DE2328542A1 - Verfahren zur verarbeitung von perlit - Google Patents

Description

VOI? PSHLIO?

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Perlit zwecks Gewinnung von Silikaten der Alkali- und Erdalkalimetalle, die im Bauwesen als Klebe- und Bindestoffe für Beton, in der Textilindustrie zum Bleichen von Webstoffen, in der chemischen Industrie für die Synthese von Adsorbentien (Zeolithen) wie auch aur Herstellung von Waschmitteln, Füllstoffen für Papier, Gummi, Kunststoffen und anderen Materialien Verwendung finden.

Bekannt ist ein Verfahren zur Verarbeitung von Perlit, das in der Zerkleinerung des Perl itge st eins bis zu 0,1 iam und seine Behandlung im Laufe von 30-40 min. mit einer Ätznatronlösung in einer Konzentration von 100-200 g/1 besteht.

Die gewonnene Pulpe wird gefiltert, und es fällt ein

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Nat rl umkonzent rat aus. Aus dem FiIt rat· wird das Matr i umimet as 1*» likat abgeschieden (s.z.B. Beschreibung zum Urheberschein der UdSSE Er .164584, KJL. 12 i, 3>3⁵²)»

Bekannt ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Silikaten der Alkalimetalle durch Vermischen von natürlichem Quarsaand mit den Alkalimetallkarbonaten mit daraufolgendar Wärmebehandlung in Glasschmelzöfen bei 1400-1500⁰C. Das in Form großer Brocken gewonnene Wasserglas wird zunächst zerkleinert» danach in Wasser- im Autoklaven bei 180⁰C während 5-°7 Stunden aufgelost.

Danach wird die Pulpe gefiltert (s. z.B. P.N, Grigorjew, M.A.Matwejew - "Wasserglas" - Staatsverlag der Literatur für Baustoffe, Moskau 1956 in Russisch).

Die Behandlung der Ausgangsstoffe bei hohen Temperature^ das Vermählen des gewonnenen Produkts(Wasserglas in Stücken) und seine Auflösung im Autoklaven sind kraft-, zeitraubende und kostspielige Prozesse. Außerdem enthält das gewonnene Produkt wegen der Verunreinigung des Ausgangsstoffes (Quarzsaad) unerwünschte Beimischungen (in Form von Eisen-, Titan-, Van'adiumoxiden · und anderen Oxyden), was seinen Einsatzbereich in der Glasindustrie, besonders bei der Herstellung von farblosem Glas, stark einschränkt.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Vermeidung der erwähnten Nachteile.

Jtex-järfindung ist die Aufgabe zugrundegelegt, ein Verfahren zur Verarbeitung von Perlit unter Anwendung solcher Reagenzien

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und technologisehen Arbeitsgänge zu entwickeln» das ermöglichen würde, den ganaen technologischen Prozeß zu. vereinfachen und zu verbilligen, und fertige Silikat produkt© mit hoher Qualität heUzust eilen.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei der Verarbeitung von Perlit durch Einwirkung auf das letztere mit einer Lösung des AlkaÜmetallhydroxiäs und nach der hydrothermischen'Behandlung der gewonnenen Pulpe im Autoklaven erfindungsgeiaäß zur Behandlung des Perl its eine Alkalilosung in einer· Konzentration von 40-140 g/l und in einer Meng© angewandt wird, bei der das Verhältnis der flüssigen und festen Phase Q₅,V-I»5*1 ausmacht. Bas im Verlaufe der Wärmebehandlung gewonnene flüssige Wasserglas wird durch filtration von dem sich bildenden Niederschlag gefiltert.

Der nach dem Filtern des flüssigen Wasserglases gewonnene Niederschlag kann mit einer Hkalilösung in einer Konzentration von 150-250 g/l behandelt werden, die in so einer Menge genommen wird, bei der das Verhältnis von flüssiger und fester Phase 1,5:1 bei einer Tempe^tur von mindestens 50⁰C ausmacht, wonach die Filtrierung zum Abscheiden des Niederschlages von iratriummetasilikatibr^-folgt» Der nach d©m Filtern des flüssigen Wasserglases gewonnene Niederschlag kann mit einer Itznatronlösung in einer Konzentration von I5O-25O g/l, in einer Menge genommen, bei der das Verhältnis von flüssiger und fester Phas© s 4-8sl ist, bei einer Temperatur von mindenstens 5O⁰C

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behandelt werden. Die gewonnene Pulpe'wird gefiltert, das FiI-* trat bis unter 15⁰C abgekühlt, bis sich Kristalle des Katriummetasilikat-Honahydrats abscheiden, welches durch Filtern abgeschieden wird«

■ Zur Gewinnung von alkalihalt igen Alumosilikaten wird der nach der Filtration dor iiatriummctasilikate gewonnene Eück~ stand bis 5 % Feuchtigkeit getrocknet.

Zur Gewinnung von Erdalkalisilikaten ist es

aweckmäSig, auf die mit Hilfe der oben beschriebenen Verfahren gewonnenen Filtrate mit zweiwertigen Metallhydroxiden oder mit Bleinitrat einzuwirken, die in äquivalenten Verhältnissen genommen werden, und die gewonnene Pulpe bis zum Sieden zu erhitzen. Die sich im Niederschlag bildenden Silikate der Erdalkalimetalle werden durch Filtration abgeschieden«

Das Vtesen der vorliegenden Erfindung besteht in folgendem.

Der Vorzug der Gewinnung von Alkalisilikaten . auf Grundlage.von Perlit durch seine hydrothermale Behandlung fußt auf der hohen Reaktionsfähigkeit des Perl its. Der Perlit ist ein glasartiges Berggestein ¥ulkanischen Ursprungs« Die Hauptmasse von Perlit ist amorph (98-99%) und enthält 1-2% Einschlüsse verschiedener Mineralien.

Die Spezifik (Formlosigkeit) von Perlit gestattet seine Aufspaltung durch eine Alkalilösung bei niedrigeren Temperaturen (höchstens 250⁰C). Ein !Teil des Siliziumdioxids in ihm ist frei, beträgt 30% des Ausgangsgesteins und verbindet sich mit des

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Alkali der Lösung in Form von Natriumtrisillkat in einem Verhältnis der Alkalilösung aur Kieselerde des Gesteins 5s1· Der Herstellungsprozeß von Natriumnietasilikat auf Grundlage des nach der Filtration von flüssigem Wasserglas gewonnenen Niederschlags, verläuft auch schneller als seine Gewinnung aus Wasserglas in Stücken,wie es in der Weltpraxis der Fall ist.Das hängt auch mit den Besonderheiten der Struktur von Perlit zusammen.

Die Vorräte am Ausgangsstoff zur Gewinnung von Silikaten der Alkalimetalle, und zwar des Perl its, sind in .der ^?//elt fast unerschöpflich. Seine Förderung ist relativ leicht, da es sich an der Oberfläche der Erdrinde befindet«, Da Perlit ist ein äußerst wertvoller Rohstoff·

Der Perlit besteht hauptsächlich, aus (in Gew*%)i SiO_? - 75i ΑΐοΟχ-15 und RpO-S* Die schädlichen υ&δ färbenden Beimischungen Fe_P0, und TiO_P, die in ihm in einem Bereich von 0,2-0,7$ enthalten sind, bleiben .beim Fitrieren im Rückstand, und daher enthält das gewonnene Produkt - das flüssige Was~ serglas und das Natriummetasilikat fast keine Beimischungen» Das Perlit ist gleichartig und erfordert kein Homogenisieren bei der Förderung.

Die alkalischen AlumäSilikate, die in Form eines Niederschlags .bei der hydrothermalen Behandlung von Perlit gewonnen werden, und 40% vom Ausgangsgestein betragen, können als Permut it zur Reinigung von Wasser wie auch als Ausgangsrohstoff zur Herstellung von Tonerde' un<3 Soda Verwendung finden« Ein wertvolles Produkt ist auck das Natriunimetasilikat-

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-Ronahydrat, das als Bleichmittel in der Texfeil Industrie, als Waschmittel und als Aussangsstoff bei Herstellung von Adsorbent:: en verwendet wird. Man erhält es bei der Abkühlung der alkalischen siliziumoxicihaltigen Lösung unter 15°C, die bei einer hydrothermalen alkalischen Behandlung des Niederschlags gewonnen wird, der während des IPiIt rat ionsprozesses von Wasserglas abgeschieden wird.

Die Spezifik der Herstellungsweise besteht darin, daß neu es aus einem Gemisch der Lösung von Kaliummetasilikat und ITatriummetasilikat in monokrista£liner Form ohne Beimengung von Kaliummetasilikat absetzen kann, vjas seine Verwendung bei der Synthese von Zeolithen hohen ßeinheitsgrades garantierte

Die Reinheit der Alkalissetallsilikate, die bei der hydrothermalen Verarbeitung von Perlit gewonnen werden^ gewährleistet die Herstellung von Erdalkallsilikaten hohen Reinheitsgrades» was für die Glasproduktion mit hoher Güte überaus notwendig ist. Bekanntlich gibt es in der Jüiatur keine reinen Karbonate, die bei der Gl as Schmelzung Verwendung finden. Die Silikate der zweiwertigen Metalle, gewonnen durch Einwirkung von Oxyden zweiwertiger Metalle bzw* Bleinitrat auf Lösungen von Alkali-silikaten, können als neuer Ausgsmgsrohstoff für die Glasschmelzung dienen, die die Produktion hochqualitativer, Glaserzeugnisse und die Stabilität des Glasschmelzprozesses sichern.

Die Effektivität des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Silikaten der Alkali- und Erdalkalimetalle ist anschaulich aus dem folgend au teckoalügischen Schema

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Verarbeitung von Perlit zu ersehen. Bar vermählen© Perlit (HJDcS.loO^.ö Si0₂nSi0₂) wird mit einer Lösung von .alkalimetall hydroxid (EOH) in einem Verhältnis von flüssiger und fester Phase = (0,7 - 1,5)ti vermischt, einer hydrothermalen Behandlung (3) bei 50 - 250⁰C unterzogen und danach durch Vakuum-Tromiaelf ilter (2) gefiltert.

Das Filtrat, die Lösung R₂")*.JSiO₂-(Ji kann nach dom-Ein (4-)bis zu einem spezifischen Gewicht von 1,5 als Handelsproaukt (5)-abgegeben ■ bzw« zum Kaust if izier©n46)mit Hydrorsyd Ca (0H)p Mg(OH)₂ bzw. mit gebranntem Dolomit (SaOoMgO) bei 80⁰C geleitet werden«, Die nach dem Kaust if izi er en von flüssigem Wasserglas gewonnene Pulpe wird gefiltert? und im Valfcuum filter(7)gewasehen. Der Niederschlag Φ&0.JSiO₂.MgO.JSiO₂ nach dem 0!rocknen(8)als HandelsproduJct; (9) abgezogen. Das FiI-trat der Alkalimetallhydroxide ROH w3rd zum Eindarapfen(10)für nochmalige Verwendung geleitet»

Der nach dem Filtern von Wasserglas gewonnene Niederschlag wird zur sekundären hydrothermalen Behandlung (11) bei 50-250⁰C und einem- Verhältnis von Alkalilösung und Gestein H^O:SiO_p =1,5 geleitet», wonach sie einer Filtration und dem Waschen in einem Takuum-Trommelf ilter (12) unterzogen ward» Der Niederschlag wird· aach dem'trocknen (IJ) als Handelsprodaikt 14 in Form von Permutit (H₂OοAl₂O₅.2SiO₂.nH₂0) geleitet.

Die Kristalle des lfatriumnietas31ikat-»])Tonahydrats werden im Kristallisationsgerät 16 durch Abkühlen eines ^eils" des durch

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Filtern in der Zentrifuge 17 gewonnenen Filtrats 15 unter 15°C erzielt, das seinerseits als Handelsprodukt 18 entfernt wird. Die Mutterlauge, die beim Zentrifugieren 17 gewonnen wird, wird zum Eindampfen 10 .zur nochmalig^¹ Verwendung geleitet. Der zurückbleibende Teil des Filtrats 15 wird einer Kaust ifikation 19 mit der Lösung Ca(OH)₂ und Mg(OH)₂ bei 80⁰C unterzogen» Der bei der Kaust if ikat ion 19 gewonnene Niederschlag wird durch ■ Filtrieren im Vakuum-Trtfiielf ilter 20 abgetrennt und nach dem Trocknen 21 als Handel'sprodukt 22 entfernt.

Das BIe imetasil ikat PbO„nSiO₂ 2.3 mit hohem Modul kann man durch Einwirken von Wasserglas 3 auf die äquivalente Menge einer Lösung von Bleinitrat Pb(MX)₂ im Reaktor 24 mit nachfolgender Filtration 25 gewinnen» Das FiItrat wird durch SIndampfen 26 einer Kristallisation unterzogen» Die sich bildenden Kristalle werden durch Filtrieren 2? ausgeschieden und als Handelsprodukt 28 in Form von Salpeter (EHO^) entfernt» ^ufsolche Weise wird bei der hyörothermischen alkalischen Behandlung von Perlit flüssiges Wasserglas (Natron-bzw· Kaliwasserglas) Natriummetasilikat-Iionahydratj, das Kalzium·» und Magnesiurometa-'silikat* wie auch Trisilikat von Kalzium und 'Magnesium, alkalische ALum&silikate, Bleisilikate, latriumnitrat und Kaliumnitrat

mit hohem Modul gewonnen®

Zum besseren Verstehen der νorliegenden Erfindung werden nachstehende Beispiele der Durchführung des ©rfiaäüngsgemäSen Verfahrens zur Herstellung von Silikaten άβτ Alkali- und Sr<3- ' alkalimetalle angeführte

Beispiel 1? Gewinnung von flüssigem. Wasserglas Es wird Perlit mit folgender chemischer Zusammensetzung (in Gew.£) genommen* SiO₂ - ?2j>06; Al₂Q₅ - 13,03$ ί^ι© CaO - 0_s9| MgO - Q₈ 3| R₂O - 7_?32ξ Verluste beim Box-abglühen * Feuchtigkeit ~ 3,85₈

Es wird bis za einer Mahlfeinheit 100 % - 0_g25 ram gemahlen und mit einer JLtznatronlöaung in einer Konzentration von Na₂O von 115 g/l bei einem Verhältnis der flüssigen and festen.Phase 1,2:1 vermischt. Me gewonnene Pulp© wird bei 150⁰G im Laufe von 60 min. im Autoklaven behandelt _% danach auf 80⁰G abgekühlt und gefilterte

Die chemische Zusammensetzimg des Filts?ats (Wasserglas) ist folgende: Ha₀O - 9?,6 g/l;SiO₉ - 286 g/l; das Molekül arv ernältnis ₂₂ 3_s

Me chemische Zusammensetzung des Niederschlags in Ge&O/S; SiO₂ - 58,4; Al₂O₅ - 18,84; S¹Q₂O^ - 1,1*; R₂O - 10,9¹H CaO-1,18; MgO - 0,5; Verluste beim Durchglühen + Feuchtigkeit - 9,0,

Beispiel 2? Herstellung von Hatriummetasilikat Ha₂O-SiO₂

Nach dem Filtrieren von Wasserglas wird der Niederschlag mit einer chemischen Zusammensetzung in Gew*% SiO₂ - 58,4; AlpO^· - 18,84; Pe₂O₅ - 1,14; HgO - 10,94; CaO - 1,18; MgO - 0,5; Verluste beim Durchführen + Feuchtigkeit - 9,0 mit einer Lösung von Ätznatron in einer Konsentration 2Ta₂O von 200 g/l in einem Verhältnis von flüssiger und fester Phase ₌ 1,5ϊ1 gemischt und bei 13O⁰C während 60 min im .Autoklaven behandelt* Danach wird

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die Temperatur der Autoklavenpulpe auf 8O⁰C herabgesetzt und einer Filtrierung unterzogen,» Die chemische Zusammensetzung des "Filtrats (Fatrluiometasilikat) ist wie folgt ι Ua₂O - 196 g/1 j SiOp - 190 g/l1 das Molekularverhältais von SiO₂- Na₂Q ist sdii*

Die chemische Zusammensetzung des Niederschlags ist in Gera.% wie folgts SiO₂ - 37*88? H₂Q₅ - 28,4-7} Fe₂O₅ - 1,05» R₂O ~ 15,48; CaO - 1,86; MgO -0,5; Verlust © beim Durchglühen + + Feuchtigkeit - 15,6«,

Beispiel $i Herstellung von Hatriummetasilikat Der Niederschlag mit einer chemischen Zusammensetzung (in %)% SiO₂ - 58,4} H₂O₇ - 18„84; Pe₂O₅ - 1,14; R₂O - 10,9*} CaO - 1,18; MgO - O_S5; Verluste beim Durchglühen -v Feuchtigkeit

- 9*0 wird mit einer Ätznatronlösung in einer Konzentration

von Na₂O - 200 g/l bei einem Verhältnis der flüssigen und festen Phase = 8:1 gemischt und bei 13O⁰C im Lauf e von 30 min. im ikuto-= klaven behandelt. Danach wird die Temperatur der Autoklavenpulpe auf 80⁰C herabgesetzt und einer Filtration unterzogen» Die chemische Zusammensetzung des Filtrats (der llkalisiliziumoxld™ lösung) ist gleich·. Na₂O - 182 g/l» SiO₂ - 108,5 g/l;

Die chemische Zusammensetzung des Niederschlags (in Ge« ist folgende: SiO₂ - 38,4; Al₂O₃ - 27,1; Fe₃O₃ - 1,55; R₂ ⁰ " CaO - 1,69» MgO - 0,6; Verluste beim Durchglühen + Feuchtigkeit

- 16,85. Das Eiltrat (der Alkalisiliziumoxidlösung) wird beim Durchglühen unter 15°G bis zom Afosetasix von Natriummetasilikat- -Nonahydrat (Ha₂O .SiO₂*9H₂O) abgekühlt, das von der Mutterlauge abgetrennt wird«,

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Beispiel 4s Gewinnung iron Kalsiummetasilikat

Das Kalziummetasilikat wird durch Umsetzung von Silikatlosung mit Kalk nach folgender Reaktion gewonnen

worin aq V/asser bedeutet* Zur Gerainnung von 10 kg" Kalzimasilikat aus der Nairiummetasilikatlösung mit einer Zusamniensetaung SiOp - 200 g/1 und Na^O - 200 g/l werden-26 Liter der Natriummetasilikatlösung genommen und eine äquivalent© Menge (d. h» 4₅8 kg) CaO hinzugefügt, bei ständigem Hühren auf 80⁰C erhitzt und bei dieser Temperatur 40 min"gehalten* Die Pulpe wird danach, gefiltert und gewaschen* Der Niederschlag (CaO.SiOp] wird nach dem Trocknen als .Handelsprodukt ausgestoßen.

Auf analog© Weise kann auch das MagneaiummetasiliKiat (MgOoSiOp) gewonnen werden^ wenn man statt CaO MgO in einer Menge von 4 kg und JQ Liter Natriunsmetasilikatlösung, nimmt»

5s Herstellung von Kalziumtrisilikat

lalziumtrisilikat wird auf GruncSlag® einer !ataiumtrisilikat lösung (flüssiges Natronwasserglas) und Kalk nach folgender gewonnen?

Sfap0o3Si0₂+Ca0+aq = CaO

Zug Gewinnung vob. 10 kg Kalziomtsisililsat aus einer latrium — trisilikatlösung mit äes Gh@miscli@a Zosammensetsöug vom

- 98 gAo ®©^©n 58 Liter Hatsiumtrisili-'

beim ßükren auf 80⁰G erhitzt. Bei dieser Temperatur wird öl© Pulpe 40 aia_o g@halt©a und öanaofe güflltert yaö gewaschen_c

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Der Niederschlag CaOeJSiOg wird nach-dem Trocknen als Handelsprodukt abgegeben.

Beispiel, 6; Herstellung von BIe imet as 11 ikat mit hohem Modul

Das BIe !met as il ikat mit hohem Modul wird bei der !Umsetzung von Losungen des Natriumtris 11 ikats und Blei(II)-nitrat nach. folgender Reaktion gewonnen:
JiapO.3SiOp+Pb(HO^)_? + aq = PbO. JSiO^liaNO-. + aq

Zur Gewinnung von 10 kg Bleiiaetasllikat mit hohem Modul aus einer latriumtrisilikatlösung mit der chemischen Zusammensetzung: SiO₂ - 286 g/l; und Ma₂O - 98 g/l_f werden 22,4- Liter Hatriumsilikat mit hohem Modul genommen,, und bei ununterbrochenem Rühren gibt man eine äquivalente Menge von 82„63 kg des Bleinitrats su. Die gewonnene Pulpe wird bei 50-G0°C JO min» behandelt und danach gefiltert und gewaschen· Der Niederschlag wird nach dem Trocknen als Handelsprodukt entfernt»

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Claims (4)

1. (ϊ)> Verfahren sin? Verarbeitung von Perlit üwoh Sixrairkimg auf das letztere mit einer Lösung d@s llkalimetaLlisydroxide und hydrothermale Behandlung der gewonnenen Polp© im latoklaven_s d a ei κ r c ii gekannte iolin<5t_s daß für die Behänd !nag des Perlits ©in© Alkalilosung mit einex* Konzentration von 40=140 g/l verwendet wird₉ die man in so . Ί einer Menge nimmt, bei der das Verhältnis von flüssiger und fester Phase entsprechend gleich (O^^l»5)« 1 ist, wonach das während der Wärmebehandlung gewonnene flüssig© Wasserglas durci filtration ¥on dem sich bildenden niederschlag getrennt wird·
2. 2q Verfahren nach Anspruch I₃ d a d a r G h g e k e η n- ZB ichnet_s daß der nach der Filtration ¥om flüssigen Wasserglas gewonnene Slederschlag mit einer llkal!lösung ic, einer Konzentration ?on I5O-25O g/l behandelt wirä^ die man in so einer Menge nimmt, bei welcher das Verhältnis ¥on flüssiger und fester Phase entsprechend I₂^sI beträgt, was bsi einer Temperatur von mindestens 50⁰C geschieht_pwonach zur Trennung des iTatriummetasllikats vom Niederschlag eine Piltration vorgenommen, wird. '
3. 3· Verfahren nach Anspruch l₉dadarch g 8 k θ n nzeichnetjdaß der nacii dem filtrieren vom flüssigen Wasserglas gewonnene Niederschlag mit einer Itznatronlösung in einer Konzentration von I5O-25O g/i behandelt wird, die man in so einer Menge nimmt, bei der das Verhältnis von flüssiger

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   und fester Phase ent sprechend (4-8) si ist, was bei einer Temperatur von mindestens 5O⁰C geschient _s- die gewonnene Pulpe gefiltert wird, das Flltrat auf eins Temperatur outer 15°C ab-= gekühlt, bis sum lasfällen von Kristallen des Nat ri unmet as ilikat~Nonahydrats_s das durch, nitrieren abgeschieden wircL
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadaroh gekennzeichnet,, daß für die Gewinnung alkalihalti*sr Alumosilikate der nach dem filtrieren ¥on Natriummetasilikat gesonnene Niederschlag bis six einer 5%igen Feuchte getrocknet wird.

   5· Verfahren nach Anspruch 1-3$ dadurch gefcenc zeichnet,, daß maß zur Gewinnung .von Silikaten der Erdalkalimetalle auf die Filtrate mit zweiwertigen Metallhydroxiden oder mit Bleinitrat einwirkt,, die in äquivalenten Mengen genommen werden^die gewonnene "Pulpe bis zum Sieden erhitzt \mä die sich im Miederschlag bildenden Silikate der Ercüalkalimetalle abfiltriert.

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