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Verfahren zur Aktivierung von Roherden Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Aktivierung von Roherden, nach dem die Aktivierung mit Hilfe von Schwefelsäure
ausgeführt und der in Roherden vorhandene und der durch die Behandlung mit Schwefelsäure
entstandene, die Aktivität der aktivierten Erden beeinträchtigende Gips unschädlich
gemacht wird.
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Es ist bekannt, daß Ton u. dgl. aktivierbare Roherden bei gewöhnlicher
oder erhöhter Temperatur und unter gewöhnlichem oder erhöhtem Druck mit Hilfe von
Mineralsäuren aktiviert werden können. Die bekannten Verfahren zur Herstellung von
Bleicherde bestehen darin, daß die Aktivierung entweder mit einer Mineralsäure oder
mit Gemischen solcher durchgeführt wird. Es wurde auch vorgeschlagen, Säuren im
Entstehungszustand anzuwenden; die Säuren sollten während des Aufschlußverfahrens
frei gemacht und in statu nascendi zur Wirksamkeit gebracht werden; unter andereni
wunde vorgeschlagen, mit Kochsalz und Schwefelsäure zu arbeiten.
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Nach einem der bekannten Verfahren sollte Roherde zunächst durch Salzsäure
zerlegt und nachher mittels Schwefelsäure aktiviert werden. Bei dieser Arbeitsweise
war vorgesehen, das durch die Einwirkung von Salzsäure entstandene Calcium- und
Magnesiumchlorid nur zum Teil auszuwaschen, d. h. einen Teil dieser Chloride in
der Reaktionsmischung zu lassen, so daß jener Anteil an Calciumchlorid, der im Gute
verblieb und die Behandlung mit Schwefelsäure mitmachte, in Gips überging. Den älteren
Verfahren haftet der Nachteil an, daß. soweit mit Schwefelsäure gearbeitet wird
und umsetzbare Calciumverbindungen vorhanden sind, das Entstehen von Gips bewirkt
wird, der als unlösliche Beimengung im Endprodukt verbleibt und den Wert des Endproduktes
stark herabsetzt. Dank der Erfindung ist es möglich, die Aktivierung mittels Schwefelsäure
vorzunehmen, gleichzeitig aber störenden Gips zu beseitigen und somit ein gipsfreies
Endprodukt ztl erhalten.
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Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zur Aktivierung von Roherden
durch Behandlung mit Schwefelsäure bei gewöhnlicher oder
erhöhter
Temperatur und unter gewöhnlichem oder erhöhtem Druck. Sie besteht darin, daß chemisch
unverändertes Rohmaterial bei Tew peraturen, die unter rund 2000 C liegen, mg Schwefelsäure
und gleichzeitig oder aW nachher mit Salzsäure oder einem GemB von Schwefelsäure
und einem Alkalichlorid behandelt wird, wobei die Salzsäure bzw. das Schwefelsäure-Alkalichlorid-Gemisch
in solcher Menge zur Verwendung gelangt, daß der gesamte ursprünglich vorhandene
und auch der gebildete Gips in Lösung geht und auch während der nachfolgenden Waschung
der Bleicherde gelöst bleibt, welche Waschung so lange fortgesetzt wird, bis der
Gips entfernt ist.
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Bekanntlich wird durch den Aufschluß mit Säuren die in Roherden vorhandene
Kieselsäure in Kieselsäurehydrat übergeführt. Erfindungsgemäß werden die Roherden
mit so viel Schwefelsäure behandelt, daß außer der Überführung der Kieselsäure in
Kieselsäurehydrat auch noch die Überführung möglichst des gesamten aufschließbaren
Calciums in Gips stattfindet.
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Statt handelsüblicher Salzsäure können auch Chlorwasserstoff oder,
wie schon angedeutet ist, eine Mischung von Schwefelsäure und Kochsalz oder eines
anderen Alkalichlorids zur Anwendung gelangen.
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Sollen Schwefelsäure und Salzsäure als solche zur Verwendung kommen,
so können sie auch als Gemisch zugefügt werden. Bei Verwendung eines Gemisches von
Schwefelsäure und Alkalichlorid ist dafür Sorge zu tragen, daß Schwefelsäure und
Alkalichlorid in genügender Menge eingeführt werden, damit die Schwefelsäure die
Aktivierung und die Umsetzung möglichst des gesamten aufschließbaren Calciums zu
Gips bewirkt und aus Schwefelsäure und Alkalichlorid so viel Salzsäure entsteht,
daß der gebildete Gips in Lösung geht. Beim Vorhandensein von Schwefelsäure und
z. B. von Chlornatrium wird das letztere unter Bildung von Chlorwasserstoff und
saurem oder neutralem Natriumsulfat zersetzt.
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Werden Roherden zuerst nur mit Schwefelsäure behandelt, so kann die
Behandlung mit Salzsäure, Chlorwasserstoff oder einem Gemisch von Schwefelsäure
und einem geeigneten Alkalichlorid getrennt von der Schwefelsäurebehandlung vorgenommen
werden.
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Wird das Alkalichlorid erst nach der mittels Schwefelsäure durchgeführten
Aktivierung zugefügt, so kann jener Anteil der zur Verwendung gelangenden Schwefelsäure,
der aus dem Alkalichlorid Salzsäure frei zu machen hat, entweder gleichzeitig mit
der Hauptmenge der Schwefelsäure oder mit dem später zuzusetzenden Alkalichlorid
zugefügt werden.
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Es kann sich auch als zweckmäßig erweisen, vorerst allein mit Schwefelsäure
behandelte Roherden von der flüssigen Phase zu ;;4rennen und sie dann erst mit Salzsäure
zu behandeln. Der erste Zusatz an Schwefelsäure wird in solcher Menge vorgesehen,
daß die Aktivierung und evtl. die vollständige Umsetzung des Calciums in Gips eintritt.
Der spätere Zusatz an Salzsäure, Chlorwasserstoff oder Schwefelsäure und einem Alkalichlorid
wird derart bemessen, daß der gesamte Gips in Lösung gebracht und gehalten wird.
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Beispiel I Eine 100 Teilen Trockensubstanz entsprechende Menge an
Roherde wird mit Wasser zu einem Schlamm vom Litergewicht I,2 bis I,4 kg angerührt
und mit ungefähr 70 Teilen Wasser versetzt. Dem Schlamm werden unter ständigem Rühren
36 Teile 78°lOiger Schwefelsäure und 5o Teile Salzsäure (200 Be) zugefügt. Der Zusatz
der Salzsäure kann in der Kälte und ebenso in der Wärme, und zwar bei 60 bis I00°
C erfolgen. Nach Zusatz der Salzsäure wird die Mischung durch direkten Dampf zum
Kochen gebracht. Sind die zur Anwendung kommenden Säuren stärker oder schwächer,
so werden entsprechend geringere oder größere Mengen an Säuren verwendet.
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Beispiel 2 Eine 100 Teilen Trockensubstanz entsprechende Menge an
Roherde wird mit Wasser zu einem Schlamm vom Litergewicht 1,2 bis I,4 kg angerührt
und mit ungefähr 150 Teilen Wasser versetzt. Dem Schlamm werden unter ständigem
Rühren 73 Teile 780/oiger Schwefelsäure und 45 Teile Kochsalz zugefügt. Der Zusatz
des Kochsalzes kann in der Kälte und ebenso in der Wärme bei 60 bis I00° C erfolgen.
Nach Zusatz des Kochsalzes wird die Mischung durch direkten Dampf zum Kochen gebracht.
Ist die zur Anwendung kommende Schwefelsäure stärker oder schwächer, so wird eine
entsprechend geringere oder größere Menge an Säure verwendet.
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Beispiel 3 Eine 100 Teilen Trockensubstanz entsprechende Menge anRoherde
wird, wie dies imAusführung&beispiel 2 angegeben ist, mitWasser zu einem Schlamm
vom Litergewicht von I,2 bis I, 4kg angerührt und mit 1 5oTeilenWasser versetzt.
Dann werden dem Schlamm unter Rühren 45 Teile Kochsalz zugefügt, worauf die Mischung
auf ungefähr 600 C oder auf noch höhere Temperatur (bis I00° C) durch Einleiten
direkten Dampfes erhitzt wird. Schließlich werden unter Rühren 73 Teile 780J0iger
Schwefelsäure oder bei Verwendung stärkerer
oder schwächerer Säure
die entsprechende Menge zugegeben. Die Dampfeinleitung wird bis zum lebhaften Kochen
fortgesetzt.
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Das nach den Beispielen I bis 3 erhaltene Reaktionsgemisch wird auf
bekannte Weiser der Filtration, Waschung, Trocknung und Mahlung unterworfen.
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Beispiel 4 Eine 100 Teilen Trockensubstanz entsprechende Menge an
Roherde wird mit Wasser zu einem Schlamm vom Litergewicht von 1,2 bis ,kg angerührt
und bei gewöhnlicher Temperatur und unter stetigem Rühren mit etwa IooTeilen Wasser
und 50Teilen Schwefelsäure, 92%itg, versetzt, worauf direkter Dampf bis zum guten
Kochen eingeleitet wird. Der Zusatz von Wasser und Schwefelsäure kann aber auch
bei Temperaturen bis 600 C erfolgen. Nach längerem Stehen in der Wärme wird die
flüssige Phase abgezogen und der breiige Rückstand unter Rühren und Erwärmen bis
I00° C mit etwa 80Teilen konzentrierter Salzsäure bzw. dem dieser Salzsäuremenge
entsprechenden Salzsäuregas behandelt. Hieran schließt sich die Filtration, Waschung,
Trocknung und Mahlung.
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Beispiel 5 Das nach Beispiel 4 nach dem Zusatz von Wasser und Schwefelsäure
erhaltene, durch Dampf aufgekochte und nach längerem Stehen von der flüssigen Phase
getrennte Reaktionsgemisch wird unter Rühren und Dampfeinleitung mit 150 Teilen
Wasser, 45 Teilen Kochsalz und etwa 50 Teilen 78%iger Schwefelsäure bis zum Kochen
erhitzt. Nach längerem Stehen in der Wärme wird das Reaktionsprodukt, wie in Beispiel
4 angegeben ist, filtriert, gewaschen, getrocknet und gemahlen.
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Das nach jedem der vorstehenden fünf Beispiele erhältliche Produkt
erweist sich als Aktiverde von vorzüglicher Bleichkraft.
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Sämtliche Beispiele beziehen sich auf Roherden ungefähr nachstehender
Zusammensetzung: SiO2 .................... 58,05%, Al2O3 ................... 21,82%,
Fe2O3 ................... 3,18%, CaO ..................... 2,86%, MgO .....................
4,21%, Glühverlust ............. 10,05%.
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Wird mit Roherden von sehr abweichender Zusammensetzung gearbeitet,
so sind die Agenzien in entsprechend anderen Mengen zu verwenden.
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Beim Arbeiten nach dem neuen Verfahren ergab es sich, daß die Verwendung
von Säure im Überschuß zweckmäßig ist. Wird nicht bei Säureüberschuß gearbeitet,
so können während des Waschens des Reaktionsproduktes basische Sulfate entstehen,
die ausfallen und dem Endprodukt anhaften und dessen Aktivität herabsetzen. Durch
überschüssige Säure wird die Bildung basischer Sulfate hintangehalten.
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Als besonders vorteilhaft erwies sich jene Ausführungsform des neuen
Verfahrens, bei der neben Schwefelsäure ein geeignetes Alkalichlorid verwendet wird;
durch die Verwendung eines Alkalichlorids neben Schwefelsäure wird das spezifische
Gewicht der Mutterlauge erhöht, welche Erhöhung mit sich bringt, daß das zu aktivierende
bzw. aktivierte Gut besser in Schwebe gehalten und mit der Aktivierungssäure in
innigere Berührung gebracht wird und daß in weiterer Folge bessere Aktivierungsergebnisse
erzielt werden.