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Verfahren zur Ausfällung von feindispersen kolloiden Suspensionen
Es ist bekannt, Tonsuspensionen durch Säuren auszuflocken, und man hat für diesen
Zweck Alaun, d. h. NeutralsaJze und Kalkmilch, vorgeschlagen. Es ist ferner bekannt,
daß zur Trennung .der Kaolin- und Tonsuspensionen von akzessorischen Beimengungen
Elektrolyte im Bereiche der Wasserstoffionenkonzentrationswerte von pH = 8 bis i
o benutzt werden.
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Durch die elektrochemische Aufladung wird ein Stabitätsmaximnm -erzielt,
das zwar die beabsichtigte Trennung des. Tonsubstanzträgers von den mineralischen
Verunreinigungen ermöglicht, jedoch eine Scheidung d-er flüssigen von der feindispersen
festen Phase' erschwert. Eine mechanische Abscheidung durch Filtration ist infolge
des erreichten Solzustandes nicht durchführbar.
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Das elektrotsmotische Verfahren, das für die Entwässerung kolloider
Suspensionen in Betracht gezogen werden kann, läßt jedoch . bei Vorhandensein dis.so.ziationsfähiger
Salze im Dispersionsmitteloder im Ausgangsstoff störende Nebenerscheinungen,. wie
@erhöhte Stromaufnahme und Entwicklung gesundheitsschädlicher, die Filtertücher
sowie übrigen Apparaturen angreifender Gase, ,auftreten.
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Die Überführung des Feingutes aus dem Solzustande in die Gelform durch
Verwendung anorganischer sowie organischer Säuren ist bekannt, jedoch sind hinsichtlich
der Gestehungskosten und wegen der nachteiligen Begleiterscheinungen dem Anwendungäbiereich
in technischem Ausmaß enge Grenzen gesetzt. Die Verwendung beispielsweise von Salzsäure
isst dahingehend zu bewerten, da.ß die hochkolloiden Anteile der dispiersen Phase
in vielem. Fällen nicht koaguliert werden und außerdem in der bei der Ausführungsform
erforderlichen Konzentration der Salzsäure chemische Angriffe auf metallische Apparateteile
und Zuleitungsrohre stattfinden. In den
zu reinigenden Ton belangen
auf diesem Wege lösliche Metallsalze, welche die keramischen Eigenschaften durch
ihre nachteilige Beeinflussung der Brennfarbe vermindern.
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Es - wurde nun gefunden, .daß sich diese Übelstände beseitigen und
auch feinstverteilte Suspensionen durch Anwendung von Salzen der Erdalkalien, vorzugsweise
des Calciumchlörides, vollständig :sedimentieren lassen und die Fällung als ,auch
die Eigenschaft . des Fertigkaolins- oder -topes in keramischer Hinsicht wesentlich
verbessert weiden.
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Die Aufbereitung von Rohkaolin oder Rohton erfolgt in .der Weise,
daß :der Ausgangsstoff mit einer entsprechenden Wassermenge in besonderen Schlammvorrichtungen,
Rührapparaten, Quirlen gegebenenfalls mit anschließenden Sandwäschern u. dgl., unter
Entfernung der gröberen Bestandteile gut verteilt wird und in eine Suspension vom
spez. Gewicht i,o8o bis i,i6ö übergeführt wird: Nach Zusatz eines -Suspensionselektrolyten,
bis zur Erreichung des pH-Wertes 8,o bis iö,o wird in geeigneten Behältern durch
ein Gerinne-, Flächen- oderg erinneloses S.chlämmverfahren eine Reinigung des Tonsübstanzmaterials
von den steinigen Beimengungen durchgeführt.
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Der Elektrolytzusatz bewirkt durch seine negative Aufladung nicht
nur eine leichte Aufteilung ,größerer Kaolinklümp-chen und erm,öglicht dadurch.
die Ablagerungen der eingeschlossenen Verunreinigungen, sondern er ruft auch einen
länger dauernden Schwebezustand der Kaolinteilchen hervor, währenddessen die auszuscheidenden
Gesteinsreste ausfallen können. Die Verwendung der Art und Menge des Elektrolyten
richtet sich nach den spezifischen Eigenschaften und der Dichte der Suspension,
der Härte des Schlammwassers und der Menge vorhandener löslicher Salze.
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Nach beendeter Ausscheidung der Verunreinigungen wird die. überstehende
Suspension in besondere Behälter geleitet und hier durch Zugabe -eines Fällungselektrolytem
in die Gelform überführt, sodann vom überschüssigen Wasser im Wege der Filtration
oder durch Apparate, welche die Trennung der beiden Phasen -durch Aasschleudern
bewirken, befreit. Als Sedimentationselektrolyt eignen sich gemäß der Erfindung
für .den technischen Bedarfsfall die Chloride der Erdalkalien im Konzentrationsbereich
von o, i % bis i,,5 %, bezogen auf den Trackenfeststoffgehalt des jeweilig suspendierten
Gutes, Das Verfahren eignet sich auch .zur Sedimentation kolloidgelöster Industrieabfälle,
wie sie beispielsweise in den Abwässern der Faserstoff- und Papierindustrie enthalten
sind. Das Verfahren wird durch nachstehendes Ausführungsbeispiel erläutert: In einen
Behälter von Tool wird die durch den Schlämm,prozeß gereinigte Suspension -eines
mit Natronwasserglas ,auf den pH-Wert 9,o bis 9,2 aufgeladenen Kem@mlitzer Kaolins
von etwa 9o o/o Tonsubstanzgeh.alt eingefüllt. Das verwendete Schlämmwas:ser hat
eine Härte von 13 deutschen Härtegraden. Die Suspension hat ein spez. Gewicht von
1,ö69, entsprechend einem Feststoffgehalt von etwa 113 g Kaolin pro Liter. Dieser
Kaolintrühe wird eine wässerige Chlorcalciumldsung enthaltend 28,25 g reines, trockenes
Chlor-,calcium (o,25 % CaC12, bezogen auf Trockensubstanz der zu fällenden Suspension)
zugesetzt. Die Kaolintrübe wird mit dem Fällungselektrolyten bis zur homogenen Verteilung
des Fällun gsmittels iruaig vermischt. Es erfolgt eine Koagulation aller, auch der
feinsten Kaolinteilchen, so daß nunmehr die gefällte Suspension ohne Schwierigkeiten
verpreßt werden kann. Es ist aber auch möglich, nach 6- bis 12stündigem Stehen 3o
bis 5o % des überstehenden, vollkommen klaren Wassers abzuziehen und die verdichtete
Suspension bei verkürzter Preßdauer sa-,vie Kraftersparnis, von der flüssigen Phase
zu trennen. Der hierbei anfallende Preßkuchen zeichnet sich durch leichte Entnahme
aus dem Rahmen der Filterpresse, feste Konsistenz und besondere Homogenität aus.
Das abfließende Preßwasser ist vollkommen klar und führt keinerlei Kaölinschwebestoffe
mit, deren Verlust nicht nur einen Ausbeuterückgang, sondern gerade wegen ihrer
kolloiden Beschaffenheit eine Verminderung der Plastizität des Fertigkaolins bedeuten
würde.
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Durch das oben beschriebene Verfahren ergeben sich folgende Vorteile:
In Fällen, wo die Durchführung der elektroosmotischen* Entwässerung nicht möglich
ist, sei es aus Gründen der Gestehungskosten, sei es deshalb; weil die Kaolintrübe
leicht dissoziierende Salze enthält, die an der Anodenseite Säurereste abspalten
würden, gestattet die erfindungsgemäß hervorgerufene Koagulation die Durchführung
einer quantitativen Trennung des Kaolins; Tones oder sonstigen kolloiden Gutes vom
Suspensionsmittel auf mechanischem Wege.. Man erhält Fertiggut, das wegen seines
schwach basischen Charakters bei Verarbeitung des Kaolins oder Tones in der keramischen
Praxis sowohl zum Gießen als auch zum Drehen und Pressen sehr gut geeignet ist.
Die für die Plastizität des Fertiggutes ausschlaggebenden feinsten kolloiden Kornfriktionen
werden restlos gewonnen. Das vorliegende Verfahren unterscheidet sich vorteilhaft
von der Sedimentation mit Säuren, da keine schädlichen
Dämpfe entwickelt
werden und daher eine Gefährdung der hierbei beschäftigten Personen durch Ätzwirkung
der Säuren vermieden wird.