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Verfahren zur Herstellung löslicher Alkalimetallsilikate.
Die Erfindung betrifft die Herstellung löslicher Natrium-oder Kaliumsilikate aus unlöslichen Schmelzen bzw. die Gewinnung von Silikatlösungen. Bekanntlich sind die
Alkalisilikatschmelzen schwer löslich in kaltem oder heissem Wasser, und die gewöhnliche
Art, sie aufzulösen, besteht darin, dass man sie in einem geschlossenen Gefäss mit einer grossen Menge Wasser zusammenbringt und längere Zeit unter einen Druck von etwa
5 Atm. Dampf hindurchbläst.
Man hat viele Versuche gemacht, um lösliche Silikate in fester Form herzustellen, indem man entweder die Schmelzen fein zerkleinerte in der Hoffnung, sie dadurch löslich zu machen oder indem man auf bekannte Weise unter Anwendung von hochgespanntem
Dampf in Gegenwart einer reichlichen Menge Wasser Lösungen herstellte und diese sodann einengte oder zur Trockne verdampfte. Es besteht nun grosses Bedürfnis nach einem Ver- fahren, das ermöglichen würde, lösliche Silikate, in fester, trockener Form leicht und ohne grosse Kosten herzustellen und in den Handel zu bringen. Zurzeit werden, abgesehen von
Stoffen, die einen hohen Gehalt von Alkali und einen geringen Gehalt von Kieselsäure enthalten und deshalb garnicht als Silikate angesehen werden können, lösliche Silikate nur in flüssiger Form, d. h. in wässriger Lösung verkauft.
Das Alkalisilikat, das ungefähr zwei
Gewichtsteile Kieselsäure auf einen Gewichtsteil Alkali enthält, kann nach seiner Erzeugung mit hochgespanntem Dampf auf ein spezifisches Gewicht von etwa"85 eingedampft werden, aber selbst dann enthält es noch ungefähr 40 % Wasser. Das sogenannte neutrale Silikat, hergestellt aus 3 bis 3 oder sogar 4 Gewichtsteilen Kieselsäure auf ein Teil Soda kann im grossen auf kein höheres spezifisches Gewicht als ungefähr 1"375 eingedampft werden.
Die Kosten wasserdichter Fässer und die Fracht für das mitzuschleppende Wasser machen dies Verfahren, Silikate in Lösung zu liefern, zu einem unwirtschaftlichen.
Ausserdem ist Natriumsilikat oder Wasserglas ein sehr wichtiger Bestandteil der
Waschsoda, aber gegenwärtig kann die Mischung nur so hergestellt werden, dass man die
Soda mit Wasserglaslösung von etwa ru spezifisches Gewicht vermischt, die Masse fest werden lässt, dann zerkleinert und pulvert, worauf der Stoff ungefähr 6 bis 8% Silikat enthält. Wenn man gepulvertes lösliches Silikat herstellen und mit Soda mischen könnte, so würde sich ein Erzeugnis von hohem Wert ergeben.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Beobachtung, dass es bei Anwendung von
Vorrichtungen besonderer Art möglich ist, eine Silikatschmelze in Gegenwart von Wasser zu einem löslichen Stoff zu zerkleinern, der verhältnismässig wenig Wasser enthält und der, wenn man ihn flüssig ablaufen lässt, erstarrt und in beliebige Formen gegossen, aber auch leicht gepulvert werden kann ; der Stoff hält sich in diesem Zustande, bis er ver- braucht wird.
Die Vorrichtung, die nach der Erfindung gebraucht wird, um lösliche Silikate aus
Schmelzen herzustellen, hat die Eigentümlichkeit, dass in ihr die langsame aber stetige Mahlwirkung von Kieselsteinen o. dgl. in Gegenwart einer kleinen Menge Wasser benutzt wird, um die Schmelze zu zerkleinern. In der bevorzugten Form besteht die Vorrichtung aus einer Trommel mit wagrecht gelagerter Achse, die so eingerichtet ist, dass sie sich langsam aber stetig dreht, während Kieselsteine (Flintsteine) o. dgl., die im Innern der Trommel in der Mischung der Schmelze mit wenig Wasser lose herumrollen, die gewünschte Wirkung ausüben. Die Trommel kann mit Porzellan oder Quarz gefüttert sein, die in Form von Ziegeln eingesetzt sind, und in diesem Falle wird das Futter die Mahlwirkung unter- stützen. Sonst kann die Trommel auch z.
B. aus Schmiedeeisen ohne Futter bestehen, wenn nur eine verhältnismässig rohe Ware gewünscht wird und die Gegenwart von etwas Eisen, das sich von der Trommel abreibt, unschädlich ist. Zuweilen können statt der Kiesel oder in Verbindung mit ihnen Stücke von anderem Stoff benutzt werden, z. B. mit dem Silikat hergestellter Kunststein oder ein anderes schweres Schleifmittel ; für die meisten Zwecke werden aber Kiesel-oder Flintsteine vorgezogen. Damit keine Zeit mit dem Zerkleinern der grossen Klumpen der Schmelze in der Trommel verloren geht, empfiehlt es sich, die Schmelze schon in feinerer Form in die Trommel zu bringen. Zur Zerkleinerung benutzt man am besten das bekannte Verfahren des Abschreckens, indem man die Schmelze aus dem Ofen in Wasser fliessen lässt, wodurch sie sogleich in kleine Körner zerfällt.
Die Trommel wird passend so bemessen, dass sie ein paar Zentner bis zu sagen wir fünf Tonnen oder mehr von diesem gekörnten, unlöslichen Silikat aufnimmt, und das Innere der
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Trommel möge mit Kieselsteinen bis zu einem Drittel ihres Fassungsraumes beschickt werden, während die Menge des Silikats für jede Beschickung ungefäh - zwei Drittel von dem Gewicht der angewendeten Kieselste : ne beträgt. Das Verhältnis kann erheblich wechseln, und das angegebene soll nur als Beispiel dienen. Es wird etwas Wasser in die Trommel gegeben, soviel wie ausreicht, um mit dem eingebrachten Silikat ein lö. liches S. hkat von der beabsichtigten Stärke zu geben, z.
B. mit einem Gehalt von 80 b : s 90% Silikat, obgleich mehr Wasser genommen werden kann, wenn das herzustellende Silikat einen höheren Wassergehalt haben soll. Das Einfüllen kann durch eine Öffnung im Trommelmantel geschehen, die nachher'durch einen Deckel geschlossen wird. Die Trommel wird darauf einige Stunden lang mit einer Geschwindigkeit von sagen wir 20 cd2r 30 Umdrehungen in der Minute angetrieben, aber die Geschwindigke : t wild ia hohem Grade son der Grösse der Trommel und in gewisser Weise auch von der verhältnismässigen Menge des zugegebenen Wassers abhängen.
Die Geschwindigkeit darf nicht. zu gross sein, da sonst die Schleuder-
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Die T. ommel kan an einem Ende oder an bziden Hchlzapfen haben, durch die in i'gend- einer Stufe des Verfahrens Wasser eingeführt werden kann, aber dies ist nicht allgemein notwendig, auch ist kein Dampf erforderlich. Nach einiger Zeit (ungefähr 6 bis 10 Stunden) kann die Trommel geöffnet und das gemahlene Gut herausgelassen werden. Die Zeitangabe soll nur als ungefährer Anhalt betrachtet werden. Eine grosse Trommel mahlt gewöhnlich schneller als eine kleinere, und neutrales Silikat braucht länger zum Mahlen als alkalisches.
Wenn es in dem konzentrierten Zustande ist, der vorhin erwähnt wurde, so wird es noch leicht genug auslaufen, um die Kieselsteine in der Trommel zurückzulassen, und das ausgelaufene Gut wird in einem breiartigen oder halbgelatinösen Zustande erscheinen. Beim
Stehen wird es zu Blöcken erstarren, die nach Wunsch zu einem feinen weissen Pulver zerkleinert werden können. Ein Silikat, das wenig Wasser enthält, erstarrt schneller als ein wasserreiches, und es ist gewöhnlich vorzuziehen, das stärkere Silikat zj benutzen. Wenn das Silikat neutral"ist, so wird das durch Zerkleinern des erstarrten wasserhaltigen
Silikats hergestellte Pulver nachher nicht zusammenbacken, sondern kann als trockener
Stoff in Säcken oder sonstwie, je nach Wunsch, verkauft und verschickt werden.
Es löst sich leicht in kaltem Wasser, und kann mit anderen Stoffen wie gewöhnlicher Soda in jedem beliebigen Verhältnis gemischt werden. Die Waschsoda, die man mit Zusatz einer beliebigen Menge Soda zu diesem Silikatpulver erhält, derart, dass d : e Mischung z. B. 20 bis 50% Silikat enthält, hat vor anderen ähnlichen Erzeugnissen erhebliche Voizüge. Es bildet einen neuen und wertvollen Gegenstand der Fabrikation, und es neigt nicht daza, wenn es unter angemessenen Bedingungen aufbewahrt wird, zusammenzubacken. Wenn das Mahlgut passender Weise in heissem Wasser aufgelöst werden kann, so kann die Mahldauer etwas abgekürzt werden, da die Silikatmasse gewöhnlich nach kürzerem Mahlen gut löslich in heissem Wasser ist.
Es sei hier erwähnt, dass man schon drehbare Lösekessel zum Auflösen von Silikaten mit gespanntem Dampf benutzt hat, aber dabei wurde kein Mahlmittel angewandt und die Losekessel wurden nur gedreht, um das Silikat in Bewegung zu halten und das Zusammenbacken während der Auflösung zu verhindern. Die Bewegung der Silikat-
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halb-gelatinösen Erzeugnis gründlich verteilt sind, ehe d : eses abgelassen und zum Erstarren gebracht wird.
Wenn ein gepulvertes Silikat als Enderzeugnis verlangt wird, so ist es möglich, falls der Wassergehalt nicht hoch ist, schon in der Mahltrommel ein pulverförmiges Erzeugnis zu eraten. Die Beschickung muss länger in der Trommel bleiben, als für die Gewinnung der garzen Beschickung in flüssigem Zustande nötig wäre, wobei das Gut allmählich erstarrt ur. d-durch die fortgesetzte Mahlarbeit in verhältnismässig feiner Verteilung erhalten wird. Dies würde eine etwas kostspielige Alt der Herstellung sein, und für die meisten Zwecke wird man vorziehen, das Gut in flüssigem Zustande ablaufen zu lassen und es nach dem Erstarren zu pulvern.
Wenn die Vorrichtung an einer Stelle gebraucht wird, wo es erforderlich ist, gleich eine Silikatlösung herzustellen, so kann man die flüssige oder halbgelatinöse Masse unmittelbar aus der Trommel in heisses Wasser laufen lassen, so dass man eine Lösung erhält, ohne dass das Erzeugnis vorher fest wird.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die Verwendung einer genau nach der vorstehenden Beschreibung hergestellten walzenförmigen Trommel, um die Silikatschmelze klein zn mahlen, denn man kann jede andere passende Form von Vorrichtung benutzen, in der das Silikat einer andauernden Mahlwirkung unterworfen werden kann, die vorzugsweise durch umgewälzte und niederfallende Kieselsteine bewirkt wird. Eine wagrecht angeordnete, walzenförmige Trommel mit Kieselsteinen darin scheint indessen die einfachste und beste Art von Vorrichtung für den Zweck zu sein. Wenn eine Trommel mit Hohlzapfen benutzt wird, so ist es leicht, die Arbeit mit irgendeinem beliebigen Gase in der Trommel auszuführen, da dann das Gas in das Innere der geschlossenen Trommel geleitet oder daraus
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erfordert.
Es wird nicht für nötig gehalten, hier die Art von Mahltrommel abzubilden, die bei der Ausführung, der Erfindung vorzugsweise angewendet wird, da mit Quarz oder Porzellan gefutterte. Tiommeln, w. e sie zum Mahlen von Emaille, Glasuren, Oxyden u. dgl. benutzt werden, für den Zweck sehr wohl brauchbar sind.
- D : e Erlindung ist nicht beschränkt auf die Herstellung eines löslichen Silikats von irgendeiner besonderen Stol. ke oder Konzentration in der Trommel, sondern durch Zusatz von mehr oder weniger Wasser im Verhältnis zum Silikat kann man das aus der Trommel ablaufende E Zeugnis als S. hkatmasse oder als Lösung von jedem bel : ebigen D ; chtegrad erhalten.
Die Erfindung ist anwendbar auf die Silikate der Alkalimetalle, und wenn auch in der Beschreibung meistens auf Natriumsilikat Bezug genommen ist, so versteht es sich dass dasselbe Verfahren auf Kaliumsilikat und die aus diesem hergestellten Erzeugnisse anwendbar ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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