Verfahren zum Herstellen eines verbesserten Perliterzeugnisses
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren zum Herstellen verbesserter Perlit- erzeugnisse und dessein Anwendung zur Herstellung eines Filterhilfsmittels. Insbesondere wird bhierbei ein Filterhilfsmittel erhalten, dass hohe Filtrations geschwindiigkeiten erlaubt. Die erfindüngsgemässe Herstellungsmethode gestatte die Produktion einer Reihe von Perlit-Filterhilfsmitteln, welche bezüglich der zu erzielenden Filtergeschwindigkeiten anderen Hajidelsprodukten, wie beispielsweise Diatomeent- erde, ebenbütig sind.
Im Handels ! spnachgebrauch bezieht sich der Ausdruck Perlits' afuf jedes natürlich vorkommende Glas vulkamsohen Ursprungs, welches sich beim Erhitzen aufbläht und leichte, zellenförmige Partikeln liefet. Perlit wird in der folgenden Beschreibung in diesem Sinne verstanden.
In streng geologischem Sinne ist die Verwen dung ! dos Ausdrucks auf'eine einzige Glasart vulkani- schen Ursprucngs beschränkt, in welcher Spanungen zufolge Abkühlung eine konzentrische-oder Zwie beln-Struktur der Bruchstücke bedimgten. Diese Struktureigenheiten wenden bereits dem unbewaffnc- ten Auge offenbar und sind noch besser im Mikroskop zu erkannen. Die vulkanischen Gläser, die beim Erbitzen die handelsüblichen produkte liefern, weisen, auf wasserfreier Basis berechnet, im all- gemeinen eine dem Rhyolitev ((eingetragene Manke), d. h. einer Art Bimsstein, ähnliche keramische Zusammensetzung auf, obwohl einige dem Dazit näher stehen.
Der handelsübliche Perlit. enthält im allgemeinjen mehr als 70 % Silizimidoyd und etwa 2 bis 5 % gebundenes Wasser. Ünerdies sind noch Aluminium oxyd, Sada, Pottasche und andere Bestandteiile vor handen.
Aus Perlit hergestellte Filterhilfsmittel faniden bei der Filtration der verschiedensten Trüben weitver breitete Verwendung in den gebräuchlichen Filter- anlagen. Wie bei allen Filterhilfsmitteln wird auch bei den aus Perlit hergestellten'die zu filtrierende Flüssigkeit durch eine durchlässige Schicht'desselben hindurchgcpresst oder -gesaugt, wobei die Festteil e im Filterhilfsmittel zurückgehalten werden.
D. er durch die Perlitteilchen gebildete, poröss Filterkuchen schei- det selbst gelatinöse oder feinte, in der Trube vorhandene Teilchen ab und weist dennochfreieKanäle .
auf, durch welche die Klarlösungbeiwirtschaftlich noch tragbar zu erzaugenden Druckdifferenzen mit fg & nügenderGeschwindigkeit.abfliesst.Esistbekannt, dass sich bei der Verwendng von Filterifsmitteln FiltrationsgeschwindigkeitundKlarheitdesFUtrats umgekehrtproportionalveBbalten.DiestgiltaSfgemem .amch'fürPerlit-FUterhilfsmittel.Beim.selbenDruck- 'unterEchiedwirddieFiltergeschwindigkeitheiVer- wendung eines feinteiligen Filterhilfsnüttels beträcht- lich nisdriger sein als bei Verwendung eines grob- teiligen. Umgekehrt wird die klarheit des durch einen wenigerpoms & nKuchenpassierendenFUtBats' besser'sein-alsbeimPassierendurcheinenporösen Kuchen.
Das herkömmliche Verfahren zur Herstelluntg von Filterhilfsmitteln aus Perlitmineral besteht darin, dass man das zweckmässigaufetwaD,60Ms 0, 15 mm zerkleinerte Mineral sich in einem Ofen bis zur Erreichung einer Dichte von 0, 032 g/cmss bis 0, 064 g/am3 iaublähen lässt. Werden Perlittoilchen in einer Flamme auf etwa 870 , den ungefähren ErweichungspunktdesGlases,erhitzt,verursachtdas VerdampfendesausgetriebenengebundenenWassers .einAufblähanoderAufbauschenderTeilchenauf ein Vielfaches ihrer ursprünglichen Grösse.
Jedoch verhalte.!),sich.PerlitmineralienunterschiedlicherHer- kunft verschieden hinsiohtlich der zur Auslösung des Blähvorganfgs erforderlichen Zeit und Temperatur.
Gewöhnlich sind Temperaturen zwischen etwa. 870 und 1100 einzuhalten. Natürilch liegen die Flammentemperaturen selbst wesentlich höher, doch werden dieselben. gewöhnlich mcht gemessen.
Bisher wurden bei der Herstellung von Perlitfilter vertikaleodergeneigtestationäre Öfen verwendet, um Produkte der gewünschten Dichte zu erhalten. Horizontale Ofen gelangten zur Erzeugung von Produkten grösserer Dichte für die Gips-und ZementwarenEabrikation zum Einsatz.
Nach dem Blähvorgang werden die Ofenprodukte in Mühlen zerkleinert und anschliessend klassiert, entsprechend den'an das Endprodukt gestellten Anfordertungen.
Um die für verschiedene Filterhilfsmittel charak- teristischen Durchflussgeschwindigkaitenzahlenmässig ausdrücken zu können, wurde eine Prüfmethode entwickelt, die die relative Faltergeschwindiigkeiten feinteiliger Filterhilfsmittel zu besimmen erlaubt. Die dabei erhaltenenZahlen'beziehensich.auf die mittlere Filtnationsgeschwindigkeit in ml/sec einer ¸%igen A'ufschlämmun)gd!esFilterhilfsmittelsdurchein Sieb mit 0, 044 mm maschenweite und 50 mm Dm bei 200 mm Hg Druckdifferenz. Der betreffenden Zahl wunde der Name Alphawertzugeschrieben, um sie so zu kennzeichnen., Beisher wurden mit Perlit-Filterhilfsmitteln Alphawerte von 30 bis 50 erreicht.
Andreseits wurden an Diatomeenerde-Filter- Mtsmitteln Alphawerte bestimmt, die ein Vielfaches der Perlit-Werte betrugen.
Ziel vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlumg perlitischer Materialien, durch welches die Herstellug von Filterhilfsmitteln mit grosser Filtergeschwindigkeit bei gleichzeitig hoher Klärfähig kait möglich wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines verbesserten Perliterzomgnisses. aus aufgebläh- tem. feinteiligem Perlit ist dadruch gekennzeichnet, dass der. afuifgeblähte Perlit m bewagtem Zustand durch Zusatz zerstäubter Flüsswgkeitströpfchen agglo- meriert und : anschliessend kalziniert wird.
Die Flüssigkeit, die vorzugsweise Wasser ist, enthält vorzugsweise ein Flussmittel, wie kalzinierte Soda, Natriunchlorid, Natriumsihkat oder Kalk. Das gemäss der Erfindung erhaltene Perliterzemgnis ist insbesondere als Filterhilfsmittel!geeiignet.Zudiesem Zweck wird das perliterzeugnis zweickmässigerweise gemahlen umd Idassiert.MitdemneuenFilterhilfs- mittel können Filtergeschwindigkeiten erzielt werden, die mit denen anderer handelsüblicher Produkte, z. B. von Diatomeenerde, vergleichbar sind.
Das erEindiumgagemässe Verfahren wird aus den nachfolgenden Beispielen noch besser verständlich.
In diesen Beispielen sind. unter Teilenn Gewichts- tuile und umter Prozenbangaben Gewichtsprozenbe zu verstehen.
Bei, der Durchführung'das Verfahrens wird das rohe Perlitmineral erst gebläht und gemahlen gemäss bekannter Methoden, wobei ein Fillterhilfsmittel mit normalen Filtereigenschaften anfällt.
In all den angeführten Beispielen wurde ein druch die Eirma Johns-Manville unter dem namen Celte J5 gehandeltes, geblähtes perlit-Produkt verwendet. Dieses Filterhilfsmittel weist einen Alphawert von etwa 55 auf.
DasAfusg'angsmaterial < sCeliteJ5 wurdeeinem B'andmischer'aufgegeben und während'des Misch- vongangs erfolgtederZusatz von Wasser und zweckmässig tkalziaierter Soda. Die Komponenten wurden daim während 10 min gemischt.
Mit der entstandenen Mischung wunde ein Flachbett-Muffelofen beschickt, in welchem sie während 30 min verblieb. Das kalzi nierbe Material wurde durch Passieren durch ein Gebläse zerkleineinert und in gebräuchlichen Gasreinigungsvorrichtungen, d. h. zyklonen und Sack filtern,'abgeschieden. Die einzelnen Fraiktionen wur- den-wiadeBvereinigt und bildetensodasEndprodukt.
Die Erfahrung lehrt, dass die Übereinstimmung zwischen dem im Muffelofen erzielten und dem im Drehrohrofen bei technischer Produktion zu erreichenden Kalzinationsgrad gut ist. Es ist deshalb vonauszusehen, sdtass, die hier fwiedeigegebenen, vor züglichen Ergebnisse auch bei grosstechnischer Produktion zu.'reproduzierensind.
Beispiel 1
300 Teile geblähten Perlits wurden mit 150 Tei lenWassergemischtundbei930 kalziniert.Nach dem Mahlen zeigte das Produkt einen Alphawert von 100, 5.
Beispiel 2
300 Teilegeblähten Perlits wurden mit 150 Teilen Wasser und 12 Teilen kalzinierter Soda gemischt und bei 740 kalziniert.DasProdukthatteeinen Alphawert von 169, 0.
Beispiel 3
300 Teile geblähten Perlitswurdeninnig'mit 150 Teilen Wasser und 18 Teilen kalzinierter Soda gemischt und bei 670 kalziniert Das Produkt wies nach dem MahleneinenAlphawert von 218, 0 auf.
Weitere Eigenschaften, der nach Beispielen 1 bis 3 hergestellten Produkte geheri aus nachfolgender Tabelle I hervor.
Tabelle
Produkteigenschaften Probe Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Alphawert Kuchendichte, g/cmS Rückstand auf 0, 1 mm Sieb, % Filtrationsgeschwindigkeit von Zuckersirup im Ver gleich zu dem in Klammern stehenden Celite
Filterhilfsmittel, % Klärvermögen bei Zuckersirup im Vergleich zu dem in Klammern stehenden Filterhilfsmittel, % . Das Verhältnis der Filtratioosgeschwdndigkeit von -sCelite535-zuderjenigen von Celite 545 ist 100 : 160iun)ddieKlärvermögenderbeidenProdukte verhalten sich wie 100 : 78.
Beides sind Produkte , aus Diatomeenende und werden von der Firma Johns Maiwillegehandelt.Sie.stellenoptimaleProdukte bezüglich der mit Diatomeenerde zu erreichenden Fätergeschwindigkeiten dar.
Die wiedengagebeniien Alphawerte veranschauli- chen die Zunahme der filtergeschwindigkeit am besten. Die Filtrationsdaten für Zuckersirup sind zum Beleg dafür angeführt, dass die erfindungsgemässen Produkte ein angemessenes Klärvermögem besitzen und demzufolge als einwandfreie Filterhilfsmittel zu bezeichnen sind.
Gemäss dem beschriebenen Verfahren wird der geblähte Perlit mit ednem Agglomeriermittel bah. an- delt, bevor er dn den Ofen wandert. Der'EeinteiHge Perlit windeinerderartigenMischvorriohtungafuf- gegeben, die ein'gründlichesMisobeinunter Schonung des Matemals, d. h. Erhaltung der Teilchengrosse und-struktur, bei gleichzeitiger Agglomeration gewährleistet. Jede geeignete Vorrichtung, die auf das fsintailigc Material keine zerstörende Wirkung ausübt,.barniindieserVerfahrensstufeziumEinsatz gelangen.
Mischvorrichtungen wie Bandmischer, Flü gsimiischer, Taumelmischer, Trommelmischer, die das Material an der Trommelwand hochtragen und dann zurückfallen lassen (Zementmischer), Konusmischer usw. können verwendet werden.
ZuderbewegtenfeintaiMgen Masse wird dann eine geeignete Flüssigkeit in solcher Menge zugegeben, dass die Mischung plastisch wird, d. h. etwa 10 bis 100 Gew. % des Trockenmaterials. Für die Bildung emzelner Agglomerate fist es wichtig, dass die Flüssigkeit in Form feinster Tröpfchen aufgesprüht wird. Der Mischvorgang wird so lange fort gesetzt, Ms eine völlige Vermischung der Tröpfchen mit der bewagten Perlitmasse unter Bildung einer plastischen Mischung einzelner Agglomerate erfolgt ist.
Die Mischdauer beträgt je nach Apparateabmes sungen, und ZufhissgeschwindigkeitderSprührlüssig- keit etwa l Ms 60 min und beläuft sich vorzugsweise auf etwa 2 bis 20 min.
100, 5 169, 0 218, 0
0, 26 0, 23 0, 25
8, 6 8, 7 8, 9
108 102 120 ( Celite 535 ) ( Celite 545 ) ( Celite 545 )
84 91 81 ( Celite 535 ) ( Celite 545 ) ( Celite 545 )
Da das Zufügen der Flüssigkeit in Form feinster Tröpfchen, wie sie beispielsweise bei der Verwen dungbekannterSprühdüsen entstehen, zu erfolgen hat, muss natürlich die betreffende Flüssigkeit hei den vorherrschenden Temperaturen eine geringe Viskosi tät aufweisen, um versprüht und in dieser Form auf die Perlitmasse aufgebracht wenden zu können. All- gemein wird Wasser den Vorzug gegeben, doch eignen sich auch andere Flüssigkeiten mit ähnlichen Bigenscbaft¯:n,wiespäter noch dargelagt'wird.
Falls der Perlit m Gegenwart von Flussmitteln, z. B. (kalzinierter Soda, Kochsalz, Natriumsilikat, Kalk usw., kalziniert werden soll, können die ge mlisohten Stoffe direkt vom Mischer dem Ofen zugeführt und dort auf die erforderliche Kalziniertemperatur gebracht wenden. Es ist nicht nötig, das Material in feuchtem Zustand in den Ofen einzubringen, da die durch das beschriebene Verfahren zu erzielenden Vorteile auch dann erhalten wenden, wenn die Misohmg nach dem Einsprühen getrocknet , und erst nachträglich dem Klaziniervorgang im Ofen unterworfen wird.
Das Flussmittel bann vor oder nach dem Mischen des Perlibs mit der Flüssigkeit zugefügt werden. In einer bevorzugten Art der Durchführung des Verfahrens wird die kalzinierteSodaoderirgendein , anderes Flussmittel trocken zugemischt und Wasser a) uf die bewegte Masse aufgesprüht. Da gewise Ein sparungen möglichsind, wenn die zwei beizumischenden Stoffe in Form einer Lösmagstattgetrenntals Diissigkeit und Feststoff eingetragen werden, kann wahlweise eine Lösung des Flussmittels. auf die sich in Bewegung beMindende Masse aufgesprüht werden.
Selbstverständlich sind dann bei der Wahl der Kon zentrationderFlussmittellösumgz)weibestimmende Faktoren zu berücksichtigen. Die Menge Wasser muss im vorher angegebenen Bereich von etwa 10 bis 100 Gew. % des trockenen Perlits liegen. Die be nötigte Menge Flussmittel riohtet sich nach dem gewünschten Grad der Sinterung, idie selbst wieder von der Liquidskurve von Flussmittel-und Perlitgemi- schen abhängt, Vorzugsweise werden bis zu etwa 20 Gew. % Flussmittel, bezogen auf den Perlit, zu gegeben und meist sind. 2 bis 12 Gew. % hinreichend.
Unter Berücksichtigung dieser getrennten, die Was- ser-undFlussmittelmengebastimmendenFaktoren, kann eine Lösung entsprechender Konzentration zubereitet wenden.
Wie erwähnt,zeigtenm;herkömmlicherArt,d. h. druch Aufblähen und Mahlen, hergestellte Filterhilfsmittel auf Perlit Filtergeschwindigkeiten von 30 {bis 50, ausgedrückt als Alphawert.
Das hier beschmobene Verfahren gestattet die Herstellung von Filterhufsmitteln, mit wesentlich gro- sseren Filtergeschwindigkeiten als sie das Ausgangs- material iaufweist.
Wie bereits erwähnt ist Wasser, zufolge seiner guten Spriihllaankeit sowie aus wirtschaftlichen Überlegungen, die bevorzugte Flüssigkeit zur Agglomera- tion des Materials vongängig der Kalzmation. Es fällt jedochdieVerwendungirgendeinerFlüssigkeitmit relativ geringer Viskosität in Betracht, sei es, dass sie eine solche bereits bei niednigen Temperaturen aufweist ader, dass diese vorerst durch Erwarmen erniedrigt werden muss,, um ein Versprühen. zu er mögtichen. Geeignete Flüssigkeiten sind beispiels- weise wässrige Lösungen, aromatische md alipha- tische Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Aldehyde, Ke- tone.
Carbonsäuren, Amine, Öle und ahnliche. Ins- besondereeignen sich Wasser, Methanol,Bemzol, Mehylätylketon, Stoddarnd-Lösungsmittel, perchlor äthylen, Heizöl Nr 2, Glyzerin, Triäthanolamin, Ölsäure und leinöl.
Praktisch kann also jede Flüssigkeit mit Erfolg zur Agglomerierung der perlitpartikeln verwendet werden.
Gemäss den gemachten Ausfühnmgen lässt sich das Verfahren mit Erfolg auf verschiedene technische Anwendungsgebiete übertragen. So können gemäss Beispiel 1 aus No Agua - und gewissen anderen Arten von Perlitmineralien druch Kalzinieren unter FlussmittelzusatzFilterhilfsmittelmmtibishernichter- reichten iltergeschwindigkeiten erzeugt werden. Die in Beispiel 4 angegebenen Werte zeigen, dass Produkte mit Alphawerten erhältlich sind, die einem Vergleioh mit solchen aus Diatomeenerde hergestell ten, mit den höchsten Alphawerten, durchaus standhalten.
Es wird daher klar,dassgemässdembe- schriebenen Verfahren auch Filtehifsmittel hergestellt werden können, die mit solchen anderen Ur- sprungsvergleichbarsind.DieHerstellungderart hochwertiger Produkte bringt offensichtlich wirt- schaftliche Vorteile mit sich. Das Verfahren gestattet ebenfalls die Verwendung von geblähtem und ge- mahlenem Perlit mit einem durhcschnitlich höher als normal liegenden Feinkornanteil, da das Produkt gglomeriert wird.