CH631420A5

CH631420A5 - Process for preparing synthetic scawtite 6CaO.6SiO2.CaCO3.2H2O

Info

Publication number: CH631420A5
Application number: CH893177A
Authority: CH
Inventors: Heinz-Georg Dr Ing Kurczyk; Adrian Ottenheym
Original assignee: Rheinische Kalksteinwerke
Priority date: 1976-07-22
Filing date: 1977-07-19
Publication date: 1982-08-13
Also published as: NO146592C; DE2632921C2; NL177587C; NO146592B; LU77803A1; FI65414B; NO772412L; SE416722B; FR2359072B1; FR2359072A1; AT361891B; NL177587B; SE7708266L; BE855677A; FI772151A; ATA376677A; NL7708122A; FI65414C; DE2632921B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von synthetischem Scawtit 6 CaO-6 Si02CaC03-2 H20 durch hydrothermale Umsetzung. The present invention relates to a process for the production of synthetic Scawtit 6 CaO-6 Si02CaC03-2 H20 by hydrothermal reaction.

Scawtit mit der englisch sprachigen Schreibweise Scaw-tite ist ein natürlich vorkommendes Mineral. Vorkommen und Eigenschaften sind zum Beispiel in folgenden Literatur-steilen beschrieben: Scawtit with the English spelling Scaw-tite is a naturally occurring mineral. Occurrence and properties are described, for example, in the following literature sections:

The American Mineralogist: The American Mineralogist:

Vol. 22,222-224; Vol. 22,222-224;

Vol. 40, 505-509; 510-514; Vol. 40, 505-509; 510-514;

Vol. 43,498-502. Vol. 43,498-502.

Infolge zunehmender technischer Bedeutung synthetischer Calciumhydrosilikate, insbesondere Xonotlit, Tober-morit und dergleichen als Füllstoffe, Pigmente, Verstärkerfüllstoffe, Stellmittel und ähnliche, bestand die Aufgabe, auf einfache Weise synthetischen Scawtit zu gewinnen, welcher auf Grund seiner chemischen Zusammensetzung eine Eigenschaftsänderung beziehungsweise Verbesserung des bisher zugänglichen Xonotlits versprach. Due to the increasing technical importance of synthetic calcium hydrosilicates, especially xonotlite, tober-morit and the like as fillers, pigments, reinforcing fillers, fillers and the like, the task was to obtain synthetic scawtit in a simple manner, which due to its chemical composition changes or improves the properties so far accessible Xonotlits promised.

Überraschenderweise wurde gefunden, dass man synthetischen Scawtit erhält, wenn man CaO und/oder Ca(OH)2 mit Kieselsäure unter Zusatz von Calciumkar-bonat in Gegenwart von Wasser hydrothermal reagieren lässt. Surprisingly, it was found that synthetic Scawtit can be obtained if CaO and / or Ca (OH) 2 is allowed to react hydrothermally with silica with the addition of calcium carbonate in the presence of water.

Dies war um so überraschender, als Scawtit, wie aus zahlreichen Untersuchungen hervorgeht, kein Gemisch aus Xonotlit und Calciumkarbonat darstellt, sondern ein eigenständiges Mineral ist mit spezifischen kristallographischen Daten und wie noch gezeigt wird, mit besonderen Röntgen-beugungseigenschaften. This was all the more surprising since, according to numerous studies, Scawtit does not represent a mixture of xonotlite and calcium carbonate, but is an independent mineral with specific crystallographic data and, as will be shown, with special X-ray diffraction properties.

Es wurde ferner gefunden, dass man nach dem aufgezeigten Verfahren neben Mischungen aus Xonotlit und Scawtit auch reinen Scawtit herstellen kann, wenn man die Ausgangsstoffe in entsprechenden Mengenverhältnissen einsetzt. It was also found that in addition to mixtures of xonotlite and scawtit, pure scawtit can also be produced by the process shown, if the starting materials are used in appropriate proportions.

Durch die Wahl der Molverhältnisse von Kalkkomponente, Kieselsäure und CaC03 von 6 : 6 : 0,2 bis 6 : 6 : 1 erhält man 20% Scawtit neben Xonotlit bis zu reinen Scawtit. By choosing the molar ratios of lime component, silica and CaC03 from 6: 6: 0.2 to 6: 6: 1, 20% scawtit is obtained in addition to xonotlite to pure scawtit.

Fig. 1 zeigt 4 Röntgenbeugungsdiagramme im Vergleich, und zwar reinen Xonotlit, Xonotlit mit 25% und mit 50% Scawtit sowie reinen Scawtit. Aus diesen Diagrammen ist ersichtlich, dass die typischen Xonotlitinterferenzen mit zunehmendem Scawtitgehalt kleiner werden und beim reinen Scawtit verschwunden sind. In entsprechender Weise nehmen die Scawtitinterferenzen an Intensität zu. 1 shows a comparison of 4 X-ray diffraction diagrams, namely pure xonotlite, xonotlite with 25% and with 50% scawtit and pure scawtit. It can be seen from these diagrams that the typical xonotlite interferences decrease with increasing scawtit content and disappear with the pure scawtit content. Correspondingly, the Scawtit interference increases in intensity.

Vorzugsweise wird das Wasser-Feststoffverhältnis des Ausgangsgemisches für die hydrothermale Reaktion so eingestellt, dass das Gemisch 5-70 Gew.-%, vorzugsweise 20-40 Gew.-% Feststoffe enthält. Beim Einsatz von CaO ist der zur Hydratisierung erforderliche Wasseranteil zusätzlich aufzuwenden. The water-solids ratio of the starting mixture for the hydrothermal reaction is preferably adjusted so that the mixture contains 5-70% by weight, preferably 20-40% by weight, of solids. When using CaO, the amount of water required for hydration must also be used.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn man die hydrothermale Reaktion im Temperaturbereich von 150-240 °C während einer Zeitdauer von 48 h bei der niedrigsten Temperatur, bis zu einer Zeitdauer von 5 h bei der höchsten Temperatur durchführt. Bevorzugt wird ein Temperaturbereich von 180-220 °C, bei welchem die Reaktionszeiten entsprechend 16-8 h betragen. It is also advantageous if the hydrothermal reaction is carried out in the temperature range of 150-240 ° C. for a period of 48 hours at the lowest temperature, up to a period of 5 hours at the highest temperature. A temperature range of 180-220 ° C. is preferred, in which the reaction times are correspondingly 16-8 h.

Ferner ist es vorteilhaft, die Kieselsäure und das Calciumkarbonat in feingemahlener Form, vorzugsweise mit Korngrössen 90 Gew.-% kleiner als 100 um einzusetzen. Zweckmässig im Interesse einer kürzeren Reaktionszeit und eines reineren Erzeugnisses werden diese Stoffe mit Korngrössen kleiner als 40 um verwendet. It is also advantageous to use the silica and the calcium carbonate in finely ground form, preferably with grain sizes of 90% by weight less than 100 µm. In the interest of a shorter reaction time and a cleaner product, these substances with grain sizes smaller than 40 µm are used.

Die Kieselsäure kann in Form von Quarzmehl eingesetzt werden. Als Calciumkarbonat kann man entsprechend geeignete Kalksteinmehle, zum Beispiel Filterstaub aus Mahlanlagen sowie gemahlene Calcite oder Kreide verwenden. Die Oberfläche dieser Stoffe liegt dann oberhalb 1 m2/g, gemessen nach der BET-Methode. The silica can be used in the form of quartz powder. Appropriate limestone flours, for example filter dust from grinding plants, as well as ground calcite or chalk, can be used as calcium carbonate. The surface of these substances is then above 1 m2 / g, measured by the BET method.

Bei der hydrothermalen Reaktion entsteht im allgemeinen aus dem Ausgangsgemisch ein fester Kuchen mit einer Festigkeit von etwa 0,10-150 kg/cm2, je nach dem gewählten Wasser-Feststoffverhältnis. Er enthält erhebliche Mengen Feuchtigkeit und kann nach Zerkleinerung und Aufmahlung zu Xonotlit-Scawtit-Suspensionen beziehungsweise zu reinen Scawtit-Suspensionen verarbeitet werden oder aber durch geeignete Trockenmassnahmen zu feinteili-gen Pulvern. In the hydrothermal reaction, a solid cake with a strength of about 0.10-150 kg / cm 2 is generally formed from the starting mixture, depending on the water / solids ratio chosen. It contains considerable amounts of moisture and can be processed into Xonotlit-Scawtit suspensions or pure Scawtit suspensions after crushing and grinding or, through suitable drying measures, into finely divided powders.

Die graphischen Darstellungen in Fig. 2 zeigen, wie mit zunehmendem Scawtitgehalt eine Erhöhung des Hellbezugswertes eintritt. Gleichzeitig erfolgt eine Abnahme der BET-Oberfläche. Die Hellbezugswerte A wurden nach DIN ermittelt. The graphic representations in FIG. 2 show how the brightness reference value increases with increasing scawtit content. At the same time there is a decrease in the BET surface area. The light reference values A were determined according to DIN.

Bei der praktischen Erprobung des erfindungsgemäss hergestellten Scawtits als Füllstoff mit Pigmenteigenschaften für Fraben zeigte sich, dass bei hohem Weissgrad eine ausgezeichnete Deckfähigkeit erzielt wird. Gleichzeitig ist die sogenannte Ölzahl niedriger als bei allen übrigen Calcium-hydrosilikaten, das heisst, dass der Bedarf an Bindemitteln verringert ist. Gegenüber dem bekannten Weisspigment Titandioxid ergibt sich eine erhebliche Verbilligung der Pig-mentierungskosten für Farben. Bei einem 80%igen Ersatz des Titandioxids durch Scawtit wird die gleiche Deckfahig-keit wie bei ausschliesslichem Einsatz von Titandioxid erreicht. Das bedeutet, dass die Pigmentierungskosten bei gleicher Deckfähigkeit der Farbe um etwa 50% niedriger liegen. Practical testing of the scawtit produced according to the invention as a filler with pigment properties for colors showed that excellent opacity is achieved with a high degree of whiteness. At the same time, the so-called oil number is lower than for all other calcium hydrosilicates, which means that the need for binders is reduced. Compared to the known white pigment titanium dioxide, the pigmentation costs for paints are considerably cheaper. With an 80% replacement of titanium dioxide with Scawtit, the same opacity is achieved as with the exclusive use of titanium dioxide. This means that the pigmentation costs are about 50% lower with the same opacity of the paint.

Beispiel: Example:

Als Rohstoff zur Herstellung von Scawtit mit Scawtitge-halten von 25, 50 und 100% - Rest jeweils Xonotlit - wurden handelsübliches Kalkhydrat, Quarzmehl und Calcitmehl eingesetzt. Die Mehle wiesen Korngrössen von mehr als Commercial lime hydrate, quartz powder and calcite powder were used as raw material for the production of scawtites with scawtitge contents of 25, 50 and 100% - the rest being xonotlite. The flours had grain sizes of more than

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

631 420 631 420

90% kleiner als 40 (im auf. Die Analyse der Rohstoffe ergibt sich aus der folgenden Tabelle: 90% less than 40 (im on. The analysis of the raw materials results from the following table:

Rohstoffanalysen Raw material analysis

Kalkhydrat Quarzmehl Lime hydrate quartz flour

Calcitmehl Calcite flour

Si02 Si02

Fe203 Fe203

A1203 A1203

Mn203 Mn203

CaO CaO

MgO MgO

S03 S03

Na?0 + K20 Glühverlust Na? 0 + K20 loss on ignition

0,18 0,06 0,06 0,005 74,00 0,40 0,04 0.18 0.06 0.06 0.005 74.00 0.40 0.04

24,93 24.93

99,15 0,05 0,30 0,005 0,10 99.15 0.05 0.30 0.005 0.10

0,2 0,2 0.2 0.2

0,59 0,12 0,18 0,005 53,88 1,38 0,00 0.59 0.12 0.18 0.005 53.88 1.38 0.00

43,81 43.81

Diese Rohstoffe wurden in Mengen, wie sie der folgenden Versatztabelle zu entnehmen sind, in Gew.-% unter Zusatz von 60 Gewichtsteilen Wasser, bezogen auf 40 Gewichtsteile Feststoffgemisch, eingesetzt. These raw materials were used in amounts, as can be seen in the following batch table, in% by weight with the addition of 60 parts by weight of water, based on 40 parts by weight of the solid mixture.

Versatz-Tabelle Offset table

Scawtit Xonotlit Scawtit Xonotlit

100 0 100 0

50 50 50 50

25 75 25 75

CaC03 (<40 n) 12,49 6,24 3,12 CaC03 (<40 n) 12.49 6.24 3.12

Kalkhydrat 48,49 51,95 53,68 Lime hydrate 48.49 51.95 53.68

Quarzmehl (<40 n) 39,02 41,81 43,20 Quartz flour (<40 n) 39.02 41.81 43.20

Nach gutem Durchmischen der Masse wurde diese in Schalen gefüllt und hydrothermal bei 15 atü Dampfdruck entsprechend einer Temperatur von 200 °C 10 Stunden umgesetzt. After thorough mixing of the mass, it was poured into trays and reacted hydrothermally at 15 atm steam pressure corresponding to a temperature of 200 ° C. for 10 hours.

Bei der hydrothermalen Umsetzung entsteht ein fester Kuchen mit einer Druckfestigkeit von etwa 50 kg/cm2, der 52% Wasser enthält. Dieser Kuchen kann getrocknet und sodann vermählen oder aber direkt zu Suspensionen aufgearbeitet werden. Für die getrockneten Reaktionsprodukte ergaben sich folgende Analysenwerte: The hydrothermal reaction creates a solid cake with a compressive strength of approximately 50 kg / cm2, which contains 52% water. This cake can be dried and then ground or processed directly into suspensions. The following analytical values were obtained for the dried reaction products:

20 20th

25 25th

30 30th

Scawtit Scawtit

100 100

50 50

25 25th

Xonotlit Xonotlite

0 0

50 50

75 75

Si02 Si02

42,95 42.95

45,98 45.98

47,49 47.49

Fe203 Fe203

0,06 0.06

A1203 A1203

0,18 0.18

Mn203 Mn203

0,005 0.005

CaO CaO

46,44 46.44

45,91 45.91

45,65 45.65

MgO MgO

0,39 0.39

0,32 0.32

0,29 0.29

so3 so3

0,02 0.02

Na20 Na20

0,09 0.09

Glühverlust Loss on ignition

• 9,85 • 9.85

7,42 7.42

6,21 6.21

davon: C02 of which: C02

5,47 5.47

2,73 2.73

1,37 1.37

h2o h2o

4,38 4.38

4,69 4.69

4,84 4.84

s s

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

631 420

1. Process for the preparation of synthetic Scawtit 6 CaO-6 Si02-CaC03-2 H20 by hydrothermal reaction, characterized in that CaO and / or Ca (OH) 2 is allowed to react with silica with the addition of CaC03 in the presence of water.

2. The method according to claim 1, characterized in that the lime component, the silica and the CaC03 are used in a molar ratio of 6: 6: 0.2 to 6: 6: 1.

2nd

PATENT CLAIMS

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the water-solids ratio of the starting mixture is adjusted so that the mixture contains 5 to 70 weight percent, preferably 20 to 40 weight percent, solids.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the reaction at temperatures of 150 to 240 ° C for a period of 48 to 5 hours, preferably at temperatures of 180 to 220 ° C for a period of 16 to 8 Hours.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the silica and CaC03 is used in finely ground form, preferably with grain sizes 90 percent by weight less than 100 µm.

6. The method according to claim 5, characterized in that the grain sizes are smaller than 40 (xm.