DD270058A1

DD270058A1 - Verfahren zur herstellung von bleicherde aus tonmineralhaltigen rohstoffen

Info

Publication number: DD270058A1
Application number: DD31354588A
Authority: DD
Inventors: Hans Hofmann; Sylvia Risse; Werner Luft; Martina Krueger; Erhard Kropp; Joachim Adler; Kerstin Thieme; Klaus Staege; Dieter Kraetsch; Wolfram Starke
Original assignee: Freiberg Bergakademie
Priority date: 1988-03-10
Filing date: 1988-03-10
Publication date: 1989-07-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bleicherde mit sehr hoher Bleichleistung bzw. Aufhellwirkung aus Ton. Diese Bleicherde wird in der Pflanzen- und Mineraloelindustrie eingesetzt, kann aber auch als Adsorbens fuer andere Adsorptionsprozesse Anwendung finden. Ziel der Erfindung ist es, die Herstellung von Bleicherden aus tonmineralhaltigen Rohstoffen oekonomisch vorteilhafter und umweltfreundlich zu gestalten. Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Bleicherde aus tonmineralhaltigen Rohstoffen zu entwickeln, bei dem bei der Aktivierung auf den Einsatz von Mineralsaeuren verzichtet werden kann und dadurch auch keine mineralsauren Loesungen anfallen. Die technische Aufgabe wird dadurch geloest, dass tonmineralhaltige Suspensionen aktiviert, die aktivierten Erden abgetrennt, gewaschen, getrocknet und nachzerkleinert werden, wobei erfindungsgemaess die tonmineralhaltigen Suspensionen mit Aluminiumsalz-haltigen Loesungen mit einer Aluminiumkonzentration von 710 3 mol/l bei einem Verhaeltnis Aluminium-Ionen zu Feststoff von 510 3 mol Al3 zu 100 g Feststoff bei Temperaturen von 20C mindestens 0,25 Stunden lang umgesetzt werden.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bleicherde mit sehr hoher Bleichleistung bzw. Aufhellwirkung aus tonmineralhaltigen Ruhstoffen. Diese Bleicherde wird in der Pflanzen- und Mineralölindustrie eingesetzt, kann aber auch als Adsorbens für andere Adsorptionsprozesse Anwendung finden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bleicherden unterteilt man gewöhnlich in natürliche und aktivieite Bleicherden. Natürliche Erden werden einer Trocknung und Mahlung unterzogen. Demgegenüber werden aktivierte Bleicherden durch Säurebehandlung aus geeigneten Rohstoffen hergestellt. Die Herstellung erfolgt durch einen Kochprozeß mit Salz- oder Schwefelsäure, der Abtrennung des Feststoffes und dessen Auswaschung sowie anschließender Trocknung und Zerkleinerung (DT-PS 339919/. Als geeignete Rohstoffe werden montmorillonithaltige.Tone genannt.

Die Herstellung der Tonsuspension wird verschieden realisiert. Die Aufschlämmung des Rohstoffes kann in Wasser erfolgen, in Salzlösungen der entsprechenden Säure oder in der Laugungslösung (DT-PS 580712, DT-PS 581217). Vor der Säureaktivierung kann der Rohstoff mit Soda oder Wasserglaslösungen behandelt werden (DD-AP 122549). Die Aufschlämmung kann auch bereits in der zur Aktivierung verwendeten Säure erfolgen (DT-PS 581217), bzw. der Rohstoff wird mit der Säure vermischt und getrocknet (DT-483063). Der Kochprozeß wird gewöhnlich durch Einleiten von Wasserdampf durchgeführt. Die Kochdauer hängt sowohl vom Rohstoff als auch von der Säureart sowie anderen Pnrametern wie Säurekonzeritration, Verhältnis Feststoff zur eingesetzten Säure ab. Meist wird so lange umgesetzt, bis eine relntiv große Menge Aluminium herausgelöst ist. So müssen bei N'oosburger Bentonit etwa 17% des Aluminiums und Eisens in Lösung gebracht werden, um gute Bleicheigenschaftef zu erzielen (Fahn: Fette, Seifen, Anstrichmittel 1973,75 (2), 77-82). Bei ungarischem Tuff sind Laugungsgrade von 25% erforderlich.

Nach dem üblichen Aufschlußverfahren durch längeres Kochen mit verdünnten Säuren eignen sich als Ausgangsstoffe für die Herstellung von Bleicherden nur bestimmte montmorillonithaltige Tone (Ullmann's Enzyklopädie der Technischen Chemie 3. Aufl., Bd.4, S.541 ff., 1953). Nach Schmidt (Dissertation B, 1983, Greifswald) eignet sich auch der hauptsächlich aus Montmorillonit-Muskovit-Wechsellagerungsmineralien bestehende Friedländer Ton als Bleicherderohstoff. Um aus letzterem hochwertige Bleicherde herstellen, ist es erforderlich, etwa 30-40% des Aluminiums herauszulösen. Bei der Behandlung der Rohstoffe mit Säuren fallen Lösungen an, die außer den entsprechenden Anionen die bei der Säureaktivierung in Lösung gegangenen Kationen, vorzugsweise Aluminium und Eisen, enthalten. Auch wenn die Säurebehandlung mit unterstöchiometrischen Mengen an Säure durchgeführt wird und die Suspension sehr lange gekocht wird, enthalten die anfallenden Lösungen noch bestimmte Mengen an freier Mineralsäure. Die Aufarbeitung dieser Lösungen erfordert erhebliche Aufwendungen.

Verfahren zur Herstellung von aktivierter Bleicherde aus tonmineralhaltigen Rohstoffen ohne Verwendung von Säuren sind bisher nicht bekannt, so daß alle Verfahren zur Bleicherdeherstellung zwangsläufig mit dem Anfall saurer Metallsalzlösungen gekoppelt sind.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Herstellung von Bleicherden aus tonmineralhaltigen Rohstoffen ökonomisch vorteilhafter und umweltfreundlich zu gestalten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Bleicherde aus tonmineralhaltigen Rohstoffen zu entwickeln, bei dem bei der Aktivierung auf den Einsatz von Mineralsäuren verzichtet werden kann und dadurch auch keine mineralsauren Salzlösungen anfallen.

Die technische Aufgabe wird dadurch gelöst, daß tonmineralhaltige Suspensionen aktiviert, die aktivierten Erden abgetrennt, gewaschen, getrocknet und nachzerkleinert werden, wobei erfindungsgemäß die tonmineralhaltigen Suspensionen mit aluminiumsalzhaltigen Lösungen mit einer Aluminiumkonzentration von >7 · 10"³mol/l bei einem Verhältnis Aluminium-Ionen zu Feststoff von >5 · 10"³mol Al³⁺ zu 100g Feststoff bei Temperaturen von >20^eC mindestens 0,25 Stunden lang umgesetzt werden.

Als aluminiumsalzhaltige Lösungen werden Aluminiumchlorid- bzw. Aluminiumsulfatlösungon eingesetzt. Als tonmineralhaltige Ausgangsstoffe eignen sich nur bestimmte Rohstoffe. Als geeignet erwiesen sich z. B. Guttauer Ton, Friedländer Ton, Ungarischer Tuff und Wyoming Bentonit.

Um Produkte mit hohen Bleicheigenschaften zu erzielen, kommt es darauf an, abhängig vom eingesetzten Rohstoff Lösungen mit einer bestimmten Aluminiumsalzkonzentration zu verwenden und dabei ein bestimmtet. Verhältnis Feststoff zu Aluminiumsalz einzuhalten. Die optimalen Bedingungen liegen beispielsweise beim GuUauerTon bei einer Aluminiumkonzentr ition der Lösung von 0,035 mol/l, bei einem Verhältnis Aluminium-Ionen zu Feststoff von 0,07 mol Al³⁺ zu 100g Feststoff, bei einer Temperatur von 100"C und einer Reaktionszeit von 1 Stunde.

Bei der Behandlung der Tone mit verdünnten Aluminiumsalzlösungen wird praktisch kein Aluminium aus den Tonen herausgelöst. Bei einigen Rohstoffen wurde lediglich ein geringfügiges Auflösen von Eisenverbindungen beobachtet. Deshalb verändert sich die Zusammensetzung der Aktivierungslösung nur geringfügig, und sie kann im Kreislauf geführt werden.

Sinnvoll ist es dabei, einen bestimmten Anteil der Lösung ständig aus dem Prozeß auszuschleusen und nach entsprechender Aufbereitung wieder zurückzuführen bzw. durch neue Aluminiumsalzlösung zu ersetzen.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß keine mineralsauren salzhaltigen Lösungen als Nebenprodukte anfallen.

Ausführungsbelsplel

Das erfindungsgemäße Verfahren soll anhand der folgenden 5 Beispiele näher erläutert werden:

Beispiel 1

15g Guttauer Ton (Südfeld), der hauptsächlich aus fehlgeordnetem Kaolinit bestand, und der eine Zusammensetzung 45,4% SiO₂,32,5% AI₂O₃,2,6% Fe₂O₃ und 1,9%TiO₂ und einen Glühverlust von 14,6% (25-1000^eC) aufwies, wurden zu 100ml auf 8O⁰C erhitzte 0,035 M AICI₃-Lösung in einem Dreihau'Mben, ausgerüstet mit Rührer, Rückflußkühler und Thermometer, gegeben. Danach wurde auf Siedetemperatur erhitzt und 1 Stunde lang bei Siedetemperatur gerührt. Anschließend wurde die heiße Suspension in eine Filternutsche über ein Papierfilter gegeben und der Filterkuchen'mehrmals mit heißem destillierten Wasser gewaschen. Der gewaschene Rückstand wurde an der Luft getrocknet und nach dem Trocknen in einem Mörser auf eine Korngröße von kleiner 90 μνη nachzerkleinert. Durch die Laugung mit der AICI₃-Lösung unter den o. g. Bedingungen wurden 2,7 % des im Ton enthaltenen Eisens herausgelöst. Aluminium ging nicht in Lösung. Es wurde ein Produkt mit einer Bleichleistung (entsprechend den Standards TGL 38594 und TGL 38601) von 89,0% und mit einer Aufhellwirkung (entsprechend Standard TGL 38598) von 81,3% erhalten.

Beispiel 2

15g Ungarischer Tuff, der hauptsächlich aus Montmorillonit bestand, und der eine chemische Zusammensetzung von 57,6% SiO₂,14,1 % AI₂O₃,4,0% Fe₂O₃ und 0,04% TiO₂ und einen Glühverlust von 10,6% (25-1000⁰C) aufwies, wurden unter den im Beispiel 1 genannten Bedingungen einer Laugung mit einer AICL₃-Lösung unterworfen. Dabei gingen 0,2% des im Rohstoff enthaltenen Eisens in Lösung. Aluminium wurde nicht aus dem Rohstoff herausgelöst. Es wurde ein Produkt mit einer Bleichleistung von 78,1 % und mit einer Aufhellwirkung von 92,6% erhalten.

Beispiel 3

Friedländer Ton, der hauptsächlich aus Montmorillonit-Muskovit-Wechsellagerungsminnralien bestand, unddoreine chemische Zusammensetzung von 57,0% SiO₂,17,8% AI₂O₃,6,5% Fe₂O₃ und 1,0% TiO₂ und einen Glühverlust von 10,6% (25-1000⁰C) aufwies, wurde der im Beispiel 1 angegebenen Behandlungsweise unterworfen. Dabei gingen 11 6% des im Ton enthaltenen Eisens in Lösung und es wurde ein Produkt mit einer Bleichleistung von 88,6% und einer Aufhellwirkung von 75,5% erhalten.

Beispiel 4

Unter den im Beispiel 1 genannten Bedingungen wu. ie ein Bentonit des Vorkommens Wyoming (USA) mit einer chemischen Zusammensetzung von 68,2% SiO₂,19,7% AI₂O₃,3,6% ^e₂O₃ und 0,4% TiO₂ und einen Glühverlust von 12,4% (25-1000⁰C) behandelt. Dabei gingen 0,6% des im Rohstoff enthalte!ibn Eisens in Lösung, und es wurde ein Produkt mit einer Bleichleistung von 80,6% und mit einer Aufhellwirkung von 95,9% erhalten.

Beispiel 5

50g Guttauer Ton (Südfeld) wurden mit 167 ml 0,035Μ AICI₃-Lösung bei Raumtemperatur 4 Stunden in einer Kugelmühleumgesetzt. Danach wurde die Suspension in einer Filternutsche über ein Papierfilter gegeben und der Filterkuchen mehrmals mit

Wasser gewaschen. Der gewaschene Rückstand wurde bei 105°C getrocknet und nach dem Trocknen in einem Mörser auf eine Korngröße von kloinor90pm nachzerklelnart. Durch die Behandlung mit der AICI₃-Lösung unter den o.g. Bedingungen wurden 0,2% des Im Ton enthaltenen Eisens

herausgelöst. Aluminium ging nicht in Lösung. Es wurde ein Produkt mit einer Bleichleistung von 92,8% und einer

Aufhellwirkung von 81,3% erhalten.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Bleicherde aus tonmineralhaltigen Rohstoffen, wobei tonrnineralhaltige Rohstoffe aktiviert, die aktivierten Erden abgetrennt, gewaschen, getrocknet und nachzerkleinert werden, gekennzeichnet dadurch, daß die tonmineralhaltigen Rohstoffe mit aluminiumsalzhaltigen Lösungen mit einer Aluminiumkonzentration von >7 · 10~³mol/l bei einem Verhältnis Aluminium-Ionenzu Feststoffvon>5 · 10~³mol Al³⁺Zi- 100g Feststoff bei Temperaturen von > als 20⁰C mindestens 0,25 Stunden lang umgesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die aluminiumsalzhaltige Lösung im Kreislauf geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß Aluminiumchlorid- bzw. aluminiumsulfathaltige Lösungen eingesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß Aluminiumchlorid- bzw. Aluminiumsulfat-haltige Lösungen, die freie Salz- bzw. Schwefelsäure enthalten, eingesetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch !,gekennzeichnet dadurch, daß als tonmineralhaltige Rohstoffe Guttauer Ton, Friedländer Ton, Ungarischer Tuff und/oder Wyoming-Bentonit eingesetzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die tonmineralhaltigen Rohstoffe in Form einer Suspension eingesetzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1 und 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Umsetzung in Naßmühlen, insbesondere in Kugelmühlen durchgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die tonmineralhaltigen Rohstoffe in Form eines einer Wärmebehandlung bei Temperaturen >150⁰C unterworfenen Granulates eingesetzt werden.