DD298496A5 - Verfahren zur aufbereitung von schichtsilikatrohstoffen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Schichtsilikatrohstoffen, die als hochweisze Fuellstoffe und Streichpigmente in der Papier-, Plast-, Elast-, Lacke-, Farbenindustrie oder als Rohstoffe in der Keramikindustrie Anwendung finden. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz die vorbereitete Schichtsilikatsuspension in einer Kugelmuehle bei Anwesenheit eines abrasiv wirkenden Minerales vermahlen und anschlieszend in einem Hochgradientmagnetscheider separiert wird.{Kaolinaufbereitung; Weiszgraderhoehung; Fuellstoff; Streichpigment; Hochgradientmagnetscheidung; Schadstoffabreicherung; Naszmahlung; Schichtsilikatrohstoff; Tonaufbereitung; Pyrophyllit}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Schichtsilikatrohstoffen dahingehend, daß eine Absicherung unterschiedlicher Schadstoffe zur Weißgraderhöhung erfolgt. Es ist besonders geeignet, Kaoline aus Verwitterupgslagerstätten aufzubereiten. Die so hergestellten Produkte werden vorzugsweise als hochweiße Füllstoffe oder Streichpigmente verwendet, können aber bei entsprechender mineralogischer Zusammensetzung auch als keramische Rohstoffe genutzt werden. Die Füllstoffe werden vorwiegend in der Papier-, Plast·, Elast- und Farbenindustrie eingesetzt, während das Streichpigment vorzugsweise in der Papierindustrie verwendet wird.

Charakteristik «Jos bekannten Standes der Technik

Es ist allgemein aus dor Literatur bekannt, daß eine Feinstvermahlung von weichen bis mittelharten und schadstoffarmen Rohstoffen (z.B. Karbonate), insbesondere eine Naßvermahlung, eine Weißgraderhöhung bewirkt. Dagegen tritt bei der Feinstvermahlung von Rohstoffen mit fein verwachsenen Schadstoffen durch die Erhöhung der Dispersität der Schadminerale eine Weißgradverschlechterung ein (Ulimanns Enzylklopädio der technischen Chemie, Bd. 18,1979, S. 554ff.). Bekannt sind Verfahren, bei denen die Schadstoffe aus den Schichtsilikatrohstoffen, vor allem aus den Suspensionen von Kaolinen oder von Tonen mittels magnetischer Felder, z. B. unter Nutzung der Hochgradientmagnetscheidung (HGMS) entfernt werden (US 3471011, US 3608718, US 3567026, US 3920543, GB 767121).

Bekannt ist weiterhin ein Verfahren, bei dem Schadstoffe mittels einer Hochgradientmagnetscheidung aus der Kaolinsuspension nach vorherigem Zusatz von f^rromagnetischen Pulvern mit einer anschließenden Bleichung reduziert werden (GB 1530006). Bekann: sind außerdem Verfahren speziell zur Delamination von Kaolinen, bei denen zum Zwecke der Desagglomeration von sogenannten Kaolinbooks die Suspension mittels einer Mahlung - im nichtabrasiven Medium unter Einsatz von Nylon-Kugeln (US 3171718) oder im abrasiven Medium mit Sandzusatz (US 3075710) - behandelt wird. In einem dieser Verfahren wird die Delamination im abrasiven Medium in einer mit Gummi oder Polyurethan ausgekleideten mit Glaskugeln, Sand oder Sinterkorund gefüllten Mühle durchgeführt, wobei vorher eine Hochgradientmagnetscheidung erfolgt (US 3667689). Die Vorschaltung d< <s Hochgradientmagnetscheiders erfolgt aus dem Grunde der Abscheidung von Schadmineralen, da die Anwesenheit dieser Minerale bei der Vermahlung eine Weißgradverschlechterung bewirkt. Es wird ausgeführt, daß die Entfernung der Schadstoffe durch Vorschaltung der HGMS eine notwendige Voraussetzung dafür ist, um bei der Vermahlung mit dem Ziele dor Delamination keine Weißgradeinbuße hervorzurufen. Bei einer anderen Verfahrensweise were en keine ausreichenden Effekte erzielt. Durchgreifende Weißgradsteigerungen von 5-10% sind hier nur mit einem sehr hohen technischen Aufwand realisierbar.

Alle genannten Verfahren haben den Nachteil, daß einerseits die Schadstoffe Im Prozeß der Aufbereitung nur unvollkommen aufgeschlossen werden und rtaß andererseits nur die stärker eisenhaltigen mineralischen Schadstoffe abgebaut oder abgareichert werden können. Als besonders aufwendig und nachteilig erweist sich hierbei Insbesondere die Mühlenauskleidung. die einen hohen apparativen Aufwand erfordert und durch die andererseits ein erhöhter spezifischer Energieeintrag für die Zerkleinerung notwendig wird. Damit können mit den vorgeschlagenen Prozeßstufen für bestimmte Rohstoffsorten z. B., auch aus Verwitterungslagerstätten keine befriedigenden Ergebnisse erzielt werden.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, durch ein spezielles Verfahren der Aufbereitung von Schichtsilikatroh (offen, insbesondere für Kaoline und für Pyrophyllitgesteine, eine maximale Weißgraderhöhung bei Minimierung des technischen Aufwandes durch eine optimale Schadstoff anreicherung im Endprodukt zu erreichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aufbereitung von Schichtsilikatrohstoffen unter besonderer Berücksichtigung der bei den Verwitterungskaolinen vorliegenden spezifischen Rohstoffeigenschaften zu entwickeln, das es gestattet, unter Nutzung von bekannten Verfahronsschritten und bei einem verringerten technologischen Aufwand eus dem Rohstoff einen möglichst hohen Anteil der Schadstoffe zu entfernen, so daß sehr hohe Steigerungen des Weißgrades von 5-10% gegenüber dem Weißgrad des Ausgangsmaterials realisiert werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Schichtsilikatrohstoff durch Herstellen einer nach bekannten mechanischen Verfahren vorbereiteten Schichtsilikatsuspension, in einer Kugelmühle, bei Anwesenheit einer definierten Menge eines abrasivon Minerales auf eine bestimmte Korngröße vermählen und die Suspension anschließend in einem Hochgradientmagnetscheider separiort und daß die nichtmagnetische Fraktion in bekannter Weise weiterverarbeitet wird. Grundsätzlich werden bei der Aufbereitung folgende Verfahrensschritte erfindungsgemäß vorgeschlagen: Aufschlämmung des Rohstoffes nach oder bei dessen mechanischer Aufbereitung, d.h. bei Lockergesteinen, wie Kaolinen aus Verwitterungslagerstätten, nach den bekannten Verfahren mittels Dispergierung, Grob- und Feinsandwäsche sowie Hydrozyklonklassierung und bei Festgesteinen, wie Pyrophyllit, nach der trockenon Grob- und Feinzerkleinerung, wobei mit Wasser gemischt und zur Dispergierung 0,1-0,8 Ma.-% eines üblichen Dispergiermittels wie Tetranatriumpyrophosphat oder Natriumpolyakrylat (z. B. LW 300) zugegeben wird. Die so entstandene Suspension, die ein Verhältnis von Feststoff zu Wasser von hu1 bis 1 zu 3 aufweisen sollte, wird erfindungsgemäß in einer Kugelmühle, insbesondere einer Rührwerkskugelmühle, z. B. unter Einsatz von Glaskugeln unter den Rohstoff angepaßten Bedingungen bei einem Mahlkörperfüllungsgrad von 60 bis 80% und unter Anwesenheit von 0,5 bis 15 Ma.-% eines abrasivon Minerales mit einer Härte nach MOHS von 5-9 und einer Korngröße kleiner 0,1 mm in einer Verweilzeit von 5-20 min, vorzugsweise von 10-15 min, vermählen, »vobei eine Korngröße von kleiner 0,015mm, vorzugsweise von kleiner 0,005mm, erreicht werden sollte. Enthält der Rohstoff in seiner natürlichen Form bereits Quarz oder ein anderes abrasiv wirkendes Mineral in der erforderlichen Menge, so kann auf die Zugabe des obengenannten Mineralpulvers verzichtet werden.

Erfindungsgemäß wird die derartig aufgemahlene und homogenisierte Suspension unter Einstellung einer Feststoffkonzentration von 20-40% durch Wasserzugabe in einem Hochgradientmagnetschelder von bekannter Dauert bei 0,4-2,0T₁ vorzugsweise bei 1,4-1,9T, separiert, wobei eine magnetische und eine nichtmagnetische Fraktion entstehen. Die nichtmagnetische Fraktion kann entweder als Suspension der weiteren Verarbeitung oder auch nach einer Entwässerung durch Filtration nach bekannten Verfahren getrocknet und anschließend weiterverarbeitet werden. Besteht die Notwendigkeit, so kann das im Prozeß der Aufbereitung zugesetzte abrasive Mineral durch herkömmliche Verfahren der Klassierung nach der Hochgradientmagnetscheidung auf Gehalte unter 1 % reduziert werden.

Überraschenderweise wurde entgegen dem dargelegten Stand der Technik gefunden, daß die aus derartig aufbereiteten Schichtsilikatrohstoffen hergestellten Produkte gegenüber den mit der herkömmlichen Technologie hergestellten Produkten einen annähernd 5-10% (absolut) höheren Weißgrad aufweisen (Weißgrad gemessen mit Leukometer, Blaufilter, 460nm). Sind darüber hinaus noch weitere Weißgradsteigerungen erforderlich, so besteht außerdem die Möglichkeit, das so entstandene Produkt oder bereits die Suspension einem bekannten Verfahren der chemischen Bleichung zuzuführen. Parallelversuche mit den traditionellen Verfahren, so z. B. bei alleinigem Einsatz der Hochgradientmagnetscheidung oder Vermahlung bzw. auch die Vermahlung mit einer vorherigen Hochgradientmagnetscheidung ergaben maximale Weißgradsteigerungen von 2-3% und in einigen Fällen sogar eine Verschlechterung.

Gegenüber den bekannten Aufbereitungsverfahren bzw. Aufbereitungstechnologien ergeben sich bei der Anwendung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens folgende Vorteile:

- Verarbeitbarkeit von minderwertigen Rohstoffen zu Füllstoffen mit einer hohen Qualität,

- Verbesserung der Absicherung von Schadstoffen aus dem Rohstoff,

- Verarbeitbarkeit von Rohkaolinen aus Verwitterungslagerstätten,

- Verringerung des technischen Aufwandes, da herkömmliche und kontinuierlich a^rbeitende Mühlentypen verwendet werden können,

- Verringerung des Energieaufwandes für die Vermahlung.

Ausführungsbelspiole

1. Genutzt wurde ein bereits nach den traditionell bekannten Verfahren aufbereiteter Kaolin als Fertigprodukt für die Keramikindustrie. Der Kaolin MEKA (Keramikkaolin) wurde im Verhältnis von 1:2 mit Wasser vermischt und 0,3 Ma.-% LW als Dispergiermittel zugesetzt. Da der Rohstoff in der vorliegenden Form bereits in ausreichender Menge Quarz enthalt, konnte

auf einen weiteren Zusatz verzichtet werden. Die Suspension wurde in einer Rührwerkskugelmühle vom Typ HF 10 (VEB Maschinenfabrik Heidenau) bei einem Mahlkörperfüllungsgrad von 60% und bei einer Verweilzeit von 10min aufgemahlen. Nach dem Erreichen einer Korngröße von kleiner 0,01 mm erfolgte ein nochmaliger Zusatz von Wasser bis eine Feststoffkonzentration von 25% vorlag und die anschließende Separation im Hochgradientmagnotscheider bei 1,9T. Der Weißgrad des nach der traditionellen Aufbereitung vorliegenden Produktes lag bei 68%. Nach dem Brand wies das traditionelle Produkt einen Weißgrad von 87% tiuf. An der nichtmagnetischen Fraktion wurde nach der erfindungsgemäßen Aufbereitung ein Weißgrad von 75% gemessen. Nach dem Brand bei 125O⁰C wurde am Pulver ein Weißgrad von 95% gemessen (Weißgradmessung mittels Leukometer, Blaufilter, 460nm).

Im Vergleich zu diesen Werten konnte in einem Versuch den Weißgrad nur durch die Hochgradientmagnetscheidung ohne vorgeschaltete Vermahlung zu verbessern keine Steigerung des Weißgrades erreicht werden. Durch den Einsatz der Vermahlung nach der HGMS wie Im US Patent 3667689 vorgeschlagen verschlechterte sich der Weißgrad auf 58%. , Ein Kaolinitgestein mit der mineralogischen Zusammensetzung 95% Kaolinit und 5% Pyrophyllit wurde in einer Schlagnasenmühle auf eine Korngröße unter 0,2 mm vermählen und anschließend im Verhältnis 1:2 mit Wasser vermischt und 0,3Ma.-% LW 300 als Dispergiermittel zugesetzt. Die Suspension wurde in einer Rührwerkskugelmühle vom Typ HF 10 (VEB Maschinenfabrik Heidenau) zusammen mit 2% Quarzmehl (kleiner 0,1 mm) aufgemahlen. Nach dem Erreichen einer Korngröße von kleiner 0,010 mm erfolgte ein nochmaliger Zusatz von Wasser bis eine Feststoff konzentration von 25% vorlag und die anschließende Separation im Hochgradientmagnetscheider bei 1,9T.

Der Ausgangswert des unaufbereiteten Rohstoffes lag bei 73% Weißgrad. Nach einer Brennbehandlung des unaufbereiteten Rohstoffes bei 125O⁰C wurde am gepreßten Pulver ein Weißgrad von 85% für den Einsatz in der Keramik gemessen (Leukometermessung, Blaufilter, 460 nm).

An der nichtmagnetischen Fraktion wurde nach der erfindungsgemäßen Aufbereitung ein Weißgrad von 83% gemessen. .Nach der Brennbehandlung bei 1250⁰C wurde am gepreßten Pulver ein Weißgrad von 91 % für den Einsatz in der Keramik . gemessen (Weißgradmessung mittels Leukometer, Blaufilter, bei 460nm).

Ein Pyrophyllitgestein mit der mineralogischen Zusammensetzung 75% Pyrophyllit, 23% Kaolinit und 2% Quarz wurde in einer Schlagnasenmühle auf eine Korngröße unter 0,2 mm vermählen und anschließend im Verhältnis 1:2 mit Wasser vermischt und 0,3Ma.-% LW 300 als Dispergiermittel zugesetzt. Die Sjspension wurde in einer RührwerkskugalmUhle vom Typ HF 10 (VEB Maschinenfabrik Heidenau) aufgemahlen. Nach dem Erreichen einer Korngröße von kleiner 0,01 mm erfolgte ein nochmaliger Zusatz von Wasser bis eine Feststoff konzentration von 25% vorlag und anschließend die Separation im Hochgradientmagnetscheider bei 1,9T.

Der Ausgangswert für den unaufbereiteten Rohstoff lag bei 81 % Weißgrad. An der nichtmagnetischen Fraktion wurde nach der erfindungsgemäßen Aufbereitung ein Weißgrad von 87 % gemessen. Nach einer Brennbehandlung bei 1250⁰C wurde am gepreßten Pulver ein Weißgrad von 94% für den Einsatz in der Keramik gemessen (Weißgrad mittols Leukometer, Blaufilter, 460nm).

Claims (8)

1. -1- 298 496 Firfindungsansprüche:

   1. Verfahren zur Aufbereitung von Schichtsilikatrohstoffen durch Horstellen einer nach mechanischen Verfahren vorbereiteten Schichtsilikatsuspension mit einem Verhältnis von Schichtsilikat zu Wasser von 1:1 bis 1:3 und einem Dispergiermittelanteil von 0,1-0,8 Ma.-%, gekennzeichnet dadurch, daß die vorliegende Schichtsilikatsuspension in einer Kugelmühle in einer Verweilzeit von 5-20 min, bei Anwesenheit von 0,5-15Ma.-% eines abrasiven Mineralas mit der Härte nach MOHS von 5-9 und einer Korngröße unter 0,1 mm, auf eine Korngröße kleiner 0,015 mm vermählen und die Suspension anschließend in einem Hochgradiencmagnetschiider bei 0,4-2,OT separiert und das die nichtmagnetische Fraktion nach bekannter Weise weiterverarbeitet wird, wobei das abrasive Mineral gegebenenfalls nach bekannten Verfahren abgetrennt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß insbesondere Kaoline aus Verwitterungslagerstätten und Pyrophyllitgesteine aufbereitet werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1-2, gekennzeichnet dadurch, daß die Suspension vorzugsweise in einer Rührwerkskugelmühle vermählen wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1-3, gekennzeichnet dadurch, daß vorzugsweise bei einer Verweilzeit von 10-15min vermählen wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1-4, gekennzeichnet dadurch, daß das Schichtsilikat vorzugsweise auf eine Korngröße kleiner 0,005mm vermählen wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1-5, gekennzeichnet dadurch, daß im Hochgradientmagnetscheider vorzugsweise bei 1,2-1,9T separiert wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1-6, gekennzeichnet dadurch, daß das abrasive Mineral vorzugsweise in Form von Quarz zugesetzt wird und/oder mit den Ausgangsrohstoffen, die in ihrer natürlichen Form dieses Mineral und/oder ein anderes abrasiv wirkendes Mineral enthalten, bereits in der erforderlichen Menge eingebracht wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1-7, gekennzeichnet dadurch, daß bei Produkten für die Papier-, Lacke- und Farben- sowie Plast- und Elastindustrie die Mengen des zuvor zugesetzten und/oder bereits enthaltenen abrasiven Minerales durch herkömmliche Klassierprozesse auf kleiner 1 % im Absolutgehalt abgesenkt werden.