DE1015780B - Verfahren zur Herstellung kieselsaeurehaltiger Fuellstoffe aus Kaolin - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung kieselsäurehaltiger Füllstoffe aus Kaolin Kaolin ist heute der meistverwendete Füllstoff, vor allem für die Gummi- und Papierindustrie. Durch moderne Aufbereitungsmethoden gelingt es, verhältnismäßig feinteilige Produkte zu gewinnen mit spezifischen Oberflächenwerten bis zu etwa 20 bis 30 m2/g. Für viele Zwecke ist jedoch der Zerteilungsgrad des gemahlenen und gesichteten Kaolins nicht ausreichend. Es ist bereits vorgeschlagen worden, aus Kaolin durch hydrothermale Behandlung mit Natronlauge Füllstoffe herzustellen, die nicht mehr die charakteristischen plättchenförmigen Kaolinitkristalle zeigen. Auch durch hydrothermale Behandlung anderer, Kieselsäure enthaltender Naturprodukte, wie Sand und Kieselgur, mit Kalkmilch hat man Füllstoffe herzustellen versucht. Bei dieser Umsetzung bilden sich hydratisierte Calciumsilicate mit dem ungefähren CaO :Si 02. -Verhältnis 1:1, vorwiegend mit nadeliger Struktur. Ein aus dünnen Blättchen bestehendes Calciumsilicat ist hergestellt worden durch mindestens 7stündiges Erhitzen einer Mischung von sehr fein gemahlenem Quarzsand und Kalkmilch im molekularen Verhältnis 5 : 4 in wäßriger Aufschlämmung auf etwa 2000.
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung kieselsäurehaltiger Füllstoffe aus Kaolin, das darin besteht, daß der an Al, 03 arme Rückstand, der aus Kaolin in an sich bekannter Weise durch Erhitzen auf Temperaturen über etwa 4000 und Auslaugen mit Säure erhalten wird, mit Calciumhydroxyd in wäßriger Anschlämmung auf Temperaturen über 1000 erhitzt wird. Die Druckwassererhitzung des kieselsäurehaltigen Rückstandes von der Säureauslaugung calcinierten Kaolins mit Kalkmilch führt bereits bei niedrigeren Temperaturen wesentlich rascher zu sehr lockeren hydratisierten Calciumsilicatfüllstoffen als die Quarzsand-Kalk-Umsetzung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Säureauslaugungsrückstand mit Calciumhydroxyd erhitzt, das durch Umsetzung der Lösung eines Calciumsalzes mit Alkalilauge gebildet ist. So erhält man extrem lockere Produkte, die die mit Kalkmilch hergestellten noch wesentlich übertreffen. Aus wirtschaftlichen Gründen empfiehlt es sich, Ca Cl2-Lösung zu verwenden, besonders als Na C1-haltige Ablauge vom Solvayprozeß, in Mischung mit Natronlauge.
• Als Säureauslaugungsrückstand calcinierten Kaolins kann z. B. der kieselsäurereiche Rückstand verwendet werden, der bei der Aluminiumsulfatgewinnung aus Ton anfällt. Erhitzt man Kaolin auf Temperaturen über 4000, dann verliert er sein Konstitutionswasser und geht unter Zerstörung des Kaolingitters in den sogenannten Metakaolin über.
• Aus diesem wird, besonders leicht nach Erhitzen auf 600 bis 7000, der größte Teil des Al203 durch Erhitzen mit Schwefelsäure herausgelöst. Der an Al203 arme, an Si O2 reiche Rückstand ist, wie die Bestimmung der spezifischen Oberfläche nach BET in Verbindung mit der elektronenmikroskopischen Aufnahme zeigt, porös, und zwar in um so höherem Grade, je weiter der Al2 O3-Anteil des Kaolins herausgelöst wird.
• Mischt man den ausgewaschenen Säureauslaugungsrückstand, z. B. nach dem Entfernen von 900/0 des Alg O3 des Ausgangskaolins, im ungefähren Verhältnis 1: 1 (auf SiO2-Gehalt bezogen) mit Kalkmilch und erhitzt diese Anschlämmung mit etwa 100 g Feststoffgehalt in einem Rührautoklav (z. B.
• 3 Stunden lang auf etwa 1800), dann erhält man nach anschließendem Filtrieren, Trocknen und Mahlen in einer schnell laufenden Stiftmühle einen sehr lockeren Calciumsilikatfüllstoff. Führt man den entsprechenden Versuch statt mit Kalkmilch, wie sie durch Löschen von gebranntem Kalk erhalten wird, mit einem Gemisch von CaCI2-Lösung und NaOH durch, dann erhält man ein Produkt, das noch wesentlich voluminöser ist. Schüttvolumen und Sedimentvolumen des zweiten Produktes sind rund doppelt so hoch wie die des ersten. Während z. B. ein Calciumsilicat, das mit frisch hergestellter Kalkmilch gewonnen wurde, eingerüttelt ein Schüttgewicht von etwa 150 gel zeigt und in Toluol angeschlämmt 16 cm3/g Absitzvolumen ergab, hatte ein in entsprechender Weise mit Ca Cl2-Lösung + Na O H erhaltenes Calciumsilicat nur 75 gel Schüttgewicht und 37 cm3/g Absitzvolumen. Die spezifische Oberfläche der Produkte liegt bei etwa 80 bis 100 m2/g. Demgegenüber hatte der verwendete Ausgangskaolin etwa 8 m2/g spezifischer Oberfläche, ein Schüttgewicht von 700 g/l und ein Absitzvolumen von nur 4 cm3/g. Die Druckerhitzung kann diskontinuierlich in Autoklaven oder kontinuierlich in Druckströmungsapparaturen vorgenommen werden.
• Die nach der beschriebenen Methode hergestellten Calciumsilicatfüllstoffe zeigen im elektronenmikroskopischen Bild Blättchenstruktur. Im Vergleich zum Ausgangskaolin sind die Blättchen jedoch extrem -dünn. Die Produkte eignen sich besonders als Füllstoff für Kautschuk und Papier und als Rieselmittel für Salze. Gegenüber den aus Quarzsand und Kalkmilch hergestellten Produkten zeichnen sie sich durch ihre besonders voluminöse Beschaffenheit aus.
• PATENTANSPRSCHE 1. Verfahren zur Herstellung kieselsäurehaltiger Füllstoffe aus Kaolin, dadurch gekennzeichnet, daß der an Al2 O3 arme Rückstand, der in an sich bekannter Weise aus Kaolin durch Erhitzen auf Temperaturen über etwa 4000 und Auslaugen mit Säure erhalten wird, mit Calciumhydroxyd in wäßriger Anschlämmung auf Temperaturen über 100" erhitzt wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Säureauslaugungsrückstand mit Calciumhydroxyd erhitzt wird, das durch Umsetzung der Lösung eines Calciumsalzes mit Alkalilauge gebildet ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: K. A. Hofmann und U. R. Hofmann, »Anorganische Chemie«, 13. Auflage (1949), 5. 482 Abs. 2.