Verfahren zur Herstellung hochque-llfähiger Tone Bekanntlich finden
Quelltone in den verschiedensten Industriezweigen Verwendung, z. B. in der keramischen
Industrie, bei Ölbohrungen, in der Gießerei-Industrie, bei Futtermitteln und in
der kosmetischen Industrie.Processes for the production of high-quality clays are known to be found
Source clays are used in a wide variety of industries, e.g. B. in ceramic
Industry, in oil wells, in the foundry industry, in animal feed and in
the cosmetic industry.
Da natürliche hochquellfähige Tone nur sehr vereinzelt vorkommen,
z. B. in Amerika, hat es nicht an Versuchen gefehlt, durch Aufbereitung entsprechender
Rohstoffe, die in größeren Mengen greifbar sind, solche Quelltone herzustellen.
In Deutschland geht man dabei fast ausschließlich von den in Bayern vorkommenden
Ca-Montmorilloniten aus. In diesen Mineralien werden die Ca-Ionen je nach dem Verwendungszweck
entweder durch Wasserstoff oder durch Alkali ersetzt. Im ersten Fall erfolgt der
Aufschluß durch verdünnte Säuren, man erhält saure Bentonite, welche vorwiegend
als Klär- und Schönungsmittel eingesetzt werden. Für die keramische und die Gießerei-Industrie
werden die Ca-Montmorillonite mit solchen Alkalisalzen behandelt, welche mit Ca-Ionen
schwerlösliche Salze bilden, vorzugsweise mit Alkalicarbonaten, -phosphaten, -fluoriden
oder -sulfaten. Dieser Basenaustausch kann auf nassem oder trockenem Weg durchgeführt
werden. Für Zwecke der kosmetischen Industrie sowie der Nahrungsmittelindustrie
stört mitunter der Gehalt an eingebrachten Fremdsalzen, weswegen auch schon vorgeschlagen
wurde, dem Ton zur Erhöhung seiner Quellfähigkeit nur arteigene Stoffe, insbesondere
feinstverteilte Kieselsäure zuzusetzen.Since natural, highly swellable clays only occur very rarely,
z. B. in America, there has been no lack of attempts by processing appropriate
Raw materials that are available in larger quantities to produce such source clays.
In Germany one goes almost exclusively from the ones found in Bavaria
Ca montmorillonites. In these minerals, the Ca ions are depending on the purpose
replaced either by hydrogen or by alkali. In the first case, the
Digestion by dilute acids, acidic bentonites are obtained, which are predominantly
can be used as clarifying and fining agents. For the ceramic and foundry industries
Ca-montmorillonites are treated with such alkali salts as those with Ca-ions
Form sparingly soluble salts, preferably with alkali metal carbonates, phosphates and fluorides
or sulfates. This base exchange can be carried out wet or dry
will. For purposes of the cosmetic industry as well as the food industry
sometimes the content of foreign salts introduced is disturbing, which is why it has already been suggested
was, the clay to increase its swelling capacity only species-specific substances, in particular
Add finely divided silica.
Das Verfahren des Basenaustausches mit Alkalisalzen wird technisch
angewendet und hat auch zu beachtlichen Erfolgen geführt. Leider haben derart hergestellte
Natriumbentonite eine Reihe von Nachteilen, die sich insbesondere bei der Verwendung
in den Gießereien störend bemerkbar machen. Um einen möglichst weitgehenden Basenaustausch
zu erreichen, muß man eine relativ große Menge Alkalisalz verwenden. Da bei vollsynthetischen
Arbeiten der umlaufende Sand ständig mit kleinen Mengen Bentonit wieder aufgefrischt
werden muß, tritt allmählich eine beträchtliche Anreicherung von Alkali im Sand
ein, wodurch sein Sinterpunkt so weit herabgesetzt wird, daß schließlich die Gefahr
von Einbrennungen auftritt. Der schwerwiegendste Nachteil der mit Alkali aktivierten
Bentonite ist jedoch darin zu erblicken, daß derartige Bentonite hinsichtlich ihrer
Grünstandfestigkeit, welche ja die für den Gießereibetrieb maßgebliche Größe darstellt,
äußerst empfindlich gegen Wasserzusatz sind. Ein Beispiel mag dies erläutern: Eine
Mischung, bestehend aus 100 Gewichtsteilen Halterner Quarzsand H 32, 5 Gewichtsteilen
Bentonit, mit 30/a Soda aktiviert, 2 Gewichtsteilen Wasser, hat eine Grünstandfestigkeit
nach DIN 52 403 (6. 58) von 850 g/cm2.The process of base exchange with alkali salts becomes technical
applied and has also led to considerable success. Unfortunately, such manufactured
Sodium bentonites have a number of disadvantages, which are particularly evident when used
make them noticeable in the foundries. To achieve the most extensive base exchange possible
To achieve this, one must use a relatively large amount of alkali salt. As with fully synthetic
Work the surrounding sand is constantly refreshed with small amounts of bentonite
there is a considerable accumulation of alkali in the sand
a, whereby its sintering point is reduced so far that finally the danger
of burn-in occurs. The most serious disadvantage of those activated with alkali
Bentonite, however, can be seen in the fact that such bentonites with regard to their
Green stability, which is the decisive factor for the foundry,
are extremely sensitive to the addition of water. An example may explain this: One
Mixture consisting of 100 parts by weight of Halterner quartz sand H 32, 5 parts by weight
Bentonite, activated with 30 / a soda, 2 parts by weight of water, has a green stability
according to DIN 52 403 (6. 58) of 850 g / cm2.
Dieselbe Mischung, aber mit 4 Gewichtsteilen Wasser, weist eine Grünstandfestigkeit
von 500 g/cm2 auf; es ist also ein Festigkeitsabfall von über 40% gegenüber dem
Ausgangswert eingetreten. Setzt man 5 Gewichtsteile Wasser zu, so erzielt man eine
Grünstandfestigkeit von 420, g/cm2, also nur noch knapp die Hälfte des ursprünglichen
Wertes. Diese Tatsache bedeutet für die Gießereien, daß sie, um die erforderliche
hohe Grünstandfestigkeit zu erzielen, mit sehr geringen Wasserzusätzen arbeiten
müssen. Hierbei besteht die große Gefahr, daß der Sand vorzeitig austrocknet und
die damit hergestellten Formen den Sand abrieseln lassen.The same mixture, but with 4 parts by weight of water, shows green stability
from 500 g / cm2 to; So there is a decrease in strength of over 40% compared to that
Initial value occurred. If 5 parts by weight of water are added, one achieves one
Green stability of 420 g / cm2, so only just under half of the original
Worth. This fact means for the foundries that they have to get the required
To achieve high green stability, work with very little water additions
have to. There is a great risk that the sand will dry out prematurely and
Let the molds made with it trickle down the sand.
Die sauer aufgeschlossenen, sogenannten Wasserstoffbentonite zeigen
die vorerwähnten Nachteile zwar nicht, insbesondere ist die Grünstandfestigkeit
in einem weiten Bereich ziemlich unabhängig vom Wassergehalt. Allerdings liegen
die erzielbaren Grünstandwerte so niedrig, daß diese Bindetone für Gießereizwecke
bisher keinen praktischen Einsatz fanden. Außerdem ist die bisher geübte saure Aufschlußmethode
technisch sehr schwierig und unwirtschaftlich zu bewerkstelligen, da durch die Behandlung
mit verdünnten Säuren erhebliche Mengen Wasser in den Ton eingebracht werden, welche
nachher entweder mechanisch oder thermisch wieder entfernt werden müssen.The acidic, so-called hydrogen bentonites show
the disadvantages mentioned above are not, in particular the green stability
fairly independent of the water content over a wide range. However, lie
the achievable green level values are so low that these binding clays are used for foundry purposes
found no practical use so far. In addition, it is the acidic digestion method practiced so far
technically very difficult and uneconomical to accomplish because of the treatment
considerable amounts of water are introduced into the clay with dilute acids, which
must then be removed again either mechanically or thermally.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man speziell für Gießereizwecke
hervorragend geeignete hochquellfähige Tone erhält, wenn man die natürlich
Torkommenden
Ca-Montmorillonite in zwei Stufen Lufschließt. Zunächst erfolgt ein Ersatz der Ca-Ionen
furch H-Ionen in sowohl technisch als auch wirt-;chaftlich zufriedenstellender Weise
dadurch, daß der aus der Grube kommende Rohton, welcher etwa 30 >is 45,% natürliche
Feuchtigkeit enthält, in ge-:igneten Misch- bzw. Knetaggregaten mit festen Utivierungsmitteln
in Mengen von etwa 0,5 bis 3% ;ut durchmischt wird. An die Aktivierungsmittel ist
iie Forderung zu stellen, daß sie austauschbare bzw. furch Hydrolyse leicht verfügbare
H-Ionen enthalten znd außerdem nach Möglichkeit mit Ca-Ionen schwerlösliche Verbindungen
eingehen. Als besonders ;eeignet wurden gefunden ein- und mehrbasische rnorganische
oder organische Säuren sowie die sauren glkalisalze mehrbasischer Säuren. Nach guter
Durchnischung wird das nunmehr stark saure Mischgut .mit einem geringen Überschuß
an festem Alkalihydroxyd oder einem infolge Hydrolyse alkalisch -eagierenden Alkalisalz
neutral bis schwach basisch eingestellt und der so gewonnene Alkalibentonit in )ekannter
Weise durch Trocknen und Mahlen fertig aufbereitet. Es wird also bei dieser Arbeitsweise
<einerlei zusätzliches Wasser in den Rohton ein-Tebracht.Surprisingly, it has now been found that one can be used specifically for foundry purposes
Highly suitable, highly swellable clays are obtained when they are natural
Goal coming
Ca-Montmorillonite closes in two stages. First of all, the Ca ions are replaced
for H-ions in a technically as well as economically satisfactory manner
in that the raw clay coming from the pit, which is about 30> is 45,% natural
Contains moisture in suitable mixing or kneading units with solid utilizing agents
in amounts of about 0.5 to 3%; ut is mixed thoroughly. To the activating agent is
The requirement is that they should be exchangeable or readily available for hydrolysis
H ions also contain compounds that are sparingly soluble with Ca ions, if possible
enter. Mono- and polybasic inorganic compounds have been found to be particularly suitable
or organic acids as well as the acidic potassium salts of polybasic acids. After good
The mix is now strongly acidic, with a slight excess
on solid alkali hydroxide or an alkali salt which reacts alkaline as a result of hydrolysis
neutral to slightly basic and the alkali bentonite obtained in this way in) eknown
Way prepared by drying and grinding. So it becomes with this way of working
<some additional water was introduced into the raw clay.
Derartige, erfindungsgemäß hergestellte Betonite 7-eigen die unerwartete
Eigenschaft, daß sie eine sehr hohe Grünstandfestigkeit aufweisen, welche nahezu
unabhängig vom angewandten Wassergehalt der Sandmischung ist.Such bentonites 7 produced according to the invention are inherent to the unexpected
Property that they have a very high green stability, which is almost
is independent of the applied water content of the sand mixture.
Ein Beispiel möge die Vorteile des neuen Verfahren erläutern 100 Gewichtsteile
Rohbentonit mit 37 0/e Feuchtigkeit werden mit 1 Gewichtsteil Natrium-bisulfat versetzt
und in einem Kollergang gut durchgeknetet. Nach etwa 15 Minuten werden 0,8 Gewichtsteile
wasserfreie Soda hinzugefügt und weitere 10 Minuten gemischt. Hierauf wird das aktivierte
Material getrocknet und gemahlen. Eine Mischung aus 1000 Gewichtsteilen Halterner
Quarzsand H 32, 5 Gewichtsteile Betonft, wie eben beschrieben, 2 Gewichtsteile Wasser
zeigt eine Grünstandfestigkeit mach DIN 52 403 (6. 58) vors 850, g/cm2. Dieselbe
Mischung, aber mit 4 Gewichtsteilen Wasser, weist eine Grünstandfestigkeit von 700
g/cm2 auf, der Abfall beträgt also nur 17,5 0/a des ursprünglichen Wertes. Bei einem
Wasserzusatz von 5 bzw. 6 Gewichtsteilen beträgt die Grünstandfestigkeit 680 g/cm2.An example may illustrate the advantages of the new process 100 parts by weight
Raw bentonite with 37% moisture is mixed with 1 part by weight of sodium bisulfate
and kneaded well in a pan mill. After about 15 minutes it becomes 0.8 parts by weight
added anhydrous soda and mixed for another 10 minutes. The activated one is then activated
Material dried and ground. A mixture of 1000 parts by weight of Halterner
Quartz sand H 32, 5 parts by weight of concrete, as just described, 2 parts by weight of water
shows a green stability of DIN 52 403 (6. 58) before 850 g / cm2. Same
Mixture, but with 4 parts by weight of water, has a green stability of 700
g / cm2, so the drop is only 17.5 0 / a of the original value. At a
The addition of 5 or 6 parts by weight of water results in a green strength of 680 g / cm2.