DE1081436B

DE1081436B - Verfahren zur Herstellung hochquellfaehiger Stoffe aus Tonmineralien

Info

Publication number: DE1081436B
Application number: DES60432A
Authority: DE
Inventors: Dr Rudolf Fahn
Original assignee: Sued Chemie AG
Current assignee: Sued Chemie AG
Priority date: 1958-10-29
Filing date: 1958-10-29
Publication date: 1960-05-12
Also published as: CH404617A; FR1244542A

Description

Verfahren zur Herstellung hochquellfähiger Stoffe aus Tonmineralien Für die Herstellung hochquellfähiger, hochplastischer und hochviskoser Stoffe werden bekanntlich Bentonite verwendet. Es können dies Erdalkali-Bentonite sowie Bentonite, bei denen zumindest ein Teil ihrer austauschfähig gebundenen Kationen aus Natrium Ionen besteht, sein. Diese Natrium-Ionen können von Natur aus in Bentonit enthalten sein oder, wie bekannt, durch eine Aktivierung, z. B. mit Soda, am Bentonit fixiert werden. Bei dieser Aktivierung werden die ursprünglich am Ton gebundenen Erdalkali-Ionen in Alkali-Ionen, z. B. Natrium-Ionen, umgetauscht.
Weiter ist belçannt (EJSA.-PIatentschrift 2 672 442), Blan-Bentonite zur Erhöhung Ider Viskosität und Quellfähigkeit mit Magnesiumsalzen, vorwiegend Sulfaten, zu behandeln. Diese Art der Magnesiumaktivierung ist beschränkt auf die in den Gebieten von den Black Hills of South Dacota und Wyoming vorkommenden Blau-Bentonite und bringt bei Anwendung auf Erdalkali-Bentonite keinen Erfolg.
Es hat sich nun gezeigt, daß bei Erdalkali-Bentoniten durch Aktivierung mit Magnesiumsalzen in Verbindung mit Alkalisalzen eine wesentliche Erhöhung der Quellfähigkeit erzielt werden kann. Bei Bentoniten, welche von Natur aus schon Alkali-Ionen austauschfähig gebunden besitzen, erzielt man durch Aktivierung mit Magnesiumsalzen ebenfalls eine wesentliche Erhöhung der Quellfähigkeit.
Für die Aktivierung kommen Magnesiumverbindungen in Frage, deren Anionen mit den ursprünglich vorhandenen, austauschbaren Erdalkali-, insbesondere Calcium-Ionen Verbindungen eingehen, die in Wasser schwerer löslich sind als die entsprechenden Magnesiumverbindungen.
Solche Magnesiumverbindungen sind z.B. Magnesium-Carbonat, basisches Maginesium-Carlbonat, Magnesium-Oxalat. überraschenderweise wurde nun aber festgestellt, daß bei Verwenduung der genannten Magnesiurnverbindungen nur dann eine besonders hohe Steigerung der Quellfähigkeit zu verzeichnen ist, wenn diese in Verbindung mit Alkali- bzw. Natrium-Ionen zur Verwendung kommen.
Das erfinldunglsgemäße Verfahren zur Herstellung hochquellfähiger Stoffe aus Tonmineralien, vorwiegend Erdalkali-Bentoniten, durch Zusatz von Magnesiumsalzen ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, daß man das Magnesium in Form solcher Verbindungen zusetzt, deren Anionen mit den ursprünglich vorhandenen austauschbaren Erdalkali- und insbesondere Calcium-Ionen Verbindungen eingehen, die in Wasser schwerer Iöslich sind als die entsprechenden Magnesiumverbindungen, und daß man die Aktivierung in Verbindung mit Allçali-Ionen, insbesondere Natrium-Ionen, durchführt.
Bei einem Bentonit oder Ton, der keine austauschfähig gebundenen Alkali-Ionen bzw. Matrium-Ionen enthält, ist es zweckmäßig, erst die Magnesiumaktivierung und anschließend die Aktivierung mit Alkalisalzen durchzuführen.
Die Magnesiumaktivierung eines Betonits oder eines anderen Tons wird-so vorgenommen, daß dem noch grubenfeuchten oder mit Wasser angeteigten Ton feinverteilte Magnesiumverbindungen zugesetzt und anschließend die Magnesiumverbindung in den Ton eingearbeitet wird. Auch - -die Einbringung der Magnesiumverbindung in eine mehr oder weniger dicke wäßrige Suspension bewirkt eine Magnesiumaktivierung. Hieran schließt sich die Aktivierung mit Natrium-Carbonat in der üblichen Weise. Der magnesium- und natriumaktivierte Ton- wird sodann- getrocknet und gemahlen. Der mit Magnesium- und Natriumsalz aktivierte Bentonit zeigt, je - nach der verwendeten Menge Magnesiumverbindung, daß die kolloidchemischen Eigenschaften, wie z. B. die Viskosität, das Quellvolumen, die Thixotropie, die Plastizität und das Wasserbindevermögen, höher liegen, als es bei dem ursprünglichen oder nur mit Soda aktivierten Material der Fall ist.
Auch bei den anderen Tonen, wie z. B. Illiten oder Kaolinen, bei denen wenigstens ein Teil der austauchfähigen Kationen aus Na-Ionen besteht, sind die genannten Eigenschaften nach der Magnesiumaktivierung gegenüber den nicht magnesiumaktivierten Tonen erhöht. Diese Erhöhung tritt also nicht nur bei Tonmaterialien mit quellfähigen, sondern auch bei solchen mit starren Gittern auf. Natürlich sind bei Tonen, die Tonmineralien mit starren, nicht quellfähigen Gittern enthalten, die Werte wider kolloidchemisehen Eigenschaften, wie Viskosität, Quell- und Thixotropievolumen, Plastizität und Wasserbindevermögen sowohl vor wie nach der Aktivierung mit Magnesiumverbindungen auf Grund der Kristallstruktur der Tonmineralien um Größenofdnungen niedriger als bei quellfähigen Tonmineralien bzw. Tonen.
Ausführungsbeispiel 200 g Rohbentonit, der gegebenenfalls bei stückiger Beschaffenheit auf etwa ErbsengröBe vorzerkleinert wird und der einen Wassergehalt von 25 bis 45 0/o aufweisen kann, werden mit 60mval = ungefähr 2,6 Gewichtsprozent Magnesiumcarbonat pro 1Q0 g Trockenton versetzt und die Mischung durch einen Kneter oder Mischer geschickt. Der magnesiumaktivierte Ton wird anschließend mit 5 °/o fester Soda vermischt und einmal oder mehrere Male in einem geeigneten Kneter oder Mischer verarbeitet. Der so behandelte Ton wird getrocknet und gemahlen.

Ein nach diesem Verfahren hergestelltes Material, welches mit etwa 30 bzw. mit etwa 60 mval Magnesiumcarbonat pro 100 g Trockenton und anschließend mit 5 <>/@ Soda aktiviert wurde, zeigt im Vergleich zu demselben Bentonit, der nur mit Soda aktiviert bzw. nur mit 30 mval und 60 mval Magnesium-Carbonat versetzt war, folgende Werte:

Thixotropes Plastizitäts-

Volumen

zahlnadi

Scheinbare Gelstärke Gelstarke Quell- Erstarrungs- Pfeffer-

Viskositat nadi nadi Quell- Brstarrungs- vermögen korn

Probe 10 Sekunden 10 Minuten volumen zeit (Enslinwert) an Bentonit-

6 Sekunden Einwaage raunussand-

Durchmesser 0,1 g mischungen

in cP bei des Reagenz- 1:1

600 Ulmin in dyn/cm2 in dyn/cm2 ml/2 g glases 1,7 cm

Erdalkali-Bentonit mit 501o

Soda ................... 11 7 38 27 8,5 625 46

Erdalkali-Bentonit mit 1,3a

(30 mval) Magnesium-Car-

bonat ................... 3 8 10 10 4,2 410 36

Erdalkali-Bentonit mit 2,6%

(60 mval) Magnesium-Car-

bonat ................... 3 8 10 10 4,5 420 35

Erdalkali-Bentonit mit 1,3 0/o

(30 mval) Magnesium-Car-

bonat und 50/ Soda ...... 21,5 162 263 31 - 13,3 720 49

Erdalkali-Bentonitmit 2,6 ovo

(60 mval) Magnesium-Car-

bonat und 5°/o Soda ...... 32,5 256. 273 44 27 820 51

* Die Viskositäten sowie die Gelstärken wurden an einer 60/oigen Bentonitsuspension mit einem Rotations-Viskosimeter (Fann-Viskosimeter) gemessen.

PATENTANSPR8CHE: 1. Verfahren zur Herstellung hochquellfähiger Stoffe aus Tonmineralien, vorwiegend Erdalkali-Bentoniten, durch Zusatz von Magnesiumsalzen, dadurch gekennzeichnet, daß man das Magnesium in Form solcher Verbindungen zusetzt, deren Anionen mit den ursprünglich vorhandenen austauschbaren Erdalkali- und insbesondere Calcium-Ionen Verbindungen eingehen, die in Wasser schwerer löslich sind als die entsprechenden Ma- gnesiumverbindungen, und daß man die Aktivierung in Verbindung mit Alkali-Ionen, insbesondere Natrium-Ionen, durchführt.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an die Magnesiumaktivierung Alkalisalze, z. B. Soda zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man solche Bentonite mit Magnesiumsalzen aktiviert, bei denen zumindest ein Teil der austauschfähigen Kationen aus Alkali-Ionen besteht.