DE1667627C3 - Verfahren zur Herstellung von aktiven Ton oder !einteiliger Kieselsäure - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von aktiven Ton oder !einteiliger KieselsäureInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von aktivem Ton oder feinteihger Kieselsäure, wobei
ein Aluminiumoxid Kieselsäure-Ton mit 1.0 bis 1.5 Äquivalenten einer Säure oder einer wäßrigen Losung
hiervon, bezogen auf die Menge der aus dem ι ■ Ausgangsi'in /u entfernenden basischen Melallbestandteile.
vermischt wird und das Gemisch aus Säure oder wäßriger lösung hiervon mit dem Ton in einem
Verhältnis .on OJ bis 2.5 dewichtsteilen des ersteren
auf 1 Gewichtsteil des letzteren, bezogen auf das ,»
getrocknete Produkt des Tons, vorliegt und dabei direkt ein nichtfliissiges festes Re.iktionsprodukt gebildet wird
und anschließend die extr.«hierbaren basischen Metallbestanateile
aus dem nichtflüssigen festen Reaktion1, produkt mit einem wäßrigen Medium ex'rnhiert ;;
werden
Es ist bekannt, entweder ein Tonmineral vom
Montmorrilonittyp. beispielsweise saure Tone, oder ein
Tonmineral, dessen Hauptbestandteil aus Halloysit besieht, mit einer Säure in solchem Zustand, daß diese mi
Tone in einer wäOrigen sauren Lösung eingetaucht sind,
zu behandeln, wodurch ein Teil oder praktisch die
Gesamtmenge· der basischen Metallbestandteile, die in diesen Tonen enthalten sind, elüicrt und entfernt wird,
so daß ein aktiver Ton oder feiiileilige Kieselsäure ^
gebildet wird.
Nach einem der bekannten Verfahren wurde ein aktiver Ton hergestellt, indem ein saurer Ton in eine
große Menge einer verdünnten Säurelösung eingetaucht wurde, worauf die Aufschlämmung unter Rühren
erhitzt und anschließend das säurebehandelte Produkt mit Wasser gewaschen, getrocknet und zerkleinert
wurde.
Weiterhin wurde nach einem anderen Verfahren, das als günstiges Verfahren betrachtet wurde, beispielsweise
dem in den japanischen Patentschriften I 76 621, 1 82 331 und 1 86 327 beschriebenen Verfahren, aktiver
Ton und feinteilige Kieselsäure durch eine Stufenfolge hergestellt, wobei das saure Tonmaterial mechanisch
granuliert, das granulierte Produkt in eine wäßrige Lösung einer Mineralsäure eingetaucht und anschließend
mit Wasser gewaschen und getrocknet wird, worauf das säurebehandelte granulierte Produkt zerkleinert
wurde.
Wie vorstehend geschildert, bestanden die wirksamen Verfahren zur Herstellung von aktivem Ton und
feinteiliger Kieselsäure, die vor der vorliegenden Erfindung bekannt waren, in sämtlichen Fällen aus
Verfahren, bei denen das saure Tonmaterial in eine
große Menge einer wäßrigen Lösung einer Mineralsäure eingetaucht wurde, d. h- es waren Verfahren, bei
denen der saure Ton eine Säurebehandlung nach dem sogenannten Naßverfahren erhielt.
Somit war es bei der Säurebehandlung eines sauren Tons bisher allgemeine Ansicht, daß die basischen
Metallbestandteile des Tonmaterials in eine wäßrige Lösung einer Mineralsaure wahrend der Umsetzung mit
der Mineralsäure eluierl werden müssen. Zur Errei
chung dieser Aufgabe stellte es bei den üblichen Verfahren eine unausweichliche Bedingung dar. daß die
Umsetzung der basischen Melallbeslandteile des sauren Tons mit der Minerals ire und die Extraktion der
basischen MeiallbesunUieile. die mit der Säure
unigesct/t waren, gleich/eitig in einer großen Menge
einer wäßrigen Saurelosiing durchzuführen sind.
ledoch zeigt das vorstehend beschriebene sogenann te nasse Säiirebehandlungsverfahren zahlreiche Nach
teile frei seiner Anwendung in der technischen Praxis.
An erster Stelle ist ein großer Überschuß an Saure bei
diesem Verfahren .ler Säurebehandlung erforderlich,
nämlich mehr als zwei Äquivalente Saure, bezogen auf
die aus dem Tnnmaicn.il bei der Herstellung des aktiven
Tons zu entfernenden ι .isischen Metallbcstandleile. sind
erforderlich, iiml in gleicher Weise sind mehr als zwei
Äquivalente Saure erforderlich, bezogen auf die gesamten b.isiv hen Melallbestandteile. die in einem
Tonmaterial bei der Herstellung feinteilieer Kieselsaure
enthalten sind Somit sind diese Verfahren hinsichtlich
der Anwendung der Säure nicht wirtschaftlich Zweitens
ist bei diesem Säurebehandlungsverfahren, da mehl nur
eine große Menge von Abfallsäure als Nebenprodukt in
Verbindung mit der Anwendung einer großen Menge der wäßrigen .Säurelösung gebildet wird, som'jrn auch
eine relativ grolle Menge an freier Säure in der
Abfallsaure enthalten ist, ein spezieller Arbeitsgang zur
Entfernung der freien Säure notwendig, wenn die Abfallsäure vcrweriet oder beseitigt werden soll.
Drillens fällt, da der Kiesclsniireanieil des Tonmaterial
in die wäßrige Säürelösung eluierf wird, nicht nur die
Ausbeute an dem gewünschten! Produkl nb, sondern der
Kieselsäureanteil wird mit dem Aluminiumsalz vermischt, wenn das in der Abfallsäufe enthaltene
Alüftiitiiufiisalz zurückgewonnen wird, was eine wirksame
Verwertung der in die Abfallsäure eluicrtcn basischen Melallbeslandteile hemmt. Viertens besteht
bei dem vorstehend geschilderten nassen Säurebehand·
16
cm
uz. /
!längsverfahren der Nachteil, daß eine große Menge der
wäßrigen Säurelösung gehandhabt werden muß, weshalb die Ausrüstung in unvermeidlicher Weise groß
wird. Da weiterhin die Bedingungen, beispielsweise Temperatur, ebenfalls mild sind, ist die Behandlungszeit
lange, so daß das Ausmaß der Raumausnutzung je Zeiteinheit ebenfalls abfällt.
Schließlich ist aus der deutschen Auslegeschrift 10 80 988 noch ein Verfahren bekannt, bei dem das
Reaktionsprodukt gebildet wird, indem Wasser und Schwefelsäure zu dem Tonmaterial zugegeben und
anschließend getrocknet wird. Hierbei ergibt sich jedoch keine wirksame Extraktion und außerdem eine
Zerkrümelungdes Produkts.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Säurebehandlung eines Tons vom
Aluminiumoxid-Siliciumdioxid-Typ, bei dem die in dem
Tonmaterial enthaltenen basischen Metallbestandteile wirksam durch Anwendung einer weit geringeren
Menge an Säure ils im Fall der üblichen nassen Säurebehandlisngsverfahren entfernt werden können
und das auch ausgezeichnete Ergebnisse hinsichtlich der wirksamen Ausnutzung der angewandten Säure und der
basischen zurückzugewinnenden Metallbestandteile ergibt
Das erfindungsgemäße Verfahren /vr Herstellung von aktivem Ton oder feinteiliger Kieselsäure, wobei
ein Aluminiumoxid-Kieselsäurc-Ton mit 1.0 bis 1.5
Äquivalenten einer Säure oder einer wäßrigen Lösung hiervon, bezogen auf die Menge der aus dem
Ausgangston /u entfernenden basischen Metallbestandteile,
vermischt wird und das Gemisch aus Saure oder
wäßriger Lösung hiervon mit dem Ton in einem Verhältnis von 0.3 bis 2.5 Gewichcsteilen der ersteren
ant 1 Gewichtsteil des letzteren, be.ogen auf das
getrocknete Produkt des Tons, vorliegt und dabei direkt
ein mehl flüssiges festes Reaktionsprodukt gebildet wird
und anschließend die extrahierbaren basischen Metallbestandteilc aus dem nicht flüssigen festen Reaktions
produkt mit einem wäßrigen Medium extrahiert werden, ist dadurch gekennzeichnet, daß während der
Extraktion der basischen Metallbcstandleile eine Temperatur vun etwa 50 bis clwa 80 C und ein
pH Wert des wäßrigen Mediums von nicht mehr als 1
eingehalten wird.
Durch das erfindiingsgemäße Verfahren werden davorstehend
abgehandelten Fehler der bisherigen Ver fahren vermieden.
Im Rahmen der I rfindung wurden die folgenden
inieressanten Tatsachen bei der Säurebehandlung des
Tons vom Aluminiiimoxid-Silit'uimdioxid Typ festge
stellt, nämlich daß I. die Umsetzung der Säure und der
basischen, in dem Ton enthaltenen Mctallbestandteile praktisch vollständig und darüber hinaus gleichmaßig
erreicht werden kann, selbst wenn die Säure oder eine wäßrige Säurelösiing mit dem Ton vom Aluminiumoxid-Silicuimdiöxid-Typ
in einem ganz wesentlich geringeren Anteil als bei den üblichen Verfahren vermischt wird,
beispielsweise in einem Verhältnis von 0.3 bis 2.0 Gewichtstellen der ersteren auf I Gewichtsieil (Trok
kcnbasis) des letzteren; und daß 2. die Extraktion aus
ticifi plastischen oder festen Rcaktionsproduki, das
direkt mittels der vorstehenden Umsetzung gebildet wurde:, selbst wenn das Reaktionsprodukt bis zum
praktisch wasserfreien Zustand getrocknet wurde, der basischen, mit der Säure umgesetzten Mclallbestandlei-Ie
sieh leicht ausführen läßt and daß die Qualität des gewünschten aktiven Tons oder des feinteiligen
Siliciumdioxids nicht verschlechtert wird.
Die vorstehende Tatsache ist im Hinblick auf den Stand der Technik völlig unerwartet, bei dem angenommen
wurde, daß bei der Herstellung von aktivem Ton durch Säurebehandlung eines Tons vom Aluminium-Qxid-Siliciumdioxid-Typ
es notwendig wäre, die in dem Ton enthaltenen basischen Metallbestandteile kontinuierlich
bei der Umsetzung der basischen Metallbestandteile mit einer Säure im Zustand des Eintauchens der
ίο ersteren in einer wäßrigen Säurelösung zu eluieren.
Weiterhin wurde auch festgestellt, daß gemäß dem vorstehend geschilderten erfindungsgemäßen trockenen
Säurebehandlungsverfahren 3. die Menge der in dem Ton vom Aluminiumoxid-Siliciumdioxid-Typ zu
entfi rnenden basischen Metallbestandteile -lediglich
durch die Menge der mit dem Tonmaterial in Berührung gebrachten und vermischten Säure bestimmt wird und
daß andere Behandlungsbedingungen, falls überhaupt, nur geringe Wirkungen haben und daß 4., wie bereits
in unter 1. aufgeführt, selbst wenn die Säure oder wäßrige
Säurelösimg in einer geringen Menge bezüglich des
Tonmaterials angewandt wird, die Menge der verwendeten Säure nur sehr gering sein muß, nämlich 1 bis 1,5
Äquivalente, bezogen auf die zu entfernenden Metallbe-
i> standteile, verglichen mit dem Fall der üblichen
Verfahren, und zwar im Hinblick auf die Ta'sache, daß
das Reaktionsprodukt direkt in einer plastischen oder festen Form erhalten wird.
Darüber hinaus können nach dem erfindungsgemä-
iii Ben Verfahren verschiedene Klassen von aktiven Tonen
entsprechend der angewandten Menge an Säure, die sich hinsichtlich ihrer Absorptionsfähigkeit gegenüber
verschiedenen Klassen aktiver Tone, die nach den üblichen Verfahren hergestellt wurden, im Vergleich
!■ günstig verhalten, erhalten werden, so daß die
verschiedenen Zwecke, wofür aktive Tone eingesetzt werden, erfüllt werden. Weiterhin kann eine feinteiligc
Kieselsaure erhalten werden, bei der die Menge der verbliebenen basischen Metallbestandte V weit niedri
in ger als im Fall des üblichen Verfahrens ist. so daß deren
Weißgrad überlegen ist. Auch das ist eine völlig neue Tatsache, die auf Grund der üblichen Naßverfahren bei
der Säurebehandlung eines sauren Tons nicht zu erwarten gewesen ist.
Γι Die Erfindung win' nachfolgend ausführlicher beschrieben
Tonmaterial
Im Rahmen der Erfindung wird ein Ton vom vr AluminiumoxidSiliciumdioxid-Typ. der in Säure losliche
basische Bestandteile enthält, als Tonmaterial verwendet /u den Tonen, die günstigerweise im
Rahmen der Erfindung verwendet werden, gehören die Kaolin-Mineralien, wie Halloysit. Bentonit. Subbentonit
Vi und Montmorillonit-Mineralien vom dioctaedrischen
Typ. beispielsweise saurer Ton. Von diesen natürlichen Tonmineralien hat z. B. saurer Ton im allgemeinen die
folgende chemische Zusammensetzung:
Glühvcrliist | 5,0 bis y.u'ft) |
(Kristallwasser) | 55 bis 85%> |
SiO2 | 12 bis 22% |
AI2O, | 0,4 bis 5,0% |
FeO | 1,5 bis 9,5% |
Fe2O, | 0,5 bis 5f5% |
CaO | 2.5 bis 5,5% |
MgO | |
Diese von der Nüfttr gebildeten Töne enthalten im
1 fi A7
allgemeinen in ihrem Zustand, wie sie vorliegen, etwa 35
bis 50 Gewichtsprozent Wasser, bezogen auf getrockneten Ton. Im Rahmen der Erfindung ist es möglich,
sowohl die vorstehend aufgeführten Tone, so wie sie vorliegen, mit dem Wassergehalt als auch diejenigen,
woraus das Wasser teilweise oder vollständig entfernt wurde, zu verwenden.
Weiterhin können die vorstehend aufgeführten natürlich vorliegenden Tone vom Alumipiumoxid-Siliciumdioxid-Typ
als Tonmaterial verwendet werden, nachdem sie zuerst gereinigt wurden, wozu geeignete
oder gewünschte Reinigungsverfahren angewandt werden können, beispielsweise ein Absetzarbeitsgang wie
ein Schlämmverfahren oder Elektrophorese. Das
Tonmaterial kann auch in geeigneter Weise zerkleinert werden, um sicherzustellen, daß eine innige Berührung
zwischen dem Tonmaterial und der Säure stattfindet
Darüber hinaus ist es natürlich beim erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, nicht nur die natürlich
vorkommenden Tone oder gereinigte natürliche Tone zu verwenden, sondern auch die bereits chemisch
behandelten vom Aluminiumoxid-Sil· "iumdioxid-Typ,
wie aktive Tone.
Der Ausdruck »basische Bestandteile«, wie er hier verwendet wird, bezeichnet Bestandteile wie AIjOi.
FeO. Fe>0). CaO und MgO. Andererseits hat der Ausdruck »basische Metallbestandteile« eine Bedeutung,
bei der auch die Wertigkeit des in den vorstehend aufgeführten basischen Bestandteilen enthaltenen Metalls
in Betracht gezogen ist. Beispielsweise bei Eisen als Bestandteil wird dies entweder als zweiwertig oder als
dreiwertig bezeichnet, was davon abhängt, wie es in dem Tonmaterial enthalten ist.
Säurebehandlung
Gemäß der Erfindung wird der Ton vom Aluminiumoxid-Siliciumdioxid-Typ.
der säurelösliche basische Bestandteile enthält, gründlich mit einer Säure oder
einer wäßrigen Lösung derselben vermischt, so daß sich direk» ein nichtflüssiges festes Reaktionsprodukt bildet.
Unter »nicht flüssigem Fesistoff« wird ein Zustand verstanden, der sowohl plastisch als auch vollständig
fest sein kann.
Als Klassen von Säuren können entweder Mineralsäuren wie Schwefelsäure. Salzsäure oder Salpetersäure
oder organische Säuren wie Oxalsäure und Essigsäure eingesetzt werden. Vom wirtschaftlichen Standpunkt
aus werden Mineralsäuren bevorzugt, und besonders bevorzugt ist Schwefelsäure, die eine zweibasische
Säure darstellt. AN Säure kann eine verwendet werden.
die kein freies Wasser enthält, wie z. B. rauchende Schwefelsäure, oder es kann eine wäßrige Lösung einer
Säure, wie z. B. verdünnte Schwefelsäure verwendet werden. Auch können Gemische verschiedener Säuren
verwendet werden.
Im Rahmen der Erfindung wird die Säure in einer Menge von 1.0 bis 1,5, vorzugsweise 1,0 bis 1,2
Äquivalenten, bezogen auf die aus dem Ton vom Aluminiumoxid-Siüciumdioxid-Typ zu entfernenden balischen
Metallbestandteile, verwendet, jedoch hängt die Menge der zu entfernenden basischen Metallbestandtei-Ie
von der beabsichtigten Klasse des aktiven Tonprodukts ab. Wenn aktiver Ton als Produkt gewünscht wird,
müssen etwa 10 bis 90% der gesamten basischen Metallbestandteile des Tons vom Aluminiumoxid-Siliciümdioxid'Typ
entfernt werden. Falls andererseits als Produkt feinteilige Kieselsäure gewünscht wird, müssen
bevorzugt soviel als möglich der Gesamtmenge der in dem Ton vom AIuminiumoxid-Siliciumdioxid-Typ enthaltenen
basischen Metallbestandtaile entfernt werden. Somit werden bei dem erfindungsgemäßen Säurebehandlungsverfahren
0,2 bis 0,9 Äquivalente Säure, bezogen auf die gesamten, in dem Ton vom Aluminium-SHiciumdioxid-Typ
enthaltenen basischen Metallbestandteile, verwendet, falls aktiver Ton als Produkt
beabsichtigt ist, während 0,9 bis 1,5 Äquivalente Säure,
bezogen auf die gesamten basischen Melallbestandteile,
in verwendet werden, falls als Produkt feinteiliges Siliciumdioxid beabsichtigt ist. Die vorstehend angegebene
einzusetzende Menge an Säure entspricht 1,0 bis 1,5 Äquivalenten der zu entfernenden basischen
Metallbestandteile, wie es zur Herstellung der jeweils beabsichtigten Produkte erforderlich ist.
Der Grund, daß im Rahmen der Erfindung die anzuwendende Menge an S'lure, bezogen auf die
basischen, zu entfernenden Metallbestandteile, auf einen Wert von 1,0 bis 1,5 Äquivalenten vorgeschrieben ist
>n und somit auch solche Fälle e;i---,chließt, wo die Menge
an eingesetzter Säure das Änp-valent übersteigt. Hegt
darin, die Menge an Säure, welche für Fremdmaterial,
wie organische Substanzen und Pyrite, die in den beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Tonmate-
>5 rialien vom AIuminiumoxid-Siliciumdicxid-Typ außer
dem Kieselsäureanteil und den basischen Bestandteilen vorhanden sind, verbraucht wird, zu berücksichtigen.
Weiterhin ist die Menge der auf Grund eines Anstiegs der Wertigkeit verbrauchten Säure ebenfalls in Betracht
jo zu ziehen, um solche Fälle abzusichern, wo das Eisensalz
in dem Material im zweiwertigen Zustand vorliegt, das nach der Umsetzung /u einem dreiwertigen Salz
oxydiert wird. Jedoch war be den üblichen Verfahren zur Säurebehandlung von sauren Tonen zur Herstellung
von aktiven Tonen die Menge der eingesetzten Säure üblicherweise mehr als zwei Äquivalente, bezogen auf
die zu entfernenden basischen Bestandteile. Andererseits wurde zur Herstellung von !einteiliger Kieselsäure
eine große Menge Säure oberhalb von zwei Äquivalenten.
bezogen auf die gesamten basischen Metallbestandteile, verwendet. Insofern unterscheidet sich das
erfindungsgemäße Verfahren auch deutlich von den üblichen Verfahren hinsichtlich der Menge an emgesetz
ter Säure.
Ein wichtiges Merkmal der ErfTidung besteht darin,
daß das nicht flüssige feste Reaktionsprodukt durch gründliches Vermischen der Säure oder deren wäßriger
Lösung in dem vorstehend aufgeführten Äquivalentbereich mit dem Tonmaterial in einem solchen Verhältnis.
ίο daß die Menge der Säure oder deren wäßriger Lösung
0,3 bis 2,5 Gev'ichtsteile auf einen Gewichtsteil Ton. auf
Trockenbasis, beträgt, direkt gebildet wird.
Die vorstehend*. Angabe, daß die Menge an Säure
oder deren wäßriger Lösung OJ bis 2.5 Gewichtsteile beträgt, bezieht sich auf die Menge des Tonmaterial.
Somit bedemet dies, daß, wenn das Tonmaterial und die
Säure oder deren wäßrige Lösung vermischt werden und miteinander in Berührung gebracht werden, das
Gewichtsverhältnis des getrockneten Produkts de« Tons zu der Säure oder deren wäßriger Lösung 1 :0.3
bis 2,5 beträgt. Somit muß, falls ein wasserhaltiger Ton
als Tonmaterial verwendet wird, das Verhältnis von trockenem Ton zu der wäßrigen Säurelösung so
berechnet werden, daß der Wassergehalt des Tons zu der Säure oder der wäßrigen Säurelösung addiert wird.
Um einen innigen Kontakt des Tonmaterials mit der Säure oder deren wäßriger Lösung zu erreichen, können
sämtliche der auf dem Fachgebiet bekannten Einrich-
Hingen zum Vermischen von Feststoffen oder von Feststoffen und einer geringen Menge einer Flüssigkeit
verwendet werden, wozu z. B. Mischer, Rührwerke, Granulatoren und Mahlwerke gehören,
Die Umsetzung zwischen Säure und dem in dem Tönmaterial enthaltenen basischen Metallbeständteil
kann entweder bei Raumtemperatur oder bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur Und einer
höheren Temperatur — beispielsweise 6000C —
ausgeführt werden. Somit läßt man den Ton vorn Aluminiumoxid-Siliciumdioxid-Typ, der mit der vorgeschriebenen
Menge an Säure oder wäßriger Säurelösung vermischt und kontaktiert wurde, entweder bei
Raumtemperatur stehen oder erhitzt ihn auf eine erhöhte Temperatur, um die Umsetzung der Säure mit
den in dem Ton enthaltenen basischen Metallbestandteilen zu beendigen.
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dem basischen Metallbestandteil innerhalb eines kurzen Zeitraums ist es vorteilhaft, das Gemisch aus Ton und
Säure oder einer wäßrigen Lösung derselben auf eine Temperatur im Bereich von beispielsweise 60 bis 3000C
zu erhitzen. Es wurde jedoch festgestellt, daß im Fall des erfindungsgemäßen trockenen Säurebehandlungsvcrfahrens
ein beträchtlicher Anstieg der Temperatur des Gemisches aus Ton und Säure oder wäßriger Säurelösung
auf Grund der eigenen Reaktionswärme eintrat, selbst wenn dies ohne Anwendung von äußerer Wärme
stehengelassen wurde, da — wie vorstehend ausgeführt — eine beträchtlich geringere Menge an Säure oder
wäßriger Säurelösung je Mengeneinheit des Tonmaterials verglichen zu den üblichen Verfahren verwendet
wird. Infolgedessen ist es auf Grund des erfindungsgemäßen trockenen Säurebehandlungsverfahrens möglich,
die Umsetzung in einem kürzeren Zeitraum als bei den üblichen nassen Säurebehandlungsverfahren zu
beendigen, selbst wenn das Gemisch aus Ton und Säure oder wäßriger Säurelösung lediglich einem Stehen, ohne
daß es erhitzt wird, überlassen wird.
Die Umsetzung der Säure mit dem in dem Tonmaterial enthaltenen basischen Metallbestandteil
kann sowohl in ollener als auch abgeschlossener Atmosphäre oder unter Rückflußbedingungen oder
nicht unter Rückflußbedingungen durchgeführt werden. Der wesentliche Gesichtspunkt liegt darin, daß sichergestellt
ist. daß die Reaktionsbedingungen so eingestellt sind, daß ein nicht flüssiges, festes Reaktionsprodukt bei
der Beendigung der Umsetzung erhalten wird.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Säure oder
die wäßrige Säurelösung mit dem Ton in einem solchen Verhältnis umgesetzt, daß die Menge an Säure oder
wäßriger Säurelösung 03 bis 1,5 Gewichtsteile auf jeweils einen Gewichtsteil des trockenen Tons beträgt
Wenn die Säure oder wäßrige Säurelösung in der vorstehenden Menge verwendet wird, befindet sich das
Gemisch aus Ton vom Alummiumoxid-Siüciumdioxid-Typ und Säure oder wäßriger Säurelösung bereits
iii einem plastischen oder festen Zustand zurr. Zeitpunkt
des Vermischens. Deshalb besteht bei dieser Ausführungsform überhaupt keine Notwendigkeit zur Handhabung
des Tons in seinem schwierig zu handhabenden flüssigen Zustand, und die Umsetzung der in dem
Tonmaterial enthaltenen basischen Metallbestandteile und der Säure oder wäßrigen Säureicsung wird in der
Feststoffphase währenJ des gesamten Verlaufs der Umsetzung ausgeführt Infolgedessen ist bei dieser
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Einstellung der anderen Reäktiönsbedingungen
nicht Von großer Bedeutung.
Wenn ein Ton Verwendet wird, dessen Wassergehalt groß ist, oder wenn die eingesetzte Konzentration an
Säure oder wäßriger Säurelösurtg relativ niedrig ist oder Wefifi eine große Menge Säure zur Herstellung
feinteiliger Kieselsäure verwendet wird, so stellt dies Fälle des erfindungsgemäßen Verfahrens dar, wo die
Säure oder wäßrige Säurelösung in einem Verhältnis Von 1.5 bis 2.5 IDewichtsteilen Säure oder wäßriger
Säurelösung auf jeweils 1 Gewichtsteil des trockenen Tons verwendet werden muß. Ein Gemisch, des
Tonmaterials und der Säure oder wäßrigen Säurelösung in derartigen Verhältnissen zeigt üblicherweise ein
Vi viskoses, kremartiges Aussehen. Auf Grund des
erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Umsetzung der Säure mit den in dem Ton enthaltenen basischen
MptgllhpilanHtpilpn auch im Fall pinp«: Urpmarligpn
Gemisches, wie z. B. das vorstehend geschilderte. durchgeführt werden, während ein trockener oder nicht
trockener Zustand entsprechend dem flüssigen Anteil der Säure oder wäßrigen Säurelösung aufrechterhalten
wird, so daß sich direkt ein plastisches oder festes Reaktionsprodukt biildet.
Falls das Flüssigkeitsgewichtsverhältnis von Säure oder wäSriger Säurelösung zu dem trockenen Ton nahe
bei 1 : 1,5 >;egt oder die Säurekonzentration der Säure
oder der wäßrigen Säurelösung hoch ist, kann ein plastisches oder festes Reaktionsprodukl direkt erhalten
werden. Die Beibehaltung des Gemisches in einem trockenen Zustand wird leicht erreicht, wenn das
Gemisch zusätzlich erhitzt wird. Somit läuft die Umsetzung zwischen Säure und basischen Metallbestandteilen
ab, während das freie Wasser aus dem Gemisch entfernt wird.
Im Rahmen der Erfindung wurde auch festgestellt, daß, falls die Menge an Säure oder wäßriger
Säurelösung relativ zu dem Tonmaterial erhöht wurde, dann eine Zone vorlag, bei der ein sehr stabiles kremiges
Gemisch während des Übergangs des Gemisches von seinem plastischen Zustand in den Aufschlämmungszustand
gebildet wurde.
Es wurde auch festgestellt, daß bei diesem kremigen Gemisch aus Ton und Säure oder wäßriger Säurelösung
die Berührung zwischen Ton und Säure üder wäßriger Säurelösung gründlich und stabil verblieb und daß
zusätzlich, wenn lediglich dieses Gemisch unter trockenen Bedingungen gehalten wurde, der freie
Wassergehalt des Gemisches entfernt wurde, während der vorstehend aufgeführte stabile Zustand aufrech' erhalten
wurde, so daß die Umsetzung von Säure und basischem Bestandteil des Tonmaterials nicht nur
beschleunigt wurde, sondern auch einheitlich ablief. Wenn die Säure oder die wäßrige Säurelösung in einer
Menge außerhalb der vorstehend aufgeführten, erfindungsgemäß vorgeschriebenen Bereiche verwendet
wurde, d. h., wenn die Säure oder wäßrige Säurelösung
in einem Anteil oberhalb von Z5 Gewichtsteilen Säure
oder wäßriger Säurelösung auf 1 Gewichtsteil trockenen Ton verwendet wurde, bildete das Gemisch aus dem
Tonmaterial und der Säure oder der wäßrigen Säurelösung eine unstabile Aufschlämmung, bei der eine
Neigung zur leichten Abtrennung einer überstehenden Flüssigkeit besteht, so daß eine innige Berührung des
Tonrnaterials und der Säure oder wäßrigen Säurelösung
in Form einer einheitlichen Masse praktisch unmöglich ist. Wenn hingegen, erfindungsgemäß, die Säure oder
wäßrige Säurelösung im Verhältnis von 1,5 bis 2,5
Gewichtsteilen auf I Gewichtsteil trockenen Ton verwendet wird, bilden Tonmaterial und Säure oder
wäßrige Säurelösung ein stabiles kremartiges inniges Gemisch, worin Säure und basische Metallbestandtelle
sogar dann reagieren, wenn das Gemisch lediglich in offener oder geschlossener Atmosphäre stehengelassen
wird, so daß sich direkt ein plastisches oder festes RüSktionsprodukl ergibt,
Gemäß der Erfindung wird das plastische oder feste, bei der Vorstehend beschriebenen trockenen Säurebehandlungsstufe
erhaltene Reäktionspicdukt üblicherweise
in den meisten Fällen in Form von Granulaten oder kleinen Aggregaten erhalten. Die Tatsache, daß
das Reaktionsprodukt in Form von Granulaten oder kleinen Aggregaten vorliegt, ist für die nachfolgend ιλ>
beschriebene Extraktionsstufe günstig, da die Handhabung des Produkts während des Extraktionsarbeitsgangs
dadurch wesentlich vereinfacht wird.
Wenn das Tonmaterial und die Säure oder wSßngG
Säurelösung gemäß dem vorliegenden Verfahren in einem Mengenverhältnis verwendet wird, so daß das
gebildete Gemisch plastisch oder fest ist, kann das Gemisch zu der gewünschten Form unter Anwendung
eines geeigneten Granuliergeräts granuliert werden, Und die Umsetzung kann auch gleichzeitig mit der 2·)
Granulierung oder anschließend hieran beendet werden.
Falls andererseits das Gemisch aus Tonmaterial und Säure oder wäßriger Säurelösung kremartig ist, kann es
einer erhitzten Gasatmosphäre oder auf eine erhitzte jo
P.utte in Form von Sprühfäden oder kleinen Tropfen zugeführt oder gesprüht werden, so daß der Wassergehalt
des Gemisches entfernt und gleichzeitig die Säure mit den basischen, im Gemisch enthaltenen Bestandteilen
umgesetzt wird und sich gleichzeitig das Reaktions- )■;
produkt in Form von Granulaten oder kleinen Aggregaten bildet.
Andererseits kann die in einem geeigneten Gefäß oder in einer Fördereinrichtung gebildete Masse des
plastischen oder festen Reaktionsprodukts zu kleinen Aggregaten von geeigneter Größe grob gemahlen
werden.
Extraktion und Abtrennung
der basischen Metallbestandteile
der basischen Metallbestandteile
Das bei der vorstehend beschriebenen trockenen Säurebehandlungsstufe erhaltene plastische oder feste
Reaktionsprodukt enthält die zu entfernenden basischen Metallbestandteile als Salze der bei der
Umsetzung eingesetzten Säure. to
Nach der Erfindung werden die in dem festen Reaktionsprodukt enthaltenen basischen Metallbestandteile
hieraus mittels eines wäßrigen Mediums mit einem pH-Wert von nicht mehr als 1 und vorzugsweise
nicht mehr als 0,5 extrahiert und entfernt
Falls der pH-Wert des Extraktionsmediums größer als 1 bei diesem Extraktionsarbeitsgang ist besteht eine
Neigung, daß die Salze der basischen Metallbestandteile der Hydrolyse zugänglich werden, so daß sich ein Abfall
in der Qualität des Produkts einstellt Deshalb wird beim erfindungsgemäßen Verfahren das wäßrige Medium mit
einem pH-Wert von nicht mehr als 1 und vorzugsweise nicht mehr als 0,5 verwendet Die Behandlung des
Reaktionsprodukts in einem wäßrigen Medium mit einem pH-Wert von nicht mehr als 1, wie sie hier
angewandt wird, bedeutet, daß diese Anforderung erfüllt ist, wenn der pH-Wert des wäßrigen Extraktionsmediums nicht mehr als 1 beträgt, wenn das
Reaklionsprodukl hierin eingebracht wird. In den meisten Fällen werden als wäßriges Mediuni wäßrige
Lösungen von solchen Mineralsäuren wie Schwefelsäure, Salzsäure und Salpetersäure mit einer Konzentration
in der Größenordnung von 2 bis 7% besonders günstig verwendeit. Natürlich ist es auch möglich, eine wäßrige
Lösung anderer anorganischer oder organischer Säuren einzusetzen, vorausgesetzt, daß die vorstehend aufgeführten
Bedingungen erfüllt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird es besonders bevorzugt, wenn ein wäßriges Medium,
welches ein anorganisches Salz enthält, als Extraktionsmedium verwendet wird. Es wurde festgestellt, daß das
Vorliegen eines anorganischen Salzes in dem Extraktionsmedium einen Zerfall der Granulate oder kleinen
Aggregate des plastischen oder festen Reaktionsprodukls aus Ton und Säure oder wäßriger Säurelösung bei
dem Extraktionsarbeitsgang verhindern kann. Sämtli-
-rufe*., u.u
e»tne*rr\ ιυα
Medium löslich sind, sind als derartige Salze geeignet. Im allgemeinen wird die Anwendung von Salzen,
insbesondere Salzen von Mineralsäuren der basischen, in dem Ausgangston enthaltenen Metallbestandteile
bevorzugt, um eine Verunreinigung des Endprodukts zu verhindern. Somit werden vorzugsweise Aluminiumsulfat,
Eisen(II)-Sulfat. Eisen(III)-Sulfat, Calciumsulfat. Magnesiumsulfat und Gemische derartiger Salze verwendet.
Im allgemeinen wird es bevorzugt, daß dieses Salz in einer Menge von 2 bis 15 Gewichtsprozent in
dem Extraktionsmedium enthalten ist. Obwohl es möglich ist. ein wäßriges Medium zur Extraktion m
verwenden, welches durch Zugabe dieses Salzes vor der Extraktion hergestellt wurde, wird es besonders
bevorzugt, daß ein Extraktionsmedium, welches vorhergehend
zur Extraktion des nicht flüssigen, festen Reaklionsprodukls aus Ton und der Säure oder
wäßrigen Lösung derselben verwendet wurde und das Salze der basischen Metallbestandteile des Tons enthält,
zur Extraktion der basischen Metallbestandieile verwendet wird.
Damit werden bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, da es möglich ist. den
säurebehandelten Ton in Form von Granulaten oder kleinen Aggregaten während des Extraktionsarbeitsgangs
beizubehalten, solche Vorteile wie leichte Abtrennung des Produkts von dem Extraktionsmedium
und leichte Nachbehandlung erzielt.
Bei der Durchführung des Extraktionsarbeitsgangs können sämtliche der auf dem Fachgebiet bekannten
Extraktionsvorrichtungen verwendet werden. Beispielsweise sind die bekannten Extraktionsvorrichtungen,
beispielsweise Mischabsetzer, Feststoff-Flüssigkeit-Extraktionsvorrichtungen mit Festbett oder bewegtem
Bett unter Verwendung einer gepackten Schicht, die kontinuierlichen horizontalen, sich drehenden Extraktionsvorrichtungen
und Dialysevorrichtungen vom Filterpreßtyp verwendbar. Außerdem ist es auch möglich, ein Verfahren anzuwenden, das darin besteht,
daß das feste Reaktionsprodukt in dem wäßrigen Extraktionsmedium vermischt wird, worauf die Abtrennung
mittels eines Arbeitsgangs wie Zentrifugieren oder Dekantieren erreicht wird.
Ein weiterer wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen
Verfahrens beruht darin, daß die Durchführung der Extraktion der basischen Bestandteile aus dem Reaktionsprodukt
sehr leicht erreicht wird, da das Reaktionsprodukt in einem plastischen oder festen Zustand
erhalten wird, wenn das Tonmaterial einer trockenen
Säurebehandlungsstufe unterworfen wird. Weiterhin ist es auf Grund des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht
nur möglich, die Salze der basischen Bestandteile in konzentriertem Zustand zu sammeln, sondern es wird
auch der Nachteil der üblichen Verfahren, daß der Kieselsäureanteif ebenfalls zusammen mit den Salzen
des basischen Metallbestandteils eluiert wird, kaum — falls überhaupt — beobachtet.
Nachbehandlung
Das säurebehandelte Produkt, woraus die basischen Melallbeslatidteile in der gewünschten Menge durch die
vorstehend beschriebene Extraktionsstufe entfernt wurden, wird dann mit Wasser nach einer ähnlich der
vorstehend geschilderten Extraktionsarbeitsweise durchgeführten Arbeitsweise gewaschen und anschließend
getrocknet und zerkleinert, um das Endprodukt zu erhalten.
r>nc narh rlpm prfinHnruTCDPmäRpn Vprfnhrpn prhaltp-
ne Produkt kann verschiedene Nachbehandlungen in Abhängigkeit von dem Endzweck, wofür es eingesetzt
werden soll, erhalten. Beispielsweise können Alkali- und Erdalkaliverbindungen, Fettsäuresalze von Alkali- und
Erdalkalimetallen oder andere Salze, Zinkweiß und Zinkoxyd zu der mit Wasser gewaschenen Kieselsäuregel
entsprechend den in den japanischen Patentschriften 1 77 527, 1 78 485, 1 78 488, 1 80 920, 181 110. I 82 330.
1 82 337. I 85 212, 1 85 513, I 88 551, 1 90 572, 1 96 352,
2 29 746, 2 86 309 sowie der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung 1256/1962 beschriebenen Verfahren
zugesetzt werden. Weiterhin kann erforderlichenfalls das Gemisch einer Neutralisierbehandlung,
beispielsweise einer Säurebehandlung unterworfen werden, um Silikate zu erhalten, deren Dispersierbarkeit
und Aktivität erhöht ist.
Es war tatsächlich völlig unerwartet, daß das Produkt gemäß der Erfindung Eigenschaften besitzt, die den
Produkten der üblichen Verfahren vergleichbar, falls nicht überlegen sind, sogar in solchen Fällen, wo die
angewandten Bedingungen weit schärfer sind als die bei der üblichen nassen Säurebehandlung. Beispielsweise
verbraucht das feinteilige Siliciumdioxid nach einem üblichen Verfahren nach der sogenannten Naßsäurebehandlung
eine große Menge Säure und viel Zeit, d. h. etwa 4 Äquivalente Schwefelsäure für die gesamten
basischen Bestandteile und 36 Stunden bei etwa 90" C, und enthält trotzdem noch einen Anteil von 1,5 bis 3,0%
Aluminiumoxid (AI_>Oi). Im Gegensatz hierzu enthält
das nach der Erfindung mittels einer trockenen Säurebehandlung unter Verwendung von 1,5 Äquivalenten
Säure während 30 Minuten bei 3500C erhaltene
Produkt nur einen Verunreinigungsanteil von 0.5 bis 0,8% an Aluminiumoxid.
Weiterhin hat ein aktivierter Ton, der gemäß der Erfindung unter Verwendung von 0,4 Äquivalenten
Säure für die gesamten basischen Metallbestandteile, die in dem sauren Tonmaterial enthalten sind, und
Durchführung einer trockenen Säurebehandlung während 30 Minuten bei 200" C eine Adsorbierfähigkeit, die
derjenigen eines üblichen aktiven Tons, der durch eine nasse Säurebehandlung während 9 Stunden bei 85° C
erhalten wurde, mindestens vergleichbar, wenn nicht überlegen ist.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung. Der in den Beispielen angewandte
Ausdruck »Äquivalent« bezeichnet, falls nichts anderes angegeben ist, ein chemisches Äquivalent für den Fall,
wo die berechnete Menge der Säure zur Umsetzung mit
den gesamten b~3sisdiert Metallbestandteilen irr dem
trockenen Tonmaterial als ein Äquivalent angegeben ist,
Wobei die Berechnung auf der Annähme durchgeführt
wurde, daß die Säü/'e vollständig mit diesen basischen Metallbestandteilen chemisch äquivalent reagiert. Andererseits
bezeichnet der Ausdruck »Flüssigkeitsgewichtsverhältnis« das Gewichtsverhältnis der Säure
oder der wäßrigen Lösung derselben zu dem Torinialerial
auf Trockenbasis*
In diesem Beispiel ist der Fall der Säurebehandlung von saurem Ton zu dem Ausmaß, wie es zur Herstellung
eines aktiven Tons zur Verwendung bei niedriger
υ Temperatur ei forderlich ist (aktiver Ton, der Entfärbungseigenschaften
bei relativ niedrigen Temperaturen zeigt), beschrieben.
Als saures Tonmaterial, das nachfolgend als »Tonmaterial« hp7pirhnel wird, wurde ein Produkt von Nakajo.
>o Kitakanbara-gun, Niigata Prefecture, Japan, gewählt.
Dieses Tonmaterial wird als Tonmaterial A bezeichnet. Das Tonmaterial A enthält 42% freies Wasser, während
die analytischen Werte der hauptsächlichen Bestandteile des Trockenprodukts folgende sind: SiO? 70,55%;
2> AI2Oi 14,52%; FeO 1,83%; Fe.O, 1,54%; MgO 5,57%;
CaO 0,83%; Glühverlust 5,50%.
Mit 300 g dieses Tonmaterials A mit einem Gehalt von 42% Wasser wurden etwa 73 g einer 98%igen
Schwefelsäure vermischt. Diese Schwefelsäuremenge
«ι entspricht 0,66 Äquivalenten der gesamten in dem
Tonmaterial A enthaltenen basischen Bestandteile.
Es wurde ein Knetgranulator verwendet, und das aus den Tonmaterialteilchen und der Säure bestehende
Gemisch wurde zunächst innig miteinander in Berüh-
i"> rung gebracht, worauf das Gemisch unmittelbar zu
zylindrischen Granulaten von 5 mm Durchmesser und etwa 15 mm Länge granuliert wurde. Die Verhältnisse in
diesem Gemisch entsprechen 1,14 Gewichtsteilen der wäßrigen Säurelösung auf einen Gewichtsieil des
α» trockenen Tons. Somit wurden kleine zylindrische
Granulate von einer ausreichenden Härte nvt einem Flüssigkeitsgewichtsverhältnis von 1,14 granuliert.
Zur Durchführung der Umsetzung dieses Mischgranulatprodukts wurde ein Gefäß von 6,5 cm Durchmes-
•45 ser und 17 cm Höhe aus einem Hartglasrohr, dessen
Boden mit einem Drahtnetz bedeckt war, hergestellt. 300 g des Mischgranulatprodukts, das unter den
vorstehenden Bedingungen hergestellt worden war, wurden in dieses Gefäß eingebracht, worauf das Gefäß
"in in ein Bad von konstanter Temperatur von 1500C
gebracht wurde, wo es der Umsetzung für 2 Stunden überlassen wurde, wobei ein festes Reaktionsprodukt
erhalten wurde.
Dann wurde der Extraktionsarbeitsgang auf folgende Weise ausgeführt: Als Extraktionsvorrichtung wurde
ein Glasrohr von 4 cm Durchmesser und 30 cm Höhe, das zum Erhitzen und Warmhalten eingerichtet war und
eine durchbrochene Platte aus Porzellan an einer Stelle 10 cm oberhalb des Bodens haue, verwendet Diese
Kolonne wurde mit einem wäßrigen Extraktionsmedium und einer Schwefelsäurelösung mit einem pH-Wert
von 0,5 gefüllt, worauf das vorstehend aufgeführte Reaktionsprodukt in die Kolonne in der Weise gebracht
wurde, daß es in dem wäßrigen Medium suspendiert wnr. Die Extraktion wurde durchgeführt, indem sie
während einer Stunde bei einer Temperatur von 803C stehengelassen wurde. Die bei diesem Arbeitsgang
gebildeten löslichen Salze wurden eluiert. Da das
spezifische Gewicht der Lösung der Salze größer ist als dasjenige der Schwefelsäure, setzte sieh die entere am
Boden der Kolonne ab. Nachdem die löslichen Salze in der Kolonne unterhalb der durchbrochener. Platte in
dieser Weise gesammelt waren, wurde Schwefelsäurelösung mit einem pH-Wert Von 0,5 in die Kolonne oben
eingegossen, während eine gleiche Menge am Boden abgezogen wurde. Wenn diese Arbeitsweise fortgesetzt
wurde, wurden die Salze der umgesetzten basischen Bestandteile in der Extraktionsflüssigkeit in hoher
Konzentration angesammelt. Diese Extraktionsflüssigkeit enthielt einen Anteil von 11,5% Aluminiumoxid (als
AbOj), und bei der Abkühlung verfestigte sie sich unmittelbar in diesem Zustand, wodurch ein festes
eisenhaltiges Aluminiumsulfat erhalten wurde.
Anschließend wurde weiter mit Schwefelsäurelösung von einem pH-Wert von 0,5 gewaschen und anschließend
mit Wasser. Die zylindrischen Granulatprodukte Behielten ihre Granuiatform bei, ohne daß sie bis zur
Beendigung des Arbeitsgangs mit Wasser aufschlämmungsartig
wurden.
Nachdem das auf diese Weise behandelte Produkt, dessen Wäsche mit Wasser beendet war, während 2
Stunden bei 1100C getrocknet wurde und dann trocken
während 30 Minuten zerkleinert wurde, wurde ein jäurebehandelter saurer Ton, d. h. ein aktiver Ton zur
Verwendung bei niedriger Temperatur erhalten.
Die Aktivität dieses Produkts wurde hinsichtlich seiner Entfärbungswirkung für Öle und Fette mit dem
Entfärbungsversuchsverfahren für aktiven Ton entsprechend den Öl- und Fetlurtlersuchungsmelhoden der
Japan Oil Chemists Society bestimmt.
Das zur Untersuchung bei diesem Versuch gewählte Öl bestand aus desoxydierterh Sojabohnenöl, und der
Versuch wurde durchgeführt, indem der aktive Ton in einer Menge von 2% und während einer Behandlungszeit
von 20 Minuten bei HO0C zugesetzt wurde. Die Lichtdurchlässigkeil des desoxydierten Sojabohnenöls,
das in diesem Fall verwendet wurde, betrug 56%. Die Entfärbungswirkung, die sich durch das Ausmaß, womit
das gefärbte Öl entfärbt wurde, darstellt, zeigte sich durch die Lichtdurchlässigkeit. Infolgedessen zeigt die
Tatsache, daß die Durchlässigkeit (%) höher wird, daß die Entfärbungswirkung besser ist.
Zu Vergleichszwecken wurde ein gleicher Versuch mit einem handelsüblichen aktiven Ton zur Verwendung
bei niedriger Temperatur von Standardqualität durchgeführt. Darüber hinaus wurden Analysen der
Zusammensetzung des Produkts und des gewonnenen festen eisenhaltigen Aluminiumsulfats und Analysen des
aktiven Standardtons Und von handelsüblichem festem,
eisenhaltigem Aluminiumsulfat durchgeführt.
Die Ergebnisse der Versuche und Analysen sind nachfolgend angegeben.
Analyse des Produkts (%)
Entfär | SiO2 | Al2O3 | FeO | Fc2O3 | MgO | CaO | Glüh | Mol |
bungs- | verlust | verhältnis | ||||||
wirkung | SiO2Ml2O3 | |||||||
(O/o) |
Produkt nach Beispiel 1 | 87,8 | 82,39 | 7,22 | 0,32 | 1,60 | 0,24 | 1,51 | 4,90 | 19,34 |
Aktiver Standardton zur Verwendung bei niedri ger Temperatur |
84,0 | 73,21 | 11,16 | 2,23 | 2,64 | 1,87 | 0,58 | 7.62 | 11,12 |
Zusammensetzung des eisenhaltigen Aluminiumsulfats (%)
AI2O3 FeO Fe2O3 MgO CaO
Unlös- SC0 Freie
licher H2SO4
Anteil*)
Festes eisenhaltiges Aluminiumsulfat nach Beispiel 1 |
11,53 | 0,11 | 3.41 | 1,34 | 0,18 | 0,01 | 44,58 | 1.80 |
Handelsübliches festes eisenhaltiges Aluminiumsulfat**) |
11,64 | 1,82 | 2,13 | 1,21 | 0.19 | 0,09 | 39.02 | 3,00 |
*) Der unlösliche Anteil besteht aus säureunlöslichen Substanzen, die hauptsächlich den Kieselsäureanteil darstellen.
**) Handelsübliches festes eisenhaltiges Aluminiumsulfat ist ein Produkt, welches durch Neutralisation mit Aluminiumhydroxid einer 10% freie Säure enthaltenden Abfallsäure hergestellt wird, die als Nebenprodukt bei der Behandlung von saurem Ton mit Schwefelsäure nach dem sogenannten Naßverfahren gebildet wird.
**) Handelsübliches festes eisenhaltiges Aluminiumsulfat ist ein Produkt, welches durch Neutralisation mit Aluminiumhydroxid einer 10% freie Säure enthaltenden Abfallsäure hergestellt wird, die als Nebenprodukt bei der Behandlung von saurem Ton mit Schwefelsäure nach dem sogenannten Naßverfahren gebildet wird.
Es ergibt sich aus den vorstehenden Ergebnissen, daß der aktive Ton zur Verwendung bei niedriger
Temperatur, der nach der Schwefelsäurebehandlung von saurem Ton entsprechend dem Verfahren nach
Beispiel 1 erhalten wurde, hinsichtlich seiner Qualität dem handelsüblichen Standardaktivton überlegen ist.
Weiterhin ist das feste eisenhaltige Aluminiumsulfat, das gleichzeitig als Nebenprodukt hierbei gebildet wird,
als Wasserbehandlungsmittel zur Ausflockung verwendbar, dessen Gehalt an unlöslichen Anteilen niedrig
ist
In diesem Beispiel ist der Fall der Säurebehandlung von saurem Ton zu einem Ausmaß, wie es zur
Herstellung von aktiven Tonen zur Verwendung bei hoher Temperatur notwendig ist (aktive Tone, die
Entfärbungswirkung bei relativ hoher Temperatur zeigen), beschrieben.
Das Tonmaterial A, wie im Beispiel 1 verwendet,
wurde als Ausgangsmaterial des sauren Tons eingesetzt Zu 300 g dieses Tonmaterials A mit einem Gehalt von
1 a
ί VJ
C7 CO7
42% freiem Wasser wurden etwa 24 g 98%iger Schwefelsäure zugesetzt und vermischt. Diese Menge
an Schwefelsäure entspricht 0,38 Äquivalenten der gesamten, in dem Tonmaterial enthaltenen basischen
Bestandteile, wobei das Flüssigkeitsgewichtsverhältnis etwa 1,04 in diesem F-all beträgt
Nachdem der innige Kontakt von Säure und Tonmaterial des Gemisches in einem Mörser durchgeführt
worden war, wurde das Gemisch unmittelbar in ein Porzellangefäß mit einer Stärke von etwa 1 bis 2 cm
gebracht, worauf die Umsetzung durchgeführt wurde, indem das Gefäß während 2 Stunden in einem Bad von
konstanter Temperatur von 1500C stehengelassen
wvrde. Das erhaltene Reaktionsprodukt lag in Form von kleinen flockenartigen Granulaten auf Grund der
Umsetzung und der Verflüchtigung des Wassergehalts vor. Die etv/ns größeren Aggregate ließen sich leicht
von Hand in kleine Granulate zerbrechen.
Das Reaktionsprodukt wurde in eine Schwefelsäurelösung
von einem pH-Wert von 03 eingebracht, und die
bei der Umsetzung CTebildcten löslichen Salze wurden
extrahiert und abgetrennt, worauf gespült und mit Wasser gewaschen wurde. Bei diesem Extraktions- und
Wascharbeitsgang zerfiel das Reaktionsprodukt, das in Form kleiner Granulate vorlag, nicht und dispergierte
sich auch nicht in Aufschlämmungsform, und selbst wenn es zerfiel, behielt es die Granulatform, wenn auch
in kleinerer Größe, bei. so daß die Abtrennung der Flüsjigkeits- und Feststoff phasen leicht durchgeführt
werden konnte.
Wenn dieses mit Wasser gewaschene, behandelte Produkt während 2 Stunden bei 110°C getrocknet und
dann wahrend 30 Minuten trocken zerkleinert wurde, wurde ein saurer Ton, dessen Säurebehandlung beendet
war, d. h. ein Aktivton zur Verwendung bei hoher Temperatur, erhalten.
Die Aktivität dieses Produkts hinsichtlich seiner Entfärbungswirkung für Öl entsprechend dem Testverfahren
für Aktivtone für Verwendungszwecke bei hoher Temperatur wurde bestimmt Das Versuchsverfahren
für aktive Tone für Hochtemperaturverweudung wurde auf folgende Weise durchgeführt: 30 g eines Dieselmotoröls
wurden in ein Reagenzglas aus Hartglas gebracht, wozu dann 1,5 g des Produkts (5% des Öls) zugegeben
wurden.
Dieses Versuchsglas wurde an einem Entfärbungs-Untersuchungsgerät befestigt dessen ölbad 250±l°C
hatte (s. Kagaku To Kogyo, Bd. 4, Nr. 4, S. 126,1951), und
während 15 Minuten bewegt, worauf der Wasserton unter Verwendung eines Filtrierpapiers für die qualitative
Analyse abfiltriert wurde und das· entfärbte öl erhalten wurde.
Die Farbe dieses entfärbten Ö!s wurde durch Bestimmung der Lichtdurchlässigkeit in einer 20-mm-ZeIIe
unter Verwendung eines fotoelektrischen Fotometers bestimmt. Die Lichtdurchlässigkeit (%) wurde als
Entfärbungswirkung bezeichnet. Weiterhin wurde auch eine Gesamtanalyse des Produkts durchgeführt.
Zu Vergleichszwecken wurde die gleiche Untersuchung und Analyse auch mit einem handelsüblichen
Standardaktivton tür Hochtemperaturverwendung
jo durchgeführt.
Die Ergebnisse dieser Untersuchungen und Analysen sind nachfolgend aufgeführt:
bungs-
wirkung
(%) SiO2 AI2O) FcO
Molverhältnis
Glühverlust
Nach Beispiel 2 erhaltenes Produkt
Standardaktivton für
Hoch tempera turverwendung
Hoch tempera turverwendung
6OJ 77.98 1U6 0,42
56.0 78.12 1U8 1,03
2,14 0,29 2J2 5.41 11.71
1.18 0.22 2.60 5.21 11.73
Es ergibt sich aus den vorstehenden Ergebnissen, daß
der nach Beispiel 2 durch Säurebehandlung von saurem Ton erhaltene Aktivton für Hochtemperaturverwendung
gegenüber dem handelsüblichen Standardaktivton überlegen ist.
In diesem Beispiel wird der Fall, wo ein saurer Ton zu
solchen Ausmaß gründlich behandelt wird, daß er als feinteilige Kieselsäure zur Verwendung als Verstärkungsfüllstoff
für Kautschuke u. dgl. verwendet werden kann, beschrieben.
Das verwendete saure Tonmaterial war das Tonmaterial A nach Beispiel 1. Dieses Tonmaterial A mit einem
Gehalt von 42% freiem Wasser und ein getFocknetes Pulver dieses Tonmaterials Af woraus der Wassergehalt
in einem Trockerigerät von 11Ö°C, bis ein freier
Wassergehalt von 3 bis 4% erreicht war, anschließend an die Zerkleinerung entfernt worden war, wurden in
einem Gewichtsverhältnis von 8; 2 vermischt, Wozu
dann 98%ige Schwefelsäure in einer Menge entspre*
chend 1,5 Äquivalenten der gesamten in dem Tongemisch enthaltenen basischen Bestandteile zugegeben
und gründlich vermischt wurde. Es wurden dazu 51 ml der 98°/oigen Schwefelsäure je 100 g des Tonmaterials A
auf Trockenbasis zugegeben. Zunächst wurden die Teilchen des Tonmaterials und die Säure in diesem
Tongemisch gründlich miteinander unter Verwendung eines Knetformungsgeräts in Berührung gebracht,
worauf das Gemisch zu zylindrischen Granulaten von 5 mm Durchmesser und etwa 15 mm Länge granulier!
wurde. Das Flüssigkeitsgewichtsverhältnis betrug in diesem Fall 1.45. was für die Granulate eine ausreichende
Härte ergibt, um ihre Form von kleinen Granulaten beizubehalten.
Zur Durchführung der Umsetzung dieses Granulat-Produkts
wurde dieses in einem Dmekluftsystem während einer Stunde bei 3500C behandelt, Das
Reaktiorisgerät Vom Drucklüfttyp bestand aus eitler
Reaktionskolonne vom Drucklufltyp mit einem Hartglasrohr
von 3 cm Durchmesser und 40 cm Höhe, das eine durchbrochene ProzellariplaUe aft einer Stelle'
10 cm oberhalb des Bodens aufwies und außen mit einem Nichrom-Draht umwickelt war, wobei die
030 219/3
Vorrichtung so eingerichtet war daß trockene Luft vom
Oberteil der Reaktionskolonne eingeführt werden konnte und das Reaktionsgas am Boden derselben
abgenommen werden konnte. Das Gut wurde auf die durchbrochene Platte in der Reaktionskolonne aufgebracht
60 g des Granulatgemisches wurden in dieser Reaktionskolonne festgelegt und der saure Ton einer
gründlichen Säurebehandlung unterzogen, indem die Umsetzung während einer Stunde bei 3500C durchgeführt
wurde, wobei ein festes Reaktior.sprodukt erhalten wurde. In diesem Fall zersetzte sich der geringfügige
Oberschuß an freier Schwefelsäure, d.h. die freie Schwefelsäure, auf Grund der Tatsache, daß die
eingesetzte Schwefelsäuremenge das l,5fache der äquivalenten Menge betrug, und entwickelte SOrGas.
Das dabei entwickelte SOrGas wurde in einer Menge von etwa 9 g, bezogen auf 98%ige Schwefelsäure, in
üblicher Weise zurückgewonnen.
Dann wurde der Extraktionsarbeitsgang, der aus dem Extrahieren und Rückgewinnen der löslichen basischen
Bestandteile, Spülung und Wasserwäsche bestand, wie in Beispiel i angegeben, durchgeführt. Das dabei
erhaltene, mit Wasser gewaschene behandelte Produkt wurde dann einer Trockenzerkleinerung und Schlämmung
unterzogen, worauf das Gemisch durch ein Sieb von einer öffnungsweite von 53 Mikron (300 mesh)
geführt, das Produkt gesammelt und getrocknet wurde. Dabei wurde eine feinteilige Kieselsäure eines gründlich
säurebehandelten sauren Tons erhalten. Gleichzeitig wurde festes eisenhaltiges Aluminiumsulfat aus der
zurückgewonnenen Extraktionsflüssigkeit erhalten.
κι Die Eigenschaften des Produkts wurden auf Grund seiner ölabsorptionsmenge, spezifischen Oberflächenbereiches
und Schüttdichte bestimmt und gleichzeitig mit denjenigen einer handelsüblichen feinteiligen
Kieselsäure verglichen. Als handelsübliche feinteilige
Ii Kieselsäure, die hier als Standardproduki eingesetzt
wurde, wunde eine verwendet, die durch gründliche Behandlung des sauren Tons entsprechend dem
üblichen Naßverfahren erhalten worden wa~- Die im
vorstehenden erhaltenen Ergebnisse sind in den
>u folgenden Tabellen zusammen mit den Gesamtanalysen
der Produkte sowie der Analyse des gewonnenen festen eisenhaltigen Aluminiumsulfate Zusamrnengefaui:
Gesamtanalyse (%) | AI2Oi | Fe2Oi | CaO | MgO | Glüh- | Menge | Spezi | Schult | |
(;ncl. | verlust | derÖI- | fische | dichte | |||||
SiO2 | FeO) | absorp- | Ober | ||||||
tion*) | fläche") | ||||||||
0.75 | 0.49 | 0.0 | 0,62 | 3.99 | |||||
1.65 | 0.46 | 2,25 | 0,0 | 42\ | (ml/g) | (m'/g) | (g/ml) | ||
Produkt nach Beispiel 3 | 94.56 | 2.0 | 125 | 0.25 | |||||
Handelsübliche feinteilige | 91,63 | 1.9 | 120 | 0.27 | |||||
Kieselsäure | |||||||||
'■"l Der Ölabsorptionswert wurde auf folgende Weise erhalten: 1 g einer genau abgewogenen trockenen Probcmcngc wurde auf
eine weiße Porzellanplatte gebracht. Diese Menge wurde mit einem Spatel aus rostfreiem Stahl unter Zugabc von verkochtem
Lcinsamenöl in kleinen Anteilen verknetet. Wenn die Probemenge aus einer einzigen Masse bestand und das Gemisch
aus Probemasse und Öl nicht mehr an der Porzellanplatle anklebte, wurde mit dem Zusatz des Lcinsaincnöls aufgehört. Die
Menge des für diesen Knetarbeitsgang erforderlichen Öls wird als ölabsorptionsmenge bezeichnet.
*) Der Wert des spezifischen Oberflächenbereiches wurde entsprechend dem BET-Vcrfanren gemäß der Gasadsorption;
methode bestimmt, wie sie allgemein bei der Bestimmung der spezifischen Oberflächen von Pulvern angewandt wird.
*) Der Wert der Schüttdichte wurde nach dem Eisenzylinderverfahren bestimmt (s. Akao. |ournal of The Society of Rubber
Industry. Japan. Bd. 31. S. 53. 1958). Die Schüttdichte entsprechend der Eisenzylindcrmclhodc wird als Anzahl g/cm1 ange
geben, wenn das Probestück mit einem Druck von 0,05 kg/cm2 gepreßt wurde.
Zusammensetzung des festen Aluminiumsulfats (%)
AIjOi 10.77
FeO 0.23
Fe 2O, 3,34
MgO 3.42
CaO 0.30
Unlöslicher Anteil 0.005
Gesamt-SO, 41.19
Freie H.SO, 0.12
Weiterhin sind in der folgenden Tabelle die
i\ Ergebnisse aufgeführt, wenn das nach Beispiel 3
hergestellte feinteilige Siliciumdioxid in Kautschuk kompoundierl wurde, wobei ein Vergleich mit einer
handelsüblichen, feinteiligen Slandardkiesclsäurc vorgenommen wurde: Das Kautschuk-Kompoundicr-Test-Vi
verfahren wurde entsprechend IISK-6301 (1958)
durchgeführt.
300%
Modul
Modul
Zugfestigkeit
Dehnung Härte
(kg/cm') (kg/cm')
Dupcrgier
barkcil
barkcil
Produkt nach Beispiel 1 58 128 700 50 gut
Feinteilige Standard- 57 122 680 49 gut
Kieselsäure
Aus den vafslehcnden Ergcbriisseh zeigt s!ch,dai3 das stoff übertrifft, und daß lln Vergleich zu den nach'
Produkt eines saufen Tönsyder gründlich hiilSäUrö nach 65 üblichen Verfahren erhulteheri Produkten sciti spefziel·
dem in Beispiel 3 beschriebehefi Verfahren behandelt les Merkmal in seinem niedrigen Gehalt an dem
wurde, ein Produkt darstellt welches feinteilige Alumjniiimöxid^Aritcil liegt Wclfefhih wurde gezeigt
Kieselsäure bei der Verwendung als Ve.rstärkungsfüll- daß did freie Schwefelsäure während der Bearbeittings«
stufe rückgewonnen wird, und auch, daß die gewonnenen löslichen basischen Bestandteile als Flocculierungsmittel
zur Wasserreinigung verwendet werden können und insbesondere als festes eisenhaltiges Aluminiumsulfat,
dessen Gehalt an unlöslichen Anteilen niedrig ist.
In diesem Beispiel wird eine Verfahrensweise beschrieben, worin der saure Ton in Abwesenheit von
Wasser säurebehandelt wird.
Als saures Tonmaterial wurde das Tonmaterial A wie nach Beispiel 1 verwendet, und es wurde eingesetzt,
nachdem sein Wassergehalt bis zu einem Gehalt von 1,5% entfernt war, wozu es während 5 Stunden bei
1100C getrocknet wurde. 50%iges Schwefelsäureanhydrid
(H2SO^ · 0,5 SOj) wurde als Behandlungssäure
verwendet.
Zu jeweils 100 g dieses getrockneten Materials wurde 50%iges Schwefelsäureanhydrid in Mengen entsprechend
0,5; 1; 1.2 und 1,5 Äquivalenten der gesamten
basischen Metallbeitandteile zugegeben. Nachdem Ton und Schwefelsäureanhydrid gründlich vermischt waren,
Menge an ver | Flüssigkeils- | R2OiIm Produkt | Entfärbungs |
wendeter Säure | gewichtsverhältnis | wirkung des | |
zum Zeitpunkt | Produktes | ||
des Mischen* | |||
(%) | (0/0) | ||
0.5 | 0.Jl | 1.45 | 780 |
1 | 0,59 | 1.69 | 72.5 |
1.2 | 0.71 | 1,07 | 69.7 |
1.5 | 0.88 | 0.58 | 66.2 |
Aus den vorstehenden Ergebnissen zeigt sich, daß der
saure Ton vollständig mit Säure in Abwesenheit von
Wasser behandelt werden kann und daß Produkte erhalten werden, die für verschiedene Verwendungszwecke
entsprechend der eingesetzten Menge an Säure erhalten werden können.
In diesem Beispiel ist der Fall beschrieben, wo
Aktivton zur Verwendung bei niedriger Temperatur hergestellt wird und die Klasse des eingesetzten sauren
Tonmaterials geändert wird.
Das gewählte Tonmaterial wurde in Kamign.
Tsuruokashi. Yamngata Prefecture. Japan, hergestellt.
Dieses Tonmaterial wird nachfolgend als Tonmaterial B bezeichnet. Dieses 'Tonmaterial enthält 46% freies
Wasser, und seine analytischen Hauptbestandteile sind SiO.. 57.7 3%; AIO, 22.80%: FcO 1.48%: Fe.O, 68.1%:
MgO4.50%;(aO0.23% und Glühverlust 7.30%.
115 g einer 98%igen Schwefelsäure wurden gründlich
mit 300 g dieses Tonmaterials B vermischt. Diese Säiiremcnge entspricht etwa 0.7 Äquivalent der
gesamten in dem Tonmaterial B enthaltenen basischen Metallbcstandteile.
Das Gemisch, worin das Tonmaterial B und 0,7 Äquivalent Schwefelsäure innig vermischt waren, wurde
wie im Beispiel I granuliert, worauf das Granulatprn·
dtlkt unmittelbar während einer Stunde bei 2000C unter
Verwendung der Druckluftvarrichittng nach Beispiel 3
umgesetzt wufdä, wobei ein festes Granula! als
Reaktionsprodukl erhallen wurde.
Die Extraktion und Abtrennung der Salze der
föslichcn umgesetzten basischen Mctallbestandteile
wurde durchgeführt, indem der Exlfäklionsarbeiisgang
wurde die Umsetzung wie im Beispiel 2 durchgeführt, wobei die festen Reaktionsprodukte erhalten wurden.
Nachdem die Reaktionsprodukte in kleinen flockenartigen Granulaten anfielen, wurden die umgesetzten
ί löslichen basischen Bestandteile wie im Beispiel 1 extrahiert und abgetrennt, woran sich eine gleiche
Reinigung, Wäsche mit Wasser, Trocknung bei 1100C und ein Zerkleinerungsarbeitsgang anschlossen, wobei
die Produkte, die mit der Säure in unterschiedlichen
in Mengen behandelt worden waren, erhalten wurden.
Die dabei erhaltenen Produkte wurden hinsichtlich ihrer Eigenschaften untersucht, wobei die bestimmten
Eigenschaften in der Menge des Gehalts an RjOi(AI2Oj + Fe2Oj + FeO), in der Entfärbungswir-
[5 kung und der Menge der Ölabsorption bestanden. Falls
nichs anderes angegeben ist, wird die nachfolgend angegebene Entfärbungswirkung entsprechend Beispiel
1 gemäß dem Untersuchungsverfahren für Aktivton zur Verwendung bei niedriger Temperatur bestimmt, wobei
>n desoxydiertes Sojabohnenöl als Versuchsöl verwendet
wird. Die erhaltenen Ergebnisse sind nachfolgend aufgeführt:
Menge der
Ölabsorption
des Produktes
Ölabsorption
des Produktes
(ml)
0.7
0.83
0.93
0,57
0.83
0.93
0,57
ι· des erhaltenen Granulatprodukts unter Verwendung
der Extraklionsvorrichtung nach Beispiel 1 durchgeführt wurde. Daran schloß sich ein gleicher Spül- und
Wasserwascharbeitsgang an. Bis zur Beendigung der Wasserwäsche zeigte sich kein Zerfal1 des Granulalpro-
I» dukts. Wenn dieses mit Wasser gewaschene behandelte
Produkt während 2 Stunden bei 1100C getrocknet und
anschließend während 30 Minuten trocken zerkleinert wurde, wurde ein säurebehandeller saurer Ton, d. h.
Aktivton zur Verwendung bei niedriger Temperatur,
■r> erhalten.
Dieses Produkt wurde hinsichtlich seiner Entfärbungswirkung wie im Beispiel 1 untersucht und
gleichfalls wurde eine Gesamlanalyse des Produkts durchgeführt, wobei die nachfolgenden Ergebnisse
'■<) erhalten wurden.
Produkt nach Beispiel 5 | 86.7% |
Entfärbungswirkung | |
Gesamtanalyse des Produkts | 79.53% |
SiO, | 11.42% |
AbO. | 0.16% |
FeO | 1.98% |
Fe.O, | 3.11% |
MgO | 1,12"'.. |
CaO | 5,25% |
Glühverliist | «1,83 |
Molverhältnis SiO2MI2Oi | |
Aus den vorstehenden Werten ergibt sich, daß ein
ausgezeichneter Aktivton erhalten werden kann, selbst Wenn die Klasse des sauren Tons variiert wird.
4!
In diesem Beispiel ist der Fall beschrieben, wo der
saure Ton mit Säure zu solchem Ausmaß behandelt wird, daß eine feinteilige Kieselsäure erhalten wird,
wobei das beschriebene Tonmaterial B verwendet wurde.
Das Tonmaterial B wurde bei 110°C getrocknet und
das getrocknete Tonmaterial B erhalten. Dieses getrockreie Tonmaterial enthielt 1,5% Wasser. Ein
Gemisch wurde hergestellt, indem 137 g einer 98°/oi'gen
Schwefelsäure zu 100 g des getrockneten Tonmaterials S zugegeben wurden. Das Flüssigkeitsgewichtsverhältnis
in diesem Fall betrug 1,40. Bei der Bildung dieses Gemisches wurde Wärme erzeugt, und die Temperatur
stieg auf 9O0C. Dieses gründlich vermischte Gemisch wurde wie im Beispiel 3 granuliert.
Die Umsetzung dieses Granulatgemisches wurde wie im Beispiel 3 durch Erhitzen in einem Druckluftsystem
während einer Stunde bei 350° C durchgeführt.
Dann wurden die löslichen, in dem Reaktionsprodukt enthaltenen basischen Bestandteile wie im Beispie! 1
extrahiert und abgetrennt, worauf eir~ Spülung und Wasserwäsche des Produkts durchgeführt wurde. Das
dabei erhaltene, mit Wasser behandelte Produkt wurde naß zerkleinert, geschlämmt und durch ein Sieb mit
einer Maschengröße von 53 Mikron (300 mesh) geführt, worauf das Produkt gesammelt und getrocknet wurde.
Es wurde dabei aus dem gründlich mit Säure behandelten sauren Ton feinteilige Kieselsäure erhalten.
Die Eigenschaften dieses Produkts werden auf Grund von Versuchsergebnissen hinsichtlich der Menge der
ölabsorption. des spezifischen Oberflächenbereichs und der Schüttdichte zusammen mit der Gesamtanalyse und
mit den Ergebnissen von Kautschukcompoundierversuchen angegeben:
Eigenschaften des Produkts nach Beispiel 6
Menge der Ölabsorption (ml/g) 2.3
Menge der Ölabsorption (ml/g) 2.3
Spezifischer Oberflächenbereich
(r'/g) 136
(r'/g) 136
Schüttdichte (g/ml) 0.22
sgure Tone und andere Tonmineralien als saurer Ton
verwendet wurden.
Als Ausgangsmaterialien wurden folgende Tonmineralien verwendet: Als Tonmaterial C wurde der
ϊ Sanko-Ton, der in Kitakanbaragun, Niigata Prefecture,
Japan, hergestellt wird, als Typ für Halloysit der Kaolin-Tone gewählt. Als Tonmaterial D wurde der
Cheto-Ton, der in Amerika gewonnen wird, a's
Subbentonit der Bentonit-Tone gewählt. Andererseits
in wurde als Tonmaterial E der saure, in Nakaje, Niigata
Prefecture, Japan gewonnene Ton gewählt
Unter Verwendung von Schwefelsäure in Mengen entsprechend 1,5 Äquivalenten der gesamten basischen
Metallbestandteile der vorstehenden drei Tonmaterialien C1 D und E, so daß Flüssigkeitsgewichtsverhältnisse
von etwa 1,20 bis 1,30 sich einstellten, wurden die Tonmaterialien und die 1,5 Äquivalente Schwefelsäure
gründlich vermischt, worauf die Gemische zu zylindrischen Formen wie im Beispiel 1 granuliert wurden.
>n Daran schloß sich unmittelbar die Umsetzung während
einer Stunde bei 3500C u ar Verwendung der
Vorrichtung vorn Drucklufttyp v, ie im Beispie! 3 an. so
daß feste, granulatförmige Reaktionsprodukte erhalten
wurden.
2i Die umgesetzten löslichen basischen, in diesem
Rpaktionsprodukt enthaltenen Bestandteile wurden wie im Beispiel 1 extrahiert und abgetrennt, woran sich eine
Spülung und Wäsche mit Wasser anschloß. Die behandelten Produkte wurden nach Beendigung der
jo Wäsche mit Wasser dann feu:ht zerkleinert und
anschließend geschlämmt und getrocknet, wobei gründlich mit Säure behandelte, feinteilige Kieselsäure aus
den Tonen vom AIuminiumoxid-Siliciumdioxid-Typ erhalten wurden.
Ji Die spezifische Oberflächen, Schüttdichten und
Mengen der Ölabsorption der dabei erhaltenen feinzerteilten Kieselsäuren sowie die Gesamtanalyse
der Produkte zusammen mit der Gesamtanalyse der eingesetzten Ausgangstone sind in den folgenden
Tabellen aufgeführt:
Gesamtanalyse des Produkts (%) | 94,70 |
SiO2 | 1,20 |
Al2O, | 0.53 |
Te2O, | _ |
CaO | 0.81 |
MgO | 4.00 |
Glühverlust | |
Ergebnisse des Kautschuk-Compoundierversuchs
?00-%-Modul(kg/cm*) 37
Zugfestigkeit (kg/cm2) 123
Dehnung(%) 830
Härte (JIS) 46
Dispergierbarkeit gut
Es zeigt sich aus den Ergeonissen in diesem Beispiel, daß das durch gründliche Säurebehandlung eines sauren
Tons unter Verwendung eines anderen Tonmaterials trhaltene Produkt ebenfalls eine hervorragende feinteilige
Kieselsäure ztlf Verwendung als Füllstoff darstellt.
In diesem Beispiel ist def Fall der Herstellung einer
(einteiligen Kieselsäure beschrieben, wobei andere
Gesamtanalyse der Ton | Tonmaterial | D | E | |
materialien (%) | C | |||
A'i | SiO2 | |||
AI2Oj | 60.37 | 64.67 | ||
Fe2O1 | 52.34 | 24,83 | 17.17 | |
(einschließlich FeO) | 30.32 | 2,74 | 3.50 | |
CaO | 3.26 | |||
}0 | MgO | 2,66 | 1.13 | |
Glühverlust | 0,86 | 3,22 | 5,25 | |
Freier Wassergehalt | 1.33 | 7.14 | 7,67 | |
Spezifischer Oberflächen | 12,02 | 35.5 | 39.0 | |
55 | bereich (m2/g) | 31,0 | 90 | 90 |
Eigenschaftendes | 56,0 | |||
Produkts | ||||
Spezifischer Ober | ||||
flächenbereich (m2/g) | 168 | 135 | ||
60 | Schüttdichte (g/ml) | 140 | ||
Menge der Ölabsorp | t,6 | 1,9 | ||
tion (ml/g) | 1,8 | 0,32 | 0,27 | |
Gesaititanalysf des | 0,30 | |||
55 | Produkts | |||
SiO2 | ||||
94.26 | 94.1? | |||
94.39 | ||||
I orlsel/uiiü
Tonmaterial | D | [·: | |
C | |||
Gesnmtanalysc des | |||
Produkts | 0,85 | 1,83 | |
AI2O, | 0.66 | 0,23 | 0,37 |
Fe2Oj | 0,20 | ||
(einschließlich FeO) | 0.40 | keine | |
CaO | 0.24 | 0.1 | kein |
MgO | kein | 4,08 | 3.21 |
Glühverlust | 4.66 |
Es zeigt sich aus den vorstehenden Ergebnissen, daß feinzertejle Kieselsäure, die sich gegenüber handeslüblichen
Produkten überlegen erweist, in den Fällen erhalten werden kann, wo llalloysit. Bentonil und
andere saure Tone als Ausgangstonmaterialien vom Aluminiumoxid-Siliciumdioxid-Typ verwendet werden.
In diesem Beispiel ist der Fall beschrieben, wo ein Aktivton unter Verwendung eines vorbehandelten
sauren Tons als Ausgangsmaterial hergestellt wurde, d. h. des Tonmaterial A, woraus der Pyrit zunächst
durch Aufschlämmen des sauren Tons entfernt wurde.
Nachdem das Tonmaterial A vermählen war, wurde es aufgeschlämmt und dann sein Wassergehalt durch
Filtration abgetrennt, wobei ein vorbehandeln saurer Ton A. dessen Wassergehalt 82% betrug, erhalten
wurde. Die Zusammensetzung des trockenen Produkts betrug SiO2 70,92%; AI2Oi 14,47%: Fe2O1 3,03%; CaO
0,88%: MgO 5.54% und Glühverlust 5,50%. Diesen vorbehandelten sauren Ton A. dessen Wassergehalt
82% betrug, ließ man dünn in ein Gefäß einlaufen und erhitzte Luft darüber zur Trocknung auf einen
Wassergehalt von 65% streichen, worauf 1,0 Äquivalente einer 98%igen Schwefelsäure, bezogen auf die
gesamten basischen Metallbestandteile des Tons (Trokkenbasis), zugegeben wurden. Das Flüssigkeitsgewichtsveriiäitnis
in diesem Faii betrug etwa 2,5. Beim gründlichen Vermischen dieses Gemisches ergab sich
ein stabiler kremartiger Zustand: wenn dieses kremartige Gemisch während 2 Stunden bei 150° C wie im
Beispiel 2 umgesetzt würde, wurde ein flockenartiges,
plastisches Rcaklionsprodukl erhalten. Dieses plastische Reaktionsprodukt wurde einem Exlraktionsarbeitsgang
wie im Beispie! 2 zur Extraktion und ι Abtrennung der umgesetzten iöslichen basischen
Bestandteile unterzogen, woran sich ein Spül· und Waschubcitsgang mit Wasser anschloß. Das behandelte
Produkt war nach der Beendigung der Wäsche mit Wasser bei 11O0C getrocknet worden, und anschließend
in wurde es trocken zerkleinert, während 30 Minuten,
wodurch das säurebehandelte Produkt erhalten wurde.
Wenn die Eigenschaften dieses Produkts entsprechend dem Verfahren zur Untersuchung von Aktivtonen
zur Verwendung bei niedriger Temperatur bc-
Π stimmt wurden, betrugen sie 38,2%. Dies ist ein
Verhalten, welches gegenüber denjenigen der Standardaktivtone zur Verwendung bei niedriger Temperatur
überlegen ist. Es zeigt sich, daß auch aufgeschlämmter Ton zur Herstellung von Aktivton verwendet werden
>u kann, wenn er mit einem Flüssigkeitsgewichtsverhältnis
von 2.5 behandelt wird.
In diesem Beispiel ist der Fall, wo das Flüssigkeitsgewichtsveriiältnis
variiert wird, beschrieben
Das Tonmaterial A wurde als Ausgangsmaterial verwendet. Da dieses Tonmaterial A einen natürlichen
jo Wassergehalt von 4:2% hat, wunde es auf 110°C zur
Entfernung des Wassers bis auf einen Wassergehalt von 1,5% erhitzt. Das auf diese Weise getrocknete
Tonmaterial und der natürliche wasserhaltige Ton wurden verwendet. Schwefelsäure wurde als Säure
verwendet, und die Menge an zugesetzter Säure betrug 0,2; 0,5; I und 1,5 Äquivalente der gesamten basischen, in
dem Tonmaterial A enthaltenen Bestandteile, wobei 98%ige Schwefelsäure und Lösungen derselben in
verschiedenen Konzentrationen verwendet wurden.
Es wurden Gemische mit unterschiedlichen Flüssigkeitsgewichtsverhältnissen
durch geeignetes Vermischen der vorstehenden Tonmaterialien und Säuren erhalten.
Die Flüssigkeitsgewichtsverhältnisse bei diesen Kombinationen und der Zustand der Gemische sind in der folgenden Tabelle angegeben.
Die Flüssigkeitsgewichtsverhältnisse bei diesen Kombinationen und der Zustand der Gemische sind in der folgenden Tabelle angegeben.
Menge an verwendeter Säure (Äquivalente) | OJ | I | (3) I 0.982 f |
|
• | 0.2 | 0348 | (2) 0,660 |
zerreibbar S |
Getrockneter saurer Ton mit 1,5% Wassergehalt |
- | zerreibbar | zerreibbar | (7) ? 1.20 |
H2SO4 (98% Wasser) | (5) 1,15 |
(6) 1.20 |
granulierbar | |
Getrockneter saurer Ton mit 1,5% Wassergehalt |
(4) 1.10 |
granulierbar | granulierbar | (H) 1,45 kremartig |
H2SO4 (98%) | granulierbar | (9) 135 kremartig |
(10) 1.40 kremartig |
(15) 1.42 |
Wasser | (8) 130' kremartig |
(13) 1,14 |
(14) U6 |
granulierbar |
Tonmaterial A, Wassergehalt 42% | (12) 0,830 |
granulierbar | granulierbar | |
Getrockneter saurer Ton, Wasser gehalt I.50/0 H2SO4 (98%) |
granulierbar | |||
16 6? 627
Fortsetzung
Menge ah verweiuleler .Säure (Äquivalente)
0.2 0.5 ί
HalbgetfocknelerTofi, Wassergehalt
(9,4%
H2SC
*) (I). (2)... bezeichnen den Versuch.
(16)
0.867
0.867
gramilic'fbiir
(17)
1.18
1.18
schwach
kremaftig
kremaftig
Es ergibt sich aus der vorstehenden Tabelle, daß die
bestimmenden Grenzen, ob das Gemisch granulierbar ist oder, da kfernartig, nicht granulierbar ist, lediglich
durch den Wert des Gewichtsverhältnisses allein nicht angegeben werden können, da ein großer Unterschied
im Zustand des Gemisches in Abhängigkeit davon gegeben ist, ob der aTs Äusgangsmäierial verwendete
Ton ein natürliches wasserhaltiges Produkt oder ein getrocknetes Produkt ist. Zusätzlich tritt ein Unterschied
im Zustand des Gemisches in Abhängigkeit von der Menge der eingesetzten Schwefelsäure auf.
Die vorstehenden Gemische wurden während 2 Stunden bei 2000C wie im Beispiel 2 umgesetzt, worauf
die löslichen, in den erhaltenen Reaktionsprodukten enthaltenen basischen Bestandteile wie im Beispiel 2
extrahiert und abgetrennt wurden, worauf gespült und das Reaktionsprodukt mil Wasser gewaschen wurde, so
daß säurebehandelte Produkte erhalten wurden, die unter Verwendung verschiedener Fliissigkeiisgewiehtsverhältnisse
hergestellt Worden Waren.
Die Produkte wurde hinsichtlich ihres verbliebenen Alumintumoxydanicils (AI>Oi) analysiert, der nachfolgend
zusammen mit der Menge an freier Schwefelsäure Und dehi Flüssigkeitsgewichtsverhältnis unmittelbar
Räch Beendigung der Umsetzung angegeben ist.
Ver- | Verbliebenes | Menge an freier | Flüssigkeits- |
suchs- | AI2O1 (%) | Schwefelsäure | gewichts- |
Nr. | (in 100 g des | unmittelbar nach | verhältnis nach |
Produktes) | der Umsetzung*) | der Umsetzung | |
(g/100 g des | |||
Rcaklions- | |||
produkles) | |||
I | 9.26 | ||
2 | 1.39 | 3,25 | 0,0336 |
3 | 0.93 | 3.50 | 0.0363 |
4 | 13.12 | — | — |
5 | 8.96 | — | — |
6 | 1.17 | 2.25 | 0.0231 |
7 | Ό.80 | 3.20 | 0.0331 |
O | t 1 OO | . | |
9 | 8.91 | _ | — |
10 | 0,95 | 2,20 | 0,0225 |
11 | 0.77 | 3,20 | 0.0331 |
12 | 13.25 | — | — |
13 | 9.05 | — | — |
14 | 1,15 | 2,80 | 0.0286 |
15 | 0.82 | 3.10 | 0,0320 |
16 | 1,08 | 2.95 | 0.0304 |
17 | 0,75 | 3,56 | 0.0370 |
*) In den Fällen, wo die verwendete Menge Schwefelsäure
02 und 0,5 Äquivalente betrug, konnte in den meisten Fällen
die Messung nicht vorgenommen werden. Die Bestimmung erfolgte mit derjenigen Menge, die durch eine vorgeschriebene
Menge Wasser extrahiert wurde.
Aus den vorstehenden Ergebnissen zeigte sich, daß der saure Ton bei verschiedenen Flüssigkeitsgewichtsverhältnissen
mit einer geringen Menge Säure und innerhalb eines kurzen Zeitraumes und mit leichter
Verfahrensführung säurebehandelt wird.
In diesem Beispiel wird der Fall, wo die Umsetzung in
einem Zustand bei dem der Wassergehalt beibehalten bo wird, im Vergleich zu einem Fall durchgeführt, wo der
Wassergehalt abgedampft wird, beschrieben.
Es wurde das Tonmaterial A verwendet und 98%ige Schwefelsäure in Mengen entsprechend 1,0 und 1,5
Äquivalenten der gesamten basischen, in dem Tonmaterial A enthaltenen Metallbestandteile zugegeben. Untar
Zugabe von Wasser im erforderlichen Umfang wurden Ton und Säure gründlich mit Flüssigkeitsgewichtsverhältnissen,
wie in der folgenden Tabelle angegeben.
28
vermischt. Diese Gemische wurden jeweils in zwei Öechergläscr von 300 ml gebracht, wovon eines offen
stehengelassen wurde, während das andere durch Abdecken mit einem Vinylbogcli verschlossen wurde.
Die Umsetzung wurde dann während 18 Stunden in einem Tank von konstanter Temperatur von 60°C
durchgeführt.
Die Mischbedingungen, der Zustand des Gemisches
und das Flüssigkeitsgewiehisverhältnis nach Beendigung
der Umsetzung in diesem Fall, der Zustand des Reakfionsprodukts in diesem Fall und der hinterbliebeiie
Aluminiumoxidanteil des Produkts nach der Spülung > und Wasserwäsche anschließend an die Exffaktion (wie
in Beispiel I) und Abtrennung der umgesetzten löslichen, basischen Bestandteile sind in der folgenden
Tabelle aufgeführt.
Menge an | Wassergehalt | I | nach Beendigung | Il | nach Beendigung |
verwendeter | beibehalten | der Umsetzung | der Umsetzung | ||
Säure | oder | zum Zeitpunkt | Flüssigkeits- | zum Zeitpunkt | Flüssigkeits- |
abgedampft | ilcS Mischen* | gewichls- | der Umsetzung | gcwichts- | |
1,0 Äquivalent | abgedampft | Tonmaterial A | verhältnis | Tonmaterial Λ | verhältnis |
326 g | 0.63 | 326 g | 0.38 | ||
kremariig | buttcrarlig | ||||
Schwefelsäure | verbliebener | Schwefelsäure | verbliebener | ||
68 g | Aluminium | 68 g | Aluminium | ||
Wasser | oxidanteil | Wasser | oxidanteil | ||
mg | 1.28*) | 80 g | 1,25 | ||
Flüssigkcits- | Flüssigkeits | ||||
gewichts- | gewichts | ||||
beibehalten | Flüssigkeits | verhaltnis | Flüssigkcils- | verhältnis | |
gewichts | 0,87 | ge wich Is- | 0,54 | ||
verhältnis | buttcrnrtig | verhältnis | butterartig | ||
1.82 | 1,66 | ||||
mayonnaise | verbliebener | mayonnaisc- | verbliebener | ||
artig | Aluminium | ärtig | Aluminium | ||
oxidanteil | oxidanteil | ||||
1.39 | 1.37 | ||||
Flüssigkeits- | Flüssigkeits | ||||
gewichts- | gewichts | ||||
1,5 Äquivalent | abgedampft | Tonmaterial A | Verhältnis | Tonmaleria! A | verhältnis |
326 g | 0.45 | 326 g | 0.36 | ||
hartgeleeartig | hartgeleeartig | ||||
Schwefelsäure | . verbliebener | Schwefelsäure | verbliebener | ||
iO2g | Aluminium | 102 g | Aluminium | ||
Wasser | oxidanteil | Wasser | oxidanteil | ||
66 g | 0,91 | 26 g | 0,87 | ||
Flüssigkeits | Flüssigkeits | ||||
gewichts | gewichts | ||||
beibehalten | Flüssigkeits- | verhältnis | Flüssigkeits | verhältnis | |
gewichts- | 0.47 | gewichts | 0,62 | ||
verhältnis | butterartig | verhältnis | klumpig | ||
1,92 | 1,70 | ||||
auf- | auf- | ||||
schlämmungs- | verbliebener | schlämmungs- | verbliebener | ||
artig | Aluminium | artig | Aluminium | ||
oxidanteil | oxidanteil | ||||
1.17 | 1,02 | ||||
*) Der verbliebene Aluminiumoxidanteil wird angegeben als Anzahl Gramm in t00 gdes getrockneten Produktes.
Aus den vorstehenden Werten ergibt es sich, daß im Fall eines Gemisches, bei dem das Tonmaterial und die
Schwefelsäure zum Zeitpunkt des Vermischens mit einem Flüssigkeitsgewichtsverhältnis (Teile ijn Gewichtsverhältnis)
von mindestens 1,5 vermischt worden
waren, der saure Ton ohne Störung sowohl in dem b5 Zustand, wo der Wassergehalt des Gemisches beibehalten
wurde, als auch abgedampft wurde, säurebehandelt wurde, obwohl die Umsetzung bei einer so niedrigen
Temperatur wie 600C durchgeführt wurde.
29
Beispiel 11
Beispiel 11
In diesem Beispiel ist der Fall beschrieben, wo die Säurekonzentration des Gemisches zum Zeitpunkt des
Vermischens variiert wurde.
Als Tonmaterial wurde das Tonmaterial A verwendet, während hinsichtlich der einzusetzenden Menge an
Schwefelsäure diejenige Menge an Säure, die zur Herstellung eines sogenannten Aktivtons zur Verwendung
bei niedrigen Temperaturen d. h. 0,66 Äquivalente der gesamten basischen Metallbestandteile, günstig ist,
und die Menge an Säure, die zur Herstellung eines Aktivtons zur Verwendung bei hoher Temperatur, d. h.
0,38 Äquivalente der gesamten basischen Metallbestandteile günstig ist. verwendet wurde. Andererseits,
wurde die Einstellung der Säurekonzentration bewirkt, indem das getrocknete Produkt des Tonmaterials A
verwendet wurde, wozu Wasser vorhergehend zugegeben worden war, so daß die jeweiligen Wassergehalte 4,
30. 35. 40. 45 und 50% betrugen. Die Umsetzung wurde wie im Beispiel 2. jedoch während 14 Stunden bei 60rC
durchgeführt.
Zunächst wurde in dem Reaktionsprodukt die Menge der verbliebenen freien vorhandenen Schwefelsäure zu
dem Zeitpunkt bestimmt, worauf c^e umgesetzten
löslichen basischen Bestandteile wie in Beispiel I extrahiert und abgetrennt wurden, und anschließend das
Produkt gespült, mit Wasser gewaschen, getrocknet und zerkleinert wurde. Die Eigenschaften der dabei
erhaltenen Produkte wurden untersucht, indem der Entfärbungsvcrsuch für eine Verwendung bei niedriger
Temperatur bzw. hoher Temperatur durchgeführt wurde.
Das Flüssigkeitsgewichtsverhältnis zum Zeitpunkt des Vermischens, die Menge der freien Schwefelsäure
unmittelbar nach der Umsetzung und die Entfärbungswirkungder
Produkte sind nachfolgend aufgeführt:
Wassergehalt | Behandlung zur Verwendung bei niedriger | Menge an freier | Entfarbungs- | Behandlung zur Verwendung bei hoher | Menge der ver | Enlfärbungs |
Temperatur | Schwefelsäure | wirkung | Temperatur | bliebenen freien | wirkung | |
Flüssigkcits- | unmittelbar | Flüssigkeits- | Schwefelsäure | |||
gewichls- | nach der | gewichls- | unmittelbar | |||
verhältnis | Umsetzung | vcrhältnis | nach der | |||
zum Zeitpunkt | zum Zeitpunkt | Umsetzung | ||||
des Mischens | (g/100g) | des Mischens | (g/100g) | |||
22.6 | 74.3 | _ | _ | |||
(%) | 4.2 | 85.6 | 1,9 | 61.6 | ||
4 | 0,45 | 5.5 | 87.0 | _ | 2.7 | 63.6 |
30 | 0,84 | 6.1 | 88.4 | 0.67 | 2.7 | 62,8 |
35 | 0,95 | 2.3 | 87.3 | 0.78 | 4.3 | 65.6 |
40 | 1,08 | 5.1 | 86,3 | 0.81 | 2.1 | 64.8 |
45 | 1,23 | 85.5 | 1.06 | 62.5 | ||
50 | 1,41 | 1.24 | ||||
Standardton | ||||||
Es zeigt sich aus den vorstehenden Ergebnissen, daß es möglich ist. Aktivtone herzustellen, deren Eigenschaften
vergleichbar wenn nicht überlegen denjenigen vom Standardprodukt sind, ohne daß sie praktisch
irgendeinen Unterschied hinsichtlich der Entfärbungswirkung zeigen, wenn die Säurebehandlung unter
Konstanthalten der verwendeten Säuremenge durchgeführt wird, obwohl die Säurekonzentration zum
Zeitpunkt des gründlichen Vermischens von Tonmaterialteilchen und Säure variiert wird, d. h. daß die
Konzentration der Säure zum Zeitpunkt des Vermischens nur einen zu vernachlässigenden Einfluß hat, falls
die eingesetzte Säuremenge bezüglich des Tonmaterials feststeht.
Beispiel 12
In diesem Beispiel ist der Fall beschrieben, wo die Menge der verwendeten Säure während des Vermischens
variiert wird; in dem Fall wo die Menge der Säure als chemische Äquivalenz zu den gesamten
basischen Metallbestandteilen in dem Tonmaterial als 1 bezeichnet ist, ist die eingesetzte Menge an Säure
bezogen hierauf 1.
Als Tonmaterial wurde das Tonmaterial A mit einem Wassergehalt von 42% verwendet und ah Säuremengen
0,36; 0,5; 0,66; 0.92 und 1,47 Äquivalente gewählt,
wobei diese Mengen jeweils mit dem Tonmaterial A unter Verwendung von 98%iger Schwefelsäure vermischt
wurden. Im Fall der 1,47 Äquivalente wurde das Flüssigkeitsgewichtsverhältnis durch Zusatz von 2
Teilen getrocknetem Ton aus dem Tonmaterial A zu 8 Teilen des Tonmaterials A eingeregelt.
Die verschiedenen Gemische wurden während 2 Stunden bei 2000C entsprechend dem Verfahren nach
Beispiel 2 behandelt, wobei ein festes Reaktionsprodukt erhalten wurde.
Die Menge an freier Schwefelsäure in diesem Reaktionsprodukt wurde bestimmt, und anschließend
wurden die in dem Reaktionsprodukt enthaltenen löslichen basischen Bestandteile wie in Beispiel 1
extrahiert und abgetrennt, worauf das Reaktionsprodukt gespült und mit Wasser gewaschen wurde, wobei
das säurebehandelte Produkt erhalten wurde.
Die Entfärbungswirkung der jeweiligen Produkte wurde entsprechend den Versuchsverfahren für Aktivtone
zwecks Verwendung bei niedriger bzw. hoher Temperatur untersucht.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt-
Eingesetzte | Flüssigkeits- | 1 a «7 an J. VJ VJ / VJ.^ |
7 | 32 | Niedrig | |
31 | Menge an Säure | gewichts- | Entfarbungswirkung (0A) | tempera tur- | ||
verhältniszum | Menge an freier | verwendimg | ||||
Mischzeitpunkt | Säure im | Hoch | ||||
Reakiions- | temperaiur- | 85.5 | ||||
(Äquivalente) | produkt | verwendung | — | |||
0,36 | 0,83 | 86,2 | ||||
0,38 | 0^1 | (g/100 ml) | 56.2 | 88.4 | ||
0,50 | 1,00 | 2,0 | 62,8 | 90,2 | ||
0.66 | 1,08 | 2,7 | 6U | 88.7 | ||
052 | 1,18 | 3,6 | — | 85.2 | ||
1.47 | 1.41 | 6,1 | 60,5 | |||
Standardton | 7,3 | 48.0 | ||||
14.5 | 56.0 | |||||
Es ergibt sich aus den vorstehenden Ergebnissen, daß
bei Veränderungen der Menge der zu dem Material zugesetzter Säure Produkte von unterschiedlichen
Klassen gebildet werden, da das Ausmaß in dem der saure Ton behandelt wird, entsprechend der Menge an
zugesetzter Saure variiert. Das heißt, es ergibt sich, daß zur Herstellung bestimmter Produktklassen die Menge
der eingesetzten Säure einen weit wesentlicheren Gesichtspunkt darstellt als die anderen Behandlui.gsbedingungen.
B ei sp i eI 13
In diesem Beispiel ist der Fall beschrieben, wo die
Klasse der eingesetzten Säure zur Behandlung variiert w.irde.
Als Ausgangstonmaterial wurde das Tonmaterial A mit einem Wassergehalt von 42% verwendet. Weiterhin
wurden als Mineralsäuren Schwefelsäure. Salzsäure und Salpetersäure und als organische Säure Oxalsäure und
Essigsäure als Säuren zur Behandlung gewählt.
Die eingesetzte Menge an Säure im Fall von Tonen zur Verwendung bei hoher Temperatur betrug 0.38
Äquivalente und im Fall von Tonen zur Verwendung bei niedriger Temperatur 0.66 Äquivalente. Diese Mengen
wurden gründlich mit dem Tonmaterial vermischt. Die Mengen an eingesetzter Säure im Fall der organischen
Säuren wie Oxalsäure und Essigsäure betrugen jedoch 1,5 Äquivalente.
Von diesen Gemischen waren nur diejenigen der Schwefelsäure und Oxalsäure zur Formung geeignet,
während der Rest, da weich, kremartig wurde.
.?n Die Umsetzung dieser Gemische wurde durchgeführt,
indem die Gemische auf eine Scheibe in einer Stärke von etwa 1 bis 2 cm gebracht wurden und während 2
Stunden in einem Behälter von konstanter Temperatur von 200" C stehengelassen wurden, wodurch diejeweili-
r> gen festen Reaktionsprodukte erhalten wurden.
Die Extraktion und Abtrennung der umgesetzten löslichen basischen, in den Reaktionsprodukten enthaltenen
Bestandteile wurde unter Verwendung der Extraktionsvorrichiung nach Beispiel 1 durchgeführt,
jo worauf die Produkte gespult, mit Wasser gewaschen,
getrocknet und zerkleinert wurden, so daß sich Aktivtone zur Verwendungen für Hochtemperatur und
Niedertemperatur ergaben, die unter Verwendung der verschiedenen Mineralsäuren und organischen Säuren
j) als Behandlungssäuren erhalten wurden. Die Eigenschaften
dieser Produkte wurden entsprechend den jeweiligen Entfärbungswirkungsuntersuchungen für
Aktivtone zur Verwendung bei hoher bzw. niedriger Temperatur bestimmt, wobei folgende Ergebnisse
■sri erhalten wurden:
Art der verwendeten | Ton zur Verwendung bei hoher | ι F.ntfarbungs- | Ton zur Verwendung hei | wirkung des |
Saure | Temperatur | wirkung des | niedriger Temperatur | Produktes |
Freie Saure im | Produktes | Freie Säure im Fntfarbungs· | ("-· | |
Reaklions- | (%) | Rcaktions- | Sb.S | |
prorlukt | 64.6 | produkt | 84.4 | |
(g/inoml) | 67.4 | Ig/K)OmIi | 8 3.7 | |
Schwefelsäure | 6.7 | 60.6 | 12.7 | 8J.H |
Salzsäure | 5.4 | 62.9 | 9.b | 7b: |
Salpetersäure | 13.3 | 63.2 | 31.4 | 84.0 |
Oxalsäure | 7.3 | 56.0 | 8.2 | |
Fssigsäure | 0.7 | 2.1 | ||
Standardton | _ | — | ||
Fs ergibt sich aus den vorstehenden Werten, daß
Aktivtone nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch durch Verwendung von organischen Säuren wie
Oxalsäure und Essigsäure und weiterhin durch Verwendung von Mineralsäuren wie Schwefelsäure. Salzsäure
und Salpetersäure hergestellt werden können.
Beispiel 14
In diesem Beispiel ist der Fall beschrieben, Wo die Reaktionsbedingungen hinsichtlich Zeit und Temperatur
bei der Behandlung des Gemisches variiert wurden.
Unter Verwendung des Tonmaterials A als Ausgangston wurden 0,7 Äquivalente Schwefelsäure zu dem Ton
zugesei/t und hiermit vermischt Nach 'lern Granulieren des Gemisches zu zylindrischen Granulaten von etwa
5 χ 1 5 mm wurde die Säurebehandlung unter Verwendung
einer Reaktinnsvorrichlung vom Drucklufltyp. wie
im Beispiel 3 verwendet, dun hgeführt. wobei die
Behandlungstemperauircn vlki Raumtemperatur
(2O0CVlOO, 200, 350,400 und SOO0C angewandt und bei
jeder Temperatur drei BefiärtdlUngszeitert für 2elträU>
me im Bereich von 15 Minuten bis zu 1 Monat gewählt
wurden.
Die Nachbehandlung nach der Säurebehandlung wurde wie im Beispiel 3 durchgeführt, wodurch die
jeweiligen Produkte erhalten wurden,
0302)9/8
Die Eigenschaften der dabei erhaltenen Produkte wurden entsprechend dem Verfahren der Untersuchung
der Entfärbungswirkung für Aktivtone zur Verwendung bei niedriger Temperatur bestimmt. Die erhaltenen
Ergebnisse sind nachfolgend augeführt:
Behandlungs temperatur ("C) |
Behandlungszeit | Entfärbungs wirkung des Produktes |
Raum temperatur |
17 Stunden 1 Woche 1 Monat*) |
88,5 88,7 883 |
200 | 0,5 Stunden 1 Stunde 2 Stunden |
88,0 88,5 88,7 |
350 | 0,25 Stunden 0,5 Stunden 1 Stunde |
87,5 87,7 88.0 |
400 | 0,5 Stunden | 70.5 |
500 | 0,25 Stunden 0,5 Stunden 1 Stunde |
öU 613 62.0 |
*) Lediglech dieser Versuch wurde durchgeführt, indem das
Material während eines Monats bei Raumtemperatur in
geschlossenem Zustand durch Umhüllung in einem Vinylchloridbeutel stehengelassen wurde. Die restlichen Versuche
wurden sämtlich im offenen Zustand durchgeführt.
Es ergibt sich aus den vorsiehenden Werten, daß die
Behandlung des sauren Tons bei Behandlungstemperaturen bis zu 500"'C durchgeführt werden kann und
insbesondere, daß die Säurebehandlung des sauren Tons erfolgt, selbst wenn man ihn bei Raumtemperatur I
Monat in geschlossenem Zustand stehenläßt.
Beispiel 15
In diesem Beispie! wird der Fall beschrieben, wo ein
anorganische Salze enthaltendes Extraktionsmedium zur Extraktion zwecks Entfernung der basischen
Metallbestandteile aus dem Reaktionsprodukt verwendet wird, welches der Irockenen Säurebehandlung
unterworfen worden war.
Das gemäß Beispiel 1 verwendete Tonmaterial A wurde als Ausgangston in diesem Beispiel verwendet. In
der gleichen Weise wie bei Beispiel I wurde Schwefelsäure in einer Menge entsprechend 0.66
Äquivalenten zu dem Tonmaterial A zur Bildung eines Gemisches zugegeben. Nach der Granulierung wurde
das Gemisch bei einer Temperatur von 150"C während
2 Stunden zur I Jmsetzung unter trockenei; Bedingungen stehengelassen. Es wurde d.ibci ein festes, granulatartiges
Reaktionsprodukt erhalten.
/ur Extraktion des dabei erhaltenen Reaklionspro
dukis wurden folgende drei Hxtraktionsmedien gewählt:
1, Ein Extraktionsmedium, das aus der im Beispiel I gewonnenen Extraktionsflüssigkeit, die die basischen
Metallbestandteile in hoher Konzentration enthielt, und einer Schwefelsäurelösung von 60 Be
bestand, wodurch der pH-Wert dieses Extraktionsmediums auf 0,5 eingestellt wurde;
Z ein Extraktionsmittel, das aus einer Beizabfallschwefelsäure
in der Stahlindustrie bestand, wobei die Zusammensetzung dieser Abfallschwefelsäure
folgende ist: freie H.SO4 = 93 g/100 ml,
FeiOj= 11,7 g/100 ml und gebundenes
SO,= 17,0 g/100 ml, und
3. ein Extraktionsmedium, welches durch Verdünnen einer Abfallschwefelsäure von der Rutil-Titandioxid-Industrie
mit Wasser hergestellt worden war, wobei die Abfallschwefelsäure ein spezifisches
Gewicht von 1360 und eine Zusammensetzung an
freier H>SO4 = 35.6 g/100 ml, gpbundenes
SOj= 142 g/100 ml. Fe = 4,28 g/100 ml,
AI.O, = 0.7() g/100 ml. TiO.. = 0.85 g/100 ml und
MgO = 0.91 g/100 ml hatte, so daß dieses ExtraküorisrnedmiTi
freie 1 '..SO1 in einer Menge von etwa 10.0 g/100 ml enthielt.
Die Extraktion wurde durchgeführt, indem die gleiche
Extraktionsvorrichtung unter denselben Bedingungen wie im Beispiel 1 eingesetzt wurden, jedoch die
vorstehend aufgeführten drei F.xiraktionsmcdien verwendet
wurden.
Dann wurden die Reaktionsprodukte von denen jedes mit einem dieser F.xtraktionsmcdien behandelt worden
war. mit Wasser gewaschen und bei 11OC' während 2 Stunden getrocknet, worauf sie granuliert wurden, um
Aktivione zur Verwendung bei niedriger Temperatur /\\
erhalten.
Das Ausmaß des /erlalls des Granulatprodukts in jedem der Exlrakiionsmedien wird aK Zerteilungsgrad
angegeben, und in der nachfolgenden Tabelle sind die
Ergebnisse bei Zerteilungsversuchen in jedem der Extraklionsmedien aiifgefuhrt. Der Zerteilungsgrad
wurde nach folgenden Verfahren bestimmt:
Das granulatförmige Picaktionsprodukt mit einem
Durchmesser von etwa 5 mm wurde in ein Drahtnclz
mit Maschen von 2 mm gepackt und in jedes der Fiiraktionsmedien eingetaucht. Nach dem vorgeschriebenen
Fxtraklionszeitrjum wurde die Menge des in dem
Drahtnetz von 2 mm Maschenweite verbliebenen Produkts bestimmt Dann wurde der Zerteilungsgrad
berechnet, indem die /ahlenmäßige Differenz der
verbliebenen Menge gegenüber der ursprünglichen Menge durch die ursprüngliche Menge dividieri wurde.
Die Aktivität jedes gemäß diesem Beispiel hergestelllen
sauren Tons wurde entsprechend Beispiel 1 auf Cirund der Enifärbungswirkung für Öl berechnet. Die
Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt:
Kxtraklionsmoliuin | Im Beispiel I gewonnene Fitraklnins- flüsiigkeil |
Bei/ahfall Schwefelsaure |
Abfall Sihivef s.iurc von tier Titandioxid imliisine |
EntfäfbüHgswirkung(%} | 88,2 | 87,9 | 87,8 |
Zer<ci[Uhgsgfad(%) | 0 | Ό | 0 |
Es ergibt sich aus den vorstehenden Werten, daß ein
Produkt Von guter Qualität erhältlich ist, selbst wenn ein
wäßriges Medium, das verschiedene anorganische Salze enthält, bei dem Exiraktiönsarbeitsgang Verwendet
wird, ohne daß ein Zerfall def Granulate wähfend der
Exlfäkiiöhsslüfe erfolgt.
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung von aktivem Ton oder feinteiliger Kieselsäure, wobei ein Aluminium- s
oxid-Kieselsäure-Ton mit 1,0 bis 1,5 Äquivalenten einer Säure oder einer wäßrigen Lösung hiervon,
bezogen auf die Menge der aus dem Ausgangston zu entfernenden basischen Metallbestandteile, vermischt
wird und das Gemisch aus Säure oder in wäßriger Lösung hiervon mit dem Ton in einem
Verhältnis von 0,3 bis 2,5 Gewichtsteilen der ersteren auf 1 Gewichtsteil des letzteren, bezogen
auf das getrocknete Produkt des Tons, vorliegt und dabei direkt ein nichtflüssiges festes Reaktionspro- ι ϊ
dukt gebildet wird und anschließend die extrahierbaren basischen Metallbestandteile aus dem nichtflüssigen
festen Reaktionsprodukt mit einem wäßrigen Medium extrahiert werden, dadurch gekennzeichnet,
daß während der Extraktion der 2n basischen Metaübestandteile eme Temperatur von
etwa 50 bis etwa 800C und ein pH-Wert des
wäßrigen Mediums von nicht mehr als 1 eingehalten wird
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- >ϊ
zeichnet, daß als wäßriges Medium zur Extraktion der basischen Metallbestandteile ein wäßriges
Medium, welches ein darin vor der Extraktion gelöstes anorganisches Salz enthält, verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekenn- so zeichnet, daß zur Extraktion ein wäßriges Medium
eingesetzt wird, welches vorhergehend zur Extraktion
des nichtflüssigen festen Reaktionsprodukts aus ','on und der Säure oder wäßrigen Lösung derselben
verwendet wurde und wckhcs Salze der basischen ι. Metallbestandteile des Tons enthält.
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