DE1671093C3 - Verfahren zur Reinigung von Betoniten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Bentoniten von naturgegebenen unerwünschten Verunreinigungen an Freindmineralien, wie z. B. Quarz, Feldspat, lllit, Muscovit und Metalloxiden.

Roh-Bentonite, so wie sie im Naturzustand gruben- und lagerstättenmäßig gefunden und gefördert werden, enthalten je nach Fundstätten einen erheblichen Anteil an Begleitmineralien und/oder Metalloxiden (besonders Eisenoxiden), welche die Qualität der Bentonite als Endprodukt beeinflussen, z. B. in bezug auf nachfolgende Aktivierungen, optimale Quellfähigkeit, Verfärbungen. Es ist deswegen zweckmäßig, diese Bentonite für die Weiterverarbeitung und Verwendung in möglichst reine Formen zu überführen.

Es ist bekannt, Bentonite durch Zugabe von Wasser in Suspensionen zu überführen, wobei entweder dem Rohprodukt oder der gewonnenen Suspension Chemikalien zugefügt werden, welche die Quellfähigkeit des Rohprodukts beeinflussen bzw. ein Ausflocken des Rohprodukts bewirken, um das Ausfällen störender Beimengungen zu ermöglichen.

Die bisherigen Verfahren erfordern zum Aufschlämmen von Bentoniten eine erhebliche Menge Wasser und viel Zeit sowohl zu ihrer Durchführung überhaupt als auch zur Erreichung eines gewünschten Reinheitsgrades. Bei Bentoniten als hcchquelifähigen und thixotropen Mineralien sind die bisher bekannten Verfahren deswegen infolge ihrer Unwirtschaftlichkeit in der betrieblichen Praxis fast undurchführbar, weil Nutzeffekt und Aufwand in keiner günstigen Relation zueinander stehen. Insbesondere ist es schwierig und umständlich, den hohen Wasseranteil, welcher bis etwa das 20fache des Bentonits ausmacht, zu entfernen, um den Bentonit in eine Konsistenz zu bringen, die eine praktisch günstige Weiterverarbeitung ermöglicht.

Außerdem können sich zum Aufschlämmen der Verunreinigungen verwendete Chemikalien störend auf den nachfolgenden Verwendungszweck und die Weiterverarbeitung auswirken.

Die Erfindung geht von der Feststellung aus, daß von entscheidender Bedeutung für die Qualität eines Benionits sein Gehalt an Montmorillonit ist Dieser schwankt je nach Fundort und Lagerstätte und variiert zum Teil erheblich, je nach An und Menge der vorhandenen und unerwünschten Begleitsubstanzen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Entfernung dieses Anteiles an Begleitsubstanzen auf rationeller Art und Weise zu einem möglichst hohen

ίο Prozentansatz an Montmorillonit im Bentonit zu gelangen unter besonderer Berücksichtigung der Forderung, daß bei der Behandlung des Rohbentonits nur physiologisch unbedenkliche fällungsaktive Substanzen eingesetzt werden. Es wurde nach einem Weg gesucht, die naturgegeben vorhandenen und störenden Begleitmineralien und -oxide zu entfernen, um zu einem möglichst gleichmäßigen und hochwertigen Endprodukt (Montmorillonit im Benonit) zu gelangen, das im wesentlichen frei von naturbedingten Qualitätsunterschieden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Reinigen von Bentoniten, welche darin besteht, daß Rohbentonit mit Wasser zu einem fließfähigen Brei verarbeitet wird und der Brei unter Rühren von oben in eine wäßrige Lösung eines Polymetaphosphats eingegeben wird und daß die sich nach dem Einrühren über einer ausgefällten Schicht einstellende Bentonitsuspension zentrifugiert oder filtriert wird.

Aus der USA.-Patentschrift 33 03 035 war es zwar bereits bekannt, daß Polyphosphate für Tone dispergierend wirken. Danach konnte jedoch nicht erwartet werden, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Hilfe einer Polymetaphosphatlösung eine rasche Ausfällung aller unerwünschten Begleitstoffe in Rohbentonit möglich wird und ein hochgereinigter Bentonit als Überstand anfäll·, der auf sehr einfache Wsisc gewonnen werden kann.

Bevorzugt wird der zu reinigende Rohbentonit mit unvorbehandeltem normalem Wasser etwa im Verhältnis von etwa 1 Gewichtsteil Rohbentonit: 1,5 bis 2 Gewichtsteile Wasser (je nach Quellfähigkeit des Bentonits) in Breiform durch Rühren gebracht.
Der fließfähige Brei wird von oben in eine Lösung von mit Polymetaphosphat ionisiertem Wasser eingegeben und die Mischung gerührt, bis der gesamte Brei in der Lösung vorhanden ist. Eine Zerkleinerung von Brocken findet hierbei nicht mehr statt, sondern es handelt sich um einen Mischvorgang, der in 3 bis 5 Minuten beendet ist.

Nach Beendigung des Rührens erfolgt eine spontane Ausfällung, die bereits nach etwa 5 bis 7 Minuten beendet ist. Das ausgefällte unerwünschte Material setzt sich in einer kompakten Schicht am Boden ab. Die überstehende Suspension hat einen hochprozentigen Bentonitgehalt und wird zentrifugiert oder filtriert; das dabei ausgeschiedene Wasser kann im Kreislauf zurückgenommen und nach Auffrischen wieder verwendet werden.

W) Bei einem Fällvorgang mit etwa 10 Minuten Dauer, vom Einbringen des Breies an gerechnet, werden etwa 90% der unerwünschten auszufällenden Bestandteile ausgefällt, also die angestrebte Qualitätsverbesserung erzielt. Ausgefällt werden Quarz, Feldspat, lllit, Musco-

IA vit und nicht komplex gebundene Eisenoxide. Eine einzige Ausfällung ist bei einer nachfolgenden Weiterverarbeitung des Bentonits zur Herstellung von Gießereibentonit, Bleicherden und anderen Produkten

ausreichend und bringt eine erhebliche Qualitätsverbesserung.

Eine weiten; Qualitätsverbesserung kann dadurch erzielt werden, daß nach der ersten Ausfällung die Suspension abgezogen und unverändert ohne Zugaben ein zweites und drittes Mal ohne Rühren jeweils etwa 10 Minuten zum erneuten Absetzen stehen gelassen wird.

Um zu reinem Montmorillonit (etwa 99%) zu kommen, werden beim 2. und 3. Fällvorgang die jeweils erhaltenen Suspensionen erneut in eine zu rührende wäßrige Polymetaphosphat-Lösung eingegeben.

Beispiel I
(Behandlung eines Durchschnitts-Rohbentonits)

100,0 Gewichisteile Rohbentonit mit einem grubenfeuchten Wassergehalt von etwa 35% werden mit

200,0 Gewichtsteilen normalem Wasser zu einem fließfähigen Brei gerührt.

Dieser Brei wird zügig in eine Lösung, bestehend aus

500,0 Gewichtsteilen normalem Wasser, enthaltend
0,5 bis 0,7 Gewichtsteile Polymetaphosphat

eingerührt. Dann wird die dadurch entstehende Suspension ruhig stehen gelassen. Nach etwa 5 bis 7 Minuten sind Begleitmineralien und Eisenoxide zu etwa 90% (etwa 30% auf getrocknetem Rohbentonit) fest abgesetzt. Die überstehende Suspension wird sofort zentrifugiert oder filtriert und das dabei ausgeschiedene Wasser im Kreislauf nach neuer Auffrischung zum neuen Fällungsvorgang erneut verwendet.

Dieser Fällungsvorgang kann ein zweites und drittes Mal wiederholt werden, wobei jeweils nach 5 bis 10 Minuten Absetzen die überstehende Suspension abgezogen und in einen weiteren Behälter gebracht wird, wo sie sich ohne irgendwelche Zugaben erneut absetzt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen unter anderem darin, daß

a) in einfacher Weise eine schnelle Ausfällung und Reinigung unerwünschter Begleitstoffe des Bentonits erzielt wird,

b) der Wasserverbrauch durch Kreislaufverwendung gering ist,

c) der zur Fällung benutzte Zuschlag (Polymetaphosphat) physiologisch und technisch unbedenklich ist,

d) die nicht komplex gebundenen Eisenoxide, welche spätere Verwendungszwecke des Bentonits stören können, entfernt werden,

e) die Quellfähigkeit des Bentonits erhalten bleibt,

f) eine Aktivierung des gereinigten Bentonits zum Zwecke seiner Verwendung als Gießerei-Bentonit und seine Umwandlung in Na-Bentonit mit einem wesentlich geringeren Zusatz von calciniertem Soda als bei Ca-Natur- Rohbentonit ungereinigt vorgenommen werden kann. Bei den zur Zeit üblichen Verfahren und Behandlungsmethoden beträgt der Zusatz an calciniertem Soda etwa 5% auf Fertigprodukt

Nach der Reinigung des Bentonits mit einem einzigen Auställvorgang gemäß der Erfindung ist es möglich, mit einer Soda-Aktivierung von 1,5 bis 2% maximal des Fertigprodukts eine optimale Quellfähigkeit und Gel-Bildung und die Forderung der Gießerei-Industrie nach minimalstem Soda-Zusatz zu erreichen,
g) Endprodukte mit konstanten Montmorillonitwerten und Reinheitsgraden rationell gefertigt werden können,

h) Rohbentonite mit geringerem als dem Durchschnittsgehalt an Montmorillonit, welche bisher als nicht abbauwürdig betrachtet wurden, in rentabler Weise eingesetzt und ausgenutzt werden können,
i) reiner Montmorillonit gewonnen und für hochqualitative Verwendungszwecke (Katalysatoren, Porzellan-, Papierindustrie usw.) zur Verfügung gestellt werden kann,
j) bayer. Bentonite auf die Reinheitsgrade anderer Provenienzen gebracht werden können,
k) nur ein Zuschlagsstoff (Polymethaphosphat) für den Fällvorgang verwendet wird und eine weitere chemische Behandlung oder Neutralisation u. dgl. unnötig ist und daher entfällt.

Beispiel 2

Gewichtsteile Rohbentonit werden mit etwa 100 Gewichtsteilen Wasser durch Rühren oder Kneten in Breiform überführt. Dieser Brei wird portionsweise in eine Lösung von

etwa 100 Gewichtsteilen Wasser und
etwa 0,5 bis 0,7 Gewichtsttilen
Polymetaphosphates

eingemischt. Der so erhaltene Schlamm wird mittels Hydrozyklon oder Austragschleuder mit geringen g-Werten zentrifugiert. Hierbei werden die gröberen Anteile in Form von Begleitmineralien und -oxyden von der überstehenden Suspension abgetrennt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Reinigen von Bentoniten, dadurch gekennzeichnet, daß Rohbentonit mit Wasser zu einem fließfähigen Brei verarbeitet wird und der Brei in eine wäßrige Lösung eines Polymetaphosphats unter Rühren von oben eingegeben wird und daß die sich nach dem Einrühren über einer ausgefällten Schicht einstellende Bentonitsuspension zentrifugiert oder filtriert wird.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Brei durch Rühren von 1 Gewichtsteil Rohbentonit in 1,5 bis 2 Gewichtsteile Wasser gewonnen wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das beim Zentrifugieren oder Filtrieren ausgeschiedene Wasser — gegebenenfalls nach Auffrischen — wieder zur Erzeugung einer Lösung nach Anspruch 1 verwendet wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension mehrfach in jeweils frischen Lösungen zum Absetzen gebracht wird.