DE1914901C3 - Verfahren zum Aufspalten von Glimmer in dünne Blättchen - Google Patents

Description

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ferner in der Ebene mit der nächstniedrigeren Kohäsion, die im wesentlichen senkrecht zur ersten Ebene verläuft.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die fortlaufend zugeführten Glimmerstücke (F ig. IA) den mechanischen Aufspaltungskräftcn oder mechanischen uml thermischen Kräften in einer oder mchicren Aufspaltungskammern ausgesetzt die nacheinander oder parallel zueinander angeordnet sind. Die Kräfte wirken bei Temperaturen von ungefähr 1000 bis zu ungefähr 1350' C auf die großen Gllmmerstücke in einer Zeitspanne von einem Bruchteil einer Sekunde bis zu einigen Minuten in einem inerten Gas. Diese Kräfte bewirken ein Aufspalten des Glimmers durch pulsierende, vibrierende und beschleunigende oder abbremsende Gasströme, die in einer bestimmten Weise wirbeln und eine Aufspaltung vorwiegend und fortschreitend von der Ohertläche der Partikeln einwärts bewirken, wie dies in F i g. 1 B und 1 C dargestellt ist.

Die sich ergebenden aufgespalteten Blättchen mit aktiven, d. h. adsorbierenden Oberflächrn, wenn dercn Größe auf die vorherbestimmten Abmessungen vermindert wird, werden sofort und fortlaufend abgeschieden und in der nächsten Verfahrensstufe behandelt. Es können Bindemittel oder andere Stoffe zugesetzt werden, z. B. organische oder anorganische Fasern, Plättchen u. dgl., um die Glimmerblättchcn im Fertigprodukt gleichmäßig zu verteilen.

Zum Erzeugen der gewünschten dünnen Blättchen hängt das Verfahren von den Wirkungen der hohen Geschwindigkeit, z.B. lOOm/sec oder mehr, des Gases ab, das durch hochfrequente Wellen (20 kHz oder mehr) und durch eine Beschleunigung und Abbremsung der Partikeln ergänzt werden kann. Die Wirksamkeit des Verfahrens kann dadurch erhöht werden, daß das Aufspaltungsmittel intermittierend in die Reaktionskammer eingelassen wird und daher Pulsationen erzeugt. Mit der in F i g. 2, 3 und 4 gezeigten Vorrichtung werden die Effekte erzeugt, so daß Pigmente, Füllstoffe oder Agglomerationsmittel in verschiedenen Größen und Verhältnissen Länge zu Dicke erzeugt werden können, z. B. durch Erhöhen der Gasgeschwindigkeit durch Vermehrung dei' Dusen usw.

Die aktiven Flächen aufweisenden Glimmerpartikeln werden in dem Mittel, in dem sie hergestellt wurder, suspendiert gehalten. Es können fortlaufend Zwischenprodukte erzeugt werden, und die Suspcnsior ..ann den Anforderungen der nächsten Vcrfahrensstufe entsprechend konzentriert werden. Die Aufrechterhahung einer Suspension dieser Partikeln wird vorzugsweise von der Strömung des Gases und duich mechanische Mittel bewirkt; dabei kann es jedoch von Nutzen sein, zusätzlich ein elektrisches FeId (Fig.4) anzulegen.

Die Suspension der Partikeln mit der geeigneten Konzentration kann dann in einer Agglomerationsstufe fortlaufend oder intermittierend zugesetzt werden, oder die Suspension wird in einer weiteren Fertigstellungsstufe direkt zugesetzt.

Die in Fig. 2 und 3 gezeigte Vorrichtung weist eine axial symmetrische Aufspaltungskammer auf, die eine senkrechte Achse und die Form eines umgekehrten Kegclstumpfes 100 besitzt. In dieser Kammer wird der Glimmer in Umlauf gesetzt und nochmais in einem gasförmigen Medium in Umlauf gesetzt, wobei das Rohmaterial in dünne Blättchen gewünschter Größe aufgespalten wird. Die Betnebstemperatur liegt oberhalb der Temperatur, bei der der Glimmer sein Kristallwasser abgibt und welche ungefähr 800^u C beträgt. Das eingelassene Gas weist eine wesentlich höhere Temperatur auf als die Temperatur, auf die der Glimmer erhitzt werden soll.

Die Aufspaltungskammer 100 ist mit einem Dekkel 101 versehen, an dessen Mitte ein Trichter 102 befestigt ist, durch den und durch ein Rohr 103 das

ίο Rohmaterial in die Vorrichtung eingebracht werden kann. In diesem Rohr sind vorhangartige Verschlösse 104 und 105 angeordnet Am unteren Teil der Kammer sind Verteiler vorgesehen, von denen der Verteiler 106 am Umfang und der Verteiler 107

im wesentlichen auf der Achse des Gefäßes angeordnet ist Beide Verteiler sind am Umfang in Abständen mit Düsen 108 und 109 versehen, von denen jede eine senkrechte und langgestreckte Ausirittsöffnung aufweist. Diese Öffnungen sind in gleichen Ab-

ständen am Umfang eines jeden Verteilers angeordnet, wobei entsprechend der Gruße zwanzig öffnungen und mehr vorgesehen sein können.

Die Öffnungen sind so angeordnet, daß das Gas in sich möglichst laminare Strömungen 110 und 111

as bildet, wie in Fig. 3 gezeigt ist. An der Wand der Aufspaltungskammer 100 sind Vorrichtungen 112 angebracht, die Schall- oder Ultraschallschwingungen erzeugen. Im oberen Teil der Aufspa'itungskammcr ist ein Auslaß 113 für das zerkleinerte Produkt angeordnet. Die Zuführung und Verteilung des Gases ist bei 114 schematisch dargestellt

In den Trichter 102 werden fortlaufend Verhältnismäßig grobe Stücke aus gereinigtem Glimmer eingefüllt. Die Stücke durchwandern die VorhangverSchlüsse 104 und 105, die von demselben Strömungsmittel gebildet werden, das für die Hauptaufspaltung verwendet wird. Diese Strömungsmittelvorhänge sollen die Umgebungsluft ausschließen und können zugleich zum Vorerhitzen des einströmenden Glimmers

benutzt werden und bewirken zuweilen anfangs ein gewisses Anschwellen des Glimmers

Der auf diese Weise von der Umgebungsluft abgeschirmte Glimmer fällt auf Grund der Schwere in den Hauptteil der Aufspaltungskammer mit Unter-

Stützung durch den Gasdruck sowie durch die Saugwirkung des aus den Verteilern 106 und 107 ausströmenden Gases. In der Aufspaltungskammer wird der Glimmer durch die Wirkung der schnellen, ungleichmäßigen, aber doch in sich möglichst laminaren Strö-

mungen des Gases aufgespalten, das z. B. aus den öffnungen mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 200 m/sec ausströmt.

Die aufgespaltenen Glimmerpartikeln werden von der tangentialen und spiralförmigen Bewegung des

Gases nach oben getragen; jedoch kehren die Partikein, die .loch nicht genügend zerkleinert worden sind, durch den Mittelteil der Kammer in die AufSpaltungszone zurück. Es können auch Vorrichtungen eingesetzt werden, die Schall- und Ultraschallschwingungen im Bereich von 20 kHz bis 10 MHz erzeugen, um die Wirksamkeit des Aufspaltens zu erhöhen. Die Partikeln, die die erforderlichen Abmessungen erreicht haben, steigen zur Sammelzone 113 an und werden aus dieser entfernt. Je nach den Erfordernis-

6s sen kann das Produkt bei der Abführung aus der Aufspaltungskammer noch weiterhin der Größe nach sortiert werden.

Die Partikeln können z. B. im gasförmigen Mittel

elektrostatisch in einem elektrischen Feld sortiert Die Fraktion 2, die aus einer wässerigen Suspenwerden. Zu diesem Zweck werden die einzelnen Par- sion mit einem Gehalt von 0,5 Gewichtsprozent tikcln durch Induktion polarisiert, wonach die resul- Glimmer mit einer spezifischen Oberfläche von tierenden Dipole unter Einwirkung eines nicht homo- 15 m-'/g besieht, kann in der gleichen Weise wie die genen elektrischen Feldes sich in diesem Feld in 5 Fraktion I behandelt werden.

Richtung der größeren Polstärke bewegen. Die Fraktion 3 kann durch Sieben, Auspressen des Die für diesen Zweck geeignete Vorrichtung kann Wassers und Trocknen kondensiert werden, wobei aus zwei einander mit Abstand gegenüberstehenden lose zusammenhängen Ic Blöcke mit einem DurchElektroden bestehen, zwischen denen ein starkes messer von 500 mm und einer Höhe von 100 mm erclektrischcs Feld erzeugt wird. Zwischen diesen io zeugt werden. Das resultierende Produkt kann als Elektroden werden gccigncterweise mehrere Kam- Füllstoff für Kunstharze od. dgl. verwendet werden,
mern vorgesehen, die der Reihe nach Partikeln mit

immer kleiner werdenden Abmessungen auffangen. Beispiel 2
Die eine Elektrode dient zum Abfangen des gcsam-

dieses aus dem Auslaß 113 15

elektrode unterliegen die Glimmerpartikeln der Ein- ^Kammcr werden die Partikeln fortlaufend i
wirkung der Schwerkraft, und da beide Elektroden 20 Blattchen ,„ einen-,inerten Strömungsmittel wie Arziemlich weit voneinander entfernt sind, so erreichen β™ au gespalten, das durch die Düsen .„ d.e Kamnicht allePartikeln die Sammelelektrode. Die schwer- Ζ.Χ.£ΪΙ?&^ ™ ^2m/seC T' ^nilt sten Partikeln sammeln sich in der zur ersten Elek- ^cm£j™V?™?^{T V}°" "»O' C eingelassen wird,
trode am nächsten gelegenen Kammer, die weniger _wp ^D'^c Pökeln werden bestandig ausgeschieden, schweren Partikeln sammeln sich in der nächstfolgen- ,5 ™ ^ ^{cinc s}P^czlflsche Oberflache von 30 nr-7g erden Kammer, und die leichtesten Partikeln sammeln ^c ·

sich in der zur Sammelclektrode am nächsten gelege- Beispiel 3

neu Kammcr. Um zu vermeiden, daß die Partikeln an

der Sammelelcktrodc festgehalten werden, wird vor- Muskovitstücke werden in die in Fig.4 gezeigte

zugsweise vor der Sammelclektrode eine isolierende 30 Vorrichtung eingetragen, in der sie in sehr dünne Wandung oder Abschirmung angeordnet, die die Blättchen aufgespalten werden, die sofort und fort-Partikcln ablenkt. laufend durch den Umlauf des gasförmigen Mittels

ausgeschieden werden. Das Mittel besteht aus Ar-

Beispiel 1 gongas, welches aus Düsen in den unteren Teil der

35 Kammcr 194 mit einer Geschwindigkeit von 120 m/

Gereinigte Muskovitabfallstücke werden in den in see eingelassen wird. Dieses Gas wird mit einer Tem-Fi g. 2 gezeigten Trichter 102 gefüllt und von hieraus peratur von 1150° C eingelassen, wobei die Tempcallmählich in die Reaklionskammcr 100 eingetragen. ratur des Glimmers in der Behandlungskammer auf In dieser Kammer werden die Stücke vorwiegend von ungefähr 890' C erhöht wird.

der Außenseite aus in Blättchen in dem inerten Ar- 40 Es wird eine hochgradige Aufspaltung durch gongas aufgespalten, das durch die Düsen 108 und gleichzeitige Wirkung der schnellen Gasströmung 109 mit einer Geschwindigkeit von 10 m/sec und mit und der hohen Temperatur erzielt, die eine Enlwäseiner Temperatur von UOO⁰C eingelassen wird. sening und ein Quellen des Glimmers bewirkt. Das Hierbei werden die Partikeln fortlaufend ausgcschie- Aufspalten kann weiterhin dadurch gefördert werden, wenn sie (innerhalb von Sekunden) eine spezifi- 45 den, daß nicht gezeigte Ultraschallerzeuger verwensche Oberfläche von ungefähr 10m²/g erreichen. Die dct werden, die an der Kammer angebracht ^nd und gewonnenen Partikeln werden dann in destilliertes Schwingungen mit einer Frequenz von ungefähr Wasser geschüttet und dabei abgekühlt, wonach sie 800 kHz erzeugen.

in einem elektrischen Feld elektrostatisch in drei Feine Blättchen, deren spezifische Oberfläche grö-

Fraktionen sortiert werden. Auf diese Weise können 50 ßer als 30 m²/g ist und bis zu* 1000 m²/g oder mehr Fraktionen mit einer durchschnittlichen spezifischen beträgt, werden aus der Vorrichtung durch das nach Oberfläche von ungefähr 10, 15 und ungefähr unten führende Rohr 196 mit Hilfe eines zwischen 20 m²/g erhalten werden. den Elektroden 191 und 192 erzeugten elektrischen

Die Fraktion 1, die aus Glimmer mit einer durch- Feldes entfernt.

schnittlichen spezifischen Oberfläche von ungefähr 55 Aus den ultrafeinen Glimmerblättchen hergestellte 20 m²/g besteht, kann als eine l°/oige wässerige Sus- Produkte weisen erhebliche Vorzüge auf. Da die pension in eine Behandlungskammer eingetragen Glimmerblättchen außerordentlich dünn sind, könwerden, in der die Partikeln durch Elektrophorese auf nen mit diesen selbsttragende und zusammenhänein sich bewegendes Band abgesetzt werden, das als gende Glimmerfolien, Beläge und Laminate mit einei die eine der beiden auf Abstand stehenden Elektro- 60 Dicke von nur einigen Mikron hergestellt werden,
den dient, an die zum Erzeugen eines elektrischen Überdies ist das Aufspaltungsverfahren nach dei

Feldes eine Spannung von ungefähr 200 bis Erfindung insofern außerordentlich vorteilhaft, all 1000 Volt angelegt wird. Auf diese Weise kann ein zugleich verschiedene Glimmersorten, wie Muskovi Blättchen mit einer gleichmäßigen Dicke von unge- und Phlogopit verwendet werden können, und ferne fähr 5 Mikron hergestellt werden. Das resultierende 65 kann Glimmer mit sehr unterschiedlicher Partikel feuchte Blättchen kann zusammen mit dem Band größe verwendet werden, von welchem Material in weiterhin gepreßt und getrocknet werden, wonach es wesentlichen 100 ⁰Zo in die gewünschten Blättchei

vom Band entfernt wird. umgewandelt werden können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

oder pulsierenden Gasströmung zugeführt werden, deren Temperatur oberhalb der Temperatur Hegt, bei Patentansprüche: der der Glimmer sein Kristallwasser abgibt, und daß der Gasstrom den Glimmer von der Aufspaltungs-S zone aufwärts in eine Grenzzone treibt und die feine-

1. Verfahren zum Aufspalten von Glimmer in ren Glimmerpartikeln aus der Trcnnzone entfernt, so dünne Blättchen, wobei der Glimmer in einem daß die schwereren Partikeln durch Schwerkraft zur wirbelnden gashaltigen Strom in einer Aufspal- Aufspaltungszone zwecks weiterer Aufsp?Uung ziitimgszone gespalten wird und der abgeblätterte rijckfallen.

Glimmer entfernt wird, dadurch gekenn-io Zweckmäßig wird die Gastemperatur von etwa zeichnet, daß die Glimmerstückchen einer 1000 bis 1350⁰C gebalten, wobei die Gasgeschwin-

schnellen, ungleichförmigen, a\ b. entweder stark digkeit von 5 bis 200 m/sec beträgt,

wirbelnden und/oder pulsierenden Gasströmung Es kann aber erfindungsgemäß auch so vorgegan-

zugeführt werden, deren Temperatur oberhalb gen werden, daß das Aufspalten des Glimmers von

der Temperatur liegt, bei der der Glimmer sein 15 Ultraschallschwingungen im Bereich von 20 kHz bis

Kristallwasser abgibt und daß der Gasstrom den 10 MHz unterstützt wird.

Glimmer von der Aufspaltungszone aufwärts in Der wesentliche Vorteil des erfindun»sgemäßen

eine Trennzone treibt und die feineren Glimmer- Verfahrens besteht in der Herstellung feiner

partikeln au* der Trennzone entfernt, so daß die Glimmerblättchen mit einer großen Oberfläche und

schwereren Partikeln durch Schwerkraft zur Auf- ao mit neuen und besseren Eigenschaften, die diese

Spaltungszone zwecks weiterer Aufspaltung zu- Blättchen besonders wertvoll machen als Agglomera-

rückfallen. tionsmittel oder Pigmente sowie für die Erzeugung

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- aggregierter oder agglomerisierter Produkte. Dabei kennzeichnet, daß die Gastemperatur von 1000 wird der Glimmer in der Kristallisationshauptebene bis 1350° C gehalten wird und die Gasgeschwin- 25 und in einer weiteren Kristallisationrebene aufgcspaldigkeit von 5 bis 200 m/sec beträgt. ten, während die Aufspaltung in anderen Ebenen be-

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- grenzt wird, so daß die Produktion von Glimmerkennzeichnet, daß das Aufspalten von Ultra- blättchen ermöglicht wird, welche die gewünschte schallschwii^ungen im Bereich von 2OkHz bis große spezifische Oberfläche und eine geometrisch 10 MHz unterstützt wird. 30 langgestreckte Gestalt aufweisen mit einer Dicke von

einigen Zehnteln oder Tausendsteln eines Mikrons,

Auch werden die mechanischen Eigenschaften der Glimmerblättchen nicht nachteilig beeinflußt; mit

den erfindungsgemäß erhaltenen dünnen Glimmer-

35 blättchen hergestelltes Papier weist auch eine beträchtlich höhere Festigkeit als bekannte Papiere auf. Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungs-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufspal- beispielen an Hand der Zeichnung näher erläutert. In ten von Glimmer in dünne Blättchen, wobei der der Zeichnung zeigen

Glimmer in einem wirbelnden gashaltigen Strom in 40 F i g. 1 A, 1 B, 1 C je ein Glimmerstück, das längs einer Aufspaltungszone gespalten wird und der abge- der ».r«- und »y«-Achse unter gleichzeitiger Einwirblättcrte Glimmer entfernt wird. kung von Hitze und einer schnellen Gasströmung in

Aus der deutschen Patentanmeldung E 5050 XII/ dünne Flocken oder Schuppen aufgespalten wird,
80d ist ein Verfahren zum Zerkleinern von Glimmer Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch eine Vorbekannt, wobei jedoch die Zerkleinerung durch Auf- 45 richtung zum Aufspalten von Glimmer, wobei heißes spalten des Glimmers in äußerst dünne Blättchen gasförmiges Mittel verwendet wird,
ohne Anwendung hoher Temperaturen erfolgt, so F i g. 3 eine Schnittansicht entsprechend Linie

daß das Kristallwasser und damit die Struktur des 14-14 in Fig. 2,
Glimmers und seine Eigenschaften erhalten bleiben. F i g. 4 eine Schnittansicht durcn eine andere Aus-

Bei dem Verfahren nach der österreichischen Pa- 50 führungsform der Vorrichtung nach F i g. 2. mil tentschrift 211 242 wird roher, verunreinigter Gru- einem weniger komplizierten Düsensystem, wobei benglimmer auf reine Glimmerteilchen verarbeitet, das Produkt mit Hilfe eines elektrostatischen Abwobei der Grubenglimmer zunächst auf eine Tempe- scheiders nach unten abgezogen wird,
ratur von 750 bis 950° C zwecks Auflockerung der Je nach den Erfordernissen können die erfindungs-

Glimmerschichten gehalten und danach einer Flota- 55 gemäß hergestellten Stückchen mit einem Verhältnis tion unterworfen wird. Aus der Vorveröffentlichung von Oberfläche zu Gewicht von mehr als 7m^2/g. »Aufbereitungstechnik«, 1967, Heftl, S, 15/16, ist z.B. von mehr als 7 bis zu 700 oder theoretisch 5.0-das Zerkleinern bzw. Aufspalten von Glimmer mit- gar 2500 m²/g erzeugt werden,
tels Ultraschall bekannt. Das Verfahren zum Aufspalten des Glimmers nacli

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be- 60 der Erfindung ist in F i g. 1 A, IB und 1 C erläutert steht darin, ein Verfahren zum Aufspalten von Glitn- Die Wirkungen plötzlich und örtlich auftretendei

mer der eingangs umrissenen Art so auszubilden, daß Temperaturänderungen sind in Fig. IB mit der die erzeugten Glimmerblättchen ein sehr großes Ver- Pfeilen c gezeigt, während in F i g. 1 B und 1 C die hältnis von Fläche zu Gewicht aufweisen, wobei das Wirkungen der schnellen Gasströmung mit den Pl'ei-Kristallwasser des Glimmers entfernt wird. 65 len« und ft dargestellt sind. Diese Wirkungen führer

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- zu einer Aufspaltung des Glimmers vorwiegend ir löst, daß die Glimmerstückchen einer schnellen, un- zwei Richtungen, und zwar in erster Linie in dei gleichförmigen, d. h. entweder stark wirbelnden und/ Ebene der geringsten Kohäsion (Hauptebene) um