DE1918219C3

DE1918219C3 - Verfahren zur Herstellung von Calciumhydrosilikaten, insbesondere von Xonotlit

Info

Publication number: DE1918219C3
Application number: DE19691918219
Authority: DE
Inventors: Heinz-Georg Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 4050 Moenchengladbach Kurczyk; Adrian 5603 Wuelfrath Ottenheym
Original assignee: Rheinische Kalksteinwerke 5603 Wuelfrath GmbH
Current assignee: Rheinische Kalksteinwerke 5603 Wuelfrath GmbH
Priority date: 1969-04-10
Filing date: 1969-04-10
Publication date: 1980-07-17
Also published as: DE1918219A1; DE1918219B2; GB1272115A

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Calciumhydrosilikaten, insbesondere von Xonotlit, durch hydrothermale Umsetzung von Kalk und Kieselsäure in etwa äquivalenten Mengen bei erhöhten Temperaturen und unter Druck.

Es ist bekannt, daß sich Kieselsäure und Kalk in Gegenwart von Wasser bei Temperaturen oberhalb etwa 150° C bei !anger andauerndem Erhitzen zu Hydrosilikaten umsetzen. Je nach den gewählten Kalk-Kieselsäure-Verhältnissen und n-ich den angewendeten Temperaturen bilden sich die verschiedenen Hydrosilikate sowohl der toberim ritischen Gruppe, als auch der wollastonitischen Gruppe. Um die gewünschten Umsetzungen zu erzielen, sind jedoch nicht nur hohe Temperaturen und Drücke erforderlich, sondern die Ausgangsstoffe müssen in möglichst feinteiligem Zustand vorliegen. So wird zum Beispiel in der DE-AS 1005 048 ak besonders günstige Arbeitsweise ein intensives Vermählen der Ausgangsstoffe, möglichst ein Naßvermahlen, empfohlen. Die bekanntgewordenen Verfahren erfordern dabei Erhitzungszeiten von einigen Stunden bis zu 20 Tagen und mehr.

Diese Hydrosilikate sind wertvolle Ausgangsstoffe für industrielle Verfahren, abgesehen von zahlreichen unmittelbaren Anwendungsmöglichkeiten. Es bestand daher die Aufgabe, die erheblichen Kosten für die Feinmahlung der Ausgangsstoffe zu senken und auch die Reaktionszeiten zu verkürzen und ein Verfahren zu entwickeln, welches die Herstellung von Calciumhydrosilikaten, insbesondere die Herstellung des Xonotlits, in wirtschaftlicher Weise ermöglicht.

Es wurde gefunden, daß diese Aufgabe lösbar ist, '" wenn man die Ausgangsstoffe Kalk und Kieselsäure, gegebenenfalls unter Zusatz von Calciumhydrosilikaten als Mineralisatoren, in einem geschlossenen, als Mahlaggregat ausgebildeten Gefäß nach und nach mit 10 bis 40% Wasser, bezogen auf die Ausgangsstoffe, ^Wl versetzt und wenn gleichzeitig die Ausgangsstoffe und auch die Reaktionsprodukte in dem Mahlaggregat zerkleinert werden.

überraschenderweise zeigte sich, daß bei diesem Verfahren innerhalb sehr kurzer Reaktionszeiten na- ^h> hezu vollständige Umsetzungen zu Calciumhydrosilikaten erfolgen. Als Endprodukt wird je nach der verwendeten Wassermenge eine fast trockene bis

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brikettierbar feuchte Masse erhalten.

Durch die Initialbildung der Hydrosilikate wird ein katalytisch gesteuerter, lawinenartig verlaufender Prozeß ausgelöst. Dieser Prozeß führt eben zu diesen hohen Bildungsgeschwindigkeiten im Gegensatz zu den in der Literatur erwähnten langen Reaktionszeiten. Für den Verlauf der Reaktion wird angenommen, daß sich zunächst tobermoritähnliche Phasei.

Ca₅[Si₆O₁₆(OH)₂][Ca(OH)₂],, · 4H₂O

bilden, weiche sich in Xonotlit unter Freisetzung von Wasser umwandeln, welches erneut an der Bildung der tobermoritähnlichen Phasen teilnimmt. Auf diese Weise genügen die erfindungsgemäß geringen Wassermengen, was den Vorteil hat, daß die exotherm ablaufende Bildung der Hydrosilikate eine Energiezufuhr von außen zur Aufrechterhaltung der Reaktionstemperatur und des sich dabei einstellenden Wasserdampfdrucks unnötig macht. Es ist jedoch wichtig, daß zur Bildung der Hydrosilikate freies Wasser und wasserdampfgesättigte Atmosphäre im Reaktionsgefäß vorhanden sind.

Zur Einleitung der Reaktion zwischen Kalk und Kieselsäure ist eine bestimmte Wassermenge notwendig. Diese Wassermenge löscht einen Teil des Kalks ab unter Bildung vr-n Calciumhydroxid und gleichzeitiger Bildung von Wasserdampf. Dadurch werden Bedingungen für die Bildung der tobermoritähnlichen Phase geschaffen, welche sich nach weiterer Wasserdosierung zunehmend vermehrt und autokatalytisch den Prozeß beschleunigt. Als Folge dieses Prozesses steigt die Temperatur auf über 200° C und schafft somit die Bildungsbedingungen für das Endprodukt Xonotlit. Die Wasserdosierung wird daher zweckmäßig dem Reaktionsverlauf entsprechend den Druck-/ Temperaturverhältnissen angepaßt.

Die Zerkleinerung des Reaktionsgemisches durch Mahlung erfolgt zweckmäßig nach dem Prinzip der Autogenmahlung, wobei sich die Quarzkörner gegenseitig zerkleinern. Dabei werden die oberflächlich gebildeten Hydrosilikate abgerieben und neue Oberflächen freigelegt. Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung können daher normale handelsübliche Quarzkörnungen eingesetzt werden, und es ist nicht erforderlich, von teuren Quarzmehlen auszugehen, die bisher notwendig waren, um hinreichende Reaktionsgeschwindigkeiten zu erreichen.

Beispiel

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sei anhand der Zeichnung beispielhaft erläutert: Die Zeichnung zeigt schematisch eine Anlage zur Herstellung und Weiterverarbeitung von Calciumhydrosilikaten. Die Bunkergruppe 1 enthält die Ausgangsstoffe Kalk und Quar7sand sowie einen Vorrat an Mineralisatoren, weiche insbesondere für die Weiterverarbeitung eine Rolle spielen und zweckmäßig schon dem Ausgangsgemisch zugesetzt werden.

Die Ausgangsstoffe werden über Dosierwaagen 2 im gewünschten Mischungsverhältnis den als Mahlaggregat ausgebildeten Reaktionsgefäß, der Autoklavmühle 3, zugeführt. Nach der Beschickung wird die Autoklavmühle geschlossen, in Drehung versetzt und über die Zuführung 4 10-20% der benötigten Wassermenge eindosiert. Die Temperatur des Reaktionsgemisches steigt an und entsprechend dem Temperaturanstieg wird weiteres Wasser dosiert. Die Reaktion ist beendet, wenn die erforderliche Wasser-

menge zugegeben ist und ein Abklingen der Temperatur sich bemerkbar macht. Die Entleerung der Autoklavmühle 3 erfolgt über einen oder mehrere Entspannungsbehälter 5, in welche das Reaktionsprodukt durch den in der Mühle vorhandenen Druck hineingedrückt wird. Der Rest des Reaktionsprodukts wird aus der Mühle durch Druckluft ausgetragen, die das Gebläse 6 erzeugt. Die Abscheidung des Feststoffanteils erfolgt in einem Multizyklon 7. Die Summe des Austrage wird entsprechend der vorgesehenen Weiterverarbeitung entweder in der Brikettierpresse 8 brikettiert und von dort aus in einem Tunnelofen 9 oder in einem Kammerofen 10 zu Wollastonit gebrannt oder das Reaktionsprodukt wird pneumatisch über eine Fullerpumpe 11 dem Vorratssilo 12 zugeführt, von wo es inden Drehofen 13 gelangt, wo es zu Pigmenten oder zu körnigen Brennprodukten, z. B. Aufhellungsstoffen für den Straßenbau und Füllstoffen, gebrannt wird.

Die Hydrosilikate, welche nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung gewonnen werden, sind sehr feinteilige Stoffe mit großer spezifischer Oberfläche. Sie eignen sich für den unmittelbaren Einsatz als Füllstoffe, als Isolierstoffe und als Rohstoffe für die Keramik. Sie können ferner als Absorptionsmittel Verwendung finden und—wie gezeigt - als Ausgangsstoffe für die Herstellung von Wollastonit und Pigmenten dienen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Calciumhydrosilikaten, insbesondere von Xonotlit, durch hydrothermale Umsetzung von Kalk und Kieselsäure in etwa äquivalenten Mengen bei erhöhten Temperaturen und unter Druck, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstoffe Kalk und Kieselsäure, gegebenenfalls unter Zusatz von Calciumhydrosilikaten als Mineralisatoren, in einem geschlossenen, als Mahlaggregat ausgebildeten Gefäß nach und nach mit 10 bis 40% Wasser, bezogen auf die Ausgangsstoffe, versetzt werden und daß gleichzeitig die Ausgangsstoffe und auch die Reaktionsprodukte in dem Mahlaggregat zerkleinert werden.

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