DE2023986B2

DE2023986B2 - Verfahren zum Bleichen von grauem Kaolin

Info

Publication number: DE2023986B2
Application number: DE2023986A
Authority: DE
Inventors: Peter James Lostwithiel Cornwall Malden (Grossbritannien)
Original assignee: English Clays Lovering Pochin & Co Ltd St Austell Cornwall (grossbritannien)
Current assignee: English Clays Lovering Pochin & Co Ltd St Austell Cornwall (grossbritannien)
Priority date: 1969-05-16
Filing date: 1970-05-15
Publication date: 1978-07-20
Also published as: ES380513A1; FR2048457A5; US3674558A; JPS5010552B1; DE2023986A1; GB1309749A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bleichen von sogenanntem »grauen Kaolin«.

Bestimmte Arten kaolinitischer Tone, insbesondere aus gewissen Lagerstätten in Georgia in den Vereinigten Staaten von Nordamerika stammende Tone, sind als »graue Kaoline« bekannt, da sie ein geringes Reflexionsvermögen für Licht aller Wellenlängen des sichtbaren Spektrums besitzen. Die grauen Kaoline sind wegen dieser Eigenschaft Tür die meisten Verwendungszwecke ungeeignet und lassen sich auch mit den herkömmlichen Verfahren zum Bleichen von Tonsn, z. B. Behandeln mit einem reduzierend wirkenden Bleichmittel, wie Natrium- oder Zinkdithionit, nicht bleichen.

In der US-PS 33 53 668 ist ein Verfahren zum Aufhellen von grauem Kaolin beschrieben, bei dem zuerst ein wäßriger Schlicker bzw. eine Aufschlämmung hergestellt wird, die im wesentlichen aus Wasser, dem grauen Kaolin und einem oxidierenden Bleichmittel (einer wasserlöslichen anorganischen Verbindung, die aktiven Sauerstoff enthält) besteht, worauf man den Schlicker rührt, bis eine Oxidation stattfindet, und ihn dann mit einem reduzierend wirkenden Bleichmittel behandelt. Als oxidierend wirkendes Bleichmittel wird dabei vorzugsweise Kaliumpermanganat verwendet und vorzugsweise in einem sauren Milieu gearbeitet, d. h. bei einem pH-Wert von unter 5,0. Als weitere oxidierend wirkende Bleichmittel sind Natriumbichromat, Natriumchlorat, Natriumperoxid, Ammoniumpersulfat und Sauerstoffgas genannt, die jedoch vielfach, z. B. Natriumperoxid und Sauerstoffgas, nur eine sehr geringe Verbesserung der Helligkeit des Tons ergeben. Außerdem ist eine lange Behandlungszeit erforderlich, bis man das gewünschte Ergebnis erzielt: z. B. braucht man bei der Verwendung von Kaliumpermanganat bei Raumtemperatur und unter mäßigem Umrühren des v/äßrigen Schlickers 10 bis 80 Stunden. Somit kann man zwar mit dem aus der US-PS 33 53 668 bekannten Verfahren Kaolin aufhellen, muß aber eine Anzahl beachtlicher Nachteile in Kauf nehmen, wovon die Notwendigkeit, daß nach dem oxydativen Bleichen noch ein reduzierendes Bleichverfahren durchgeführt werden muß und die Tatsache, daß bei diesem Verfahren im behandelten wäßrigen Tonschlicker gelöste anorganische Verbindungen zurückbleiben, die die Theologischen Eigenschaften des Tons verschlechtern können, besonders schwerwiegend sind.

Aus der BE-PS 6 54 931 ist ein Verfahren zum Bleichen von mineralischen Füllstoffen in trockenem oder nassem Zustand bekanntgeworden, bei dem färbende Beimengungen - hauptsächlich Huminsäuren durch Behandlung mit z. B. Ozon zersetzt werden sollen. Als reaie Ausführungsmöglichkeit ist jsdoch nur das Bleichen trockener Kreide beschrieben, doch kann daraus nicht ohne weiteres gefolgert werden, daß eine solche Behandlung auch bei grauem Kaolin zum Ziele führen kann, da bisher gemäß dem Stand der Technik für dieses spezielle Material eine zweistufige Arbeitsweise, wie vorstehend erläutert, als notwendig betrachtet wurde.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Bleichen von grauem Kaolin zu schaffen, mit dem eine beträchtliche Aufhellung des Tons erzielt werden kann, ohne die vorstehend geschilderten Nachteile des bekannten Verfahrens in Kauf nehmen zu müssen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Bleichen von grauem Kaolin in feinteiliger Form mit Hilfe eines oxidierenden Stoffes, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man den Kaolin in im wesentlichen trockener gemahlener Form mit einem Ozon enthaltenden Gas behandelt.

Die Angabe »im wesentlichen trocken« bedeutet hier, daß die Kaolinteilchen genügend trocken sind, um in Form eines Pulvers zu fließen, d. h., daß der Kaolin im allgemeinen weniger als 15 Gewichtsprozent Wasser enthält. Je feinteiliger der Kaolin ist, um so mehr Wasser kann er in der Regel enthalten, ohne daß die Fähigkeit der Teilchen zum Fließen in Form eines Pulvers beeinträchtigt wird.

Als Ozon enthaltendes Gas kann im Verfahren der Erfindung z. B. ozonisierte Luft oder ozonisierter Sauerstoff verwendet werden, wobei der Ozongehalt im allgemeinen 0,1 bis 15,0 Volumenprozent beträgt.

Der zu bleichende graue Kaolin kann mit dem

Ozon enthaltenden Gas in jeder beliebigen Vorrichtung behandelt werden, die eine gute Berührung des Gases mit den Feststoffen gewährleistet. Vorzugsweise bringt man den Kaolin jedoch mit dem Gas in einem fluidisierten Bett (einer Wirbelschicht) in Berührung, wobei man zweckmäßig einen Dichtphasen-Typ anwendet Ebenfalls bevorzugt wird eine Methode, bei der man den Kaolin mit dem Gas unter einer im wesentlichen konstanten Volumenfließgeschwindigkeit in Berührung bringt Die optimale Volumenfließgeschwindigkeit des Gases hängt z. B. davon ab, ob eine Festbett- oder eine Wirbelschicht-Vorrichtung verwendet, wird, sie beträgt jedoch in jedem Fall im allgemeinen mindestens 100 ml Gas/100 g trockenem Kaolin.min und im allgemeinen höchstens 2000 ml Gas/100 g trockenem Kaolin.min.

Das Ozon enthaltende Gas wird mit dem trockenen Kaolin so lange in Berührung gebracht, bis eine merkliche Zunahme, der Helligkeit des Kaolins erreicht ist. Je geringer die Ozonkonzentration ist, um so langer muß die Behandlung durchgeführt werden, um die gewünschte Helligkeitszunahme zu erreichen. Es wurde gefunden, daß man das Gas im allgemeinen 5 Minuten bis 1 Stunde lang durch den im wesentlichen trockenen grauen Kaolin leiten soll. Der Kaolin wird mit dem Gas vorzugsweise bei Temperaturen von 10 bis 30⁰C, insbesondere bei Raumtemperatur, behandelt Bei Temperaturen unterhalb 10°C erfolgt die gewünschte Bleichreaktion sehr langsam, während bei Temperaturen oberhalb 30⁰C die Zersetzung des Ozons deutlich in Erscheinung tritt.

Es wurde festgestellt daß der zu behandelnde Kaolin zweckmäßig 1 bis 5 Gewichtsprozent Wasser enthält.

Zur Behandlung grober Kaoline führt man das Bleichen mittels Ozon zweckmäßig unmittelbar nach einem Trockenmahlverfahren durch, bei welchem ein zumindest im wesentlichen trockenes Gemisch aus dem Kaolin und einem grobkörnigen Schleifmaterial erhalten wird. Das grobkörnige Schleifmaterial besteht dabei hauptsächlich aus Teilchen mit einer Korngröße von 150 μπι bis 6,35 mm, wobei das Gewichtsverhältnis des grobkörnigen Schleifmaterials zum Kaolin 2 :1 bis 5:1 beträgt Das vorgenannte Gemisch bewegt man so lange, bis der Kaolin zur gewünschten Korngröße gemahlen ist, wobei man das bearbeitete Gemisch bei einer so niedrigen Temperatur hält, daß die Kaolinteilchen nicht zusammenbacken, und anschließend trennt man den gemahlenen Kaolin vom grobkörnigen Schleifmaterial ab.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Tabelle I

Kaolinprobe
Nr.

Anteil der
Teilchen
mit einer
Korngröße
unter

2 μιτι, Gewichts-%

Vor der Behandlung: % Remission
von Licht mit einer
Wellenlänge von

Nach der Behandlung: % Remission von Licht mit einer Wellenlänge von

458 Γημηι 574 ιτιμιη 458 πιμπι 574ηψπι

82
77
80
79
81

81,5
76,0
76,2
79,2
78,2

87,8
79,8
83,2
86,6
85,0

85,5
80,4
82,2
82,5
81,1

91,3
83,7
88,4
90,0
88,0

Beispiel 2

Es werden 3 Proben von grauen Kaolinen verschiedener Herkunft (aus Georgia, V.StA.), die nachstehend als »Kaolin A«, »Kaolin B« und »Kaolin C« bezeichnet werden, zuerst getrocknet und in einer Laboratoriums-Mühle gemahlen, wonach man jeweils 10 g der gemahlenen Kaoline in eine Waschflasche gibt. Jede trocken gemahlene Kaolinprobe besteht zur Gänze aus Teilchen mit einer Korngröße unter 5 μΐη (Kugeläquivalentdurchmesser) und! enthält etwa 90 Gew.-% Teilchen mit einer Korngröße unter 2 μπι (Kugeläquivalentdurchmesser). Jede Probe der trocken gemahlenen Kaoline wird in 2 Teilmengen aufgeteilt, und jede Teilmenge wird anschließend in Form eines Festbetts bei 20⁰C mit ozonisiertem Sauerstoff unter Anwendung einer Geschwindigkeit von 133 ml ozonisierter Sauerstoff/min behandelt. Eine Teilmenge behandelt man dabei mit ozonisiertem Sauerstoff, welcher 0,2 Vol.-% Ozon enthält, die andere Teilmenge mit 2,0 Vol.-% Ozon enthaltendem ozonisierten Sauerstoff. Nach verschiedenen Zeitspannen wird dann die erzielte Bleich wirkung gemessen. Aus Tabelle HA bzw. IIB bzw. IIC sind die Remissionen (in %) von Licht mit einer Wellenlänge von 458 Γημπι bzw. 574 πιμπι ersichtlich, die der Kaolin A bzw. der Kaolin B bzw. der Kaolin C vor der Behandlung und nach verschieden langer Behandlung mit den beiden Strömen von ozonisiertem Sauerstoff aufweist.

Beispiel 1

Es werden Proben von grauen Kaolinen verschiedener Herkunft (aus Georgia, V.StA.) zuerst getrocknet und in einer Laboratoriums-Mühle gemahlen, anschließend werden jeweils 10 g der gemahlenen Kaoline in eine Waschflasche gegeben. Dann leitet man ozonisierten Sauerstoff (Ozongehalt = 2 Volumenprozent) 30 Minuten lang bei 20⁰C mit einer Geschwindigkeit von 133 ml ozonisierter Sauerstoff/min durch ein in der Waschflasche befindliches Festbett des jeweiligen gemahlenen Kaolins. Aus Tabelle I sind die Anteile jeder Probe an Teilchen mit einer Korngröße unter 2 μπι (Kugeläquivalentdurchmesser) und die Remissionen von Licht mit einer Wellenlänge von 458 bzw. 574 ΐημπι vor und nach der Behandlung ersichtlich.

Tabelle	HA	■ Wellenlänge	2,0 Vol.-% Ozon
Kaolin A			% Remission von Licht
Behand		ι 574 ΐημπι	mit einer Wellenlänge
lungs-		87,6	von
dauer	0,2 Vol.-% Ozon	90,2	458 Γημπι 574ΐημπι
min	% Remission von Licht	90,7	82,2 87,6
	mit einei	90,8	85,6 91,0
0	von	91.0	86,0 91,2
5	458 ηιμπι		86,2 91,4
10	82,2		86.2 91.4
15	84,7
30	85,2
85,3
85.5

Tabelle IIB
Kaolin B

Behand lungs- dauer	0,2 Vol.-% Ozon % Remission von Licht mit einer Wellenlänge von	574 τημπι	574 Γημηι	2,0 Vo!.-% Ozon % Remission von Licht mit einer Wellenlänge von	574 Γημίη	574 Γημπι
min	458 Γημπι	85,1	458 Γημπι	85,1
0	78,0	88,2	78,0	89,5
5	81,4	89,1	83,0	89,7
10	82,4	89,2	83,4	89,8
15	82,6	89,6	83,5	90,0
30	83,0		83,7
Tabelle	nc
Kaolin	C	0,2 VoI.-% Ozon % Remission von Licht mit einer Wellenlänge von		2,0 Vol.-% Ozon % Reinession von Licht mit einer Wellenlänge von
Behand lungs- dauer	458 τημπι	458 ιτιμίη
min

75,3
79,5
80,1

80,8

81,9 85,9 86,4 86,6 86,9

75,3 81,2 81,5 81,7 81,8

81,9 87,0 87,1 87,3 87,5

Beispiel 3

Es werden weitere 3 Teilmengen des Kaolins B (vgl. Beispiel 2), die nachstehend als »Probe a«, »Probe d« und »Probe c« bezeichnet werden, wie folgt behandelt: Die Probe a wird 4 Stunden lang bei 80⁰C getrocknet und anschließend in einer Laboratoriumsmühle gemahlen. Dann wird der Wassergehalt dieser Probe gemessen; er beträgt 1 Gew.-% H₂O.

ίο Die Probe b wird 24 Stunden lang bei 80°Cgetrocknet und anschließend 3 Tage lang in einem Exsikkator über Phosphorpentoxid stehengelassen. Die Messung des Wassergehaltes dieser Probe ergibt, daß sie völlig trocken ist.

Die Probe c wird in Wasser suspendiert, wobei man eine 15 Gew.-% Feststoffe enthaltende Suspension erhält, deren pH-Wert man zur Entflockung des Kaolins mittels Natriumhydroxid auf 8,0 einstellt Anschließend gibt man jeweils 10 g der aus den Proben a und b hergestellten, zumindest im wesentlichen trockenen Kaoline in getrennte Waschfiaschen und leitet ozonisierten Sauerstoff (Ozongehalt = 0,2 Vol.-%) bei 20°C mit einer Geschwindigkeit von 133 ml ozonisierter Sauerstoff/min durch die in den Waschfiaschen befindlichen gemahlenen Kaoline, die nach verschiedenen Zeitspannen erzielte Bleichwirkung wird gemessen.

80 ml der Suspension der Probe c werden in eine Gaswaschflasche gegeben, und ozonisierter Sauerstoff (Ozongehalt = 0,2 VoL-%) wird bei 20°C mit einer Geschwindigkeit von 133 ml ozonisierter Sauerstoff/ min durch die Suspension perlen gelassen. Es wird wiederum die nach verschiedenen Zeitspannen erzielte Bleichwirkung gemessen.

Aus Tabelle III sind die Remissionen von Licht mit einer Wellenlänge von 458 πιμπι bzw. 574 πιμπι ersichtlich, die die Kaolinproben vor dem Bleichen und nach verschieden langem Bleichen mittels ozonisierten Sauerstoffs in Gegenwart verschiedener Wasseranteile

40 aufweisen.

Tabelle III

Behandlungsdauer

Probe b (wasserfrei) Probe a (1,0 % Wasser)

% Remission von Licht mit einer Wellenlänge von

458 ιημιτι 574 ιτιμπι 458 Γημίτι 574 πιμίτι

Probe c (15 % Feststoffe)

458 πιμηι

574 Γημπι

78,2
81,5
82,0
81,9

85,2 88,4 88,9 89,0

78,0 81,4 82,4 82,6 85,1
88,2
89,4
89,2

78,0 78,6 79,1 79,6

85,1 85,5 86,0 86,4

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Bleichen von grauem Kaolin

in feinteiliger Form mit Hilfe eines oxidierenden Stoffes, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kaolin in im wesentlichen trockener gemahlener Form mit einem Ozon enthaltenden Gas behandelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Kaolin behandelt, der 1 bis 5 Gewichtsprozent Wasser enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kaolin mit Ozon enthaltendem Gas, ozonisierte Luft oder ozonisiertem Sauerstoff behandelt, wobei der Ozongehalt 0,1 bis 15 Volumenprozent beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die ozonisierte Luft oder den ozonisierten Sauerstoff mit einer Geschwindigkeit von 100 bis 2000 ml Gas/100 g trockenem Kaolin.-min mit dem Kaolin in Berührung bringt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kaolin in eine Wirbelschicht überführt, durch welche man das Ozon enthaltende Gas leitet.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kaolin 5 Minuten bis 1 Stunde lang bei Temperaturen von 10 bis 3O⁰C, vorzugsweise bei Raumtemperatur, mit dem Ozon enthaltenden Gas in Berührung bringt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kaolin vor der Behandlung mit dem Ozon enthaltenden Gas bis zu einer Korngröße unter 5 μηι (Kugeläquivalentdurchmesser) mahlt.