DE2149086A1 - Pulvrige bis koernige anorganische oder organische,durch Chromsalze aktivierte disperse Feststoffe - Google Patents

Description

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Paul Munderkh			Mu/I
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Patentingenieur

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WLBkV

(V/egtdeutsche Industrie- und Straßenbau-

Maschinen-Gesellschaft mit beschränkter Haftung)

6461 Rothenbergen

"Pulvrige bis körnige anorganische oder organische, durch Chromsalze aktivierte disperse Feststoffe"

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Die Erfindung betrifft pulvrige bia körnige anorganische oder organische disperse Peststoffe, die durch ein Aktivierungsverfahren, das die Aufbringung eines 3-wertigen, gegebenenfalls mit Zusätzen versetzten öhromsalzes auf die einzelnen Partikel und deren anschließende Trocknung vorsieht, und die mit flüssigen oder verflüssigten ölen oder Thermoplasten polaren oder nicht polaren Molekülaufbaues zusammengeführt werden.

Viele Gebiete der Technik basieren auf der Weiterverarbeitung von dispersen Feststoffen, die durch ein Bindemittel umhüllt sind und die im verarbeiteten Zustand ein mehr oder weniger zusammenhängendes Gefüge bilden. Die Festigkeit dieser Gefüge ist nicht nur von der Granulometrie der Feststoffe und deren Eigenfestigkeit, sowie der Verdichtungswilligkeit des Gemisches, sondern auch von den Eigenschaften dea Bindemittels, insbesondere von dessen Haftfestigkeit an den Peststoffen, die durch Haftverbesserer gesteigert werden kann, oder durch die Haftfestigkeit der die Feststoffe zunächst, umhüllenden Brückenbildner abhängig.

Es ist dabei das Ziel dieser Erfindung, optimale Umhüllungseigenschaften disperser, nach den eingangs gegebenen Ausführungen vorbehandelter Feststoffe zu ent-™ wickeln.

Die bekannte Tatsache einer außergewöhnlich wirksamen Haftfestigkeit von bituminösen und thermoplastischen Stoffen auf mineralischen, mit durch Auftrocknung gelöster 3-wertiger Chronsalze behandelter Oberflächen, wie sie durch die französische Patentschrift 1 516 830 beschrieben ist, regte dabei zu Forschungen an,, diesen Haftvermittler bzw. die mit ihm behandelten dispersen _M Feststoffe, eventuell angepaßt an verschiedene Träger·-

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Stoffe, für weite Gebiete der Technik, auch außerhalb des Bausektors, zugänglich zu machen.

Das Ergebnis dieser Forschungen sind zwei Gruppen von aktivierten dispersen Feststoffen, die sich dadurch unterscheiden, daß die erste Gruppe im Gegensatz zur zweiten Gruppe, bei der w^ährend des Trocknungsvorganges zusätzlich polare oder nicht polare organische Feststoffe zugesetzt sind, nur mit reinen Chromisalzen behandelt wird.

Das charakteristische Verhalten der unter die ersten Gruppen fallenden dispersen Feststoffe Ißt, daß diese beschränkt hydrophob sind und sich nur im trockenen Zustand mit Kohlenwasserstoffverbindungen beliebigen Molekularaufbaues, in feuchtem. Zustand, d.h. in Gegenwart von Wasser, nur mit nicht polaren Kohlenwasserstoff-Verbindungen dauerhaft und haftfest verbinden.

Es ist also hervorzuheben, daß nur polare Kohlenwasserstoff verbindungen befähigt sind, chromaktivierte disperse Feststoffe unter Wasser haftfest zu umhüllen.

Demgegenüber zeichnet sich das charakteristische Verhalten der zweiten Gruppe dadurch aus, daß diesen dispersen. Feststoffen, sofern ihnen zusätzlich zu den Chromiten während des Trocknungsvorganges polare oder nicht polare organische Substanzen zugesetzt sind, sich mit polaren und nicht polaren Kohlenwasserstoffverbindungen sowohl in trockenem Zustand als auch in Gegenwart von V/asser, dauerhaft und haftfest verbinden und hydrophob sind.

Zusammengefaßt ist festzuhalten, daß die ausschließlich mit Chromiten behandelten Feststoffe nur polare und die zusätzliche» mit polaren oder nicht polaren organischen Substanzen versetzten und getrockneten Feststoffe auch nicht polare Stoffe in Gegenwart von \vasser haftfest und beständig annehmen.

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Diese interessanten Eigenschaften kommen sehr deutlich dadurch zum Ausdruck', daß bei einem,' in Wasser gelagertem aktivierten und hydrophobiertea Mineralkorn bei Entfernung aus dem Wasser, die anhaftenden Restwasserteile sich Bofort zusammenziehen und sich abstoßen, wobei ein aufgebrachter Öltropfen diesen Vorgang durch dessen weitgehendes Spreiten auf der Oberfläche insofern unterstützt, als dieser durch den Spreiteffekt bedingte Ölfilm unmittelbaren Anschluß an den Chromsalzüberzug sucht und dabei eventuell noch anhaftende Wassertropfen oder Restwasserteile abschiebt. "

die hydrophoben und gleichzeitig oleophilen Eigenschaften der Peststoffe sind bereits als überraschend zu bezeichnen, zumal festgeetllt werden konnte, daß die Peststoffe in Gegenwart von Wasser, d.h. im Wasser selbst, haftfest mit Kohlenwasserstoffverbindungen umhüllt bleiben. Die Umhüllungswilligkeit ist so weitgehend, daß die Peststoffe selbst unter Wasser bei Zimmertemperaturen mit flüssigen Kohlenwasserstoffverbindungen umhüllt werden können (Verschnittbitumen) ; Mit nicht vorbehandelten Peststoffen lassen sich diese Demonstrationen nicht wiederholen. Im Gegenteil, ein durch· Verschnittbitumen umhüllter Sand entblößt sich bei Wasserlagerung bereits nach kurzer Zeit.

Diese Ausführungen gelten besonders für siliziöses disperses Mineral, beispielsweise Quarzsande, das in der Praxis nicht wasserfest umhüllbar ist.

Desweiteren hat sich gezeigt, daß bei aktivierten dispersen Peststoffen der ersten Gruppe, sofern sie Mineralstoffe und unter Wasser mit geringen Mengen von organischen Stoffen auf animalischer oder vegetabilischer Basis mit polarem Molekülaufbau umhüllt sind, diese Umhüllungen hydrophobieren und gleichzeitig brückenbildend für eine

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weitere Umhüllung mit Kohlenwasserstoffverbindungen, wie ölen, thermoplastischen Stoffen oder dgl. mit nicht polarem Molekülaufbau sind.

Die erforderlichen Mengen polaren Öles sind gering, es genügen im allgemeinen davon ca.0,2 Gewichts-^, bezogen auf das Mineralgewicht als Brückenbildner für 10 Gewichts-jG und mehr eines bituminösen Bindemittels oder eines anderen, nicht polaren Stoffes, wie Paraffine oder dgl·, ebenfalls bezogen auf das Mineralgewicht. Als polare öle habe sich öle animalischer oder vegetabilischer Herkunft, wie Klauenöl, Tallöl, Raps- oder Olivenöl usw. als geeignet bestätigt.

Diese öle können während des Aktivierungsproζesses entsprechend den für Gruppe 2 gegebenen Anweisungen ebensogut wie nicht polare Stoffe zur Hydrophobierung herangezogen werden»

Außerdem ist die Feststellung interessant, daß dem Wasser zugegebene entspannende Mittel die Haftfestigkeit auf den aktivierten dispersen Peststoffen von ölen oder thermoplastischen Substanzen, gleichgültig ob polaren oder nicht polaren Molekülaufbaues, nicht beeinträchtigen· Diese Erkenntnis steht im Widerspruch zu der erwarteten Wirkung solcher Stoffe, die nach geläufigen Überlegungen die Ablösung der umhüllenden Filme zumindest fördern müßten.

Auch die Beobachtung, daß die dispersen Peststoffe, sofern sie Mineralstoffe mit einem Wasserüberiug, dessen pH-Wert kleiner als 7 istjy^i Vorhandensein von ölen oder Thermoplasten in Gegenwart von Waßser eine verstärkte Umhüllung durch diese Stoffe aufweisen, ist von Wichtigkeit, da die Kenntnis dieser Tatsache eine entsprechende Mineralstoff auswahl oft zuläßt.

Die nachteiligen Polgen einer möglichen Unterdosierung der brückenbildenden Öle oder der darauf aufbauenden thermoplastischen Stoffe können mit,Ansäuern verbessert werden. Abwechselndos Ansäuern und neutralisieren oder Alkalisieren

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führt zu einem abwechselnden Umhüllen bzw. Entblößen
dea Mischgutes in Gegenwart von Wasser,

Es"ist weiter möglich, den dispersen Feststoffen bei
einer Unterdosierung der brückenbildenden polaren Öle
oder der darauf aufbauenden umhüllenden nicht polaren
thermoplastischen Stoffe durch zusätzliche Zugabe von
Netzmitteln umhüllende Eigenschaften in Gegenwart von
Wasser zu verleihen.

Eine weitere Möglichkeit zur Aktivierung der dispersen
Peststoffe mit Chromsalzen und Brückenbildner sieht vor, daß den Feststoffen während ihres Aufber,eitungsprozesses Chromiaalze zugesetzt werden, denen während ihrer Herstellung in der auftretenden flüssigen Phase reduzierende pflanzliche Substanzen mit hydrophobierenden Bestandteilen polaren Molekülaufbaues in an sich bekannter V/eise zugesetzt sind.

Beispiel einer solchen Substanz ist Holzsägeiaehl, welches außer den säuerstoffaufnehmenden Fasern, die die Umwandlung von 6-wertigem Chromsalz (CrO*) in 3-wertiges (Cr₂O,) unterstützen, noch Harze und lipide, d.h.Stoffe polaren Charakters mit brückenbildenden hydrophobierenden Eigenschaften enthält, die in dem Fertigprodukt verbleiben und bei dessen Verwendung wirksam werden.

Es sind jedoch auch Fälle möglich, bei denen im Interesse der Rationalisierung der Aufbereitungeverfahren - z.B.bei der Verarbeitung von Thermoplasten im Rahmen der Brikettierung von Mineralstoffen - ein wiederholt notwendiges Erhitzen

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erspart werden kann, wenn man so verfährt, daß die dispersen feuchten Mineralstoffe, denen Chromite in wassergelöstem Zustand zugesetzt sind, in Gegenwart einer thermoplastischen Kohlenwasserstoffverbindung oder einer Substanz, die Anteile einer solchen Verbindung enthält, getrocknet und dabei auflockernd gemischt werden, wobei die thermoplastische Substanz in das disperse Feststoffgemenge diffundiert und" die Peststoffpartikel hydrophob und dabei gleichzeitig oleophil werden.

Eine interessante Verwendung der dispersen Peststoffe bietet sich für die Bekämpfung der Polgen von Tankschiffunfällen, d.h. für die Bekämpfung der sogenannten Ölpest an.

Diese erfindungsgemäße Verwendung der dispersen Peststoffe sieht vor, daß die Peststoffe - mineralischen expandierten und auf Wasser schwimmfähigen Zustand vorausgesetzt, wie Perlit, Vermiculit oder dgl. - als Hilfsmittel zur Bindung von auf dem Wasser schwimmenden ölen verwendet und nach Reinigung, beispielsweise durch Abbrand, neu benutzt werden.

Die damit bewiesene Affinität von mit Chromiten aktivierten Mineralien zu bestimmten organischen Stoffklassen kann zu Trennungsoperationen von im Wasser vorhandenen weiteren Stoffen genutzt werden.

Aus den vorausgehenden Ausführungen geht hervor, daß eine von organischen Verschmutzungen freie Chromaktivierung (3-wertig) von dispersen Peststoffen nicht ausreichend ist, um deren haftfeste Umhüllung mit Kohlenwasserstoffverbindungen nicht polaren Aufbaues herbeizuführen.

Es wird eine Brücke benötigt, die entweder aus

a) thermoplastischen Stoffen bzw. Ölen polaren Charakters wie Klauenöl, Tallöl oder anderen Ölen vegetabilischer oder animalischer Herkunft,

♦in Gegenwart von Wasser

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b) wasserentspannendenNetzmitteln, wie

C 12 - Dodecyl - 2— Sulfat, die anschließend

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durch fitatxßig gefällt werden /nüssen,

c) thermoplastischen Stoffen bzw. Ölen nicht polaren Charakters, die zusammen mit den gelösten Chromiten auf dem Trägermaterial getrocknet werden,

besteht. * ' Ȇrdalkali-Chloride

Die Erfindung wird durch nachstehende Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Zugaben zu 1000 kg eines quarzitigen bzw. siliziösen Flußsandes:

0,200 - 1,200 kg = 0,02 - 0,12 Gewichts-# Chromisulf.

40 - kg = 4,00 " " Viasser

dazu nach Lösung

0,400 ν - 0,600 kg = 0,04 - 0,06 " "

Öl bzw. thermopl.Stoff polaren od.nicht -pol. Aufbaues

Als Öle bzw. thermoplastische Stoffe werden flüssige Harze, Kolophonium, Tallöl, sonstige vorzugsweise ranzige Fet$- etoffe oder thermoplastische Stoffe mit einem Erweichungspunkt von 100⁰C gewählt.

Bei der gemeinsamen Trocknung und Erhitzung des Sandes mit den Zusätzen und bei ständiger Agitation des Gemisches entsteht ein hydrophober aktivierter Sand, der sich leicht durch Kohlenwaeserstoffverbindungen einschließlich Paraffinen unter Wasser umhüllt. Der eigentliche Brückenbildner kann polaren oder nicht polaren Charakter aufweisen. :

Selbstverständlich kann die Brückenbildung auf mit Chromiten • separat vorbehandelten Mineralstoffen auch ausschließlich

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unter Wasser vollzogen werden. In diesem Pail muß jedoch zur Brückenbildung fließfähiger polarer Stoff bei Einhaltung des oben genannten Bereiches und der sonstigen Bedingungen zugeführt werden.,

Beispiel 2

Zugaben zu 1000 kg Sand neutralen oder basischen Characters: , 0,200 - 1,200 kg = 0,02-0,12 Gewichts-^ Chromisulfat 40 kg ä 4,00 " " Wasser

dazu nach Lösung

0,050 kg = 0,005 . ·" " Verschnittbitumen

Auch hier wird zunächst von der Voraussetzung ausgegangen, daß die Chromitlösung entweder separat auf die Peststoffe aufgetrocknet und erhitzt oder gemeinsam mit dem Brückenbildner auf diese aufgebracht und anschließend das Gemenge erhitzt wird.

Bei dem Versuch, eine Brückenbildung herbeizuführen, zeigt sich, daß der beispielsweise angegebene Zusatz an brückenbildenden Stoffen zu gering bemessen ist und bei Kaltmischungen erst nach Zugabe von beispielsweise Salzsäure oder Schwefelsäure in das die dispersen Peststoffe umgebende Wasser herbeigeführt werden kann. Nach Neutralisierung oder Alkalisierung des ungenügend hydrophobierten Sandes erscheint dieser bei gleichzeitiger Entblößung hydrophil.

Der Vorgang der wechselseitigen Ansäuerung, Neutralisierung oder Alkalisierung kann beliebig oft wiederholt werden und ermöglicht die Aueübung von Stofftrennungsverfahren im Wasser, wie bereits grundsätzlich dargelegt wurde. " *

Beispiel 3t Basis wie Beispiel 2

jedoch wird statt ölen oder Thermoplasten ·.

0,400 - 0,700 kg = 0,04 - 0,07 Gewichts-^ Teepol oder

C 12 - Dodedyl Sulfat

zugesetzt. .A'

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Bei Kai tmi schlingen ergibt sich eine gute Umhüllung, die beständig bleibt, sofern die Netzmittel im Anschluß an die Umhüllung durch Erdalkalisalze -gefällt werden.

Beispiel 4

Zugabe zu 100 kg Holzsägemehlζ

0,250 - 1,000 kg = 0,25-1,00 Gewichts-^ Chromisulfat p^ilus Wasser in einem solchen Umfang, daß eine Homogenisierung des Gemenges möglich ist.

Nach dem Trocknen ist das Sägemehl vollkommen hydrophob. Die in Holz enthaltenen Harze sind als Brückenbildner für Kohlenwasserstoffverbindungen wirksam. Demgegenüber besteht keine Affinität zwischen Sägemehl ohn Chromisulfatssusatz au Kohlenwasserstoff Verbindungen in Gegenwart von Wasser·

Praktisch gleiche Ergebnisse weisen Versuche mit Reisschalen, Strohhäzel usw. aus.

Die Endprodukte können beispielsweise zur Bindung von ölen auf Wasser verwendet werden, wobei sie "Docht" für einen Abbrand sind·

Ein lediglich aus Wasser, Sägemehl und Ölen bestehendes Gemenge brennt nicht«

Abschließend sei in diesem Zusaeienhang vermerkt, daß es in der Regel einfacher 1st, organische Stoffe zu aktivieren und zu hydrophobieren als anorganische Substanzen.

Beiapiel 5 .

Zugabe zu 1 000 kg Perlit (expandierter Mineralstoff) mit einem Volumen von 12 17t:

0,200 - 1,200 kg = 0,02 - 0,120 Gewicht s-?i Chromisulfat 20 - 100 kg = 20 - 100 " ^H Wasser 0,4 . - 4,000 kg = 0,04 - 0,4 ■ " überstabili

sierte Bitumen-Emuis.gelöst in Wasser

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Im Interesse einer guten Bindung der sehr feinen Perlitßtäube ist eine Emulsionszugabe im Bereich der genannten oberen Grenze zweckmäßig. Als Emulsion empfiehlt sich dabei das durch die französische Patentschrift 1 516 830 beschriebene Produkt.

Die Masse wird homogenisiert und anschließend getrocknet. Das Produkt erweist sich vollkommen hydrophob und so oleo-Rhil, daß es das Fünffache und mehr seines Eigengewichtes von auf dem Wasser schwimmendem Öl haftfest binden kann.

Aktiviertes Perlit kann beliebig oft von dem Wasser entfernt, abgebrannt und anschließend erneut v/i ed er auf das Wasser als ülbinder aufgegeben werden. Es kann auch auf dem V/asser schwimmend abgebrannt werden, weil das hydrophobe Perlit einen Docht lediglich für .das Öl bildet und das Wasser nicht in die Verbrennungszone ansaugt.

Unabhängig von diesen Beispielen kann Perlit selbstverständlich wie jedes andere Mineral ait Bitumen, gleichgültig mit welcher Penetration, nach den gegebenen Ausführungen umhüllt werden.

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Claims (1)

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Patentansprüche

Pulvrige biß körnige anorganische o-der organische disperse Peststoffe, die durch ein Aktivierungsverfahren, das die Aufbringung eines 3-wertigen Chromsalzes auf die einzelnen Partikel und deren anschließende Trocknimg vorsieht, und die mit flüssigen oder verflüssigten Ölen oder Thermoplasten polaren oder nicht polaren Molekülaufbaues zusammengeführt werden, dadurch gekennzeichnet,

daß diese beschränkt hydrophob sind und sich nur im trockenen Zustand mit Kohlenwasserstoffverbindungen beliebigen Molekularaufbauen, in feuchtem Zustand, d.h. in Gegenwart von V/asser, nur mit nicht polaren Kohlenwasserstoffverbindungen dauerhaft und haftfest verbinden.

Disperse Feststoffe nach· Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß diese, »ofern zusätzlich zu den Ohromiten während dea TrocknungeVorganges polare oder nicht polare organische Substanzen zugesetzt sind, sich mit polaren und nicht polaren Kohlenwasserstoff-Verbindungen sowohl in trockenem Zustand als auch in Gegenwart von Wasser, dauerhaft und haftfeet verbinden und hydrophob sind.

Disperse Peststoffe nach Anspruch" 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß diese, sofern sie unter Wasser lagernde und mit geringen Mengen von organischen Stoffen ' auf animalischer oder vegetabilischer Basis mit polarem liolekülaufbau umhüllte Mineralstoffe sind, diese Umhüllungen hydrophobieren und gleichzeitig

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bildend für eine weitere Umhüllung mit Kohlenwasserstoffverbindungen wie Ölen, thermoplastischen Stoffen oder dgl. mit nicht polarem Molekülaufbau ist.

Disperse Peststoffe nach Anspruch 1 bi3 3, dadurch gekennzeichnet,

daß dem Wasser zugegebene wasserentspannende Mittel die Haftfestigkeit von Ölen oder thermoplastischen Stoffen, gleichgültig, ob sie polarer oder nicht polarer Natur sind, nicht beeinträchtigen.

Disperse Feststoffe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß diese, sofern sie mineralische Stoffe mit einem pH-Wert * 7 sind, bei Vorhandensein von Ölen oder Thermoplasten in Gegenwart von Wasser eine verstärkte Umhüllung durch diese Stoffe aufweisen.

Disperse Feststoffe nach Anspruch 1 und 3» dadurch gekennzeichnet,

daß diese, bei einer Unterdosierung der brückenbildenden polaren Öle oder der darauf aufbauenden umhüllenden, nicht polaren thermoplastischen Stoffe,-durch zusätzliche Zugabe von Netzmitteln im Stande sind, eich in Gegenwart von Wasser zu umhüllen.

Disperse Feststoffe nach Anspruch 1, 2, 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

d^a ß diesen Chromsalze zugesetzt werden, denen während des AufbereitungsprozesBes in der auftretenden flüssigen Phase reduzierende pflanzliche Substanzen, mit hydrophobierenden Bestandteilen polaren Molekülaufbaues in an sich bekannter V/eise zugesetzt sind.

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8. Verfahren zur Aufbereitung von dispersen Feststoffen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, . '

daß die dispersen feuchten Mineralstoffe, * . denen Chromite in wasaergelöstem Zustand zugesetzt sind, in Gegenwart einer thermoplastischen Kohlenwasserstoffverbindung oder einer Substanz, die Anteile einer solchen Verbindung enthält, getrocknet und dabei auflockernd gemischt werden, wobei die thermoplastische Sub-W stanz in das disperse Peststoffgemenge diffun

diert, und die feststoffpartikel hydrophob und dabei gleichzeitig oleophil werden.

9* Verwendung disperser Feststoffe nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

dad dies· - mineralischen, expandierten und auf Wasser schwimmfälligen Zustand vorausgesetzt, wie Perlit, Vermiculit oier dgl. - als Hilfsmittel sur Bindung von mat dem Wasser schwimmenden ölefiverwendet und nach Reinigung, beispielsweise durch Abbrand» neu benutst werden·

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