DE2329196A1

DE2329196A1 - Verfahren zur herstellung gebrannter mineralischer pigmente

Info

Publication number: DE2329196A1
Application number: DE2329196A
Authority: DE
Inventors: Jun William Floyd Abercromie; James Brooks Whitley
Original assignee: JM Huber Corp
Current assignee: JM Huber Corp
Priority date: 1972-06-07
Filing date: 1973-06-07
Publication date: 1974-01-03
Also published as: FR2187863A1; GB1441652A; AT349967B; JPS4951317A; JPS5740184B2; ES415610A1; FR2187863B1; AU466791B2; DK144733C; US3798044A; BR7304202D0; AU5650073A; DK144733B; ATA501273A

Description

Dipl.-i<>9> Λ. Dr.-lrtd Η. ' Dr.-lng. VV. t /MfincAM 22. ΜολΙηΜΜ™ «*

P 6634- _L 7. Juni 1973

J. M. HUBER COBPORATION

Locust, New Jersey
USA

Verfahren zur Herstellung gebrannter mineralischer

Pigmente

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung gebrannter mineralischer Pigmente mit verbesserter Leuchtkraft und geringem Abrieb.

Es ist seit Jahren bekannt, bei der Herstellung qualitativ hochwertiger Ton- oder Mineralprodukte, wie sie beispielsweise zum Beschweren oder zum Streichen von Papier verwendet werden, das Rohmaterial in wässriger Suspension zu entflocken und anschliessend durch Sedimentieren in feinkörnige und grobkörnige Fraktionen zu klassifizieren. In jüngerer Zeit ist man dazu übergegangen, das Rohmaterial dor grobkörnigen Fraktionen, die sogenannten Beschichtungstone, zu entschlichten, d.h. aus ihren gestapelten Schichtverbä'nden zu lösen. Solche entschichteten Tone sind in

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vieler Hinsicht denjenigen Produkten Überlegen, die durch herkömmliche Klassifizierung des natürlichen Rohmaterials erhalten wurden. In der Qualitätsklaase der entschichteten Tone werden aufgrund der relativ grossen Breite und Dünnheit der Teilchen gestrichene Oberflächen erhalten, die glatter und besser zu bedrucken sind. Auch wird eine Erhöhung der Leuchtkraft durch das Schälen erhalten, was auf das Freilegen frischer, noch nicht verwitterter Oberflächen zurückzuführen ist, die durch ein Aufblättern der Tonteilchenstapel in dünnere Einheiten erreicht wird. Im allgemeinen enthalten die Rohtonlager, beispielsweise die Georgia-Kaoline, Teilchen im Bereich von kleiner als O,l yum bis mindesten· 15 /um. Die Teilchen kleiner als etwa 1 bis 3 yura im Durchmesser weisen dabei meist plättchenförmige Abmessungen mit Durchmessern auf, die im Mittel etwa das Sechs- bis Zehnfache der Plättchendicke erreichen. Teilchen, die grosser als ca. 1 bis 3 yum sind, sind im wesentlichen polykristalline Stapel, die sich aus einer unterschiedlichen Anzahl iron Einzelkristallen zusammensetzen. Die Stapel dieser polykristallinen Tonteilchen sind dabei so geschichtet, dass die Kristallite mit ihren grossen Flächen aufeinanderliegen. Unter dem Begriff "grobe Tone" werden im Rahmen dieser Beschreibung jene Tone verstanden, die in wesentlichen aus solchen Stapeln bestehen,bzw. werden solche Tone verstanden, die aus Mischungen solcher Teilchenstapel und feinen Tonkristalliten bestehen. Die entachichteten Tone werden aus diesen laminierten Massen durch Spalten der Stapel in dünne plättchenförmige Einheiten erhalten.

Zur Herstellung entschichteter Tone sind bereits eine Reihe von Verfahren bekannt. So ist beispieleweise in der US-Patentschrift 3 171 710 ein Verfahren beschrieben, nach dem die Entschichtung dadurch erreicht wird, dass man eine

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wässrige Aufschlämmung des Tones mit einem feinkörnigen nichtschleifenden Mahlmittel mahlt. Als Mahlmittel werden dabei Nylonkörnchen oder Nylontr-öpfchen in fester Form verwendet. Auch wird in dieser Patentschrift ein Verfahren beschrieben, bei dem zunächst der entschichtete Ton mit Hilfe eines nichtschleifenden Mediums hergestellt und das so erhaltene Produkt anschliessend calciniert wird. Unter dem Begriff "calcinieren" bzw. "brennen" wird dabei ein Erhitzen des Tons zur Entfernung des Hydratwassers bis zum Auftreten der prägnant einsetzenden exothermen Reaktion verstanden, die auch in den DTA-Kurven zu beobachten ist. Auch wird in dieser Patentschrift beschrieben, dass die so entschiebteten und gebrannten Tone eine höhere G.P.Leuchtkraft und einen niedrigeren Abriebindex als die nichtentschichteten Tone, die ebenfalls gebrannt wurden, aufweisen.

Weiterhin ist in der US-Patentschrift 3 519 4 53 ein Verfahren zur Herstellung von Kaolin-Tonerzeugnissen beschrieben, bei dem der Ton zunächst in Gegenwart eines nichtschleifenden elastischen Mahlmittels aus Kunststoff gemahlen und anschliessend der Wärmebehandlung unterworfen wird. Nach der Vorschrift dieser Patentschrift wird der entschichtete Ton zumindest so lange erhitzt, "bis die endotherme Reaktion einsetzt", wobei die Erwärmung unterbrochen wird, bevor die exotherme Reaktion einsetzt. Die Produkte, die nach diesem Verfahren erhalten werden, zeichnen sich durch eine erhöhte Leuchtkraft, durch einen geringen Abrieb der einzelnen Tonplättchen, die ein vergrössertes Zwischenraumvolumen aufweisen, und durch gute Beschwerungsei gp.n3 chatten aus.

Wenn auch eine Reihe dieser Verfahren im induatriellen Bereich Aufnahme gefunden haben, so hat sich doch koir.es dieser Verfahren ale wirklich zufriedenstellend erwiesen, Während

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die sogenannten weichen Mahlverfahren, bei denen abriebschonende oder plastische Mahlmittel verwendet werden, zwar einen entschichteten Ton von hoher Qualität liefern, so liegt der Nachteil dieser Verfahren in ihrer geringen Mahlgeechwindigkeit, die zu einer Erhöhung der Produktionskosten relativ niedrigen Ausbeuten und einem Verlust an maximal erreichbarer Leuchtkraft führen. Aber selbst wenn die auf diese Weise hergestellten gebrannten mineralischen Erzeugnisse oft zu brauchbaren Warten der G.E-Leuchtkraft führen, so weisen solche Erzeugnisse jedoch in der Regel einen Abriebindex auf, der für viele Anwendungsbereiche zu gross ist. Diese Nachteile konnten bisher nicht behoben werden.

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein produktives und effektives Verfahren zur Herstellung gebrannter und zerkleinerter Mineralien zu schaffen, die sich durch eine verstärkte Leuchtkraft und durch eine wesentlich verringerte Abreibbarkeit auszeichnen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass dadurch gekennzeichnet ist, dass man eine wässrige Aufschlämmung des Minerals in Gegenwart eines körnigen Mahlmittels, dessen Härte grosser als die Härte des Minerals ist, so lange rührt, bis die einzelnen Mineralteilchen praktisch vollständig aus ihren Schichtverbänden gelöst sind, und dass man das Mineral anschliessend bei mindestens 75O C in der Weise brennt, dass das gebrannte Pigment eine verbesserte G.E. Leuchtkraft und einen Abrifebindex kleiner als lOO hat.

Durch dieses Verfahren kann die Abreibbarkeit der Teilchen des Endproduktes um bis zu 9O % herabgesetzt und die Leuchtkraft wesentlich erhöht werden. Das Brennen wird dabei vor-

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zugsweise in ainem Temperaturbereich von ca. θOO bis ca. °C durchgeführt.

Nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung werden die Minerale ausserdem einem starken Magnetfeld ausgesetzt, um die magnetisch abscheidbaren Verunreinigungen aus dem Mineral zu entfernen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens gemäss der Erfindung;

Fig. 2 ein Diagramm, dem der Einfluss von Glaskörnchen bei der Entschichtung einer grobkörnigen Tonfraktion vor dem Brennen auf das gebrannte Endprodukt entnommen werden kann;

Fig. 3 eine graphische Darstellung, der der Einfluss von Glaskörchen bei der Entschichtung einer feinkörnigen Tonfraktion vor dem Brennen auf das gebrannte Endprodukt entnommen werden kann, und

Fig. 4 eine graphische Darstellung, der der Einfluss der Brenntemperatur auf die Abriebbeständigkeit und die Leuchtkraft des Endproduktes entnommen werden kann.

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Wie zuvor bereits kurz beschrieben, beruht die Erfindung im wesentlichen auf dem Konzept, dass ein hartes schleifendes Mahlen oder Entschlichten mineralischer Pigmente, wie beispielsweise von Ka-olintonen, mit anschliessendem Brennen der Produkte zu einem Endprodukt -mit hoher Abriebbeständigkeit und verbesserter Leuchtkraft führt.

Zur Durchführung dieses Verfahrens wird eine Aufschläm mung des Minerals oder des Tons einer Entschichtung in Form einer sehr intensiven Mahlwirkung unterworfen, die durch Rühren einer Aufschlämmung des Ausgangsmaterials mit einem harten, abschleifenden Mahlmedium zuwege gebracht wird, dessen spezifisches Gewicht grosser als dasjenige des Ton-Wasser-Gemisches ist. Als geeignete Mahlmedien stehen feine Glaskörnchen, Sand oder verschmolzenes Aluminiumoxid zur Verfugung, wobei insbesondere die Glaskörnchen mit besonderem Erfolg eingesetzt werden können. Die erforderliche Durchmischung oder Rührung kann entweder durch hochfrequente Schwingungen oder durch Mischen mit einem geeigneten Rührer vorgenommen werden. Die Dichte des Mediums spielt im Zusammenhang mit dem besseren Abrieb, der besseren Entschichtung und den grösseren Stosskräften beim Mahlen eine Rolle. Das Mahlmedium sollte, wie bereits gesagt, eine Dichte haben, die grosser als diejenige der Mineralaufschlämmung oder der Tonaufschlämmung ist. Eine vollständige Entschichtung ist daher von grosser Wichtigkeit, weil nicht entschichtete Teilchenstapel zu harten und grösseren Partikeln zusammensintern, die merklich zum Abrieb beitragen.

Nach der Entschichtung werden die dünnen plättchenartigen Teilchen durch Erhitzen des Produktes gebrannt. Die Brenntemperaturen müssen hoch genug sein, um das

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physikalisch oder hygroskopisch festgehaltene 'Wasser aus dem Ton oder dem Mineral zu entfernen und um ausserdem das gebundene Wasser, das Hydratwasser, auszutreiben. Auch muss die Temperatur bei weiterem Erhitzen ausreichen, um eine exotherme Reaktion auszulosen. Vorzugsweise wird daher eine Tonfraktion bei Temperaturen im 3ereich von 8OO - lOOO C gebrannt. Das Brennen kann in an sich bekannten Brennofen ausgeführt werden, die kontinuierlich baaufschlagt werden. Auch der Auftrag des gebrannten Materials kann kontinuierlich erfolgen, wobei vorteilhafterweise dafür zu sorgen ist, dass der Ton während des Brennens bewegt, gerührt oder durchmischt wird. Prinzipiell können beliebige Brennvorrichtungen verwendet werden, beispielsweise Flanunrohröfen, Drehtrommöfen, Muffelofen oder indirekt geheizte Öfen. Die Öfen sollten mit einer entsprechenden Temperaturregelung oder -steuerung ausgerüstet sein. Gewünschtenfalls k.inn das entschichtete Produkt vor dem Brennen getrocknet uid bzw. oder pulverisiert werden. Das gebrannte Produkt muss jedoch in der Regel pulverisiert und/oder zerkleinert werden, unri die während des Brennens gebildeten Aggregate zu entfernen oder aufzubrechen .

Während das Konzept, ein schleifendes Mahlmedium, beispielsweise Sand, zum Entschichten von Mineralien oder Ton prinzipiell bekannt ist, beispielsweise aus der US-PS 3 075 710, wird in Übereinstimmung mit der besonders vorteilhaften Ausbildung des Verfahrens gemäss der Erfindung das Mineral oder der Ton zur Herstellung der Pigmente vor dem Brennen in Übereinstimmung mit der Beschreibung in der US-PS 3 667 entschichtet. In dieser letztgenannten Patentschrift ist ein Verfahren zur effektiven Ausnutzung der Materialeigenschaften eines harten schleifenden Mahlmittels, das sind hohe Mahlraten und hohe Ausbeuten, beschrieben. Durch die Einwirkung eines sehr starken Magnetfeldes auf die Minerale

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werden feinverteilte fehlfarbige Teilchen entfernt, die der Entwicklung einer maximal möglichen und dem Material ent sprechenden Leuchtkraft im Wege stehen.

Im Rahmen der Erfindung wurde festgestellt, dass der Abrieb des gebrannten Produktes nicht nur eine Funktion des verwendeten Mahlmittels, sondern auch eine Funktion der Reinheit bzw. des Fehlens von Verunreinigungen ist. Aus diesem Grund werden entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Mineral- oder Tonteilchen zur Entfernung solcher Verunreinigungen einem starken Magnetfeld ausgesetzt. Die Magnetscheidung zum Entfernen von Fremdteilchen ist beispielsweise in der FR-PS 1 490 027 und in der GB-PS 1 004 beschrieben.

Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Aufschlämmung des Tons oder des Minerals herge stellt, die dann der Einwirkung eines nichthomogenen Magnetfeldes mit einer Feldstärke von mindestens lOOO Gauas, vorzugsweise mindestens 85OO Gauss, ausgesetzt wird. Diese Magnetscheidung kann mit magnetischen Nassscheidern durchgeführt werden, wie 3ie beispielsweise in der GB-PS 768 451 beschrieben sind. Ein besonders bevorzugtes Verfahren zur Magnetscheidung ist jedoch in der US-PS 3 471 011 beschrieben. Ein Verfahren dieser Art ist schematisch und in grossen Zügen in Fig. 1 dargestellt und kann als Vorstufe zur Entschichtung betrachtet werden.

Mit dem Ausdruck "Nassscheidung" soll deutlich gemacht werden, dass die Tcntoilchen und die Verunreinigungen den Scheider in Wasser suspendiert durchlaufen. Die Aufschlärrjnungen werden mit einer vorgegebenen Verweilzeit durch das starke Magnetfeld geführt, wobei die Verweilzeiten vorzugsweise im Bereich von ca. 10 see bis zu ca. 8 min liegen. Die Magnetfeldstärken

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können im Bereich von lOOOO Gauss bis zur oberen Grenze des jeweiligen Magneten liegen.

Im allgemeinen ist die Konzentration der Tonaufschlämmung in der Stufe der Magnetscheidung unterhalb 45 % Feststoffanteil nicht kritisch. Vorzugsweise beträgt der Feststoffgehalt ca. 15 - ca. 45 %. Insbesondere werden aus diesem Bereich Aufschlänunungen mit einem Feststoffgehalt von 25 35 Gew.-% bevorzugt. Die im Magnetfeld behandelten Tonaufschlänunungen werden vorzugsweise entflockt, wobei herkömmliche Dispersionsmittel, wie beispielsweise Natriumhexametaphosphat oder Natriumsilicat, verwendet werden können. Die Aufschlämmung kann dabei auch ohne weiteres mehrfach durch den Scheider geführt werden, um so einen höheren insgesamten Reinigungsgrad in aufeinanderfolgenden Stufen zu erreichen.

Hinsichtlich der Schleifmittel wird mit Glasstaub bzw. mit Glaskörnchen eine höhere Mahlgeschwindigkeit als mit Sand erreicht, was auf die nahezu kugelförmige Geometrie der Glaskörnchen und ihren besseren Kontakt mit dem Mahlgut zurückzuführen ist. Auch sind Glaskörnchen aufgrund ihrer grösseren Dichte und Härte Mahlmedien aus Kunststoff vorzuziehen. Im Vergleich zu Sand weisen sie eine höhere Bruchfestigkeit auf und führen daher zu einer geringeren Verunreinigung des Pigments. Durch ihre isotrope und homogene Struktur sind die Glaskörnchen auch weniger anfällig für Brüche und Haarrisse oder Spaltungen, die ihre Festigkeit beeinträchtigen und zu Brüchen führen können. Auch stehen eine Reihe von Glaskörnchen zur Verfugung, die in hohem Mass in ihrer Geometrie der idealen Kugelform angemessen sind und so zu einer schnelleren Vermahlung des Gutes und zu einem besseren Kontakt des Mahlmittels mit dem Mahlgut führen. Wie in der bereits genannten US-PS 3 667 689 im

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einzelnen besprochen, können zusätzlich zur Einstellung solcher Variablen, wie dem Verhältnis des Mahlgutes zur Aufschlämmung oder der Durchmischungsgeschwindigkeit die verschiedensten Effekte dadurch erreicht werden, dass man die Abmessungen des Mahlgutes auf die Auftrefffrsquenz der Mahlmittelteilchen auf die Mahlgutteilchen abstellt. So können mit Glaskörnchen auch unter Verwendung verschiedener Verteilungen der Körnchen auf das Genaueste gesteuerte Ergebnisse erhalten werden. So können beispielsweise optimale Effekte durch eine entsprechende Wahl der Körnchengrösso erhalten werden. Mit zunehmender Korngrösse des Mahlmittel3 wird eine grössere Mahlintensität und werden auch höhere Mahlkräfte erreicht, jedoch wird die Häufigkeit des Auftreffens der Mahlir.ittelteilchen auf die Kahlgutteilchen kleiner. Weiterhin können mit Glaskörnchen sehr viel besser Chargenprozesse durchgeführt werden, da die Glasteilchen sehr viel leichter wieder suspendiert werden können als beispielsweise Sand. Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass die Dichte der Glaskörnchen grosser sein sollte als die Dichte der Ton-V/asser-Suspension. Eine Ton-?.'asser-Suspension mit 30 % Ton hat eine Dichte von ca. 1,23, wohingegen bevorzugte Glaskörnchen im allgemeinen eine Dichte von ca. 2,45 haben. Als Beispiel einer für die Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung geeigneten Glasart seien die Mikroglasperlen der Catophote Corp. genannt, die eine Dichte von ca. 2,45 haben und einen Durchmesser im Bereich von 0,83 - 0,59 mm aufweisen.

Wie zuvor bereits angedeutet, kann das Entschichten und das Brennen sowohl chargenweise als auch kontinuierlich durchgeführt werden. Vorzugsweise wird die Entschichtung jedoch kontinuierlich durchgeführt, wobei die wässrige Suspension des Minerals durch eine durchmischte oder gerührte Suspension von Glaskörnchon umläuft. Die Mineralsua-

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pension fliesst dabei vom Mahltank durch ein Sieb ab, das die Manlmitteiteilchen zurückhält. Sowohl in der chargenweisen als auch in der kontinuierlichen Verfahrensweise reicht die Durchmischung der harten schleifenden Mahlmittelteilchen, beispielsweise der Glasteilchen, mit der Suspension des Minerals odor des Tons aus, um eine perkussive und reibendo Mahlwirkung zustande zu bringen, die zu einer schnollen und vollständigen Entschichtung der Tone führt. Das Mahlverfahren wird dabei so lange fortgesetzt, bis die grösseren und grösserkörnigcn Tonstapel, die mitunter Foliantenstruktur haben, vollständig entschichtat und in einzelne kleine Plättchen der vorgegebenen Spezifikation zerlegt sind. Generell kann jeder beliebige Tank oder jedes beliebige Reaktionsgefäss für diesen Vorgang veirwendet werden, das eine Vorrichtung zum Durchmischen aufweist. Besonders geeignete Vorrichtungen zum Entschlichten von Tcnfraktionen sind beispielsweise in den US-PSen 3 075 710 und 3 171 beschrieben. Es ist bekannt, dass bei solchen i'ahlvorfahren sowohl das Mahlgefäss als auch die Rührvorrichtung mit Gummi oder anderen geeigneten Elastomeren überzogen sein kann, um einen Abrieb und einen Verschleias der Metallteile zu vermeiden.

In der Fig. 1 ist eine besonders vorteilhafte Vorrichtung gezeigt, die im Rahmen des Verfahrens gemäss dar Erfindung verwendet werden kann. Nachdem die Aufschlämmung oder Suspension der Magnetscheidung unterzogen worden ist, wird sie in einen Vorratstank 1 gegeben, der mit einem entsprechenden Rührer 2 ausgerüstet ist, um die Mineralteilchen bzw. die Tonteilchen in Suspension zu halten. Die Aufschlämmung v/ird dann zum Entschichten in das Mahlgefäss 4 üborführt, da3 rrit einem geeigneten Rührer 5 und einem Sieb 6 ausgerüstet ist. Im Fall eines kontinuierlichen Betriebes wird das Abfiiecscn der Aufschlämmung aus dem Vorratstank

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durch das Öffnen eines Ventils 3 gesteuert. Die Geschwindigkeit, mit der die Aufschlämmung in das Gefäss 4 überfährt wird, wird dabei durch eine Pumpe 3' mit variabler Geschwindigkeit geregelt, so dass eine vorgegebene Verweilzeit der Aufschlämmung im Mahlgefäss 4 eingestellt werden kann. Die entschichtete Aufschlämmung flieset am Kopf des Gefässes 4 durch den Schirm 6 ab, der zum Zurückhalten der Kahlmittelteilchen im I'.ahlgefass 4 dient. Die entschichtete Aufschlämmung des Minerals oder des Tons kann dann in einen Vorratstank 7 überführt, gefiltert,getrocknet oder in einen Brennofen 8 gegeben werden. Wie zuvor bereits besprochen, kann auch das Brenn kontinuierlich odar chargenweise ausgeführt werden, wobei auch hierbei der kontinuierliche Prozess bevorzugt wird.

Wenn in den nachstehenden Ausführungsbeispielen nichts anderes angegeben ist, wurde die in der Fig. 1 gezeigte und vorstehend beschriebene Vorrichtung verwendet.

Beispiel 1

Es wurden entschichtete Tone mit und ohne vorgeschalteter Magnetscheidung hergestellt. Als Ausgangsmaterial wurde eine dispergierte ungelaugte Aufschlämmung einee groben Fülltons mit einer Leuchtkraft (Glanz) von 79,4 und der folgenden Teilchengrösse verwandet.:

Gröber als IO ,um 15,8 )Ό ^M 5 ,um 36,2 %

Feiner als 2 ₇um 35,9

/O

Ein Teil dieser Aufschlämmung, die 30 % Feststoffanteil enthielt, wurde in einem Magnetscheider mit einem Durchmesser von 1O,2 cm und einer Höhe von 51 cm behandelt. Die Abschei-

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dungskammer stand senkrecht zwischen den Magnetpolen des Scheiders. Die dispergierte Aufschlämmung mit 30 % Feststoffen wurde am Fuss des Scheiders eingepumpt und floss über Kopf ab. Die Durchflussrate durch die Abscheidungskammei wurde so gesteuert, dass die Verweilzeit der Aufschlämmung im Magnetfeld 1 1/4 betrug. Die Feldstärke betrug 110C0 Gauss an den Enden dor Kammer und nahm zur lütte hin auf 6000 Gauss ab.

Anschliessend wurden die magnetisch behandelte und die nichtmagnetisch behandelte Aufschlämmung mit den 30 % Feststoffanteil entschichtet, und zwar in der Weise, dass 78,1 Ά aller Teilchen einen Durchmesser von weniger als 2 /Um aufwiesen. Das Verfahren wurde mit der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung durchgeführt. Als Mahlkörper dienten Glaskörnchen der Klasse IV des Typs 203 Uni-Sphere glass grinding media (0,83 - O,59 mm Durchmesser) der Fa. Cataphote Corp. Die Entschichtung wurde unter den folgenden Bedingungen durchgeführt:

Mahlmittel: Aufschlämmung

(Vol.-Verhl.) 55 :

Rührergeschwindigkeit 1300 Upm Verweilzeit im Mischtank 60 min Tonkonzentration im Wasser 30 % Ton

Der Einfluss der vorgeschalteten Magnetscheidung auf die Leuchtkraft des Produktes vor den Brennen ist in der Tabelle 1 gezeigt.

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Tabelle 1 Leuchtkraft vor dam Brennen Ohne Magnetscheidung Leuchtkraft (%)

1. Vor EntSchichtung 79,4

2. Nach Entschichtung 82,O

Mit Magnetscheidung

1. Vor Magnetscheidung 79,4

3. Nach Magnetscheidung 82,5

4. Nach Magnetscheidung und Entschichtung 85,2

Die Tonprodukte mit den Daten der Tabelle 1 wurden anschliessend filtriert, getrocknet und pulverisiert, wobei durch ein Sieb mit einer lichten Maschenöffnung von 0,51 mm gesiebt wurde. Anschliessend wurde 1 h lang bei ICXX) C im elektrischen Ofen gebrannt. Nach dem Brennen wurden die Produkte auf 54O °C abgekühlt und aus dem Ofen genommen, an der Luft weiter abgekühlt und in einer Mühle in 2 Mahlstufen pulverisiert. Der Einfluss der Entschichtung auf die der Magnetscheidung unterworfene Probe und auf die der Magnetscheidung nicht unterworfene Probe hinsichtlich der Leuchtkraft und der Abriebfestigkeit der gebrannten Produkte sind in der nachstehenden Tabelle 2 zusammengestellt.

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Tabelle 2 Leuchtkraft und Abriebbeständiqkeit nach dem Brennen

ohne Magnetscheidung Vor Entschichtung Nach Entschichtung

Leuchtkraft (%) Abrieb (mg Verlust) 85.6 342 92,6 50

mit Magnetscheidung Nach Magnetscheidung Vor Magnetscheidung

Nach Magnetscheidung und Entschichtung

88,1
85,6

93,5

280 342

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Beispiel 2

Die magnetisch behandelte Grobtonfraktion des Produktes in Tabelle 1 wurde vcr dem Brennen verschiedenen Graden der Entschichtung ausgesetzt. DerEinfluss der unterschiedlichen Entschichtungsgrade auf die Leuchtkraft und den Abrieb des gebrannten Produktes sind in Fig. 2 gezeigt. Sowohl die Leuchtkraft als auch die Abriebbeständigkeit v/erden mit zunehmendem Eütschichtungsgrad verbessert.

Beispiel 3

Eine dispergierte aber ungelaugte Tonaufschlämmung mit einer Korngrösse von 9O,l % kleiner als 2 ,un wurde magnetisch behandelt und vor dem Brennen unterschiedlich lange Zeiten ent schicht et. Der wichtige Einfluss des Entschichtur.nsgradas auf die Leuchtkraft und den Abrieb dos gebrannten Produktes ist

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in Fig. 3 gezeigt.
Beispiel 4

Der Einfluss einer Reihe von Prozessvariablen auf die gebrannten Erzeugnisse wurde untersucht.

a) Eine magnetische Scheidung ohne an3chliessende Entschichtung verbesserte nicht nur die Leuchtkraft, sondern verminderte auch den Abrieb.

b) Ein Auslaugen des Tons mit an sicn bekannten Chemikalien, beispielsweise mit Zink oder Natriumdithionit vor dem Brennen erhöhte die im Endprodukt erreichte Leuchtkraft, wirkte sich jedoch nachteilig auf den Abrieb aus, wenn die zum laugen benutzten Chemikalien nicht durch Waschen oder Ionenaustausch vor dem Brennen entfernt wurden.

c) Ein Einweichen der Tonaufschlämmung mit Säuren oder Alkali vor dem Filtrieren, Trocknen und Brennen führte zu einer deutlichen Verminderung der Abriebbeständigkeit und zu einer Erhöhung der Leuchtkraft.

d) Eine Behandlung des trocknen Tons vor dem Brennen mit pflanzlichen Ölen, beispielsweise mit Kornöl, verminderte die Abriebfestigkeit.

d) Der Einfluss der Brenntemperatur auf Abrieb und Leuchtkraft des Endproduktes sind graphisch in Fig. 4 dargestellt,

Die vorstehende Beschreibung zeigt dem Fachmann ein ausserordentlich effektives Verfahren zur Herstellung entschichteter gebrannter Erzeugnisse von hoher Qualität. Aufgrund der erlangten Kenntnis der Zusammenhänge wird er im Hahnen der

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Erfindung weitere Ausführungsformen, die den speziellen Be dürfnissen angepasst sind, leicht und ohne weiteres ermitteln können. Auch ist das Verfahren gemass der Erfindung auf andere Mineralien ala Kaolinit anwendbar, beispielsweise auf Porphyllit, Glimmer, natürliche und synthetische Siliciumdioxidpigmente, Talk und andere. Das Verfahren gemäss der Erfindung ist also nicht allein auf die Herstellung entschichteter und gebrannter Tonmineralien beschränkt.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung gebrannter mineralischer Pigmente mit verbesserter Leuchtkraft und geringem Abrieb, dadurch gekennzeichnet, dass man eine wässrige Aufschlämmung des Minerals in Gegenwart eines hörnigen Mahlmittels. dessen Härte grosser als die Härte des Minerals ist, so lange rührt, bis die einzelnen Mineralteilchen praktisch vollständig aus ihren Schichtverbänden gelöst sind, und dass man das Mineral anschliessend bei mindestens 75O C in der Weise brennt, dass das gebrannte Pigment eine verbesserte G.E.-Leuchtkraft und einen Abriebindex kleiner als lOO hat.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Mineral Kaolinittone verwendet und dass man als wässrige Aufschlämmung eine Dispersion von Kaolinton in V7asscr verwendet und die mit dem Mahlmittel versetzte Aufschlämmung so lange rührt, bzw. anderweitig durchmischt, bis die Tonfraktion eine mittlere Korngrösser von weniger als 2 ,um aufweist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Mahlmittel Glaskörnchen verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Glaskörnchen in einer Menge von mindestens 30 VoI-,i, bezogen auf das Gesamtvolumen des Gemisches der mit dem Mahlmittel versetzten Aufschlämmung bei der Entschichtung der Tonfraxtionen, zusetzt.

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5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Glaskörnchen eine grössere Dichte als die Ton-V,^Tasser-Aufschlämmung haben.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Glaskörnchen eine im wesentlichen einheitliche und kugelförmige Gestalt mit Durchmessern im Bereich von 1,65 bis 0,25 mm (10 - 60 mesh Tyler) haben.
7. Verfahren zur Herstellung gebrannter mineralischer Pigmente mit verbesserter Leuchtkraft und geringem Abrieb, dadurch gekennzeichnet, dass man eine wässrige Aufschlämmung der Minerale einem starken Magnetfeld von mindestens 3 500 Gauss mit einer Verweilzeit aussetzt, die zur Abscheidung der magnetisch abscheidbaren Verunreinigungen ausreicht, dass man nach dom Ausbringen der Auf schlüi-nmung aus dem Magnetfeld zumindest einen Teil der "in der Aufschlünmung suspendierten Minerale in Gegenwart eines körnigen N'ahlmittels, das harter als die zu vermählenden mineralischen Feststoffe ist, durchmischt oder rührt, und zwar so lange, dass die Minerale wirkungsvoll entschichtet werden, dass man die entschichteten Minerale wieder aufnimmt und dass man die gegebenenfalls wieder vereinigten Mineralfraktionen bei einer Temperatur im Bereich von 750 - lOOO ⁰C zu einem mineralischen Endprodukt brennt, dessen G.E.-Leuchtkraft mindestens 9O und dessen Valley-Abriebindex weniger als 1OO beträgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man als Mineral Kaolinittone und als wässrige Aufschlämmung eine Aufschlämmung von in Wasser dispergiertem Kaolinton verwendet und dass man die mit dem yahlmittel versetzte Aufschlärrmung so lange durchmischt odsr rührt, bis die Tonfraktion eine mit tiere Korngrosse von v/eniger als 2 ,um aufweist,

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9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder B, dadurch gekennzeichnet, dass man als körniges Mahlmitt^l Glaskörnchen verwendet, die mindestens 30 VoL-tf, des M nh.lm.it I: el--Auf schlänunungs· Gemisches bei der Ent schichtung der Grobton fr akt.ion en beanspruchen, wobei die Glaskörchen Durchmesser im Bereich von ca. 1,65 bis ca. 0,25 mm aufweisen.

.10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 hin 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kaoliton-Vasser Aufschlämmung mit vorbestimmten! Fettstoffgehalt hergestellt wird, daß die Aiifschläiiunung im v;o,^r-.entlichen kontinuierlich durch eine magnetische Trennvorrichtung geleitet wird, daß die Aufschlämmung in dem Magnetfeld mit hoher Feldstärke der Trennvorrichtung gehalten wird, um eine Trennung von Verunreinigungen mit magnetischer Suszeptibilität zu bewirken, daß die magnetisch getrennte Aufschlämmung in einen Speichertank geführt wird, daß in dem Bpädriertank ein vorbestimtoter Kaolin-Feststoffgehalt und eine vorbestimmte Teilchengröße aufrechterhaltenwerden, daß die Aufschlämmung kontinuierlich aus dem Vorratstank mit einer gesteuerten Flußmenge in einem Entleimungsbehälter gepumpt wird, um in diesem Entleimungsbehälter vorbefjtimmte Bedingungen aufrechtzuerhalten und um eine vorbestiminte Verweilzeit in dem Entleimungsbehrilter aufrechtzuerhalten, daß die entleimten Kaoliton-Pigmente aus dem Behälter abgezogen und die Pigmente bei einer Temperatur von wenigstens 000 ⁰C kalziniert werden.

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