DE2505832A1

DE2505832A1 - Verfahren zur reinigung eines minerals von laminarer struktur

Info

Publication number: DE2505832A1
Application number: DE19752505832
Authority: DE
Inventors: Lars Gustav Berg
Original assignee: Hoganas AB
Current assignee: Hoganas AB
Priority date: 1974-03-14
Filing date: 1975-02-12
Publication date: 1975-09-18
Also published as: SE7403455L; GB1464530A; CS191926B2; FR2263989B1; FR2263989A1; SE380250B

Description

Priorität: v.14.Märζ 1974 in Schweden Anm.No.: 74-03455-4

Die Erfindung betrifft die Reinigung eines Minerals von laminarer Struktur, wie Kaolin. Eine besondere Aufgabe der Erfindung besteht in einer derartigen Reinigung eines Minerals, daß sein Weißwert gesteigert wird, was beispielsweise für Kaolin von Bedeutung ist, der zur Herstellung von weißem Porzellan benutzt werden soll. Gleichzeitig soll das Verfahren der Erfindung die Möglichkeit bieten, ein Mineral der erwähnten Art zu reinigen, ohne daß man es zunächst zu äußerst feinen Teilchen vermählen müßte.

Die folgende Beschreibung befaßt sich besonders mit der Reinigung von Kaolin, aber es versteht sich, daß das Verfahren auch für andere Mineralien von laminarer Struktur, wie andere Ton-

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mineralien, Talkum, Glimmer, Asbest und Bauxit brauchbar ist.

Kaolin liegt in der Natur sowohl in Form von primärem Kaolin als auch in Form von sekundären kaolinitischen Tonen vor. Diese natürlichen Kaolinvorkommen sind durch organische und auch anorganische (mineralische) Verunreinigungen zu stark verfärbt und müssen deshalb gewöhnlich einer Bleichung in oxidierenden und auch reduzierenden Bleichmitteln unterzogen werden. Die oxidierenden Mittel sind in erster Linie zur Bleichung der organischen Verunreinigungen und die reduzierenden Mittel zur Bleichung der mineralischen Verunreinigungen, insbesondere Eisenverbindungen, brauchbar, da zweiwertiges Eisen weniger stark als dreiwertiges Eisen färbt.

Wasserlösliche Persalze und Wasserstoffperoxid sind allgemein als oxidierende Bleichmittel benutzt worden, aber es ist auch schon die Verwendung von Ozon in der britischen Patentschrift 1 265 808 vorgeschlagen.

Eine genauere Untersuchung des Verfahrens gemäß dieser britischen Patentschrift ergibt, daß die Bleichung mit Ozon an einem Schlamm sekundären kaolinitischen Tones durchgeführt wird, dessen Teilchen in der Hauptsache kleiner als 2 Mikron sind. Dieses Material erhält man durch Vermahlung, Entflockung und Absetzung eines Ausgangsmaterials einer Teilchengröße unterhalb 300 Maschen BS (No.270 Maschen ASTM), das nur 20 Gew.-% an größeren Teilchen als 10 Mikron, aber 55 Gew.-%

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kleinere Teilchen als 2 Mikron, enthält. Die Vermehlung erfordert eine Energiezufuhr von mindestens 1'5 kWh je Tonne trockenen Tons.

Während die zweistufige Bleichung zu einer beträchtlichen Verunreinigung der Aufnahmebehälter infolge ^ier benutzten Bleichchemikalien führt, hat das Ozonbleichverfahren nach der genannten britischen Patentschrift den Nachteil, daß es eine teure Anlage erfordert und beträchtliche Energie für die Zerkleinerung auf eine Teilchengröße von weniger als 2 Mikron braucht.

Eine untersuchung der sowohl für primäres als auch für sekundäres Kaolinmaterial beschriebenen Bleichmethoden führt zu gewissen neuen Beobachtungen oder Entdeckungen, auf denen die Erfindung beruht. Die erste Beobachtung bestand darin, daß die Fremdstoffverunreinigungen zwischen den laminaren Kristallen, aus denen die gemahlenen Kaolinteilchen bestehen, eingeschlossen oder zwischengelagert sind. Fortgesetzte Vermahlung der laminaren Kristalle führt zu keiner merklichen Schichtentrennung der Kristalle, sondern die Fremdmineralkörner waren noch in den Körnern eingeschlossen, wie man unter dem Mikroskop erkennen konnte. Die zweite Beobachtung oder Entdeckung bestand darin> daß die Ozonbehandlung eine Verschiebung der Kornanalyse eines Tonschlammes in Richtung zu einer Erhöhung an feineren Fraktionen führte. Eine genauere Untersuchung dieser Erscheinung zeigte, daß Ozon einen schichtlösenden Effekt auf die laminaren Kristalle hat, so daß die

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darin eingeschlossenen Verunreinigungen, und zwar in erster Linie mineralische Verunreinigungen, freigelegt werden.

Infolgedessen besteht das Verfahren nach der Erfindung darin, daß man das Rohmaterial zur Erzielung einer Fraktion mit Teilchengrößen bis zu 55 Mikron fraktioniert, diese Fraktion mit Wasser unter Bildung eines Schlammes vermischt, den Schlamm mit Ozon zur Trennung der Teilchenschichten behandelt, auf diese Weise die Fremdmineralteilchen zwischen den Schuppen der Laminarteilchen freilegt und die so freigelegten Fremdstoff teilchen entfernt.

Wenn man den rohen Kaolin reinigt, wird dieses Material zweckmäßig zunächst in Wasser zu einem Schlamm suspendiert, der dann durch Entfernung größerer Teilchen als etwa 44 Mikron beispielsweise durch Sieben auf einem 325-Maschensieb (US-Norm) fraktioniert wird. Es ist natürlich auch möglich, das Rohmaterial in trockenem Zustand zu fraktionieren und dann die feinere Kornfraktion als 44 Mikron mit Wasser anzuschlämmen.

Der Schlamm entnäsEt vorzugsweise 10 bis 1000 g Kaolin je Liter Schlamm. Dem Schlamm wird Ozon vorzugsweise in Fora eines ozonisierten Gases zugegeben. Ein solches Gas erhält man vorzugsweise, indem man Luft oder Sauerstoff durch ein Ozonisiergerät des Handels streichen läßt. Bei Benutzung von Luft erhält man gewöhnlich einen Ozongehalt von 10 g/iji? Luft. Bei Benutzung von Sauerstoff erhält man gewöhnlich einen Ozongehalt

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von 20 g/m Sauerstoff. Vorzugsweise setzt man dem zu behandelnden Schlamm ein Netzmittel, wie Natriumhexametaphosphat, zu. Zur Erhöhung des pH-Wertes des Schlammes auf etwa 11 gibt man zweckmäßig ein Alkali zu, weil bei diesem pH-Wert anscheindend Ozon seinen stärksten schichtenlösenden Effekt hat. Der Ozonverbrauch beträgt 2 bis 10 g/kg Kaolin.

Das ozonhaltige Gas kann in den Schlamm durch Düsen eingeblasen werden, die kleine Blasen erzeugen. Stattdessen kann der Schlamm auch an der Spitze einer Kolonne versprüht werden, und die so gebildeten Tröpfchen können durch die Kolonne fallengelassen werden. Das ozonhaltige Gas wird am Boden der Kolonne zugeführt und durch den Turm im Gegenstrom zu den Tropfen aufwärts-streichen gelassen. Der Kontakt zwischen Schlamm und Gas erfolgt vorzugsweise bei normaler Temperatur.

Die Fremdstoffteilchen werden jetzt aus dem Schlamm entfernt. Wenn die Teilchen magnetisch sind, können sie durch Hagnetscheidung entfernt werden. Ein anderer Weg zu ihrer Abtrennung besteht in der Sink- und Flotiermethode. Ein dritter Weg besteht darin, daß man dem Schlamm Salzsäure zusetzt, um die Fremdstoffteilchen aufzulösen, üblicherweise ist ein pH^Wert von etwa 1 wirksam. Dann wird durch Filtration und/oder Zentrifugierung Wasser aus dem Schlamm entfernt, und das feuchte Material wird darauf zu einem trockenen Pulver erhitzt.

Nachstehend wird die Erfindung in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

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Fig.l erläutert eine Anlage zur Reinigung von Kaolin,

Fig.2 erläutert den Einfluß der Ozonbehandlung auf die Teilchengröße.

Natürlicher roher Kaolin wurde mit Wasser in einem Behälter 1 aufgeschlämmt, der mit einem Rührer 2 ausgerüstet war. Der Schlamm wurde zu einem Sieb 3 geleitet, auf dem größere Teilchen als 44 Mikron entfernt wurden. Der Kaolin dieses Schlammes hatte einen Weißwert von 45 % gemäß der Weißwertskale, in der MgO einen Weißwert von 100 % hat. Durch Leitung 4 wurde dem das Sieb verlassenden Schlamm ein Benetzungsmittel zugesetzt, das üblicherweise aus Natriumhexametaphosphat in einer Menge, schwankend zwischen 1000 und 2000 ppm des Kablingewichtes, bestand. Der Schlamm wurde dann zu einem sogenannten Lamellenseparator 5 geleitet, der mehrere parallele schräge Trennwände enthielt. Der Schlamm wurde zwischen diesen Trennwänden aufwärts-fließen gelassen. Die schweren Fremdstoffteilchen bewegten sich abwärts und wurden durch einen Auslaß 6 entfernt. Diese Fremdstoffteilchen bestanden aus den Mineralien Quarz, Glimmer, Chloritschiefer und Almandin, welches die normalen Verunreinigungen im rohen Kaolin sind. Die leichteren Kaolinteilchen bewegten sich zum oberen Teil des Separators 5. Der Kaolin hatte jetzt einen Weißwert von 65 % nach der oben erwähnten Skala.

Die Korngrößenverteilung des so erhaltenen Schlammes wurde mittels eines Teilchenanalysators (Coulter Electronics Coulter

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Counter (g) ) gemessen. Das Ergebnis ist im Diagramm der Fig.2 in ausgezogenen Linien dargestellt. Die Aszisse gibt das Teilchenvolumen in /um (Kubikmikron) und die Ordinate gibt Teilchenzahl in % der Gesamtanzahl wieder. Durch Leitung 7 wurde dem Schlamm ein Alkali zugegeben/ um den pH-Wert auf etwa 11 zu erhöhen. Der Schlamm, der jetzt einen Kaolingehalt von etwa 100 g/l hatte, wurde zu einem Behälter 8 geleitet. Aus einer Leitung 9 wurde gasförmiger Sauerstoff mit einem Ozongehalt von 15 g/m in Form kleiner Blasen dem Schlamm während 30 Minuten zugesetzt. Die insgesamt verbrauchte Ozonmenge betrug 5 g/kg Kaolin.

Der ozonbehandelte Schlamm Wurde darauf einer Trennung in einem Lamellenseparator 10 unterzogen. Die durch die Ozonbehandlung freigelegten Verunreinigungen wurden vom Boden des Trenngerätes durch eine Leitung 11 abgezogen. Der reine Kaolinschlamm wurde von der Spitze des Trenngerätes abgezogen. Der Kaolin hatte jetzt einen Weißwert von 80 % nach der oben erwähnten Skala. Wiederum wurde, die Korngrößenverteilung in dem oben erwähnten Korngrößenanalysator gemessen. Das Ergebnis ist in Fig.2 in gestrichelten Linien dargestellt. Es ist deutlich zu sehen, daß die Ozonbehandlung zu einer Erhöhung an kleineren Teilchen und einer Abnahme an größeren Teilchen führte.

Der reine Kaolinschlamm wurde dann durch Zugabe von Salzsäure durch eine Leitung 12 neutralisiert, darauf entwässert und in

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einem Gerät 13 getrocknet; das trockene Kaolinpulver wurde durch den Auslaß 14 abgezogen.

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Claims

Patentansprüche

ή. Verfahren zur Reinigung eines Minerals von laminarer Struktur, wie Kaolin, dadurch gekennzeichnet, daß man mit Wasser einen Schlamm einer Fraktion des Ausgangsmaterials, bestehend aus Teilchen mit Teilchengrößen bis zu 44 Mikron bildet, diesen Schlamm mit einem ozonisierten Gas zur Schichtentrennung der Teilchen behandelt, dadurch zwischen den Schuppen der Laminarteilchen eingeschlossene Fremdmineralteilchen freilegt und diese entfernt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der

Schlamm vor der Ozonbehandlung und zweckmäßig nach Zugabe eines Benetzungsmittels, wie Natriumhexametaphosphat, in einem Abscheider, zweckmäßig einem Lamellenseparator, von Verunreinigungen, wie Quarz, Glimmer, Chloritschiefer und Almandin, befreit wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ozonhaltiges Gas derart zusetzt, daß 2 bis 10 g Ozon/kg Mineral verbraucht werden. .
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm 10 bis 1000 g Mineral/Liter Schlamm enthält.

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm etwa 100 g Mineral/Liter Schlamm enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Zugabe von Alkali den Schlamm auf einen pH-Wert von etwa 11 während der Ozonbehandlung einstellt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freigelegten FreÄdmineralteilchen in einer Sink- und Flotiermethode entfernt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freigelegten Fremdmineralteilchen durch Ansäuerung des Schlammes und Auflösung dieser Teilchen entfernt werden.

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