DE2533789B2

DE2533789B2 - Verfahren zur gleichmäßigen Verteilung von Stoffen oder Stoffgemischen im Verlaufe der Herstellung pulverförmiger Zubereitungen

Info

Publication number: DE2533789B2
Application number: DE2533789A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Prof. Dipl.- Chem. Dr. 3067 Lindhorst Boelsing
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-07-29
Filing date: 1975-07-29
Publication date: 1980-07-31
Also published as: DE2533789A1; DD126084A5; FR2319407B1; GB1563504A; US4488971A; US4350598A; NL7608336A; AT359979B; IT1064765B; BE844618A; CH621946A5; ATA523176A; JPS6315008B2; JPS5221276A; DE2533789C3; FR2319407A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gleichmäßieen Verteilunc von Stoffen und Stoffpemischen im Verlaufe der Herstellung pulverförmiger Zubereitungen durch chemische Reaktion.

Chemische Stoffe werden in der Regel auf mechanischem Wege im Verlaufe der Herstellung pulverförmiger Zubereitungen verteilt, z. B. durch Mahlvorgänge. Den mechanischen Verfahren haften in vielen Fällen erhebliche Nachteile an. So gelingt es beispielsweise nicht oder nur sehr schwierig, Stoffe von ölartiger oder pastöser, klebender odr.r schmierender Beschaffenheit gleichmäßig auf einen feinkörnigen Trägerstoff derart zu verteilen, daß eine staubtrokkene, pulverförmige, homogene Zubereitung entsteht.

Entweder ist die Menge eines so beschaffenen zu verteilenden Stoffes zu klein, um eine gleichmäßige Verteilung in alle Partikeln der pulverförmigen Zubereitung zu ermöglichen, oder sie ist so groß, daß zwar alle Partikeln belegt sind, daneben aber auch eine freie, ungebundene Phase vorliegt, welche die Partikeln verklebt und somit die Herstellung einer staubtrockenen, pulverförmigen Zubereitung verhindert.

Aber Much dünnflüssige Stoffe und Stoffgemischc, insbesondere lösungsmittelhaltige, z. B. wäßrige Lösungen. Emulsionen und Suspensionen sind insofern auf mechanischem Wege schwierig zu verteilen, als sie eine große Menge an feinkörnigem adsorptionsfähigem Material benötigt, um eine pulverförmige und staubtrockene Zubereitung zu erzielen.

Aus der CH-AS 405 612 ist bekannt, feste, pulverförmige Zubereitungen von Calciumhydroxid mit speziellen Wirkstoffen dadurch herzustellen, daß man kleine Mengen Calciumoxid, jeweils weniger als 200 g. ausbreitet und den wasserfreien Wirkstoff, wenn er flüssig ist, cinknctct und danach das zur Hydratation erforderliche Wasser zugibt. Der Mischvorgang ist demnach abgeschlossen, bevor die zur Hydratation erforderliche Menge Wasser dem verkneteten Teig zugefügt wird. Die vorgeschriebene Arbeitsweise ist ungewöhnlich umständlich und aufwendig; sie ist darauf ausgerichtet, pharmazeutische Spezialitäten, Mittel gegen Hausschwamm und dergleichen, unter den Arbeitsbedingungen eines Apothekers herzustellen. Wie man durch Modellversuche und deren Auswertung unter dem Stereomikroskop leicht zeigen kann, ist so eine wirklich homogene Zubereitung nicht zu erzielen, sofern nicht zufällig die Wirkstoffmenge so bemessen ist, daß das gesamte Calciumoxid vorab belegt wurde.

Die des weiteren vermittelte Lehre, der Wirkstoff lasse sich, wenn wasserlöslich, zusammen mit Wasser in Calciumoxid einkneten, ist nicht geeignet, die genannten Wirkstoffe in eine homogene Zubereitung mit Calciumhydroxid zu überführen. Jede wäßrige Lösung, z. B. die des mimentlich genannten Phenols, reagiert sofort und, falls ausreichend Wasser vorhanden ist, so heftig mit dem vorgelegten Calciumoxid, daß man von einer explosionsartigen Reaktion sprechen kann; folglich ist es unmöglich, derartige wäßrige Lösungen mit Calciumoxid gar zu »verkneten«. Bemißt man die Wassermenge sehr klein - das im Beispiel genannte Phenol zerfließt bereits unter Zugabe sehr geringer Wasseranteil - und bringt diese konzentrierte wäßrige Lösung auf das ausgebreifete Calciumoxid, so erfolgt dieselbe chemische Reaktion wie ι im Falle der verdünnten wäßrigen Lösung, d. h., es findet eine sofortige chemische Umsetzung am Ort des Auftragens statt, die nur deshalb als weniger heftig emnfunden wird, weil iiehon der Neiitralisationsreak-

tion die Hydratationsreaktion infolge der geringen Wassermenge unvollständig ist. Es bildet sich sofort Calciumphcnolat und eine relativ kleine Menge Calciumhydroxid, wobei beide Reaktionsprodukte neben einem großen Überschuß noch nicht umgesetzten Calciumoxids vorliegen. Auch wenn man anschließend die zur vollständigen Hydratation erforderliche Wassermenge zugibt, resultiert keine homogene Zubereitung, da der Wirkstoff lediglich am primär gebildeten Calciumhydroxid - wenn überhaupt - haftet, nicht aber an der großen Menge des in der späteren Hydratationsreaktion gebildeten Calciumhydroxids. Wie man unter dem Mikroskop leicht zeigen kann, liegt wenig wirkstoffbehaftetes Calciumhydroxid heterogen neben einem Überschuß unbehaftetep Calciumhydroxids vor. Im vorgenannten Be'spiel mit Phenol läßt sich das gebildete Calciumphenolat als Feststoff ohnehin nicht in eine homogene Zubereitung überführen.

Neben den mechanischen Verfahren und dem der CH-AS 405612, die Herstellung pulverförmiger Zubereitungen von Calciumhydroxid mit wasserfreien flüssigen (pharmazeutischen) Wirkstoffen betreffend, sind Verfahren zur Verteilung von Stoffen und Stoffgemischen in pulverförmige Zubereitungen auf chemischem Wege bekannt.

So ist es möglich, Mineralöle oder öle anderer Herkunft, bituminöse Stoffe oder Wachse und dergleichen dadurch zu verteilen, daß man sie mit einer mit Wasser ein Hydroxid bildenden Verbindung vermischt und diese Verbindung mit der stöchiometrischen Wassermenge zum Hydroxid umsetzt (DE-OS 2053627).

Ferner ist es möglich, Abfallstoffe tiadurch in einem Feststoff zu verteilen, daß man sie mit einem Erdalkalioxid versetzt, welches mit grenzflächenaktiven, die Reaktion mit Wasser verzögernden Substanzen vorbehandelt wurde und das mit den Abfallstoffen beladcne Erdalkalioxid mit etwa stöchiometrischen Mengen Wasser zu Erdalkalihydroxid reagieren läßt (DE-OS 2328777).

Obwohl die zuletzt beschriebenen chemischen Verfahren gegenüber den mechanischen Verfahren und gegenüber dem sich auf wasserfreie (pharmazeutische) Wirkstoffe beziehenden, nur in diskontinuierlicher Verfahrensweise und unter Einsatz von Mengen kleiner als 200 g eines speziell gemahlenen Calciumoxids durchführbaren Verfahren einen erheblichen Fortschritt bedeuten, haftet jedem von ihnen noch ein gewisser Nachteil an.

Nach dem ersten Verfahren können keine wäßrigen Stoffe und Stoffgemische umgesetzt werden. Es bleibt beschränkt auf weitgehend wasserfreie Mineralöle oder öle anderer Herkunft sowie weitgehend wasserfreie bituminöse Stoffe oder Wachse und dergleichen; das erforderliche Reaktionswasser darf erst nach der Zugabe der zu verteilenden Stoffe eingebracht werden.

Nach dem zweiten Verfahren muß ein Erdalkalioxid verwendet werden, welches mit grenzflächenaktiven Stoffen vorbehandelt wurde. ι

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem Stoffe und Stoffgemische, insbesondere von ölartiger oder pastöser, klebender oder schmierender Beschaffenheit sowie dünnflüssige Stoffe und Stoffgemischc, insbesondere ι lösungsmittelhaltige, z. B. wäßrige Lösungen, Emulsionen und Suspensionen auf einfachste Weise, d. h. in hohem Maße wirtschaftlich, zu völlie homogenen pulverförmigen Zubereitungen verteilt werden können.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur gleichmäßigen Verteilung von Stoffen oder Stoffge-

• mischen im Verlaufe der Herstellung pulverförmiger Zubereitungen durch Vorverteilung der Stoffe in einer mit Wasser ein Hydroxid bildenden Verbindung und deren anschließende verteilende Umsetzung mit der stöchiometrischen Wassermenge zum Hydroxid, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe oder Stoffgemische in flüssigem Zustand oder als flüssige Zubereitung in Form einer Lösung, Emulsion oder Suspension oder in festem homogen verteilbarem Zustand in Gegenwart von Wasser oder, sofern sie kein oder keine

■' für die chemische Umsetzung ausreichende Menge Wasser enthalten, unter gleichzeitiger Zugabe von Wasser so schnell auf mechanischem Wege in der mit Wasser ein Hydroxid bildenden Verbindung gleichförmig und allumfassend vorverteilt werden, daß die Vorverteilungsgeschwindigkeit höher als die Reaktionsgeschwindigkeit der mit Wasser ein Hydroxid bildenden Verbindung mit Wasser ist, und daß man dann außerhalb der mechanischen Homogenisierungszone die in dem so erhaltenen Homogenisat befindliche, mit Wasser ein Hydroxid bildende Verbindung zum Hydroxid reagieren läßt.

Wenn im Rahmen der vorliegenden Erfindung von Stoffen und Stoffgemischen, insbesondere von ölartiger oder pastöser klebender oder schmierender Beschaffenheit sowie von dünnflüssigen Stoffen und Stoffgemischen, insbesondere lösungsmittelhaltigen z. B. wäßrigen Lösungen, Emulsionen und Suspensionen die Rede ist, so ist dies im weitesten Sinne zu verstehen. Es kann sich um organische und anorganische Stoffe und Stoffgemischc handeln, sofern sie im Sinne der vorliegenden Erfindung vorverteilbar sind.

Die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vom physikalischen Zustand der Stoffe und Stoffgemische weitgehend unabhängig und beispielsweise auch möglich, wenn organische Stoffe bei niedriger Temperatur noch als beispielsweise in Wasser suspendierte Feststoffe vorliegen, und erst bei Temperaturerhöhung oder unter dem Einfluß eines Lösungsmittels flüssig werden. Es kann sich nicht nur um Einphasensysteme und um Zweiphasensysteme aus Wasser und einer mit Wasser nicht oder nur begrenzt mischbaren organischen Flüssigkeit, sondern auch um Mehrphasensysteme unter Einschluß von feinstverteilten Feststoffen handeln. Auch die Viskosität der Stoffe und Stoffgemische spielt für die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens keine entscheidende Rolle.

Das gleiche gilt für die chemische Natur der Stoffe und Stoffgemischc Hierbei kann es sich ebenso um monomere Verbindungen wie auch um Polykondensate und Polyadditionsverbindungen handeln. Diese Stoffe können natürlichen oder synthetischen Ursprungs sein. Beispiele sind Mineralöle und Mineralölprodukte wie Altöle, pflanzliche und tierische öle (Fette), Wachse und wachsähnliche Produkte, Teeröle, Harze und harzähnliche Stoffe (Kunstharze), bituminöse Stoffe, Peche, Säureharze, allgemein Kohlenwasserstoffe und funktioneile Derivate. Stoffe dieser Art können als Losungen, Emulsionen und Suspensionen vorliegen. Die Lösungen können Wasser oder organische Lösungsmittel enthalten. Entsprechendes gilt für Emulsionen und Suspensionen.

Beispiele für Lösungen, Emulsionen und Suspensionen sind Metallsalzlösungen, Kunstharzemulsionen, Ölemulsionen, Galvanikschlämme, Rotschlämmc, Klärschlämme, Wasserglaslösungen, pastöse Kieselsäure, Abfall aus Massentierhaltung (Gülle). Aber auch mit ölen oder ölähnlichen Stoffen beladene Bleicherden, ganz allgemein Mehrphasensysteme wie z. B. Gemische aus Öl und Wasser; Gele w^;e z. B. lösungsmittelhaltige Abfälle chemischer Werkstoffe.

Es spielt auch keine Rolle, ob der Stoff a!s solcher verteilt werden kann, oder ob er vorbehandelt werden muß, z. B. durch Verdünnen mit Lösungsmitteln oder nach vorangegangener chemischer Neutralisation. Es können auch Stoffe und Stoffgemische kombiniert werden, die selber untereinander oder mit den Komponenten der Hilfsreaktion chemisch reagieren können, um ihre erhöhte chemische Reaktivität in der feinstverteilten Form zu nutzen, z. B. bei der Verteilung von pastöser Kieselsäure oder Bleicherden unter Verwendung von Calciumoxid.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Stoffe geeignet, die in einer chemischen Reaktion derart umgesetzt werden können, daß ein neuer Stoff entsteht, der eine größere Oberfläche besitzt als der Ausgangsstoff. Dies gilt für Reaktionen, in denen unter Umsetzung mit Wasser Hyi!· oxide entstehen. Hierfür sind insbesondere sämtliclw Erdalkalioxide geeignet, d. h. die Oxide von Calcium, Barium, Strontium oder Magnesium. Für die Zwecke der Erfindung wird Calciumoxid in Form des handelsüblichen Branntkalks, z. B. Weißfeinkalks, bevorzugt, aber auch grobe Körnungen sind in vielen Fällen brauchbar.

Der Branntkalk kann bis zu 18 Gew.Ci Magnesiumoxid oder andere Fremdbestandteile enthalten. Mit steigenden Anteilen von Magnesiumoxid verläuft die Umsetzung des mit den organischen Stoffen beladenen Branntkalks durch Wasser langsamer und mit geringerer Wärmeentwicklung, was in einigen Anwendungsfällen von Vorteil sein kann. Wegen dieser bevorzugten Verwendung von Branntkalk seien die folgenden Maßnahmen bzw. Vorteile der Erfindung nur anhand von Calciumoxid beschrieben, obgleich sie im wesentlichen auch für die genannten anderen Erdalkalioxide bzw. deren Gemische gelten. Ferner sind Aluminiumalkoholate, insbesondere bei Raumtemperatur flüssige Aluminiumalkoholate geeignet. Am Beispiel eines Aluminiumalkoholats soll der grundlegende Gedanke der Erfindung aufgezeigt werden.

Der Verteilung von Stoffen und Stoffgemischen durch chemische Reaktion gemäß der vorliegenden Erfindung liegt der folgende Gedanke zugrunde:

Reagiert ein Stoff A mit einem Stoff B derart, daß ein Stoff C entsteht, der eine größere innere und äußere Oberfläche besitzt als A bzw. ß, so lassen sich Stoffe D, E usw. auf chemischem Wege verteilen, sofern sie vor Beginn der Reaktion von A und B untereinander in A oder B homogen vorverteilt wurden. Die der Verteilung zugrundeliegende Umsetzung A + ß—»C, die als Hilfsreaktion bezeichnet werden soll, vollzieht die Verteilung von D, /:' usw.; die zu verteilenden Stoffe selbst unterliegen in der Regel keiner ehemischen Wechselwirkung mit A, B und C

Als Modellreaktion mit besonders signifikanter Oberflächenvergrößerung eines der Ausgangsstoffe kann die Hydrolyse von Aluminiumalkoholaten zu Aluminiumhydroxid und Alkohol dienen.

Zur Verdeutlichung des zugrundeliegenden Gedankens geht man mit Vorteil von dem bei Raumtemperatur flüssigen Al-sek. butanolat aus, welches unter Einfluß von Luftfeuchtigkeit zu einem feinkörnigen Aluminiumhydroxid und dem verdunstenden Alkohol zerfällt; die in der Hilfsreaktion entstehende Verbindung hat gegenüber der Ausgangsverbindung eine um mehrere Zehnerpotenzen vergrößerte Oberfläche.

Ein in der zusammenhängenden Phase des ununigesetzten flüssigen Alkoholats homogen vorverteilter, d. h. hier gelöster Stoff, etwa ein flüssiger Farbstoff, wird in die neu entstehende Struktur des Reaktionsprodukts übergeführt, dergestalt, daß, ungeachtet der beobachtbaren geringen Volumenzunahme, jedes einzelne Aluminiumoxidteilchen hauptsächlich eingeschlossene Farbstoffanteile enthält.

Ein flüssiger Farbstoff möge nun nicht nur in dem Aluminiumalkoholat gelöst vorliegen, sondern über die Sättigung hinaus auch als äußere Phase neben dem Alkoholat.

Nach Ablauf der Hilfsreaktion liegt, sofern die Menge der äußeren Phase innerhalb bestimmter Grenzen gehalten wurde, überraschenderweise ebenfalls ein staubtrockenes Aluminiumhydroxid vor, welches nun jedoch den Farbstoff nicht nur eingeschlossen, sondern auch an den inneren und äußeren Oberflächen adsorbiert enthält. Da dieselbe Menge des in derselben Grundreaktion, jedoch ohne Farbstoffzugabe hergestellten Aluminiumhydroxids andererseits mit derselben Menge an nachträglich zugegebenem Farbstoff lediglich eine halbflüssigc Suspensionergibt, ist bewiesen, daß die Adsorptionsfähigkeit der innerhalb der Farbtoffphase gebildeten neuen. Oberfläche, offensichtlich wegen der Ausschaltung störender Fremdadsorptionen, im besonderen Maße erhöht ist.

Entsprechendes gilt für die Hilfsreaktion mit Calciumoxid. Calciumoxid reagiert mit Wasser zu Calciumhydroxid, dessen Oberfläche etwa um das 10- bis 2Öfachc größer ist als die des Calciumoxids; somit ist auch diese Umsetzung als Hilfsreaktion zum Zwecke der Verteilung geeignet. Dem Verhaltendes Aluminiumalkoholate entsprechend ist eine Verteilung sowohl ohne äußere flüssige Phase als auch im Inneren einer flüssigen Phase möglich. Läßt man beispielsweise Par affinöl gleichmäßig und soeben bis zur Sättigung in das Calciumoxid einziehen, wobei es keine Rolle spielt, ob das Oxid gemahlen oder grobstückig vorliegt, so entsteht in der Umsetzung mit der danach zugegebenen berechneten Menge Wassers pulverförmiges Calciumhydroxid, dessen einzelne Partikeln, jedes für sich, Paraffinölanteilc enthalten.

Trägt man umgekehrt Calciumoxid in einen über die Sättigung hinausgehenden Anteil Paraffinöl ein, so entsteht im Verlauf der Umsetzung nut der zur flüssigen Suspension von Calciumoxid in Paraffinöl zugegebenen berechneten Wassermenge, aus der durch die Wasserzugabe weiter verflüssigten Suspension ein staubtrockenes Pulver, dessen einzelne Partikel völlig gleichmäßig mit Paraffinöl belegt sind. Der Unterschied im Hinblick auf das Beispiel mit Aluminiumalkoholat, auf den hier ausdrücklich verwiesen wird, besteht darin, daß der zu verteilende Stoff in dem Ausgangsstoff Calciumoxid nicht im wahren Sinne gelöst vorliegen muß; die verfahrensgemäß erforderliche

Vorverteilung wird auch durch das gleichmäßige Eindringen des Öles in alle CaO-Partikel gewährleistet.

Anhand der beschriebenen Beispiele wird deutlich, daß eine optimale Vorverteilung der zu verteilenden Stoffe im Inneren der Ausgangsstoffe der jeweils verwendeten Hilfsreaktion charakteristisch für eine Verteilung durch chemische Reaktion ist. Demnach zählen »Verteilungen« von solchen Stoffen, die nicht vor Beginn der chemischen Hilfsreaktion in die inneren Strukturen der Ausgangsstoffe der Hilfsreaktion eingebracht werden können, nicht zu der verfahrensgemäßen Verteilung durch chemische Reaktion!

Bringt man beispielsweise Metallpartikeln, etwa feinpulverisiertes Kupfer, in flüssiges Aluminiumalkoholat ein, so läßt sich das Metall in der flüssigen Phase lediglich suspendieren; eine weitergehende Wechselwirkung unterbleibt. Nach Ablauf der Hilfsreaktion, d. h. nach Zugabe der berechneten Menge Wasser, liegt das gebildete Aluminiumhydroxid neben den unveränderten Metallpartikeln vor; keines der einzelnen Hydroxidpartikelchen enthält Metallanteile und das Metall wird auch nicht adsorptiv gebunden. Von einer »Verteilung«, wenn auch in einem ganz anderen Sinne, könnte man nur insofern sprechen, als sich die Metallpartikeln nach Ablauf der Hilfsreaktion nicht nur in dem vorgegebenen Volumen des Ausgangsprodukts befinden, sondern in dem etwas größeren Volumen des entstandenen, locker gepackten Aluminiumhydroxidpulvers.

Entsprechendes gilt für die Vorverteilung im Calciumoxid. Auch hier würde ein Metallpulver nicht in einen Ausgangsstoff der Hilfsreaktion eingebracht werden können, so daß es nach Ablauf der chemischen Reaktion unverändert in dem etwas größeren Volumen des Calciumhydroxids vorliegen würde; wie bereits erwähnt, soll dieser Vorgang nicht als Verteilung durch chemische Reaktion aufgefaßt werden. Aber auch in Fällen, in denen grundsätzlich die Möglichkeit einer Verteilung durch chemische Reaktion realisiert werden könnte, muß keine Verteilung durch chemische Reaktion im obengenannten Sinne vorliegen. So wird fälschlicherweise auch dann von einer Verteilung gesprochen, wenn beispielsweise ein Stoff öliger Konsistenz in Calciumoxid eingetragen wird, ohne daß alle Calciumoxid-Partikeln den öligen Stoff gleichmäßig aufnehmen können, d. h. ohne optimale Vorverteilung. Nach Ablauf der chemischen Reaktion von Calciumoxid mit Wasser liegen ölhaltige Calciumhydroxidpartikeln in demselben Sinne neben ölfreien Calciumhydroxidpartikeln vor, wie die Metallpartikeln im vorangegangenen Beispiel.

Um im gewählten Beispiel eine echte Verteilung durch chemische Reaktion zu erhalten, müßte, wenn die Menge des ölhaltigen Stoffes klein ist, wenn also beispielsweise eine kleine Menge eines öligen Stoffes verteilt werden soll, dieser in einem inerten Lösungsmittel einer solchen Menge gelöst sein, daß die Lösung alle Calciumoxidpartikeln erreicht; nach Ablauf der Reaktion sind auf diese Weise alle Calciumhydroxidpartikeln mit dem öligen Stoff behaftet.

Zusammenfassend läßt sich sagen: Eine Verteilung durch chemische Reaktion ist immer dann möglich, wenn der zu verteilende Stoff in den Ausgangskomponenten der jeweiligen Grundreaktion dergestalt vorverteilt werden kann, daß jedes Teilchen des Ausgangsstoff es mit dem zu verteilenden Stoff vor Beginn der Hilfsreaktion in eine vorverteilende Wechselwirkung treten konnte.

Wie bereits gezeigt wurde, gelingt dieses am bester wenn der zu verteilende Stoff in einer der Ausgangs komponenten der jeweiligen Hilfsreaktion gelös werden kann, weil hierbei im günstigsten Fall einzeln* solvatisierte Molekeln vorliegen können. Anderer seits läßt sich, wie im Beispiel mit Calciumoxid gezeig wurde, der zu verteilende Stoff in diesem Ausgangs stoff der Hilfsreaktion hinreichend vorverteilen, wem auch nicht in Form einer echten Lösung, so doch al homogene Lösung, selbst mit Wasser als Lösungsmit tel, in die Calciumoxidpartikeln homogen einziehei lassen.

Wenn eine Vorverteilung allein durch Herstellunj von Lösungen der zu verteilenden Stoffe in einer de

ι ■> Ausgangskomponenten der einzelnen Hilfsreaktionei angestrebt werden müßte, um eine vollkommene Ver teilung der chemischen Reaktion zu erzielen, so wäri die Anwendungsbreite des Verfahrens in der Tat seh eingeschränkt. Wenn man sich vor Augen führt, dal

-" schließlich jedes Teilchen eines der Ausgangsstoff« der Grundreaktion mit dem zu verteilenden Stoff eini irgendwie geartete vorverteilende Wechselwirkun] eingehen können muß, so lassen sich noch andere For men der Vorverteilung finden. Eine wurde schon er

-^r> wähnt: das Aufsaugen flüssiger Stoffe durch die Ge samtheit aller Calciumoxidpartikeln. Wie im einzel nen verfahren werden kann, soll im folgenden an Beispiel mit Calciumoxid erläutert werden. Hierbe muß berücksichtigt werden, daß sich selbstverständ·

J" lieh nur Stoffe in Calciumoxid vorverteilen lassen, dit mit diesem nicht abwegig reagieren oder nicht sonderlich schnell reagieren.

Liegt die Flüssigkeit im Überschuß vor, so trägt mar in sie Calciumoxid ein. Je nach Ausgangsstoff unc

>"' Mengenverhältnis entsteht hierbei eine pastöse Masse oder eine flüssige Suspension. Kleine Mengen werder zur gleichmäßigen Benetzung aller Calciumoxidpartikeln zuvor in einem inerten Lösungsmittel gelöst; ir diese Lösung trägt man dann Calciumoxid ein. Ist das

-to Lösungsmittel im Endprodukt unerwünscht, so wähli man ein leicht flüchtiges, welches während der stets exothermen Reaktion abdestilliert.

Aber auch ohne Lösungsmittel lassen sich kleine Mengen an flüssigen Stoffen so vorverteilen, daß alle

■» > Calciumoxidanteile mit dem zu verteilenden Stoff behaftet sind. Dies gelingt durch Vermählen, zweckmäßigerweise bei der Herstellung von pulverförmiger!] Calciumoxid, sofern die Menge des zu verteilender Stoffes so bemessen ist, daß in der Tat alle Calciumoxidpartikeln überhaupt belegt werden können - anderenfalls müssen auch hier Hilfslösungsmittel benutzt werden. So erhält man beispielsweise durch intensives Mahlen von Calciumoxid mit 0,5% Fettsäure ein hydrophobes Mahlgut; da der Platzbedarl der Fettsäuremolekeln und die Kornoberfläche des Oxids bekannt sind, läßt sich zeigen, daß bei weitem nicht jedes Korn mit Fettsäure belegt sein kann. Vielmehr bilden sich hydrophobe Micellen aus, die im Inneren unbelegtes Calciumoxid enthalten, das nach to mechanischer oder chemischer Freilegung normal mit Wasser abreagiert.

Feste Stoffe werden vor der Zugabe zum Calciumoxid entweder geschmolzen oder in einem Lösungsmittel gelöst und dann wie oben behandelt.
Eine Vorverteilung durch Vermählen kommt hier - abgesehen von den bereits genannten Voraussetzungen — nur dann in Frage, wenn sich der zu verteilende Stoff mechanisch in. mindestens aber

auf die einzelnen Calciumoxidpartikeln verbringen läßt.

Beispielsweise läßt sich Hartparaffin ohne Schwierigkeiten derart mit Calciumoxid vermählen, daß eine homogene Vorverteilung resultiert; das obener- "> wähnte Kupferpulver läßt sich auf diesem Wege jedoch nicht vorverteilen.

In diesem Zusammenhange, d. h. bei der Vorverteilung von Feststoffen, läßt sich die Bedeutung der verfahrensgemäßen Vorverteilung am Beispiel der ^|(1 Verteilung von elementarem Schwefel gut demonstrieren: rührt man einerseits Schwefelblüte mit Calciumoxid intensiv zusammen, schließlich unter Zugabe von Wasser, so liegt der Schwefel in derselben Weise im Sinne des Verfahrens unverteilt vor. wie etwa das ι "> bereits mehrfach erwähnte Kupferpulver: neben CaI-ciumhydroxidpartikeln sind in einem hellgelben Gemisch unveränderte Schwefelteilchen vorhanden. Mahlt man andererseits dieselbe Menge Schwefelblüte intensiv mit Calciumoxid, bei kleineren Mengen -'<> am besten nach dem Anteigen, z. B. mit Paraffinöl, so führt die Umsetzung mit der später zugegebenen berechneten Menge Wassers zu einer echten Verteilung, was sich an den Folgereaktionen zeigt: unter zunehmender Braunfärbung des Reaktionsgemisches bilden sich zunächst Sulfide, später entweichen größere Mengen an H₂S-GaS und sich abscheidender Schwefel entzündet sich spontan an der Oberfläche; am Ende dieser in der Hauptsache durch Disproportionierungsreaktionen gekennzeichneten Reaktionsfolge liegt ein reinweißes Gemisch verschiedener Salze, Oxide und Hydroxide vor.

Wasserlösliche Substanzen werden in der in bezug auf die Umsetzung stöchiometrischen Menge Wassers gelöst. Da Verteilung und Adsorption in der Umset- π zung von Calciumoxid und Calciumhydroxid erfolgen, handelt es sich hierbei noch nicht um die Vorverteilung im obigen Sinne, sondern um einen Vorgang, der dazu dient, wasserlösliche Substanzen in die Ausgangskomponente Calciumoxid vorzuverteilen. Sollen beispielsweise Metallhydroxide bzw. Metalloxide verteilt werden, so löst man ein geeignetes Salz in der berechneten Menge Wassers. Hierbei ist, wie auch in vielen anderen Fällen zu beachten, daß das Lösungsmittel sofort bei Zugabe zum Calciumoxid reagieren i> würde, d. h. vor Abschluß der erforderlichen Vorverteilung. Ganz gleich, ob man das Calciumoxid zum Wasser gibt oder umgekehrt: bevor sich eine homogene Suspension bilden kann, ist die Umsetzung des Oxids zum Hydroxid bereits erfolgt. Dieser Vorgang entspricht dem der unvollständigen Vorverteilung eines flüssigen Stoffes.

Im ganzen ergibt sich folgendes Bild: Für die Verteilung von Stoffen und Stoffgemischen durch chemische Reaktion ist die Vorverteilung von ausschlag- « gebender Bedeutung. Unbehandeltes Calciumoxid reagiert in einem Gemisch aus einem zu verteilenden Stoff und Wasser sofort mit dem Wasser, d. h., bevor der zu verteilende Stoff vom Calciumoxid aufgenommen werden konnte, mit anderen Worten, bevor w> er vorverteilt werden konnte. Eine verfahrensgemäße Verteilung durch chemische Reaktion unterbleibt.

Man kann in solchen Fällen bekanntlich eine Vorverteilung erzielen, wenn man die Reaktion des Calci- h5 umoxids mit Wasser verzögert, z. B. durch oberflächenaktive Substanzen im weitesten Sinne; hierbei ist allein entscheidend, daß die Reaktion des Calciumoxids mit Wasser mindestens so lange verzögert wird, bis der zu verteilende Stoff vom Calciumoxid vollkommen aufgenommen worden ist.

Der Vorbehalt der Verzögerung der Reaktion des Calciumoxids mit Wasser entfällt, wenn der zu verteilende Stoff praktisch wasserfrei ist, da man ihn dann ohne Reaktion in dem Calciumoxid vorverteilen kann; nach diesem ersten Schritt muß dann allerdings das Wasser in einem zweiten Schritt, also nach der Vorverteilung, zugegeben werden.

Überraschend hat sich gezeigt, daß eine gleichmäßige Vorverteilung der zu verteilenden Stoffe ohne Zweistufenprozeß und ohne Reaktionsverzögerung des Calciumoxids in einem einzigen Arbeitsgang und in Gegenwart von Wasser erreicht werden kann.

So können wasserhaltige Stoffe, z. B. wäßrige Lösungen, wie Metallsalzlösungen, wäßrige Emulsionen und Suspensionen ohne weiteres mit unbehandeltem Calciumoxid zu einem pulverförmigen Calciumhydroxid-Produkt umgesetzt werden, in dem die Inhaltsstoffe und das Wasser, soweit es nicht chemisch verbraucht oder in der exothermen Reaktion verdampft ist, unter Ausnutzung der maximalen Adsorptionsfähigkeit infolge einer hinreichenden Vorverteilung im erfindungsgemäßen Sinne feinstverteilt vorliegen. Wasserfreie Stoffe können ohne weiteres, d. h. unter Vermeidung eines Zweistufenprozesses direkt mit dem benötigten Reaktionswasser und Calciumoxid zu einem pulverförmigen Endprodukt umgesetzt werden, in dem der zu verteilende Stoff feinstverteilt vorliegt. In jedem Fall kann man das zur Reaktion erforderliche Wasser auch in Form von wäßrigen Zubereitungen, d. h. in Form von wäßrigen Lösungen, Emulsionen einbringen bzw. zusätzlich einbringen; auf diese Weise werden die Inhaltsstoffe der wäßrigen Zubereitung feinstverteilt. Auch sehr große Überschüsse an Wasser, wie sie in manchen Schlämmen vorhanden sind, häufig mehr als 90%, stören nicht. Entweder verteilt man hydrophobierende Stoffe gleichzeitig mit und erhält so hydrophobe Stäube, aus denen sich das Überschußwasser spontan abscheidet, oder man verteilt praktisch das nicht in der chemischen Hilfsreaktion verbrauchte und das nicht in der exothermen Reaktion verdampfte Wasser selbst im erfindungsgemäßen Sinne gleichförmig in dem entstehenden Staub, der, infolge der erfindungsgemäß erheblich gesteigerten Adsorptionsfähigkeit überraschend große Mengen an Wasser aufnehmen kann, ohne seine pulverförmige Konsistenz zu verlieren. Diesen wasserbindenden Effekt kann man noch steigern, z. B. bei der Verteilung von Klärschlämmen, wenn man gleichzeitig wasserbindende, quellfähige andere Stoffe mitverteilt, z. B. Torfmehl, Bentonit, quellfähige makromolekulare Stoffe.

Aus allem ergibt sich, daß der zu verteilende Stoff, wenn er Wasser enthält und die Reaktionspartner der Hilfsreaktion, Calciumoxid und Wasser, vor der Vorverteilung nicht in Berührung kommen dürfen, da gegebenenfalls sofort eine Reaktion des unbehandelten Calciumoxids mit Wasser erfolgen würde. Aus diesem Grunde werden diese Komponenten in eine Mischvorrichtung mechanischer Art eingebracht.

So kann man z. B. ein Fallrohr von nur wenigen Zentimetern Höhe benutzen, in dem sich an einer Achse Schlegel, Paddel oder andere Rührflügel mit hoher Geschwindigkeit drehen, z. B. mit mehr als 1500 U/min. Die der Vorverteilung zu unterwerfen-

' den Stoffe fallen getrennt in das Rohr, werden dort

j häufig in weniger als einer Sekunde homogen ver-

, mischt und verlassen das Rohr ohne jede wahrnehm-

bare Reaktion in der Regel im flüssigen Zustand. Erst

'■ außerhalb des Rohres setzt die verteilende Hilfsreak-

tion ein, und es entsteht die verfahrensgemäße pulverförmige Zubereitung mit optimal verteilten Stof-

; fen.

Diese Vorverteilung kann auch in einer Apparatur j mit horizontaler Welle betrieben werden. Hierbei

verläßt das homogenisierte Material ebenfalls häufig

in weniger als einer Sekunde die Mischvorichtung

durch einen tangentialen Abgang. Auch schnellau-

fende sogenannte Dünnschichtmischer sind brauch-

bar, wenn die Verweilzeit des homogenisierten Materials sehr kurz gehalten werden kanrT. Überhaupt sind j| an den Mischer vom chemischen Prozeß her keine be- P sonderen Anforderungen zu stellen. Es muß lediglich gewährleistet sein, daß die zu homogenisierenden

Ausgangskomponenten mit einer höheren Geschwindigkeit homogen vermischt werden, als die im jeweili-H gen Fall beobachtbare Reaktionsgeschwindigkeit beträgt.

In den vorausgegangenen Ausführungen ist die entscheidende Bedeutung der Vorverteilung der in einer chemischen Hilfsreaktion zu verteilenden Stoffe ausführlich dargelegt worden. Wenn es nach den erfindungsgemäßen Gedanken nun nicht mehr erforderlich ist, die Vorverteilung entweder, d. h. in Gegenwart von Wasser, durch reaktionsverzögernde Maßnahmen am Calciumoxid, oder, d. h. bei der Vorverteilung wasserfreier Stoffe, in einem Zweistufenprozeß durchzuführen, sondern allein durch so schnelles vorverteilendes Homogenisieren oder Mischen aller beteiligten Komponenten, daß die Vorverteilung der zu verteilenden Stoffe auch in Gegenwart von Wasser schneller erfolgt, als die chemische Reaktion des Calciumoxids mit Wasser, so entfällt in jedem Fall ein Schritt der vorher stets zwei Schritte umfassenden Verteilung durch chemische Reaktion; nämlich die Vorbehandlung des Calciumoxids bzw. die stufenweise Verteilung wasserfreier Stoffe.

Wie vergleichende Untersuchungen ergeben haben, läßt sich die Erfindung in chemischer Hinsicht wie folgt darstellen. Die chemische Umsetzung des Calciumoxids mit Wasser erfolgt in einer exothermen Reaktion. Das Fortschreiten der Reaktion läßt sich in einem Temperatur-Diagramm verfolgen. Hierbei zeigt sich, daß die Reaktionstemperatur in den ersten Minuten der Gesamtreaktionsdauer ungewöhnlich stark ansteigt, die Reaktion also sehr schnell fortschreitet unter Bildung des für eine Verteilung durch chemische Reaktion untauglichen Calciumhydroxids. Verzögert man die Reaktion des Calciumoxids z. B. mit Hydrophobierungsmitteln, so erfolgt der Anstieg der Reaktionstemperafur, was die Zeit betrifft, verzögert, und, was den Temperaturanstieg betrifft, langsamer; man hat nunmehr Zeit gewonnen, um vor einer nennenswerten Umsetzung des Calciumoxids mit Wasser die zu verteilenden Stoffe im vom Wasser unbeeinflußten Calciumoxid vorzuverteilen. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, auch bei schnell steigender Reaktionstemperatur also bei einer schnellen chemischen Umsetzung des Calciumoxids mit Wasser, dennoch dadurch eine Vorverteilung der zu verteilenden Stoffe in vom Wasser unbeeinflußten Calciumoxid zu bewerkstelligen, daß diese Vorverteilung extrem schnell erfolgt, d. h. bevor z. B. die wenigen Sekunden verstrichen sind, die zu einer bemerkenswerten Umsetzung des Calciumoxids mit Wasser erforderlich sind. In Fällen, in denen das Wasser Bestandteile enthält, z. B. Sauren, die die Reaktion

■> schneller als normal in Gang setzen, ist die für eine Vorverteilung zur Verfügung stehende Zeitspanne noch kürzer bemessen, z. B. auf Bruchteile einer Sekunde. Andererseits können die zu verteilenden Stoffe Verbindungen enthalten, welche von sich aus

i" eine Verzögerung der Reaktion im Vergleich zur normalen Reaktion bewirken. Hierdurch dehnt sich die zur Vorverteilung zur Verfügung stehende Zeit häufig auf Minuten aus. In technischer Hinsicht bedeutet dies, daß nur Mischeinrichtungen benutzt werden

r> können, mit denen gleichmäßige Vorverteilungen in den angegebenen kurzen Zeitspannen erreicht werden können. Diese lassen sich ohne Schwierigkeiten erstellen.

Beispiel 1

a) 56 kg Calciumoxid werden mit 25 kg einer wäßrigen Kupfersulfatlösung (10 %ig) in einem schnellaufenden Fallrohrmischer homogenisiert. Das Homogenisat verläßt den Mischer in dünn-

2ϊ flüssiger Form. In der sofort einsetzenden Hilfsreaktion wird das Kupfersalz homogen verteilt. In Sekundärreaktionen entstehen aus dem feinstverteilten Kupfersalz Kupferhydroxid und unter gleichzeitiger Mitverteilung von Reduk-

jo tionsmitteln feinstverteiltes metallisches Kupfer. Das Material ist ein basischer Katalysator. Die eigentlichen Katalysatoren, d. h. die Metallsalze oder die Folgeprodukte, sind so extrem feinverteilt und damit chemisch so aktiv, daß es im Ge-

J) gensatz zu allen herkömmlichen Verfahren nicht mehr nötig ist, eine zusätzliche Aktivierung vor^ zunehmen.

b) 246 g Aluminium-sek.butanolat werden mit einer Lösung von 24 g Kupferacetat in 81 g Wasser

(50% Überschuß), wie oben beschrieben, homogenisiert und umgesetzt. Der in der Hydrolyse entstehende Alkohol verdampft. Es entsteht ein saurer Katalysator mit einem Kupferanteil von 10%.

c) 70 g Kupferchlorid werden in 100 ml Wasser gelöst. Man homogenisiert diese Lösung mit 560 g Calciumoxid und 1300 g pastöser Kieselsäure (etwa 25 % Wassergehalt). In der nach beendeter Vorverteilung einsetzenden Reaktion entsteht so ein staubtrockener, feinkörniger, neutraler Kupferkatalysator.

d) 7 g Kupferchlorid in 15 ml Wasser werden mit 123 g Aluminium-sek.butanolat und 100 g pastöser Kieselsäure (25% Wassergehalt) homogenisiert. Es entsteht ein durch den Anteil an Silicaten modifizierter Aluminium-Kupfer-Katalysator.

Der Kupfergehalt der wäßrigen Lösung kann dadurch erhöht werden, daß unter Zugabe von Ammobo niak ein Tetraminkomplex hergestellt wird.

Alle so auf dem Wege einer Verteilung durch chemische Reaktion gewonnenen Katalysatoren sind von einer so hohen Aktivität, daß völlig neuartige Umsetzungen, insbesondere im Bereich der organischen Chemie, mit ihnen durchgeführt werden können. Entsprechendes gilt für andere Metallsalze. Insbesondere Katalysatoren unter Verwendung von Edelmetallen können wirtschaftlicher hergestellt werden, weil we-

gender erhöhten Aktivität Edelmetalle bei gleichartiger Wirksamkeit der Katalysatoren eingespart werden können.

Die vorgenannten Beispiele sind insofern bedeutungsvoll, als sie ungemein anschaulich die Bedeutung des Gedankens der vollständigen und gleichmäßigen Verteilung in alle Calciumoxidpartikeln verdeutlichen. Läßt man das Kriterium außer acht, daß die Vorverteilungsgeschwindigkeit zur Erreichung einer vollständigen Vorverteilung höher sein muß als die Reaktionsgeschwindigkeit der Hilfsreaktion, mischt man also ohne Rücksicht auf diese zwingende Notwendigkeit die Komponenten zusammen, so erhält man bei sofort beginnender Hilfsreaktion eine Ausfällung der Metallverbindungen und schollenartigen Zusammenballungen mit hohen Konzentrationen an Metallverbindungen, wobei andere Bereiche praktisch metallfrei bleiben. Auch wenn man schließlich auf mechanischem Wege eine Pulverisierung des ausreagierten Gemisches durchführt, so sind bei weitem nicht alle Partikeln mit den katalytisch wirksamen Metallderivaten belegt. Diese mangelhafte, nicht verfahrensgemäße Verteilung läßt sich eindrucksvoll nachweisen, da diese Systeme praktisch keine Katalysatorwirkung haben.

Beispiel 2

56 kg Calciumoxid, 28 kg Schwefelblüte und 20 kg Wasser werden in einem Fallrohrmischer homogenisiert, wobei nach wenigen Sekunden die chemische Hilfsreaktion außerhalb der Mischvorrichtung einsetzt. Dabei entsteht zunächst ein gelbes Pulver mit homogen verteiltem Schwefel. Die Verteilung ist so extrem, daß nach kurzer Zeit Sekundärreaktionen in dem staubtrockenen Pulver auftreten. Unter Braunfärbung bilden sich Sulfide, danach wird Schwefel abgeschieden, wobei Schwefelwasserstoff in großer Menge entweicht; der abgeschiedene geschmolzene Schwefel fängt spontan an zu brennen.

Beispiel 3

Chemische Verbindungen, die grundsätzlich zu einer chemischen Reaktion befähigt sein müssen, welche aber unter gewöhnlichen Bedingungen nicht abläuft und unter drastischen Bedingungen nur sehr schwer, können auf einfache Weise dadurch zur Umsetzung gebracht werden, daß man sie im Verlaufe einer der beschriebenen exothermen Verteilungsreaktionen umsetzt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die chemische Reaktivität mit dem Verteilungsgrad zunimmt. Das genannte Beispiel 2 gehört bereits in diese Rubrik, da sich aus Calciumoxid, Schwefel und Wasser in einem Schritt Sulfide herstellen lassen, sofern die Reaktion auf diese Stufe durch Abkühlen angehalten wird.

a) 1,72 kg verflüssigtes Benzophenon, 2,8 kg Calciumoxid, 0,6 kg einer wäßrigen Hydrazinlösung und 0,6 kg Wasser werden verfahrensgemäß homogenisiert. Nach Ablauf der Hilfsreaktion wird das entstandene Pulver zur Gewinnung des entstandenen Benzophenonhydrazons mit einem organischen Lösungsmittel extrahiert. Zum Vergleich: Nach den bekannten Vorschriften wird das Benzophenonhydrazon durch 8stündiges Erhitzen auf 150-200° mit wasserfreiem Hydrazin im Autoklaven erhalten.

b) die Reaktion a) kann unter Verwendung von Aluminiumalkoholat durchgeführt werden.

Beispie 1 4

Eine Lösung von 24 g ('/,„ Mol) 3-Isopropyl-2,l,3-benzothiadiazin-4-on-2,2-dioxid wird mit 112 g ■> Calciumoxid und 54 g Wasser homogenisiert. Nach Ablauf der Hilfsreaktion ist das Herbizid im entstandenen Calciumhydroxid homogen verteilt. Das Pulver kann Düngemitteln für Reisplantagen zugesetzt werden. Soll bei einem direkten Austrag des herbizidhal-

Hi tigen staubtrockenen Pulvers das Stauben unterbunden werden, so fügt man dem obigen Ansatz ein Staubbindemittel hinzu, z. B. 5% Paraffinöl, bezogen auf die Gewichtsmenge Calciumoxid. Soll das Material hydrophob eingesetzt werden, so fügt man dem obigen Ansatz ein Hydrophobierungsmittel hinzu, z. B. 0,5% Stearinsäure, bezogen auf die Gewichtsmenge Calciumoxid. Es ist ein Vorteil des Verfahrens, auf einfachstem Wege, d. h. durch Verteilung mit Hilfe chemischer Reaktionen, beliebig viele Stoffe homogen verteilen zu können, z. B. auch Stoffe, die den entstehenden Produkten bestimmte chemische, technische und anwendungstechnische Eigenschaften vermitteln.

,. Beispiel 5

250 kg Rotschlamm mit 50% Wasser werden mit 280 kg Calciumoxid homogenisiert. Die Verweilzeit im Mischer muß hier extrem kurzgehalten werden, da sonst eine explosionsartige Umsetzung noch innerhalb

so des Mischers erfolgt, wodurch eine homogene Verteilungverhindert würde. Es entsteht ein staubtrockenes Pulver, das für viele Zwecke, z. B. als Füller, benutzt werden kann.

_Γ) Beispiel 6

50 t Altöl werden mit 50 t Calciumoxid und 20 t Wasser homogenisiert. Es entsteht ein staubtrockenes Pulver, welches zum Beispiel zum Aufbau von Tragschichten oder als bituminierter Füller verwendet werden kann.

Beispiel 7

50 t ölschlamm (50% Wasser) werden mit 30 t Calciumoxid homogenisiert. Es entsteht ein staubtrockenes Pulver, welches, wie im Beispiel 6 beschrieben, verwendet werden kann.

Beispiel 8

561 Altöl werden mit 56 t Calciumoxid ua 6 kg -,o Rotschlamm in einem Dünnschichtmischer homogenisiert. Es entsteht nach der chemischen Reaktion ein braunrotes staubtrockenes Pulver, das z. B. als bituminierter Füller verwendet werden kann.

_₅ Beispiel 9

56 kg Calciumoxid und 1OO kg pastöse Kieselsäure werden homogenisiert. Es entstehen Calciumsilikate, die z. B. in der Baustoffindustrie verwendet werden können. Dem Ansatz aus Beispiel 9 können 90 kg bo Altöl oder Säureharze zugemischt werden. Es entstehen staubtrockene Pulver.

Beispiel 10

100 kg eines Abfallstoffes aus einer Hühnerfarm _b5 (Gülle) werden mit 30 kg Calciumoxid homogenisiert. Es entsteht ein staubtrockenes Pulver, in dem die organische Substanz des Abfallstoffes homogen verteilt ist. An diesem Beispiel läßt sich zeigen, daß allein die

verfahrensgemäße Vorverteilung zu optimalen Ergebnissen führt. Es ist bekannt, daß Calciumoxid zur Entwässerung von wasserhaltigen Schlämmen benutzt werden kann. Hierbei gibt man das Calciumoxid dem wasserhaltigen Schlamm derart zu, daß die Reaktion mit dem Wasser einsetzt, bevor der wasserhaltige Schlamm homogen vorverteilt worden ist. So wird zwar die stöchiometrische Menge des Wassers verbraucht und auch ein Teil des Wassers durch die exotherme Reaktion verdampft, das Überschußwasser aber verbleibt in der entstehenden krümeligen, vor allem inhomogenen Masse. Erst durch die verfahrensgemäße Vorverteilung des wasserhaltigen Schlammes kann die verfahrensgemäß zur Wirksamkeit kommende opiimale Adsorptionsfähigkeit der neu entstehenden Oberfläche in der Umgebung vorhandenes Wassei optimal adsorbieren, da, wie bereits beschrieben, störende Fremdadsorptionen ausbleiben. So entstehen mit weniger Calciumoxid homogene, trocken erscheinende Pulver, die einen Großteil des Wassers durch gleichförmige Adsorption gebunden enthalten.

Es können Düngemittclkomponenten mitverteilt werden. Sind diese leicht wasserlöslich, so erfolgt die Mitverteilung erflndungsgcmäß ohne weitere Vorkehrungen. Sind sie schwerlösend, so werden sie von einem Vormischer mit der Gülle bis zur optimalen Vorverteilung behandelt und dann erst erfindungsgemäß umgesetzt.

So entstehen düngemittelähnliche Zubereitungen. Unter Verwendung von Torfmehl und dergleichen entstehen wertvolle Bodenverbesserungsmittel.

Beispiel 11

Ähnliche Überlegungen wie im Beispiel 10 gelten insbesondere für die Umsetzung von Klärschlämmen, die etwa 95% Wasser enthalten. Eine große Wassermenge kann nur dadurch gleichförmig gebunden werden, daß eine optimale Vorverteilung in einem schnellaufenden Homogenisator gewährleistet ist. Einige Kubikmeter eines Klärschlammes aus einer biologischen Kläranlage wurden in einem Fallrohrmischer mit einem Durchsatz von 2 nvVh unter gleichzeitiger Zugabe von Calciumoxid umgesetzt. Das Homogenisat verläßt als dünnflüssiger Brei die Mischeinrichtung. Nach Ablauf der chemischen Reaktion in einem Sammelbehälter entsteht ein gleichförmiges, pulverartiges Produkt, welches als sogenannter Kalkdünger eingesetzt werden kann. Man kann auch weitere wasserbindende oder gelierende Stoffe zusetzen, z. B. gebrauchte Bleicherde (zugleich als Bodenverbesserungsmitte! oder zur Herstellung von Rekultivierungsmitteln) oder/und organische wasserbindende Komponenten, z. B. sogenannte Quellmittel. Ferner können dem obigen Ansatz düngende Komponenten^. B. Kalisalze, Nitrate, Phosphate sowie Verbindungen von Spurenelementen vor der Vorverteilung zugesetzt und mitverteilt werden, um den Düngewert zu erhöhen.

Beispiel 12

5,6 kg eines frischen Säureharzes werden mit der gleichen Menge eines Rotschlammes, einer pastösen Kieselsäure oder mit der halben Menge eines stark wasserhaltigen Schlammes oder mit der halben Menge Wasser und 5,d kg Calciumoxid homogenisiert. Es entsteht ein sulfathaltiges, staubtrockenes, feinkörniof« Pulver lins technisch weiterverwendet weiden

kann. Man kann diese Reaktion unter Änderung der Mengenverhältnisse auch so lenken, daß beim Mischen des Säureharzes mit dem Calciumoxid sofort nach dem Verlassen der Mischeinrichtung (die Ver-' weilzeit darf in diesem Fall nur Bruchteile einer Sekunde betragen) eine heftige Reaktion, wobei so große Mengen an Schwefeldioxid ausgestoßen werden, daß man diese Vorrichtung als Schwefeldioxidgenerator ansprechen kann. Zu diesem Zweck läßt

¹⁽¹ man die Reaktion in einem geschlossenen Raum ablaufen, aus dem das freiwerdende Schwefeldioxid abgesaugt und zur Weiterverwendung aufbereitet wird. Je nach der Stärke der im Mischer zusammengeführten Eduktströme kann man den Schwefeldioxidstrom

^r> steuern. Der in der chemischen Hilfsreaktion gebildete Rückstand ist wiederum ein staubtrockenes Pulver, diesmal jedoch praktisch sulfatfrei, so daß hierdurch weitere Weiterverwendungsmöglichkeiten erschlossen werden. Eine Umsetzung von Säureharz

-" ohne freiwerdendes Schwefeldioxid gelingt analog durch Zugabe von insbesondere organischen Komponenten, wie ölen und ölartigen Stoffen, Lösungsmitteln, lösungsinittclhaitigen Kunststoffdispersionen und dergleichen mehr.

Beispiel 13

Auch öle, die sich im Boden oder im Wasser befinden, können verfahrensgemäß umgesetzt werden, da der Boden in der Regel feucht ist, genügt es, den mit

'■" Öl behafteten Boden in einem schnellaufenden Mischer mit Calciumoxid zu behandeln. Im zweiten Fall ist ohnehin Wasser vorhanden, so daß nur noch Calciumoxid zugegeben werden muß. Nach Verlassen der Mischeinrichtung läuft die Hilfsreaktion ab und aus

' den ölen entstehen staubtrockene Pulver bzw., je nach ölart, feinstverteilte Suspensionen im Wasser. Will man das Wasser vom öl abtrennen, so verteilt man gleichzeitig Hydrophobierungsmittel mit, sofern das Öl diese nicht von Natur her enthält. So entstehen

" hydrophobe, staubtrockene Pulver, die sich spontan vom Uberschußwasser trennen. Die Menge an Calciumoxid richtet sich nach der im Boden vorhandenen ölmenge und ölart sowie danach, ob es sich um bindige Böden oder nichtbindige Böden handelt. Die ge-

~> naue Menge ist in einem Handversuch in wenigen Minuten zu ermitteln; als Faustregel gilt, daß pro Volumeneinheit Boden so viel Calciumoxid (kg) zugegeben werden muß, wie Öl (kg) in der Volumeneinheit enthalten ist. In der Praxis schwankt die ölkon-

'" zentration, z. B. nach einem Tankcrunfall an der Küste, derart stark, daß an der Arbeitsstelle Abschnitt für Abschnitt unterschiedlich dosiert werden muß, Selbst ein Nichtfachmann, z. B. der Fahrer der mobilen Homogenisierungseinrichtung, ist nach den zahl-

'·> reichen vorliegenden Erfahrungen nach kurzer Zeil imstande, die richtige Entscheidung selbständig und ohne Laborversuche zu treffen.

Beispiel 14

«ι Lackreste, Farbsch!ämme und Kunststoffdispersionen, z. B. Abfälle aus Beschichtungsanlagen oder Spritzkabinen, die in der Regel erhebliche Mengen an Lösungsmitteln enthalten, z. B. Essigsäureäthylester und Cyclohexanon, werden unter Zugabe plei-

»"' eher Mengen Calciumoxid und der halben Menge Wassei homogenisiert und umgesetzt, (z.B. dosieit man auf 100 kg einer wasserfreien Kunststoffdiversion 100 ku Calciumoxid und 50 g Wasser [etwa 5U'';

030 131 '92

17 18

Überschuß]). Es entstehen Pulver oder Granulate, die eingebracht werden. Handelt es sich bei den Kunstin mancherlei Hinsicht weiterverwendet werden kön- stoffen um Thermoplaste, so kann man durch eine nen, z. B. als ölaufsaugmittel Das benötigte Reakti- Nachbehandlung die feinstverteilten Galvanikonswasser kann wieder in Form wasserhaltiger schlämme in die Kunststoffumgebung einbetten, z. U. Schlämme, z. B. in Form von Galvanikschlämmen, > unter Verdichtung in einer heizbaren Presse.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur glei :hmäßigen Verteilung von Stoffen oder Stoffgemischen im Verlaufe der Herstellung pulverförmiger Zubereitungen durch Vorverteilung der Stoffe in einer mit Wasser ein Hydroxid bildenden Verbindung und deren anschließende verteilende Umsetzung mit der stöchiometrischen Wassermenge zum Hydroxid, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe oder Stoffgemische in flüssigem Zustand oder als flüssige Zubereitung in Form einer Lösung, Emulsion oder Suspension oder in festem, homogen verteilbarem Zustand in Gegenwart von Wasser oder, sofern sie kein oder keine für die chemische Umsetzung ausreichende Menge Wasser enthalten, unter gleichzeitiger Zugabe von Wasser so schnell auf mechanischem Wege in der mit Wasser ein Hydroxid bildenden Verbindung gleichförmig und allumfassend vorverteilt werden, daß die Vorverteilungsgeschwindigkeit höher als die Reaktionsgeschwindigkeit der mit Wasser ein Hydroxid bildenden Verbindung mit Wasser ist, und daß man dann außerhalb der mechanischen Homogenisierungszone die in dem so erhaltenen Homogenisat befindliche, mit Wasser ein Hydroxid bildende Verbindung zum Hydroxid reagieren läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verteilenden Stoffe und Stoffgemischc von ölartiger, pastöser, klebender, schmierender oder besonders dünnflüssiger Beschaffenheit sind.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verteilenden Stoffe in Form von Gemischen mit Stoffen vorliegen, die seihst nicht erfindungsgemäß vorverteilt und in der als chemischen Hilfsreaktion benützten Hydroxidbildung verteilt werden können

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Stoffkombinationen vorverteilt und in der ;ils chemische Hilfsreaktion benützten Hydroxkibildiing verteilt werden, die untereinander zu einer chemischen Reaktion befähigt sind.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Stoffe verteilt oder mitverteilt werden, die mit dem in der chemischen Hilfsreaktion entstehenden Hydroxiden chemische Folgereaktionen eingehen können.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als mit Wasser ein Hydroxid bildende Verbindung Erdalkalioxide verwendet werden.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß als mit Wasser ein Hydroxid bildende Verbindung ein Aluminiumalkoholat verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in der chemischen Hilfsreaktion des Wassers mit Erdalkalioxiden entstehenden Erdalkalihydroxide zusätzlich der L-inwirkung von Kohlendioxid ausgesetzt werden.