DE2627466A1 - Verfahren zur behandlung von tonmineralien zur verbesserung der rheologischen eigenschaften des tons - Google Patents

Description

Verfahren zur Behandlung von Tonmineralien zur Verbesserung der rheologischen Eigenschaften des Tons

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von Tonmineralien und insbesondere auf ein Verfahren zur Behandlung von Tonmineralien zur Verbesserung der rheologischen Eigenschaften des Tons.

Ton zur Verwendung bei Schlickergießverfahren zur Herstellung keramischer Waren soll Schlicker oder

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Suspensionen in Wasser bilden, welche eine geschlämmte, noch feuchte Tonmasse und ausreichend fließfähig sind, um gegossen zu werden, und zwar auch dann, wenn sie einen hohen Gewichtsprozent Feststoffe enthalten, ohne jedoch eine Zugabe großer Mengen eines Entflockungsmittels, wie z.B. Natriumsilikat, zu benötigen. Die Tonmasse soll auch so sein, daß dann, wenn der Gußschlicker in eine Gipsform eingegossen wird, um einen keramischen Artikel zu bilden, das Wasser in dem Schlikker rasch durch die Wände der Form und durch den Kuchen oder Tonklumpen, der auf den Wänden der Form gebildet ist, fließt.

Ton zur Verwendung als Pigmente oder Farbstoffe, beispielsweise zur Verwendung bei Papierüberzügen, muß im allgemeinen eine gute weiße und eine feine Teilchengröße und darüber hinaus gute rheologische Eigenschaften aufweisen, d.h. die Tonmassen müssen eine wässrige Suspension mit einem hohen Gehalt von Feststoffen bilden können, welche dann durch eine Papierüberzugsmaschine hindurchströmen kann, so daß die minimale Wassermenge von dem überzogenen Unterlagenpapier durch Verdampfung entfernt werden muß. Bei modernen Papierüberzugsmaschinen wird eine Papierüberzugszusammensetzung Schergeschwindigkeiten unterworfen, welche so hoch sein können, wie z.B. 10 000 sec oder sogar höher, wobei es wichtig ist, daß die rheologischen Eigenschaften eines Überzugsfarbstoffes derart sind, daß die Papierüberzugszusammensetzung unter diesen Bedingungen immer noch fließfähig ist. Es ist ferner ein wichtiger Vorteil, daß dann, wenn ein Papierüberzugsfarbstoff zu einer entflockten wässrigen Suspension mit hohem Feststoffgehalt gemacht

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wird, sie fließfähig verbleibt, und zwar sogar dann, nachdem sie für mehrere Tage eingelagert wird, so daß der Farbstoff in Form einer Aufschlämmung transportiert und bei der Ankunft erfolgreich gepumpt oder durch eine Pumpe gefördert werden kann.

Es werden oft Naturlagerstätten von Ton gefunden, bei welchen die Tonmasse gute weiße und eine feine Teilchengröße haben, wobei jedoch sie minderwertige rheologische Eigenschaften haben, so daß sie beispielsweise zur Verwendung bei Schlickergußverfahren oder als Papierüberzugspigmente ungeeignet sind. Es ist selbstverständlich erwünscht, die rheologischen Eigenschaften solcher Tonmassen verbessern zu können, um sie zu einem Standard zu bringen, wie erforderlich ist, damit sie zur Verwendung bei Schlickergußverfahren oder als Papierüberzugspigmente geeignet sind; es ist dabei ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Behandlung einer Tonmasse zu schaffen, welche ohnehin minderwertige rheologische Eigenschaften aufweist, so daß erfindungsgemäß ein Material erhalten wird, dessen rheologischen Eigenschaften derart sind, daß das Material als Papierüberzugsfarbstoff oder für Schlickergießverfahren verwendbar wird.

In der GB-PS Nr. 1 228 538 ist ein Verfahren zum Bilden eines Überzogenen Kaolinits offenbart, welches verbesserte physikalische Eigenschaften aufweist, insbesondere in bezug auf seine Verwendung bei organischen PolymersySternen, wobei das Verfahren darin besteht, daß eine Aufschlämmung eines Kaolinits ge-

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bildet wird, welche darin aufgelöst eine Verbindung oder mehrere Verbindungen enthält, welche entweder allein oder in Kombination ein anorganisches Gel bilden können, wenn der pH-Wert der Aufschlämmung verändert wird, worauf der pH-Wert der Aufschlämmung eingestellt wird, um das anorganische Gel zu bilden und den Niederschlag des Gels auf der Oberfläche des Kaolinits zu bewirken. Die Beschreibung besagt, daß geeignete anorganische Gelmaterialien Magnesiumsilikat, Aluminiumsilikat, Kieselerde und Tonerde sind, wobei das Verfahren mit Hilfe einer Anzahl von Beispielen veranschaulicht ist und bei einem davon (nämlich Beispiel 4) ein Kaolinit mit Aluminiumhydroxyd in einer Menge behandelt wird, welche 10 mg von Aluminium (Al) pro Gramm Ton übersteigt.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Behandlung von Ton geschaffen, um die rheologischen Eigenschaften des Tons zu verbessern, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: zunächst wird ein Gemisch aus einer wässrigen Suspension des Tons bei einem pH-Wert im Bereich von 5-9 und aus einer Menge eines schwach, positiv geladenen, anorganischen Hydroxypolymerisationsproduktes von Aluminium gebildet, so daß in dem Gemisch 0,5 mg - 10,0 mg Aluminium pro Gramm Ton, bezogen auf eine Trockengewichtsbasis, vorhanden ist.

Es wird angenommen, daß das schwach, positiv geladene, anorganische Hydroxypolymerisationsprodukt von Aluminium, welches bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, strukturmäßig dem Gibbsit ähnlich ist, wobei jedoch es nur eine oder zwei Molekularschichten dick ist. Es ist ein aluminium-enthaltendes, salz-

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ähnliches, anorganisches Polymerisationsprodukt (welches in eine Feststoff-, Aufschlämmungs- oder Lösungsform gebildet werden kann) mit einem Bereich verschiedener polymerischer Spezien, worin die Aluminiumionen mit Alkali teilweise hydrolysiert sind und das Durchschnittsverhältnis von Hydroxydionen zu Aluminiumionen im Bereich von 0,5 - 2,8 liegt. Das schwach- positiv geladene, anorganische Hydroxypolymerisationsprodukt von Aluminium kann in dem Gemisch an Ort und Stelle ausgefällt oder ausgeschieden werden, und zwar durch Mischen mit einer Tonsuspension in einem wasserlöslichen Aluminiumsalz, wobei der pH-Wert der Suspension zum Zeitpunkt der Zugabe des wasserlöslichen Salzes derart ist, daß das Hydroxypolymerisationsprodukt nicht ausgefällt oder ausgeschieden wird, worauf der pH-Wert der Suspension auf einen Wert im Bereich von 5-9 durch die Zugabe einer geeigneten Base oder Säure, je nachdem, was zweckmäßig ist, eingestellt wird, um im wesentlichen das gesamte gewünschte Hydroxypolymerisationsprodukt des Aluminiums auszufällen. Geeignete Basen zu diesem Zwecke sind Karbonate oder Hydroxyde von Lithium, Natrium, Kalium und Ammonium, während zweckmäßige Säuren Schwefelsäure, Salzsäure und Salpetersäure sind. Das anorganische Aluminiumhydroxypolymerisationsprodukt, welches auf diese Art und Weise erhalten wurde, kann im allgemeinen durch Formel dargestellt werden:

Al(OH)_n (3-n)X worin 0,5 < η ^ 2,8 und X ist Cl ,

— 1 2—
NO₃ oder -j SO . Das anorganische Aluminiumhydroxy-

polymerisationsprodukt kann beispielsweise durch die Titration einer Lösung eines Aluminiumsalzes mit einer

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Base zu einem endgültigen OH/Al-Verhältnis von etwa 2,7 : 1 hergestellt werden; werden dabei Aluminiumsulfat und Natriumhydroxyd verwendet, so kann Umsetzung, welche stattfindet, durch die nachfolgende Über sicht dargestellt werden:

+ 5,4 NaOH

2[Al(OH)_{2 7} · 0,15 SO₄] +2,7 Na₃SO₄ (1)

wobei das somit erhaltene Aluminiumhydroxypolymerisationsprodukt mit der Oberfläche der Tonteilchen reagiert oder mit ihnen umgesetzt wird und die Austauschkationen, welche beispielsweise Na -Ionen sein können, gemäß der nachfolgenden Reaktionsübersicht verschiebt:

Tonoberfläche Na⁺ + 3,3 Γ Al(OH)_{2 η} · 0,15 SO₄"] + Tonoberfläche 3,3 Al(OH)_{2 η} + 0,5 Na₃SO₄

Bei der Bildung des anorganischen Hydroxypolymerisats des Aluminiums an Ort und Stelle, wird bevorzugt, nach der Zugabe des wasserlöslichen Aluminiumsalzes zur wässrigen Tonsuspension den pH-Wert des Gemisches so einzustellen, daß er innerhalb des Bereiches von 6,0 8,0 liegt, um das Ausfällen oder den Niederschlag des anorganischen Aluminiumhydroxypolymerisats zu erreichen.

Die Menge des anorganischen Hydroxypolymerisats von Aluminium, das mit der wässrigen Tonsuspension vermischt oder an Ort und Stelle gebildet ist, ist vorzugsweise so bemessen, daß von 1,0 - 7,0 mg und sehr vorteilhaft von 1,0 - 4,0 mg Aluminium pro Gramm Ton, bezogen auf eine Trockengewichtsbasis, anwesend sind.

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Die optimale Dosierungsgeschwindigkeit oder das optimale Dosierungsverhältnis des anorganischen Hydroxypolymerisats des Aluminiums für einen bestimmten Ton liegt im allgemeinen innerhalb des erwähnten bevorzugten Bereiches und kann experimentell bestimmt werden. Es soll jedoch nicht eine Menge des anorganischen Hydroxypolymerisats des Aluminiums verwendet werden, bei welcher die Menge des anwesenden Aluminiums 10 mg pro Gramm Trockenton übersteigt, da die Verbesserung der biologischen Eigenschaften des Tons ein Maximum bei einer Aluminiumdosierung erreicht, welche weniger als 10 mg Aluminium pro Gramm Trockenton ist, wobei hierbei zu beachten ist, daß je höher die Aluminiumdosierung ist, um so größer die Menge des Entflockungsmittels ist, welche nachträglich zum Entflocken des Tons erforderlich wird.

Es ist vorteilhaft, den Ton als eine plastische oder knetbare Masse, einer mechanischen Bearbeitung oder Behandlung beispielsweise in einem Knetwerk, einer Lehmmühle oder Lehmmischmaschine bzw. in einer Kollermühle oder Ko Her gangmüh Ie während einer Zeit zu unterwerfen, welche ausreicht, um mindestens 50 PS-Stunden

5 Energie pro lange Tonne Trockenton (1,3 χ 10 Joule/kg) in der knetbaren oder plastischen Masse zu verbrauchen, wobei dies entweder vor oder nach dem Mischen des Tons mit dem wasserunlöslichen, schwach, positiv geladenen, anorganischen Aluminiumhydroxypolymerisat erfolgen kann.

Die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene wässrige Tonsuspension kann auf herkömmliche Weise beispielsweise durch Filtrierung oder in einer Zentrifuge zum Bilden eines Kuchens, entwässert werden. Der Kuchen oder Tonklumpen, der somit erhalten wird, kann ggf. bei

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einer Temperatur getrocknet werden, welche vorzugsweise nicht 120° C übersteigt. Es kann vorteilhaft sein, den Kuchen mit Reinwasser, beispielsweise Flußwasser oder Leitungswasser, zu waschen,und zwar durch Wiederaufschlämmen und Entwässern des Tons, was, wie gesagt, vor dem Trocknen oder vor einer Verwendung des Tons auf irgendeine Art und Weise stattinden muß; dieses Reinwasser soll nicht mehr als 20 Teile pro

++ ++
Million Ca und Mg , nicht mehr als 20 Teile pro Million von Na und nicht mehr als 20 Teile pro Million von Silikaten, die als SiO- ausgedrückt sind, enthalten. Falls gewünscht wird, die Verfahrensschritte der Wiederaufschlämmung des Kuchens im reinen Wasser und der Wiederfiltrierung zu vermeiden, da diese Verfahrensschritte beschwerlich und kostspielig sind, wenn sie in industriellem Großmaßstab durchgeführt werden, ist möglich, daß anorganische Hydroxypolymerisate des Aluminiums gesondert von der Tonsuspension hergestellt werden. Das anorganische Aluminiumhydroxypolymerisat kann als Niederschlag erhalten werden, wenn eine Lösung einer Base einer Lösung eines Aluminiumsalzes zugegeben wird. Der Niederschlag oder die Ausfällung wird dann entwässert und im Reinwasser wiederaufgeschlämmt. Die Suspension des anorganischen Hydroxypolymerisats des Aluminiums kann dann mit der Tonsuspension in der erforderlichen Menge vermischt und der pH-Wert, falls notwendig, auf einen Wert im Bereich von 5-9 eingestellt werden. Die so erhaltene Suspension kann dann ohne jeden zusätzlichen Waschschritt entwässert werden.

Eine wässrige Tonsuspension, welche nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt werden soll, ent-

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hält vorzugsweise nich mehr als 200 Teile pro Million und sehr bevorzugt nicht mehr als 50 Teile pro Million aufgelöster Kieselerde, ausgedrückt als SiO«. Falls gewünscht, eine Tonsuspension, welche zunächst eine größere Konzentration aufgelöster Kieselerde enthält, d.h. mehr als 200 Teile pro Million, ausgedrückt als SiO₂, zu behandeln, so soll die Tonsuspension entwässert und im Reinwasser wiederdispergiert, bevor das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird.

Während der Ton nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden kann, bevor er einen reduzierenden Bleichvorgang unterworfen wird, ist vorteilhaft, den Ton nach dem erfindungsgemäßen Verfahren entweder gleichzeitig mit einem reduzierenden Bleichvorgang oder nach diesem Vorgang, wie beispielsweise in der GB-PS 520 498 beschrieben. Bei einem Verfahrensvorgang wird der Ton, falls sich nicht bereits in Form einer Suspension befindet, zunächst mit Wasser vermischt, um eine Suspension zu bilden; der Feststoffgehalt der Suspension wird eingestellt, um innerhalb des Bereiches von 5-20 Gew.% Feststoffe zu liegen; Der pH-Wert der Suspension wird eingestellt, um innerhalb des Bereiches von 2,5 - 5,5 zu liegen. Die Suspension wird dann mit einem wasserlöslichen Aluminiumsalz behandelt, worauf der pH-Wert, falls erforderlich, mit einer Mineralsäure oder einer Base eingestellt, um somit innerhalb des Bereiches von 2,5 - 3,0 zu liegen, worauf ein reduzierendes Bleichmittel zugesetzt wird. Der pH-Wert wird dann durch Zugabe einer zweckmäßigen Base auf einen Wert innerhalb des Bereiches von 5 bis 9 erhöht, worauf die Suspension filtriert wird. Der so erhaltene Filterkuchen wird in frischem Wasser wiederaufgeschlämmt, dann wiederfiltriert, worauf

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der Kuchen bei einer Temperatur getrocknet wird, die 120° C nicht überschreitet. Bei einem Alternatiwerfahrensschritt wird der pH-Wert der Tonsuspension zunächst auf einen Wert innerhalb des Bereiches von 2,5 bis 3,0 reduziert, worauf das reduzierende Bleichmittel zugegeben wird und der pH-Wert vorzugsweise auf einen Wert innerhalb des Bereiches von 3,0 bis 5,0 erhöht wird, wonach das wasserlösliche Aluminiumsalz zugegeben wird. Der pH-Wert wird dann durch Zugabe einer zweckmäßigen Base erhöht, worauf die Suspension filtriert, der Kuchen wiederaufgeschlämmt und wiederfiltriert wird und danach, wie zuvor beschrieben, getrocknet. Bei einem weiteren Altematxworgang wird der pH-Wert der Tonsuspension zunächst auf einen Wert innerhalb des Bereiches von 2,5 bis 3,0 herabgesetzt, worauf das wasserlösliche Aluminiumsalz zugegeben und dann das reduzierende Bleichmittel zugesetzt wird? der pH-Wert wird dann durch die Zugabe einer geeigneten Base erhöht, worauf die Suspension filtriert, der Kuchen wiederaufgeschlämmt und wiederfiltriert und dann getrocknet wird.

Gleich welcher Vorgang gewählt wird, ist nachteilig, die Tonsuspension in Anwesenheit des Aluminiumsalzes bei einem niedrigen pH-Wert, d.h. bei einem pH-Wert unter 5,0, für eine Zeit zu belassen, welche länger als etwa 10 Stunden ist. Die Tonsuspension wird vorzugsweise nicht in Anwesenheit des Aluminiumsalzes bei einem pH-Wert unter 6,5 für eine Zeit gelassen, welche länger als ein paar Stunden ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet für die Behandlung von Kaolinifctonen, d.h. von

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Kaolin (bekannt auch als Porzellanerde), wobei jedoch es auch für die Behandlung anderer Tonmassen der Kanditgruppe verwendbar ist, welche Kaolinit, Dickit und Nakrit sowie Halloysit enthält.

Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform des Verfahrens wird eine Tonsuspension in Wasser deren Feststoffgehalt eingestellt ist, um innerhalb des Bereiches von 5-20 Gew.% Feststoffe und deren pH-Wert eingestellt ist, innerhalb des Bereiches von 2,5 - 5,5 zu liegen, mit einem wasserlöslichen Aluminiumsalz in einer derartigen Menge behandelt, daß in der Suspension 1,0 - 7,0 mg Aluminium pro Gramm Trockenton vorliegt. Der pH-Wert der Suspension wird dann innerhalb kurzer Zeit eingestellt, durch die Zugabe einer geeigneten Base, um somit innerhalb des Bereiches von 6.und 8 zu liegen. Die wässrige Suspension wird dann entwässert, worauf der so erhaltene Kuchen im reinen Wasser wiederaufgeschlämmt und dann entwässert wird. Der entwässerte Ton wird einer mechanischen Bearbeitung vor der Trocknung unterworfen, d.h. während er sich noch in Form einer knetbaren oder plastischen Masse befindet, und zwar während einer Zeit, welche ausreicht, um in dem Ton mindestens 50 PS-Stunden Energie pro lange Tonne Ton, bezogen auf eine Trockengewichtsbasis, zu verbrauchen oder vergeuden. Der entwässerte und mechanisch bearbeitete Ton wird dann bei einer Temperatur getrocknet, welche nicht höher ist als 120° C.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Beispiele erläutert; in den Beispielen bedeutet der Ausdruck "Viskositätskonzentration" die Feststoffkonzen-

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tration in Gewichtsprozenten der Feststoffe, einer vollständig entflockten wässrigen Suspension des Tons mit einer Viskosität bei 22° C von 5 Poise, wobei in jedem Falle die Bestimmung "Viskositätskonzentration" auf die folgende Weise durchgeführt wurde: eine Probe des Tons wurde (a) mit genügend Wasser, um eine Suspension zu ergeben, welche einen bekannten Feststoffgehalt enthält, der um etwa 2 Gew.% größer als jener einer vollständig entflockten Suspension ist, welche gerade von dem Ende einer Glasstange herströmen würde, sowie (b) mit 0£5 Gew.% eines NatriumpoIyacrylatentflock ungsmitteIs gemischt, wobei die Zahl des durchschnittlichen Molekulargewichtes desselben 1650, bezogen auf das Trockentongewicht, war, wobei das Gemisch durch Umrühren mittels eines Rührwerkes mit hoher Geschwindigkeit für insgesamt 20 000 Umdrehungen gebildet wurde. Nach dem Mischen wurde eine Suspensionsprobe auf 22 C abgekühlt, worauf ihre Viskosität .durch einen Brookfield-Viscometer unter Verwendung einer Geschwindigkeit von 100 U/min und einer Spindel 3 gemessen wurde, wobei diese Kombination der Geschwindigkeit der Spindel und der Drehgeschwindigkeit eine Schergeschwindigkeit von 30 see ergibt. Dann wurde ausreichend Wasser zugegeben, um den Feststoff gehalt der Suspension um etwa 2 Gew.% herabzusetzen, worauf die Viskosität nach der Korrektur der Temperatur auf 22° C wieder gemessen wurde. Der Feststoffgehalt der verdünnten Suspension wurde nachgeprüft, indem eine Probe vor und nach der Verdampfung auf Trockenheit abgewogen wurde. Der Reziprokwert der Quadratwurzel der Viskosität in Poise wird für jeden Feststoffgehalt berechnet, wobei die beiden Punkte auf einer graphischen Abbildung eingetragen werden.

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Durch Verbinden der beiden Punkte mit einer geraden Linie, kann dann der Feststoffgehalt der Suspension mit eini
werden.

mit einer Viskosität von 5 Poise bei 22° C bestimmt

In den meisten Beispielen wurde beim Versuch entionisiertes Wasser verwendet, wobei jedoch anstelle des entionisierten Wassers ebenso"Reinwasser", wie zuvor beschrieben, verwendet werden kann.

Die Beispiele 1-17 sind hauptsächlich mit der Herstellung eines Tons verbunden, welcher als Papierüberzugsfarbstoff verwendet werden kann, während die Beispiele 18 - 20 sich hauptsächlich auf die Herstellung eines Tons beziehen, der zur Verwendung bei einem Schlickergießverfahren geeignet ist.

Beispiel 1

Ein Kaolin oder eine englische Porzellanerde, mit einer Teilchengrößenverteilung, derart, daß 80 Gew.% aus Teilchen bestanden, welche kleiner als 2 Mikron waren, bei äquivalentem Kugeldurchmesser, bestand, welche jedoch schwache rheologische Eigenschaften hatte, wurde im Wasser aufgeschlämmt, um eine Suspension zu bilden, welche einen Feststoffgehalt von 10 Gew.% und einen pH-Wert von etwa 4,5 hat. Eine O,2M-Lösung von Aluminiumsulfat wurde unter Umrühren in einer Menge zugegeben, welche ausreicht, um ein mg Aluminium pro Gramm Trockenton zu erhalten. Kurz danach eine annähernd 1 M-Lösung von kaustischem Natron oder Natronhydrat wurde unter Umrühren zugegeben, bis der pH-Wert der Suspension auf 7,5 anstieg. Die Suspension wurde dann filtriert, um

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einen Filterkuchen zu erhalten, der etwa 40 Gew.% Wasser enthielt. Der Kuchen wurde in entionisiertem Wasser wiederaufgeschlämmt, um eine Suspension zu ergeben, welche 10 Gew.% Feststoffe enthielt, worauf die Suspension zum zweiten Male filtriert wurde. Der Kuchen wurde während 16 Stunden bei 80 C in einem gut gelüfteten Ofen getrocknet, worauf die Viskositätskonzentration des Trockentons gemessen wurde. Dieser Vorgang wurde für verschiedene Aluminiumdosen wiederholt, wobei die dabei erhaltenen Ergebnisse in Tabelle 1 nachfolgend dargestellt sind:

Tabelle 1

Aluminiumdosis Viskositätskonzentration (mg Al/g des Tons (Gew.%)

0 52,3

1,0 62,8

2,0 66,2

2,5 66,9

3,0 67,7

3,5 67,9

4,0 67,0

Es ist ersichtlich, daß die Viskositätskonzentration ein Maximum erreichte, wenn die Aluminiumdosis etwa 3,5 mg von Al/g von Ton war und daß sie abzunehmen be-

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gann,venn die Aluminiumdosis über diesen optimalen Wert hinaus erhöht wurde.

Beispiel 2

Eine englische Porzellanerde mit einer Teilchengrößenverteilung derart, daß 75 Gew.% aus Teilchen bestanden, welche kleiner als 2 Mikron waren, bei äquivalentem, sphärischem Durchmesser und ausreichenden oder annehmbaren rheologischen Eigenschaften, wurde auf die in Beispiel 1 beschriebene Art behandelt, worauf gefunden wurde, daß die optimale Menge Aluminium, welche verwendet werden soll, 1,5 mg von Al pro Gramm Trockenton war; der Vorgang des Beispiels 1 wurde dann wiederholt, und zwar unter Verwendung der optimalen Doses, mit der Ausnahme, daß der endgültige pH-Wert, nach der Zugabe des kaustischen Natrons, nur 5,5 betrug. Der so behandelte Ton wurde filtriert, gewaschen, wiederfiltriert und getrocknet, wie in Beispiel 1, worauf die Viskositätskonzentration gemessen wurde. Der Versuch wurde dann für verschiedene endgültige pH-Werte wiederholt, wobei die dabei erhaltenen Ergebnisse in Tabelle 2 nachfolgend dargestellt werden:

	pH-Wert	Tabelle 2
endgültiger		Viskositätskonzentration (Gew.%)
5,5		69,2
6,0		69,7
6,5	7	70,5
7,0		70,3
7,5 8,0	70,5 09852/0254 69,9
9,0	69,3

Es ist ersichtlich, daß der optimale endgültige pH-Wert innerhalb des Bereiches von etwa 6,5 - etwa 7,5
lag.

Beispiel 3

Eine Suspension derselben englischen Porzellanerde wurde, wie bei Beispiel 2, in zwei Teile geteilt, A und B. Der Teil A wurde genau wie in Beispiel 1 und Teil B wie in Beispiel 1 behandelt, wobei jedoch die Verfahrensschritte der Aufschlämmung des Filterkuchens in entionisiertem Wasser und der Filtrierung zum zweiten Male weggelassen wurde. Die Viskositätskonzentration jeder
Tonprobe wurde gemessen, wobei die dabei erhaltenen Ergebnisse in der Tabelle 3 nachfolgend dargestellt sind:

Tabelle 3

Aluminiumdosis mg von Al/g des Tons	Viskositätskonzentration (Gew.%)	Teil B
	reil A	68,0
0	68,0	68,8
0,5	68,7	69,2
0,75	69,2	69,5
1,0	69,7	68,6
1,5	70,4	68,1
2,0	70,5	-
2,5	70,5

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Diese zeigt, daß durch Weglassen der Waschstufen eine Abnahme der maximalen Viskositätskonzentration, die erhalten werden kann, erfolgt.

Beispiel 4

Eine Suspension, welche 10 Gew.% einer englischen Porzellanerde enthielt, mit einer Teilchengrößenverteilung derart, daß 75 Gew.% aus Teilchen bestanden, welche größer als 2 Mikron waren, mit äquivalentem Kugeldurchmesser und mit ziemlich guten rheologischen Eigenschaften, wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, behandelt, worauf gefunden wurde, daß die Optimaldosis des Aluminiums 2 mg Al pro Gramm Ton war. Weitere Proben desselben Tons wurden in Wasser aufgeschlämmt, um Suspensionen zu erhalten, welche verschiedene Feststoffgehalte hatten, welche zwischen 2,5 und 30 Gew.% schwanken, worauf diese dann, wie in Beispiel 1, behandelt wurden und dann die Viskositätskonzentrationen abgemessen wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 nachfolgende unter dem Titel "Versuch 1" angegeben:

Eine weitere Reihe von Suspensionen mit verschiedenem Feststoffgehalt wurde hergestellt, worauf dann die Suspensionen wie in Beispiel 1 behandelt wurden, mit der Ausnahme, daß die Verfahrensschritte der Wiederaufschlämmung in entionisiertem Wasser und der Wiederfiltrierung zwei zusätzliche Male durchgeführt wurden, so daß insgesamt drei Waschstufen erfolgten. Die Viskosität skonzentrationen wurden gemessen und die Ergebnisse werden in der Tabelle 4 nachfolgend unter dem Titel "Versuch 2" angegeben:

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Tabelle 4

Feststoffgehalt	Viskositätskonzentration	Versuch 2
(Gew.%)	(Gew.%)	-
	Versuch 1	-
2,5	70,9	71,1
5,0	70,5	71,0
10,0	70,8	71,2
15,0	70,2	70,8
20,0	70,4	70,7
25,0	69,5
30,0	69,0

Es ist ersichtlich, daß dann, wenn der mit Aluminium behandelte Ton sehr gründlich gewaschen wird, die Neigung, daß sich die Viskositätskonzentration parallel mit dem Anstieg des Feststoffgehaltes verringert, bedeutend herabgesetzt wird.

Eine dritte Reihe von Suspension des Tons, wobei sie sämtlich 10 Gew.% der Feststoffe enthielten, wurden wie in Beispiel 1 behandelt, mit der Ausnahme, daß die Verfahrensschritte der Wiederaufschlämmung des Kuchen in entionisiertem Wasser und der Wiederfiltrierung weggelassen wurde, wobei statt dessen der Kuchen in Lösungen von Natriumsulfat veränderlicher Konzentrationen wiederaufgeschlämmt wurde. In jedem Falle

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wurde die Aufschlämmung wiederfiltriert, der Kuchen getrocknet und die Viskositätskonzentration des Trockentons gemessen. Die Resultate sind in Tabelle 5 nachfolgend angegeben:

Tabelle 5

Berechnetes Na auf Ton Teile pro Million

Viskositätskonzentration (Gew. %)

73 106 153 166

70,0 69,6 69,4 69,2

NB: Dies stellt die Zahl von Gramm von Na pro 10 g

Ton dar. Diese Ergebnisse zeigen, daß die Neigung, daß sich die Viskositätskonzentration parallel mit dem Anstieg des Feststoffgehaltes verringert, eine Funktion der Menge von Na -Ion bzw. allgemeiner des Alkalimetallions, in den Tonfeststoffen adsorbiert, ist.

Beispiel 5

100 t englischer Porzellanerde, welche raffiniert wurde, wurden, unter Verwendung eines Natriumpolyacrylatdispersionsmittels, wobei die Zahl des Durchschnittsmolekulargewichtes desselben 1650 ist, und zwar auf eine Teil-

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chengrößenverteilung, welche derart war, daß 72 Gew.% aus Teilchen bestanden, welche kleiner als 2 Mikron waren, mit äquivalentem Sphärendurchmesser in Wasser aufgeschlämmt, worauf die Suspension durch Ausfällung oder Sedimentation aufgrund der Schwerkraft auf einen Feststoffgehalt von 17 Gew.% verdickt wurde. Proben dieser Suspension wurden in dem Laboratorium wie in Beispiel 1 behandelt, worauf gefunden wurde, daß die optimale Aluminiumdosis 3,0 mg Aluminium pro Gramm Ton war. Die anfängliche ViskosMtskonzentration des unbehandelten Tons war 59,0 Gew.% , während die maximale Viskositätskonzentration, welche im Laboratorium erhalten wurde, 67,2 Gew.% betrug.

Der Rest der Suspension wurde dann in der in Figur 1 der beigefügten Zeichnungen gezeigten Anlage behandelt. Die Suspension trat in einen Tank 1, in welchem umgerührt wurde, durch eine Leitung C ein, worauf annähernd eine 1M-Lösung von Aluminiumsulfat durch die Leitung A in einer solchen Menge zugegeben wurde, daß die Aluminiumdosis 3,0 mg Aluminium pro Gramm Trockenton (entsprechend 1930,52 kg Aluminiumsulfat) war. Die vermischte Suspension strömte durch eine Leitung 2 in einen Tank 3, wozu auch Natriumhydroxyd durch eine Leitung S zugegeben wurde, bis der pH-Wert 7,5 war. Die Gesamtmenge des Natriumhydroxyds, welches zugegeben wurde, war 72,57 kg. Die Tonsuspension verließ den Tank 3 durch eine Leitung 4 und wurde so geteilt, daß 75% durch eine Leitung 5 zu einer Filterpresse 7 und 25% durch eine Leitung 6 zu einer Filterpresse 8 strömten. Die Menge der der Filterpresse 7 zugeführten Suspension füllte nur 75% des Gesamtvolumens der Kammer der Filterpresse aus. Die Tonsuspension in der Filter-

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presse 8 wurde zuerst zusammengepreßt, worauf der Kuchen in eine Einrichtung oder einen Behälter (blunger) 9 fallengelassen wurde, worin er in reinem Wasser wiederaufgeschlammt wurde, welches durch eine Leitung W zugeführt wurde, um eine Suspension zu bilden, welche 17 Gew.% Feststoffe enthielt. Diese Suspension wurde durch eine Leitung 10 mit einer Pumpe gefördert, um das Ausfüllen der Filterpresse 7 zu vervollständigen. Die Suspension wurde dann filtriert, worauf der Kuchen fallengelassen wurde.

Zehn Filterpreßkuchen wurden auf Geratewohl ausgewählt, worauf insgesamt 29 Stöpsel- oder Pflockproben aus den zehn Kuchen entnommen wurden, wobei jede Probe durch die Dicke eines Einzelkuchens genommen wurde. Die Stöpsel- oder Pflockproben wurden bei 80 C während 16 Stunden getrocknet und in Pulverform gebracht, worauf die Viskositätskonzentration jeweils gemessen wurde. Der Mittelwert war 66,9 Gew.%, was dem Laboratoriumwert von 67,2 Gew.% ziemlich entsprach.

Eine weitere Suspension wurde vorbereitet, welche 100 t desselben Tons bei 17 Gew.% Feststoffe enthielt, worauf die in der Figur 2 der beigefügten Zeichnungen behandelt wurde. Beispiele der Suspension wurden zunächst genommen und im Laboratorium wie in Beispiel 1 behandelt, mit Ausnahme, daß die Verfahrensschritte der Wiederaufschlämmung in entionisiertem Wasser und der Wiederfiltrierung in zwei zusätzlichen Zeiten durchgeführt wurden, soll das insgesamt, wie bei Versuch 2 des Beispiels 4, drei Waschstufen durchgeführt werden. Es wurde gefunden, daß die optimale Viskositätskonzentration 69,0 Gew.% war, was wesentlich besser als der Wert von 67,2 Gew.% war, wie im Laboratorium nach einer

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einzigen Waschstufe erhalten wurde. Die Suspension wurde mit Aluminiumsulfat in einem Tank 1 unter Umrühren und mit kaustischem Natron in einem Tank 3 unter Umrühren genau unter Bezugnahme auf die in Figur 1 gezeigte Anlage beschrieben, behandelt. Ausreichende Suspension wurde dann durch eine Leitung 4 strömen gelassen, um eine Filterpresse 11 auszufüllen, worauf der Ton filtriert und die Kuchen auf einer Plattform P fallengelassen wurden. 75% der Kuchen wurden über eine Strecke 13 zu schlangen- bzw. bohrerartigen Lehmmühlen 17 und von dort einem Trockenwerk D zugeführt, worauf die restlichen 25% über die Strecke 14 einer Einrichtung (blunger) 15 zugeführt wurden, worin genügend Reinwasser durch eine Leitung W zugeführt wurde, um eine Suspension zu erhalten, welche 17 Gew.% Feststoffe enthielt. Im nächsten Arbeitsgang wurde die Filterpresse 11 bis zu 3/4 gefüllt mit behandelter Suspension durch die Leitung 4, wobei das restliche ein Viertel mit reiner Suspension durch eine Leitung 16 geleitet wurde. Nach der Filterpressung wurden wiederum 75% des Kuchens den Lehmmühlen zugeführt und getrocknet, worauf die restlichen 25% mit Reinwasser wieder aufgeschlammt wurden. Nach dem Arbeitsgang der Wiederaufschlämmung eines Teiles des Filterkuchens in reinem Wasser und nach der Wiederfnitrierung dreimal, wurden 8 Kuchen aufs Geratewohl ausgewählt, wobei insgesamt 21 Stopfen- oder Pflockproben durch ihre Dicke hindurch genommen wurden. Die Viskositätskonzentration für jede Probe wurde wie zuvor bestimmt, worauf gefunden wurde, daß der Mittelwert 68, 3 Gew.% war, was nur geringfügig weniger als der Wert für die Probe war, welche in dem Laboratorium behandelt wurde.

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Beispiel 6

Eine Suspension, welche Io Gew.% englischer Porzellanerde enthielt, die eine Teilchengrößenverteilung Hatte, die derart war, daß 75% aus Teilchen bestanden, welche kleiner als 2 Mikron waren, bei äquivalentem Kugeldurchmesser, wurdewie in Beispiel 1 beschrieben, behandelt. Die anfängliche ViskosMtskonzentration des Tons war 66,6 Gew.%, die optimale Aluminiumdosis war 1,5 mg Aluminium pro Gramm Trockenton, während die maximale Viskositätskonzentration des behandelten Tons 70,1 Gew.% war.

Bei einem anderen Versuch wurde die Suspension wie in Beispiel !behandelt, mit Ausnahme, daß die Zugabe von IM- kaustischer Natronlösung gestoppt wurde, wenn der pH-Wert 4,5 erreicht hatte, worauf dann die Suspension 48 Stunden ruhengelassen wurde. Die Zugabe der kaustischen Natronlösung wurde dann fortgesetzt, bis der pH-Wert auf 7,5 erhöht wurde, worauf die Suspension filtriert und entsprechend Beispiel 1 einmal gewaschen wurde. Die endgültige Viskositätskonzentation war 69,0 Gew.%.

In einem dritten Versuch wurde die Suspension wie in Beispiel 1 behandelt, mit Ausnahme, daß nach der Zugabe von lM-kaustischer Natronlösung zum Erhalt eines pH-Wertes von 7,5, die Suspension bei einem pH-Wert von 7,5 24 Stunden lang ruhengelassen wurde, vor ihrer Filtrierung, Waschung, Wiederfiltrierung und Trocknung. In diesem Falle war die endgültige Viskositätskonzentration 70,0 Gew.%, so daß es klar ist, daß dann, wenn die Suspension bei einem pH-Wert von 4,5 48 Stunden lang gehalten wird, eine schädliche Wirkung zu beobachten ist, wogegen dann, wenn der pH-Wert bei 7,5 48 Stunden

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lang gehalten wird, keine nachteilige Wirkung zu beobachten ist.

Beispiel 7

Eine Suspension, welche JO Gew.% einer englischen Porzellanerde enthielt, mit einer Teilchengrößenverteilung, so daß 75 Gew.% aus Teilchen bestanden, welche kleiner als 2 Mikron waren, wobei ein gleichwertiger Sphärendurchmesser vorlag, wurde in fünf gleiche Teile A, B, C, D und E geteilt. Es wurde gefunde, daß eine Probe der Suspension 200 Teile pro Million (200g pro 10 g wässriger Lösung) aufgelösten Silikats, ausgedrückt als SiO₂, in der wässrigen Phase, enthielt.

Teil A wurde filtriert, worauf der Kuchen in reinem Wasser wxederaufgeschlämmt wurde, um eine Suspension zu bilden, welche einen Feststoffgehalt von 10 Gew.% und einen pH-Wert von 4,5 hatte, um den Silikatgehalt herabzusetzen. Zugabe von Silikat, wie Natriumsilikat, wurde den Teilen C, D, E vorgenommen, um die in Tabelle 6 nachfolgend gezeigten Silikatgehalte zu ergeben:

Tabelle 6

Teil	Silikatgehalt der wässrigen Phase (Teile pro Million, ausgedrückt als SiO2
A	20
B	200
C	450
D	600
E	800

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-yr-

Jeder Teil wurde in Beispiel 1 behandelt, worauf die Viskositätskonzentrationen entsprechend verschiedenen Aluminiumdosen bestimmt und als Kurven A bis E in Figur 3 der beigefügten Zeichnungen graphisch eingetragen. Teil A ergab den besten Anstieg der Viskositätskonzentration von 69,5% auf 71,4%, wogegen Teil B eine geringere Verbesserung auf 70,8% zeigte. Teil C ergab eine noch geringere Verbesserung, während Teile D und E keine Verbesserung zeigten. Die optimale Aluminiumdosis für Teile C, D und E war größer als jene für Teile A und B. Es ist ersichtlich, daß das Silikation eine nachteilige Wirkung auf die Ansprechbarkeit des Tons auf eine erfindungsgemäße BeKandlung zeigt.

Beispiel 8

Eine Probe einer rohen englischen Porzellanerde wurde in reinem Wasser aufgeschlämmt, worauf die so erhaltene Suspension gründlich durchgemischt und in zwei Teile A und B geteilt wurde. Teil A wurde raffiniert, um ein Produkt zu ergeben, das eine Teilchengrößenverteilung hatte, derart, daß 80 Gew.% aus Teilchen bestanden, welche kleiner als 2 Mikron waren, wobei ein äquivalenter Sphärendurchmesser vorlag, unter Verwendung von Natriumsilikat als Entflockungsmittel in einer Menge, welche 4,54 kg von P60-Natriumsilikat pro Langtonne Ton ("P60-Natriumsilikat" ist eine Lösung von Wasserglas mit einem spezifischen Schwergewicht von 1 300) äquivalent war. Teil B wurde raffiniert, um ein Produkt zu ergeben, das eine Teilchengrößenverteilung hatte, welche so war, daß 80 Gew.% aus Teilchen bestanden, welche kleiner als 2 Mikron

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waren, bei äquivalentem sphärischem Durchmesser, unter Verwendung von Natriumpolyacrylat als Entflockungsmittel, wobei die Zahl des durchschnittlichen Molekulargewichtes desselben 1650 war, bei einer Dosis von 0,67 g trockenen Entflockungsmittels pro Kilogramm Trockton. Jeder Teil wurde mit Schwefelsäure geflockt und gelassen, sich zu einem Peststoffgehalt von etwa 10 Gew.% zu verdicken. Somit enthielt bei dieser Konzentration der Teil A 104 Teile pro Million von SiO- in der wässrigen Phase.

Jeder Teil wurde wie in Beispiel 1 behandelt, wobei die maximale Viskositätskonzentration bestimmt wurde. In einem weiteren Versuch wurde eine Probe von Teil A bei einer Konzentration von 10 Gew.% Feststoffe filtriert, worauf der Kuchen in reinem Wasser wiederaufgeschlämmt wurde, um eine Suspension zu ergeben, welche 10 Gew.% Feststoffe enthielt. Die Suspension wurde dann wie in Beispiel 1 behandelt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 7 nachfolgend angegeben:

Tabelle 7

Teil A

Teil
B

gewaschener Teil

Ursprüngliche Viskositätskonzentration

Maximale Viskositätskonzentration

56,5

64,0

56,4

66,5

56,5

66,4

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Dies zeigt, daß dann, wenn der Ton erfindungsgemäß behandelt wird, und dabei unter Verwendung von Natriumsilikat als Entflockungsmittel raffiniert wurde, der Ton vor der Behandlung gewaschen werden soll. Falls das Entflockungsmittel verwendet wird, wobei dieses kein Silikat enthält, so ist die vorherige Waschung nicht erforderlich.

Beispiel 9

Eine Suspension, welche 10 Gew.% englischer Porzellanerde enthält, die eine Teilchengrößenverteilung hat, derart, daß 75 Gew.% aus Teilchen bestanden, welche kleiner als 2 Mikron waren, bei äquivalentem Sphärendurchmesser, wurde nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren behandelt, jedoch mit den nachfolgenden Veränderungen:

1. Nach Zugabe der Aluminiumsulfatlösung wurde Natriumdithionit als Verdünnungslösung und in einer Menge zugegeben, äquivalent 2,2 g Natriumdithionit por Kilogramm Trockenton;

2. Die Suspension wurde während 15 Minuten nach der Zugabe des Natriumdithionit ruhengelassen, um den Ton zu bleichen.

Der pH-Wert der Suspension wurde dann auf 7,5 mit einer Lösung von kaustischem Natron erhöht, worauf das Verfahren wie in Beispiel 1 beendet wurde. Die maximale Viskositätskonzentration wurde bestimmt, wobei die dabei erhaltenen Ergebnise in Tabelle 8 nachfolgend

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S3

angegeben sind, mit den Ergebnissen, die durch die Behandlung einer Probe derselben Tonsuspension, genau wie in Beispiel 1 und ohne Zugabe von Natriumdithionit.

Tabelle 8

	mit	ohne
	Dithionit	Dithionit
Ursprüngliche Visko sitätskonzentration	63,9	63,9
Maximale Viskositäts konzentration	69,1	69,2

Die Helligkeit des Tons wurde vorher gemessen, und auch nach der Behandlung mit Natriumditoonit, wie zuvor beschrieben. Als Kontrolle wurde eine weitere Probe der Tonsuspension mit derselben Menge Dithionit gebleicht, wobei jedoch die Zugabe von Aluminiumsulfat weggelassen wurde. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 9 nachfolgend angegeben:

Es ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Behandlung durch den Bleichvorgang nicht nachteilig beeinfluß wurde.

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Tabelle 9

UrsprünglicherRe- flexionsgrad gegen über Licht mit 458 um Wellenlän ge	mit Aluminiumsulfat	ohne Aluminiumsulfat
Endgültiger Re flexionsgrad gegen über Licht mit 458 nm Wellenlän ge	86,5	86,5
Ursprünglicher Re flexionsgrad gegen über Licht mit 574 nm Wellenlän ge	89,8	89,6
Endgültiger Re flexionsgrad gegen über Licht mit 574 nm Wellenlän ge	92,0	92,0
92,2	92,1

Beispiel 10

Eine Suspension desselben Tons wurde wie in Beispiel 1 verwendet und in zwei Teile A und B geteilt. Teil A wurde wie in Beispiel 1 behandelt, worauf nach der zweiten Filtrierung ein Teil des Kuchens bei 80 C getrocknet

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wurde und der Trockenton mit dem Rest des Kuchens verbunden oder kombiniert, um ein Material zu ergeben, das 28 Gew.% Wasser enthielt. Teil B wurde ohne eine Vorbehandlung gemäß der Erfindung filtriert, worauf ein Teil des Kuchens getrocknet und der trokkene Ton mit dem Rest des Kuchens vermischt, um ein Material zu ergeben, welches wiederum 28 Gew.% Wasser enthielt. Die knetbaren oder plastischen Massen, welche aus Teil A und B erhalten wurden, wurden dann verschiedenen mechanischen Bearbeitungen verschiedener Intensität in einer schlangenförmigen oder bohrerartigen Lehmmühle unterzogen, worauf die Viskositätskonzentrationen der behandelten Tonmassen gemessen wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 10 nachfolgend angegeben:

Tabelle 10

Behandlungsenergieeingabe	CfouleAg x 104	Viskositätskonzentrationen (Gew.%)	B
Pferdestärke- Stunde t"1		A	52,4
	0	67,8	60,9
0	7,9	69,3	63,8
30	15,9	70,0	64,7
60	23,8	70,3
90

7 0 985 2/0 254

Diese zeigt, daß die Behandlung gemäß der vorliegenden Erfindung bessere rheologische Eigenschaften als die herkömmliche Behandlung in einer schlangenförmigen oder bohrerartigen Lehmmühle ergibt, und daß eine weitere Verbesserung der rheologischen Eigenschaften erhalten werden kann, indem eine Tonprobe , welche erfindungsgemäß behandelt wurde, einer mechanischen Bearbeitung beispielsweise in einer schlangenförmigen oder bohrerartigen Lehmmühle unterworfen wird.

Beispiel 11

Eine Suspension, welche 10 Gew.% der englischen Porzellanerde enthielt, mit einer Teilchengrößeverteilung, derart, daß 75 Gew.% aus Teilchen bestanden, welche kleiner als 2 Mikron waren, bei gleichwertigem Sphärendurchmesser, wurde in zwei Teile geteilt A und B. Teil A wurde wie in Beispiel 1 behandelt, wobei die Aluminiumdosis 2 mg Aluminium pro Gramm Trockenton war, worauf er in zwei Unterteile Al und A2 unterteilt wurde,

Der Unterteil A2 und Teil B wurden dann filtriert, teilweise getrocknet und in einer schlangenartigen oder bohrerartigen Lehmmühle, wie in Beispiel 11 behandelt, wobei jedoch mit einer Behandlungsenergieeingabe von 13,2 χ 10⁴ Joule/kg (50 PS-Stunden t ~^λ) gearbeitet wurde. Die Viskositätskonzentrationen des ursprünglichen Tonunterteils Al, des Unterteils A2 und des Teils B wurden dann gemessen. Jede bei den Viskositätskonzentrationsversuchen verwendete Suspension wurde dann mit Wasser verdünnt, bis die Viskosität 200 cp war. Jede Suspension wurde dann ungestört in einem Becher

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mm- *X20 —·

28274S6

eine Woche lang liegengelassen, worauf die Viskositäten der Suspensionen wiederum gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 11 nachfolgend angegeben:

Tabelle 11

Ton	Viskositätskonzen	(Gew.%)	Anstieg	der Viskosität
	tration	,7	in einer	Woche (cp)
ursprünglich	66	,6		150
Al	69	,2		100
A2	71	,8		6 20
B	68		640

Der behandelte Ton Al ist geringfügig stabiler als der ursprüngliche Ton,wobei Ton A2, welcher erfindungsgemäß behandelt wurde, und welcher dann der Behandlung in der Lehmmühle unterworfen wurde, dieselbe Erhöhung der Viskosität wie der ursprüngliche Ton A2, der Behandlung in der Lehmmühle unterzogen wurde.

Beispiel 12

Es wurde nun eine Menge englischer Porzellanerde verwendet, welche eine Teilchengrößenverteilung hatte, derart, daß 80 Gew.% aus Teilchen bestanden, welche kleiner als 2 Mikron waren, bei äquivalent Sphärendurchmesser, und welche auf einen Wassergehalt von

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Sl

10,8 Gew.% getrocknet worden war. Ein Teil dieser Menge wurde bei 80° C bis auf einen Wassergehalt von 0 getrocknet, worauf der Rest in Wasser aufgeschlämmt wurde, um eine Suspension zu erhalten, die 10 Gew.% Wasser enthielt und wie in Beispiel 1 mit einer Aluminiumdoses von 2 mg Aluminium pro Gramm Trockenton behandelt wurde. Der mit Aluminium behandelte Ton wurde in zwei Teile geteilt, wovon der erste Teil bei 80° C auf 10% Wasser und der zweite Teile bei 80° C auf einen Wassergehalt von 0 getrocknet wurde.

Jede Tonprobe wurde dann mit Wasser vermischt, welches 25 Gew.% Tetranatriumpyrophosphat und 0,05 Gew.% Natriumpolyacrylatdispersionsmittel enthielt, mit einer Zahl des durchschnittlichen Molekulargewichtes von 1650, wobei die Menge jedes Dispersionsmittels auf das Trockentongewicht bezogen war. Die so erhaltenen Gemische wurden in einem Turbinenmischwerk im Laboratorium umgerührt, das von Etablissement Cellier S.A. hergestellt wird, um zwei Suspensionen zu bilden, wobei der pH-Wert jeder Suspension 7,5 war. In bestimmten Intervallen wurden Messungen in bezug auf den Feststoff gehalt vorgenommen, sowie in bezug auf die Temperatur und der Viskosität der Suspension. Kein Unterschied im Verhalten wurde zwischen dem behandelten feuchten Ton und dem behandelten Ton gefunden, welcher auf einen Wassergehalt 0 getrocknet worden war, wobei beide Suspensionen eine niedrigere Viskosität bei einem gegebenen Feststoffgehalt als der unbehandelte Ton hatten.

Die Suspension des behandelten Tons, welcher getrocknet worden ist, 0 bis der Wassergehalt 10 Gew.% betrug,

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26274BB

wurde mit Wasser verdünnt, bis die Viskosität 200 cp enthielt. Die Suspension wurde dann ungestört in einem Becher eine Woche lang liegengelassen, worauf die Viskosität wiederum gemessen wurde. Der Anstieg der Viskosität war nur 150 cp.

Beispiel 13

Eine englische Porzellanerde mit einer Teilchengrößenverteilung, so daß 71 Gew.% aus Teilchen bestanden, welche kleiner als 2 Mikron waren, bei äquivalentem Sphärendurchmesser, wurde in zwei Teile geteilt. Der erste Teil wurde in Wasser aufgeschlämmt und wie in Beispiel 1 behandelt, wobei die Aluminiumdosis 1,5 mg Aluminium pro Gramm Trockenton war. Nach dem zweiten Filtrierungsschritt wurde ein Teil des behandelten Tons getrocknet und der getrocknete Ton mit dem Filterkuchen gemischt, um ein Material zu erhalten, welches einen Feuchtigkeitsgehalt von 28 Gew.% hatte. Proben dieses Materials wurden mechanischer Bearbeitung verschiedener Intensität in einer schlagenförmigen oder bohrerartigen Lehmmühle unterzogen. Der zweite Teil des Tons wurde in Wasser aufgeschlämmt, worauf der Wassergehalt auf 28 Gew.% nach dem Verfahren eingestellt wurde, wie für den ersten Teil beschrieben. Proben dieses Materials wurden auch mechanischer Bearbeitung verschiedener Intensität in einer schlagenartigen oder bohrerförmigen Lehmmühle unterzogen.

Jede Probe von beiden Teilen wurde in Wasser aufgeschlämmt, welches 0,25 Gew.% Tetranatriumpyrophosphat

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und 0,05 Gew.% Natriumpolyacrylatdispersionsmittel enthielt, mit einer Zahl des durchschnittlichen Molekulargewichts von 1650, wobei beide auf das Gewicht des Trockentons bezogen waren, um eine Suspension zu erhalten, welche 65 Gew.% der Feststoffe enthielt. Die Viskosität jeder Suspension wurde mit einer Ferranti-Shirley-Platte und einem Kegelviskometer bei einer Schwergeschwindigkeit von 11,200 see gemessen, worauf graphische Darstellungen der Viskosität gegen der eingegebenen Behandlungsenergie eingetragen wurden. Es wurde beobachtet, daß der erfindungsgemäß behandelte Ton durchweg und folgerichtig niedrigere Viskositäten als der unbehandelte Ton ergab. Veranschaulichungszahlen aus den graphischen Darstellungen bzw. Kurven sind in der Tabelle 12 nachfolgend angegeben:

Tabelle 12

Behandlungsenergieeingabe	(Joule/ kg χ 104)	Viskosität bei Scherge schwindigkeit 11 200 sec~l (cp)	behandelt	unbehandelt
(Pferdestär ken-Stunden/ Tonne	30 7,9 50 13,2 70 18,5	Ton	130 75 40	185 105 70

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Beispiel 14

Eine Probe roher englischen Porzellanerde wurde im Laboratorium unter Verwendung von Natriumsilikat als Entflockungsmittel raffiniert, filtriert und in entionisiertem Wasser wiederaufgeschlämmt, um eine Suspension zu ergeben, welche 10 Gew.% der Peststoffe enthielt. Die Suspension wurde in zwei Teile A und B geteilt.

Teil A wurde wie in Beispiel 1 behandelt, worauf die Viskositätskonzentration für verschiedene Aluminiumdosen gemessen wurde. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 13 nachfolgend angegeben:

Tabelle 13

Aluminiumdosis (mg von Al/g von Ton)	Vi skos itätskonzentration (Gew.%)
0	52,5
1,0	58,5
2,0	63,0
3,0	66,1
3,5	66,1

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HZ

Teil B wurde durch die Zugabe von annähernd IM-kaustischer Natronlösung behandelt, um den pH-Wert der Suspension auf 11,8 zu erhöhen. Eine Lösung von Natriumaluminat wurde durch die Zugabe von IM-kaustischer Natronlösung zu 0,2M-Aluminiumsulfatlösung hergestellt, bis der Niederschlag, welcher zuerst gebildet wurde, wiederaufgelöst wurde. Der pH-Wert dieser Lösung war 11,8. Die Natriumaluminatlösung wurde dann der Tonsuspension unter Umrühren in einer Menge zugegeben, welche ausreichte, um eine Aluminiumdosis von 3 mg Aluminium pro Gramm Ton zu ergeben. Dann wurde IM-Schwefelsäurelösung unter Umrühren zugegeben, bis der pH-Wert der Suspension auf 7,5 herabgesetzt wurde. Schließlich wurde die Suspension filtriert und der Kuchen in entionisiertem Wasser bei 10 Gew.% Feststoffen wiederaufgeschlämmt. Die Suspension wurde zum zweiten Male filtriert, der Kuchen wurde getrocknet und die Viskositätskonzentration des Tons wurde gemessen. Der Versuch wurde wiederholt, und zwar unter Verwendung unterschiedlicher Aluminiumdosen, wobei die Ergebnisse in der Tabelle 14 nachfolgend angegeben sind:

Tabelle 14

Aluminiumdosis	Viskositätskonzentration
(mg von Al/g des Ton)	(Gew.%)
0	52,5
3,0	62,3
3,5	62,4
4,0	64,3
4,7	62,0

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Vergleicht man die Ergebnisse der Tabelle 13 mit denen der Tabelle 14 ist ersichtlich, daß eine brauchbare Verbesserung der Viskositätskonzentration erzielt werden kann, wenn das Aluminium in Form des Aluminations, um nicht als Aluminiumion zugegeben wird, wobei jedoch die Verbesserung immerhin nicht so groß ist, wie im Falle des Aluminiumions.

Beispiel 15

Eine Suspension wurde hergestellt, welche 10 Gew.% englischer Porzellanerde enthielt, die eine Teilchengrößenverteilung hatte, derart, daß 80 Gew.% aus Teilchen bestanden, welche kleiner als 2 Mikron waren, bei gleichwertigem sphärischen Durchmesser. Die Suspension wurde in drei Teile A, B und C geteilt, welche wie folgt behandelt wurden:

Teil A wurde wie in Beispiel 1 unter Verwendung unterschiedlicher Aluminiumdosen behandelt, wobei die Viskositätskonzentration für jede Aluminiumdosis gemessen wurde.

Teil B wurde zunächst auf einen pH-Wert von 7,5 durch Zugabe von lM-kaustischer Natronlösung eingestellt. Eine Suspension eines Aluminiumhydroxypolymerisats wurde durch die Zugabe von lM-kaustischer Natronlösung einer 0,2M-Aluminiumsulfatlösung hergestellt, bis der pH-Wert auf 7,5 anstieg. Das Aluminiumhydroxypolymerisat wurde dann filtriert und in entionisiertem Wasser wiederaufgeschlämmt. Nach der Zugabe der AIuminiumhydroxypolymerisatsuspension der Tonsuspension

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HH

wurde der pH-Wert der Suspension auf 7,5 wiederum durch Zugabe einer weiteren kleiner Dosis von IM-kaustischer Natronlösung erhöht. Die Aufschlämmung wurde dann filtriert, worauf der Ton ohne jede Zwischenwaschstufe getrocknet wurde. Die Viskositätskonzentration des behandelten Tons wurde gemessen, worauf der Versuch unter Verwendung unterschiedlicher Aluminiumdosen wiederholt wurde.

Der pH-Wert von Teil C wurde zunächst auf einen pH-Wert von 4,5 eingestellt, worauf dieser Tonsuspension eine Suspension von Aluminiumhydroxypolymerisat zugegeben wurde, das durch die Zugabe von lM-kaustischer Natronlösung zu O,2M-Aluminiumsulfatlösung erhalten wurde, bis der pH-Wert auf 4,5 erhöht wurde, worauf die Suspension filtriert und das Aluminiumhydroxypolymerisat in entionisiertem Wasser wiederaufgeschlämmt wurde. Die Menge des Aluminiumhydroxypolymerisats war ausreichend, um eine Aluminiumdosis von 2,0 mg pro Gramm Trockenton zu ergeben. Dann wurde lM-kaustische Natronlösung zugegeben, um den pH-Wert auf 7,5 zu erhöhen, worauf die Aufschlämmung filtriert und der Ton ohne jegliche Zwischenwaschstufe getrocknet wurde. Die Viskositätskonzentration des behandelten Tons wurde gemessen, worauf der Versuch unter Verwendung unterschiedlicher Aluminiumdosen wiederholt wurde.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle 15 nachfolgend angegeben :

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Tabelle 15

Aluitiini umdo s i s	Viskositätskonzentration	(Gew.%)	Teil
(mg von Al/g des Tons)		Teil	C
	Teil	B	58,8
	A	58,8	67,2
0	56,8	65,0	67,6
2,0	68,1	65,7	65,3
2,5	68,1	65,0
3,0	67,5

Diese Ergebnisse zeigen, daß ähnliche Resultate erzielt werden, und zwar gleich,ob das Aluminiumhydroxydpolymerisat in Anwesenheit von Ton hergestellt oder in Form einer vorbereiteten Aufschlämmung zugegeben wird. Falls das Aluminiumhydroxypolymerisat getrennt zugegeben wird, so wird bevorzugt, dasselbe dem Ton bei einem pH-Wert von 4,5 zuzugeben, worauf der pH-Wert auf 7,5 erhöht wird.

Beispiel 16

Für vier Proben eines sedimentären Kaolins, A, B, C und D, aus verschiedenen Lagerstätten in Georgia, USA, wurde die optimale Menge des zu verwendenden Aluminiums

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durch das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren bestimmt. Der Verfahrensvorgang nach Beispiel 1 wurde dann unter Verwendung der optimalen Dosis durchgeführt. Der behandelte Ton wurde filtriert, gewaschen, wiederfiltriert und getrocknet, wie in Beispiel 1, worauf die Viskositätskonzentration in jedem Falle gemessen wurde.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle 16 nachfolgend angegeben:

Tabelle 16

Kaolin	Gew.% klei ner als 2 fm. e.s.d.	ursprüng liche Visko sitätskon zentration (Gew.%)	■ opti male Do sis von Al3+ (mg/g)	endgül tige Vis- kositäts- konzen- tration
A	81	66,7	2,0	71,1
B	83	68,1	2,0	71,1
C	84	72,0	1,0	73,8
D	83	70,3	1,5	72,6

Diese Ergebnisse zeigen, daß Kaoline aus Georgia, die im Vergleich mit der englischen Porzellanerde oder dem englischen Kaolin sedimentär sind, die in Primärlagerstätten gefunden werden, ebenso der erfindungsgemäßen Behandlung entsprechen.

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Die durch die Behandlung von Kaolin A und B gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltenen Produkte wurden in Form einer knetbaren oder plastischen Masse einer mechnischen Bearbeitung in einer schlangenförmigen oder bohrerartigen Lehmmühle unterzogen, worauf die Viskositätskonzentration jedes mechanisch bearbeiteten Produkts gemessen wurde. Die Menge der Energie, welche in dieser Lehmmühle verbraucht wurde, sowie die endgültige Viskositätskonzentration in jedem Falle sind in der Tabelle 17 nachfolgend angegeben :

Tabelle 17

Kaolin	in Kaolir	ι ver-	endgültige Vis
	brauchte	Ener-	kositätskonzen
	gie		tration (Gew.%)
	(Pferde	(Joule/ kg χ
	stärken-	104)
	Stunden/
	Tonne"1)
A	78	20,6	71,3
B	61	16,1	71,5

Diese Ergebnisse zeigen, daß eine weitere kleine Erhöhung der Viskositätskonzentration erzielt werden kann,wenn ein Kaolin aus Georgia nach der vorliegenden Erfindung

behandelt und einem nachträglichem Bearbeitungsschritt mechanisch unterzogen wird.

Beispiel 17 (Vergleich)

Eine englische Porzellanerde mit einer Teilchengrößenverteilung derart, daß 79 Gew.% aus Teilchen bestanden, welche kleiner als 2 Mikron waren, bei äquivalentem sphärischem Durchmesser, wurde in derart, die in Beispiel 4 der GB-PS 1 228 538 offenbart ist, behandelt. Eine Probe des Trockentons (500 g) wurde in Wasser (1,5 1) aufgeschlämmt, worauf dieser Aufschlämmung Aluminiumsulfat (65 g Al₂ (SO₄)- 18H₂O) in Wasser (650 ml) zugegeben wurde. Die Menge des zugegebenen Aluminium-

3+

sulfats war 10,5 mg Al /g Ton äquivalent. Nach 10 Minuten der Mischung war der pH-Wert 3,3. Ammoniumhydroxyd (250 ml von 10%) wurde zugegeben, um den pH-Wert auf 7,5 zu bringen, um ein Aluminiumhydroxydgel zu bilden, welche die Kaolinitteilchen überzog. Die Aufschlämmung wurde filtriert, worauf der mit Gel überzogene Ton zweimal mit entionisiertem Wasser gewaschen und über Nacht bei 90° C getrocknet wurde.

Eine zweite Probe derselben englischen Porzellanerde wurde gemäß der vorliegenden Erfindung behandelt, und zwar in der in Beispiel 1 beschriebenen Art und Weise, wobei die Menge des zugegebenen Aluminiumsulfats ausreichend wa
zu ergeben.

Streichend war, um zwei ml von Al pro Gramm Trockenton

Die Viskositätskonzentration des nach jedem der beiden Verfahren behandelten Trockentons und auch des nicht

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behandelten Tons wurde unter Verwendung eines Gemisches mit 0,25 Gew.% von Tetranatriumpyrophosphat und 0,05 Gewi % eines Natriumpolyacrylatentflockungsmittels mit einer Zahl des durchschnittlichen Molekulargewichtes von 1650 gemessen, wobei die Menge jedes Entflockungsmittels sich auf das Trockentongewicht bezog. Die rheologische Stabilität einer wässrigen Suspension jeder dieser drei Proben wurde durch Verdünnung der Suspension bestimmt, welche im Viskositätskonzentrationsversuch verwendet worden war, und zwar die Verdünnung erfolgte mit Wasser, bis die Viskosität 200 cp betrug. Jede Suspension wurde dann ungestört in einem Becher eine Woche lang liegengelassen, worauf die Viskositäten der Suspensionen wieder gemessen wurden. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 18 angegeben:

Tabelle 18

	Viskositäts	Anstieg der
Aluminiumdosis	konzentration	Viskosität
(mg Al /g von Ton)	(Gew.%)	in einer Woche (cp)
	66,7	92
0	71,0	37
2	42,1	500
10,5

Diese Ergebnisse zeigen, daß die Behandlung des Tons

3+ erfindungsgemäß unter Verwendung von 2 ml von Al /g

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2627468 -jest

von Ton eine nützliche Verbesserung sowohl der Viskositatskonzentration als auch der rheologischen Stabilität ergibt. Falls jedoch derselbe Ton mit 10,5 mg von Al /g Ton in der Art und Weise behandelt wird, die in der GB-PS 1 228 538 beschrieben ist, so ist, sowohl die Viskositätskonzentration als auch die rheologische Stabilität bedeutend schlechter, wenn sich der Ton in dem unbehandelten Zustand befindet.

Die Viskositätskonzentration der Probe, die mit 10,5 mg von Al /g Ton behandelt wurde, kann verbessert werden, indem eine größere Menge Entflockungsmittel zugegeben wird, wobei die maximale Verbesserung, die erzielt werden kann, dann erfolgt, wenn die Menge des Entflockungsmittels 1,25% Gew.% Trockenton ist. Sogar unter einer Zugabe von Entflockungsmittel in diesem Wert ist die Viskositätskonzentration nur 64,4 Gew.%, was weniger als der Betrag der unbehandelten Probe ist, wobei die Erhöhung der Viskosität in einer Woche 1 585 cp ist, was unannehmbar hoch ist.

In den nachfolgenden Beispielen 18 bis 21 wurden die Gußkonzentration, die Gußgeschwindigkeit und der Bruchmodul der verschiedenen Produkte gemessen, worauf die Werte dieser Parameter wie folgt bestimmt wurden:

(a) Gußkonzentration

Der Ton wird bei maximaler Temperatur von 60 C auf einen Feuchtigkeitsgehalt im Bereich von 1/2 - 2 Gew.% Wasser getrocknet, worauf der unvollständig getrocknete Ton so zerkleinert wird, daß er durch einen Sieb Nr. 10 B.S. (Nennöffnung 1,676 mm) hindurchkommen kann.

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Die Menge des unvollständig getrockneten Tons, welcher 250g knochentrockenem Ton äquivalent ist, wird dann langsam genügend destilliertem Wasser zugegeben, um einen Schlicker zu bilden, der einen Feststoffgehalt von etwa 1 Gew.% mehr als jener hat, der aufgrund früherer Erfahrung geschätzt wurde, die Gußkonzentration des Tons zu sein. Das Umrühren mit einem Glasstab wird so wenig wie möglich unternommen, wobei Zugaben einer Lösung von Natriumsilikat in Schritten von 0,2 ml, wie erforderlich, gemacht werden, um die Viskosität daran zu hindern, über etwa 40 Poise anzusteigen, was die Viskosität ist, bei welcher der Schlicker gerade von einem Ende des Glasstabes zu strömen vermag. Die Lösung des Natriumsilikats wird hergestellt, indem 50 g von P84-Natriumsilikat 100 ml destilliertem Wasser (P84 Natriumsilikat hat eine typische Analyse von 9,35% Na₂O, 30% SiO₂ und 60,65% H^O, wobei das durchschnittliche Molekularverhältnis von SiO₂ zu Na₂O 3,3 : 1 ist) zugegeben wird. Falls nicht der ganze Ton noch zugegeben worden ist, und falls die Zugabe von 0,2 ml der Natriumsilikatlösung keinen nennenswerten Unterschied bezüglich der Fließfähigkeit des Schlickers ausmacht, so wird, soweit erforderlich, destilliertes Wasser in Schritten von 1 ml zugegeben, um den Gewichtsprozentsatz von Feststoffen herabzusetzen. Wenn der ganze Ton zugegeben worden ist, so ergibt sich ein Schliker, der noch nicht vollständig entflockt ist. Dieser Schlicker wird 30 Minuten lang in einem Becher stehengelassen, der verschlossen ist, um

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Verlust von Wasser infolge von Verdampfung auf ein Minimum herabzusetzen. Am Ende dieser Zeitperiode wird der Schlicker leicht umgerührt, um zu gewährleisten, daß kein nichtdispergierter Ton verbleibt, worauf die Viskosität des Schlickers mit einem Brookfield-Viskometer unter Verwendung einer Spindel Nr. 3 bei 20 ü/min gemessen wird, und wobei nach der fünften Umdrehung abgelesen wird. Weitere Zugaben von 0,2ml von Natriumsilikatlösung werden in Zeitintervallen von jeweils 5 Minuten gemacht, wobei der Schlicker mit dem Glasstab leicht umgerührt wird, wonach die Viskosität nach jeder Zugabe gemessen wird. Zugaben einer Natriumsilikatlösung werden fortgesetzt, bis eine weitere Zugabe von 0,2 ml nicht mehr imstande ist, die Viskosität herabzusetzen, sondern sogar einen gewissen Anstieg bewirkt. Die Minimalviskosität soll über 5 Poise sein, falls der zuvor angegebene Verfahrensvorgang sorgfältig beachtet worden ist. Dann wird destilliertes Wasser in Schritten von 1 ml zugegeben, wobei die Viskosität nach jeder Zugabe gemessen wird, bis die Viskosität 5 Poise beträgt. Die Gesamtwassermenge im Schlicker wird dann verwendet, um den Gewichtsprozentsatz des Tons in dem Schlicker mit einer Viskosität von 5 Poise zu berechnen. Dieser Wert wird als "Gußkonzentration" bezeichnet.

(b) Gießgeschwindigkeit

Die Temperatur des wie zuvor beschrieben erhaltenen Gießschlickers mit einer Viskosität von 5 Poise wird gemessen, worauf Gußstücke erzeugt werden, indem Teile des Schlickers in zylindrische Gipsformen mit

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einer Höhe von 5 cm und einem Durchmesser von 5 cm eingegossen werden. Diese Schlickerteile werden in den Formen 5 bzw. 10 bzw. 20 Minuten lang stehengelassen, worauf der überschüssige Schlicker weggegossen, das Gußstück getrocknet und die Dicke der
Wand des trockenen Gußstückes halbwegs entlang der gekrümmten Oberfläche des Zylinders gemessen wird. Das Quadrat der Dicke ist der Zeit proportional, wobei eine graphische Darstellung des Quadrats der Dikke gegenüber Zeit eine gerade Linie ergibt, deren

Gefälle "Gußgeschwindigkeit" bezeichnet wird, und die

2 -1

Dimensionen von mm min hat. Die Guß- oder Gießgeschwindigkeit bei einer Temperatur t C wird auf eine Gießgeschwindigkeit bei 20° C korrigiert, indem die Gießgeschwindigkeit bei t°C durch den Faktor k multipliziert wird, worin

Viskosität des Wassers bei t C

Viskosität des Wassers bei 20°C ist.

(c) Bruchmodul

150 g Trockenton werden mit Wasser vermischt, bis sie vollständig dispergiert werden, um eine Suspension zu ergeben, welche einen Feststoffgehalt im Bereich von 25 - 50 Gew.% Feststoffe hat. Diese Suspension wird durch ein Sieb Nr. 120 B.S. (Nennöffnung 0,124 mm) hindurchgegossen und dann entlüftet, indem sie in
einen Vakuumfiltrierungsbehälter eingeworfen wird, welcher auf einen Druck, der 2,54 cm Quecksilber nicht übersteigt, evakuiert ist. Die entlüftete Suspension

709852/0254

wird dann sorgfältig auf Filterpapier in einem Buchner-Trichter gegossen und zu einem plastischen oder knetbaren Zustand entwässert, worauf der knetbare Filterkuchen mit der Hand bearbeitet wird, um ihn in einen Zustand zu versetzen, in welchem er zu Preßformen oder Spritzgußformen u. dgl. geeignet ist, wobei geachtet wird, daß gewährleistet wird, daß keine Luft während dieser Arbeitsgänge wiedereingeführt wird. Der knetbare Ton wird dann mit Spritzguß oder dgl. behandelt, um Stangen mit einer Länge von 30,5 cm (12") und einem Durchmesser von 0,625 cm (1/4") zu bilden. Diese Stangen werden 16 Stunden lang luftgetrocknet und dann in einem Ofen bei 60 C zwei Stunden lang getrocknet. Anschließend werden die so getrockneten Stangen 16 Stunden lang in einer Kammer zu dem erforderlichen Zustand gebracht, welcher Luft bei einer Relativfeuchtigkeit von 80% enthält. Eine Stange wird in bezug auf den Bruchmodul getestet, indem die Stange auf zwei Messerkanten in einem Abstand von P-cm voneinander gestützt werden und wobei auf eine Stelle in der Mitte zwischen den Messerkanten oder Messerschneiden eine sich ständig vergrößernde Last aufgebracht wird. Diese ständig wachsende Belastung wird ausgeübt, indem Wasser mit einer stetigen langsamen Geschwindigkeit in einen Gleichgewichtsbecher laufengelassen wird. Das Wassergewicht im Becher in dem Augenblick, in welchem die Stange bricht, ergibt die Belastung, L-kg, welche ausreicht, um Bruch der Stange zu bewirken.

Der Bruchmodul wird aus dem Ausdruck

8PL ₂

Bruchmodul = ~ kgf/cm

Il D^J

berechnet, worin D der Durchmesser der Stange in cm ist.

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Beispiel 18

Eine englische Kaolintonerde oder Kaolinporzellanerde mit einer Teilchengroßenverteilung derart, daß 41 Gew.% aus Teilchen mit einem äquivalenten Kugeldurchmesser kleiner als 2 Mikron bestanden, wurde mit Wasser in der Proportion 1 kg Trockenkaolin /91 Wasser gemischt, wobei das Gemisch kontinuierlich umgerührt wurde, um eine Suspension zu bilden, welche 10 Gew.% Trockenton enthielt. Eine Menge Aluminiumsulfat, Al₂ (SO.)., 16 H-O, äquivalent zu 0,5 mg Aluminium pro Gramm Trockenkaolin, wurde der Suspension unter kontinuierlichem Umrühren zugegeben, wobei eine Natriumkarbonatlösung tropfenweise zugegeben wurde, um den pH-Wert stetig bei einem pH-Wert von 6,7 zu halten, und zwar während 5-10 Minuten. Die Suspension des so behandelten Kaolins wurde dann filtriert, der Filterkuchen wurde in entionisiertem Wasser wiederaufgeschlämmt, um eine Suspension zu bilden, welche 10 Gew.% Trockenkaolin enthielt, worauf die Suspension wiederfiltriert und der Kuchen bei einer Temperatur getrocknet wurde, welche nicht 60 C überschritt, bis der Feuchtigkeitsgehalt im Bereich von 1/2 - 2 Gew.% lag. Die Gießkonzentration, die Menge des P84-Natriumsilikats, das für eine minimale Viskosität erforderlich ist, sowie die Gießgeschwindigkeit wurden dann gemessen.

Der obige Vorgang wurde dann wiederholt, wobei jedoch Mengen von Aluminiumsulfat verwendet wurden, welche 1,0 mg, 1,5 mg, 2,0 mg, 7,0 mg und 10,0 mg Aluminium pro Gramm Trockenkaolin entsprachen. Schließlich

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262746S

wurde der Vorgang wiederholt, wobei jedoch kein Aluminiumsulfat zugegeben wurde.

Die so erhaltenen Ergebnisse sind nachfolgend in der Tabelle 19 angegeben.

Beispiel 19

Das in Beispiel 19 beschriebene Experiment wurde wiederholt, wobei jedoch eine englische Kaolinmasse oder eine englische Porzellanerde verwendet wurde, welche zur Verwendung in der keramischen Industrie geeignet ist und eine derartige Teilchengrößenverteilung hatte, daß 59 Gew.% davon aus Teilchen bestanden, welche einen äquivalenten Kugeldurchmesser hatten, der kleiner als 2 Mikron war.

Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind nachfolgend in der Tabelle 20 angegeben.

Beispiel 20

Der in Beispiel 19 beschriebene Versuch wurde wiederholt, wobei jedoch nun eine englische Kaolin- bzw. Tonmasse verwendet wurde, die zur Verwendung in der keramischen Industrie geeignet ist und eine Teilchengrößenverteilung hat, so daß 23 Gew.% aus Teilchen mit einem äquivalen Kugeldurchmesser kleiner als 2 Mikron bestanden.

Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind nachfolgend in der Tabelle 21 gezeigt.

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el·

Die Probe von Kaolin, welche mit 1 mg Aluminium pro Gramm Trockenkaolin behandelt wurde, wurde eingestellt, um einen Wassergehalt von 28 Gew.% zu haben, worauf Teile der knetbaren oder plastischen Massen, welche dabei erhalten wurden, einer mechanischen Bearbeitung in einer schlangenförmigen oder bohrerartigen Lehmmühle unterzogen wurden, wobei unterschiedliche Mengen Energie in den plastischen Massen verbraucht wurden.

Jeder der mechanisch bearbeiteten Teile wurde in bezug auf die Gießkonzentration bzw. die Menge von P84-Natriumsilikat für minimale Viskosität bzw. die Gießgeschwindigkeit bzw. den Bruchmodul bei einer Relativfeuchtigkeit von 80% getestet.

Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind nachfolgend in der Tabelle 22 angegeben.

Hierbei ist zu beachten, daß durch die mechanische Bearbeitung des Kaolins, welches mit dem Aluminiumhydroxypolymerisat behandelt wurde, den Bruchmodul verbesserte und e'inen weiten Anstieg der Gießkonzentration ergab, wobei ein höherer Entflockungsmittelbedarf und eine niedrigere Gießgeschwindigkeit in Kauf genommen werden muß.

Beispiel 21

Ein englisches Kaolin, welches siah zur Verwendung bei der keramischen Industrie eignet, hatte eine solche Teilchengrößenverteilung, daß 39 Gew.% aus Teilchen bestanden, welche kleiner als 2 Mikron waren.

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SS

Das Kaolin wurde mit Wasser gemischt, um eine Suspension zu bilden, welche 10 Gew.% Trockenkaolin enthielt, worauf die Suspension in 5 Teile geteilt wurde, wovon vier mit unterschiedlichen Mengen einer Lösung von Aluminiumnitrat behandelt wurden, so daß den Teilen. 0,5 mg, 1,0 mg, 2,0 mg, 4,0 mg, 7,0 mg und 10,0 mg Aluminium pro Gram Trockenkaolin zugegeben wurden. Kein Aluminiumnitrat wurde dem 5. Teil zugegeben. Der pH-Wert jedes der fünf Teile wurde auf 7,5 mit einer Hydroxydlösung eingestellt, worauf jeder Teil filtriert, der Kuchen in entionisiertem Wasser wiederaufgeschlämmt, die so erhaltene Suspension zum zweiten Haie filtriert und der Kuchen bei 80 C getrocknet wurde. Die Teile des getrockneten Tons wurden in bezug auf die Gießkonzentration und Gießgeschwindigkeit getestet.

Die dabei erzielten Ergebnisse sind nachfolgend in der Tabelle 23 gezeigt.

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Tabelle 19

Gießkonzentration (Gew.% der Feststoffe)

Aluminiumzugabe (mg/g Trockenkaolin)

O 0,5 1,0 1,5 2,0 7,0 10.0

65,1 66,9 67,1 67,3 67,5 57,2 48,0

-J	in
O	I
co
OO
cn
O
rs>

Menge von P84-Natriumsilikat für minimale Viskosität (g P84 pro 100 g Kaolin)

Gießgeschwindigkeit

2 -1
(mm min )

0,40 0,40 0,40 0,44 0,52 1,4
1,69 2,12 3,06 3,1 4,75

2,3

Tabelle 20

Aluminiumzugabe (mg/g Trockenkaolin)

0 0,5 1^0

2,0 7,0 10,0

Gießkonzentration (Gew.% der Feststoffe)

Menge von P84-Natriumsilikat für minimale Viskosität (g P84 pro 100 g Kaolin)

Gießgeschwindigkeit (mm² min"¹)

61,6 62,4 65,3 65,7 65,9 54,2 44,2

0,48 0,48 0,48 0,52 0,60 1,6 2,5 1,1 1,1 1,2 1,2 1,37

Tabelle

A1 imiin i umz ug abe (mg/g Trockenkaolin)

l_y0 1,5 2,0 7jO 10,0

-j m Gießkonzentration

g ' (Gew.% der Peststoffe) 64,3 65,2 65,9 64,4 63,5 48,5 36,2

^ Menge von P84-Natrium-

° silikat für minimale ro

cn Viskosität (g P84 pro

*~ 100 g Kaolin) 0,36 0,36 0,44 0,60 1,04 3,5 4,5

Gießgeschwindigkeit

(mm² min"¹) 6,8 9,8 11,9 15,6 27,9

Tabelle 22

(Pferdestärke-

Stunden pro Tonne ) (Joule"¹ χ 10⁴) Menge der im Kaolin verbrauchten Energie
9,2 26,8 44,5 93,5

2,4

7,1 11,8

24,7

rl-

in

Gießkonzentration (Gew.% der Peststoffe)

Menge von P84-Natriumsilikat für minimale Viskosität (g P84 pro 100 g Kaolin)

Gießgeschwindigkeit

Bruchmodul bei 80% RH (kgf cm"²)

65,9 68,4 69,8 71,1

0,44 0,48 0,40 0,48

11,9 2,1 2,1 1,6

1,9 3,2

3,7 4,7

71,8

0,60

1,35

6,4

Tabelle 23

Aluminiumzugabe (mg/g Trockenkaolin) 0 0,5 1,Q 2,0 4,0 7,0 IQ,Q

_o , Gießkonzentration
^ (Gew.% der Feststoffe) 65,5 67,9 68,5 68,0 65,7 58,6 48,6 ^

-^ Gießgeschwindigkeit

2 (mm² min"¹) 1,94 2,74 2,45 3,21 5,04

Claims (1)

1. Patentansprüche

   Verfahren zur Behandlung von Ton zur Verbesserung der rheologischen Eigenschaften des Tons, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus einer wässrigen Suspension des Tons bei einem pH-Wert im Bereich von 5-9 und einer Menge eines schwach positiv geladenen, anorganischen Hydroxypolymerisats von Aluminium gebildet wird, so daß im Gemisch 0,5 mg - 10,0 mg Aluminium pro Gramm Ton enthalten ist, bezogen auf die Trockgewichtsbasis.

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus einer wässrigen Suspension des Tons und einer Menge des schwach positiv geladenen,anorganischen Aluminiumhydroxypolymerisats gebildet wird, so daß im Gemisch 1,0 mg - 7,0 mg Aluminium pro Gramm Trockenton enthalten ist.

   Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der wässrigen Suspension des Tons im Bereich von 6,0 - 8,0 liegt oder dafür eingestellt ist.

   Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das anorganische Hydroxypolymeris at von Aluminium an Ort und Stelle im Gemisch gebildet wird.

   Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das anorganische Hydroxypolymerisat von

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   Aluminium gebildet wird, indem der wässrigen Suspension des Tons ein Aluminiumsulfat zugegeben wird, worauf eine Base zugegeben wird, und zwar in einer Menge, die ausreicht, um den pH-Wert der wässrigen Suspension auf mindestens 5,0 zu erhöhen und somit das anorganische Hydroxypolymerisat des Aluminiums auszufällen, wobei die Zugabe einer ausreichenden Menge der besagten Base zur Erhöhung des pH-Wertes des wässrigen Mediums auf mindestens 5,0 nicht länger als 10 Stunden nach der Zugabe des Aluminiumsalzes zur besagten wässrigen Tonsuspension erfolgt.

   6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Tonsuspension einen Gehalt eines aufgelösten Silikats von nicht mehr als 200 Teile pro Million aufweist, ausgedrückt als SiO₂-

   7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Suspension des Tons derart behandelt wird, daß sie einen aufgelösten Kieselerdegehalt von weniger als 200 Teile pro Million hat, ausgedrückt als SiO₂, vor dem Mischen mit dem besagten Alumini umhydroxypolymerisat.

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Tonsuspension einem reduzierenden Bleichvorgang gleichzeitig mit der Bildung des Gemisches der wässrigen Tonsuspension und des anorganischen Aluminiumhydroxypolymerisats unterworfen wird.

   709852/0254

   9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Tonsuspension einem reduzierenden Bleichvorgang vor der Bildung des Gemisches aus der wässrigen Tonsuspension und dem anorganischen Aluminiumhydroxypolymerisat unterworfen wird.

   10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffgehalt der wässrigen Suspension des Tons eingestellt wird, um innerhalb des Bereiches von 5 bis 20 Gew.% Feststoffe zu liegen.

   11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus der wässrigen Suspension des Tons und dem anorganischen Hydroxypolymerisat entwässert und daß das dabei erhaltene Produkt in reinem Wasser wiederaufgeschlämmt und danach wiederentwässert wird.

   12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bevor die wässrige Tonsuspension zu einem Gemisch mit dem Hydroxypolymerisat des Aluminiums gebracht wird, sie in Form einer plastischen oder knetbaren Masse einer mechanischen Bearbeitung unter solchen Bedingungen unterworfen wird, daß der Verbrauch von zumindest 50 PS-Stunden Energie pro Tonne Trockenton in dem Ton stattfindet.

   13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Gemisch

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   1627481

   zu einer plastischen Masse geformt und dann einer mechanischen Bearbeitung unter bestimmten Bedingungen unterworfen wird, wodurch in dem Ton zumindest 50 PS-Stunden Energie pro Tonne Trockenton verbraucht werden.

   14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Ton kaolinitischer Ton ist, der mindestens 70 Gew.% Teilchen enthält, welche kleiner als 2 Mikron sind, dem sphärischen Durchmesser gleichwertig, und daß ein Gemisch von (a) einer wässrigen Suspension des Tons gebildet wird, welche bei einem pH-Wert im Bereich von 6-8 liegt und einen Feststoffgehalt im Bereich von 5-20 Gew.% Feststoffe hat und daß (b) ein schwach positiv geladenes, anorganisches AIuminiumhydroxypolymerisat, das durch die Formel:

   Al(OH) · (3-n)X η

   worin 0,5^11^2,8 und X~ Cl, H0 oder

   ist, in besagtem Gemisch in einer derartigen Menge anwesend ist, daß das Gemisch 1,0 - 7,0 mg Aluminium pro Gramm Ton (bezogen auf eine Trocken gewichtsbasis) enthält, wobei das so erhaltene Gemisch entwässert wird, und wobei dann das entwässerte Gemisch aus Ton und Aluminiumhydroxypolymerisat in reinem Wasser wieder zu einer Suspension gebracht und dann das sich wieder in Suspension befindliche Gemisch entwässert wird.

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   15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt aus der Entwässerung des wieder in Suspension gebrachten Gemisches bei einer Temperatur
   getrocknet wird.

   einer Temperatur, welche nicht höher als 120 C,

   16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Entwässerung des wieder in Suspension gebrachten Gemisches in Form einer plastischen oder knetbaren Masse einer mechanischen Bearbeitung während einer Zeit unterworfen wird, welche ausreicht, damit sich im Ton zumindest 50 PS-Stunden Energie pro Langtonne Trockenton verbrauchen.

   17. Verfahren nach Anspruch 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Gemisch aus

   (a) und (b) gebildet wird, indem der wässrigen Tonsuspension ein Aluminiumsalz und dann eine Base zugegeben wird, um somit den pH-Wert der wässrigen Suspension auf mindestens 6,0 zu erhöhen und somit das anorganische Aluminiumhydroxypolymerisat auszufällen, und daß die Zugabe der besagten zur Erhöhung des pH-Wertes des wässrigen Mediums auf mindestens 6,0 nicht länger als 10 Stunden nach der Zugabe des besagten AIuminiumsalzes zur besagten wässrigen Tonsuspension stattfindet.

   Der Patentanwalt

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