DE2632921B1

DE2632921B1 - Verfahren zur herstellung von synthetischem scawtit 6 cao mal 6 sio tief 2 mal caco tief 3 mal 2 h tief 2 o

Info

Publication number: DE2632921B1
Application number: DE19762632921
Authority: DE
Inventors: Heinz-Georg Dr-Ing Kurczyk; Adrian Ottenheym
Original assignee: Rheinische Kalksteinwerke GmbH
Current assignee: Rheinische Kalksteinwerke GmbH
Priority date: 1976-07-22
Filing date: 1976-07-22
Publication date: 1977-05-18
Also published as: NL177587B; FR2359072A1; NL177587C; SE416722B; FR2359072B1; ATA376677A; DE2632921C2; NO146592B; FI65414B; BE855677A; NO146592C; SE7708266L; NO772412L; CH631420A5; LU77803A1; AT361891B; FI772151A; NL7708122A; FI65414C

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von synthetischem Scawtit 6 CaO · 6 SiO₂ · CaCO₃ · 2 H₂O durch hydrothermale Umsetzung.

Scawtit mit der englischsprachigen Schreibweise Scawtite ist ein natürlich vorkommendes Mineral. Vorkommen und Eigenschaften sind zum Beispiel in folgenden Literaturstellen beschrieben:

The American Mineralogist:

Vol. 22,222-224; Vol. 40,505-509; 510-514;
Vol. 43,498-502.

Infolge zunehmender technischer Bedeutung synthetischer Caiciumhydrosilikate, insbesondere Xonotlit, Tobermorit und dergleichen als Füllstoffe, Pigmente, Verstärkerfüllstoffe, Stellmittel und ähnliche, bestand die Aufgabe, auf einfache Weise synthetischen Scawtit zu gewinnen, welcher auf Grund seiner chemischen Zusammensetzung eine Eigenschaftsänderung bzw. Verbesserung des bisher zugänglichen Xonotlits versprach.

Überraschenderweise würde gefunden, daß man synthetischen Scawtit durch hydrothermale Umsetzung erhält, wenn man CaO und/oder Ca(OH)₂ mit Kieselsäure und CaCO₃ in einem Molverhältnis von 6 :6 :0,2 bis 6:6:1 in Gegenwart von Wasser bei Temperaturen von 150—24O⁰C reagieren läßt, wobei die Kieselsäure und das CaCO₃ in feingemahlener Form mit Korngrößen 90 Gew.-% kleiner als 100 μπι eingesetzt werden.

Dies war um so überraschender, als Scawtit, wie aus zahlreichen Untersuchungen hervorgeht, kein Gemisch aus Xonotlit und Calciumkarbonat darstellt, sondern ein eigenständiges Mineral ist mit spezifischen kristallographischen Daten und, wie noch gezeigt wird, mit besonderen Röntgenbeugungseigenschaften.

Nach dem aufgezeigten Verfahren kann man neben reinem Scawtit auch Mischungen aus Xonotlit und Scawtit herstellen, wenn man die Ausgangsstoffe in entsprechenden Mengenverhältnissen einsetzt. Durch die Wahl der Molverhältnisse von Kalkkomponente, Kieselsäure und CaCO₃ von 6 :6 :0,2 bis 6:6:1 erhält man 20% Scawtit neben Xonotlit bis zu reinen Scawtit.

F i g. 1 zeigt 4 Röntgenbeugungsdiagramme im Vergleich, und zwar reinen Xonotlit, Xonotlit mit 25% und mit 50% Scawtit sowie reinen Scawtit. Aus diesen Diagrammen ist ersichtlich, daß die typischen Xonotlitinterferenzen mit zunehmendem Scawtitgehalt kleiner werden und beim reinen Scawtit verschwunden sind. In entsprechender Weise nehmen die Scawtitinterferenzen an Intensität zu.

Vorteilhafterweise wird das Wasser-Feststoff-Verhältnis des Ausgangsgemisches für die hydrothermale Reaktion so eingestellt, daß das Gemisch 5-70 Gew.-%, vorzugsweise 20—40 Gew.-% Feststoffe enthält. Beim Einsatz von CaO ist der zur Hydratisierung erforderliche Wasseranteil zusätzlich aufzuwenden.

Erfindungsgemäß wird die hydrothermale Reaktion im Temperaturbereich von 150 —240⁰C durchgeführt, wobei sich Reaktionszeiten von 48^h bei der niedrigsten Temperatur bis zu 5^h bei der höchsten Temperatur bewährt haben. Bevorzugt wird ein Temperaturbereich von 180—22O⁰C, bei welchem die Reaktionszeiten entsprechend 16—8^h betragen.

Erfindungsgemäß werden die Kieselsäure und das Calciumkarbonat in feingemahlener Form mit Korngrößen 90 Gew.-% kleiner als 100 μπι eingesetzt. Zweckmäßig im Interesse einer kürzeren Reaktionszeit und eines reineren Erzeugnisses werden diese Stoffe mit Korngrößen 90 Gew.-% kleiner als 40 μπι verwendet.

Die Kieselsäure kann in Form von Quarzmehl eingesetzt werden. Als Calciumkarbonat kann man entsprechend geeignete Kalksteinmehle, zum Beispiel Filterstaub aus Mahlanlagen sowie gemahlene Calcite oder Kreide verwenden. Die Oberfläche dieser Stoffe liegt dann oberhalb 1 m²/g, gemessen nach der BET-Methode.

Bei der hydrothermalen Reaktion entsteht aus dem Ausgangsgemisch ein fester Kuchen mit einer Festigkeit von etwa 0,10—150 kg/cm², je nach dem gewählten Wasser-Feststoff-Verhältnis. Er enthält erhebliche Mengen Feuchtigkeit und kann nach Zerkleinerung und Aufmahlung zu Xonotlit-Scawtit-Suspensionen beziehungsweise zu reinen Scawtit-Suspensionen verarbeitet werden oder aber durch geeignete Trockenmaßnahmen zu f einteiligen Pulvern.

Die graphischen Darstellungen in F i g. 2 zeigen, wie mit zunehmendem Scawtitgehalt eine Erhöhung des Hellbezugswertes eintritt. Gleichzeitig erfolgt eine Abnahme der BET-Oberfläche. Die Hellbezugswerte A wurden nach DIN ermittelt.

Bei der praktischen Erprobung des erfindungsgemäß hergestellten Scawtits als Füllstoff mit Pigmenteigenschaften für Farben zeigte sich, daß bei hohem Weißgrad eine ausgezeichnete Deckfähigkeit erzielt wird. Gleichzeitig ist die sogenannte ölzahl niedriger als bei allen übrigen Calciumhydrosilikaten, d.h., daß der Bedarf an Bindemitteln verringert ist. Gegenüber dem bekannten Weißpigment Titandioxid ergibt sich eine erhebliche Verbilligung der Pigmentierungskosten für Farben. Bei einem 80%igen Ersatz des Titandioxids durch Scawtit wird die gleiche Deckfähigkeit wie bei ausschließlichem Einsatz von Titandioxid erreicht. Das bedeutet, daß die Pigmentierungskosten bei gleicher Deckfähigkeit der Farbe um etwa 50% niedriger liegen.

Beispiel

Als Rohstoff zur Herstellung von Scawtit mit Scawtitgehalten von 25. 50 und 100% — Rest jeweils Xonotlit — wurden handelsübliches Kalkhydrat, Quarzmehl und Calcitmehl eingesetzt. Die Mehle wiesen Korngrößen von mehr als 90% kleiner als 40 μπι auf. Die Analyse der Rohstoffe ergibt sich aus der folgenden Tabelle:

INSPECTED

Rohstoffanalysen	Kalkhydrat	Quarzmehl	Calcitmehl
	0,18	99,15	0,59
S1O2	0,06	0,05	0,12
Fe2O3	0,06	0,30	0,18
AI2O3	0,005	0,005	0,005
Mn2Ü3	74,00	0,10	53,88
CaO	0,40		1,38
MgO	0,04		0,00
SO3		0,2
Na₂O + K2O	24,93	0,2	43,81
Glühverlust

druck entsprechend einer Temperatur von 200⁰C 10 Stunden umgesetzt.

Bei der hydrothermalen Umsetzung entsteht ein fester Kuchen mit einer Druckfestigkeit von etwa 50 kg/cm², der 52% Wasser enthält. Dieser Kuchen kann getrocknet und sodann vermählen oder aber direkt zu Suspensionen aufgearbeitet werden. Für die getrockneten Reaktionsprodukte ergaben sich folgende Analysenwerte:

Scawtit
Xonotlit

S1O2

Diese Rohstoffe wurden in Mengen, wie sie der folgenden Versatztabelle zu entnehmen sind, in Gew."-% unter Zusatz von 60 Gewichtsteilen Wasser, bezogen auf 40 Gewichtsteile Feststoffgemisch, eingesetzt.

Versatz-Tabelle

Scawtit 100
Xonotlit 0

CaCOa (< 40 μ) 12,49

Kalkhydrat 48,49

Quarzmehl ( < 40 μ) 39,02

50 50

6,24 51,95 41,81

25 75

3,12 53,68 43,20 AI2O3

100	50	25
0	50	75
42,95	45,98	47,49
0,06	0,06	0,06
0,18	0,18	0,18
0,005	0,004	0,005
46,44	45,91	45,65
0,39	0,32	0,29
0,02	0,02	0,02
0,09	0,09	0,09
9,85	7,42	6,21
5,47	2,73	1,37
4,38	4,69	4,84

Nach gutem Durchmischen der Masse wurde diese in Schalen gefüllt und hydrothermal bei 15 atü DampfCaO

MgO

SO3
Na2O

Glühverlust

davon:
CO2
H2O
25

Arbeitet man nach den Angaben des obigen Beispiels,

setzt jedoch das Calciumkarbonat und das Quarzmehl mit Korngrößen 90 Gew.-% kleiner als 100 μπι ein, so ist die Zeitdauer für die hydrothermale Reaktion auf 60^h zu verlängern. Die Bildung des Scawtits erfolgt im Vergleich zu den Angaben des Beispiels zu 80%.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von synthetischem Scawtit 6 CaO · 6 SiO₂ -CaCO₃ · 2 H₂O durch hydrothermale Umsetzung, dadurch gekennzeichnet, daß man CaO und/oder Ca(OH)₂ mit Kieselsäure und CaCO₃ in einem Molverhältnis von 6 : 6 :0,2 bis 6:6:1 in Gegenwart von Wasser bei Temperaturen von 150—240⁰C reagieren läßt, wobei die Kieselsäure und das CaCO₃ in feingemahlener Form mit Korngrößen 90 Gew.-% kleiner als 100 μπι eingesetzt werden.