DE3635050A1

DE3635050A1 - Kontinuierliche herstellung von bariumsulfat

Info

Publication number: DE3635050A1
Application number: DE19863635050
Authority: DE
Inventors: Alfred Soentgerath; Werner Dipl Chem Dr Re Doetsch; Paul-Dietrich Dipl C Reinhardt
Original assignee: Kali Chemie AG
Current assignee: Kali Chemie AG
Priority date: 1986-10-15
Filing date: 1986-10-15
Publication date: 1988-04-21
Anticipated expiration: 2006-10-16
Also published as: IT8722078A0; IT1222777B; DE3635050C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuier lichen Herstellung von Bariumsulfat mit definiertem Korn spektrum.

Bariumsulfat wird technisch für sehr unterschiedliche Zwecke eingesetzt, z. B. als Pigment, Extender, Kontrast mittel, Katalysatorträger usw.

Für jede Anwendung muß eine bestimmte Qualität herge stellt werden, mit genau angepaßten, konstanten Anwen dungseigenschaften. Wesentliche Anwendungseigenschaften werden durch Parameter wie Teilchenspektrum, Ölzahl, Dis pergierbarkeit, Glanz usw. bestimmt.

Um den Anforderungen aller Anwender gerecht zu werden, müssen sehr unterschiedliche Bariumsulfat-Qualitäten hergestellt und bereitgehalten werden. Die Einstellung der Parameter erfolgt üblicherweise durch die Art der Fällung und/oder Nachbehandlungsmaßnahmen. Durch Wahl der Fällbe dingungen wie Reaktionspartner, pH-Wert, Stöchiometrie, Verweilzeit, Temperatur usw. lassen sich die gewünschten Parameter gezielt einstellen. Bisher wurden verschiedene Qualitäten entweder gleichzeitig in mehreren parallelen Ansätzen und einer entsprechenden Vielzahl von Apparaturen oder chargenweise nacheinander in einer Apparatur herge stellt. Der Stand der Technik wird sehr gut illustriert durch die DE-OS 33 47 191, nach der verschiedene - für eine Weiterbehandlung vorgesehene - Bariumsulfat-Qualitäten in unterschiedlichen Ansätzen durch Variation der Reaktions bedingungen hergestellt werden.

Die üblichen Verfahren weisen erhebliche Nachteile auf: Bei einer Vielzahl von Anlagen ist ein hoher Investi tionsaufwand notwendig, während bei nur einer Anlage er heblicher Aufwand durch die Umrüstung zwischen einzelnen Ansätzen notwendig ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diesen Nachteil des Standes der Technik zu vermeiden.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch das in den An sprüchen angegebene Verfahren.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur konti nuierlichen Herstellung von Bariumsulfat mit definiertem Kornspektrum, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) in einer ersten Stufe in an sich bekannter Weise durch Reaktion von Barium-Ionen mit Sulfat-Ionen Bariumsulfat fällt,
b) aus dieser Stufe kontinuierlich Suspension abzieht, die Bariumsulfat mit vorbestimmtem, konstanten Kornspektrum enthält,
c) die Suspension direkt in eine nachfolgende, ein- oder mehrstufige Naßmahlstufe überführt,
d) dort in an sich bekannter Weise auf das gewünschte Kornspektrum aufmahlt und
e) in einer abschließenden Trennstufe in Bariumsulfat und Mutterlauge auftrennt.

In der ersten Stufe wird erfindungsgemäß eine "Stamm fällung" erzeugt, durch an sich bekannte Reaktion von Barium-Ionen mit Sulfat-Ionen. Es kann in dieser Stufe prin zipiell nach allen bekannten Variationen hinsichtlich der Fällungsbedingungen gearbeitet werden.

So kann beispielsweise die Fällung durch Umsetzung löslicher Bariumsalze wie z. B. Bariumchlorid oder Barium sulfid mit Natriumsulfat oder Schwefelsäure erfolgen.

Auch hinsichtlich der Stöchiometrie sind prinzipiell keine Begrenzungen gegeben. Da im allgemeinen die Stamm fällung aber relativ grob sein sollte, d. h. so grob, daß durch die nachfolgende Mahlung eine Änderung des Teilchen spektrums erzielbar ist, werden bevorzugt etwa stöchiome trische Mengen der Reaktionspartner in die erste Stufe eingespeist.

Auch hinsichtlich des pH-Wertes wird die Fällung in üblichen Bereichen durchgeführt. Insbesondere kann über die Wahl des pH-Wertes die Ölzahl des Endproduktes einge stellt werden.

Die Temperatur in der ersten Stufe liegt ebenfalls in üblichen Bereichen, bevorzugt bei 50-100°C.

Aus der ersten Stufe wird kontinuierlich und nach Maßgabe der Zufuhr an Reaktionspartnern zur ersten Stufe Suspension abgezogen. Diese enthält entsprechend den ge wählten Fällbedingungen ein Bariumsulfat mit einem kon stanten Kornspektrum. Bevorzugt wird an dieser Stelle ein Bariumsulfat mit einem mittleren Teilchendurchmesser abge zogen, das durch einen d₅₀-Wert von 2-10 µ, vorzugsweise 2-6 ü, charakterisiert ist.

Die Suspension wird direkt in eine einstufige Naß mahlstufe überführt und dort in an sich bekannter Weise auf das gewünschte Kornspektrum aufgemahlen. Es können dazu bekannte Naßmahlaggregate wie Kugelmühle, Rührwerkskugel mühle usw. eingesetzt werden; bevorzugtes Naßmahlaggregat ist die Rührwerkskugelmühle.

In einer Verfahrensvariante kann die Naßmahlung in Gegenwart bekannter Additive wie Mahlhilfsmittel, Kondi tionierungsmittel usw. durchgeführt werden, um wichtige Eigenschaften des Endproduktes einzustellen wie Dispergier barkeit, Haftung, pH-Stabilität oder Ölzahl.

Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfah rens sieht vor, daß man einen Teilstrom des die erste und/oder die Naßmahlstufe verlassenden Stromes in die erste Stufe zurückführt.

Eine andere Variante sieht vor, daß man einen Teil strom der die erste Stufe verlassenden Suspension abzweigt und unter Umgebung der Mahlstufe direkt in die Trennstufe überführt.

Diese Varianten erlauben, ein Bariumsulfat mit einem von der Gausschen Normalverteilung abweichenden Kornspek trum zu erzeugen, wie es für spezielle Anwendungszwecke erforderlich ist.

Die Trennung in Bariumsulfat und Mutterlauge in der abschließenden Trennstufe kann auf bekannte Art und Weise wie Filtration, z. B. mittels Filterpressen, oder durch Zentrifugieren, z. B. mittels kontinuierlich arbeitenden Dekanterzentrifugen erfolgen.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine sehr rationelle Herstellung unterschiedlicher Bariumsulfat-Quali täten. Ausgehend von einer einzigen Stammfällung kann durch Modifizieren der Parameter Stufenzahl und/oder Dauer der Naßmahlung, Rückführung entsprechend einer der ge schilderten Varianten, Zusatz von Additiven usw. eine Vielzahl unterschiedlicher Qualitäten hergestellt werden. Die die Stammfällung bestimmenden Parameter und die Parameter für die nachfolgenden Behandlungsschritte können dabei leicht durch einfache Vorversuche ermittelt werden. Es ist sogar möglich, durch schnelle Änderung der Fäl lungsbedingungen - beispielsweise Änderung des pH-Wertes - eine ebenfalls schnelle Umstellung auf eine andere Qualität der Stammfällung zu erreichen. Für solche Fälle wird man eine Anlage bevorzugen, in der das Volumen der ersten Stufe relativ gering bemessen wird.

Die nachfolgenden Beispiele sollen das erfindungsge mäße Verfahren weiter beschreiben, ohne daß sie den Umfang der Erfindung beschränken sollen.

Beispiel 1

In einem Reaktor wurde durch kontinuierliche Eindosierung stöchiometrischer Mengen an Bariumchlorid- und Natrium sulfat-Lösung eine Bariumsulfat-Suspension mit einem Bariumsulfat-Gehalt im Bereich von 200 bis 500 g/l Sus pension erzeugt. Der mittlere Teilchendurchmesser betrug d₅₀=5,1 µ (bestimmt mittels Sedimentationsanalyse mit Sedigraph 5000D der Fa. Micromeretrics).

Aus dem Reaktor wurde kontinuierlich die in Tabelle 1 angegebene Menge Suspension abgezogen, auf 800 bis 1300 g/l eingedickt, und durch eine 1stufige Rührwerks kugelmühle (24 l Nutzinhalt, Kugeldurchmesser 0,8 bis 1,0 mm, Kugelfüllungsgrad 85%) kontinuierlich durchge setzt. Im Anschluß an die Kugelmühle wurde die aufgemah lene Suspension in einer Dekanterzentrifuge in Feststoff und Mutterlauge getrennt. Das erhaltene Bariumsulfat wies das in Tabelle 1 angegebene Kornspektrum auf. In der Tabelle bedeuten D=Durchsatz, angegeben als Kilogramm Feststoff/h, S=Suspensionskonzentration, angegeben in g Bariumsulfat/l eingedickte Suspension. Versuch F kennzeichnet das in der Fällungsstufe erzeugte Barium sulfat.

Der Versuch 3 wurde modifiziert durch Zugabe von Additiven zur aufgemahlenen Suspension. Die anwendungstechnischen Eigenschaften werden in Tabelle 2 charakterisiert. Dabei bedeuten TEA=Zusatz an Triäthanolamin als Additiv (in Gew.-% bezogen auf Bariumsulfat), G=Grindometerwert, Glanz=gemäß DIN 67530 ermittelter Glanzwert (ermittelt mit Glanzmeßgerät Multigloss der Fa. Byk Mallinchrodt), ÖZ=Ölzahl, bestimmt gemäß DIN.

Ähnliche Ergebnisse werden erhalten bei Einsatz von Diglycerin als Additiv und auch, wenn das Additiv bereits vor der Mahlstufe zugesetzt wird.

Beispiel 2

Entsprechend Beispiel 1 wurde eine Fällungssuspension mit d₅₀=2,7 µ hergestellt und kontinuierlich durch eine 2stufige Rührwerkskugelmühle [Kugelfüllungsgrad 83%) durchgesetzt. Die Versuchsparameter und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben. Darin bedeutet M die Mahlstufe.

Die anwendungstechnischen Eigenschaften wurden mit dem Produkt aus Versuch 4/2. Mahlschritt ermittelt. Die Ergeb nisse sind in Tabelle 4 angegeben.

Tabelle 1

Kornspektrum

Tabelle 2

Tabelle 3

Kornspektrum

Tabelle 4

Claims

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Bariumsulfat mit definiertem Kornspektrum, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) in einer ersten Stufe in an sich bekannter Weise durch Reaktion von Barium-Ionen mit Sulfat-Ionen Bariumsulfat fällt,
b) aus dieser Stufe kontinuierlich Suspension abzieht, die Bariumsulfat mit vorbestimmtem, konstanten Kornspektrum enthält,
c) die Suspension direkt in eine nachfolgende, ein- oder mehrstufige Naßmahlstufe überführt.
d) dort in an sich bekannter Weise auf das gewünschte Kornspektrum aufmahlt und
e) in einer abschließenden Trennstufe in Bariumsulfat und Mutterlauge auftrennt.

2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension der Stufe b Bariumsulfat mit einem mittleren Teilchendurchmesser (d₅₀-Wert) von 2-10 µ, vorzugsweise 2-6 µ, enthält.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichent, daß die Naßmahlstufe als Rühr werkskugelmühle ausgebildet ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Naßmahlung in Gegen wart von Additiven wie Mahlhilfsmitteln und/oder Kondi tionierungsmitteln vornimmt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teilstrom des die erste und/oder die Naßmahlstufe verlassenden Stromes in die erste Stufe zurückführt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teilstrom der die erste Stufe verlassenden Suspension abzweigt und unter Um gehung der Mahlstufe direkt in die Trennstufe überführt.