DE4106516C2 - Verfahren zur Herstellung einer pulverförmigen, homogenen, feindispersen Dispersion sowie die Verwendung danach erhaltener Produkte - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer pulverförmigen, homogenen, feindispersen Dispersion sowie die Verwendung danach erhaltener Produkte

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer pulverförmigen, homogenen und feindispersen Dispersion aus mindestens zwei verschiedenen Feststoffen sowie die Verwendung der Dispersion.
Feststoffdispersionen spielen im landwirtschaftlichen Bereich und in der Technik eine bedeutende Rolle. Beispiele sind Tonmehle, die als Bodenverbesserungsmittel wie auch als Adsorptionsmittel in industriellen Prozessen eine wichtige Rolle spielen. Wenn feindisperse Feststoffdispersionen aus feindispersen, wasserhaltigen Vorprodukten, z. B. aus natürlichem Ton, hergestellt werden sollen, so bedarf es thermisch aufwendiger Trocknungsprozesse mit einer nachfolgenden mechanischen Homogenisierung. Wenn feindisperse Feststoffdispersionen aus grobkörnigen Feststoffen oder Feststoffkomponenten hergestellt werden sollen, so bedarf es mechanisch aufwendiger Mahl- bzw. Vermahlprozesse, um Feststoffdispersionen zu erhalten, die weitgehend feindispers und homogen sind; diesen mechanischen Prozessen sind ohnehin dadurch Grenzen gesetzt, daß die hierbei stoffspezifisch erreichbare Korngröße allein bestimmt wird durch die technisch maximal erreichbaren Scherkräfte.
die DE-OS 27 00 941 betrifft ein Verfahren zum Dispergieren oder Suspendieren einer festen Phase in eine flüssige Phase auf mechanischem Wege mittels eines Mischers. Diese Druckschrift gibt keine Hinweise, dafür eine pulverförmige Dispersion herzustellen, bei der das Edukt einer wasserverbrauchenden Reaktion eingesetzt wird und bei der während der Herstellung eine chemische Reaktion erfolgt.
Außer Ton lassen sich auch tonartige und tonhaltige Materialien zur Herstellung wasserhaltiger, feindisperser Feststoffsuspensio­ nen verwenden. Wenn hier von tonartigen und tonhaltigen Materia­ lien gesprochen wird, so bezieht sich dies allein auf deren Ad­ sorptionsvermögen aufgrund physikalisch-struktureller Merkmale und nicht auf die chemische Zusammensetzung. Beispiele sind tonhaltige oder tonartige Flugstäube, Filterstäube, Aschen und Produktions­ rückstände, z. B. Produktionsrückstände aus der Lebensmittelindu­ strie in Form gebrauchter Bleicherden, oder z. B. Rotschlamm, eine pastöse Masse vorwiegend aus Eisenoxiden und Eisenhydroxiden, die im Zusammenhang mit der Aluminiumherstellung anfällt.
Es gehört zum Wesen der Erfindung, daß das in der feindispersen Feststoffsuspension enthaltene Wasser in der chemischen Reaktion mit Erdalkalioxid oder Aluminiumalkoholat gleichförmig verbraucht wird, weil nur unter dieser Voraussetzung eine homogene pulverför­ mige Feststoffdispersion entstehen kann. Aus diesem Grund darf die Wasser verbrauchende Reaktion erst einsetzen, wenn das Edukt der Wasser verbrauchenden Reaktion gleichförmig in der Feststoff­ suspension verteilt ist. Dies läßt sich erreichen, wenn man entwe­ der die wasserhaltige, feindisperse Feststoffsuspension so schnell mit dem Edukt der Wasser verbrauchenden Reaktion homogeni­ siert, daß letzteres gleichförmig darin verteilt ist, bevor die Wasser verbrauchende chemische Reaktion in nennenswertem Umfang einsetzt oder dadurch, daß man der wasserhaltigen feindispersen Feststoffsuspension bekannte Reaktionsverzögerer zusetzt, z. B. Ammoniaklösung, Alkohole, Alkalisulfate und dergl., oder daß man das Edukt der Wasser verbrauchenden Reaktion in der entsprechenden Weise vorbehandelt, z. B. mit Alkohol oder langkettigen Aminen, Fettsäuren und dergl. Statt der reinen Edukte Erdalkalioxid oder Aluminiumalkoholat oder Kieselsäureester kann man auch Gemische von Erdalkalioxiden oder Aluminiumalkoholaten oder Kieselsäure­ erster oder Gemische dieser Verbindungsklassen verwenden.
Die erfindungsgemäß erhaltenen Produkte aus Ton lassen sich als Bodenverbesserungsmittel oder als Erdbaustoff, z. B. zur Abdichtung von Deponien verwenden. Dies gilt sinngemäß für alle anderen be­ nannten Feststoffsuspensionen. Feststoffdispersionen mit Alumini­ umhydroxid oder Kieselsäure können als wirksame Adsorptionsmittel dienen.
Die Erfindung wird im folgenden durch Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Beispiel 1
100 Gew.-Teile eines natürlichen plastischen Tons werden in einem Kneter mit 18 Gew.-Teilen eines mit 1% Fettsäure hydrophobierten Calciumoxids homogenisiert. Man läßt die Hydratationsreaktion, die nach etwa 5 Minuten einsetzt, außerhalb des Kneters ablaufen; hierbei entsteht eine außerordentlich homogene Feststoffdispersion aus Calciumhydroxid in Ton, die so homogen ist, daß die Komponen­ ten selbst unter dem Mikroskop nicht mehr erkennbar sind.
Beispiel 2
Man verknetet den plastischen Ton zunächst mit 2% Kaliumsulfat als Reaktionsverzögerer und anschließend mit nicht hydrophobiertem Calciumoxid. Die Hydratationsreaktion beginnt erst nach etwa 20 Minuten.
Beispiel 3
Anstelle von Ton wird Rotschlamm verwendet oder eine Anteigung aus 70 Gew.-Teilen trockener, gebrauchter Bleicherde und 30 Gew.-Tei­ len Wasser.
Beispiel 4
Anstelle von Calciumoxid kann das stöchiometrische Äquivalent an Aluminiummischalkoholat bzw. Kieselsäureestern verwendet werden; in diesen Fällen verdampft der in der Hydrolyse freigesetzte Alko­ hol; er kann durch Kondensation zurückgewonnen werden.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, nach dem sich pulverförmige, außer­ ordentlich homogene und feindisperse Dispersionen in technisch einfacher Weise ohne besonderen technischen Aufwand herstellen lassen.
Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Dazu homogenisiert man eine wasserhaltige, feindisperse Feststoffsuspension mechanisch mit einem Edukt einer Wasser verbrauchenden chemischen Reaktion, vorzugsweise mit einem Erdalkalioxid, einem Aluminium­ alkoholat, einem Kieselsäureester oder einem Gemisch dieser Verbindungen und läßt das Homogenisat an­ schließend unter Verbrauch der stöchiometrisch erforderlichen Wassermenge ausreagieren. Als Wasser verbrauchende Reaktion wählt man Reaktionen, in denen aus dem Edukt ein feindisperser Feststoff gebildet wird; dementsprechend entstehen aus den vorstehend genannten Edukten Erdalkalihydroxide bzw. Aluminium­ hydroxid bzw. Kieselsäure.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung brauchbare wasserhaltige feindisperse Suspensionen dieser Stoffe sind Suspensionen feindisperser Feststoffe in Wasser. Feindisperse Stoffe im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Stoffe mit Partikelgrößen im Bereiche von mehr als 0 bis weniger als 250 Mikrometer, vorzugsweise im Bereiche von 1 bis 50 Mikrometer, die aufgrund ihrer strukturellen Merkmale ein gutes Adsorp­ tionsvermögen aufweisen. Beispiele sind Schichtsilikate, feindisperse Kieselsäure, Aluminiumoxide und Aluminiumhydroxide, gefällte Kreide und Eisenoxide. Ihre pastösen Mischungen mit Wasser werden hier als wäßrige feindisperse Suspensionen bezeichnet.
Der Wasseranteil in der wäßrigen, feindispersen Suspension dieser Stoffe darf in weiten Grenzen schwanken, sofern einerseits genügend Wasser vorhanden ist für die nachfolgende chemische Umsetzung mit einem Erdalkalioxid oder Aluminiumalkoholat und sofern andererseits nicht mehr Wasser vorhanden ist, wie zur Herstellung einer pulverförmigen, homogenen und fein­ dispersen Dispersion notwendig. Vorzugsweise wird der Wassergehalt der wäßrigen feindispersen Suspension derart eingestellt, daß eine pastöse, knetbare Masse vorliegt.
Die wäßrigen, feindispersen Suspensionen dieser Stoffe können natürlicher oder industrieller Herkunft sein. Eine pastöse und knetbare, wasserhaltige, feindisperse Suspension dieser Stoffe natürlicher Herkunft ist Ton, so wie er in Gruben zur Herstellung von Tongut gewonnen wird, und der unverändert erfindungsgemäß einsetzbar ist. Bleicherde und Tonmehle sind Materialien industrieller Herkunft; wenn man sie mit Wasser anteigt, so erhält man wäßrige, feindisperse Suspensionen dieser Stoffe, die ebenfalls im Sinne der Erfindung brauchbar sind.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung einer pulverförmigen, homogenen, feindispersen Dispersion aus mindestens zwei verschiedenen Feststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige feindisperse Suspension von Stoffen mit dem Edukt einer wasserverbrauchenden chemischen Reaktion mechanisch homogenisiert und das Edukt in dem Homogenisat mit der Wassermenge reagieren läßt, die erforderlich ist, um die pulverförmige, homogene, feindisperse Dispersion zu erhalten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt der feindispersen Suspension so eingestellt wird, daß sie in Form einer pastösen knetbaren Masse vorliegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige, feindisperse Suspension aus trockenen Materialien natürlicher oder industrieller Herkunft durch Zugabe von Wasser erhalten wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die wäßrige, feindisperse Suspension natürlicher Herkunft Tonmehl, Ton oder tonartige und tonhaltige Materialien enthält.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die wäßrige, feindisperse Suspension industrieller Herkunft Produktionsrückstände, wie gebrauchte Bleicherde und Rotschlamm enthält.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Edukt der wasserverbrauchenden chemischen Reaktion aus Erdalkalioxid, Aluminiumalkoholat, Kieselsäureester oder deren Gemischen besteht.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdalkalioxid Calciumoxid ist, das mit einem Reaktionsverzögerer vorbehandelt wurde.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsverzögerer ein Hydrophobierungsmittel ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Reaktionsverzögerer der wäßrigen, feindispersen Suspension zugesetzt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Aluminiumalkoholat ein handelsübliches, flüssiges Mischalkoholat eingesetzt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Kieselsäureester Gemische aus handelsüblichen Kieselsäureestern eingesetzt werden.
12. Verwendung der pulverförmigen, homogenen, feindispersen Suspensionen nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Boden­ verbesserungsmittel, als Erdbaustoff, zur Isolierung und Einbettung von Schadstoffen oder als Trägerstoff für Wirkstoffe.
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