DE584371C - Verfahren zur Herstellung von Kieselsaeureloesungen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Kieselsäurelösungen' Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kieselsäurelösungen, aus welchen scheinbar leichte Kieselsäure ausfällt: Zu diesem Zweck werden kieselsäurehaltige Rückstände aus natürlich vorkommenden Silicaten verwendet. Diese Silicate werden durch Behandlung mit geeigneten Mineralsäuren in bekannter Weise zersetzt, wobei der größere Teil der leichter säurelöslichen Bestandteile, wie z. B. Tonerde, Eisenoxyd, Alkalien und Erdalkalien, in Lösung geht, während die Kieselsäure im wesentlichen ungelöst bleibt. Die bei dieser Behandlung sich bildenden Rückstände enthalten einen hohen Prozentsatz von Kieselsäure und sollen kurz als zersetzte Kieselsäureerden bezeichnet werden. Wenn Titanoxyd vorhanden ist, enthalten die Rückstände in manchen Fällen auch eine beträchtliche Menge dieses Oxydes, welches durch die Säure nicht gelöst worden ist.
• Es ist bekannt, derartige kieselsäurehaltige Rückstände mit einer heißen Lösung von sekundärem Alkalicarbonat (z. B. Nag CO3) oder mehreren Lösungen nacheinander unter solchen Bedingungen zu behandeln, daß ein Teil derKohlensäure frei wird und entweichen kann. Die Hauptmenge der Kieselsäure wird gelöst und dann aus der filtrierten Lösung durch Kühlung dieser Lösung unter Zufügung von saurem Alkalicarbonat oder Kohlensäure ausgefällt. Die Erfinderin hat gefunden, daß durch Verwendung von Lösungen von sekundärem Alkalicarbonat in geeigneten Konzentrationen und in solchen Mengen, daß ein genügend großes Verhältnis von sekundärem Alkalicarbonat zu Kieselsäure erreicht wird., die Auflösung der zersetzten kieselsauren Erde mit geringem bzw. ohne Verlust von Kohlensäure möglich ist, und daß darauf beim Abkühlen der größere Teil der gelösten Kieselsäure ohne Zufügung von saurem Alkalicarbonat oder Kohlensäure wieder ausfällt. Auf diese Weise wird ein Produkt erzielt, das in höherem Maße scheinbar leicht ist und bessere Qualität aufweist als das nach dem als bekannt angegebenen Verfahren erhältliche Produkt.
• Beider praktischen Ausführung dieser Erfindung werden die Rückstände von der beschriebenen Säurebehandlung der Silicate in gewaschenem oder gewaschenem und getrocknetem oder gewaschenem, getrocknetem und geglühtem Zustand und vorteilhaft, nachdem sie,im wesentlichen von Mineralsäure befreit und gepulvert worden sind, unter Umrühren mit einer heißen Lösung eines sekundären Alkalicarbonats (Pottasche oder Soda), vorteilhaft aber Natriumcarbonat (oder mehreren Lösungen nacheinander), behandelt. Dies erfolgt unter atmosphärischem Druck und bei geeignet eingestellter Temperatur in einer Stufe oder in mehreren Stufen, wobei ein höheres Verhältnis von sekundärem Alkalicarbonat zu Kieselsäure benutzt wird als in dem als bekannt angegebenen Verfahren. Hierdurch erhält man die ganze oder nahezu die ganze Menge der zersetzten kieselsauren Erde in Lösung, ohne bzw. mit nur geringem Verlust an Kohlensäure. Außerdem erhält man einen Rückstand aus unlöslichem Titanoxyd, wenn dieses Oxyd vorhanden ist.
• Die Lösung der Kieselsäure kann beispielsweise leicht bewirkt werden durch Behandlung bei Atmosphärendruck und Temperaturen nahe dem Siedepunkt, z. B. zwischen 9o und ioo° C bei Verwendung einer Lösung von sekundärem Natriumkarbonat mit einem spez: Gewicht von i,2o bis 1,a8 bei 9o° C und unter Einhaltung eines Verhältnisses von i Mol. Kieselsäure zu 5 Mol. Na2C03. Die ungelösten Rückstände werden durch bekannte Mittel und unter möglichster Vermeidung von Hitzeverlusten aus der Lösung entfernt, um die frühzeitige Ausfällung der Kieselsäure zu vermeiden und um darauf die günstigsten Fällbedingungen für die Kieselsäure durch Überwachung des Kühlens und Umrührens während des Fällv organges zu erzielen.
• Um ein Produkt von sehr niedrigem spez. Gewicht bei der Abscheidung der Kieselsäure aus der Lösung zu erhalten, wird mit bekannten Mitteln und unter zweckmäßigem Umrühren die Abkühlung der Lösung schnell durchgeführt, und zwar besonders zu Anfang.
• Als Beispiel für die zweckmäßig anzuwendende Kühlgeschwindigkeit sei angegeben, daß in einem Zeitraum von 15 bis 30 Minuten die Temperatur von 9o auf etwa 5o° C vermindert werden soll. Durch weiteres Abkühlen der Lösung auf eine geeignete Temperatur, z. B. auf eine Temperatur, die nur wenig oberhalb des Punktes liegt, an welchem die Kristallisation des Alkalicarbonats eintritt, erreicht man die Abtrennung eines großen Teiles der Kieselsäure in einer nicht gelatinösen, etwas flockigen, leicht filtrierbareri und mehr oder weniger undurchsichtigen Form, in welcher sie einen kleinen Teil des Alkalis in gebundener oder nicht gebundener Form zurückhält. Das wasserhaltige, auf diese Weise ausgefällte Produkt behält seine geringe scheinbare Dichte auch bei weiterer Behandlung und Trocknung bei und geht erst nach geeigneter Zerkleinerung in ein äußerst leichtes und feines Pulver über.
• Die bei der Abkühlung ihrer Lösung in sekundärem A.lkalicarbonat ausgefällte Kieselsäure wird mit bekannten Mitteln von der Mutterlauge getrennt; in der Mutterlauge wird aber noch eine geringe Menge Kieselsäure in Lösung zurückgehalten. Andererseits nimmt die ausgefällte Kieselsäure einen Teil des Alkalis mit sich, und dieser Verlust der Mutterlauge an Alkali wird durch Zugabe von Alkalicarbonat wieder ausgeglichen. Die so auf den ursprünglichen Alkaligehalt zurückgeführte Mutterlauge benutzt man zur Behandlung einer neuen Menge von kieselsäurehaltigem Zersetzungsrückstand.
• Die von der Mutterlauge getrennte Kieselsäure wird ausgewaschen, um sie soweit wie möglich von dem als Verunreinigung auftretenden Allkali (z. B. Soda) zu befreien. Das gewaschene Produkt, welches noch eine gewisse Menge von gebundenem Alkali enthält, kann dann mit einer geeigneten verdünnten Säure behandelt werden, um die alkalihaltige Kieselsäureverbindung zu zersetzen und den absorbierten Alkalirest zu beseitigen; die mit Säure behandelte Kieselsäure wird schließlich mit Wasser gewaschen. Die nasse, praktisch reine wasserhaltige Kieselsäure, welche andere noch gegebenenfalls bei der Entfernung eines Teiles oder der ganzen Menge des in der gefällten Kieselsäure vorhandenen Alkalis entstehende Verbindungen enthält, kann in bekannter Weise soweit wie möglich vom Wasser befreit und, falls gewünscht, getrocknet werden. Das getrocknete Produkt kann gegebenenfalls mittels eines feinen Siebes gesichtet werden und bildet ein weißes, weiches Pulver von sehr geringem scheinbarem spez. Gewicht, so daß etwa 7 oder 8 g der praktisch reinen wasserhaltigen Kieselsäure ein Volumen von etwa ioo ccm einnehmen. Das scheinbare spez. Gewicht des getrockneten Produktes läßt sich in einem beträchtlichen Ausmaße nach Wunsch beeinflussen und verändern, indem man den Grad der Umrührung und die Abkühlungsgeschwindigkeit der Lösungen regelt insbesondere solange oberhalb von 6o° C gelegene Temperaturen herrschen. Im allgemeinen führen größere Verzögerungen der Abkühlung im Temperaturbereich oberhalb etwa 6o° C zu einer scheinbar schwereren Ware. Beispiel Zur Herstellung von kristallwasserhaltiger Kieselsäure, die nach Trocknung ein geringes spez. Gewicht besitzt, wird als Ausgangsprodukt der Rückstand benutzt, welcher entsteht, wenn man irgendeines der bei der Herstellung von Tonerde durch Behandlung mit einer Mineralsäure üblichen natürlichen Silicate mit Schwefelsäure behandelt; dieser Rückstand enthält etwa 8o °1o Kieselsäure und wird in gewaschenem, getrocknetem und geglühtem, pulverförmigem Zustand verwendet. Hierzu fügt man eine Lösung von sekundärem Natriumkarbonat, spez. Gewicht 1,2q., in_solchen Mengen, daß das Molekularverhält nis sich verhält wie i Teil Kieselsäure zu 5 Teilen Natriumcarbonat. Diese Mischung wird in einem geeigneten Gefäß unter Umrühren etwa bei Siedetemperatur i bis 2 Stunden lang behandelt. Bei dieser Behandlung wird etwa 9o % der Kieselsäure extrahiert. Aus dieser ' Lösung werden die ungelösten Stoffe mit bekannten Mitteln entfernt, solange die Lösung noch heiß ist, und dann systematisch mit heißen Waschflüssigkeiten bzw. heißem Wasser ausgewaschen.
• Alsdann wird die Mutterlauge unter geeignetem Umrühren in etwa 2o Minuten schnell auf 5o° C abgekühlt und dann in etwa i bis i11. Stunden auf 3o° C heruntergekühlt. Hierbei fällt die Kieselsäure aus. Die ausgefällte Kieselsäure wird durch Abfiltrieren von der Mutterlauge getrennt und, da sie geringe Mengen sekundäres Natriumcarbonat enthält, ausgewaschen.
• Anschließend daran kann man mit verdünnter Schwefelsäure behandeln und wieder mit Wasser waschen, um die letzten Reste des noch enthalitenen gebundenen Natriums zu entfernen. Die praktisch reine kristallwasserhaltige Kieselsäure kann nun getrocknet und durch ein feines Sieb gegeben werden.
• Da auch die erste starke Waschflüssigkeit, welche beim Auswaschen der heißen kieselsäurehaltigen Lösung zwecks Entfernung der ungelösten Stoffe entsteht geringe Mengen von Kieselsäure enthält, wird auch diese Waschflüssigkeit in der gleichen Weise behandelt, wie es für die Mutterlauge beschrieben ist.
• Die Waschflüssigkeiten und die von der Kieselsäure befreite Mutterlauge werden bei der Wiederholung des Verfahrens, also bei Behandlung einer neuen Menge von kieselsäurehaltigem Rohmaterial, wiederverwendet.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Kieselsäurelösungen, aus welchen scheinbar leichte Kieselsäure ausfällt, unter Verwendung kieselsäurehaltiger Rückstände dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstände mit heißen Lösungen von 'sekundärem *Alkalicarbonat behandelt werden, welche ein so hohes Verhältnis von sekundärem Alkalicarbonat zur Kieselsäure besitzen, daß die Lösung der Rückstände ohne oder nur mit geringem Verlust von Kohlensäure bewirkt wird und die anschließende. Ausfällung des größeren Teiles der gelösten Kieselsäure ohne Zuführung von saurem Alkalicarbonat oder Kohlensäure erfolgt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine derartige Menge an Alkalicarbonatlösung angewendet wird, daß auf i Mol. Kieselsäure 5 Mol. Carbonat in den Mischungen vorhanden sind.
3. 3. Verfahren zur Herstellung von Alkali enthaltender Kieselsäure dadurch gekennzeichnet, daß aus den nach Verfahren gemäß Anspruch i oder 2 gewonnenen kieselsäurehaltigen Lösungen durch geregelte Abkühlung bei gleichzeitigem Umrühren Alkali enthaltende Kieselsäure ausgefällt und die gefä.Llte Kieselsäure zwecks Entfernung eines Teiles des enthaltenen Alkalis mit Wasser ausgewaschen wird.