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Verfahren zur Herstellung eines Magnesiumsilicat enthaltenden Stoffes
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Gewinnung eines Magnesiumsilicats,
das besonders vorteilhaft als Bleichmittel für tierische; pflanzliche oder Mineralöle
Verwendung finden kann. Es stellt ferner ein gutes Wärmeschutzmittel dar und kann
weiterhin zum Filtrieren und Klären verschiedener Stoffe mit Vorteil benutzt werden.
Schließlich ergeben sich bei Ausführung des neuen Verfahrens große Mengen an Kohlensäure,
so daß es auch zur Gewinnung solcher Anwendung finden kann.
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Das Verfahren kennzeichnet sich im wesentlichen dadurch, daß man ein
Kieselsäurematerial, z. B. Quarz, Infusorienerde, Opalkieselerde, in fein verteiltem
Zustande mit fein verteiltem Magnesiumcarbonat, vorzugsweise in hydratisierter Form,
im Verhältnis von 3 bis rz Si auf 2 Mg mischt und die Mischung in dauernder Gegenwart
von Wasser auf eine Temperatur von mehr als ioo° C erhitzt. Die Behandlung erfolgt
vorzugsweise so, daß man das Gemisch von Infusorienerde und Magnesiumcarbonat unter
einem Druck von bis 14,5 atü unmittelbar mit Wasserdampf in Berührung bringt.
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Im allgemeinen geht man von einem basischen Carbonat aus. Vorzugsweise
findet ein Carbonat Verwendung, von dem bei 18° C nicht mehr als i % in Wasser
löslich ist. Es kann sich dabei um in der Natur vorkommende Carbonate, aber auch
um künstlich erzeugte handeln. Ist eine große Ausbeute an Kohlensäure erwünscht,
so benutzt man zweckmäßig natürlich vorkommende Carbonate, z. B. M9C03, M9C03 #
3H20, 3M9C03 -Mg (OH)2.
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Es ist bekannt, feinkörnige Erdalkali- oder Magnesiumsilicate in der
Weise herzustellen, daß man fein verteilte kieselsäurehaltige Stoffe, wie Kieselgur,
Infusorienerde o. dgl., mit dem Hydroxyd eines Erdalkalimetalls oder des Magnesiums
in Gegenwart von Wasser erhitzt. Das so gewonnene Zwischenerzeugnis wird dann nach
teilweiser Entfernung des überschüssigen Wassers durch nochmaliges Erhitzen bei
etwa Iooo ° calciniert und, wenn das Erdalkalihydroxyd im Überschuß verwendet wurde,
die nachteilige Wirkung des freien Erdalkalis durch Hindurchleiten von Kohlensäure
beseitigt. Dies Verfahren führt zu einem Erzeugnis, von dem sich das gemäß der Erfindung
hergestellte hauptsächlich durch die erheblich bessere Bleichwirk'3mg vorteilhaft
unterscheidet. Diese Wirkung ergibt sich dadurch, daß bei dem neuen Verfahren, das
statt von einem Hydroxyd von Magnesiumcarbonat als Gemischbestandteil ausgeht, das-
Konstitutionswasser, das die Bleichwirkung bedingt, nicht durch die bei, den bekannten
Verfahren zur Anwendung kommende hohe Calcinierungstemperatur ausgetrieben wird.
Die
Reaktion des Magnesiumcarbonats mit Kieselerde ist etwa folgende: Mg C 03 + Si 0Z+
H20 =Magnesiumsilicat+ C O2. Die formelmäßige Zusammensetzung des Sili-. cates ist
nicht genau bekannt. Wahrscheinlich tritt es aber in der wasserhaltigen Form auf.
Das bei der Reaktion gebildete Silicat befindet sich in fein verteiltem Zustand,
der für die Verwendung als Farbkörper, Katalysator, Adsorbierungsmittel, Bleichmittel,
Wärmeisolator, Emulgierungsmittel oder Neutralisierungsmittel von Bedeutung ist.
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Wie erwähnt, kann als Magnesiumcarbonat ein natürlich vorkommendes
oder ein. künstlich hergestelltes Verwendung finden. Das Verfahren zur Herstellung
des Magnesiumsilicates kann deshalb auf zwei verschiedenen Wegen durchgeführt werden.
Das eine Herstellungsverfahren wird unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung
beschrieben, während das andere Verfahren weiter unter 2. erläutert werden wird.
In der Zeichnung ist die betreffende Apparatur in den Fig. 1 und 2 in schematischer
Darstellung veranschaulicht, während Fig.3 einen senkrechten Schnitt durch einen
der benutzten Autoklaven darstellt.
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1. Roher Magnesit (MgC03), Infusorienerde und Wasser sind die drei
primären Rohstoffe, die zur Verwendung kommen. Der Magnesit wird zunächst in einem
Ofen 1o (Fig.1) calciniert. Der Ofen kann von einer beliebigen, in der Industrie
üblichen Bauart, beispielsweise ein Drehofen sein. Die Calcinierung soll bis zu
einer Temperatur von 7oo bis goo ° getrieben werden, wodurch sich ein Erzeugnis
ergibt, das allgemein als künstliche calcinierte Magnesia (Mg0) bekannt ist.
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Das gebrannte Material wird aus dem Ofen 1o in eine Mühle i1 übergeführt,
in der es bis zu einem geeigneten Feinheitsgrade zerkleinert wird, wobei gleichzeitig
eine Mischung mit aus dem Vorratsbehälter 12 kommendem Wasser unter Bildung eines
Magnesiumhydroxyd (Mg(OH)2) enthaltenden halbflüssigen Breies erfolgt.
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Diese aus gemahlener Magnesia und Wasser bestehende Masse wird. dann
in den ersten Carbonator 13 übergeführt, in dem sie bei gewöhnlicher Temperatur
mit Kohlensäure (C02) umgerührt wird, die beispielsweige aus den Heizgasen eines
Kessels 14 oder aus irgendeiner anderen Quelle stammt. Die besten Ergebnisse werden
erzielt, wenn die Abgase nicht weniger als 5°/o Kohlensäure enthalten.
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Durch diese Behandlung des Magnesiabreies mit Kohlensäure wird das
Magnesiumhydroxyd in wasserhaltiges Magnesiumcarbonat umgewandelt, 'das in Gegenwart
eines Überschusses von Magnesiumhydroxyd und von Kohlensäure zum Teil aus der Masse
und zum anderen Teil vor seiner endgültigen Umwandlung in Magnesiumsilicat an der
Oberfläche der später zugesetzten Infusorienerde auskristallisiert. Dieses wasserhaltige
Magnesiumcarbonat ist in einer Kohlensäurelösung (H203 C02), in Wasser aber nur
sehr schwach löslich, da es in der Hauptsache nach folgender bekannter Gleichung
gebildet wird Mg (0H)2 -(- C02 -f- 2H20 = Mg C03 # 3H.- ) 0. Die teilweise
carbonatisierte Magnesia enthaltende Masse wird einem Desintegrator 15 zugeführt,
in dem sie mit Infusorienerde gemischt wird; sie wird hier von Klumpengröße auf
Körnungen von etwa 6 mm und weniger zerkleinert, indem man sie durch Mahlwalzen
16 gehen läßt. Das Gemisch kann durch eine Schleuderpumpe oder einen anderen Apparat
wiederholt in den Behandlungskreislauf eingeführt werden, um eine ausgiebige Zerkleinerung
der Infusorienerdeteilchen zu bewirken.
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Aus dem Desintegrator 15 geht das Gemisch durch ein Wasserabscheidesystem
17, in dem sich alles schwere unerwünschte kristallinische oder sandige Material
absetzen kann, wodurch es von der suspendierten Infusorienerde und der teilweise
carbonatisiertenMagnesiagetrenntwird. Dies Gemisch, das sich aus Kieselerde (Si02),
Magnesiumhydrat (Mg(OH)2), Magnesiumoxyd (Mg0) und Magnesiumcarbonathydrat (MgCO3)
zusammensetzt, wird in einem Carbonator 18 mit Kohlensäure behandelt, bis es praktisch
vollständig in Mg C 03 . 3 H2 O umgewandelt ist. Dabei wird es auf niedriger Temperatur
gehalten, um eine hohe Kohlensäurekonzentration im Wasser aufrechtzuerhalten. Zur
Erzielung der besten Ergebnisse läßt man zweckmäßig gekühlte Kohlensäure (C02) dauernd
in Blasenform durch das in dem Carbonator 18 befindliche Gemisch strömen, bis praktisch
das gesamte Magnesiumoxyd (Mg0) in ein Carbonat, beispielsweise MgCO3 #
311,0,
umgewandelt ist, da eine nicht vollständige Carbonisierung eine Verlangsamung
der Reaktion in der folgenden Verfahrensstufe zur Folge haben und ein Material von
größerer Dichte in feuchtem Zustande ergeben würde, das eine geringere Filtrierungsgeschwindigkeit
besitzt. Die zweimalige Behandlung mit Kohlensäure ist nicht unbedingt nötig. Sie
bietet aber insofern gewisse Vorteile, als man Heizungsabgase ausnutzen und an Kohlensäure
sparen kann. Der Carbonator 18 kann von beliebiger Bauart sein, beispielsweise aus
einem oben offenen Gefäß bestehen, das mit gelochten Blechwänden zur Erzielung eines
innigen Kontaktes beim Rühren versehen ist.
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Von dem Carbonator 18 geht die Masse über ein Hauptrohr 1g in mehrere
gegen Wärme isolierte Autoklaven 1, 2, 3, 4, 5 und 6 (Fig. 2). Die betreffenden
Anschlüsse sind mit Ventilen
20, 21, 22, 23, 24 .und 25 versehen.
Es kann irgendeine gewünschte Anzahl von Autoklaven benutzt werden. - Im vorliegenden
Fall sind sechs Stück dargestellt,, um die kontinuierliche Durchführung des Verfahrens
mit. der daraus sich ergebenden Wirtschaftlichkeit zu veranschaulichen.
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Nachdem der Autoklav i mit der aus fein verteiltem Magnesiumcarbonat,
Kieselerde und Wasser bestehenden Masse auf etwa drei Viertel seiner Höhe gefüllt
und das Ventil 2o geschlossen ist, wird von dem Kessel 14 gesättigter Dampf unter
einem Druck von etwa 14,5 atü bei der diesem Drucke entsprechenden Temperatur durch
eine Leitung 26 und ein Ventil'27 eingeführt. Jeder der Autoklaven 2, 3, 4, 5 und
6 ist mit ähnlichen Dampfventilen 28, 29, 30, 31
und 32 versehen, die nun
angeschlossen werden.
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Jeder der Autoklaven i, 2, 3, 4, 5 und 6 ist ferner mit einem Ablaßventil33,
34, 35, 36, 37 und 38 versehen, aus denen das behandelte Material den Filtern o.
dgl. zugeführt wird. Die unteren Zeiten der betreffenden Autoklaven sind durch Vorwärmerdampfventile
39, 40, 41, 42 und 43 an ein. Sammelrohr 44 geschlossen. Speiserohre 45, 46, 47,
48, 49 und 5o, die die oberen Teile der Autoklaven mit dem Sammelrohr 44 verbinden,
werden durch Ventile 6o, 61, 62, 63, 64 und 65 überwacht. Unter Zwischenschaltung
von Regelungsventilen 51, 52, 53, 54, 55 und 56 sind die Speiserohre 45, 46, 47,
48, 49 und 5o an eine Dampf- und Kohlensäureleitung 57 angeschlossen.
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Da die allgemeine Bauart und Wirkungsweise der Autoklaven und der
zugehörigen Teile die gleiche ist, genügt es, einen der Autoklaven näher zu beschreiben.
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Das Regelungsventil 51 wird auf ungefähr ii Atm. eingestellt, wenn
der Dampf unter 14,5 atü Druck durch das Ventil 27 eingeführt wird. Die Ventile
33, 39 und die anderen entsprechenden Ventile werden gleichfalls geschlossen, und
die Masse im Autoklaven i wird ungefähr eine Stunde lang mit dem Frischdampf gründlich
durchgerührt. Die Reaktion spielt sich offenbar so ab, daß, wenn die Masse durch
den Dampf auf ungefähr 88' C erhitzt ist, die Lösung von wasserhaltigem (hydratisiertem)
Magnesiumcarbonät (M9C 03 . 3H,0) zunächst in ein in Wasser unlösliches hydratisiertes
Magnesiumcarbonat und freie Kohlensäure zerfällt, die bei der betreffenden Temperatur
gleichfalls in Wasser unlöslich ist. Wird die Masse auf eine dem Dampfdrucke von
14,5 atü entsprechende Temperatur, d. i. ungefähr 200° C, erhitzt, so geht das erwähnte
wasserhaltige Magnesiumcarbonat mit den vorhandenen (aus der Infusorienerde stammenden)
Kieselsäuren eine Reaktion ein, bei der sich ein 1VIagnesiumsilicat ergibt und die
restliche Kohlensäure (CO,)
frei wird. Die Reaktionswärme sowie. die: Zeitdauer
der Reaktion sind natürlich nur beispielsweise angegeben. Auch auf die angegebenen
besonderen Dampfdrucke kommt es nicht an. Wesentlich ist nur, daß der Dampfdruck
eine Temperatur ergibt, bei der das behandelte Gut vollständig umgewandelt wird.
Wie diese Umwandlung festgestellt wird, ergibt sich weiter unten.
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Im allgemeinen wird bei zunehmender Wärme die Reaktion beschleunigt,
und es wird die Temperatur zur Anwendung gebracht, die einer wirtschaftlichen Betrieb
sichert.
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Während der Reaktionsperiode geht die frei werdende Kohlensäure zusammen
mit dem Dampf durch das Regelungsventil 51, das auf etwa ii atü eingestellt wird,
in die Leitung 57, durch die es in den Wärmeaustauscher 58 strömt. Von hier geht
das Kohlensäure-Dampf-Gemisch durch einen Kühl- undTrockenturm59, aus dem die gekühlte
und getrocknete Kohlensäure dem Carbonator 18 zugeführt oder für andere Zwecke abgeführt
werden kann.
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Auch während der im Autoklaven i (im ersten Stadium) sich abspielenden
Reaktion sowie während der Carbonatisierüngsreaktion im Carbonator 18 macht sich
eine große Massenzunahme bemerkbar. Diese Blähwirkung wird bei der nachfolgenden
Umwandlung des Magnesiumcarbonates in Magnesiumsilicat nicht erheblich beeinträchtigt,
so daß sich aus dem gegebenen Anfangsvolumen ein vergrößertes Volumen ergibt. Die
obenerwähuten Reaktionen-werden durch die sehr innige Mischung des Magnesiums und
der Kieselsäure mittels der zur Anwendung kommenden Gase verstärkt.
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Nach Ablauf der gewünschten Reaktion wird das Ventil 27 geschlossen
und das Ventil 33
geöffnet, worauf das Arbeitsgut' zum Trocknen o. dgl. abgelassen
wird.
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Die soeben beschriebene Reaktion im Autoklaven i wird in den übrigen
Autoklaven wiederholt, und wenn ein ununterbrochener Arbeitsgang im praktischen
Betrieb gewünscht wird, spielt sich der Kreislauf der Vorgänge wie folgt ab: Der
Autoklav = wird mit Masse aus dem Carbonator 18 gefüllt, während aus dem Autoklaven
6 das Enderzeugnis durch das Ventil 38 abgelassen wird. Während dieser Vorgänge
tritt Dampf weder in einen Autoklaven ein noch aus einem Autoklaven aus. Der Autoklav
2 ist gerade mit der gewünschten Menge der Masse gefüllt und wird durch Dampf erhitzt,
der aus dem Oberteil des Autoklaven 45 durch Ventil 64, Speiseleitung 49; Hauptrohr
44 und Ventil 40 strömt. Dieser Dampf steht unter einem Druck von etwa 2,2 atü und
ergibt sich aus dem Ablassen des Autoklaven 5 auf Atmosphärendruck, nachdem er gerade
vorher für eine Zeit j lang auf ungefähr ii atü Druck und etwa z84° C gebracht war.
Die-Autoklaven 3 und 4 werden
mit durch die Ventile 40' und 41 zugeführtem
Dampf bei einem Druck von ungefähr 14,5 atü behandelt -und geben Dampf und Kohlensäure
durch die Regelungsventile 53, 54 an die Leitung 57 ab. Sobald der Autoklav 1 gefüllt
und Autoklav 6 abgelassen ist, ist es Zeit, den Operationskreislauf um einen Autoklaven
abzustufen, d. h. wenn der Autoklav 5 auf Atmosphärendruck und 1oo° C abgeblasen
ist und seine überschüssige Wärme an den Autoklaven 2 abgegeben hat, wird der Autoklav
4 in derselben Weise abgeblasen, und seine überschüssige Wärme wird dem Autoklaven
1 zugeführt, während Autoklav 6 mit Masse vom Carbonator 18 her gefüllt wird und
die Autoklaven 2 und 3 Dampf von 14,5 atü erhalten und ihrerseits Dampf und Kohlensäure
an die Leitung 57 abgeben.
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Auf diese Weise ist für den ununterbrochenen Behandlungskreislauf
gesorgt, so daß sich bei höchster Wirtschaftlichkeit ein gleichförmiges Erzeugnis
ergibt. Ein voller Kreislauf dauert bei dem durch die Zeichnung veranschaulichten
Verfahren etwa 3 Stunden. Etwa jede halbe Stunde wird ein Autoklav entleert. Die
Fülldauer jedes Autoklaven beträgt rund:'/, Stunde; i/2 Stunde nimmt er überschüssigen
Dampf aus einem anderen Autoklaven auf, der auf Atmosphärendruck abgeblasen wird;
während zweier halbstündigen Perioden liegt er an der Hauptdampfleitung, während
er erhitzt und mit Dampf von 14,5 atü gerührt wird, und eine halbe Stunde dauert
das Abblasen auf Atmosphärendruck und eine Temperatur von Zoo °, während in einer
weiteren halben Stunde das Entleeren erfolgt. Diese Zeitabschnitte können verlängert
oder verkürzt werden, um den Betrieb den Erfordernissen bestimmter Erden und besonderer
Umstände anzupassen, ohne daß dadurch die gewünschten Ergebnisse irgendwie beeinträchtigt
würden. Das Regelungsventil auf der Oberseite jedes Autoklaven wird so eingestellt,
daß im Autoklaven ein Höchstdruck von 11 atü aufrechterhalten wird. Mit anderen
Worten: Sobald der Druck innerhalb des Autoklaven diesen Punkt erreicht, öffnet
sich das Ventil nach der Dampf- und Kohlensäureleitung zu, die auf g atü Druck gehalten
wird. Dampf muß jederzeit durch den Autoklaven gehen, nicht nur um die Temperatur
aufrechtzuerhalten, sondern auch um das Arbeitsgut in heftiger Wallung zu halten,
damit es nicht an den Seitenwänden änbackt, sowie um eine sehr gründliche gegenseitige
Mischung der Gutteile zu sichern, die noch keine oder erst eine teilweise Reaktion
eingegangen sind.
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Aus den Autoklaven kann die der Reaktion unterworfen gewesene, aus
Magnesium, Kieselerde und Wasser bestehende Masse einem Wasserabscheider 66 zugeführt
werden, in dem das gröbere Material von dem feineren getrennt wird. Es hat sich
ergeben, daß durch grobe Trennung des Gutes in zwei Fraktionen von ungefähr gleichem
Gewicht einerseits ein Erzeugnis gewonnen wird, das sehr fein verteilt ist und eine
etwas höhere Entfärbungswirkung besitzt als das abgeschiedene gröbere Material,
während andererseits die gröbere Fraktion eine etwas bessere Filterwirkung und eine
allerdings nur wenig geringere Entfärbungswirkung aufweist. In vielen Fällen, wo
Bedürfnis nach solchen Erzeugnissen vorhanden ist, wird die erwähnte Trennung durchgeführt.
In anderen Fällen kann man die Wasserabscheidestufe weglassen und das Arbeitsgut
unmittelbar den Filtern 67 zuführen.
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" In vielen Fällen empfiehlt es sich, den bei der Reaktion sich bildenden
Kuchen mit einer verdünnten Säure, beispielsweise Kohlensäure oder Essigsäure oder
beiden, zu waschen, um Magnesiumverbindungen, die keine Reaktion eingegangen sind,
zu entfernen. Ein solches Waschen oder Auslaugen kann irgenwo im Arbeitskreislauf
zwischen dem Autoklaven und dem Trockner erfolgen. Es empfiehlt sich, es auf den
Filtern 67 vorzunehmen, wo der Kuchen mit verdünnter Säure besprüht und dann mit
Wasser gewaschen werden kann.
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Der von den Filtern 67 kommende Filterkuchen wird Trocknern 68 beliebiger
Art, beispielsweise einem unmittelbar befeuerten Drehtrockner oder einem Kanaltrockner,
zugeführt. Die Feuchtigkeit wird an dieser Stelle auf 5 bis io°/a verringert, was
der im allgemeinen adsorbierte Feuchtigkeitsgehalt des Erzeugnisses ist.
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Von dem Trockner wird das Arbeitsgut Desintegratoren 69 zugeführt,
die beispielsweise aus Mühlen bestehen können. Hier wird es in ein feines Pulver
zerkleinert, das dann, zweckmäßig in Luftfiltern 7o, gesammelt und dem Verpackungsraum
71 zugeführt wird, wo es in geeigneten Behältern verpackt wird.
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Das Wasser von den Filtern 67 kann zusammen mit dem Kondensat der
Speisewassererhitzer wieder in das System eingeführt werden, in welchem Falle das
ganze Verfahren praktisch mit destilliertem Wasser ausgeführt werden kann. Es ist
ferner zu bemerken, daß beim Füllen der Autoklaven mit der Masse aus dem Carbonator
mit Rücksicht auf das Kondensat, das von dem zum Heizen und Aufrühren benutzten
Dampf herrührt, wie auch um der erwünschten Blähwirkung Rechnung zu tragen, genügend
Raum gelassen werden muß. Zweckmäßig wird der Autoklav annähernd zu 6o bis 7o0/,
mit der Masse gefüllt, die etwa 4 oder 5 Teile Wasser auf einen Teil festen Materials
enthält.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform können alle Verfahrensstufen,
die auf das Ablassen durch die Ventile 33, 34, 35, 36, 37 und 38
folgen,
in' Fortfall kommen. Es wird dann das gewünschte Erzeugnis in einfacherer Weise
gewonnen, ohne daß der Grundgedanke. der Erfindung damit verlassen würde.
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Das Verfahren kann (Fig. 3) in einem Autoklaven i (alle anderen Autoklaven
sind natürlich in gleicher Weise ausgebildet) von etwas anderer Bauart ausgeführt
werden. Der betreffende Autoklav hat einen Hauptteil 72, der mit Hilfe von Zapfen
73 kippbar gelagert ist und einen oberen Verschluß 74 besitzt, an den die obenerwähnten
Verbindungen angeschlossen sind. Ein unterer Verschluß 75 trägt das Ablaßventil
33 sowie ein Sieb 76 aus Metall o. dgl., durch das das Enderzeugnis zurückgehalten
wird.
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Nachdem der betreffende Autoklav in dem erforderlichen Maße durch
das Ventil 2o mit vom Carbonator 18 kommender Masse gefüllt ist, wird der ganze
Flüssigkeitsinhalt durch das Ventil 33 abgezogen, das dann geschlossen wird. Das
abgelassene Arbeitsgut wird der Wirkung von Dampf unter den oben beschriebenen Bedingungen
unterworfen. Ist die Reaktion beendet, so kann der Verschluß 75 entfernt und das
Arbeitsgut entnommen und an der Luft getrocknet werden. Es ist dann fertig für den
Gebrauch. Man kann aber auch den Verschluß 75-geschlossen lassen und den Verschluß
74 entfernen, worauf der ganze Autoklav durch Kippen um die Zapfen 73 entleert werden
kann.
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Auf diese Weise kann, während die oben besprochenen Reaktionen unter
ähnlicher Temperaturkontrolle stattfinden, eine hohe Wirtschaftlichkeit sowie ein
einfacher Betrieb erreicht werden, da die geringstmögliche Wassermenge zu erwärmen
ist und sämtliche Verfahrensstufen hinter dem Autoklaven in Fortfall kommen.
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Die Überwachung des Verfahrens erfolgt in verschiedener Weise. Zunächst
werden häufig Proben auf ihre Entfärbungseignung unter Vergleich mit einer Normalprobe
eines Bleichmittels untersucht: Zweitens läßt man die Autoklaven arbeiten, bis von
der reagierenden Masse keine Kohlensäure mehr abgegeben wird. Drittens werden von
Zeit zu Zeit Proben der der Reaktion bereits a-äsgesetzt gewesenen Masse untersucht,
um festzustellen, ob sie vorzugsweise Öl annehmen. Viertens prüft man von Zeit zu
Zeit Proben des Erzeugnisses mit einer verdünnten Lösung von Kohlensäure in Wasser,
um sicher zu sein, daß kein lösliches Magnesiumcarbonat in dem Gut verblieben ist.
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Das Verhältnis der Kieselsäure zur Magnesia (Si02 zu Mg0) in der Masse
kann in ziemlich weiten Grenzen schwanken. Ein Material, das gewisse Bleicheigenschaften
besitzt, kann schon bei Innehaltung eines Verhältnisses zwischen Kieselsäure und
Magnesia von 5 oder 6 zu i erzeugt werden. Andererseits sind Proben hergestellt
worden in Fällen, wo das Verhältnis von Kieselsäure zu Magnesia wie z1/2 zu i betrug:
Je mehr Magnesia mit Kieselsäure verbunden werden kann, um so besser ist die sich
ergebende Bleichwirkung. Andererseits ist irgendein Überschuß von Magnesia oder
Magnesiumcarbonat nachteilig, wenn keine Reaktion mit der Kieselsäure stattfindet,
da in diesem Falle das Öl eher gedunkelt statt gebleicht wird. Das Vorhandensein
irgendeiner nennenswerten Menge von nicht in Reaktion getretener Magnesia oder Magnesiumcarbonat
kann leicht in der Weise festgestellt werden, daß man die Masse mit Kohlensäuregas
behandelt und filtriert. Nicht in Reaktion getretene Magnesia oder wasserhaltiges
Magnesiumcarbönat ist in einer solchen Kohlensäurelösung leicht lösbar, und beim
Kochen des Filtrates schlägt sich das gelöste Carbonat nieder. Wird die Magnesia
in geeigneter Weise mit der Kieselsäure verbunden, so ist sie nur teilweise oder
überhaupt nicht in einer solchen Kohlensäurelösung lösbar.
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Die höchste Wirksamkeit kann bei einer gegebenen Infusorienerde nur
erreicht werden, wenn. die -gesamte reaktionsfähige Kieselsäure mit Magnesium verbunden
ist und wenn ferner kein Überschuß von in Kohlensäure löslicher Magnesia vorhanden
ist. Offenbar hängt das günstige Verhältnis von Kieselsäure zur Magnesia von dem
Prozentsatz der in der betreffenden Infusorien.erde vorhandenen reaktiven Kieselsäure
ab. Es ist festgestellt worden, daß bei Verwendung von Infusorienerde, wie sie zur
Zeit auf dem Markt erhältlich ist, das richtige Verhältnis von Kieselsäure zur Magnesia
zwischen z1/2 zu i und 4 zu i schwankt.
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Die für die Reaktion im Autoklaven erforderliche Zeit hängt ganz von
den Temperaturen ab; sie kann durch Erhöhung der Temperatur etwa wie folgt abgekürzt
werden:
| Druck (atü) Temperatur Behandlungsdauer |
| o ioo ° C 50 Stunden |
| 7,3 170' C . 3 Stunden |
| 36 243° C io Minuten |
Diese Zusammenstellung ist natürlich relativ und soll nur die Verringerung der Behandlungszeit
mit zunehmender Temperatur zeigen. Die tatsächliche Größe der verschiedenen Zeitunterschiede
ändert sich mit der Art und dem Ursprung des benutzten Materials. Die tatsächliche
chemische Reaktion im Autoklaven dürfte sich etwa wie folgt abspielen: Magnesiumcarbonat
+ hydratisierte Kieselsäure = Magnesiumsilicat -f- Kohlendioxyd.
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Da die chemische Formel zur Auflösung dieser Gleichung zum größeren
Teil unbestimmt oder unbekannt ist, kann sie hier nicht angeführt werden; daß aber
die Reaktion tatsächlich stattfindet, ergibt sich daraus, daß das
Magnesiumcarbonat
in Kohlensäurelösung unlöslich wird.
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Für gewöhnlich kommt das Erzeugnis, wenn es gelagert wird, in bezug
auf seinen Wassergehalt `in einen Gleichgewichtszustand; der entsprechende Wassergehalt
liegt zwischen 5 und 10% oder etwa bei 80/0. Wenn es mehr als 80/0 enthält, verdampft
der Überschuß, während, wenn der Wassergehalt weniger als 8 °/° beträgt, eine entsprechende
Auffüllung durch Absorbierung des Wassers aus der Atmosphäre stattfindet. Natürlich
ändert sich dieser Normalgehalt von 8 °/° freien Wassers mit der Feuchtigkeit, in
verschiedenenyRäumen. Der genannte Prozentsatz ist in der Nähe von Long Beach, Kalifornien,
festgestellt.
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z. Bei dem zweiten Herstellungsverfahren wird das Magnesiumcarbonat
(MgCO3) mit dem Kieselsäurematerial unmittelbar in die Mahlwalzen 16 geführt; in
diesem Falle kommt der Carbonator 18 in Fortfall. Der Dampfdruck in den Autoklaven
wird dann auf 36 bis 72 atü oder höher gehalten, in welchem Falle die gesamte Kohlensäure
(C02) vom Kühlturm 59
zur Verwendung als Kohlensäureschnee oder trockenes
Eis oder in Gasform zur Verfügung steht; der Druck ist genügend hoch, um das Gas
ohne zusätzliche Komprimierung auf Flaschen zu füllen.
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In diesem zweiten Fall kommen die Stufen der Calcinierung und Carbonatisierung
in Fortfall. Was das bei dem zweiten Verfahren benutzte Magnesiumcarbonat betrifft,
so zeigt die Erfahrung, daß es wenig Unterschied macht, welche der bekannten Carbonate,
basische oder Bicarbonate, benutzt werden, wenn sie nur Konstitutions- oder Kristallisationswasser
sowie mindestens zo°% C02 enthalten.
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Das gewonnene Magnesiumsilicat hat die Eigenschaft, daß es 5 bis
80/, seines Gewichtes Schwefelsäure neutralisiert; der Prozentsatz schwankt
mit dem Verhältnis des Mg 0 zu dem Si 02 in dem Enderzeugnis.