DK152109B - Fremgangsmaade til granulering af natriummetasilicat - Google Patents

Description

i

DK 152109 B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde af den i krav l's indledning angivne art til fremstilling af granulater af natriummetasilicat, indeholdende 2-6 vægt-% vand, hvoraf i det mindste en del foreligger i form af metasilicat,pentahydrat.

Den angår særligt fremstilling af natriummetasilicat med snæver kornstørrelsesfordeling og god modstandsdygtighed over for nedbrydning, og som er lagerstabilt, idet det ikke udviser nogen omsætning med parfumer eller med ikke-ionogene produkter.

Fremstillingen af et sådant produkt støder på et dobbelt krav, det som består i at opnå en god modstandsdygtighed over for nedbrydning, og det som består i at granulere et vandfrit metasilicatpulver under anvendelse af kun en ringe mængde bindemiddel.

Svarene på dette dobbelte krav er imidlertid hinanden modsat rettede. Hvis man ønsker en god modstandsdygtighed mod nedbrydning, er det faktisk nødvendigt at anvende en stor mængde bindemiddel, hvilket er vanskeligt foreneligt med anvendelsen af en stor mængde pulverfor-mig metasilicat.

Man har længe kendt fremgangsmåder til fremstilling af granulater af diverse forbindelser, som er faste ved almindelige temperaturer og opløselige i vand.

En af disse fremgangsmåder består i, at man indsprøjter en ved opvarmning flydendegjort opløsning i form af små dråber ved hjælp af en forstøvningsanordning gennem et tårn indeholdende en gasart til tørring og til nedkøling. Denne fremgangsmåde kaldes globulering eller "prilling".

Denne fremgangsmåde støder imidlertid på teknologiske vanskeligheder, idet størkningen i realiteten kræver en lang

DK 152109 B

2 opholdstid og således anlæg af store dimensioner.

I fransk patentskrift nr. 1 100 817 er omtalt forstøvning af en opslæmning under tryk i en roterovn efter medstrømsprincippet og opvarmet med en strøm af varme gasarter og yderligere forsynet med midler til fremføring af produktet såsom vinger.

I fransk patentskrift nr. 1 351 668 og i US patentskrift nr. 3 208 822 er nævnt en fremgangsmåde til overtrækning i form af løgskæl, ifølge hvilken granuleringen og tørringen .ligeledes finder sted stort set samtidigt. Ifølge denne fremgangsmåde indfører man metasilicatpartiklerne i en overtræks-zone ved en temperatur større end 130 °C for at danne et bevægeligt lag af krystalliserede partikler, og derpå forstøver man en opløsning af vandfrit na-triummetasilicat, således at man fremmer dannelsen af et overtrækslag af metasilicat, og man opvarmer til fjernelse af vand. Det er derpå tilstrækkeligt at gentage denne bearbejdning det antal gange, der skønnes nødvendigt til dannelse af det ønskede produkt.

I begge tilfælde anvender man som apparat en roterende ovn forsynet med løfteskovle til dannelse af et vist antal gardiner af stof for at muliggøre udførelsen af fremgangsmåden.

I fransk offentliggørelsesskrift nr. 2 075 966 omtales en fremgangsmåde til behandling af partikler af vandfrit metasilicat indeholdende op til 3 % vand med en vandig na-triummetasilicatlud i et fluidiseret leje, der tilsyneladende er vertikalt, med et varmt, gasformigt fluidum, før de føres til en sigtningszone, og før de afkøles.

Man tilstræber ved denne fremgangsmåde at opnå et vandfrit metasilicat og således at undgå omdannelsen deraf

DK 152109 B

3 til hydratiseret metasilicat, især pentahydratet.

Ifølge dette offentliggørelsesskrift finder den pågældende behandling i øvrigt ikke sted i to zoner med en krystallisation af vandfrit metasilicat i den første og en krystallisation med vand i form af metasilicat,pentahy-drat i den anden.

Man har imidlertid nu fundet, og det er formålet med den foreliggende opfindelse, en hidtil ukendt fremgangsmåde til granulering af natriummetasilicat på den i krav l's indledning anførte måde, og fremgangsmåden er ejendommelig ved det i krav l's kendetegnende del anførte.

De varme gasarters temperatur ved indgangen til den første zone er lavere end den temperatur, der fremkalder flash-virkningen, således at den tillader befugtning af partiklerne og dannelsen af agglomerater.

Ved flash-virkning forstår man en virkning, som svarer til en tørringshastighed for produktet, som er større end befugtningshastigheden.

Men denne temperatur bør være tilstrækkelig høj til at muliggøre en god tørring. På fordelagtig måde befinder den sig mellem 200 og 500 °C. Disse gasarter bør fortrinsvis være stort set fri for kuldioxid. Gasarternes temperatur ved udgangen er som nævnt i krav 1 på mellem 50 og 130 °C.

Middeltemperaturen i modningszonen eller modningszonerne bør være lavere end krystallisationstemperaturen for me-tasilicatpenhydrat d.v.s. 72 °C, og større end smeltepunktet for metasilicat, 9H20 d.v.s. 42 °C. I praksis bør denne temperatur være lavere end 65 °C for at undgå risiko for sammenklæbning. Følgelig vælges temperaturen mel- 4

DK 152109B

lem 42 og 65 °C.

Opholdstiden i denne modningszone ved denne temperatur er fortrinsvis mellem 5 og 30 minutter.

Den flydende fase ved indgangen til den første zone består som tidligere nævnt af en metasilicatlud fremstillet f.eks. ved opløsning af vandfrit metasilicat i vand, eller ved behandling af en opløsning af en silicat med højere værdi for molforholdet Si02/Na20 med natriumhydroxid. Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan, i modsætning til hvad der almindeligvis udøves inden for fagområdet, forholdet mellem væsken udtrykt som vandfrit produkt og det tilførte tørre, ikke-granulerede produkt nedsættes helt ned til værdier i størrelsesordenen fra 20 - 25/100 i vægtdele stadig under bevaring af en god modstandsdygtighed over for nedbrydning.

Det bør bemærkes, at i den første zone foregår der en krystallisation af vandfrit natriummetasilicat, mens der i den anden zone foregår en krystallisation af vand i form af hydratiseret natriummetasilicat nemlig pentahydratet.

Endelig re-cirkulerer man ved en særlig fordelagtig udførelsesform af opfindelsen en del af det fra den sidste modningszone udstrømmende produkt til indgangen til den første zone.

En af de vigtigste virkninger af denne re-cirkulation betyder muligheden for en stabil afvikling af fremgangsmåden.

Man ved, at kornstørrelsesfordelingen ved udløbet blandt andet afhænger af kornstørrelsesfordelingen for vandfrit metasilicat ved indløbet. I praksis er det imidlertid særdeles vanskeligt at fremskaffe et vandfrit metasilicat med

DK 152109 B

5 tilstrækkelig ensartet kornstørrelsesfordeling.

Nu har man imidlertid erkendt, at hvis man ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen re-cirkulerer en del af udtagningsproduktet til et punkt oven for den første zone, ville man kunne kompensere i det mindste delvis for disse afvigelser i kornstørrelsesfordelingen ved indgangen til systemet. Ved udtagningsproduktet forstår man det produkt, der opstår efter sigtning og formaling af metasilicat, som det forlader den anden zone.

Re-jcirkuleringsgraden er mest fordelagtig på mellem 20 og 80 %. Den er fortrinsvis i størrelsesordenen 40/60, idet det første tal angiver den vægtmængde produkt, som re-cirkulerer, og det andet tal er mængden af slutproduktet .

Ved en særlig udførelsesform er gassernes udgangstemperatur fra den første zone på mellem 50 og 70° C, for at muliggøre fastholdelse af en mere betydelig mængde vand i størrelsesordenen fra 6-3%.

Ifølge en anden udførelsesform kan man lade det fra den første zone kommende metasilicat undergå en supplerende behandling i modningszonen; man kan særligt forstøve et stabiliseringsmiddel eller et andet additiv såsom citronsyre, phosphorsyreholdige forbindelser og gluconsyreholdige forbindelser.

Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse kan iværksættes ved hjælp af i sig selv kendte anordninger.

Man kan f.eks. for den første fase betjene sig af et hvilket som helst middel, som tilfører en pulveragtig masse en fremadskridende bevægelse, samtidig med at den er i bevægelse eller i ligevægt nede fra og op, i til

DK 152109 B

6 strækkelig grad dispergeret, idet man deri danner en forstøvningståge .

I praksis kan man anvende en roterende tromle forsynet med skovle, som betinger dannelsen af et gardin af partikler, som optager størstedelen af den nævnte tromles rumfang, og hvori man forstøver væskefasen ved hjælp af mindst en dyse.

Ved en anden udførelsesform af den foreliggende opfindelse er partikel-gardinet i hovedsagen placeret i den del, der ligger først i tromlen, som udgør den første zone.

Man kan ligeledes anvende et tilsvarende system bestående af et fluidiseret leje forsynet med midler til fremføring af det fluidiserede leje.

Den anden zone består helt enkelt af en enkelt bevægelig anordning såsom en roterende tromle, et fluidiseret leje etc.

Produktet fremstillet ifølge opfindelsen udmærker sig derved, at det indeholder vand, i mængden 2-6 %.

Derudover udviser det fortrinsvis en modstandsdygtighed over for nedbrydning af en sådan størrelse, at vægttabet er mindre end 10 %. Denne modstandsdygtighed over for nedbrydning måles ved bestemmelse af vægttabet af en prøve, som underkastes indvirkning af nitrogen i et fluidiseret leje 6 timer, idet udstrømningshastigheden af nitrogen er på 425 1/time gennem en diaphragma på 0,4 mm diameter.

Den foreliggende opfindelse illustreres ved hjælp af de efterfølgende eksempler, der er anført til belysning af opfindelsen.

DK 152109 B

7 I de efterfølgende eksempler anvender man en anordning bestående af to roterende tromler 1 og 2. Tromlen 1, som svarer til den første behandlingszone, er forsynet med skovle, som ikke er vist på tegningen, som tillader dannelsen af en tåge af partikler i bevægelse fra indgangen henimod udgangen.

Tromlen 2 er en mere enkelt udformet tromle, som indeholder et mere begrænset antal skovle, og hvis periferihastighed er lavere, således at der dannes en pølse af produktet og ikke et gardin.

I de efterfølgende eksempler har de to tromler følgende karakteristika:

Tromle 1 Tromle 2 Længde i m: 7,7 6

Diameter i i: 2,3 2,10

Omdrejningshastighed 7 o/m 1 o/m I tromlen forstøver man ved hjælp af en dyse 3 en væskefase, der tilføres gennem ledningen 4.

Den faste fase indføres gennem ledningen 5, som kan være tilsluttet en ledning 6, der tillader re-cirkulation af slutproduktet.

De for iværksættelsen af fremgangsmåden nødvendige varme gasarter indføres ved 7 i medstrøm og fjernes ved 8.

Det fra tromlen 1 kommende produkt føres ved tyngdekraftens hjælp gennem ledningen 9 til tromlen 2, hvor det behandles i modstrøm med luft med omgivelsernes temperatur, som indføres ved 10, og som fjernes ved 11, idet slutproduktet opsamles ved 12.

8

DK 152109B

I de efterfølgende eksempler er driftsbetingelserne som følger:

Det behandlede, metasilicat er et pulverformigt produkt, med maximal tilbageholdelse på sigte 27 på 3% i overensstemmelse med AFNOR norm, og som sælges under betegnelsen SIMET AP, og som har en middeldiameter lig 0,15 mm.

I samtlige eksempler består den tilsatte væskefase af 86 kg metasilicat pr. 100 kg vand.

Behandlingsbetingelserne er anført i tabel 1, og de resultater, der opnås på slutproduktet, er anført i efterfølgende tabel nr. 2.

9

DK 152109B

ω Η •d cm u §j •Η Φ Ρ ρ φ ρ π Μ η -Ρ +* 'd a d , Η Ο d ·Η Ο £·* · j ΓΛ Γ7"5 Η jj ώ W ^ ft ο ο ο ο Ο ο ο ω c ο ·Η ·Η ΙΟ ΙΟ ΙΛ ΙΛ ΓΛ ΙΟ Η Ο Ό ·> ________d _ 11 ................. .... cd Cn Φ Φ U no 3 ft 3 dap ^ 2 5 S LT\ lo LO ΙΟ ΙΟ ΙΟ Φ ^ ^ ^ tjm

—Π—F=1--------»N

•Η P P H»d -U jd ·Η O.

cd d d Ώ j, H H -d jO £ d o o P 2 ri c| ρ φ p

SninOi LT\ LT\ ΙΟ O O O lO S ft •HOP IS S vo co co co is m 0 p d \ \ \ \ — \ \ P o

φ Η ΙΛ ΙΟ ΙΟ O O LO O cd P

pd ·η cq oj cm to <|- <t· h cm ft

Λ K

—-----------P 3 1 cd -η a ^ . «ΰ ri -p w co

S cd HP

bO d & ° 'd φ co d _j d Qi cd o b a ti o lt\ o o o o o Ρ ε J cdΦΦ H CT\ CO VD M0 HH Ό Μ O P !> H HH 3¾ 9 «9 1 φ o d

02 H a H

bO d S, d

rid OHM

bO cd +> ^ H

'd d n 2 n

d Φ IS g S O

w&'d o o ooooo bo,y d cd φ φ o o s to to Q Q ri ω C5 p |> <j· <t ΙΟ IO tO <f* ·Η *H ^ -,---------- d cd Φ S-ι Η Φ Φ

S φ P o P 'd P

ho > \ CM to to 'd H d

dHd CT\ (Ά V£> <M <M HCTid OJ

0 O 0 *v *v Λ λ Λ ·> *» 0 Η ϋ

SftPS Η Η Η Η Η ΙΟ Η £> Φ Ο d μ _______cd Η ft

Φ Ρ to Ρ, bO

οι S 83 'd Φ Ο Ο Η Φ ρ bo ,y φ \ φ οο οο η S S £ 2 ^ pMMdaæ oo cd ιο ιο οοοο ft^ ο gæ cd ο Ή ~ ·> ~ *·· - *- - Β Φ4 Ρ Ρ Ρ Ρ Η Η Η Η Η ΗΗμΦτ) -------—--- ω Η cm φρ a ft w W φ

sf H Q CM

S H C\1 IO <h lO CO IS

X rHCM

H -----

DK 152109 B

10 ----CTT '©l—F=—PM—ΡΠ-nu-pn- σ ή co σ σ m σι 0 ·ν ^ *\ *\ ·» Λ σο^οοο o o i i ω d i · i i i i i s d w i o^Hino m co U S H O -4" ^ -i -4· CM <1- 0 -p Q) r—{·***·* λ Λ ·* ·* W w d-d o ° o o o o o 1 i ω _ , d d ra c·- © co o m c\i ni d shovo °°ιη vo in <1· co 0 -P Φ lf\ * ** »> ·» λ ·» ·>

i4 to dd O ° O O O O O

aj

W 4J

1 rH φ φ & α) λ: a § c ε hS^mO^oiao in o ό i*> λι ^ ^ ® co in <{ σ

bO

£ •^•rHoo^finoot^ I N. V k> k, ^ *·

i—ί ϊ—I O O «—I rH O

Si -μ

CQ

o°ooooo Φ i m h m cm co in η -μ £Q *V ^ *V *V Λ Λ *s I—1 d σ t"- m <1- in oo <1· cd φ m co rn in tn tn tn ω i! i i i i i i i d +> o.oooo o o ω

Cd ,¾ Η Γ" H CM 00 <1· VQ d C\J p-j Ή f\ 'l »V Λ Λ Λ ·* (J) m3 m ^ <i- tn m σ tn u t.2 Bo, n ^ in m tn tn tn ω H g CD ·Η <3 -μ EH bO 1 d >> d d

d >i ’O

W d t>> d d ^ d d cd ω ·η ω -μ S & ω bo ω d d d m d

o o ·Η »· cm -H

5 S d σ co in in o h in h

iH H

Cd

---------_P

w 4J 4J 4J

d d d d in ^ "o o o

0 it m Æ .C .C

1 S H c» g σ> σ» σ> c H η <ή tn tn o' η <f Η ......- —— ——^— ——— —““ ““,ζ Ή i—t Ή d Η Η ,Η ,Η ,Η •β cd Λ .^d^jjjjj cd-μ m 'η ^ εη ηΐοο<(-ιηιηηι<Γ d ^ ^ —--------Cj Ο Ο Ο Η Ρ in rH σι 0 Μ

6 £| II II II

0 Η cn tn -d" ιη M3 IN ο ο ο ω Μ m ιη σ

1 __ X Ό V V

DK 152109B

n

Vandindholdet bestemmes ved måling af glødetabet ved 600°C, samt yderligere ved differentiel termisk analyse med hensyn til metasilicat,pent ahydrat.

Modstandsdygtigheden overfor nedbrydning er udtrykt ved den tidligere beskrevne afprøvning som vægt-% i forhold til udgangsvægten.

Uklarhedspunktet svarer til den temperatur, hvorved der fremkommer en uklarhed i en opløsning af 1% af en blanding af 96 vægtdele metasilicat og 4 vægtdele ikke-ionogen detergent bestående i den foreliggende tekst af ethoxyleret no-nylphenol indeholdende 9 ethylenoxidgrupper pr. mol no-nylphenol, og som forhandles af firmaet Rhone-Poulenc under betegnelsen "Cemulsol" NP9.

Støvningsaf prøvningen består i at måle den mængde støv, der elektrostatisk tilbageholdes på væggene af en PVC-flaske, som underkastes vibration, mens produktet falder i flaskens indre, med efterfølgende titrering med tiendedel normal HC1 af en opløsning af det tilbageholdte støv •3 fra en prøve på 50 g, og resultatet udtrykkes i cm syreopløsning.

Endelig består afprøvningen for modstandsdygtighed overfor klumpdannelse deri, at man bestemmer den procentdel af produktet, der ikke er sammenklumpet, efter et ophold på 24 timer med en relativ fugtighed på 75% ved 40° C og efterfølgende 6 timer ved en relativ fugtighed på 20% ved 40° C.

Claims (7)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af granulater af na-triummetasilicat indeholdende 2-6 % vand, hvoraf i det mindste en del foreligger i form af metasilicat,penta-hydrat, hvorved man i en første zone betegnet krystallisationszonen for vandfrit natriummetasilicat indfører vandfrit metasilicat og en metasilicatlud, bringer den faste og den flydende fase i kontakt med hinanden ved forstøvning af den flydende fase i en i bevægelse værende pulverformig masse af partikler udgørende den faste fase og udsætter denne første zone for en thermisk påvirkning med varme gasser, kendetegnet ved, at temperaturen ved indgangen af disse gasser i den første zone er lavere end den temperatur, der fremkalder flash-virkning af metasilicatpartiklerne, og at udgangstemperaturen er mellem 50 og 130 °C, således at der dannes granulater med tilstrækkelig god sammenhæng samtidigt med, at der dog i disse granulater forbliver et vandindhold på 1-8 %, og at man i den anden zone betegnet modningszonen underkaster de således opnåede granulater en thermisk behandling i et under bevægelse værende rum, hvori middeltemperaturen er mellem 42 og 65 °C, således at man fremkalder en i det mindste delvis omdannelse af vandfrit metasilicat til metasilicat,pentahydrat.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at temperaturen ved indgangen af de nævnte gasser i den første zone er mellem 200 og 500 °C.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at opholdstiden i den anden zone er mellem 5 og 30 minutter.

4. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-3, kendetegnet ved, at vægtforholdet mellem tørstof DK 152109 B indholdet i natriummetasilicatluden og mængden af meta-silicat indført i den første zone i form af tørt, ikke-granuleret produkt er mindst 20/100.

5. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-4, kendetegnet ved, at man recirkulerer en del af meta-silicatet.

6. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-5 til opnåelse af et granuleret metasilicat indeholdende 3-6 % vand, kendetegnet ved, at man holder gasserne ved udgangen fra den første zone på en temperatur mellem 50 og 70 °C.

7. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-6, kendetegnet ved, at man underkaster det i modningszonen behandlede produkt en stabiliserings-behandling ved hjælp af et additiv valgt blandt citronsyre, phosphor-syreforbindelser og gluconsyreforbindelser.