FI65414C - Foerfarande foer framstaellning av syntetiskt scawtit 6 cao . sio2 . caco3 . 2 h2o - Google Patents

Description

.... KUULUTUSJULKAISU

^§5Γα W <11) utlAggningsskrift 6541 4 C (45) rc.Ur.Ui -:y ;:y 10 05 1934 ^ T ^ (51) K».lk.3/Int.ci.3 C 01 B 33/24 SUOMI—FI N LAND (21) P*t*fittlhik*rnui — P«t*nun*6ttnln| 772151 (22) Htktmlipllvi —AnsSknlngidag 00.07-77 ' ' (23) Alkupilvft — Giltl|h«tsda| 08.07.77 (41) Tullut (ulklMktl — Bllvlt offentllj 23.01.78

Patentti- ja rekisterihallitus ......... , . , „ ..

e ^ , . ,, , (44) Nihtiviktlptnon jt kuuL|ulkaiwn pvm. — 31.01.84

Patent- och registerstyrelsen AiwOkan utitgd och uti.ikrtftan publicarad (32)(33)(31) Pyydatty etuoikeus — Begird prlorltet 22.07.76

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) P 2632921.5 Toteennäytetty-Styrkt (71) Rheinische Kalksteinwerke GmbH., Postfach 1340, D-5603 Wiilfrath, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Heinz-Georg Kurczyk, Wulfrath, Adrian Ottenheym, Velbert,

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (74) Forssen & Salomaa Oy (54) Menetelmä synteettisen scawtit'in 6 CaO · 6 SiO^ * CaC0_ · 2 H20 valmistamiseksi - Förfarande för framställning av syntetiskt scavtit 6 CaO · 6 Si02 · CaCO^ · 2 H20 Tämä keksintö koskee menetelmää synteettisen scawtit'in 6 CaO · 6 SiOj · CaCO^ · 2 H^O valmistamiseksi hydrotermaalisella reaktiolla.

Scavtit, mikä englanniksi kirjoitetaan Scavtite, on luonnossa esiintyvä mineraali. Sen esiintymistä ja ominaisuuksia kuvataan esimerkiksi seuraa-vissa kirjallisuuskohdissa:

The American Mineralogist: Voi. 22, 222-224;

Voi. 40, 505-509; 510-514;

Voi. 43, 498-502.

Sen lisääntyneen teknisen merkityksen johdosta, mitä synteettiset kalsium-hydrosilikaatit, etupäässä xonolit, tobermorit ja vastaavat ovat saaneet täyteaineina, pigmentteinä, vahvistustäyteaineina, säätöaineina ja vastaavina, syntyi probleema valmistaa yksinkertaisella tavalla synteettistä 2 65414 scawtlt'la, minkä voidaan sen kemiallisen koostumuksen johdosta odottaa muuttavan tai vastaavasti parantavan niitä ominaisuuksia, joita on tähän asti saatavissaolevalla xonolit'lila.

Nyt on yllättäen osoittautunut, että saadaan synteettistä scawtlt'la, jos annetaan CaO:n ja/tai CaCOH^tn reagoida hydrotermaallsesti pilhapon kanssa lisäämällä kalsiumkarbonaattia veden läsnäollessa.

Tämä oli erittäin yllättävää, koska scawtit, kuten käy selville lukuisista tutkimuksista, ei ole xonolit'in ja kalsiumkarbonaatin seos, vaan itsenäinen ja alkuperäinen mineraali, millä on ominaiset krlstallograflset arvot ja, kuten vielä esitetään, ominaiset röntgendiffraktio-ominaisuudet.

On osoittautunut, että keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan xonolit'in ja scawtit'in seosten lisäksi valmistaa myös puhdasta scawtlt'la, jos lisätään lähtöaineita sopivissa määräsuhtelssa. Valitsemalla moollsuhteet kalkki-komponentin, pilhapon ja CaCO^sn välillä 6:6:0,2 - 6:6:1 saadaan 20 % scawtlt'la ja xonolit'la puhtaaksi sxawtlt'iksi.

Kuvio 1 esittää neljä röntgendiffraktiodiagrammia vertailua varten, nimittäin puhtaalle xonolit'ille, xonolit'ille, jossa on 25 X ja 50 % scawtlt'la sekä puhtaalle scawtit'ille. Näistä diagrammeista selviää, että tyypilliset xonolit-interferenssit pienenevät scawtlt-pitoisuuden lisääntyessä ja ovat kadonneet puhtaalla scawtit'lila. Vastaavalla tavalla lisääntyvät scawtit-interferenssit vo imakkuu deltaan.

Keksinnön mukaan säädetään lähtöseoksessa olevan veden ja kiinteiden aineiden välinen suhde siten hydrotermaalista reaktiota varten, että seos sisältää 5-70 paino-%, parhaiten 20-40 paino-% kiinteitä aineita. Lisättäessä Ca0:ta on lisättävä myös hydratoinnlssa tarvittavaa vettä.

Keksinnön mukaan on edelleen sopivaa, että suoritetaan hydrotermaalinen reaktio lämpötllavällllä 150-240°C aikana, joka vaihtelee 48 tunnista alhaisimmassa lämpötilassa 5 tuntiin korkeimmassa lämpötilassa. Etupäässä käytetään lämpötilaväliä 180-220°C, Jolloin reaktioajat vaihtelevat vastaavalla tavalla välillä 16-8 tuntia.

3 65414

Edelleen on sopivaa tuoda plihappo ja kalsiumkarbonaatti hienoksijauhtetussa muodossa, edullisesti sellaisessa raesuuruudessa, että 90 palno-% on pienempiä kuin 100 uin. Jotta saavutetaan lyhyempi reaktioaika ja puhtaampi tuote, käytetään parhaiten näitä aineita raesuuruudessa, mikä on pienempi kuin 40 pm.

Plihappo on lisätty kvartsijauheen muodossa. Kalsiumkarbonaattina voidaan vastaavalla tavalla käyttää sopivia kalkkikivijauheita, esim. suodatinaineita jauhatuslaitokeista sekä jauhettua kalsiittia tai liitua. Pinta näissä 2 aineissa on yli 1 m /g mitattuna BET-menetelmällä.

Hydrotermaalisessa reaktiossa muodostuu lähtöseoksesta kiinteä kakku, jonka kovuus on noin 0,10-150 kg/cm , veden ja kiinteiden aineiden välisestä valitusta suhteesta riippuen. Se sisältää huomattavia määriä kosteutta ja se voidaan murskauksen ja jauhatuksen jälkeen tehdä xonollt-scawtit-suspensioksl tai vastaavasti puhtaiksi scawtit-suspensioiksi tai sopivilla kuivaustoimenpiteillä hienoksijauhetuksi pulveriksi.

Kuvion 2 käyrät esittävät, miten valoreferenssiarvon kasvu tapahtuu lisääntyvällä scawtit-pitoisuudella. Samalla tapahtuu BET-pinnan väheneminen. Valo-referensslarvo A ilmoitetaan DIN:n mukaan.

Kokeiltaessa käytännössä keksinnön mukaisesti valmistettu scawtlt'ia pigment-tiominaieuuksilla varustettuna täyteaineena värejä varten osoittautui, että saavutetaan erinomainen pelttokyky korkealla valkolsuusasteella. Samalla on niin kutsuttu öljyluku matalampi kuin kaikilla muilla kalslumhydrosilikaa-teilla, eli sideaineen tarve vähenee. Tunnettuun valkoiseen pigmenttiin, titaanioksidiin verrattuna saadaan väreille pigmenttlkustannusten huomattava pieneneminen. Korvattaessa 80-prosenttisesti titaanioksidi scavtit'illa saavutetaan sama pelttokyky kuin käytettäessä yksistään titaanioksidia. Tämä merkitsee sitä, että pigmentolntikustannukset ovat noin 50 % alahlsemmat värin samalla peittokyvyllä.

Esimerkki; Raaka-aineena valmistettaessa scawtlt'ia, scawtlt-pltolsuuden ollessa 25, 50 ja 100 Z ja jäännöksen ollessa xolollt'ia, käytetään kaupasta saatavaa kalsiumhydroksidia, kvartsijauhetta ja kalsiittijauhetta. Enemmän kuin 90 % jauheesta on raesuuruudeltaan pienempää kuin 40 pm.

4 6541 4

Raaka-aineanalyysi esitetään seuraavassa taulukossa:

Raaka-aineanalyysi

Kalsium- Kvartsi- Kalsiitti- hydroksidi jauhe jauhe

Si02 0,18 99,15 0,59

Fe203 0,06 0,05 0,12 A1203 0,06 0,30 0,18

Mn203 0,005 0,005 0,005

CaO 74,00 0,10 53,88

MgO 0,40 1,38 S03 0,04 0,00

Na20 + K20 0,2

Hehkutushäviö 24,93_0,2_43,81_ Näitä raaka-aineita lisätään määrissä, mitkä painoprosentteina esitetään seuraavassa taulukossa, lisäämällä 60 paino-osaa vettä laskettuna kiinteiden aineiden seoksen 40 paino-osaa kohti.

Lisäys-taulukko

Scawtit 100 50 25

Xonolit 0 50 75

CaC03 ( 40 ym) 12,49 6,24 3,12

Kalsiumhydroksidi 48,49 51,95 53,68

Kvartsijauhe ( 40 ym)_39,02_41,81_43,20_

Massa hyvän sekoituksen jälkeen täytetään tämä kokllleihln ja saatetaan reagoimaan hydrotermisesti 10 tuntia 15 aty höyrynpaineessa vastaten 200°C.

Hydrotermaalisesea reaktiossa muodostuu kiinteä kakku, jonka purlstuslujuus 2 on noin 50 kg/cm ja joka sisältää 52 Z vettä. Tämä kakku voidaan kuivata ja 5 65414 sitten jauhaa tai myös edelleenkäsitellä suoraan suspensioiksi. Kuivatuille reaktiotuotteille saadaan seuraavat analyysiarvot:

Scawtit 100 50 25

Xonolit 0 50 75

Si02 42,95 45,98 47,49

Fe203 0,06 0,06 0,06 A1203 0,18 0,18 0,18

Mn203 0,005 0,005 0,005

CaO 46,44 45,91 45,65

MgO 0,39 0,32 0,29 S03 0,02 0,02 0,02

Na20 + K20 0,09 0,09 0,09

Hehkutushäviö 9,85 7,42 6,21 siitä C02 5,47 2,73 1,37 H20 4,38 4,69 4,84

Jos toimitaan ylläolevan esimerkin tietojen mukaan, mutta lisätään kalsium-karbonaattia ja kvartsijauhetta, millä 90 painoprosenttiin asti on 100 μπ pienmpi raekoko, täytyy hydrotermaalisen reaktion alkaa pidentää 60 tuntiin. Scawtit'in muodostus tapahtuu esimerkin tietoihin verrattuna 80 %:iin.