NO782864L - Fremgangsmaate for aa forbedre egenskapene til deiger og pulvere av natriumaluminiumsilikat - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for å forbedre egenskapene- til deiger

og pulvere av natriumaluminiumsilikat

Fremstilling av aluminiumsilikater av zeolittypen, bl.a. også av typen A, ved omsetning av en vandig alkalisilikatopp-løsning med en alkaiialuminatoppløsning har vært kjent i flere o

ar.

I nyere tid er ytterligere anvendelsesområder kommet til for zeolitten A, som f.eks. bygger i vaskemidler. Denne nye anvendelse stiller ytterligere krav hva gjelder produktets egenskaper. Således ønskes foruten en god evne til å binde jord-alkalier f.eks. en høy hvithet og en lav midlere partikkeldiameter med en samtidig snever partikkelstørrelsesfordeling. Det er i den forbindelse et viktig krav at produktet, uavhengig i hvilken form det foreligger, igjen skal oppvise den opprinnelige fordel-ing når det er blitt dispergert i vann, dvs. at det ikke skal oppvise en irreversibel agglomerering.

Det forventes dessuten av natriumaluminiumsilikatet at dette i form av en filterdeig som kan anvendes som sådan ved fremstillingen av vaskemidler, skal ha bestemte egenskaper som er nærmere beskrevet nedenfor.

Filterdeigen som fås ved fremstillingen av natriumaluminiumsilikatet efter at moderluten er blitt fraskilt og efter vasking og som vanligvis inneholder 40-50% faststoff, oppviser foruten andre rheologiske unormalheter en sterk strukturviskositet. Dette muliggjør i alminnelighet at deigen ved den videre arbeidsprosess kan transporteres ved pumping uten å fortynnes. Dessuten kan deigen på grunn av de nevnte rheologiske egenskaper i alminnelighet lagres i egnede beholdere og fra disse igjen gjøres flytende under anvendelse av forholdsvis liten energi ved røring, rysting eller pumping etc.

Uttrykket "i alminnelighet" er ment å betegne at de beskrevne flyteegenskaper foreligger i det overveiende antall av tilfeller. For pumpbarheten av deigen efter at denne er blitt lagret, gjelder "dette spesielt for et tidsrom av opp til 48

timers lagring. Ved lengre lagring dannes imidlertid en seigere bunnmasse gradvis som hverken kan pumpes eller omrøres.

Det er derfor blitt foreslått i tysk tilgjengeliggjort patentsøknad nr. 2527388 å tilsette et dispergeringsmiddel til natriumaluminiumsilikatsuspensjonene for å forbedre suspensjonenes stabilitet og pumpbarhet, idet disse dispergeringsmidler hoved-sakelig utgjøres av organiske, overflateaktive stoffer eller svellbare leirer, som bl.a. bentonitter. Som forsøkene i den ovenfor angitte tilgjengeliggjorte tyske patentsøknad viser, kan suspensjoner som er blitt stabilisert med organiske, overflateaktive stoffer, fremdeles pumpes efter 24 timer og er vidtgående homogene. Egne forsøk har imidlertid vist at det allerede efter to dager dannes en bunnavsetning og at suspensjonen ikke lenger kan pumpes efter tre dager.. Det nevnes intet i den tilgjengeliggjorte tyske patentsøknad angående stabiliteten for suspensjoner hvortil bentonitter er blitt tilsatt. Oppbearbeidede leirer er dessuten beheftet medflen ulempe at de må befris meget omhyggelig for jern og at de forstyrrer vaskeprosessen ved at de ikke fjernes fullstendig under skyllingen, slik at det dannes avsetninger på fibrene inntil det tii slutt forekommer en skorpedannelse.

Det har nu vist seg at når natriumsulfat er tilstede i deigen, unngås de beskrevne vanskeligheter ved den videre bearbeidelse av deigen. Tilsetningen av natriumsulfat byr ikke bare på den fordel at det derved fås en rimeligere bestanddel i natrium-aluminiumsilikatsuspensjonen og som likevel er tilstede i vaske-midlet, men denne bestanddel bevirker dessuten at når det tørkede produkt dispergeres i vann, vil natriumsilikatet igjen foreligge med sin opprinnelige kornfordeling.

Som en gunstig utførelsesform av den videre bearbeidelse

av natriumsilikatdeigen anvendes vanligvis forstøvningstørking. Ved siden av vesentlige fordeler sammenlignet med andre tørke-metoder er forstøvningstørkingen beheftet med en ulempe, dvs. at produktet fås i form av priller. Denne i og for segønskede egen-skap fører imidlertid til at den .kornfordeling som opprinnelig forelå i deigen, ikke igjen vil fås med tilstrekkelig sikkerhet ved dispergering i vann. Prillene (midlere diameter 30-80 um)

brytes hyppig ikke fullstendig ned til de opprinnelige primær-partikler med en finhet av 98 - 99% ^ 15 p svarende til 9 5% ^ 10 ja. Denne ulempe unngås ved tilsetningen av natriumsulfat.

Det kunne ikke forventes at natriumsulfat ville gi en slik gunstig virkning for natriumsilkatsuspensjonens egenskaper. Det kan fra den tyske tilgjengeliggjorte patentsøknad nr. 2527388 ut-ledes at natriumsulfat ikke vil ha noen stabiliserende virkning på suspensjonen. Det vises riktignok til at natriumhydroxyd som fremdeles foreligger i den vaskede filterdeig, kan nøytraliseres med svovelsyre, men i tillegg måtte den nødvendige mengde av dispergeringsmidlet imidlertid tilsettes til suspensjonen for å oppnå den ønskede stabilitet. Det anbefales i den forbindelse å utføre nøytraliseringen av natronluten i det minste delvis med et dispergeringsmiddel av sur type for derved å erstatte ikke-stabiliserende syrer, som svovelsyre.

Ved tilsetning av natriumsulfat beholdt filterdeigen sin fordelaktige konsistens i og eventuelt utover en samlet iakttagelses-tid av 8 uker. Det skal spesielt nevnes at ingen seig, ikke pump-bar og ikke omrøringsbar bunnmasse ble dannet. Allerede ved en tilsetning av 1% Na2S04, basert på den faststoffdeig som forelå efter tilsetningen, kunne en virkning iakttas. I praksis er en tilsetning av 2% natriumsulfat den nedre grense. Med økende Na2SO^-konsentrasjon stiger først virkningen av natriumsulfatet, slik at en tilsetning av 2-10% er gunstig for å forbedre de rheologiske egenskaper. Ved en økning av tilsetningen til over 10% og oppad til 25%, basert på den samlede faststoffmengde, kunne ingen uhel-dige virkninger for de rheologiske egenskaper fastslås.

For å forbedre det tørkede natriumaluminiumsilikats dispergerbarhet er en tilsetning av over 10%, fortrinnsvis 15-20%, basert på den samlede faststoffmengde, nødvendig. Dersom en filterdeig med Na2SO^-innhold av over 10% og opp til ca. 25%, basert på faststoffmengden, forstøvningstørkes, viser de fremstilte tørkede produkter ved bestemmelse av kornstørrelsen en vidtgående lignende kornstørrelsesfordeling som den opprinnelige efter dispergering i vann.

Natriumsulfatet kan tilsettes på ethvert trinn av frem-gangsmåten ved fremstillingen av natriumaluminiumsilikater, så- lenge natriumaluminiumsilikatet som sådant ikke forandres struktur-messig på grunn av tilsetningsformen. Det må dessuten selvfølgelig påses at natriumsulfatet ikke fjernes under den påfølgende vaske-prosess. Det er således likegyldig om f.eks. natriumsulfatet allerede er tilstede ved en utfelling av natriumaluminiumsilikatet, dvs. om natriumsulfatet tilsettes til alkalisilikat- og/eller alkalialuminatoppløsningen, eller om det tilføres under den på-følgende temperaturfase. Det kan også tilsettes til den vaskede filterdeig.

Natriumsulfatet kan også innføres under vaskeprosessen som utføres for å senke pH-verdien, ved at natriumhydroxydet i vaske-vannet, som med fordel føres i motstrøm, nøytraliseres helt eller delvis med svovelsyre. Riktignok er som regel den natriumsulfat-mengde som på denne måte innføres for å forbedre egenskapene til

natriumaluminiumsilikatdeiger og -pulvere, ikke tilstrekkelig,

og en ytterligere tilsetning av natriumsulfat er nødvendig. Også på grunn av den nøye dosering av natriumsulfatet er en ytterligere tilsetning som regel nødvendig.

Eksempel 1

4,4 6 m 3 natriumaluminatoppløsning med molsammensetningen Na20/Al203= 6,2 og H20/Na20 = 23 ble under omrøring hurtig blandet med 0,54 m^ av en samtidig tilsatt natriumsilikatoppløsning med molsammensetningen Na2/OSi09= 0,83 og H20/Na20 = 13,4. Bland-ingen bie omrørt i 100 minutter ved 90°C, hurtig avkjølt, filtrert og vasket inntil en pH av 10,5. Filterdeigen inneholdt 40,2% faststoff.

En del av filterdeigen fikk henstå uten tilsetning i en 2001beholder (fyllingshøyde 60 cm). Efter 24 timer var deigen

fremdeles flytbar, og dette ble fastslått ved en langsom tipping

av beholderen med 45°. Da en stang (diameter 25 mm, flat ende) bie langsomt ført loddrett inn i deigen, kunne ingen uhomogenitet i deigens beskaffenhet fastslås.

Efter 48 timer kunne et 1 cm høyt klart skikt iakttas over deigen. Deigen var imidlertid fremdeles flytbar. Et ca. 2 cm høyt bunnlegeme kunne fastslås ved hjelp av den loddrett innførte stav og var seigere enn den øvrige deig.

Efter 72 timer kunne et 8 cm høyt, klart, overstående skikt over deigen og et likeledes ca. 8 cm tykt bunnskikt fastslås, og bunnskiktet var seigere enn deigen. Deigen kunne ikke lenger flyte.

Efter en uke var det klare, overstående skikt vokset til 28 cm. Ved å tippe beholderen 135° strømmet én øvre halvdel av deigen straks inn i et forlag, og bunnskiktmassen strømmet over . i løpet av 2 timer, med unntagelse av en ca. 1 cm tykk rest som heftet til bunnen.

Deigen som hadde et restinnhold av vann av 19,6%, ble homogenisert og igjen gjort flytbar ved rysting i 2 timer, og en prøve av deigen ble tørket i et laboratorieforstøvningstørke-apparat (utløpstemperatur 110°C) .

Kornstørrelsesfordelingen ble efter dispergering i vann (10 g produkt, 700 ml H20, 60 minutters omrøring ved 1000 om-dreininger pr. minutt) bestemt ifølge Andreasens metode.

Resultatene er sammenfattet i den nedenstående tabell 1.

En sammenligning mellom den dispergerte prøve efter for-støvningstørkingen og en prøve som ikke var blitt tørket, viste at det tørkede produkt hadde en utilfredsstillende dispergerbarhet, Sammenligningsprøven av deigen tilfredsstilte kravene fra vaskemiddel-industrien.

Eksempel 2

Ved en annen del av den ifølge eksempel 1 fremstilte deig

ble pr.1 kg av deigen efter vasking av denne 10 g fast Na^O^,

svarende til 2,4% av den faststoffmengde som da var tilstede i deigen, blandet. Deigen ble likeledes fylt i en 200 1 beholder inntil en fyllingshøyde av 60 cm og iakttatt på samme måte som ifølge eksempel 1. De enkle forsøk, dvs. langsom helling av beholderen med 45° og innføring av staven,.viste at deigen fremdeles var homogen efter 7 dager. Derefter begynte gradvis de egenskaper å vise seg som inntraff for en deig uten tilsetning av Na2S04.

Eksempel 3

Med en ytterligere del av deigen ifølge eksempel 1 ble

4 5 g fast natriumsulfat blandet pr. 1 kg deig, og denne natrium-sulfatmengde svarte til ca. 10% av den da. tilstedeværende faststoffmengde. Deigen ble iakttatt ved lagring i en 200 1 beholder (60 cm fyllingshøyde), som beskrevet i de ovenstående eksempler.

Det ovenfor beskrevne forsøk viste at først efter ca. 4 uker begynte en avsetning ved at det ble dannet et klart, overstående skikt og en tettere bunnmasse. Denne bunnmasse fløt imidlertid også efter lagring i 8 uker ved å helle beholderen 135° praktisk talt kvantitativt straks over i forlaget sammen med hovedmassen uten at det var nødvendig med en omrøring.

Eksempel 4

100 g fast Na-jSO^pr. 1 kg deig ble blandet med en ytterligere del av deigen ifølge eksempel 1, og denne Na2SO^-mengde svarte til ca. 20% av den samlede faststoffmengde. Deigen ble iakttatt ved lagring i beholderen på 200 1 og med en fyllings-

høyde av 60 cm. Hva gjelder flytbarheten viste deigen det samme forhold som ifølge eksempel 3.

Efter en henstandstid på 4 uker ble en prøve av den homogeniserte deig tørket i et laboratorieforstøvningstørke-apparat. Kornstørrelsesfordelingen for det tørkede produkt og dessuten for deigen uten Na2S04-tilsetning ble efter dispergering i vann bestemt ifølge Andreasens metode. Det ble tatt hensyn til natriumsulfåtets innvirkning på det vandige mediums densitet og viskositet. Resultatene er gjengitt i tabell 2.

Det fremgår av tabellen at det tørkede produkt praktisk talt igjen ble spaltet til de opprinnelige primære partikler ved dispergering i vann.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for å forbedre egenskapene til deiger og pulvere av natriumaluminiumsilikat, karakterisert ved at det til deigen tilsettes 1-25% Na^O^, basert på den samlede tilstedeværende mengde faststoffer efter tilsetningen av Na <->^<SO>^ .

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1 for å forbedre de rheologiske egenskaper til en natriumaluminiumsilikatdeig, karakterisert ved at det til deigen tilsettes 2-10% natriumsulfat, basert på den samlede tilstedeværende faststoffmengde.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 for å forbedre dispergerbarheten til et pulver av natriumaluminiumsilikat, karakterisert ved at 15-20% natriumsulfat tilsettes til natriumaluminiumsilikatet under fremstillingen av dette og før det tørkes.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at natriumsulfatet tilsettes til den ene eller begge reaksjonsoppløsninger før natriumaluminiumsilikatet ut-felles, eller til den vaskede filterdeig.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at natriumsulfatet tilføres i det minste delvis ved under vaskingen av det utfelte natriumaluminiumsilikat å anvende vaskevann som er blitt nøytralisert med svovelsyre.