DE1012243B

DE1012243B - Verfahren zum Binden von Mineralien

Info

Publication number: DE1012243B
Application number: DEW15784A
Authority: DE
Inventors: Dr Aloys Wuestefeld
Original assignee: ALOYS WUESTEFELD DR
Current assignee: ALOYS WUESTEFELD DR
Priority date: 1955-01-19
Filing date: 1955-01-19
Publication date: 1957-07-11

Description

Verfahren zum Binden von Mineralien In der folgenden Beschreibung wird ein überraschendes Verfahren zum Binden von Mineralien, insbesondere für Glimmer und andere Tonerdemineralien, mitgeteilt.
Hierzu wird ein in Wasser lösliches Metallsalz einer mehrbasischen Säure verwendet, dessen Anionen von Mineralien und Kunstprodukten umgetauscht werden, wodurch das Hydrolysengleichgewicht in Richtung des unlöslichen Salzes verschoben wird. Es handelt sich um Reaktionen zwischen einem Mineral und Salzen, wobei die Reaktionen ohne Änderung der Kristallstruktur des Minerals vor sich gehen. Als Bindemittel werden Metallsalze einer mehrbasischenSäure, z. B. primares Aluminiumphosphat, verwendet. Die chemische Natur der Wechselwirkung zwischen Glimmer und Metallphosphat konnte durch folgende Reaktionsgleichungen geklärt werden : Gleichung 1 stellt das Hydrolysengleichgewicht des primären Phosphates dar und Gleichung 2 das Gleichgewicht der Umtauschreaktion von Anionen des Minerals Glimmer mit Phosphorsäure. Die Reaktion nach Gleichung 2 verschiebt durch Umtausch'von von P04-Ionen gegen O H-Ionen das Hydrolysengleichgewicht nach Gleichung 1 im Sinne des oberen Pfeiles. Umgekehrt beeinflußt die Reaktion der Gleichung 1 das Gleichgewicht nach Gleichung 2 ebenfalls im Sinne des oberen Pfeiles, so daß die Umsetzung nach Gleichung 3 erfolgen muß, die einsinnig in Richtung des Pfeiles erfolgt.
Die Umsetzung in dieser Richtung wird durch Wegnahme der 6 Mol Wasser in Gleichung 3 unterstützt, indem das Wasser im Reaktionssystem durch Trocknung verdampft wird.
Die Gleichung 3 stellt eine echte topochemische Reaktion dar, nach welcher im Reaktionsprodukt das Gitter des festen mineralischen Reaktionsteilnehmers erhalten bleibt. Ebenso zeigt das Reaktionsprodukt MePO Bildungsformen mit Eigenschaften, die durch einfache Ausfällung des Me P 04 nicht erhalten werden.
Es ist auch mõglich, durch Hydrolyse des primären Phosphates nicht das tertiäre, sondern das sekundäre Phosphat Me2 (HPO4) 3 zu erhalten, wenn der Reaktionsmischung entsprechend wenigerGlimmerpulver zugegeben wird. An Stelle dreiwertiger Metalle können auch zweiwertige Metalle verwendet werden. Die Mengenverhältnisse der Komponenten sind stöchiometrisch nach Gleichung 3 bestimmt, so daß es sich erübrigt, Mischungsbeispiele anzugeben. Es wurde weiter gefunden, daß an Stelle des Muskowitglimmers auch andere Mineralien, wie Vermiculit, Kaolinit und andere, verwendet werden können, soweit diese einen Anionenaustausch mit Salz-oder Säurelösungen zulassen. Auch an Stelle von Phosphaten können Salze anderer mehrbasischer Säuren verwendet werden, sofern sie unlösliche Hydrolysenprodukte ergeben, und die Säure-Ionen zum Austausch gegen die Ionen des betreffenden Minerals geeignet sind, z. B. Arsenat-Ionen, Karbonat-Ionen, Silikat-Ionen usw.
Ein Produkt, das durch Anlagerung von Kieselsäure an Glimmer bei gleichzeitigem Vorhandensein von Al-Ionen gewonnen wurde, dient z. B. als Einbettmasse für Heizleiter bei Temperaturen über 1200° C. Die Konzentration der Salzlösungen spielt eine erhebliche Rolle.
Zum Beispiel eignet sich eine Lösung von 530 g Aluminiumphosphat in 1000 cm3 Wasser besonders gut. Im Falle des Aluminiumphosphates wurde erkannt, daß es günstig ist, den Aluminiumgehalt gegenüber dem Prozentgehalt des primären Phosphates zu erhöhen, wenn geringe Salzkonzentration verwendet werden soll.
Es sei besonders darauf hingewiesen, daß durch scharfes Ausmahlen der Mineralien eine beträchtliche Erhöhung des Ionenaustauschvermögens eintritt, da durch Mahlen die zugängliche Oberfläche vergrößert wird und damit z. B. die einzubauende Phosphorsäuremenge erhöht wird.
Die so freigelegte vergrößerte Oberfläche von OH-Ionen reagiert mit Phosphat-Ionen unter Wasserverlust.
Grundsätzlich können alle in Wasser löslichen Salze, die durch Ionenumtausch, auch Kationenumtausch, zwischen Mineralien und Salzlösungen unlösliche Salze bilden, als Bindemittel für Stoffe mit Ionenumtauschvermögen verwendet werden, doch kann das Ionenumtauschvermögen in der oben beschriebenen Weise erheblich erhöht werden, wenn für den Ionenumtausch Lösungen von Metallsalzen mehrbasischer Säuren verwendet werden, die durch Hydrolyse unlösliche Salze bilden.
Anwendungsbeispiel 1 Al (H2PO4)3 ........................ 530 g feingemahlenes Glimmerpulver........ 2000 g Ho 1000 cm3 Diese Mischung wird als Preßmasse benutzt. Es ist zweckmäßig,. vor dem Verpressen die Masse durch Erwärmen oder durch längeres Stehenlassen trocknen zu lassen.
Anwendü'ngsbeispiel 2 H3 PO100"/......................31, 7 g/l HgO................................ 140, 0 g Al .......................... 4, 57 g.
Glimmerpulver...................... 100, 0 g Diese Mischung wird als Spachtelmasse benutzt.
Das beschriebene Verfahren kann sehr vielseitig angewendet-werden, z. B. das Reaktionsprodukt zwischen Aluminiumphosphat und Glimmer als Dielektrilwm in Kondensatoren, als hochwertiger Isolator in elektrischen Maschinen. Es wird eine sehr rationelle Herstellungsweise der Isolierkörper ermöglicht, da die konzentrierten Reaktionsmischungen als sehr plastische Preßmasse bei Raumtemperatur verpreßt werden können. Reaktionsmischungen mit mehr Wasser, so daß die Mischung in breiiger Form vorliegt, dienen als Spachtelmasse, verdünnte Mischungen als Anstrichmasse. Fast alle silikatischen Tonmineralien können mit den beschriebenen Bindemitteln gebunden werden. Das sind vor allem die in der Bodenkunde und Landwirtschaft wichtigen Mineralien, die besonders bei sehr sandigen Böden zusammen mit den beschriebenen Bindemitteln zur Verfestigung des Ackerbodens verwendet werden können.
Mit Hilfe dieses Bindemittels lassen sich also Sandböden und Sandwüsten nutzbar machen. Im Falle der Bindung von Sandböden genügen geringe Mengen des Bindemittels, da der Boden genügend locker bleiben muß.
Diese Bodenbindemittel unterscheiden sich z. B. von den Phosphaten als Düngemittel dadurch, daß sie eine grundsätzlich andere Azididät besitzen, so daß sie ftir Kulturböden nicht verwendet werden können. Vielmehr ist die Bindung der Sandboden als Vorstufe einer Kultivierung anzusehen.
Aus anfgeblähtem Vermiculit und metallphosphaten erhält man hervorragende Wärmeisolierkörper von geringem Eigengewicht, die als Ofenbaustoff und für den en Hochbau im allgemeinen verwendet werden können.
Auch zur Baugrundverfestigung kann dieses Verfahren dienen.
Massen aus Methallphosphaten und entsprechenden Anionenaustauschern können im trockenen und feingemahlenen Zustand als passivierende Pigmente in Korrosionsschutzfarben verwendet werden. Alle Mineralien, Umwandlungsprodukte der Mineralien und Kunstprodukte, die die Eigenschaft des Anionenaustausches mit den Anionen der Salze mehrbasischer Säuren haben, können von den beschriebenen Bindemitteln gebunden werden, falls als Nebenprodukt der Umtauschreakton durch Hydrolyse des Salzes der mehrbasischen Saure ein unlösliches Salz entsteht.

Claims

PATENTANSPRUCHE 1. Verfahren zum Binden von Mineralien, die in Ionenumtauschvermögen besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß ein anionenumtausch unter Bildung. eines unlöslichen Salzes und Wasser z, wischen dem Mineral und einem Metallsalz einer mehrbasisqtßi Saure durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel eine Salzlösung einer mehrbasischen Säure, in der gleichzeitig Al-Ionen abwesend sind, verwendet wird.
3. Anwendung des Verfahrens gemäß Anspruen 1 für Glimmer und andere Tonerdesilicate.

In Betracht gezogene Druckschriften : Deutsche Patentschriften Nr. 157 136, 269 241, 278 105.