DE1236426B

DE1236426B - Verfahren zur Wasseraufbereitung

Info

Publication number: DE1236426B
Application number: DED34098A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr P Flachsenberg; Dr Josef Wuhrer
Original assignee: Dolomitwerke GmbH
Current assignee: Dolomitwerke GmbH
Priority date: 1960-08-25
Filing date: 1960-08-25
Publication date: 1967-03-09
Also published as: US3232868A; CH438160A; GB984739A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C02b

Deutsche Kl.: 85 b - 1/Oljf.» ^

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Uz

1 236 426
D 34098IV a/85 b
25. August 1960
9. März 1967

CO Z/BF- 1/00- F

Zur Vermeidung der Korrosion von eisernen Rohrleitungen und Behältern für Trink- und Gebrauchswasser muß die darin enthaltene aggressive Kohlensäure bis zur Erreichung des Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichtes entfernt werden. Als Mittel 5 dafür sind der vollständig entsäuerte und der halbgebrannte Dolomit bekannt. Beim vollständig entsäuerten Dolomit sind das Magnesiumcarbonat und das Calciumcarbonat ganz in die Oxyde umgewandelt, beim halbgebrannten Dolomit ist dagegen nur das Magnesiumcarbonat zu MgO gebrannt, während das Calciumcarbonat noch als solches vorliegt. Beide Mittel kommen in körniger Form als Filterschicht zur Behandlung des zu reinigenden Wassers in Einsatz.

Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß der vollständig entsäuerte Dolomit nicht für diese Zwecke geeignet ist, da er schon nach kurzer Zeit durch das Wasser hydratisiert wird, wobei insbesondere durch Hydratisierung des Branntkalkes die Körnung zerfällt und ao das Filter verstopft. Beim halbgebrannten Dolomit dagegen findet ein solcher Zerfall der Körnung nicht statt, weshalb er in der Praxis für die genannten Zwecke vielfach eingesetzt wird. Er wird üblicherweise in engklassierten Körnungen zwischen 0,5 und 6 mm in offenen und geschlossenen Filteranlagen verwandt, wobei der durch die Kohlensäure verbrauchte Anteil von Zeit zu Zeit ersetzt wird.

Auch sind als Mittel zur Entsäuerung, Alkalisierung, Neutralisierung usw. geformte Körper bekannt, die aus einem beliebig erzeugten Gemisch von Magnesiumoxyd oder -hydroxyd und Calciumoxyd oder -hydroxyd hergestellt und nach Trocknung mit Gasen, insbesondere mit Kohlensäure, nachbehandelt werden, um unlösliche Calciumsalze zu bilden.

Es ist auch bekannt, bei der Herstellung dieser Mittel die Porosität des fertigen Produktes durch Zugabe von gas- oder schaumerzeugenden Stoffen oder mechanisch wirkenden Füll- bzw. Magerungsmitteln zu erhöhen.

Erfindungsgemäß hat sich gezeigt, daß durch Stabilisierung des Sinterdolomits ein Mittel entsteht, das die aggressive Kohlensäure wesentlich rascher beseitigt als die bisher bekannten und in der Praxis verwendeten Wasserreinigungsmittel.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Wasseraufbereitung durch Filtration des Rohwassers mittels Filterschichten, die wärmebehandelten Dolomit enthalten, bei dem erfindungsgemäß mit so viel Kieselsäure stabilisierter Sinterdolomit verwendet wird, daß Calcium praktisch vollständig zu Verfahren zur Wasseraufbereitung

Anmelder:

Dolomitwerke G. m. b. H., Wülfrath

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Dr. P. Flachsenberg

Dr. Josef Wuhrer, Wülfrath

Di- und/oder Tricalciumsilikat gebunden wird, während das Magnesium ungebunden bleibt.

Unter dem erfindungsgemäß beanspruchten, mit Kieselsäure stabilisierten Sinterdolomit wird ein solcher verstanden, in dem der CaO-Gehalt zwecks Erzielung vollständiger Wasserbeständigkeit durch Zusatz von Kieselsäure chemisch abgebunden ist. Hierbei soll das CaO vorteilhafterweise als Tricalciumsilikat vorliegen, es kann aber auch als Dicalciumsilikat oder als eine Mischung beider vorliegen. Das MgO wird jedoch nicht durch die Kieselsäure gebunden. Selbstverständlich sind gewisse Anteile des CaO an die aus den Rohstoffen stammenden Begleitstoffe Al₂O₃ und Fe₂O₃ gebunden. Außerdem können geringe Gehalte an freiem CaO vorhanden sein, die unschädlich sind, solange die Wasserbeständigkeit gewährleistet ist.

Der mit Kieselsäure stabilisierte Sinterdolomit kann aus Rohdolomit, z. B. unter Zusatz von Kieselsäure, Quarzsand, Serpentin, Talk oder anderen möglichst reinen Magnesia-, Kalkmagnesia-, oder Kalksilikaten durch Brennen bei Temperaturen oberhalb 1500⁰C hergestellt werden. Bei üblichen Gehalten an Begleitstoffen enthält der erfindungsgemäß beanspruchte stabilisierte Sinterdolomit mindestens 15 bis 17% Kieselsäure, wenn vorzugsweise das CaO als Tricalciumsilikat abgebunden ist. Für den Fall, daß das CaO im wesentlichen als Dicalciumsilikat vorliegt, erhöht sich der SiO₂-Gehalt des stabilisierten Sinters auf etwa 22 bis 25 °/o.

Die Wirkung der Filterschicht wird noch erhöht, wenn das Mittel aus hydraulisch abgebundenem stabilisiertem Sinterdolomit besteht, wozu dieser nach entsprechender Feinmahlung mit Wasser angeteigt und anschließend erhärtet wird. Weiter läßt sich die Wirksamkeit noch steigern, wenn man den aus dem beschriebenen Sinterdolomit breiig angemachten Purmörtel, ähnlich wie bei Gas- oder Schaumbeton, z. B.

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mit Aluminium-, Magnesium- oder Calciumkarbidpulver oder mit Schaummitteln porös macht und hydraulisch abbinden läßt.

Die so erzeugten Produkte, also der stabilisierte Sinter oder der hydraulisch abgebundene Sinter oder der poröse hydraulisch abgebundene Sinter, werden in engklassierten Körnungen, z. B. 0,5 bis 1,5, 1,5 bis 3, 3 bis 4,5 mm usw., als Filterschicht zur Entsäuerung von Trink- oder Gebrauchswasser verwendet. Der Gesamtbereich dieser Körnungen liegt zwischen etwa 0,2 und 15 mm, zweckmäßig zwischen 0,5 und 6 mm.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Wasseraufbereitungsverfahrens gegenüber den bekannten Verfahren sind ein geringerer Verbrauch und eine bessere Wirkung bei der Entfernung der aggressiven Kohlensäure. Dadurch kann bei Einsatz gleicher Mengen Filtermaterials die Filterleistung erhöht oder bei gleicher Filterleistung der Materialeinsatz entsprechend verringert werden.

Es ist auch möglich, die beim beanspruchten Verfahren angewandten Mittel untereinander bzw. mit anderen bekannten Mitteln zu mischen.

Beispiele ^a5

In eine Kolonne aus sechs Glasröhren von 150 cm Länge und 4 cm lichtem Durchmesser werden nach Einbringen einer 4 cm hohen Kiesschicht der Körnung 3 bis 5 mm als Tragschicht, je 1000 g Filtermasse der Körnung 0,5 bis 2 mm folgender Herstellung eingefüllt:

1. Halbgebrannter Dolomit, Litergewicht = 1100 g

2. Magnesiumhydroxyd und Calciumhydroxyd im Mol verhältnis 1:1, mit

Wasser zu einer Körnung 0,5 bis 2 mm
verformt und dann mit Kohlensäure
das Kohlenhydroxyd karbonatisiert.

Litergewicht = 1075 g

3. Stabilisierter Sinter, hergestellt aus Rohdolomit und so viel Quarzsand, daß das CaO im wesentlichen als Tricalciumsilikat (3 CaO ■ SiO₂) gebunden ist. Beide Komponenten werden gemeinsam auf 6% Rückstand auf dem 4900-Maschen-Sieb gemahlen und anschließend im Drehofen bei 1700° C gesintert, dann zerkleinert und die Körnung 0,5 bis 2 mm abgesiebt. Das Litergewicht dieser Körnung beträgt 1410 g, die chemische Zusammensetzung ist:

Glüh verlust 0,8%

SiO₂ 15,6%

Fe₂O₃ 1,2%

AlA 1.4%

CaO 49,2% (davon ungebundenes CaO

MgO 31,3% «ο

4. Stabilisierter Sinter nach 3, gemahlen auf 10% Rückstand auf dem 4900-Maschen-Sieb, wird mit 30 Gewichtsprozent Wasser zu einem Brei angemacht, der in einer Form hydraulisch erhärtet. Nach 10 Tagen wird der Formkörper zerkleinert und die Körnung 0,5 bis 2 mm abgesiebt. Deren Litergewicht ist 985 g.

5. Stabilisierter Sinter nach 3, gemahlen auf 10% Rückstand auf dem 4900-Maschen-Sieb, wird mit 33 Gewichtsprozent Wasser und 0,1 Gewichtsprozent Aluminiumpulver rasch zu einem Brei verrührt, dieser in eine Form gegossen, in der die Bildung der Gasporen und die anschließende hydraulische Erhärtung erfolgt. Nach 10 Tagen wird der erhärtete poröse Körper zerkleinert und die Körnung 0,5 bis 2 mm hergestellt. Deren Litergewicht beträgt 670 g.

6. Stabilisierter Sinter, wiederum hergestellt aus einem Rohdolomit und Quarzsand, jedoch in einem solchen Mischungsverhältnis, daß im gesinterten Produkt das CaO im wesentlichen als Dicalciumsilikat (2 CaO · SiO₂) gebunden ist. Der bei etwa 1650° C gebrannte Sinter wird zerkleinert und auf die Körnung 0,5 bis 2 mm abgesiebt. Das Litergewicht beträgt 1390 g. Die chemische Zusammensetzung ist:

Glühverlust 0,2%

SiO₂ 23,2%

Fe₂O₃ 1,4%

Al₂O₃ 0,9%

CaO 45,4% (kein ungebundenes CaO

vorhanden)

MgO 28,9%

Je 1000 g dieser sechs Proben werden in eines der sechs vorbereiteten Glasrohre gefüllt und dann je 1 Rohwasser pro Stunde mit 35 bis 45 mg aggressiver Kohlensäure pro Liter beaufschlagt. Der Versuch läuft über mehrere Monate, wobei zwischenzeitlich des öfteren gespült und das jeweilige Filtermaterial auf den ursprünglichen Stand nachgefüllt wird. Der Gehalt an Kohlensäure im Reinwasser beträgt im Durchschnitt:

Milligramm CO₂
Material pro Liter Reinwasser

1. Halbverbrannter Dolomit 4 bis 8

2. Mit Kohlensäure behandeltes
Mittel aus Magnesium und CaI-ciumhydroxyd nach Beispiel 2 3,5 bis 7

3. Stabilisierter Sinter nach Beispiel 3 (3 CaO ■ SiO₂) 2 bis 6

4. Stabilisierter Sinter nach Beispiel 3, hydraulisch abgebunden 2 bis 4

5. Stabilisierter Sinter nach Beispiel 3, hydraulisch abgebunden,

porös 1 bis 2

6. Stabilisierter Sinter nach Beispiel 6 (2 CaO · SiO₂) 2 bis 6

Der Verbrauch nach gleicher Laufzeit ist gegenüber den bekannten Mitteln bei den stabilisierten Sintern (Probe 3 und 6) nur 75% und bei hydraulisch abgebundenem stabilisiertem Sinter (Probe 4 und 5) nur 65%>.

Versuche mit vollständig entsäuertem Dolomit unter denselben Bedingungen scheiterten, da sich die Filter bereits nach wenigen Stunden verstopften, weil die Dolomitkörner zerfielen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Wasseraufbereitung durch Filtration des Rohwassers mittels Filterschichten, die wärmebehandelten Dolomit enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß mit so viel Kieselsäure stabilisierter Sinterdolomit verwendet wird, daß Calcium praktisch vollständig zu Di- und/oder Tricalciumsilikat gebunden wird, während das Magnesium ungebunden bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein stabilisierter, unter Zusatz bekannter schaumbildender Stoffe hydraulisch erhärteter Sinterdolomit verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterdolomit in engklassierten Körnern im Bereich von 0,2 bis 15 nun, besonders 0,5 bis 6 mm, verwendet wird, wobei vorzugsweise die Unterschiede in den Korngrößen nicht mehr als 1,5 mm betragen.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 719003;

französische Patentschrift Nr. 50 490 (799 068);

J. Leick, »Das Wasser in der Industrie und im Haushalt«,

4. Auflage, 1949, S. 61, letzter Absatz, endend auf S. 62;

R. Niederleutner, »Unbildsame Rohstoffe keramischer Massen«, 1928, S. 439/440;

F. Härders und S. Kienow, »Feuerfestkunde«, S. 822/823 und S. 826 bis 828, Tabelle 164;

Kamillo Konopicky, »Feuerfeste Baustoffe«, 1957, S. 243 bis 245.