DE927197C

DE927197C - Verfahren zur lamellaren Spaltung von geschichteten Mineralien

Info

Publication number: DE927197C
Application number: DEK12087D
Authority: DE
Inventors: Rudolf Kuerth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1943-02-16
Filing date: 1943-02-16
Publication date: 1955-05-02

Description

Verfahren zur lamellaren Spaltung von geschichteten Mineralien Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur latriellaren Spaltung von geschichteten Mineralien, wie z. B. Glimmer, Gips, u. dgl. Bei den bisher bekannten Verfahren wurden diese Materialien von Hand gespalten.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem durch Beaufschlagung der aufeinanderhaftenden Teile mit Energien, die die Inhomogen.itäten der Schichtungen vergrößern, die Lösung der kleinen. und kleinsten Teilchen voneinander erleichtert wird. Erfindungsgemäß wird das Mineral der gleichzeitigen oder aufeinanderfolgen.den Einwirkung von Wärme und Flüssigkeiten vorzugsweise unter einstellbarem Druck ausgesetzt. Hierbei ist es möglich, die Wärme in dem Mineral selbst zu erzeugen oder aber auch durch Übertragung über Gase oder Flüssigkeiten das Mineral zu erwärmen.
Versuche haben ergeben, daß z. B. norwegischer Glimmer, der in einem elektrischen Wechsel-, vorzugsweise einem Hochfrequenzfeld behandelt worden war, erheblich leichter in feinste Teilchen aufgespalten werden konnte. Dieses Verfahren konnte noch verbessert werden, wenn der heiße Glimmer anschließend in eine Flüssigkeit gebracht wurde. Es hat sich gezeigt, das Glimmer unter dem Mikroskop zwischen den Spaltblättchen feine Gas- bzw. Lufteinschlüsse und andere Zwischenlagerungen aufweist. Die unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten haben verschieden starke Aufnahmen des elektrischen Hochfrequenzfeldes und infolgedessen verschieden große Erwärmungen zur Folge. Hieraus ergeben sich innere Spannungen, die ein rascheres, und leichteres Lösen der einzelnen. Teilchen voneinander ermöglichen. Die Einwirkung des elektrischen Hoehfrequenzfeldes ist ferner in allen Fällen besonders günstig, wo Wasser oder Wasserdampf _zwischen den Lamellen eingeschlossen ist. Durch Feuehtigkeitseins,dhlüsse wird die Differenz der Dielektrizitätskonstanten stark vergrößert.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung mit. Erwärmung durch Behandlung in einem elektrischen Hochfrequenzfeld werden in dem Material von innen heraus durch die Erregung von Dipolmomenten und Polarisationen Wärme und damit auch eine innere Spannung erzeugt.
Selbstverständlich sind auch - andere Erwärmungsverfahren möglich. Wenn es sich z. B. um feuchte Glimmerarten, Schiefer usw. (handelt, kann nach der Erfindung elektrischer Strom (Gleichstrom oder Wechselstrom von-z. B. 5o Hz) zwischen die Lamellen geleitet werden, beispielsweise indem man eine Kante des Minerals b:zw. des -Mineralbündels in einen Elektrolyten eintaiucht, dem Strom zugeführt wird, während an der entgegengesetzten Kante der Strom abgenommen wird. Es ist dabei zweckmäßig, die Platten des Minerals so in den Elektrolyten einzulegen, daß der Strom durch die Längsmitte geht. Während nämlich die Glimmerusw. -teilchen bzw. Lamellen nicht--stromleitend sind, sind die mit Feuchtigkeit, Wasser oder aber auch besonders vorteilhaft Säure, angereicherten Zwischenräume leitend. Während des Stromdurchganges ergibt sich Erwärmung durch den Widerstand. Dieser erzeugt mechanische Spannungen und hat eine bessere Aufspaltung des Minerals. zur Folge. Die Aufspaltung kann: beschleunigt bzw. verbessert werden, wenn durch Anwendung von mechanischen Schwingungen die Inhomogenitäten , der Schichtungen. vergrößert werden. Die Angabe der erforderlichen Frequenzen, ist nicht allgemein möglich, da die Mineralien in ihren; lamellaren Strukturen und in den zwischen diesen einsgelegten Inhomogenitäten ganz verschieden sind. Beispielsweise ergaben Versuche mit 16 kHz eine nicht so, vorteilhafte Wirkung wie solche mit Po kHz (Ultraschall). Dagegen hat jedoch die Anwendung von Schwingungen von z. B. 5o und röo je Minute gute Ergebnisse gezeigt. Auch kann es zweck- -mäßig sein, allseitig Druck auf das Mineral auszuüben, wobei durch die gleichzeitige Anwendung von; Schwingungen auf das Material dann praktisch ein Wechseldruck ausgeübt wird. Der- Druck kann beispielsweise durch-Flüssigkeitssäulen, insbesondere pendelnde Flüssigkeitssäulen, ausgeübt werden,, die zugleich als Energieübertrager für den Ultraschall verwendet werden können. Es ist jedoch auch möglich., den Gasdruck pendelnd zu ändern. Die vorteilhafteste Anordnung zum Ändern von Druck erfolgt nach der Erfindung dann, wenn die. Schwingungen der Spaltblätter in Resonanz zu den ihnen aufgezwungenen Schwingungen; erfolgen. In diesem Falle, also wenn die potentielle Energie der Spaltblätter gleich der kinetischen ankommenden Energie aus den Schwingungen ist, erfolgt eine Bewegung zier Spaltblätter am Ort, d. h. eine Schwingung ohne Veränderung der geometrischen Lage dies zu spaltenden Aggregates.
Die Schwingungs- bzw. Wärmeeinwirkung auf die zu spaltenden Stoffe wird vorteilhaft nur in bestimmter Richtung vorgenommen. So werden die Kurzwellen am besten als gerichtete Wellen längs auf die abzuspaltenden Lamellen gelenkt, also dergestalt, daß sie auf den Querschnitt der Lamellenbündel treffen.
Bei. Anwendung von Ultraschall von Sao kHz werden die besten Erfolge bei einer Stellung der Lamellen des Bündels in einem Winkel von. 300 zur abstrahlenden Fläche des Schallgebers erreicht. Der dann eintretende Vorteil erklärt sich aus dem Umstand, daß senkrecht auf die geschichteten Lamellenflächen auftretende Ultraschallstrahlen eine erhebliche Dämpfung erfahren. Dagegen erzeugen die schräg auftreffenden Wellen. offenbar einen Schub, durch den sie ihre Energie abgeben und die Lamellen in Schwingung bringen.
Die bisherige Spaltung z. B. der Glimmerlamellen mit feinen Messern in Handarbeit heansprucht tausende Arbeitskräfte. Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wird die Arbeit wesentlich erleichtert und beschleunigt. Das Spalten selbst wird zweckmäßig von Hand durchgeführt, da es mit Gefühl bei auftretenden Widerständen gehandhabt werden muß. Widerstände als Folge der Inhomogenitäten lassen sich nicht ausschließen. Die Inhomogenitäten werden, wie die Erfindung zeugt, zur Herbeüführung einer leichteren Spaltung benutzt.
Bekanntlich nehmen alle Gesteine und Mineralien Wasser auf. Das Wasser wird in die Spaltflächen eingelagert. Im Rahmen der Erfindung ist es vorteilhaft und möglnrh, die Wassereinlagerung zu erhöhen. Dies geschieht durch Erwärmung im Wasser. Während dieser Maßnahme zur erhöhten Wassereinlagerung ist es zweckmäßig, das Wasser mit dem Mineral hochfrequenten Schwingungen auszusetzen, z. B. auch Ultraschallschwingungen. Hochfrequente Schwingungen bewirken kapillare Atmung und Pulsation. Die Folge ist ein verstärktes Eindringen in die Mikro- und Ultramikroporen und Öffnungen der zu behandelnden Schichtmineralien. Je nach Struktur des Minerals können auch ' Schwingungen bis z. B. ro kHz benutzt werden.
Die so behandelten und mit Wasser angereicherten Mineralien werden dann dem elektrischen Hochfrequenzfeld unterworfen. Das eingedrungene Wasser mit der Dielektrizitätskonstante 81 nimmt das elektrische Feld auf, erwärmt sich rasch und sprengt auf den Trennflächen der Lamellen diese voneinander. Wenn die Lamel'lenpakete lange genug dem Hochfrequenzfeld- unterworfen. werden, verdampft das eingeschlossene Wasser und sprengt so die Lamellen voneinander.
Die angegebenen Mittel zur Vergrößerung der Wirkung von Inhomogenitäten in der Schichtung der Lamellen von Mineralien haben alle eine mehr oder weniger große thermische Wirkung. Auch Schall und insbesondere Ultraschall verursachen Wärme. Die Stauung dieser Wärme mit dem angegebenen Effekt tritt bei den zu behandeln-,den Mineralien um so eher und, besser ein, als deren spezifische Wärmen bei o,ao8 liegen und die ganze beringe Wäxmelevtfähigkeit der Mineralien, die hier in Frage kommen, von o,ooo8 bis 0,0014 die Wärmeabfuhr fast vollkommen verhindert. Hinzu kommt ferner, daß die Erzeugung der Wärme, die, wie oben gesagt, bei Einwirkung des Hochfrequenzfeldes je nach der Höhe der Dielektrizitätskonstante erfolgt, z. B. im Glimmerspalt bei der DE 5-9,q. weit geringer ist als im Wasser mit der DE 81.
Die geringe Wärmeleitfähigkeit der in Frage kommenden Mineralien führt im Rahmen der Erfindung dazu, daß die Zufuhr von Wärme nicht auf die Flächen der Lamellen erfolgen darf, sondern vielmehr auf den Querschnitt der Lamellenbündel. So tritt die Wärme nicht gehindert durch die stark isolierenden Lamellen selbst zwischen die Lamellen ein. Es ist auch möglich, das erwärmte Mineral nach der Wärmebehandlung erst in eine Flüssigkeit zu bringen. Die praktisch abschrekkende Wirkung erhöht die Aufspaltung des Minerals in kleine und kleinste Teilchen.
Bei Anwendung von Kurzwellen, Ultrakurzwellen und Langwellen wird nach der Erfindung das zu spaltende geschichtete Mineral zwischen die Hochspannungs-Hochfrequenz-Kondensator-Elektroden des Apparates so gebracht, daß die Kraftlinien etwa gleichlaufend zu den Flächen der Lamellen liegen.
Versuche haben ergeben, daß durch Abspaltung gewonnene Blätter nach Behandlung mit den angegebenen Verfahren und Einrichtungen bis zur größtmöglichen Dünnheit weiter aufgespalten werden können. Vor der Behandlung war das Spalten nicht möglich.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur lamellaren Spaltung von geschichteten Mineralien in feine Teilchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Mineral der gleichzeitigen oder aufeinanderfolgenden Einwirkung von Wärme und Flüssigkeiten, vorzugsweise unter einstellbarem Druck, ausgesetzt wird. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme in dem Mineral und/oder in der Flüssigkeit selbst erzeugt wird. 3. Verfahren nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß das Mineral einem elektrischen Wechsel-, vorzugsweise Hochfrequenzfeld ausgesetzt wird. q.. Verfahren. nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme durch oihmsche Verluste eines durch das Mineral bzw. dessen Trennschichten fließenden Stromes erzeugt wird. 5. Verfahren nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß das vorzugsweise aus gebündelten Lamellen bestehende Mineral einseitig in einen stromführenden Elektrolyten getaucht wird und das freie Ende des Bündels als Gegenpol zur Abnahme des Stromes dient. 6. Verfahren nach Anspruch i oder einem der folgenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zusätzlicheAnwendung von mechanischenSchwingungen. 7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Anwendung von Ultraschall. B. Verfahren nach Anspruch i oder einem der folgenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Vorbehandlung .der Mineralien zum Zweck der erhöhten Flüssigkeitsaufnahme in vorzugsweise vorgewärmtem Wasser, das insbesondere einer hochfrequenten Pulsation ausgesetzt wird. 9. Verfahren nach Anspruch i oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit Säuren verwendet werden. 1o. Verfahren nach Anspruch 6 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß gerichtete Schall- bzw. Ultraschallwellen verwendet werden, die in einem Winkel auf die Fläche des geschichteten Minerals auftreffen. i i. Verfahren nach Anspruch i oder einem der folgenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine derartige Hochfrequenzbehandliung des Minerals zwischen den Hochfrequenz-Hochsparmungs@Kondensator-Elektroden, daß die Kraftlinien parallel zu den Schichtlinien des Minerals liegen. 1a. Verfahren nach Anspruch i oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung unter Druch erfolgt. 13. Verfahren nach Anspruch i oder einem der folgenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wiederholte Anwendung einer oder mehrerer Maßnahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche.