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DE4403781A1 - Prodn. of highly pure beta-wollastonite - Google Patents

Prodn. of highly pure beta-wollastonite

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Publication number
DE4403781A1
DE4403781A1 DE19944403781 DE4403781A DE4403781A1 DE 4403781 A1 DE4403781 A1 DE 4403781A1 DE 19944403781 DE19944403781 DE 19944403781 DE 4403781 A DE4403781 A DE 4403781A DE 4403781 A1 DE4403781 A1 DE 4403781A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
treatment
sio2
wollastonite
na2o
silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19944403781
Other languages
German (de)
Inventor
Ida Dr Keil
Attila Ritzmann
Evelyn Weis
Manfred Prof Dr Gutmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
UVE UMWELTMANAGEMENT & -PLANUNG GMBH, 12555 BERLIN
Original Assignee
UVE INST fur TECH CHEMIE und
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by UVE INST fur TECH CHEMIE und filed Critical UVE INST fur TECH CHEMIE und
Priority to DE19944403781 priority Critical patent/DE4403781A1/en
Publication of DE4403781A1 publication Critical patent/DE4403781A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/20Silicates
    • C01B33/24Alkaline-earth metal silicates

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

Prodn. of highly pure beta -wollastonite comprises: (a) treating Si-rich material with aq. alkali soln., where such material is treated with aq. alkali soln., where such material is treated with amorphous SiO2 modification at 50-120 deg C and with crystalline SiO2 modification at 140-350 deg C; (b) isolating the alkali solns. formed and reacting with a lime component of high purity with molar CaO:SiO2 ratio of 1:05-2.0; and (c) converting the pptd. or crystallised Ca-silicate hydrate at 500-1100 deg C after solid/liq. sepn. into a highly pure wollastonite free of foreign phases and contg. less than 0.5 Na2O, Fe2O3, MgO and Al2O3, more than 95% white degree, having 2-5 mu m grain size for 90% of the particles and 2.8-2.9 g/cm<3> density.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hochreinen Calciumsilikathydraten vom Wollastonit-Typ aus einem siliziumreichen Einsatzstoff, der ein siliziumreicher Rohstoff oder ein Reststoff aus industrieller oder gewerbli­ cher Anwendung sein kann.The invention relates to a process for the preparation of high-purity calcium silicate hydrates of the wollastonite type a silicon-rich feed, which is a silicon-rich Raw material or a residue from industrial or commercial can be application.

Die Herstellung von Calciumsilikathydrat des Wollastonit- Typs erfolgt üblicherweise aus natürlich abgebautem Wollasto­ nit oder durch Zusammenschmelzen von Calciumoxid oder Calcium­ carbonat mit Siliziumdioxid; siehe zum Beispiel DE-A-30 02 346.The preparation of calcium silicate hydrate of wollastonite Type is usually made of naturally degraded wollasto nit or by melting together of calcium oxide or calcium carbonate with silica; see for example DE-A-30 02 346.

Weiterhin ist ein Verfahren aus der DE-A-33 02 729 bekannt, Calciumsilikat-Formprodukte herzustellen, indem in wäßriger Phase ein kalkhaltiger und ein kieselhaltiger Einsatzstoff unter Erhitzen umgesetzt werden, um zu einem Calciumsilikathy­ drat zu gelangen, das anschließend auf ein bestimmtes Molver­ hältnis CaO/SiO₂ gebracht und mit dem dann ein Filterpressen- Formverfahren durchgeführt wird.Furthermore, a method is known from DE-A-33 02 729, Produce calcium silicate molded products by reacting in aqueous Phase a kalkhaltiger and a kieselhaltiger feed be reacted with heating to give a calcium silicate to arrive at a certain Molver CaO / SiO₂ and then with a filter press Forming procedure is performed.

Andere Patente beschäftigen sich mit der Herstellung spezieller Formen von Wollastonit für spezifische Anwendungs­ zwecke (DE-C-29 36 169 bzw. DE-C-29 53 525).Other patents are concerned with the manufacture special forms of wollastonite for specific application purposes (DE-C-29 36 169 or DE-C-29 53 525).

Ausgangspunkt des Verfahrens zum Herstellen eines Bin­ demittels in der DE-C-28 21 657 ist ein Reststoff aus der Rauch­ gasentschwefelung, bei dem ein Mehrphasengemisch anfällt, das schließlich aufgemahlen und mit Hüttensand bis zu einer be­ stimmten Mahlfeinheit vermischt wird.Starting point of the method for producing a bin demittels in DE-C-28 21 657 is a residue from the smoke gas desulphurization, in which a multiphase mixture is obtained, the finally ground up and with granulated slag up to a be If grinding fineness is mixed.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, hochreinen β-Wollastonit herzustellen und dabei auf siliciumreiche Ein­ satzstoffe zurückzugreifen, insbesondere auf Reststoffe, die industrielle Abfallprodukte darstellen.The invention has set itself the task of high purity  Produce β-wollastonite and thereby on silicon rich Ein substances, in particular residues, which represent industrial waste products.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gelöst, bei demAccording to the invention, this object is achieved by a method solved, at the

  • (a) siliziumreiche Einsatzstoffe einer selektiven Behandlung mit wäßriger Alkalilösung unterworfen werden, wobei solche mit amorphen SiO₂-Modifikationen bei Temperaturen im Bereich von 50 bis 120°C und solche mit kristallinen SiO₂-Modifikationen bei Temperaturen im Bereich von 140 bis 350°C behandelt wer­ den;(a) silicon-rich feedstocks of a selective treatment be subjected to aqueous alkali solution, with those with amorphous SiO₂ modifications at temperatures in the range of 50 to 120 ° C and those with crystalline SiO₂ modifications at temperatures ranging from 140 to 350 ° C who treated the;
  • (b) die gebildeten Alkalilösungen isoliert und anschließend mit einer Kalkkomponente hoher Reinheit bei einem molaren CaO:SiO₂-Verhältnis von 1 : 0,5 bis 1 : 2,0 umgesetzt werden;(b) isolating the alkali solutions formed and then with a lime component of high purity in a molar CaO: SiO₂ ratio of 1: 0.5 to 1: 2.0 are reacted;
  • (c) das ausgefällte oder kristallisierte Calciumsilikathydrat bei 500 bis 1100°C nach der Fest/Flüssig-Trennung in einen hochreinen, von Fremdphasen freien β-Wollastonit mit folgenden Parametern umgewandelt wird Summe der Gehalte an Na₂O, Fe₂O₃, MgO und Al₂O₃|< 0,5 Weißgrad < 95% Korngröße von 90% der Teilchen 2 bis 5 µm Dichte 2,8 bis 2,9 g/cm³ (C) the precipitated or crystallized calcium silicate hydrate is converted at 500 to 1100 ° C after the solid / liquid separation into a highly pure, foreign phase-free β-wollastonite with the following parameters sum of the contents Na₂O, Fe₂O₃, MgO and Al₂O₃ | <0.5 whiteness <95% Grain size of 90% of the particles 2 to 5 μm density 2.8 to 2.9 g / cc

Dabei kann zur vollständigen Aufarbeitung des Einsatz­ stoffes der bei der Isolierung der Alkalisilikatlösung und/- oder beim Aufschluß mit der Kalkkomponente anfallende Prozeß­ reststoff entweder einer weiteren Behandlung mit wäßriger Alkalilösung und anschließender Behandlung mit einer Kalkkom­ ponente mit nachfolgender thermischer Behandlung unterworfen werden, oder er kann nur einer thermischen Behandlung jeweils unter den oben genannten Bedingungen unterworfen werden, um dabei zu einem wollastonithaltigen Produkt mit mehr als 50% Wollastonitanteil zu gelangen.It can for the complete processing of the use material used in the isolation of the alkali silicate solution and / or incurred in the digestion with the lime component process Reststoff either further treatment with aqueous Alkaline solution and subsequent treatment with a Kalkkom subjected to component with subsequent thermal treatment or he can only use one thermal treatment each be subjected to the conditions mentioned above thereby to a wollastonithaltigen product with more than 50% Wollastone share to get.

Als siliciumreicher Einsatzstoff werden besonders bevor­ zugt Quarze, Sande, Kraftwerksaschen, Reis-Aschen und Stäube oder deren Gemische. Besonders bevorzugt sind Kraftwerksaschen aller Art oder Stäube aus Filteranlagen. Dabei können diese Einsatzstoffe direkt so wie sie vorliegen in dem erfindungs­ gemäßen Verfahren eingesetzt werden, oder sie können vorher klassiert werden, um als Konzentrat verwendet zu werden. Auch eine thermische Vorbehandlung zur Einstellung bestimmter SiO₂- Phasen kann zuvor erfolgen.As a silicon-rich feedstock are especially before added quartz, sands, power plant ashes, rice ashes and dusts or their mixtures. Particularly preferred are power plant ashes  all types or dusts from filter systems. They can do this Starting materials directly as they are present in the invention can be used in accordance with appropriate methods, or they can before be classified to be used as a concentrate. Also a thermal pretreatment for the adjustment of certain SiO₂ Phases can be done beforehand.

Die genannte selektive Behandlung mit Alkalilösung kann bei den amorphen SiO₂-Modifikationen vorzugsweise im Tempera­ turbereich 70 bis 100°C erfolgen und bei den kristallinen SiO₂-Modifikationen vorzugsweise im Temperaturbereich 200 bis 280°C. In die dabei verwendete Alkalilösung ist vorzugsweise Kalilauge oder Natronlauge, insbesondere Natronlauge mit einem Gehalt von 60 bis 300 g/l Na₂O. Es können jedoch auch andere Alkalisilikatlösungen eingesetzt werden, sofern dabei die Herstellung des hochreinen β-Wollastonits nicht beeinträchtigt wird. Ein besonders bevorzugter Bereich des Na₂O-Gehalts liegt bei 100 bis 200 g/l. Bei Einsatz anderer Alkalilösungen als NaOH ist der Konzentrationsbereich entsprechend zu wählen.The said selective treatment with alkali solution can in the amorphous SiO₂ modifications preferably in the temperature range from 70 to 100 ° C and the crystalline SiO₂ modifications preferably in the temperature range 200 to 280 ° C. In the alkali solution used is preferably Potassium hydroxide or sodium hydroxide, in particular sodium hydroxide with a Content of 60 to 300 g / l Na₂O. But there may be others Alkalisilikatlösungen be used, provided that the Production of high purity β-wollastonite not impaired becomes. A particularly preferred range of Na₂O content is at 100 to 200 g / l. When using other alkali solutions than NaOH, the concentration range should be selected accordingly.

Die dabei erhaltene Alkalisilikatlösung kann durch eine übliche Fest/Flüssig-Trennung abgetrennt werden.The alkali silicate solution obtained can be replaced by a usual solid / liquid separation are separated.

Anschließend wird die gewonnene Alkalisilikatlösung mit einer Kalkkomponente versetzt. Diese Kalkkomponente kann ein übliches kalkhaltiges Produkt sein, ist jedoch vorzugsweise Branntkalk oder Kalkhydrat mit hoher Reinheit, das ein molares CaO/SiO₂-Verhältnis von 0,5 bis 2,0 hat, vorzugsweise von 0,9 bis 1,1. Die Temperatur bei der Umsetzung kann dabei 50 bis 120°C betragen, vorzugsweise 70 bis 90°C. Anschließend er­ folgt wiederum eine Fest/Flüssig-Trennung nach bekannten Ver­ fahren, wobei das hochreine ausgefällte oder kristallisierte Calciumsilikathydrat von der Mutterlösung abgetrennt wird. Zu den üblichen Fest/Flüssig-Trennungsverfahren gehören Filtra­ tion mit oder ohne Unterdruck, Zentrifugieren, Dekantieren usw. Vorteilhaft ist z. B. ein Filtrationsverfahren bei Normal­ druck und Umgebungstemperatur.Subsequently, the recovered alkali silicate solution with a lime component offset. This lime component can be However, it is preferred that it be the usual calcareous product Quicklime or hydrated lime with high purity, which is a molar CaO / SiO₂ ratio of 0.5 to 2.0, preferably 0.9 to 1.1. The temperature during the reaction can be 50 to 120 ° C, preferably 70 to 90 ° C. He then again follows a solid / liquid separation according to known Ver driving, with the high-purity precipitated or crystallized Calcium silicate hydrate is separated from the mother liquor. To The usual solid / liquid separation methods include Filtra with or without negative pressure, centrifuging, decanting etc. is advantageous z. B. a filtration process at normal pressure and ambient temperature.

Das abgetrennte Calciumsilikathydrat wird durch eine thermische Nachbehandlung im Temperaturbereich von 500 bis 1100°C, vorzugsweise 600 bis 1000°C, insbesondere 850 bis 1050°C in Wollastonit, vorzugsweise β-Wollastonit, umgewan­ delt. Diese Temperaturbehandlung erfolgt solange, bis man einen hochreinen Wollastonit ohne Fremdphasen, einem Weißgrad von < 95%, einer Korngröße von 90% im Bereich von 2 bis 5 µm und einer Dichte im Bereich von 2,7 bis 2,9 g/cm³ erhält. Die Zeit dafür beträgt normalerweise 2 bis 12 Stunden, vorzugs­ weise 4 bis 8 Stunden.The separated calcium silicate hydrate is replaced by a thermal aftertreatment in the temperature range from 500 to  1100 ° C, preferably 600 to 1000 ° C, in particular 850 to 1050 ° C in wollastonite, preferably β-wollastonite, umgewan delt. This temperature treatment takes place until one a high purity wollastonite without foreign phases, a whiteness of <95%, a grain size of 90% in the range of 2 to 5 microns and a density in the range of 2.7 to 2.9 g / cm³. The Time is usually 2 to 12 hours, preferably 4 to 8 hours.

Überraschenderweise erhält man durch das erfindungsgemäße Verfahren auch aus stark verschmutzten Reststoffen einen hoch­ weißen Wollastonit, der dem natürlich abgebauten und gereinig­ ten Wollastonit sowohl hinsichtlich seines Weißgrades als auch hinsichtlich seiner Phasenreinheit überlegen ist.Surprisingly, obtained by the inventive Process also from heavily polluted residues a high white wollastonite, naturally degraded and purified wollastonite, both in terms of whiteness and is superior in terms of its phase purity.

Der hergestellte β-Wollastonit kann wegen seines hervor­ ragenden Weißgrades als Füllstoff in der Kunststoff-, Lack-, Farben- und Papierindustrie eingesetzt werden, aber auch als Asbestersatz für Dicht- und Reibelemente und in der Keramik­ industrie. Weiterhin ist die Verwendung von wollastonithal­ tigen Produkten möglich als Zuschlagstoff in der Bauindustrie sowie als Schweiß- und Gießpulver für metallurgische Prozesse.The manufactured β-wollastonite may be outstanding because of its outstanding whiteness as a filler in the plastic, paint, Color and paper industry are used, but also as Asbestos replacement for sealing and friction elements and in ceramics Industry. Furthermore, the use of wollastonithal possible products as aggregate in the construction industry as well as welding and casting powder for metallurgical processes.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Aufberei­ tung siliziumreicher Reststoffe, das dadurch gekennzeichnet ist, daßThe invention also relates to a method for Aufberei tion of silicon-rich residues, which characterized is that

  • (a) die siliziumreichen Reststoffe einer selektiven Behandlung mit wäßriger Alkalilösung unterworfen werden, wobei solche mit amorphen SiO₂-Modifikationen bei Temperaturen im Bereich von 50 bis 120°C und solche mit kristallinen SiO₂-Modifikationen bei Temperaturen im Bereich von 140 bis 350°C behandelt wer­ den;(a) the silicon-rich residues of a selective treatment be subjected to aqueous alkali solution, with those with amorphous SiO₂ modifications at temperatures in the range of 50 to 120 ° C and those with crystalline SiO₂ modifications at temperatures ranging from 140 to 350 ° C who treated the;
  • (b) die gebildeten Alkalilösungen isoliert und anschließend mit einer Kalkkomponente hoher Reinheit bei einem molaren CaO:SiO₂-Verhältnis von 1 : 0,5 bis 1 : 2,0 umgesetzt werden;(b) isolating the alkali solutions formed and then with a lime component of high purity in a molar CaO: SiO₂ ratio of 1: 0.5 to 1: 2.0 are reacted;
  • (c) das ausgefällte oder kristallisierte Calciumsilikathydrat bei 500 bis 1100°C nach der Fest/Flüssig-Trennung in einen hochreinen, von Fremdphasen freien β-Wollastonit mit folgenden Parametern umgewandelt wird Summe der Gehalte an Na₂O, Fe₂O₃, MgO und Al₂O₃|< 0,5 Weißgrad < 95% Korngröße von 90% der Teilchen 2 bis 5 µm Dichte 2,8 bis 2,9 g/cm³; und (C) the precipitated or crystallized calcium silicate hydrate is converted at 500 to 1100 ° C after the solid / liquid separation into a highly pure, foreign phase-free β-wollastonite with the following parameters sum of the contents Na₂O, Fe₂O₃, MgO and Al₂O₃ | <0.5 whiteness <95% Grain size of 90% of the particles 2 to 5 μm density 2.8 to 2.9 g / cc; and
  • (d) gegebenenfalls der bei der Isolierung der Alkalisilikatlö­ sung und/oder beim Aufschluß mit der Kalkkomponente anfallende Prozeßreststoff entweder einer weiteren Behandlung mit wäß­ riger Alkalilösung und anschließender Behandlung mit einer Kalkkomponente mit nachfolgender thermischer Behandlung oder nur allein einer thermischen Behandlung jeweils unter den oben genannten Bedingungen unterworfen wird, um zu einem wollasto­ nithaltigen Produkt mit <50% Wollastonitanteil zu gelangen.(d) optionally, in the isolation of Alkalisilikatlö solution and / or obtained by digestion with the lime component Process residue either a further treatment with aq riger alkali solution and subsequent treatment with a Lime component with subsequent thermal treatment or only one thermal treatment in each case under the above subject to conditions to become a wollasto nithaltigen product with <50% Wollastonitanteil to arrive.

Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es möglich, siliziumrei­ che Feststoffe vollständig aufzuarbeiten, ohne daß wesentliche Rückstände verbleiben. Darüber hinaus werden die nach den Stufen (a) bis (c) anfallenden Mutterlösungen und/oder Wasch­ wässer nach entsprechender Konzentrationseinstellung vollstän­ dig wieder dem Gesamtprozeß zugeführt.With the help of this method it is possible to use silicon-free completely work-up solids without substantial Residues remain. In addition, according to the Steps (a) to (c) resulting mother solutions and / or washing After complete concentration adjustment, complete the water dig returned to the overall process.

Unter dem Begriff "Reststoffe" werden Produkte verstan­ den, die bei industriellen oder gewerblichen Prozessen als Nebenprodukte oder Abfallprodukte anfallen. Unter dem Begriff "Prozeßreststoff" wird das bei dem vorliegenden Verfahren anfallende Nebenprodukt verstanden.The term "residues" means products those used in industrial or commercial processes as By-products or waste products incurred. Under the term "Process residue" becomes that in the present process resulting by-product understood.

Die Erfindung soll nachstehend durch Beispiele näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail by examples be explained.

Beispiel 1example 1

Als Einsatzstoff zur Herstellung von β-Wollastonit diente Braunkohlenfilterasche der folgenden Zusammensetzung (GV=Glüh­ verlust):As a feedstock for the production of β-wollastonite served Lignite filter ash of the following composition (GV = Glüh loss):

Die Braunkohlenfilterasche wird einer Klassierung in die Kornbereiche <100 µm, 100 bis 315 µm und <315 µm unterworfen. Die Asche des Kornbereichs 100 bis 315 µm mit einem SiO₂-Ge­ halt von nunmehr 84,6% wird mit einer 17%igen Natronlauge in einem Fest/Flüssig-Verhältnis von 1 : (3-5) vermischt und über vier bis fünf Stunden bei 200°C intensiv verrührt. Die erhal­ tene Natriumsilikatlösung mit einer Zusammensetzung im molaren Verhältnis Na₂O/SiO₂ von 1 : (1-2) wird vom Feststoff abge­ trennt und als Ausgangslösung die Fällung von Calciumsilika­ thydrat eingesetzt. Nach der Zugabe von Branntkalk unter Be­ rücksichtigung eines molaren Verhältnisses CaO/SiO₂ von 1,0 erfolgt über einen Zeitraum von vier bis sechs Stunden bei einer Temperatur von 80°C unter intensivem Rühren die Her­ stellung von Calciumsilikathydrat. Dieses wird anschließend von der Mutterlösung abgetrennt. Das gewaschene Calciumsilika­ thydrat wird über einen Zeitraum von vier bis sechs Stunden bei einer Temperatur von 900°C zu β-Wollastonit umgewandelt. Das erhaltene Produkt besteht ausschließlich aus β-Wollasto­ nit. Die erreichten Eigenschaften sind in Tabelle 1 zusammen­ gefaßt.The brown coal filter ash is classified in the Grain areas <100 microns, 100 to 315 microns and <315 microns subjected. The ash of the grain range 100 to 315 microns with a SiO Ge Now holding 84.6% is with a 17% sodium hydroxide in  a solid / liquid ratio of 1: (3-5) mixed and over stirred intensively for four to five hours at 200 ° C. The sustain sodium silicate solution with a composition in molar Ratio Na₂O / SiO₂ of 1: (1-2) is abge from the solid separates and as starting solution the precipitation of calcium silicates used thydrate. After adding quicklime under Be taking into account a molar ratio CaO / SiO₂ of 1.0 is included over a period of four to six hours a temperature of 80 ° C with vigorous stirring the Her position of calcium silicate hydrate. This will follow separated from the mother liquor. The washed calcium silicic acid Thyrrate is given over a period of four to six hours converted to β-wollastonite at a temperature of 900 ° C. The product obtained consists exclusively of β-wollasto nit. The properties achieved are summarized in Table 1 caught.

Der gewaschene Aufschlußrückstand mit einer chemischen Zusammensetzung vonThe washed pulping residue with a chemical Composition of

wird direkt in der Baustoffindustrie als Zuschlagstoff einge­ setzt. Er kann auch durch eine thermische Nachbehandlung, wie oben beschrieben, zu einem wollastonithaltigem Produkt umge­ wandelt werden, das in der Keramikindustrie verwertet wird. Die Eigenschaften des wollastonithaltigen Produktes sind in Tabelle 1 ebenfalls dargestellt.is used directly as an aggregate in the building materials industry puts. He can also through a thermal aftertreatment, such as described above, to a wollastonithaltigem product which is used in the ceramics industry. The properties of wollastonite-containing product are in Table 1 is also shown.

Die Asche des Kornbereichs <315 µm besteht zu mehr als 90% aus Kohle und wird dem Verbrennungsprozeß wieder zuge­ führt.The ash of the grain area <315 μm is more than 90% coal and returned to the combustion process leads.

Die Asche des Kornbereichs <100 µm mit einer chemischen Zusammensetzung vonThe ash of the grain area <100 microns with a chemical Composition of

wird direkt in der Baustoffindustrie als Zuschlagstoff oder zur Gewässerreinigung verwendet. is used directly in the building materials industry as an aggregate or used for water purification.  

Beispiel 2Example 2

Einsatzstoff für die Herstellung von hochreinem β-Wolla­ stonit ist Quarzsand mit der Zusammensetzung:Feedstock for the production of high-purity β-wolla stonit is quartz sand with the composition:

Der Quarzsand wird zur Herstellung der Alkalisilikatlö­ sung einem alkalischem Hydrothermalaufschluß mit einer 17 %igen Natronlauge und einem Fest/Flüssig-Verhältnis von 1 : (3-5) über 90 Minuten bei einer Temperatur von 250°C unter­ worfen. Aus der erhaltenen Natriumsilikatlösung mit einer Zusammensetzung im molaren Verhältnis Na₂O/SiO₂ von 1 : (1-2) wird wie unter Beispiel 1 das Calciumsilikathydrat ausgefällt und zu einem einphasigen Wollastonit umgewandelt, dessen Ei­ genschaften in Tabelle 1 dargestellt sind. Bei der Verarbei­ tung von Quarzsand entsteht kein Aufschlußrückstand.The quartz sand is used for the production of Alkalisilikatlö an alkaline hydrothermal digest with a 17 % sodium hydroxide solution and a solid / liquid ratio of 1: (3-5) over 90 minutes at a temperature of 250 ° C below worfen. From the resulting sodium silicate solution with a Composition in molar ratio Na₂O / SiO₂ of 1: (1-2) is precipitated as in Example 1, the calcium silicate hydrate and converted to a single-phase wollastonite, whose egg properties are shown in Table 1. At the processing tion of quartz sand, no pulping residue is formed.

Beispiel 3Example 3

Als Einsatzstoff für die Herstellung von hochreinem β- Wollastonit werden Siliziumstäube der Ferrosiliciumherstellung eingesetzt, die folgende Zusammensetzung haben.As a feedstock for the production of high-purity β- Wollastonite becomes silicon dusts of ferrosilicon production used, have the following composition.

Der amorphes Silizium enthaltende Siliziumstaub wird mit einer 17%igen Natronlauge in einem Fest/Flüssig-Verhältnis von 1 : (3-5) vermischt und über 90 Minuten bei 100°C ge­ laugt. Die erhaltene Natriumsilikatlösung wird wie unter Beispiel 1 beschrieben zu Calciumsilikathydrat und β-Wollasto­ nit weiterverarbeitet. Die Eigenschaften des einphasigen Wol­ lastonits sind in Tabelle 1 dargestellt. Darin bedeutet GV = Glühverlust. The silicon dust containing amorphous silicon is mixed with a 17% sodium hydroxide solution in a solid / liquid ratio of 1: (3-5) and stirred at 100 ° C for 90 minutes leaches. The resulting sodium silicate solution is as under Example 1 described to calcium silicate hydrate and β-wollasto nit processed. The properties of single-phase wol lastonits are shown in Table 1. That means GV = loss on ignition.  

Tabelle 1 Table 1

Eigenschaften der in den Beispielen 1 bis 3 hergestellten Wollastonite Properties of the wollastonites prepared in Examples 1 to 3

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung von hochreinem β-Wollastonit, dadurch gekennzeichnet, daß
  • (a) siliziumreiche Einsatzstoffe einer selektiven Behandlung mit wäßriger Alkalilösung unterworfen werden, wobei solche mit amorphen SiO₂-Modifikationen bei Temperaturen im Bereich von 50 bis 120°C und solche mit kristallinen SiO₂-Modifikationen bei Temperaturen im Bereich von 140 bis 350°C behandelt wer­ den;
  • (b) die gebildeten Alkalilösungen isoliert und anschließend mit einer Kalkkomponente hoher Reinheit bei einem molaren CaO:SiO₂-Verhältnis von 1 : 0,5 bis 1 : 2,0 umgesetzt werden;
  • (c) das ausgefällte oder kristallisierte Calciumsilikathydrat bei 500 bis 1100°C nach der Fest/Flüssig-Trennung in einen hochreinen, von Fremdphasen freien Wollastonit mit folgenden Parametern umgewandelt wird Summe der Gehalte an Na₂O, Fe₂O₃, MgO und Al₂O₃|< 0,5 Weißgrad < 95% Korngröße von 90% der Teilchen 2 bis 5 µm Dichte 2,8 bis 2,9 g/cm³.
1. A process for the preparation of high purity β-wollastonite, characterized in that
  • (A) silicon-rich starting materials are subjected to a selective treatment with aqueous alkali solution, wherein those treated with amorphous SiO₂ modifications at temperatures ranging from 50 to 120 ° C and those with crystalline SiO₂ modifications at temperatures in the range of 140 to 350 ° C who the;
  • (B) the alkali solutions formed are isolated and then reacted with a lime component of high purity at a molar CaO: SiO₂ ratio of 1: 0.5 to 1: 2.0;
  • (c) the precipitated or crystallized calcium silicate hydrate is converted at 500 to 1100 ° C after solid / liquid separation into a high purity, foreign phase free wollastonite having the following parameters: sum of contents Na₂O, Fe₂O₃, MgO and Al₂O₃ | <0.5 whiteness <95% Grain size of 90% of the particles 2 to 5 μm density 2.8 to 2.9 g / cc.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Isolierung der Alkalisilikatlösung und/oder beim Auf­ schluß mit der Kalkkomponente anfallende Prozeßreststoff ent­ weder einer weiteren Behandlung mit wäßriger Alkalilösung und anschließender Behandlung mit einer Kalkkomponente mit nach­ folgender thermischer Behandlung oder nur einer thermischen Behandlung jeweils unter den im Anspruch 1 genannten Bedingun­ gen unterworfen wird, um zu einem wollastonithaltigen Produkt mit < 50% Wollastonitanteil zu gelangen. 2. The method according to claim 1, characterized in that the in the isolation of the alkali silicate solution and / or on conclusion ent with the lime component accumulating process residue ent neither further treatment with aqueous alkali solution and subsequent treatment with a lime component with after following thermal treatment or only a thermal one Treatment under the conditions mentioned in claim 1 is subjected to a wollastonite-containing product to arrive with <50% wollastone content.   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der siliziumreiche Einsatzstoff aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Quarzen, Sanden, Kraftwerksaschen, Reis-Aschen und Stäuben oder deren Gemischen besteht, vorzugsweise aus Kraft­ werksaschen und Stäuben.3. The method according to claim 1, characterized in that the silicon-rich feedstock is selected from the group made of quartz, sands, power plant ashes, rice ashes and Dust or mixtures thereof, preferably from strength factory bags and dusts. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Einsatzstoff direkt oder nach vorhergehender Klassierung als Siliziumkonzentrat oder nach thermischer Vor­ behandlung zur Einstellung bestimmter Phasen verwendet wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized marked records that the feedstock directly or after previous Classification as silicon concentrate or after thermal pre treatment is used to set certain phases. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Selektivbehandlung mit Alkalilösung von amorphen SiO₂-Modifikationen bei 70 bis 100°C erfolgt und die von kristallinen SiO-Modifikationen bei 200 bis 280°C.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized marked characterized in that the selective treatment with alkali solution of amorphous SiO₂ modifications are carried out at 70 to 100 ° C and the of crystalline SiO 2 modifications at 200 to 280 ° C. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das molare Verhältnis CaO:SiO₂ 1 : 0,9 bis 1 : 1,2 beträgt.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized gekenn characterized in that the molar ratio CaO: SiO₂ 1: 0.9 to 1: 1.2 is. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der wäßrigen Alkalilösung im Bereich von 60 bis 300 g/l Na₂O liegt.7. The method according to claim 1, characterized in that the Concentration of the aqueous alkali solution in the range of 60 to 300 g / l Na₂O is. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach den Stufen a) bis c) anfallenden Mutterlösungen und/oder Waschwässer nach Konzentrationseinstellung der wäßrigen Alka­ lilösung auf einen Bereich von 60 bis 300 g/l Na₂O vollständig wieder dem Gesamtprozeß zugeführt werden.8. The method according to claim 1, characterized in that the after the stages a) to c) accumulating mother solutions and / or Washing waters after concentration adjustment of the aqueous Alka lilösung to a range of 60 to 300 g / l Na₂O completely be returned to the overall process. 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlung gemäß c) im Temperaturbereich 850°C bis 1050°C erfolgt. 9. The method according to claim 1, characterized in that the Conversion according to c) in the temperature range 850 ° C to 1050 ° C. he follows.   10. Verfahren zur Aufbereitung siliziumreicher Reststoffe, dadurch gekennzeichnet, daß
  • (a) die siliziumreichen Reststoffe einer selektiven Behandlung mit wäßriger Alkalilösung der Konzentration 60 bis 300 g/l Na₂O unterworfen werden, wobei solche mit amorphen SiO₂-Modifi­ kationen bei Temperaturen im Bereich von 50 bis 120°C und solche mit kristallinen SiO₂-Modifikationen bei Temperaturen im Bereich von 140 bis 350°C behandelt werden;
  • (b) die gebildeten Alkalilösungen isoliert und anschließend mit einer Kalkkomponente hoher Reinheit bei einem CaO:SiO₂- Verhältnis von 1 : 0,5 bis 1 : 2,0 umgesetzt werden;
  • (c) das ausgefällte oder kristallisierte Calciumsilikathydrat bei 500 bis 1100°C nach der Fest/Flüssig-Trennung in einen hochreinen, von Fremdphasen freien Wollastonit mit folgenden Parametern umgewandelt wird Summe der Gehalte an Na₂O, Fe₂O₃, MgO und Al₂O₃|< 0,5 Weißgrad < 95% Korngröße von 90% der Teilchen 2 bis 5 µm Dichte 2,8 bis 2,9 g/cm³; und
  • (d) gegebenenfalls der bei der Isolierung der Alkalisilikatlö­ sung und/oder beim Aufschluß mit der Kalkkomponente anfallende Prozeßreststoff entweder einer weiteren Behandlung mit wäß­ riger Alkalilösung und anschließender Behandlung mit einer Kalkkomponente mit nachfolgender thermischer Behandlung oder nur einer thermischen Behandlung jeweils unter den oben ge­ nannten Bedingungen unterworfen wird, um zu einem wollasto­ nithaltigen Produkt mit < 50% Wollastonitanteil zu gelangen.
10. A process for the treatment of silicon-rich residues, characterized in that
  • (A) the silicon-rich residues are subjected to a selective treatment with aqueous alkali solution of concentration 60 to 300 g / l Na₂O, wherein those with amorphous SiO₂ Modifi cations at temperatures ranging from 50 to 120 ° C and those with crystalline SiO₂ modifications at Temperatures in the range of 140 to 350 ° C are treated;
  • (B) the alkali solutions formed are isolated and then reacted with a lime component of high purity at a CaO: SiO₂ ratio of 1: 0.5 to 1: 2.0;
  • (c) the precipitated or crystallized calcium silicate hydrate is converted at 500 to 1100 ° C after solid / liquid separation into a high purity, foreign phase free wollastonite having the following parameters: sum of contents Na₂O, Fe₂O₃, MgO and Al₂O₃ | <0.5 whiteness <95% Grain size of 90% of the particles 2 to 5 μm density 2.8 to 2.9 g / cc; and
  • (d) optionally the solution obtained in the isolation of the Alkalisilikatlö and / or digestion with the lime component process either a further treatment with aq alkaline solution and subsequent treatment with a lime component followed by thermal treatment or only a thermal treatment respectively under the above ge called Conditions to obtain a wollasto Nithaltigen product with <50% Wollastonitanteil.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die nach den Stufen a) bis c) anfallenden Mutterlösungen und/- oder Waschwässer nach entsprechender Konzentrationseinstellung der Alkalilösung gemäß (a) vollständig wieder dem Gesamtprozeß zugeführt werden.11. The method according to claim 10, characterized in that the mother solutions resulting from steps a) to c) and / or or wash water after appropriate concentration adjustment the alkali solution according to (a) completely back to the overall process be supplied.
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