146828. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alkálibentonit előállítására

Megjelent: 1960. május 15. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 146.828. SZÁM 80. b. 12, 37. b. 1—6. OSZTÁLY — SE—460. ALAPSZÁM Eljárás alkálibentonit előállítására A Magyar Állam, mint a feltaláló: Szepesi Károly főmérnök jogutódja, Budapest A bejelentés napja: 1953. október 22. Ismeretes, hogy alkáli-földfém bentonitok ún. bentonitsajátosságokat, mint nagy viszkozitás, tixotrópia, víztartóképesség, duzzadás stb. osak kismértékben mutatják az ún. alkáli-, pl. nátriumbentonitokkal szemben. Ezért ezeket a természetes alkáliföldfém-bentonitokat ún. aktiválással kationcsere útján valamilyen nátrium-elektrolittal részben nátriumbentonitokká alakítják át. Ez az eljárás az ún. aktiválás. Ilyen eljárások rendszerint bizonyos mennyiségű, szódának (Na2CC>3) a bentonithoz való egyszerű hozzákeveréséből állottak, azaz a megfelelő finomságra őrölt alkáliföldfém bentonitot előre megállapított mennyiségű nátriumsóval alkalmas keverőben elkevertek szárazon, vagy esetleg vizes, szuszpenzióban, mint ahogyan a kation csere-érték analitikai meghatározásánál ez ismeretes. Ez utóbbi aktiválási mód körülményessége és magas költsége miatt iparilag nagyobb mennyiségben sehol sem nyert alkalmazást, főleg a víztelenítés magas költsége miatt. A bentonitok, s közelebbről a montmorillonit szerkezet, valamint az ezzel kapcsolatos kationcsere és hidratációs folyamatok vizsgálata arra a megállapításra vezetett, hogy valamennyi vizsgált különböző bentonitban található montmorillonit megfelelő állapotban közel azonos reológiai sajátosságokat mutat, azaz ezek a montmorillonitok alkalmas módon kezelve maximális és egyenlő reológiai sajátságokat (viszkozitás, tixotrópia) fognak mutatni. Ezek a sajátságok függetlenek a montmorillonitban az oktaéder helyzetű alumíniumnak vassal és magnéziummal való helyettesítési mértékétől és csak a kicserélhető kationok mennyiségétől, minőségétől s a hidratációs foktól függenek. Ez utóbbiakat maximális állapotban bármely montmorilloniton előállíthatjuk. Az egyes bentonitokban levő montmorillonitok természetes állapotban azonban 'morfológiai és így gélszerkezeti felépítésüket tekintve, nagymértékben különbözhetnek és különböznek is egymástól. Ennélfogva aktiválás szempontjából nem rendelkeznek azonos állapotokkal. Továbbá megállapítást nyert, hogy a kationcsere folyamata, mechanizmusa, sebessége ezen állapotoktól is függő folyamat azonos körülmények mellett. Megállapítást nyert a vizsgálatok szerint még az a tény is, hogy a kicserélhető kationok a montmorillonitban különböző energia nívójú helyeken vannak, s így ezek kicserélhetősége nem egyforma energiabefektetéssel jár, azaz spontán nem történhet meg viszonylag rövid idő alatt valamennyi nívóban, s hasonlóképpen a montmorillonit hidratációja is számos körülménytől függő időreakció. Ezek szerint a kationcsere mértékére jellemző' Hofmeisterféle liotropsor csak bizonyos helyeken levő kationokra érvényes. A fentiek értelmében a szárazon szódával, vagy más alkálielektrolitokkal kevert bentonitoknál a kationcsere folyamata tulajdonképpen csak a bentonit vizes közegbe való kerülése után indul meg és a .kationcsere mértéke az időben kismérvű lesz, s a nátrium- vagy más alkáli-ionok csupán kis. energiával kötődnek meg még hosszabb idő múlva is a montmorilloniton. Ez a laza kötés már kevés kalcium vagy magnézium stb. iont tartalmazó, tehát kis és közepes keménységű vizekben is felszakad, s a nátriumionok nagyrészben ismét magnézium és kalcium stb. ionokra cserélődnek vissza, különö-, sen kisebb bentonit koncentrációjú vizes rendsze^ rekben. Azaz ily módon aktivált bentonitok vizes szuszpenziói leülepednek, s a belőlük előállított liogélek színerézist mutatnak. Hasonló, esetleg valamivel jobb a helyzet az ún. nedves úton aktivált bentonitoknál. Számos olyan bentonit előfordulás ismeretes, mind hazai, mind külföldi viszonylatban (román, olasz, jugoszláv, indiai, kínai, amerikai, szovjet stb.), amelyek bár magas montmorillonit tartalmúak, mégis, sem száraz, sem nedves úton nem aktiválhatok, azaz belőlük a montmorillonit tartalmuknak közel sem megfelelő reológiai sajátságú (viszkozitás, tixotrópia stb.) bentonitok nyerhetők. Ennek oka, mint már említést nyert, a bennük levő montmorillonit gélszerkezetében keresendő, azaz ezek. a xerogélek ún. „öregedett" szerkezetet mutatnak, a nagymérvű adhézió miatt a lemezkék igen erősen össze vannak tapadva, vagy idegen gélekkel, pl. vashidroxid, kovasav, organikus anyagok, tufa, stb.) el vannak tömődve, s. ezen gélszerkezeti felépítés miatt a kationcsere még a legkisebb ene-rgianívón levő kationoknál sem következik be teljes mértékben, s emiatt a hidra-