Verfahren zur Herstellung von schwarzen Pigmenten. Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von schwarzen Pigmenten aus verkohlbaren Stoffen. Es ist bekannt, Schwär zen aus Braunkohlen und dergleichen durch Verkohlung zu gewinnen, wobei auch vor- g esehlagen worden ist, das Ausgangsmaterial kn vor der Verkohlung durch Mahlen in einen Zustand feiner Verteilung zu bringen. Im all gemeinen folgt dem Glühprozess eine Trock nung und Feinmahlung der erhaltenen Kohle.
In ihren Eigenschaften unterscheiden sich die nach den bekannten Verfahren er haltenen Schwärzen wesentlich vom Russ, der eine zarte, flockige Masse von samtartigem Glanz darstellt, während die Schwärzen ein ziemlich hartes, staubförmiges,glanzloses Pul- ver von bedeutender Schwere sind. Das Ver fahren gemäss der Erfindung gestattet, aus verlkohlbaren Stoffen Pigmente zu gewinnen, welche zufolge ihrer ausgezeichneten Eigen s chaften den Russ in vielen Anwendungs gebieten zu ersetzen vermögen.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zerkleiner- ten, verkohlbaren Stoffe im heissen Zustand unter Vermeidung des Glühens mit Stick stoff behandelt werden. Nach einer bevor zugten Ausführungsform wird das Ausgangs- ,gut während der Behandlung mit Stickstoff auf Temperaturen über 400 , vorzugsweise zwischen 400 und 500 C, gegebenenfalls auf noch höhere Temperaturen erhitzt. Zweck mässig erfolgt im Rahmen des vorliegenden Verfahrens die Erhitzung der verkohlbaren Stoffe in Gegenwart von Stickstoff -bei kon tinuierlichem Durchgang durch aufeinander folgende Zonen allmählich steigender Tem peratur.
Für die Stickstoffbehandlung kön nen reiner Stickstoff oder an Stickstoff weit gehend angereicherte Gasgemische, wie Ge- neratorgas, Halbwassergas oder stickstoff reiche Abgase, die praktisch frei von Sauer stoff sind, Verwendung finden.
Als verkohlbare Ausgangsstoffe kommen für das Verfahren gemäss der Erfindung ins besondere Lignite und ignitieche Braunkoh len, ferner zellulosereiche verkohlbare Stoffe, wie Torf, Holzabfälle, Holzmehl, Stroh, Schilf und dergleichen in Betracht.
Falls erforderlich, geht der Stickstoffbe handlung eine besondere Art der Vorbehand lung der Ausgangsstoffe voraus, die in einer besonders weitgehenden Feinmahlung und einer chemischen Reinigung besteht. Die Feinstmahlung kann hierbei am besten so weit getrieben werden, dass das gemahlene Gut der Hauptmenge nach durch ein Sieb von 10 000 oder 20 000 Maschen pro cmê geht. Die chemische Reinigung besteht zweck mässig in einer Behandlung des feingemah lenen Gutes mit einer schwachen Salzsäure lösung vor der Behandlung mit Stickstoff in der Hitze. Die besondere Feinmahlung und eine chemische Reinigung des Ausgangs- gutes werden vor allem bei kompakten Stof fen, wie Ligniten und lignitischen Braun kohlen, angewendet.
Die Einwirkung des Stickstoffes auf das zerkleinerte Gut ist theoretisch nicht geklärt, es kann sich sowohl um eine Bindung des Ga ses als auch um eine Adsorption handeln. Fest steht jedoch, dass eine erkennbare Beein flussung des mit Stickstoff behandelten Gutes eintritt, indem dieses während der Be handlung bei Verminderung der Härte eine tiefschwarze Farbe annimmt.
Der Stickstoffbehandlung kann eine neuer liche Zerkleinerung der erhaltenen Schwarz pigmente und gewünschtenfalls eine geson derte Wärmebehandlung nacbfolgen. Nach der letzten Behandlung findet zwechmässig eine Feinstmahlung statt. Die Behandlung mit Stickstoff sowie die allfälligen übrigen Stufen des Verfahrens werden, wenn erfor derlich, so oft wiederholt, bis ein leichtes, flockiges und fein verteilbares Pigment ge wonnen ist. Die Temperaturen in den Wärme behandlungen richten sieh im wesentlichen nach dem Wassergehalt des Ausgangspro duktes.
In der Vortrocknung vor der Behand lung mit Stickstoff wird der Wassergehalt des Ausgangsmaterials, wenn dieses einen hohen Wassergehalt besitzt, auf etwa 5 bis 10%, vorzugsweise auf ein möglichst niedri ges Ausmass herabgesetzt. In der Regel soll die Temperatur in der der Stickstoffbehand lung nachfolgenden Wärmebehandlungstufe, wenn eine solche vorgenommen wird, etwa geringer sein als bei der Vorbehandlung.
Beispiel: 50 kg Rohkohle - aussortierte lignitisehe holzfaserige hohle - mit einem Feuchtig keitsgehalt von beispielsweise 48 bis 52 werden nacht dem #Fleissnerverfahren" vorge trocknet. Die getrocknete Kohle wird zu nächst in einer Hammermühle auf ein Korn von 0 bis 5 min zerkleinert und hernach zum Beispiel in einer Stiftmühle mit pneumati scher Sichtung (Desintegrator mit 12 000 Um drehungen pro Minute) einer allenfalls wie derholten Feinstmablung unterworfen, bis bei der Siebanalyse mit einem Sieb von 20 000 Maschen pro ein' der Rückstand etwa ¸ bis 1 % beträgt.
In einen Holzbottieh von etwa 400 Liter Inhalt werden 700 Liter Wasser eingebracht, denen 5 Liter techn. Salzsäure (32,7 %ig) zu gesetzt werden. In diese Lösung werden 50 kg des Mahlgutes eingerührt. Nach zehn Minuten Einrührens (zum Beispiel mittels eines elektrischen Rührwerkes) wird in den Kochbottich direkter Dampf von 2 atü ein geführt. Während der Reaktion unter Sieden nimmt das Volumen des Gutes um das Dop pelte zu, wobei sich eine aussergewöhnlich starke Sehaumbildung zeigt. Nach Beendi- güng der Reaktion sinkt der Inhalt des Koch bottichs auf sein ursprüngliches Volumen zu rück.
Der Inhalt des Kochbottiehs wird unter gleichzeitiger starker Wasserzuleitung in eine Zentrifuge abgelassen. Das Gut wird in der Zentrifuge bis zur neutralen Reaktion durch- gewa3ehen.Aus der Zentrifuge gelangt das Gut, das einen Wassergehalt von etwa 33% aufweist, über eine Schneidwalze in einen Dampfrohrtrockner,
wo es nötibenfAls bei mehrfachem Durchgang durch den Trockner vorgetrocknet wird. Das vorgetrocknete Gut: wird in einen Trommeltrockner eingebracht. in welchem es bei einer Temperatur von etwa 140 , vorzugsweise bis auf einen Feuchtig- keitsgeha-lt von 2 %, heruntergetrocknetwird. Das feinzerkleinerte, entasehte und ge trocknete Gut wird nun, beispielsweise mit Hilfe einer geschlossenen Transportschnecke,
unter gleichzeitiger sehr langsamer Stickstoff zufuhr durch einen Russofen geführt, wobei es stufenweise in einem ersten Sektor des Russofens langsam auf 200 C, in einem zwei ten Sektor bis zu 840 C und in einem dritten Sektor auf 500 C erhitzt und auf dieser Tem peratur bis zum Austritt aus dem Russofen gehalten wird. Die durch eine Kühlschlange aus dem Russofen ausgetragene russähnliche Masse hat eine Temperatur von 120-130 C, welche durch die Wasserkühlung auf 16 bis 18 C herabgesetzt wird. Das abgekühlte Scehwarzpigment geht weiter über einen Ma gnet, durch den es von allfällig vorhandenen Eisenteilchen befreit wird. Das erhaltene Schwarzpigment wird in einer Kugelmühle einer Feinstmahlung unterworfen und her nach abgefüllt.
Geht man an Stelle von ligni- tiseher Braunkohle von Torf aus, so kann die weitgehende Feinmahlung durch einen ein fachen Zerfaserungsprozess ersetzt werden. Auch entfällt in diesem Falle die chemische Reinigung, weil der Torf aschearm ist. Holz abfälle können zur Vorbereitung der Stiek- stoffbehandlung zu Feinschliff verarbeitet werden, eine chemische Reinigung ist auch in diesem Falle nicht erforderlich.
Die in der angegebenen Weise gewonne nen Schwarzpigmente haben eine Feinheit, welche von keiner Schwärze erreicht worden ist. Das erhaltene Schwarzpigment ist an Stelle von Flammruss auf den verschiedensten Anwendungsgebieten einsatzfähig.
Die nach dem Verfahren der Erfindung erhaltenen Pigmente eignen sich insbesondre zur Her stellung von Anstrichfarben; sie lassen sich in allen üblichen Farbbindemitteln, wie Ölen, zum Beispiel Leinöl und Leinölersatzstoffen, ferner in Firnissen und Firnisersatzstoffen, in Harzlacken, Kunstharzlacken und in Zel luloselacken usw. in feinste Verteilung brin gen und sind weiter auch in organischen Lö sungsmitteln, wie Benzol, Spiritus usw., kolloidal dispergierbar. Die mit diesen Pig menten hergestellten Anstriche zeigen eine gleichmässige tiefschwarze Farbe, sind rissfrei und blättern nicht ab. Sie können für Holz, Eisen, Beton, Glas usw. Anwendung finden.
Die Farben können auch bei Wahl geeigneter Bindemittel, zum Beispiel Kumaronharz- oder Kunstharzlacke, eingebrannt werden.
Die erfindungsgemäss hergestellten Pig mente können aber auch noch für viele andere Zwecke an Stelle von Russ Verwendung fin den, zum Breispiel als Zusatz zu Schuhwichse. Schliesslich haben sich die nachdem Verfall ren gemäss der Erfindung erhaltenen Schwarz pigmente auch in der Gummiindustrie als Füllmittel für Natur- und synthetischen Kautschuk hervorragend bewährt.
Der bei der beschriebenen Hitzebehand lung anfallende Teer besitzt besondere Eigen schaften; er zeichnet sich durch das Fehlen von Paraffin und durch einen aussergewöhn lich hohen Gehalt an Phenolen und harzarti gen Stoffen aus. Die durch Wasserdampf destillation aus dem Teer erhältlichen Öle s sind auch ohne weitere Raffination direkt zur Herstellung von Kunstharzen (Phenol-Form- aldehyd-Kondensationsprodukten) geeignet. Die Neutralöldestillate können - mit synthe tischen Kohlenwasserstoff en gemischt - auf Treiböle verarbeitet werden.