Herstellung von Bentonitprodukten

Naturbentonit

Für viele technische Anwendungen ist es nicht notwendig, den Bentonit chemisch zu modifizieren. So wird z. B. für die Produktion für Katzenstreu ausschließlich naturbelassener Kalziumbentonit eingesetzt. Der grubenfeuchte Rohton mit etwa 30 - 40% Wasser, der per LKW angeliefert wird, wird im Werk zunächst auf eine Restfeuchte von etwa 10 - 15% heruntergetrocknet. Anschließend werden in geeigneten Zerkleinerungsaggregaten Granulate mit definierter Korngröße hergestellt. Diese Granulate können dann nach Abtrennung des Über- und Unterkorns mit Hilfe von Siebanlagen direkt abgepackt werden.

Auch für Anwendungen in der Lebensmittel-, Kosmetik- oder Tierfutterindustrie werden bevorzugt naturbelassene Bentonite verwendet.

Unterschiedliches Quellverhalten von Calcium-(Ca-) Natur-Bentonit und aktiviertem Natrium-(Na-) Bentonit. Der Natrium-Bentonit zeigt ein deutlich höheres Quell- und Wasserbindevermögen.

Alkalische Aktivierung

Ziel der alkalischen Aktivierung ist es, die an sich schon gute Ouellbarkeit von natürlichen Kalzium- bzw. Magnesiumbentoniten in Wasser weiter zu steigern.

Die alkalische Aktivierung von Bentonit beruht im Wesentlichen auf einer lonen-Umtauschreaktion, bei der die Erdalkali-Zwischenschichtkationen des Montmorillonits durch Natrium-Ionen ersetzt werden. Damit der Umtausch möglichst vollständig erfolgt, wird der angefeuchtete Bentonit in geeigneten Knetaggregaten mit Soda umgesetzt. Während der Austauschreaktion bildet sich unlösliches Kalziumcarbonat, wodurch das chemische Gleichgewicht in die gewünschte Richtung verschoben wird.

Im technischen Prozess erfolgt nach der Knetaktivierung mit Soda ein Trocknungsprozess, um das überschüssige Wasser zu entfernen und um den Natriumbentonit vermahlen zu können. Eingesetzt werden alkalisch aktivierte Bentonite hauptsächlich in der Gießereiindustrie, der Bau- und Bohrindustrie sowie im Lebensmittelbereich.

Sauere Aktivierung

Das Ziel der saueren Aktivierung von Bentonit ist es, die Oberfläche zu erhöhen, um so die adsorptiven Eigenschaften von Bentonit besser ausnutzen zu können. Durch Umsetzung mit Schwefel- oder auch Salzsäure werden die Zwischenschichtkationen durch Protonen ersetzt und die Aluminium-, Magnesium- und Eisenionen aus der Oktaederschicht herausgelöst. Im technischen Prozess werden die Naturbentonite einige Stunden bei etwa 80°C gekocht, dann filtriert, gewaschen, getrocknet und vermahlen.

Durch die Konzentration der eingesetzten Säuren sowie die Kochzeit selbst, kann der Umfang dieser sauren Aktivierung sehr genau gesteuert werden. Durch geeignete Prozessführung gelingt es, die Porenstruktur und Oberflächeneigenschaften gezielt zu kontrollieren. Je nach eingesetztem Rohton, können spezifische Oberflächen bis 450 m²/g erzielt werden.

Technische Verwendung finden sauer aktivierte Bentonite u.a. als Adsorptionsmittel zur Raffination von Speiseölen, zur Stabilisierung von Wein, Bier und Fruchtsaftgetränken, in der Papierindustrie sowie als Katalysatoren.

Organophile Bentonite

Zur Herstellung organophiler Bentonite werden die Naturbentonite mit sogenannten quaternären Alkylammoniumverbindungen umgesetzt. Diese findet man z. B. in vielen marktüblichen Wäscheweichspülern. Im technischen Prozess werden vorzugsweise Natrium- oder alkalisch aktivierte Bentonite zunächst in Wasser dispergiert, um die nichtquellfähigen Fremdmineralbestandteile über geeignete Trennverfahren zu entfernen. Anschließend werden wässrige Lösungen der Alkylammoniumverbindungen bei erhöhter Temperatur eingerührt. Der sich spontan bildende organophile Bentonit flockt aus und kann so leicht mit Hilfe von Filterpressen abgetrennt werden. Durch den weitgehenden Austausch der Zwischenschichtkationen gegen quaternäre Alkylammoniumverbindungen entstehen Produkte, die bevorzugt zur Thixotrophierung in organischen Lösemitteln und Ölen, Fetten, Salben und Kunststoffen eingesetzt werden.

Durch die organische Modifizierung mit Alkylammoniumverbindungen gelingt es, die Oberfläche des Bentonits quasi umzupolen. Die ursprünglich hydrophile Bentonitoberfläche wird hydrophobiert und erlaubt so eine vollständige Dispergierung der einzelnen Silikatblättchen in organischen Lösemitteln. Dies ist wichtig, wenn man organophile Bentonite zur gezielten Beeinflussung der Rheologie von lösemittelbasierenden Farben und Lacken einsetzten möchte. Darüber hinaus können organophile Bentonite auch als Adsorptionsmittel für Umweltschadstoffe eingesetzt werden.

Produktionsanlage: Moosburg