Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
von gepressten Produkten aus nichtbackendem Salz, die resultierenden Produkte und
ihre Verwendung.
Gepresste Produkte aus Salz sind wohlbekannt. Beispiele für solche
Produkte sind Salzlecksteine und kleinere Blöcke oder Tabletten aus Salz zur Verwendung
in Wasserenthärtungsanlagen. Typischerweise werden solche gepressten Produkte aus
Salz gebildet, das kein Antibackadditiv enthält.
Wenn jedoch Salz, das kein Antibackadditiv enthält, verwendet wird,
bäckt das Salz während der Lagerung zusammen, und dementsprechend erfordert es nach
der Produktion spezielle Maßnahmen, wie sofortiges Pressen. In der Praxis bedeutet
dies, dass das Pressen nur in der Salzproduktionsanlage stattfinden kann, was nicht
erwünscht ist. Die Verwendung herkömmlicher Antibackadditive im Salz verhindert,
dass es zum Zusammenbacken kommt, wenn das Salz gelagert wird, doch stört dies den
Vorgang des Pressens des Salzes in eine bestimmte Form. Wenn weiterhin Salz, das
Natrium- oder Kaliumhexacyanoferrat(II), die am häufigsten verwendeten Antibackadditive,
umfasst, verwendet wird, wird die Form der gepressten Produkte leicht gestört, insbesondere
wenn sie in Salzlösung eingetaucht werden. Dies bedeutet, dass kleinere Salzkristalle
in der Salzlösung dispergiert werden, ein Phänomen, das auch als "Verbreiung" bekannt
ist und das zum Verstopfen von Filtern, Zuführungsleitungen usw. führen kann, was
unerwünscht ist.
Überraschenderweise haben wir herausgefunden, dass die Verwendung
von Salz, das ein oder mehrere spezielle Antibackmittel umfasst, unter normalen
Bedingungen nicht zum Zusammenbacken führt, z. B. in Silos und 1000-kg-Säcken, die
auch als flexible Schüttgut, Zwischenbehälter (FIBC; flexible intermediate buulk
containers) bekannt sind. Dasselbe nichtbackende Salz kann jedoch auch zu gepressten
Produkten, wie Lecksteinen, Blöcken und Tabletten, geformt werden, die ihre Form
auch dann, wenn sie während wenigstens drei Wochen, vorzugsweise sechs Wochen, in
Salzlösung eingetaucht werden, beibehalten und die einen geringen Grad der Verbreiung
zeigen. Eine Erklärung für dieses Phänomen, d.h. dass dieses Antibackmittel das
Zusammenbacken bei niederen Drücken (während Transport und Lagerung) verhindert,
aber ein Zusammenbacken/Formen erlaubt, wenn hohe Drücke angelegt werden, wurde
noch nicht gefunden.
Dementsprechend bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung
von Salz, das einen oder mehrere Eisenammoniumhydroxypolycarbonsäure-Komplexe, vorzugsweise
Eisenammoniumcitrat-Komplexe, als Antibackadditiv umfasst, für die Herstellung von
gepressten Produkten, auf die gebildeten gepressten Produkte und auf die Verwendung
der gepressten Produkte.
Es sei angemerkt, dass Salz, welches Eisenammoniumcitrat-Komplexe
als Antibackadditiv umfasst, in der Technik bekannt ist. Siehe zum Beispiel
GB 908,017, den Artikel von Y. Yonei und T. Masuzawa in Nippon
Kaisui Gakkai-Shi, 26 (143), 1973, 5. 265–272, und die Artikel von A. Yamashita
et al. in Nippon Sembai Kosha Chuo Kenkyushuo Kenkyu Hokoku, 111, 1969, S. 211–247.
Dort ist beschrieben, dass verschiedene Sorten von Eisenammoniumcitrat-Komplexen
auf ihren Einfluss auf das Backverhalten von Salz hin bewertet wurden. Die Tests
zur Bewertung des Zusammenbackens waren die üblichen, bei denen die bei der Lagerung
und Handhabung herrschenden Drücke simuliert werden. Insbesondere beinhalten die
Zusammenbacktests von Yonei und Masuzawa das Pressen von aufbereitetem Wasser enthaltendem
Salz in einer Form mit einem Druck von 1000 N/cm2, während Yamashita
et al. einen Backtest unter Verwendung eines Drucks von 500 bis 1000 N/cm2
oder einen Test, bei dem ein Haufen Salz auf sein Backverhalten hin bewertet wird,
beschreiben.
Keine der nichtbackenden Salzzubereitungen wurde einem Test unterzogen,
bei dem das Salz unter Verwendung eines Drucks im Bereich von 5000–25 000
N/cm2 geformt wird. Die Erfinder fanden überraschenderweise heraus, dass
nichtbackende Salzzubereitungen auf der Basis von Eisenammoniumhydroxypolycarbonsäure-Komplexen,
insbesondere nichtbackende Salzzubereitungen auf der Basis von Eisenammoniumcitrat,
unter diesen Drücken ein ausgezeichnetes Zusammenbacken/Formen zeigen, was zu stabilen
gepressten Produkten führt. "Stabile gepresste Produkte" bedeutet, dass die Produkte
nicht zerfallen und/oder Kristalle oder Fragmente von 1 mm3 oder kleiner
bilden, wenn sie 3 Wochen lang bei 20°C in Salzlösung eingetaucht werden, und/oder
den im folgenden angegebenen Verbreiungstest bestehen.
Der zur Herstellung der stabilen gepressten Produkte verwendete Druck
beträgt vorzugsweise 5000–20 000 N/cm2. Die Form der gepressten
Produkte ist nicht entscheidend und kann die Form von Quadern, Stäben, Pellets (einschließlich
Pellets mit einem mittleren Durchmesser von etwa 2 mm), Tabletten, (gebrochenen)
Platten, Nuggets oder Polstern und dergleichen annehmen. Der Fachmann bestimmt leicht
den Druck, der am besten verwendet wird, um eines dieser geformten Produkte herzustellen,
indem er die gebildeten Produkte analysiert. Es wurde beobachtet,
dass Quader erfolgreich bei Drücken von 9000–10 000 N/cm2 gebildet
werden können, Tabletten unter Verwendung von Drücken von 7000–10 000 N/cm2,
Platten unter Verwendung eines Drucks von etwa 20 000 N/cm2 und Nuggets/Polster
unter Verwendung eines Drucks von 15 000–20 000 N/cm2 hergestellt
werden können; die Erfindung soll jedoch nicht auf diese Drücke beschränkt sein.
Der Ausdruck "Salz", wie er in diesem gesamten Dokument verwendet
wird, soll alle Salze bezeichnen, bei denen NaCl mehr als 25 Gew.-% ausmacht. Vorzugsweise
enthält ein solches Salz mehr als 50 Gew.-% NaCl. Insbesondere enthält das Salz
mehr als 92 Gew.-% NaCl, während ein Salz mit mehr als 99 Gew.-% NaCl am meisten
bevorzugt ist. Vorzugsweise enthält das Salz weniger als 5 Gew.-% Wasser. Besonders
bevorzugt enthält das Salz weniger als 3 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt weniger
als 1 Gew.-% und am meisten bevorzugt weniger als 0,5 Gew.-% Wasser. Hervorragend
geeignet zur Verwendung bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist ein Salz, das
bis zu 0,1 Gew.-% Wasser umfasst. Bei dem Salz kann es sich um Steinsalz, Solarsalz,
durch Verdampfung von Wasser aus Salzwasser erhaltenes Salz und dergleichen handeln.
Die Hydroxypolycarbonsäuren, die gemäß der Erfindung verwendet werden
können, sind aus Verbindungen mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen, einer oder mehreren
Hydroxygruppen und zwei oder mehreren Carbonsäuregruppen oder Gemischen solcher
Säuren ausgewählt. Vorzugsweise umfassen die Hydroxypolycarbonsäuren Zitronensäure,
Weinsäure, Gluconsäure, Saccharinsäure, Schleimsäure und Isomere davon. Es hat sich
gezeigt, dass Eisenammoniumkomplexe dieser Hydroxypolycarbonsäuren bei niedrigen
Konzentrationen Salz nichtbackend machen. Ganz besonders bevorzugt sind Hydroxypolycarbonsäure-Gemische,
die Zitronensäure umfassen.
Der bevorzugte pH-Bereich des nichtbackenden Salzes auf der Basis
der Eisenammoniumhydroxypolycarbonsäure-Komplexe, der so gemessen wird, wie es im
Folgenden beschrieben ist, hängt von den speziellen Hydroxypolycarbonsäure-Komplexen
ab, die auf dem Salz vorhanden sind. Zum Beispiel berichtet Yonei, dass der bevorzugte
pH-Bereich für die bevorzugten Eisenammoniumcitrat-Komplexe 7–14, vorzugsweise
etwa 8,5–9, beträgt. Yamashita et al. offenbaren jedoch, dass die Komplexe
je nach dem verwendeten Eisen-Ammonium-Verhältnis einen unterschiedlichen pH-Wert
haben, wenn sie in Wasser gelöst werden, und der bevorzugte pH-Wert der Lösung,
die das Eisenammoniumcitrat umfasst und die auf das Salz gesprüht wird, was eine
bevorzugte Weise ist, um das Antibackmittel auf die Salzkörner aufzubringen, soll
auf etwa 5,5 reguliert werden. Welcher genaue pH-Bereich bei der speziellen verwendeten
Eisenammoniumhydroxypolycarbonsäure am besten funktioniert, kann einfach festgestellt
werden, indem man das Back- und das Verbreiungsverhalten des Salzes bewertet, das
bei den verschiedenen pH-Werten mit Eisenkomplexen dieser Produkte behandelt wurde.
Als bevorzugter pH-Bereich für die Eisenammoniumkomplexe gemäß der Erfindung wurde
ein Bereich von 4 bis 10 gefunden. Besonders bevorzugt beträgt der pH-Wert 5 bis
7, während für den Citratkomplex ein pH-Wert von etwa 6 als am meisten bevorzugt
gefunden wurde.
Falls gewünscht, kann der pH-Wert mittels irgendeiner herkömmlichen
Säure oder Base eingestellt werden. Die Säure oder Base kann getrennt oder zusammen
mit dem Antibackmittel hinzugefügt werden. Vorzugsweise wird eine Lösung zu dem
Salz gegeben, die einen oder mehrere der Eisenammoniumkomplexe der Hydroxypolycarbonsäure
sowie den pH-Regulator umfasst. Die Art und Weise, wie das Antibackmittel und die
Säure oder Base eingeführt werden, hängt von dem gewünschten Wassergehalt des resultierenden
Salzes und dem Wassergehalt des zu behandelnden Salzes ab. Typischerweise wird eine
konzentrierte Lösung der Mittel auf das Salz gesprüht. Die Mittel können entweder
zu feuchtem oder zu trockenem Salz gegeben werden. Weiterhin kann das behandelte
Salz getrocknet werden, falls gewünscht. Vorzugsweise wird Salz, das etwa 2,5 Gew.-%
Wasser enthält, z. B. aus einem Zentrifugen- oder anderen Verfahrensschritt, mit
Antibackmittel und gegebenenfalls pH-Regulator behandelt und anschließend getrocknet.
Es kann jedoch auch Salz mit einem höheren Anfangswassergehalt verwendet werden.
Vorzugsweise wird das behandelte Salz so getrocknet, dass der Wassergehalt kleiner
als 1 Gew.-%, besonders bevorzugt kleiner als 0,5 Gew.-% und am meisten bevorzugt
kleiner als 0,1 Gew.-% des Endprodukts ist. Solche Operationen führen zu Salz, das
rieselfähig ist und das hervorragend zum Formen gemäß der Erfindung geeignet ist.
Falls gewünscht, kann ein zusätzlicher pH-Puffer zu dem Salz und/oder
der Behandlungslösung gegeben werden. Die zu verwendenden Puffer sind vom herkömmlichen
Typ. Vorzugsweise sind es organische Säuren. Besonders bevorzugt sind es Carbonsäuren.
Die Säure der Wahl sollte einen pK-Wert in wässriger Lösung um den gewünschten pH-Wert
herum haben, wie in der Technik bekannt ist. Der pH-Puffer kann unter Verwendung
des wahlfreien pH-Regulators oder ohne diesen verwendet werden. Der pH-Puffer kann
in die Salzzusammensetzung durch Aufsprühen der reinen Verbindung, einer getrennten
Lösung und/oder durch Einführung der Antiback-Behandlungslösung
nach dem Mischen eingeführt werden. Vorzugsweise umfasst die auf das Salz gesprühte
Behandlungslösung eine Eisenquelle, eine Ammoniumquelle, eine Hydroxypolycarbonsäure,
vorzugsweise Zitronensäure, gegebenenfalls einen pH-Regulator und gegebenenfalls
einen pH-Puffer.
Falls gewünscht, kann die den Eisenammoniumhydroxypolycarbonsäure-Komplex
enthaltende Behandlungslösung NaCl enthalten. Solche NaCl-enthaltenden Lösungen
erwiesen sich als effektiver beim Nichtbackendmachen des Salzes als gewöhnliche
Lösungen auf Wasserbasis. Vorzugsweise umfassen solche NaClenthaltenden Lösungen
15–25%, besonders bevorzugt 20–25 Gew.-% NaCl. Es sei angemerkt, dass
andere Salze, wie KCl und/oder NH4Cl, verwendet werden können, um (einen
Teil des) NaCl zu ersetzen.
Weiterhin können solche Behandlungslösungen wahlfreie Produkte zum
Komplexieren von Mg-Ionen enthalten, wie Natriumhexametaphosphat. Insbesondere wenn
das Hexametaphosphat in Kombination mit Eisenammoniumcitrat verwendet wird, werden
verbesserte Ergebnisse beschrieben. Weiterhin kann es je nach der Qualität des verwendeten
Eisenammoniumkomplexes ratsam sein, den Komplex zuerst mit H2O2
zu behandeln, um seine Effizienz zu erhöhen, wie in der Technik bekannt ist, siehe
zum Beispiel A. Yamashita et al. in Nippon Sembai Kosha Chuo Kenkyusho Kenkyu Hokoku,
111, 1969, 5. 231–237.
Da die Wertigkeit des Eisens in dem Salz und das Verhältnis von Eisen
zu Ammonium variieren kann, da neben den Ammoniumionen auch Na-, K-, Mg- und/oder
Ca-Ionen vorhanden sein können und weil gemäß der Erfindung verschiedene Typen von
Hydroxypolycarbonsäuren mit verschiedenen Mengen an Carbonsäuregruppen pro Molekül
verwendet werden können, können das Stoffmengenverhältnis von Eisen zu Hydroxypolycarbonsäure
sowie das Verhältnis von Ammonium zu Hydroxypolycarbonsäure über einen weiten Bereich
variieren. Sowohl zwei- als auch dreiwertige Eisenionen (Eisen(II)- bzw. Eisen(III)-Ionen)
wurden mit Erfolg verwendet. In der Praxis wird das Eisen in der endgültigen Salzzubereitung
in beiden Wertigkeiten vorhanden sein. Daher bezeichnet der Ausdruck "Eisenammoniumhydroxypolycarbonsäure-Komplex",
wie er in diesem gesamten Dokument verwendet wird, typischerweise Zusammensetzungen,
die Eisenionen in verschiedenen Wertigkeiten, Ammoniumionen und wenigstens eine
Hydroxypolycarbonsäure-Struktureinheit in ionischer Form umfassen.
Die Menge der Hydroxypolycarbonsäure in Bezug auf die Menge der Eisenionen
wird davon, ob Eisen(II)- oder Eisen(III)-Ionen vorhanden sind, von dem Verhältnis
von Eisen- zu Ammoniumionen, von der Anwesenheit zum Beispiel von Na-, K-, Mg- und/oder
Ca-Ionen in dem Komplex und von der Natur der Hydroxypolycarbonsäure, insbesondere
der Menge von Carbonsäuresubstituenten pro Mol Säure, abhängen. Vorzugsweise ist
der resultierende Eisenammoniumkomplex ladungsmäßig neutral. Bei dem bevorzugten
Eisenammoniumcitrat-Antibackmittel beträgt das Stoffmengenverhältnis von Eisen-
zu Citrat-Ionen geeigneterweise 0,5 bis 2. Das Stoffmengenverhältnis von Ammoniumionen
zu Citrat kann über einen weiten Bereich variieren und hängt unter anderem von den
Ionen ab, die Bestandteil des Komplexes sind. Ein bevorzugtes Stoffmengenverhältnis
von Ammonium- zu Citrationen beträgt 0,5 bis 2. Für das bevorzugte Eisenammoniumcitrat
hat sich ein Stoffmengenverhältnis von Zitronensäure zu Ammoniumionen zu Eisenionen
von etwa 1 : 1 : 1 als geeignet erwiesen. Dieses Verhältnis wurde auch in geeigneten
kommerziellen Sorten von Eisenammoniumcitrat, wie sie in den Beispielen verwendet
werden, gefunden.
Die Eisenammoniumhydroxypolycarbonsäure-Komplexe werden vorzugsweise
in einer solchen Menge verwendet, dass 0,1–20 mg Eisen pro kg in die endgültige
nichtbackende Salzzubereitung eingeführt werden. Besonders bevorzugt führt die verwendete
Menge 0,25–10 mg Eisen pro kg der Zubereitung ein, während die Menge des eingeführten
Eisens am meisten bevorzugt 0,5–7 mg/kg beträgt. Für eine geringe Verbreiung
der gepressten Produkte wird die verwendete Menge der Eisenammoniumhydroxypolycarbonsäure
vorzugsweise aus dem unteren Ende des Bereichs gewählt. Für Eisenammoniumcitrat
enthaltende Salznuggets mit geringer Verbreiung liegt die bevorzugte Menge des Eisens,
die eingeführt wird, im Bereich von 0,5 bis 3,5 mg pro kg Produkt, während ein Bereich
von 0,5–2,5 mg/kg am meisten bevorzugt ist.
Falls gewünscht, können herkömmliche Antibackadditive zusammen mit
dem Antibackmittel der Erfindung verwendet werden, vorausgesetzt, dass die Einführung
eines solchen herkömmlichen Additivs das Zusammenbacken des Salzes und/oder die
Eigenschaften, insbesondere die Bruchfestigkeiten und die Verbreiung, der gepressten
Produkte nicht beeinträchtigt. Wenn eine solche Kombination von Antibackmitteln
verwendet wird, werden vorzugsweise weniger als 50 Gew.-% des herkömmlichen Antibackmittels,
besonders bevorzugt weniger als 25 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt weniger als
10 Gew.-% und am meisten bevorzugt weniger als 5 Gew.-% verwendet, jeweils bezogen
auf das Gewicht aller Antibackmittel.
Die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltenen gepressten Produkte
eignen sich zur Verwendung als Salzlecksteine, werden jedoch vorzugsweise in Fällen
verwendet, bei denen eine hohe Nassbruchfestigkeit erforderlich ist. Eine hohe Nassbruchfestigkeit
ist typischerweise in Operationen erforderlich, bei denen Salz diskontinuierlich
oder kontinuierlich aufgelöst wird und das Salz typischerweise in Salzlösung eingetaucht
wird. Beispiele für solche Operationen findet man typischerweise in Anlagen, wo
Ionenaustauscherharze unter Verwendung von Salzlösung regeneriert werden, wie in
der Technik bekannt ist. Dementsprechend sind die gepressten Produkte der Erfindung
hervorragend zur Verwendung in Salzauflösern von Wasserenthärtungsanlagen geeignet.
ExperimentellesDer pH-Wert von Salz wird wie folgt gemessen
Zuerst wird bei einer Temperatur von 20°C eine gesättigte NaCl-Lösung
(Kochsalzlösung) hergestellt, deren pH-Wert mittels NaOH und/oder HCl auf 7 eingestellt
wird. Dann werden 100 g des zu analysierenden Salzes zu 100 ml der Salzlösung gegeben,
und die resultierende Aufschlämmung wird 10 Minuten lang bei 20°C gerührt. Der
pH-Wert des Wassers nach dem Rühren ist der pH-Wert des Salzes.
Anhaftendes Wasser im Salz wird durch die Messung des Gewichtsverlusts
nach dem Trocknen bestimmt, indem man 27,5 g Salz während 20 Minuten einer Mikrowellenstrahlung
von wenigstens 650 W aussetzt.
Das Backverhalten oder die Rieselfähigkeit des Salzes wird unter Verwendung
eines rechteckigen Kastens bestimmt, wie er in 1a abgebildet
ist. Nachdem das Salz während eines bestimmten Zeitraums in dem Kasten gelagert
wurde, einem Wechselklima und einer bestimmten Belastung, die die üblichen Lager-
und Handhabungsbedingungen widerspiegelt (siehe die Beispiele), ausgesetzt wurde,
wird der Schlitz mit einer Geschwindigkeit von 0,2 mm/s geöffnet, was zu einer Situation
führt, wie sie in 1b gezeigt ist. Die Rieselfähigkeit
wird bewertet, indem man die Breite des Spaltes, die erforderlich ist, um ein Rieseln
des Salzes durch den Schlitz zu erhalten, und den mittleren Winkel des restlichen
Materials gegenüber der Horizontalen analysiert.
Die Nass- und die Trockenbruchfestigkeit werden analysiert, indem
man die Kraft misst, die benötigt wird, um eine auf eine Lastzelle gelegte gepresste
Tablette durchzubrechen. Die Tabletten wurden auf einer Laborpresse, Herzog Typ
HTP 40 (1993), mit einstellbarer Kompaktierkraft hergestellt. Die eingestellte Kraft
auf das Salz betrug 7850 N/cm2. Der Tablettendurchmesser betrug 2,5 cm,
und das Gewicht betrug 15 g.
Die Trockenbruchfestigkeit wird gemessen, nachdem man das komprimierte
Produkt Umgebungsluft ausgesetzt hat. Die Nassbruchfestigkeit wird gemessen, nachdem
man das komprimierte Produkt während eines bestimmten Zeitraums in gesättigte NaCl-Lösungen
eingetaucht hat.
In beiden Fällen ist die Bruchfestigkeit definiert als die maximale
Kraft, der eine auf die Seite gelegte Tablette ausgesetzt werden kann, bevor sie
bricht, dividiert durch die brechende Oberfläche. Die Tablette bricht typischerweise
in der Mitte. Somit wird die Bruchfestigkeit mit der folgenden Formel aus der gemessenen
maximalen Kraft und den Abmessungen der Tablette berechnet: Formel:
wobei:
&sgr; = Bruchfestigkeit (N/cm2)
Fmax = maximale Bruchkraft (kg)
D = Tablettendurchmesser (cm)
w = Tablettendicke (cm)
Die Verbreiung der gepressten Salzprodukte wurde auf der Basis des
"Pellet Mush Volume Test" bewertet, wie er von der Cutter-Magner Salt Company herausgegeben
wurde. Insbesondere wurden etwa 860 g ganze gepresste Salzprodukte (Nuggets, Tabletten
oder dergleichen) ausgewählt und in einen Zylinder mit einem Durchmesser von 12,5
cm und einer Höhe von 18 cm übergeführt. Dann wurde 1 Liter destilliertes Wasser
hinzugefügt, und der Zylinder wurde geschlossen. Der Zylinder wurde 20 Minuten lang
bei Umgebungstemperatur in einem Turbula®-T2F-Schüttler-Mischer geschüttelt,
wobei eine Schüttelgeschwindigkeit von etwa 45 U/min verwendet wurde. Die gesättigte
Salzlösung, die entsteht, wird dekantiert und für das anschließende Waschen
aufgehoben. Der Rest des Salzes/der Salzlösung wird auf ein Sieb mit Löchern von
2,36 mm (8-mesh-Sieb) gegossen und mit der Salzlösung gewaschen. Das Filtrat, das
Feinstoffe enthält, wurde in einem "Imhoff'-Kegel aufgefangen. Nach 30 Minuten Absetzenlassen
wurde die Menge des Breies, das Volumen der Feinstoffe in der Salzlösung, am Boden
des Kegels aufgezeichnet. Um den Test zu bestehen, müssen weniger als 20 ml Brei
gebildet werden. Vorzugsweise liegt die Verbreiung unter 15 ml, besonders bevorzugt
unter 10 ml und am meisten bevorzugt unter 5 ml.
In Experiment 1 wurde Eisenammoniumcitrat verwendet, das von Fluka
als "Ammonium Ferric Citrate, brown", Nummer 09714, geliefert wird. Die Analyse
dieses Produkts zeigte, dass es ungefähr 64 g/kg NH4, 205 g/kg Fe und
585 g/kg Citrat enthielt. In den späteren Experimenten wurde kommerzielles Eisenammoniumcitrat
von Paul Lohman verwendet, das etwa 78 g/kg NH4, 200 g/kg Fe und 615
g/kg Citrat enthielt.
Beispiel 1 und Vergleichsbeispiele A und B
Salt mit einem Wassergehalt von weniger als 0,1 Gew.-% und einem pH-Wert
von 8,5 wurde mit einer Lösung gemischt, die 17 g/l Antibackmittel, wie es in der
Tabelle angegeben ist, 45 g/l H2SO4 und 250 g/l NaCl enthielt.
Insgesamt 0,55 ml der Lösung wurden pro kg Salz verwendet. Das resultierende Gemisch
wurde bei 60°C unter Verwendung eines Wirbelschichttrockners getrocknet, so
dass der Wassergehalt der resultierenden Salzzusammensetzung weniger als 0,1 Gew.-%
Wasser betrug. Es wurde beobachtet, dass der pH-Wert des resultierenden Salzes im
Bereich von 6 bis 6,5 lag. Nach dem Tablettieren wurde die Trockenbruchfestigkeit
direkt, d. h. innerhalb von 1 Stunde nach dem Pressen der letzten Tablette, und
nach 24 Stunden bestimmt.
Die Trockenfestigkeit von Eisenammoniumcitrat-Komplex enthaltendem
Salz war besser als die Trockenfestigkeit von Produkten, die unter Verwendung von
Salz mit üblichem Antibackmittel gepresst wurden.
Die Nassbruchfestigkeit derselben gepressten Produkte wurde nach mehreren
Tagen bestimmt, wie in der folgenden Tabelle angegeben ist. Die Nassbruchfestigkeit
ist in N/cm2 angegeben.
Die Eisenammoniumcitrat-Komplex enthaltenden Salztabletten erfordern
eindeutig eine Nassbruchfestigkeit, die viel höher ist als bei Produkten, die unter
Verwendung von Salz mit üblichem Antibackmittel gepresst wurden, und wenigstens
so gut ist wie die Nassbruchfestigkeit von Salz, das kein Antiback-Additiv umfasst.
Die Rieselfähigkeit des Salzes, das zur Herstellung der gepressten
Produkte der obigen Beispiele verwendet wurde, wurde bestimmt, indem man die Rieselfähigkeit
des Salzes unter Verwendung der oben beschriebenen Apparatur maß. In einem Beispiel
wurde zusätzliches Wasser von dem Salz absorbiert, was seinen Feuchtigkeitsgehalt
erhöhte. Bevor es dem Test unterzogen wurde, wurde das Salz zuerst in der Apparatur
konditioniert, wobei man einen täglichen Cyclus von 2 Stunden bei 10°C/90% relativer
Feuchtigkeit, 2 Stunden bei 25°C/50% relativer Feuchtigkeit, 2 Stunden bei 10°C/90%
relativer Feuchtigkeit und 18 Stunden bei 15 °C/70% relativer Feuchtigkeit verwendete.
Aus diesen Ergebnissen folgt, dass die Rieselfähigkeit von ungepresstem
Salz, das Eisenammoniumcitrat enthält, genauso gut ist wie die Rieselfähigkeit von
Salz, das herkömmliche Antibackmittel umfasst, und viel besser ist als die von Salz,
das kein Antibackmittel umfasst. Gleichzeitig jedoch ist das gepresste Produkt der
Erfindung etwa genauso fest wie gepresste Produkte, die aus Salz erhalten werden,
das kein Antibackmittel umfasst, aber viel fester als bei Salz, das ein herkömmliches
Antiback-Additiv umfasst.
Beispiele 2–4 und Vergleichsbeispiel C
In diesen Beispielen wurde die Auswirkung der Menge des Antibackmittels
auf die Festigkeit des gepressten Produkts untersucht. Der pH-Wert
des Salzes wurde nicht eingestellt. Dementsprechend wurde Salz mit einem Wassergehalt
von weniger als 0,1 Gew.-% mit einer Lösung gemischt, die, falls verwendet, 17 g/l
Eisenammoniumcitrat, das einem Eisengehalt von etwa 3,4 g/l entsprach, und 250 g/l
NaCl enthielt. In den Experimenten 2–4 wurden 0,29, 0,58 bzw. 0,88 ml der
Lösung pro kg Salz verwendet, um die Mengen an Antibackmittel hinzuzufügen, die
in der folgenden Tabelle angegeben sind. Das resultierende Gemisch wurde bei 60°C
unter Verwendung eines Wirbelschichttrockners getrocknet, so dass der Wassergehalt
der resultierenden Salzzusammensetzung weniger als 0,1 Gew.-% Wasser betrug. Dann
wurden Tabletten gepresst, wie es oben beschrieben ist. Es sei angemerkt, dass die
Menge an Eisen in den Tabletten wegen der Anwesenheit von etwas Fe in dem behandelten
Salz geringfügig höher war als die mittels des Antibackmittels hinzugefügte Menge.
Die Analyse der Tabletten zeigte, dass die Gesamt-Fe-Gehalte in einem Bereich von
0,9 mg/kg in Vergleichsbeispiel C bis 4,4 mg/kg in Beispiel 4 lagen.
Die Trockenbruchfestigkeit der Tabletten wurde direkt, d.h. innerhalb
von 1 Stunde nach dem Pressen der letzten Tablette, und nach 24 Stunden bestimmt.
Die Nassbruchfestigkeit wurde nach 1 bzw. 3 Wochen Eintauchen in Salzlösung bestimmt.
Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben.
Eine Menge an Eisenammoniumcitrat, die 2–3 mg/kg Eisen entspricht,
ergibt eindeutig eine sehr gute Trocken- und Nassbruchfestigkeit. Das behandelte
Salz der Beispiele 2–4 zeigte annehmbare Nichtbackeigenschaften, während der
pH-Wert im Bereich von 4–10 lag.
Beispiele 5–7
Das Verfahren von Beispiel 2–4 wurde im Produktionsmaßstab befolgt,
um ein Salz herzustellen, das eine Menge an Eisenammoniumcitrat von 1,5, 2 bzw.
3 mg/kg (ausgedrückt als mg Fe pro kg Tablette) enthielt. Das Salz zeigte ein annehmbares
Backverhalten, und es wurden Nuggets daraus hergestellt. Wenn man die Nuggets dem
Verbreiungstest unterzog, entstand eine Menge von 1,5, 2 bzw. 1 ml Brei.
Anspruch[de]
Verfahren zur Herstellung von geformten Produkten aus Salz durch Pressen
von Salz, das einen Eisenammoniumkomplex einer Hydroxypolycarbonsäure in einer ausreichenden
Menge umfasst, um das Salz nichtklumpend zu machen, unter Drücken von 5000 bis 25
000 N/cm2, wobei das Salz einen pH-Wert von 4 bis 10 hat.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Salz, das gepresst wird, weniger
als 0,1 Gew.-% Wasser umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Eisenammoniumkomplex der
Hydroxypolycarbonsäure in einer solchen Menge verwendet wird, dass 0,1 bis 20 mg/kg
Eisen in das Endprodukt eingeführt werden.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei es sich bei
dem Eisenammoniumkomplex der Hydroxypolycarbonsäure um Eisenammoniumcitrat handelt.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Stoffmengenverhältnis von Eisen
zu Citrationen 0,5 bis 2 beträgt und das Stoffmengenverhältnis von Ammonium zu Citrationen
unabhängig davon 0,5 bis 2 beträgt.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Salz weiterhin
ein pH-Puffermittel umfasst.
Geformte Salzprodukte, die nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche
1 bis 6 erhältlich sind.
Geformte Salzprodukte gemäß Anspruch 7 in Form von Quadern, Stäben,
Pellets, Tabletten, (gebrochenen) Platten oder Nuggets/Polstern.
Verwendung von geformten Salzprodukten gemäß Anspruch 7 oder 8 als
Salzlecksteine.
Verwendung von geformten Salzprodukten gemäß Anspruch 7 oder 8 in
Salzauflösern, insbesondere Salzauflösern, wie sie in Ionenaustauscherharz-Regenerationsanlagen
verwendet werden.
Verwendung gemäß Anspruch 10, wobei der Salzauflöser eine Ionenaustauscherharz-Regenerationsanlage
ist, die Bestandteil einer Wasserenthärtungsanlage ist.