[发明专利]用于合成粘土颗粒的方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及一种用于合成粘土颗粒的方法。

背景

粘土通常指的是一类可高度变化的天然材料，它们是柔软的、土质的、 呈极细颗粒的，当潮湿时通常是塑性的，且由一种或多种粘土矿物和杂质 的混合物组成。诸如钠、锂和钾的碱金属与诸如镁、钙和钡的碱土金属经 常存在于粘土的分子结构中且对其物理和化学特性产生显著的影响。

粘土在许多行业中都起到非常重要的作用。粘土的用途取决于它们的 物理和化学特性。这些用途中的一些包括制造面砖、烟囱衬壁、下水管、 炻器和陶瓷、耐火砖，生产铝、高岭土纤维、瓷器，作为波特兰水泥、合 成沸石、墙面砖和地砖、橡胶的组分，作为纸、漆料、黏合剂、密封剂、 填充剂、增白剂、填嵌材料、增强剂的填料以及制造替代混凝土制品中的 砂砾的轻质骨料。

然而，大量的天然粘土并不容易获得且通常与杂质混合。从粘土中去 除这些杂质会极其困难。因此，期望能够合成呈基本上纯态的且具有类似 于或优于天然存在的粘土的期望流变特性的特性的合成粘土颗粒。

用于合成合成的粘土颗粒的已知方法中的一种包括与碱和氟化物离 子直接共沉淀且随后进行热液处理的步骤，热液处理包括在大气压下，且 在一些情况下是在高温和高压下，通过回流搅拌进行对流加热。然而，热 液处理步骤通常需要至少10到20小时的时间段。这是因为进行常规加热 的处理时间受到从表面进入材料主体内的热流速率的限制，该速率除了由 材料的比热、热传导率、密度和粘度确定之外，还由其质量确定。因此， 对流加热存在是慢方法的劣势。

而且，高压导致需要诸如压力容器的专门设备，这增大了与合成粘土 颗粒的工业化规模的设备有关的资金成本和操作成本。

对流加热的另一个劣势是由于待加热的颗粒的表面、边缘和角比材料 的内部热得多而造成的不均匀。

存在提供一种用于合成粘土颗粒的、克服或至少改善了上述劣势中的 一种或多种的方法的需求。

概述

根据第一方面，提供了一种用于合成粘土颗粒的方法，该方法包括在 各种条件下利用辐射源来加热金属盐与金属硅酸盐的反应物溶液混合物 以形成所述合成的粘土颗粒的步骤。

有利的是，在一个实施方案中，加热步骤不采用对流加热来进行。

有利的是，在一个实施方案中，加热步骤不采用传导加热来进行。

有利的是，在一个实施方案中，加热步骤是采用微波加热源来进行的。

有利的是，使用辐射源提供了用于合成粘土颗粒的能量有效的合成方 法，这是因为需要较短的时间从溶液混合物共沉淀合成的粘土颗粒。

有利的是，使用辐射源还允许更好地控制待合成的颗粒的粒度和形状 以及组成的均匀性。

根据本发明的第二方面，提供了一种由根据第一方面的方法制造的粘 土颗粒。

定义

此处使用的下面的词汇和术语应该具有标明的意义：

术语“合成的粘土”被广义地解释为包括在结构上与层状粘土和多孔 纤维粘土有关的材料，诸如合成的锂蒙脱石(硅酸锂镁钠(lithium magnesium sodium silicate))。将会理解，在本发明的范围内，下面各类粘 土具有单独的或组合且以混合层粘土的应用：高岭石、蛇纹石、叶蜡石、 滑石、云母和脆云母、绿泥石、绿土(smectite)和蛭石、坡缕石和海泡石。 根据本发明可以片状形式被采用的其他页硅酸盐(粘土矿物)是水铝英石 和伊毛缟石。下面的参考文献描述了上述类型的粘土的特征：Chemistry of Clay and Clav Minerals(粘土和粘土矿物化学)，由A.C.D.Newman编辑。 Mineralogical Society Monograph(矿物学学会专题论文)No.6，1987，第1 章，S.W.Bailey；Summary of recommendations of AIPEA Nomenclature Committee(AIPEA命名委员会的推荐概述)，Clay Minerals 15，85-93；以 及P.L.Hall的A handbook of Determinative Methods in Mineralogy(矿物学确 定法手册)，1987，第1章。

术语“辐射源”被广义地解释为包括能够加热水溶液的任何电磁波。