[发明专利]含有低含量结晶二氧化硅的硅藻土助滤剂

说明书

技术领域

本公开一般涉及硅藻土产品，更具体而言，涉及含有低含量结晶二氧化硅的硅藻土产品。

背景技术

硅藻土，亦称为D.E.，或硅藻岩，是一种天然形成的沉积岩，其可以破碎成细粉。硅藻土的成分主要是具有硅质骨骼的藻类即硅藻的残骸形成的无定形氧化硅。硅藻土的独特多孔氧化硅结构，能够具有高吸收能力和高表面积、高化学稳定性和低容积密度。所述性质可以允许天然和/或加工后的硅藻土应用于各种工业中的过滤介质、液体吸附剂、催化剂多孔载体、农药载体、涂料和纸张填料，以及耐火或磨料制品。

天然硅藻土由于硅藻的粒度分布和内在多孔结构，具有低渗透性（即，在约0.01达西至约0.10达西之间）。为了提高渗透性，需要对天然硅藻土进行进一步加工，例如通过加热来烧结硅藻，脱水并降低颗粒的比表面积。

在实践中，当制备高渗透性的硅藻土助滤剂时，将矿石中得到的硅藻土运送到工厂，压碎、研磨、筛选、预处理以除去异物或杂质，然后在回转炉或煅烧炉中以高于约1000°C(1832°F)的温度下煅烧。若原材料仅煅烧而不添加助熔剂，则后续产品称为煅烧硅藻土。若在煅烧过程中向回转炉中添加了助熔剂，则所得产品称为助熔煅烧硅藻土。煅烧步骤的目的在于，通过进一步硬化硅藻的外骨骼并形成个体硅藻的粗凝聚体，制造出具有期望的渗透性和凝聚形式的更优助滤剂。煅烧还可以氧化有机物质并将各种无机化合物杂质转化或分解为氧化物、硅酸盐或铝硅酸盐。

由于硅藻骨骼主要含有无定形氧化硅，因此天然存在的硅藻土主要是无定形的，少量以石英或方石英形式的结晶二氧化硅存在。天然硅藻土中的结晶二氧化硅含量（约0.0至约1.1wt%）相对较小。但是，当以高于1000°C(1832°F)的温度煅烧硅藻土时，可以形成更多结晶二氧化硅。已知从无定形氧化硅结晶为硅石（方石英）在600°C(1112°F)下极度缓慢，在提高至850°C(1562°F)下仍然缓慢，但在高于900°C(1652°F)的温度下迅速提高。由此一来，传统的煅烧方法可以生产出含有约20wt%至75wt%结晶二氧化硅的硅藻土助滤剂。煅烧后的硅藻土中如此高含量的结晶二氧化硅在某些应用中可能是不适宜的。

目前，一种助熔煅烧过程使用碳酸钠或其他钠化合物作为助熔剂，来熔融硅藻土并提高渗透性，由此生产出快速品级的助熔剂。但是，在煅烧中使用钠化合物使得煅烧终产品中的结晶二氧化硅含量不适宜地增加，主要是方石英。

为了更好地应对助滤剂工业所面对的挑战，制造出快速可渗透的硅藻土产品，需要开发出能够生产出高渗透性（例如大于约1.0达西）和低结晶二氧化硅含量（例如低于约4wt%）的煅烧硅藻土产品的生产方法。

发明内容

在本发明的一个方面中，公开了一种硅藻土产品。该硅藻土产品可以经过至少一个煅烧步骤，且可以包含硅藻土，至少一种粘合剂；以及不超过约4wt%结晶二氧化硅。所述至少一个煅烧步骤可以在约927°C和约1149°C之间进行，所述至少一种粘合剂可以包含硅酸钾，且所述硅藻土产品的渗透率可以在约0.3达西至约20达西以上的范围内。

在一种优选形式中，所述硅藻土产品的所述至少一种粘合剂可以由硅酸钾组成。

在另一种优选形式中，所述至少一个煅烧步骤在约982°C(1800°F)和约1093°C(2000°F)之间进行。

在另一种优选形式中，所述硅藻土产品的至少一个煅烧步骤可以持续约30分钟至约2个小时。

在另一种优选形式中，所述硅藻土产品的硅酸钾的含量可以在约1wt%至约10wt%的范围内。

在另一种优选形式中，所述硅藻土产品可以通过空气分级。

在另一种优选形式中，所述硅藻土产品的渗透率在约0.3达西至约20达西的范围内。

在另一种优选形式中，所述硅藻土产品的渗透率可以在约0.8达西至约20达西的范围内。

在另一种优选形式中，所述硅藻土产品的渗透率可以在约1达西至约20达西的范围内。

在另一种优选形式中，所述硅藻土产品的渗透率可以在约1.2达西至约16达西的范围内。

在另一种优选形式中，所述结晶二氧化硅可以不超过约2wt%。

在另一种优选形式中，所述硅藻土产品可以进一步包含定形剂，所述定形剂包含木质素磺酸钙和氢氧化镁。

在另一种优选形式中，所述硅藻土产品的结晶二氧化硅含量可以在约2wt%至约6wt%之间。