專利名稱：高化學(xué)反應(yīng)性金屬的暫時(shí)惰性化方法及其化學(xué)應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高化學(xué)反應(yīng)性金屬的暫時(shí)惰性化方法和該暫時(shí)惰性化的金屬作為金屬化法或還原過程的試劑的化學(xué)應(yīng)用。
在暴露于空氣中的條件下，高反應(yīng)性金屬，例如鋰、鉀和鈉，與空氣中所含的水分和氧劇烈反應(yīng)。鈉和鉀與水接觸時(shí)會(huì)生成氫氣，而氫氣會(huì)自燃爆炸。因此，在不采取保護(hù)性措施的情況下處置這類金屬是極其危險(xiǎn)的。
涂敷普通金屬物件以使其免受腐蝕的辦法是眾所周知的。然而，迄今無人用固體抑制層包覆用于化學(xué)用途的例如鈉一類的高反應(yīng)性金屬。人們只是將其貯存在惰性有機(jī)液體(例如石蠟油或環(huán)己烷)中，或者，如果該金屬是粉末狀的，將其懸浮于液體中，膏狀物或固態(tài)惰性材料中。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，為安全處置作為化學(xué)試劑的高反應(yīng)性金屬，例如鋰、鉀和鈉，可以通過用一種抑制性固體層包覆的方法將其保護(hù)起來。這種方法也可以用于這類高反應(yīng)性金屬與其他金屬的混合物，例如與鈣、鎂、鋁和鐵的混合物，或與有機(jī)或無機(jī)載體的混合物。所述的混合物，尤其是通過劇烈混合、研磨、粉碎而制得的混合物，是處于高反應(yīng)性狀態(tài)的，例如處于引火狀態(tài)。
經(jīng)驗(yàn)證，大量有機(jī)化合物都適用于該暫時(shí)惰性化方法中，例如固體石蠟、惰性聚合物、酯類、醚類、聚硅氧烷類等等。這類化合物的混合物更具優(yōu)點(diǎn)，這是由于使用混合物可以精確調(diào)節(jié)抑制層的物理性能。例如，固體石蠟制成的抑制層較脆，通過加入蠟，例如羊毛脂，該固體抑制層會(huì)變得有彈性，并且在機(jī)械應(yīng)力下不破裂。
高反應(yīng)性金屬的暫時(shí)惰性化的另一尤其有效的方法是使用所謂熱縮性薄膜形式的有機(jī)聚合物。這種材料可以通過柱塞式擠出機(jī)很容易地施于已成型為合適錠材或帶材的金屬，例如鈉上。
尤其具有優(yōu)勢(shì)的是帶有一個(gè)或多個(gè)相同或不同官能團(tuán)的長鏈烴類，其中所述的官能團(tuán)隨機(jī)地與該高反應(yīng)性金屬相互反應(yīng)，生成相應(yīng)的衍生物，并由此得到包覆層與金屬的更好的結(jié)合。適宜的實(shí)例有脂肪酸、胺類、醇類和含有鹵素或硅的長鏈烴類。含有此類官能團(tuán)的烴類宜以與不含官能團(tuán)的軟化烴類的混合物的形式使用。高反應(yīng)性金屬也可以用憎水性的或憎水化的抑制性無機(jī)固體(例如滑石)，或者用填有惰性化有機(jī)物的無機(jī)物質(zhì)使其暫時(shí)惰性化?？梢酝ㄟ^分散化學(xué)反應(yīng)(DCR方法)來實(shí)現(xiàn)均勻的充填。
通過下面的方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高反應(yīng)性金屬的尤其有效的包覆第一步，施用軟性的或塑性的有機(jī)固體，和再一個(gè)粘粉的步驟。在后一個(gè)步驟中，將高抑制性粉末分布在第一層上，從而改善其一些物理性能，例如抗破裂性。為此目的的粘粉用的材料主要是不含鹵素的塑性粉末，例如聚乙烯粉末。
可以通過在保護(hù)性氣氛下的浸漬、噴涂或上粉方法進(jìn)行包覆。在浸漬和噴涂中，固體必須處于熔化狀態(tài)。載體上的高反應(yīng)性金屬可以通過與抑制性化合物一起研磨或通過用溶化態(tài)惰性化材料噴涂或使其飽和、再在液態(tài)懸浮液固化后使其分散的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)其的抑制。
本發(fā)明的暫時(shí)性惰性化的高反應(yīng)性金屬可以安全地用來作為金屬化劑和還原劑，例如，用來使作為固體(例如污染的粉煤灰、污染的土壤等)中污染物的鹵素還原脫鹵，方法是將所述暫時(shí)惰性化的高反應(yīng)性金屬與所述污染的材料在氫源物質(zhì)、電子轉(zhuǎn)移促進(jìn)劑和其他助劑的存在下用塔式研磨機(jī)研磨，或者采用所述還原性脫鹵方法的化學(xué)加工替代方案。
本發(fā)明的方法的主要優(yōu)點(diǎn)是抑制性材料的選擇可以根據(jù)該惰性化的金屬作為化學(xué)金屬化劑或還原劑的后續(xù)用途而定。在這種情況下，可以只選擇那些在該化學(xué)過程中起作用的化合物，例如聚醚類、胺類、微粉化的鋁等等。
實(shí)施例所有可行性試驗(yàn)都是示范性地用切成40×5×3毫米的金屬鈉進(jìn)行的。
將一塊鈉浸入到熔融態(tài)固體石蠟ISCO-BLEND 250中數(shù)秒，隨后令其冷卻至室溫。當(dāng)彎曲該鈉塊時(shí)，涂敷層破裂。
若用同樣的固體石蠟和30％羊毛脂替代該固體石蠟，涂敷層不發(fā)生破裂。用固體石蠟和作為軟化劑的石蠟油膏混合物時(shí)，得到同樣結(jié)果。
將一塊鈉浸入到熔融態(tài)十六烷醇中數(shù)秒，隨后令其冷卻至室溫。僅當(dāng)最大程度地彎曲該鈉塊時(shí)，涂敷層才破裂。通過向熔體中加入15％聚乙烯粉末，可以改進(jìn)其機(jī)械性能。
可以用硬脂酸替代試驗(yàn)3的十六烷醇。在一些位置，鈉與羧基發(fā)生反應(yīng)，生成氫氣的小氣泡。當(dāng)彎曲該鈉塊時(shí)，涂敷層不發(fā)生破裂。
可以用十八烷基胺替代試驗(yàn)4的硬脂酸。所述胺與30％的石蠟油膏的融合得到了不破裂的涂層，但是在升高的溫度下可能出現(xiàn)結(jié)塊。通過用細(xì)分散的憎水性鋁使由此涂敷的鈉粘粉，便不發(fā)生結(jié)塊。
將一塊PE收縮膜在一個(gè)干燥室內(nèi)加熱到80℃。用該膜迅速包覆一個(gè)鈉塊，并令其冷卻到室溫。當(dāng)彎曲該鈉塊時(shí)，該緊密的包覆層根本不發(fā)生破裂。
至此，本發(fā)明的一些實(shí)施方案已經(jīng)詳細(xì)說明。顯然，本領(lǐng)域熟練人員在不背離本發(fā)明構(gòu)思的前提下可以作出各種更改和變動(dòng)方案。所有這些更改和變動(dòng)方案也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，其性質(zhì)取決于其相應(yīng)的內(nèi)容。此外，上文中的實(shí)施例是用來說明本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施方案的，而不是用來限制本發(fā)明方法的范圍的。
權(quán)利要求
1.使高化學(xué)反應(yīng)性金屬暫時(shí)惰性化方法，其特征在于用一種固體抑制層包覆所述金屬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述化學(xué)高反應(yīng)性金屬為金屬鉀、鈉或鋰，或者其物理混合物形式，或者其合金形式，或者與其它金屬或化學(xué)惰性化非金屬化合物形成的混合物或合金的形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中高反應(yīng)性金屬的混合物中的所述金屬是鎂、鈣、鋁、鐵或其混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述的高反應(yīng)性金屬與鎂、鈣、鋁或鐵或者其混合物的混合物是通過劇烈混合、研磨或粉碎而獲得的。
5.根據(jù)權(quán)利要求2和4的方法，其中所述的劇烈混合用臥式或立式球磨機(jī)進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述的高反應(yīng)性金屬的混合物中的所述化學(xué)惰性化非金屬化合物為無機(jī)或有機(jī)固體載體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的抑制層包括固體長鏈有機(jī)化合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述的固體長鏈有機(jī)化合物是固體石蠟。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述的固體長鏈有機(jī)化合物在其分子上帶有作為官能團(tuán)的羧基、羥基、氨基或鹵素，或者其衍生物或所述官能團(tuán)的組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述的固體長鏈有機(jī)化合物是不帶有官能團(tuán)的長鏈烴類與帶有至少一個(gè)所述官能團(tuán)的長鏈烴類的混合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述的固體長鏈有機(jī)化合物是醚類、酯類、聚合物粉末、含硅的聚合物，或收縮包裝膜形式的聚合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的抑制層是一種無機(jī)非金屬化合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述的作為抑制層的無機(jī)非金屬化合物是滑石，或者氫氧化鈣粉末，或者氧化鈣，或者其混合物。
14.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中所述的抑制層含有填充有一種長鏈有機(jī)化合物的一種無機(jī)非金屬化合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述的對(duì)無機(jī)非金屬化合物的填充是通過劇烈的混合、研磨、粉碎或者用分散化學(xué)反應(yīng)的方法實(shí)現(xiàn)的。
16.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中通過在保護(hù)性氣氛下浸漬、噴涂、包裹或上粉的方法用所述抑制層包覆所述的高反應(yīng)性金屬。
17.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中通過在保護(hù)性氣氛下浸漬、噴涂的方法用所述抑制層包覆所述的高反應(yīng)性金屬，并隨后用有機(jī)或無機(jī)惰性粉末狀惰性化材料粘粉的方法處理所述的高反應(yīng)性金屬。
18.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中在成型過程中用熱收縮性膜包覆所述的高反應(yīng)性金屬。
19.上述任一項(xiàng)權(quán)利要求的暫時(shí)惰性化的高化學(xué)反應(yīng)性金屬在劇烈混合的裝置中用于金屬化或化學(xué)還原之目的的應(yīng)用。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的暫時(shí)惰性化的高化學(xué)反應(yīng)性金屬的應(yīng)用，其中所述的劇烈混合的裝置是臥式或立式球磨機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及使高化學(xué)反應(yīng)性金屬暫時(shí)惰性化的方法，其中所述金屬為金屬鉀、鈉或鋰，或者其物理混合物的形式，或者其合金的形式，或者與一種或多種其它金屬或化學(xué)惰性化非金屬化合物的混合物或合金的形式，并且所述金屬用一種固體抑制層包覆。本發(fā)明的暫時(shí)惰性化的高反應(yīng)性金屬可以安全地貯存和作為金屬化劑和還原劑。
文檔編號(hào)B05D7/14GK1565674SQ0314825
公開日2005年1月19日 申請(qǐng)日期2003年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月30日
發(fā)明者費(fèi)特烈·伯爾辛 申請(qǐng)人:Dcr國際環(huán)境服務(wù)有限公司