含有低含量結(jié)晶二氧化硅的硅藻土助濾劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開(kāi)一般涉及硅藻土產(chǎn)品，更具體而言，涉及含有低含量結(jié)晶二氧化硅的硅藻 土廣品。
【背景技術(shù)】
[0002] 硅藻土，亦稱為D. E.，或硅藻巖，是一種天然形成的沉積巖，其可以破碎成細(xì)粉。硅 藻土的成分主要是具有硅質(zhì)骨骼的藻類即硅藻的殘骸形成的無(wú)定形氧化硅。硅藻土的獨(dú)特 多孔氧化硅結(jié)構(gòu)，能夠具有高吸收能力和高表面積、高化學(xué)穩(wěn)定性和低容積密度。所述性質(zhì) 可以允許天然和/或加工后的硅藻土應(yīng)用于各種工業(yè)中的過(guò)濾介質(zhì)、液體吸附劑、催化劑 多孔載體、農(nóng)藥載體、涂料和紙張?zhí)盍希约澳突鸹蚰チ现破贰?br>[0003] 天然硅藻土由于硅藻的粒度分布和內(nèi)在多孔結(jié)構(gòu)，具有低滲透性（即，在約0. 01 達(dá)西至約0. 10達(dá)西之間）。為了提高滲透性，需要對(duì)天然硅藻土進(jìn)行進(jìn)一步加工，例如通過(guò) 加熱來(lái)燒結(jié)硅藻，脫水并降低顆粒的比表面積。
[0004] 在實(shí)踐中，當(dāng)制備高滲透性的硅藻土助濾劑時(shí)，將礦石中得到的硅藻土運(yùn)送到工 廠，壓碎、研磨、篩選、預(yù)處理以除去異物或雜質(zhì)，然后在回轉(zhuǎn)爐或煅燒爐中以高于約1000° C (1832° F)的溫度下煅燒。若原材料僅煅燒而不添加助熔劑，則后續(xù)產(chǎn)品稱為煅燒硅藻 土。若在煅燒過(guò)程中向回轉(zhuǎn)爐中添加了助熔劑，則所得產(chǎn)品稱為助熔煅燒硅藻土。煅燒步 驟的目的在于，通過(guò)進(jìn)一步硬化硅藻的外骨骼并形成個(gè)體硅藻的粗凝聚體，制造出具有期 望的滲透性和凝聚形式的更優(yōu)助濾劑。煅燒還可以氧化有機(jī)物質(zhì)并將各種無(wú)機(jī)化合物雜質(zhì) 轉(zhuǎn)化或分解為氧化物、硅酸鹽或鋁硅酸鹽。
[0005] 由于硅藻骨骼主要含有無(wú)定形氧化硅，因此天然存在的硅藻土主要是無(wú)定形的， 少量以石英或方石英形式的結(jié)晶二氧化硅存在。天然硅藻土中的結(jié)晶二氧化硅含量(約〇. 〇 至約l.lwt%)相對(duì)較小。但是，當(dāng)以高于1000° C (1832° F)的溫度煅燒硅藻土?xí)r，可以 形成更多結(jié)晶二氧化硅。已知從無(wú)定形氧化硅結(jié)晶為硅石(方石英)在600° C (1112° F) 下極度緩慢，在提高至850° C (1562° F)下仍然緩慢，但在高于900° C (1652° F)的 溫度下迅速提高。由此一來(lái)，傳統(tǒng)的煅燒方法可以生產(chǎn)出含有約20wt%至75wt%結(jié)晶二氧 化硅的硅藻土助濾劑。煅燒后的硅藻土中如此高含量的結(jié)晶二氧化硅在某些應(yīng)用中可能是 不適宜的。
[0006]目前，一種助熔煅燒過(guò)程使用碳酸鈉或其他鈉化合物作為助熔劑，來(lái)熔融硅藻土 并提高滲透性，由此生產(chǎn)出快速品級(jí)的助熔劑。但是，在煅燒中使用鈉化合物使得煅燒終產(chǎn) 品中的結(jié)晶二氧化硅含量不適宜地增加，主要是方石英。
[0007] 為了更好地應(yīng)對(duì)助濾劑工業(yè)所面對(duì)的挑戰(zhàn)，制造出快速可滲透的硅藻土產(chǎn)品，需 要開(kāi)發(fā)出能夠生產(chǎn)出高滲透性(例如大于約1. 0達(dá)西）和低結(jié)晶二氧化硅含量(例如低于約 4wt%)的煅燒硅藻土產(chǎn)品的生產(chǎn)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 在本發(fā)明的一個(gè)方面中，公開(kāi)了一種硅藻土產(chǎn)品。該硅藻土產(chǎn)品可以經(jīng)過(guò)至少一 個(gè)煅燒步驟，且可以包含硅藻土，至少一種粘合劑；以及不超過(guò)約4wt%結(jié)晶二氧化硅。所述 至少一個(gè)煅燒步驟可以在約927° C和約1149° C之間進(jìn)行，所述至少一種粘合劑可以包 含硅酸鉀，且所述硅藻土產(chǎn)品的滲透率可以在約0. 3達(dá)西至約20達(dá)西以上的范圍內(nèi)。
[0009] 在一種優(yōu)選形式中，所述硅藻土產(chǎn)品的所述至少一種粘合劑可以由硅酸鉀組成。
[0010] 在另一種優(yōu)選形式中，所述至少一個(gè)煅燒步驟在約982° C (1800° F)和約 1093° C (2000° F)之間進(jìn)行。
[0011] 在另一種優(yōu)選形式中，所述硅藻土產(chǎn)品的至少一個(gè)煅燒步驟可以持續(xù)約30分鐘 至約2個(gè)小時(shí)。
[0012] 在另一種優(yōu)選形式中，所述娃藻土產(chǎn)品的娃酸鉀的含量可以在約lwt%至約10wt°/〇 的范圍內(nèi)。
[0013] 在另一種優(yōu)選形式中，所述硅藻土產(chǎn)品可以通過(guò)空氣分級(jí)。
[0014] 在另一種優(yōu)選形式中，所述硅藻土產(chǎn)品的滲透率在約0. 3達(dá)西至約20達(dá)西的范圍 內(nèi)。
[0015] 在另一種優(yōu)選形式中，所述硅藻土產(chǎn)品的滲透率可以在約0. 8達(dá)西至約20達(dá)西的 范圍內(nèi)。
[0016] 在另一種優(yōu)選形式中，所述硅藻土產(chǎn)品的滲透率可以在約1達(dá)西至約20達(dá)西的范 圍內(nèi)。
[0017] 在另一種優(yōu)選形式中，所述硅藻土產(chǎn)品的滲透率可以在約1. 2達(dá)西至約16達(dá)西的 范圍內(nèi)。
[0018] 在另一種優(yōu)選形式中，所述結(jié)晶二氧化硅可以不超過(guò)約2wt%。
[0019] 在另一種優(yōu)選形式中，所述娃藻土產(chǎn)品可以進(jìn)一步包含定形劑，所述定形劑包含 木質(zhì)素磺酸鈣和氫氧化鎂。
[0020] 在另一種優(yōu)選形式中，所述娃藻土產(chǎn)品的結(jié)晶二氧化娃含量可以在約2wt%至約 6wt%之間。
[0021] 本發(fā)明的又一方面中，公開(kāi)了一種用于制造低結(jié)晶二氧化硅含量的硅藻土產(chǎn)品的 方法。該方法可以包含：提供天然硅藻土；以至少一種粘合劑處理所述天然硅藻土，形成混 合物；以及對(duì)所述混合物進(jìn)行至少一個(gè)煅燒步驟。所述至少一個(gè)煅燒步驟可以在約927° C (1700° F)和約1149° C (2100° F)之間進(jìn)行。所述至少一種粘合劑可以包含硅酸鉀。 所述硅藻土產(chǎn)品的滲透率可以在約〇. 3達(dá)西至約20達(dá)西以上的范圍內(nèi)。此外，所述硅藻土 廣品的結(jié)晶^氧化娃含量可以不大于約4wt%。
[0022] 在一種優(yōu)選形式中，用于所述方法中的至少一種粘合劑可以由硅酸鉀組成。
[0023] 在另一種優(yōu)選形式中，所述方法的至少一個(gè)煅燒步驟可以在約982° C (1800° F)和約1093° C (2000° F)之間進(jìn)行。
[0024] 在另一種優(yōu)選形式中，所述方法的至少一個(gè)煅燒步驟可以持續(xù)約30分鐘至約2個(gè) 小時(shí)。
[0025] 在另一種優(yōu)選形式中，所述方法的硅酸鉀的含量可以在約lwt%至約10wt%的范圍 內(nèi)。
[0026] 在另一種優(yōu)選形式中，所述方法制得的硅藻土產(chǎn)品的滲透率在約0. 3達(dá)西至約20 達(dá)西的范圍內(nèi)。
[0027] 在另一種優(yōu)選形式中，所述硅藻土產(chǎn)品的滲透率可以在約1達(dá)西至約20達(dá)西的范 圍內(nèi)。
[0028] 在另一種優(yōu)選形式中，所述硅藻土產(chǎn)品的滲透率可以在約1. 2達(dá)西至約16達(dá)西的 范圍內(nèi)。
[0029] 在另一種優(yōu)選形式中，所述方法在所述至少一個(gè)煅燒步驟之前，進(jìn)一步包括以定 形劑處理所述混合物的步驟。所述定形劑可以包含木質(zhì)素磺酸鈣和氫氧化鎂。
[0030] 在另一種優(yōu)選形式中，所述方法制得的硅藻土產(chǎn)品的硅酸鉀的含量可以在約2wt% 至約6wt%的范圍內(nèi)。
[0031] 本發(fā)明的又一方面中，公開(kāi)了一種硅藻土助濾劑，其可以包含煅燒硅藻土產(chǎn)品。所 述煅燒硅藻土產(chǎn)品可以包含：不大于約4wt%的結(jié)晶二氧化硅含量；約0. 3達(dá)西至約20達(dá) 西以上的滲透率范圍；以及包含硅酸鉀的至少一種粘合劑；其中所述硅藻土產(chǎn)品可以在約 927° C(1700° F)和約1149° C (2100° F)之間煅燒至少約45分鐘。
[0032] 在一種優(yōu)選形式中，所述硅藻土助濾劑的滲透率可以在約0. 3達(dá)西至約20達(dá)西的 范圍內(nèi)。
[0033] 在一種優(yōu)選形式中，所述硅藻土助濾劑的滲透率可以在約1達(dá)西至約20達(dá)西的范 圍內(nèi)。
[0034] 在一種優(yōu)選形式中，所述硅藻土助濾劑的滲透率可以在約1. 2達(dá)西至約16達(dá)西的 范圍內(nèi)。
[0035] 在閱讀詳細(xì)說(shuō)明書(shū)之前，應(yīng)當(dāng)理解，下列詳細(xì)說(shuō)明書(shū)僅作為舉例說(shuō)明目的，并不對(duì) 本發(fā)明及其應(yīng)用和用途造成任何限制。在此意義上，還應(yīng)當(dāng)理解，本文的詳細(xì)實(shí)施例并不限 于與特定類型的熱交換元件或燃?xì)廨啓C(jī)共同使用。因此，雖然本公開(kāi)為了便于說(shuō)明，展示和 表述了如圖所示的某些示例性實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解，其還可以以各種其他類型的實(shí)施例及其 等同形式，以及在各種其他系統(tǒng)和環(huán)境中進(jìn)行實(shí)施。
【附圖說(shuō)明】
[0036] 圖1是展示本發(fā)明中用于制造低結(jié)晶二氧化硅含量的硅藻土產(chǎn)品的過(guò)程的示例 性步驟的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 本公開(kāi)描述了用于硅藻土產(chǎn)品，制備硅藻土產(chǎn)品的方法，以及用于使用硅藻土產(chǎn) 品的方法。進(jìn)一步地，所述硅藻土產(chǎn)品與初始材料天然硅藻土相比，可以具有改進(jìn)的滲透 率。本文所公開(kāi)的硅藻土產(chǎn)品的滲透率可以是，例如，約〇. 3達(dá)西、高于約0. 3達(dá)西、約1達(dá) 西、約1. 2達(dá)西或高于約2達(dá)西，而其結(jié)晶二氧化硅含量可以是，例如，不大于約4wt%或不 大于約2wt%。此外，所公開(kāi)的硅藻土產(chǎn)品可以由天然硅藻土和粘合劑經(jīng)過(guò)煅燒步驟制得。
[0038] 1.天然硅藻土 用于制備本公開(kāi)的硅藻土產(chǎn)品的方法包括使用天然硅藻土作為初始材料。本文中所稱 的"天然硅藻土"意指任何尚未經(jīng)過(guò)煅燒或助熔煅燒步驟的硅藻土材料。天然硅藻土草料 可以是來(lái)自咸水源或淡水源。此外，所述天然硅藻土可以是能夠以原始形式或經(jīng)過(guò)一個(gè)或 多個(gè)加工步驟后用于助濾劑產(chǎn)品的材料。所述天然硅藻土可以是加工產(chǎn)品或可以是未加工 產(chǎn)品，后者可以從礦物直接運(yùn)輸，而不經(jīng)過(guò)任何化學(xué)或機(jī)械改性加工。天然硅藻土可以是來(lái) 自加工或未加工的塞闊亞礦（Sequoya Ore