基于碳酸钙和碳酸镁的混合固体相的矿物组合物及该组合物的制法_2

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有过高的热导率。
[0031 ] 在该碳酸盐化步骤中,优选提供,C02应当以100体积%的纯C0 2或在载气特别是空气中稀释的C02注入,在载气中C02的体积浓度为15%?50%,特别是15%?25%。总注射率(载气和C02)有利地对于每千克悬浮的固体相可为15?55dm3/min。C02(不含载气)的流率有利地对于每千克悬浮的固体相为2.5?9.5dm3/min,特别是对于每千克悬浮的固体相为5?9.5dm3/min。
[0032]在该碳酸盐化步骤(本发明方法的步骤ii)中,悬浮液电导率的变化取决于悬浮液中固体相的选择。
[0033]如果所述钙质化合物是氢氧化钙的形式或含有氢氧化钙,电导率开始快速且急剧地降低,这解释为碳酸钙的沉淀。另一方面,当所述至少一种钙质化合物完全是碳酸钙的形式时,它在碳酸盐化过程中不发生任何反应,因此对悬浮液的电导率没有影响。
[0034]由于碳酸氢镁的离子的形成,镁化合物的碳酸盐化最初伴随着悬浮液电导率的增加。与该溶解平行,发生碳酸氢根离子沉淀为水菱镁矿,其在第二阶段或引起电导率的降低,或至少引起电导率的稳定。与镁化合物的碳酸盐化相关的随后是降低或稳定的所述电导率的增加,对于上述钙质化合物是碳酸钙形式时正好在碳酸盐化步骤开始时发生,或者对于所述钙质化合物最初是氢氧化钙形式时则在碳酸钙沉淀之后发生。
[0035]在所有情况下,悬浮液的pH (当钙质化合物是碳酸钙形式时pH最初接近于9,以及当钙质化合物是氢氧化钙形式时pH最初为12?13)在整个悬浮固体相的碳酸盐化反应过程中降低至低于9的值,特别是低于8.5,并且更特别是低于8.3。即使达到该pH,然而仅当观察到前述电导率的稳定步骤时才停止反应。
[0036]在处于悬浮状态下和碳酸盐化期间,有利地可将悬浮液保持在例如转速为350?650rpm的搅拌下。
[0037]根据本发明的一种实施方式,在碳酸盐化之后上述方法进一步包括所述悬浮液的所述碳酸盐化的混合固体相和所述水相之间的固-液分离步骤。有利地,然后可对所述混合固体相进行至少部分地干燥。
[0038]本发明还涉及一种含有合成的钙和镁的碳酸盐的混合固体相的矿物组合物,其可使用本发明的方法制备。该组合物由结晶的钙质部分和片状形式的结晶的镁部分形成,所述钙质部分的晶体和所述镁部分的晶体以复合聚集体的形式聚集,这些聚集体自身以附聚物的形式至少部分地附聚,所述钙质部分包括选自由方解石、文石和它们的混合物组成的组中的至少一种碳酸盐,所述镁部分包括片状形式的水菱镁矿,所述矿物组合物的碳酸盐的所述混合固体相具有根据标准EN 459.2测量的250kg/m3或更低且80kg/m 3或更高的堆密度,并且具有0.4?4.0的Ca/Mg摩尔比。有利地,在该组合物中,所述混合固体相具有高于1.2的Ca/Mg摩尔比。有利地,Ca/Mg摩尔比可为3或更低,并且特别是2.5或更低。
[0039]优选地,所述矿物组合物的钙质部分含有小于30重量%,更优选小于20重量%,进一步优选小于10重量%,甚至小于5重量%的文石。
[0040]有利地,所述矿物组合物的钙质部分主要由方解石形成。
[0041]本发明的组合物可进一步包括水相,然后所述组合物为悬浮液或浆料的形式。它也可以是固体形式,特别是粉末形式,并具有相对于所述组合物的总重量为0?4重量%,特别是0.1?4重量%,更优选为3重量%或更低,进一步优选2重量%或更低的水的湿度水平。
[0042]根据本发明的一种实施方式,研磨所述混合固体相以得到尺寸为2mm或更小的颗粒。
[0043]方解石和文石是碳酸钙0&0)3的两种晶体结构。水菱镁矿也称为碱式碳酸镁,具有式Mg5 (C03) 4 (OH) 2.4H20或4MgC03.Mg (OH) 2.4H20。在X射线衍射数据库(国际衍射数据中心(ICDD)数据库)中,水菱镁矿对应于携带编码00-025-0513(单斜晶系)和01-070-1177(斜方晶系)的数据表。不应与菱镁矿(化学式为MgC03的碳酸镁)或与三水菱镁矿(化学式为MgC03.3H20的熟化碳酸镁)混淆,根据本发明以上物质是要避免的。
[0044]根据本发明的表述“堆密度”是指根据标准EN 459.2测量的材料的质量与所有附聚物或晶粒的表观体积之间的比例。
[0045]根据本发明得到的组合物的低堆密度源于大的孔容积,S卩,在混合固体相中并入大量气体,该混合固体相具有若干层的孔隙率:在晶体聚集体内、在聚集体的附聚物内以及甚至在附聚物或颗粒之间。
[0046]根据本发明的表述“孔容积”是指对应于上面描述的各种孔隙率的总孔容积并且由压汞法测得。
[0047]通常认为,标准水菱镁矿的堆密度为200?400kg/m3。合成的碳酸钙通常具有250?600kg/m3的堆密度。
[0048]与所预期的相反,含有碳酸钙和水菱镁矿的混合固体相的本发明的组合物对于0.4?4的Ca/Mg摩尔比具有低于250kg/m3的堆密度。
[0049]该结果更加令人惊讶,因为它可得到降低的热导率,对于本发明的矿物组合物,约为25?45mW/K/m,特别是约为35?40mW/K/m。
[0050]因此,本发明组合物的混合固体相具有在通常的纯的水菱镁矿相或合成的碳酸钙类型的相中所不能发现的特别方面。
[0051]解释似乎在于如下事实:钙和镁的混合固体相具有提供彼此相关的孔隙率、聚集程度和晶体的组织(organisat1n)之间更好的折衷的混合晶体结构。这种折衷导致低的堆密度,并因此导致低的热导率。使用经特别设计的本发明方法可得到该效果,从而实现根据本发明组合物的固体相的低堆密度并因此低热导率的特性。
[0052]根据本发明的矿物组合物的混合固体相可具有10m2/g或更高,更具体地高于12m2/g,优选15m2/g或更高,以及可能达到25m2/g的比表面积。
[0053]本发明中使用的表述“比表面积”是指用氮吸附测压法测量并使用Brunauer,Emmett和Teller模型(BET方法)计算的比表面积。
[0054]因此,本发明组合物的混合固体相有意想不到的优点,因为其比表面积大于通常的碾磨的碳酸钙(GCC)或合成的碳酸钙(它们具有约3?15m2/g,最通常小于10m2/g的比表面积)的比表面积。
[0055]在本发明的组合物中,相对于所述混合固体相的重量,水菱镁矿含量为5?80重量%,有利地为5?71重量%,优选为15?50重量%,更优选为25?35重量%。
[0056]有利地,所述钙质部分相对于所述混合固体相的总重量以20?85重量%,有利地29?85重量%,优选50?75重量%,特别是60?70重量%包含在本发明的组合物中。总的镁部分的含量为所述混合固体相总重量的5?71重量%,有利地为15?50重量%,优选为20?40重量%,并且更优选为25?35重量%。
[0057]在本发明优选组合物的干粉中,可辨别出下述组分(重量% ):
[0058]碳酸钙CaC03(方解石以及任选地痕量的文石):29_85% ;
[0059]氢氧钙石Ca(0H)2:0 ?2% ;
[0060]水菱镁矿Mg5 (C03) 4 (0H) 2.4Η20:5 ?71 % ;
[0061]水镁石Mg(0H)2:0?10%,优选0?7%,更优选0?3% ;
[0062]方镁石Mg0:0 ?2%;
[0063]镁羟基氧化物Mg302 (OH) 2:0?5 %,优选0?2 %。
[0064]优选地,在本发明的矿物组合物中,混合固体相的堆密度是220kg/m3或更低,更优选200kg/m3或更低,甚至180kg/m3或更低。
[0065]在本发明一种有利的组合物中,矿物组合物的混合固体相具有25?45mW/K/m,特别是28?40mW/K/m的热导率。
[0066]根据本发明一种有利的实施方式,相对于组合物的总重量混合固体相的比例为5?65重量%,并且相对于矿物组合物的总重量包含35?95重量%的比例的液体介质。
[0067]根据本发明一种有利的实施方式,混合固体相由研磨成尺寸为2mm或更小,优选为1mm或更小,更优选为200 μπι或更小,并且特别是80 μπι或更小的颗粒的附聚物构成。有利地,这些附聚物具有大于5 μ m,有利地大于7 μ m的d5。以及大于10 μ m,有利地大于20 μ m的 d95。
[0068]根据本发明,混合固体相的聚集体由其上聚集有水菱镁矿片的钙质芯部形成。
[0069]上述聚集体可具有基本上球形的形态。
[0070]聚集体体积的80%的平均尺寸可以约为1?30 μ m,优选约为3?20 μ m,特别是约为5?15 μπι。水菱镁矿片体积的80%的片宽约为0.5?10 μm,优选约为0.5?5 μπι。
[0071]水菱镁矿片不是随意聚集的。本发明的聚集体总体上具有类似于沙漠玫瑰(desert rose)的形状。
[0072]具有本发明的优选矿物组合物的干粉可具有以下特性:
[0073]堆密度:100?250kg/m3
[0074]热导率:25?45mW/K/m
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