专利名称：源于有机卤代硅烷的生产的废料或碎屑的聚结方法
技术领域：
本发明涉及一种聚结方法，该方法使得能够钝化并回收利用来源于通过直接法生产有机卤代硅烷，更特别地生产甲基氯硅烷所产生的粉状废料和/或粉状残余碎屑。本发明还涉及通过这种聚结方法获得的产品，并涉及这种产品特别用于回收利用残余硅金属以及诸如铜的金属的用途。
按照Rochow反应(在铜基催化剂存在下硅金属与气态氯代甲烷的反应)的甲基氯硅烷的直接合成法在工业上的实施通常是在流化床中进行的。这种方法需要有规律地排空或清洗流化床，因而导致产生通常所谓的合成废料和残余碎屑。这些废料和/或残余碎屑是粉状的，并且除了硅金属之外还可能包含硅氧化物和诸如氯、氢或氧这样的元素以及诸如铜、碳、铁、铝、锌、钙、锡、锰等这样的元素。这些粉状废料和这些粉状碎屑具有高反应性，从而使得非常难以，甚至是不可能原样处理和运输它们。特别是，它们与液体或蒸汽形式的水反应放出氢，并且在与空气接触时具有自动加热性质。因此，所述废料必须进行钝化处理。
而且，所述废料和碎屑包含高比例的诸如硅和铜这样的成分，如果可以回收利用则是有利的。
美国专利US-A-5342430公开了一种钝化方法，在该方法中，废料与含有水和表面活性剂的含水介质反应，该反应任选地在高温下进行，然后引入粘结剂如木素磺化盐、蒙脱石或膨润土，在该处理之后可以除去水。
EP-A-0287934公开了一种两步法，该方法包括首先使废料聚结(形成丸粒)，然后用有机粘结剂浸渍这种聚结物。应用该有机粘结剂以在聚结过程中或者聚结之后浸渍该聚结物。该粘结剂可以是粘度足够低以确保其渗透到聚结物中的液体有机粘结剂，或者它也可以以溶液或含水乳液的形式使用。提供的该有机粘结剂渗透聚结物并提高其内聚力。有机粘结剂包括葡萄糖、树胶、粘合剂、沥青、蜡、淀粉，并且优选地，木质素，其为液体形式并且尤其是稀水溶液的形式。
EP-A-201199推荐将粉状废料与水结合，进行粒化并用惰性无机粉末涂覆粒料。采用5-50重量％的水(相对于废料+水混合物计)，以将硅转化成二氧化硅(这可以使硅钝化)。
因而，现有技术的方法的目的首先是钝化，而并不真正关心回收利用。它们所得到的产品的水含量与其运输、其处理和其回收利用不太相容(例如在冶金工业中)。
因此，本发明的目的是提供一种用于处理由直接合成法产生的废料和/或碎屑的新方法，该方法可以有效地钝化这些废料和/或这些碎屑并获得可以运输和处理的稳定的固体产品，并且尤其可以直接进行回收利用的操作，尤其是在冶金工业中的金属如硅和铜的回收利用。
本发明的另一个目的是提供这样一种方法，该方法可以在最低的成本下以最少的步骤数来实施。
本发明的主题因而是一种用于使源于有机卤代硅烷的生产的粉状废料和/或粉状碎屑聚结的方法，包括(i)将这种废料和/或碎屑与选自多糖的粘结剂混合；(ii)向该混合物中添加数量为3-10重量％，优选4-8重量％的水，相对于废料和/或碎屑+粘结剂总体计；(iii)搅拌在(ii)中获得的固体混合物，以获得均匀的混合物，并且(iv)通过在压机中压缩来生产固体聚结产品。
这种方法可以在减少水添加量的情况下生产以确定形状的硬且刚性的固体聚结物形式存在的非粉状产品。
措辞“废料”和“残余碎屑”具有常规的含义，可具体地涉及由直接合成法产生的废物质和碎屑，因而其主要包含硅金属，并且可能包含硅氧化物和少量的其它物质，如氯、氢、氧、铜、碳、铁、铝、锌、钙、锡、钛、锰等。
在优选的多糖当中，可提及的是淀粉和糊精，优选淀粉，特别是小麦淀粉或玉米淀粉。使用不同多糖、淀粉和/或糊精的混合物，如小麦和玉米淀粉的混合物，也落在了本发明的范围内。
粘结剂/废料之比尤其可以是0.1/1-0.5/1，并且优选0.15/1-0.3/1，以重量计。应当指出，在整个说明书和权利要求书中，除非另有说明，当涉及到数值范围时，端值是包含在内的。
该压机有利地具有旨在通过压缩模塑赋予聚结产品以确定形状的装置。可使用任意类型的压缩压机(用于通过在模型、空腔或模具中压缩来模塑或聚结的压缩压机类型)，如冲压机和辊型压块机。所使用的压机因而包括空腔、模型或模具，在其中产品通过压缩来聚结，并且其赋予聚结的产品以最终的形状。
在本发明中，优选饼状、小砖或小球的形式，其具有圆形或半圆形、圆柱形或半圆柱形等的简单几何形状。
辊型压块机构成了一个优选的实施方案。其包括彼此面对放置的辊(平行轴)，其中的至少一个辊的设置使得能够被旋转驱动，并且其中的至少一个辊包含确定形状的空腔。通常，两个辊均可以被旋转驱动，尤其是以相反的方向。可以在两个辊之间以一种可调节的方式施加压力。辊之一可以在轴上固定位置，而另一个辊可借助于适当的装置(尤其是通过液压装置，如活塞或起重器)压向前一个辊。两个辊也可以是可彼此相向移动的，以便提供所需的压力，例如借助于上面已经提到的液压装置。辊型压块机因而向在辊间经过的材料施以压力，优选可调节的压力，该材料在确定形状的空腔中模塑成形，该确定形状的空腔在这些辊中的至少一个的表面上提供。优选地，两个辊均具有互补形状的空腔。通过选择所述一个辊或两个辊的空腔的形状可以给予最终的模塑压缩材料任何希望的形状。
为了获得良好的聚结，可以调节在压机中施加的压力。通常，对于辊型压块机来说，可调节压力为10-80kN/cm辊宽。
在混合器中经过和在压机中经过是伴随着升温的，根据需要，其有利地被保持在40-100℃，优选45-70℃。
作为示例，可生产单位体积可以是0.5-20cm3的聚结物。毫无疑问，这些数值仅仅是作为示例给出的。
辊型压块机由诸如法国Raismes的Sahut-Conreur以及美国ElkGrove Village，IIIinois的K.R.Komarek Inc这样的公司设计并生产。
步骤(i)、(ii)和(iii)优选在同一个混合器或均化器中进行。其可以是任意类型的固体混合器。在步骤(i)和(ii)中的混合持续时间可以是大约几分钟。在步骤(ii)中，水的添加可以采用任何本身已知的方式来进行，例如，通过简单的倾倒，或者通过在步骤(i)的混合物上洒或喷雾来进行。尽管加入的水量减少，但均化易于实现。
辊型压块机通常通过进料装置来进料，该进料装置旨在推动辊间的物料。其尤其可以是螺杆装置或类似装置，例如垂直位于两个辊的相对面之上。根据一个任选的特征，由混合器得到的混合物经过这个进料装置，并且然后经过压机。
根据本发明方法获得的聚结物不会自动加热或者与水反应。它们因而可以不需要采取政府法规所要求的特定措施即可处理和运输。
这些聚结物还可被用作用以回收利用硅金属和其它金属如铜的原料。它们尤其可被用在商业中，如硅冶金工业、铜冶金工业、铁冶金工业和铸造。该聚结物还可被用于制造陶瓷、难熔化合物等。
通过实施本发明的方法所获得或者能够获得的固体聚结产品也是本发明的主题。
本发明的另一个主题是一种聚结产品，包含由直接合成法产生的废料和/或碎屑、选自多糖的粘结剂，其中粘结剂/废料之比以重量计为0.1/1-0.5/1，优选0.15/1-0.3/1，并且包含以重量计为3-10％，优选4-8％的水，相对于废料+粘结剂总体计。这种聚结物以固体刚性产品的形式存在，例如模塑产品，例如为饼状、小砖或小球的形式，其具有圆形或半圆形、圆柱形或半圆柱形等的简单几何形状，例如具有的单位体积为0.5-20cm3。其尤其是通过实施本发明方法而获得的聚结产品。
在这种聚结物中，粘结剂可以更特别地是淀粉和/或糊精，优选淀粉，并且特别是小麦淀粉和/或玉米淀粉。
现在将通过用于描述本发明实施方案的非限制性实施例来描述本发明。
实施例1将3000g粉状废料和1290g的粉状小麦淀粉(即相当于废料重量的43％)加入到固体混合器-均化器(诸如Lodige卧式混合器或具有行星式旋转叶片的混合器)中并混合几分钟。随后加入180g水(即相当于废料重量的6％)，并混合5分钟。最后，将均化的固体混合物引入到通过螺杆进料装置进料的辊型压块机中。
螺杆进料装置的旋转速度18转/分钟。
辊型压块机的特征(Sahut Conreur型D150)间隙7/10mm凹槽体积0.7cm3辊的旋转速度5转/分钟。
采用Bowes-Cameron试验(样品在140℃的容器温度下经过24小时，依照的是Recommandations relatives au Transport desMarchandises Dangereuses，Manuel d′épreuves et de critères，修订的第3版，联合国，纽约和日内瓦，1999)测试所获得的聚结物无自动加热，并且在与水接触时不发生反应。
实施例2在与实施例1相同的操作条件下，每3000g废料加入600g粉状小麦淀粉(即相当于废料重量的20％)和180克水(即相当于废料重量的6％)。
采用Bowes-Cameron试验(样品在140℃的容器温度下经过24小时)测试所获得的聚结物无自动加热，并且在与水接触时不发生反应。
对比例3在与实施例1相同的操作条件下，每3000g废料加入600g粉状小麦淀粉(即相当于废料重量的20％)。执行与上面相同的操作，但没有水。
结果缺乏聚结和自动加热性质。
对比例4在与实施例1相同的操作条件下，每3000g废料加入600g粉状小麦淀粉(即相当于废料重量的20％)和750克水(即相当于废料重量的25％)。
结果粘的聚结产品，其无法与模具分离，粘附到压机的辊上，不能测量自动加热性质。
应当清楚地理解，由所附权利要求所定义的本发明并不限于在上述说明中所指出的具体实施方案，而是涵盖了不超出本发明范围和精神的其可供选择的形式。
权利要求
1.一种用于使源于有机卤代硅烷的生产的粉状废料和/或粉状碎屑聚结的方法，包括(i)将这种废料和/或碎屑与选自多糖的粘结剂混合；(ii)向该混合物中添加数量为3-10重量％，优选4-8重量％的水，相对于废料+粘结剂总体计；(iii)搅拌在(ii)中获得的固体混合物，以获得均匀的混合物，并且(iv)通过在压机中压缩来生产固体聚结产品。
2.权利要求1的方法，其特征在于多糖是淀粉或糊精，优选小麦淀粉或玉米淀粉。
3.权利要求1或2的方法，其特征在于粘结剂/废料之比是0.1/1-0.5/1，优选0.15/1-0.3/1，以重量计。
4.权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于使用配备有用于通过压缩而模塑的装置的压机，优选辊型压块机，来执行步骤(iii)。
5.权利要求1-4中任一项的方法，其特征在于在步骤(iv)中的温度达到50-100℃，优选45-70℃的数值。
6.能够通过实施权利要求1-5中任一项的方法获得的固体聚结产品。
7.一种固体聚结产品，包含由直接合成法产生的废料和/或残余碎屑、选自多糖的粘结剂，其中粘结剂/废料之比以重量计为0.1/1-0.5/1，优选0.15/1-0.3/1，并且包含以重量计为3-10％，优选4-8％的水，相对于废料+粘结剂总体计。
8.权利要求7的产品，其特征在于它包括淀粉，优选小麦淀粉和/或玉米淀粉。
9.权利要求7或8的产品，其特征在于它以聚结模塑产品的形式存在，优选具有单位体积为0.5-20cm3。
全文摘要
本发明涉及一种用于使源于有机卤代硅烷的生产的粉状废料和/或粉状碎屑聚结的方法，包括将这种废料和/或碎屑与选自多糖的粘结剂(尤其是淀粉和糊精)混合；向该混合物中添加数量为3－10重量％，优选4－8重量％的水，相对于废料+粘结剂总体计；搅拌在前一个步骤中获得的固体混合物，以获得均匀的混合物；并且通过在压机中压缩来生产固体聚结产品。本发明还涉及所获得的聚结产品。
文档编号C22B1/14GK1809579SQ200480017395
公开日2006年7月26日 申请日期2004年4月30日 优先权日2003年5月21日
发明者G·西蒙 申请人:罗狄亚化学公司