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_3

文档序号:9568106阅读:来源:国知局
075]BET 比表面积:10 ?35m2/g
[0076]<100 μ m 的孔容积:1 ?5cm3/g
[0077]湿度:0?4%。
[0078]本发明的组合物可进一步包括促进所述组合物的制备过滤、贮存和/或碾磨(解附聚(de-agglomerat1n))的添加剂,尤其是提高本发明悬浮液的稳定性的添加剂。
[0079]有利地,可以对混合固体相进行研磨或解附聚以得到尺寸为2_或更小,优选1_或更小,更优选200 μπι或更小,并且特别是80 μπι或更小的颗粒。在解附聚或碾磨的同时可进行干燥操作。
[0080]本发明还涉及本发明的矿物组合物或使用本发明的方法得到的组合物在建筑材料中的用途。
[0081]该组合物可特别考虑用作制备绝热材料特别是矿物片材或泡沫形式的绝热面板的原料,或在砂楽(mortars)、灰楽(renderings)、混凝土中具体用作绝热组分。
[0082]可以设想的本发明组合物的一个用途是在聚合物材料、橡胶、纸、涂料、化妆品中用作填料,特别是用作低密度和/或高孔隙率的矿物填料。该组合物也可以设想用作在例如矿物悬浮液、胶水、沥青或柏油中的稠化剂或流变剂。其可设想将其用于水处理或气体处理,或用于催化剂领域,或用作香料、调味料、活性成分的载体以确保逐渐和/或延迟释放到所使用的它们的介质中。
【附图说明】
[0083]本发明的其他细节和具体方面将从下面给出的作为非限制性实施例的描述中变得明显,其中如果没有特别说明给出的百分数都是重量百分数。
[0084]所附图1、图5、图8和图10示出在实施例1、4、6和7中的整个碳酸盐化反应过程中pH变化和电导率变化的曲线。图2、图3、图4A、图4B、图6、图7、图9和图11是示出在实施例1?7中得到的组合物的晶体结构的扫描电子显微镜(SEM)图像。
【具体实施方式】
[0085]在实施例中,堆密度是根据标准EN 459.2测量的。当测量取决于样品堆叠程度的热导率时,得到第二非标准化密度值,必须标示出该值以获知热导率测量条件。
[0086]按照标准ISO 8301或NF EN 12664的教导,对松散材料(bulk material)测量热导率。更具体地,如在本发明中所示的热导率,是对根据本发明得到的矿物组合物的混合固体相,即在105°C下预先干燥且具有低于4重量%的湿度的粉末进行测量得到的。如果本发明的组合物是悬浮液或浆料的形式,所述粉末通过对该组合物进行过滤、干燥和碾磨来得到。
[0087]在流量计(Netzsch热流量计HFM 463/3IE Lambda系列)中对放置在比该流量计尺寸更大的模具中的松散粉末进行测量。在模具中粉末床的制备是使得粉末床的表面尽可能平坦并且将在其上测量热导率的粉末床的密度等于按照标准EN 459.2中描述的方法预先对各粉末测量的堆密度至20%之内,如果可能地话至15%之内。单次测量在20°C下进行,样品两侧之间具有20°C的温差(即一侧为10°C,而另一侧为30°C )。
[0088]比表面积用基于氮吸附测压法的BET方法测量,以及〈100 μ m的孔容积用压汞法测量。
[0089]实施例1:Ca/Mg(摩尔)约为0.5的氢氧化镁和碾磨的碳酸钙的悬浮液在70°C下的碳酸盐化
[0090]A/ 原料
[0091]碾磨的碳酸钙和氢氧化镁是工业产品。根据具有附加的热重分析的X射线荧光光谱的化学分析,该氢氧化镁含有95.0±0.5%的Mg(0H)2,〈1.0%的Mg0,2.5±0.5%的CaC03,以及主要是Si02、A1203和Fe 203的杂质。它的形式为含有53%的固体和余量的水的悬浮液。该碾磨的碳酸钙含有>95%的CaC03和仍然主要是S1 2、A1203、Fe203的杂质。该碳酸钙是进行了简单的工业碾磨的天然石灰岩。激光测量粒度分布给出的d9S值为约
12 μm(±2 μm) ο
[0092]B/悬浮液的制备
[0093]将4.9kg碾磨的碳酸钙和5.8kg氢氧化镁(干当量)悬浮在约80dm3的水(由用自来水完成的Mg(0H)d^悬浮液提供水)中以得到混合悬浮液。确定碾磨的碳酸钙和氢氧化镁的重量以得到约为0.5的Ca/Mg摩尔比。该悬浮液的干提取物(固含量)为10.7重量%。将该悬浮液置于容积为100dm3的反应器中,该反应器配备有双层夹套并设置有搅拌系统和加热系统。该反应器还配备有pH探头、电导率探头和温度探头。将该悬浮液保持在搅拌下并使其温度为70°C ±2°C。
[0094]C/碳酸盐化
[0095]当该悬浮液达到温度70°C ± 2°C时,以由15体积%的0)2和85体积%的空气构成的气体的形式开始注入C02。C02载气通过位于反应器底部的喷嘴注入。悬浮液中的气体流率相当于55dm3/min的0)2和314dm3/min的空气,即对于起始悬浮液中的每千克固体(碾磨的碳酸I丐和氢氧化镁)为5.ldm3/min的032和29.3dm3/min的空气。在整个碳酸盐化过程中,记录悬浮液的电导率及其pH。在碳酸盐化之前悬浮液的pH为9.0。在整个碳酸盐化过程中,氢氧化镁向碳酸镁的转化伴随着a)pH的降低和b)电导率增加至最大值随后又降低然后稳定(图1)。电导率在3.6mS/cm稳定1小时后停止反应。在该碳酸盐化之后,悬浮液的pH仅为8.0。在碳酸盐化反应开始时电导率的增加表明可溶性碳酸氢镁的形成。随后的降低对应于水菱镁矿的沉淀。
[0096]D/合成后的处理
[0097]在碳酸盐化之后,通过将几滴悬浮液置于甲醇中用激光粒度测量法测量悬浮的粒度分布。悬浮的d5。为11.6 μπι,以及其d95为26.3 μπι。然后用布氏漏斗(BUchner)对该悬浮液进行过滤,放置在105°C的烘箱中干燥48小时,并对干燥的固体进行研磨以得到粒度小于2mm且湿度小于3%的粉末。
[0098]根据具有附加的热重分析的X射线衍射分析,得到的产品含有56 ± 2 %的CaC03 (方解石),40 ± 2 %的水菱镁矿和4± 1 %的水镁石Mg (0H) 2。根据标准EN 459.2测量的其堆密度为173kg/m3。比表面积为16.5m2/g(基于在190°C下脱气若干小时后氮吸附测压法的BET方法)。对于在测量时为185kg/m3的密度,热导率为37.2mW/K/m。图2是所得到的产品的扫描电子显微镜图像。该照片示出由氢氧化镁的碳酸盐化而形成的(片状)水菱镁矿已在碾磨的碳酸钙颗粒的表面上结晶。
[0099]实施例2:Ca/Mg(摩尔)约为0.9的氢氧化镁和碾磨的碳酸钙的悬浮液在70°C下的碳酸盐化
[0100]该实施例完全类似于实施例1,只是碾碎的碳酸钙和氢氧化镁的重量不同。
[0101]这次将6.5kg碾磨的碳酸钙和4.2kg氢氧化镁(干当量)悬浮在约80dm3的水(由用自来水完成的Mg(0H)j^悬浮液提供水)中以得到混合悬浮液。确定碾磨的碳酸钙和氢氧化镁的重量以得到这次约为0.9的Ca/Mg摩尔比。该悬浮液的干提取物(固含量)为 11.
[0102]将该悬浮液置于与实施例1中使用的反应器完全相同的反应器中,并且在与实施例1中描述的碳酸盐化的条件完全类似的条件下进行碳酸盐化。如实施例1中所述,正好在碳酸盐化反应开始时悬浮液的电导率增加,在表现出明显降低之前达到最大值,然后稳定。这次还是在悬浮液的电导率在4.0mS/cm(±0.lmS/cm)稳定40分钟后停止反应。此时,悬浮液的pH从最初的9.1降低至8.1。
[0103]在碳酸盐化之后,还是测量了悬浮液中的粒度分布,表明d5。值为12.4 μπι以及d95值为30.1 μπι。然后,如实施例1中一样,对该悬浮液进行过滤、干燥,并对得到的固体进行研磨。
[0104]根据具有附加的热重分析的X射线衍射分析,得到的产品含有70 ± 2 %的CaC03 (方解石),26 ± 2 %的水菱镁矿和4± 1 %的水镁石。根据标准EN 459.2测量的其堆密度为211kg/m3。比表面积为12.3m2/go对于在测量时为225kg/m3的密度,热导率为38.lmff/K/m。图3示出得到的产品。如图2中一样,该照片示出由氢氧化镁的碳酸盐化而形成的水菱镁矿已在碾磨的碳酸钙颗粒的表面上结晶。
[0105]实施例3:Ca/Mg(摩尔)约为1.6的氢氧化镁和碾磨的碳酸钙的悬浮液在70°C下的碳酸盐化
[0106]该实施例与实施例1和2完全类似,这次还是碾磨的碳酸钙和氢氧化镁的重量不同,并且这次碾磨的碳酸钙来自另一来源,d9S约为36 μπι。
[0107]这次,将7.9kg碾磨的碳酸钙和2.8kg氢氧化镁(干当量)悬浮在约80dm3的水(由用自来水完成的Mg(0H)j^悬浮液提供水)中以得到混合悬浮液。这次确定碾磨的碳酸钙和氢氧化镁的重量以得到约为1.6的Ca/Mg摩尔比。该悬浮液的干提取物(固含量)为 12.
[0108]将该悬浮液置于与前述实施例中使用的反应器相同的反应器中,并且在与实施例1和2中描述的碳酸盐化的条件完全类似的条件下进行碳酸盐化。如先前一样,正好在碳酸盐化反应开始时悬浮液的电导率增加,在明显降低之前达到最大值,然后稳定。电导率在3.4mS/cm(
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