不结块矿岩粉的处理的制作方法
【专利说明】不结块矿岩粉的处理
[0001] 相关申请交叉引用 本申请要求在2013年1月9日提交的美国临时申请61/750,564、在2013年3月15日 提交的61/787, 654和在2013年10月31日提交的61/897, 907的优先权权益，运些公开通 过引用结合到本文中。
[000引公开领域 本文公开用作岩粉W减少矿（例如，煤矿）中爆炸的组合物。
[0003] 公开背景 很多年来，基于石灰石的岩粉一直为用于减少爆炸选择的矿岩粉。一般石灰石矿岩粉 容易在整个北美得到，并且在W适当方式施用到所有矿面并W合适比例用于采矿过程中产 生的煤粉时，阻止爆炸的蔓延。
[0004]然而，在2011年，美国国家职业安全卫生研究所（NI0SH)报告，检查岩粉样品倾向 于在湿润并随后干燥时结块。报告显示，检查的样品形成块，且按"轻气流（li曲tblastof air)"的主观要求不容易分散。NIO甜分析的岩粉样品包含极细（例如，小于10微米）颗 粒。细颗粒增加湿润时岩粉结块的可能性。
[0005]因此，期望提供能够通过NI0甜制定的结块评估试验且有效使煤粉惰性的经济可 行的基于石灰石的改良岩粉。
[000引 公开概述 根据第一个方面，组合物可包含矿岩粉，所述矿岩粉包括用至少一种脂肪酸、其盐或其 醋处理的干磨无机颗粒物质。组合物可进一步包含未处理的无机颗粒物质。
[0007]根据另一个方面，组合物可包含煤粉和矿岩粉，所述矿岩粉包括用至少一种脂肪 酸、其盐或其醋处理的干磨无机颗粒物质。矿岩粉的量可足W给予煤粉爆炸惰性。组合物 可进一步包含未处理的无机颗粒物质。
[0008]根据另一个方面，组合物可包含矿岩粉，所述矿岩粉包括用脂肪酸、其盐、或其醋、 娃酬油、硅烷或硅氧烷至少之一处理的无机颗粒物质。在组合物用硬脂酸处理时，无机颗粒 物质可W为湿磨无机颗粒物质。矿岩粉可进一步包含未处理的无机颗粒物质。
[0009]根据另一个方面，组合物可包含煤粉和矿岩粉，所述矿岩粉包括用脂肪酸、其盐、 或其醋、娃酬油、硅烷或硅氧烷至少之一处理的无机颗粒物质。在组合物用硬脂酸处理时， 无机颗粒物质可W为湿磨无机颗粒物质。矿岩粉的量可足W给予煤粉爆炸惰性。组合物可 进一步包含未处理的无机颗粒物质。
[0010] 示例性实施方案详述 根据一些实施方案，防结块矿岩粉包括用至少一种表面处理处理的无机颗粒物质（例 如，矿物）。至少一种表面处理包括脂肪酸、其盐、或其醋、娃酬油、硅烷或硅氧烷至少之一。 至少一种表面处理可给予无机颗粒物质疏水或防水性质。
[0011] 根据一些实施方案，组合物包含煤粉和矿岩粉，所述矿岩粉包括用脂肪酸、其盐、 或其醋、娃酬油、硅烷或硅氧烷至少之一处理的无机颗粒物质。矿岩粉的量可足W给予煤粉 爆炸惰性。
[0012] 在具体实施方案中，无机颗粒物质可包括碳酸巧，例如，大理石或石灰石（例如， 经研磨的方解石或经研磨的白云石）。在一些实施方案中，无机颗粒物质可包括石灰。下文 中，本发明的某些实施方案可倾向于在碳酸巧方面并关于加工和/或处理碳酸巧的方面进 行讨论。本发明不应解释为限于运些实施方案。例如，可完全或部分用例如滑石或石灰代 替碳酸巧。
[0013] 在某些实施方案中，用至少一种表面处理使无机颗粒物质的表面改性。在一个实 施方案中，至少一种表面处理通过至少一种表面处理剂至少部分使无机颗粒物质的表面化 学改性。化学改性包括但不限于共价结合、离子结合和"弱"分子间结合（例如，范德华相互 作用）。在一些实施方案中，至少一种表面处理至少部分使无机颗粒物质的表面物理改性。 物理改性包括但不限于物质表面的粗糖化、点蚀物质表面或增加物质表面的表面积。在其 它实施方案中，至少一种表面处理使无机颗粒物质的表面至少部分化学改性和至少部分物 理改性。在其它实施方案中，至少一种表面处理为对无机颗粒物质表面的任何化学或物理 改性。
[0014] 在某些实施方案中，至少一种脂肪酸、其盐或其醋可W为具有C16或更大链长的 一种或多种脂肪酸、其盐或其醋。脂肪酸可W为例如硬脂酸。
[0015] 在一些实施方案中，至少一种表面处理使无机颗粒物质硅烷化。硅烷化表面处理 可包括至少一种硅氧烷。总的来说，硅氧烷可W为基于经验通式RzSiO的包含娃、氧和通常 包含碳和氨的任何有机或无机化合物种类，其中R可W为烷基。示例性硅氧烷包括但不限 于二甲基硅氧烷、甲基苯基硅氧烷、甲基氨硅氧烷、甲基氨聚硅氧烷、甲基Ξ甲氧基硅烷、八 甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷、二苯基硅氧烷，和单苯基硅氧烷单元、二苯基硅氧烷单 兀、苯基甲基硅氧烷单兀、^甲基硅氧烷单兀、单甲基硅氧烷单兀、乙締基硅氧烷单兀、苯基 乙締基硅氧烷单元、甲基乙締基硅氧烷单元、乙基硅氧烷单元、苯基乙基硅氧烷单元、乙基 甲基硅氧烷单元、乙基乙締基硅氧烷单元或二乙基硅氧烷单元的任何组合的共聚物或共聚 物的混合物。
[0016] 在一些实施方案中，硅烷化表面处理可包括至少一种硅烷。总的来说，硅烷和其它 单体娃化合物有能力结合到无机物质，例如，无机颗粒物质。结合机制可通过硅烷结构中的 两个基团帮助，其中例如Si(0R3)部分与无机颗粒物质相互作用，而有机官能（乙締基、氨 基、环氧等）基团可与其它物质相互作用。
[0017] 在一个实施方案中，用至少一种离子硅烷使无机颗粒物质经受至少一种表面处 理。示例性离子硅烷包括但不限于3-(Ξ甲氧基甲娃烷基）丙基-乙二胺Ξ乙酸Ξ钢盐和 3-(Ξ径基甲娃烷基）丙基甲基麟酸盐。在另一个实施方案中，用至少一种非离子硅烷使无 机颗粒物质经受至少一种表面处理。
[0018] 在另一个实施方案中，用至少一种式（I)的硅烷使无机颗粒物质经受至少一种表 面处理： 巧 1)xS1(R2 )3班 (I) 其中： Ri为可与无机颗粒物质表面上任何活性基团化学反应的任何可水解部分，包括但不限 于烷氧基、面素、径基、芳基氧基、氨基、酷胺、甲基丙締酸醋、琉基、幾基、氨基甲酸醋、化咯、 簇基、氯基、氨基酷基、酷基氨基、烷基醋和芳基醋； X具有1-3的数值，使得可在无机颗粒物质和至少一种硅烷之间形成多于一个硅氧烷 键； R2为在处理过程期间基本不与无机颗粒物质反应或相互作用的任何含碳部分，包括但 不限于经取代或未取代的烷基、締基、烧芳基、烷基环烷基、芳基、环烷基、环締基、杂芳基、 杂环、环烧芳基、环締基芳基、烷基环烧芳基、烷基环締基芳基和芳基烧芳基； R3为一旦至少一种表面处理完成就保持基本化学结合到式（I)的娃原子且能够与活 性成分反应或相互作用的任何含有机部分，例如但不限于氨、烷基、締基、烧芳基、烷基环烧 基、芳基、环烷基、环締基、杂芳基、杂环、环烧芳基、环締基芳基、烷基环烧芳基、烷基环締基 芳基、芳基烧芳基、烷氧基、面素、径基、芳基氧基、氨基、酷胺、甲基丙締酸醋、琉基、幾基、氨 基甲酸醋、化咯、烷基醋、芳基醋、簇基、横酸醋、氯基、氨基酷基、酷基氨基、环氧、麟酸醋、异 硫脈鐘、硫脈II、烷基氨基、季锭、Ξ烷基锭、烷基环氧、烷基脈、烷基咪挫或烷基异硫脈鐘； 其中所述烷基、締基、芳基、环烷基、环締基、杂芳基和杂环的氨任选被例如面素、径基、氨 基、簇基或氯基取代。
[0019] 在另一个实施方案中，用至少一种硅烷使具有含径基多孔表面的无机颗粒物质经 受至少一种表面处理，使得无机颗粒物质表面化学结合到至少一种硅烷。在此实施方案中， 无机颗粒物质的表面积可限制结合的硅烷的量。因此，在用至少一种硅烷处理之前，可优选 使无机颗粒物质经受至少一种物理表面处理，该处理增加无机颗粒物质的表面积。
[0020] 在一些实施方案中，可根据本领域的技术人员已知的"湿"或"干"方法进行硅烷 化。例如，"湿"法一般包括在至少一种溶剂（例如，有机溶剂或水）中使至少一种硅烷反 应到无机颗粒物质上。在一些实施方案中，可用加热代替或补充至少一种溶剂。虽然对于 "湿"法不需要加热和溶剂，但它们可提高反应速率，并提高处理的均匀表面覆盖率。在另一 个实施方案中，"湿"法包括在典型硅烷化处理步骤期间在线混合浆料或液体，包括但不限 于过滤和干燥。
[0021] 在一些实施方案中，"干"硅烷化方法一般包括通过将至少一种硅烷与无机颗粒物 质混合然后加热混合物，使至少一种硅烷与无机颗粒物质在气相中反应。在一些实施方案 中，"干"硅烷化方法包括通过将至少一种硅烷与无机颗粒物质混合然后加热混合物，使至 少一种硅烷与无机颗粒物质在揽拌的液相中反应。在其它实施方案中，"干"硅烷化方法包 括混合至少一种硅烷与无机颗粒物质，并在密封容器中在升高的溫度下溫育，W加速表面 处理过程。在其它实施方案中，"干"硅烷化方法包括混合无机颗粒物质和液体硅烷添加 剂，其中所加硅烷的量小得足W使反应物料保持固体状，并且可如干燥颗粒物质一样继续 处理。
[0022] 在一个实施方案中，通过将至少一种硅烷逐渐加到快速揽拌的溶剂，其与无机颗 粒物质直接接触，用至少一种硅烷使无机颗粒物质经受至少一种表面处理。在另一个实施 方案中，通过在气相中进行处理，运使至少一种硅烷的蒸气与无机颗粒物质接触并反应，用 至少一种硅烷使无机颗粒物质经受至少一种表面处理。
[0023] 根据一些实施方案，表面处理，例如，娃酬油、硅氧烷或硅烷，可聚合到无机颗粒物 质上。然后，如果需要，可使经处理无机颗粒物质解附聚。
[0024] 在某些实施方案中，通过ASTMD1210测定，无机颗粒物质可具有约5. 5或更小的 赫格曼细度化egman)。
[00巧]在一些实施方案中，用HunterColorimeter