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一种粒径分布可控的改进了的珍珠岩制品

      本发明的粒径分布可控的改进了的珍珠岩制品保持了如图1 (为实施 例10中的膨账珍珠岩制品的扫描电子显微铁照片)所示的珍珠岩所特有的 复杂蜂窝状结构,但粒径分布可控,漂浮物含量低,蓝光亮度高,因此允 许用于更多的应用,特别是作为助滤剂或填充物.
使用本文介绍的方法,市售的、为常规密度矿石的分类而非研磨而设 计的设备既可以用于膨胀珍珠岩的研磨,也可以用于其分类,从而可以生 产本发明的改进了的粒径分布可控的珍珠岩制品。这样制得的产品在许多 应用中比已有的产品更优越,而且,所需的产物的高产率使得生产过程在 经济上也是有吸引力的。
      在一个具体方案中,提供了一种粒径分布可控的(即粒径分布的标准 偏差与粒径中值之比,为0.63)改进了的膨账珍珠岩制品,其粒後中值小 于50微米•在另一个具体方案中,粒径分布的标准偏差与粒径中值之比小 于0.60,例如小于0.58或小于0.55。
      在另一个具体方案中,粒径分布可控的改进了的膨胀珍珠岩制品的湿 密度不大于501b/ft3、不大于40丨b/ft3、不大于351b/ft3、不大于301b/ft3、 不大于251b/ft3;或在一个更适宜的具体方案中,不大于201b/ft3。
在另外一个具体方案中,粒径分布可控的改进了的膨张珍珠岩制品的 进一步特征是其蓝光亮度大于82;大于83,或在一个更适宜的具体方案中; 大于85。
     在另外一个具体方案中,粒径分布可控的改进了的膨胀珍珠岩制品的 漂浮物含量小于10体积°/。;小于5体积%;小于2.5体积%;或在一个更 适宜的具体方案中,小于2体积%。
     在另外一个具体方案中,粒径分布可控的改进了的膨账珍珠岩制品的 即粒径分布的标准偏差与粒径中值之比小于0.63且Hegman细度大于1.0; Hegman细度大于2.0; Hegman细度大于3.0; Hegman细度大于4.0; Hegman细度大于5.0;或在一个更适宜的具体方案中,Hegman细度大于 6.0.
本发明的另一个方面包括一种使用空气分级设备实现研磨和分级来制 备有关的粒径分布可控的改进了的珍珠岩制品的方法。
      本发明的另一个方面包括一种通过离心筛分制备粒径分布可控的改进 了的珍珠岩制品的方法。
粒径分布可控的改进了的珍珠岩制品的制备方法
      如上文所述,粒径分布可控的珍珠岩制品具有已定义的粒径分布并且 保持原料的复杂蜂窝状结构。粒径分布可控的改进了的珍珠岩制品可以由 几种方法制备。
     制备本发明中的改进了的珍珠岩制品的适宜的方法之一是在装有高速 分级轮的分级器上进行空气分级。令人惊讶的是,这种方法不仅除去了原 料中的粗大颗粒,而且同时将原料以受控的方式进行研磨,从而得到了粒 径分布可控的改进了的珍珠岩制品。
可以使用已经商业化的材料作为原料。例如,研磨后的膨胀珍珠岩(例 如Harborlite® 2000)和由未膨胀的珍珠岩矿石制得的膨胀微球(例如 Harborlite® PA4000 )都可用作原料(可自密执安州Vicksburg市的 Harborlite公司商购)。
    原料可以在市售的带有高速分级轮的空气分级器上分级。例如,实验 室规模的 AlpineTM 50 ATP 分级器(Hosokawa Micron Power Systems, Summit,新泽•西)或带有上加料系统的大型AlpineTM 200 ATP分级器 (Hosakawa Alpine Aktiengesellchaft,Augsbrug,德国)可以用于研磨过 的膨账珍珠岩(例如Harborlite®2000)的分级•这些分级器主要由一个水 平装置的高速分级轮和一个分级空气出口构成。用于分级的空气被向内通 过分级轮注入机器的底流,并排出细小的材料,而粗大類粒则被分级轮由 粗大颗粒出口排出。搮作的参数(例如分级轮的速度和气流压力)可以枝 优化以得到希望的产品ATP分级器的参数的典型实施例包括:分级轮 速度从6000 rmp至22000 rpm和气流压力从8.0至15.0 mBar. 200 ATP 分级器的参数的典型的实施例包括:分级轮速度从3500 rmp至6000 rpm 和总气流量从900至950 m3/h•从旋风分离器中收集的细小级分为产物, 从分离器中收集的粗大级分为副产物或废弃物.
      制备本发明的改进了的珍珠岩制品的另一种适宜的方法是通过将原料 小心地过筛•例如,使用KEKK1350型离心筛(KemutecIiic,Bristol,宾 西法尼亚)从 Harborlite® 800 (Harborlite Corporation,Vicksburg,密执 安)原料中除去250目(53jim)以上的颗粒.
制备本发明的改进了的珍珠岩制品的其他可能的方法也包括通过固定 缝隙磨粉机(例如滚筒碟粉机)研磨,和湿分级方法(例如利用重力沉降 从液体中分离被悬浮的固体的沉降法和利用离心作用将液体介质中的颗粒 分级的旋液分离法)。
粒径分布可控的珍珠岩制品可以进一步枝改性以增强其在特定应用中 的性能。例如,颗粒的表面可以用酸或配位剂处理以减少可溶物质的浓度。 粒径分布可控的珍珠岩制品可以使用例如适用于天然玻璃的方法沥滤 (Palm, 1999)。这些方法包括但不仅限于在常温或高温下,在类似硫酸 (即H2S04)、盐酸(即HC1)、硝酸(即hno3)、磷酸(即h3po4)、 乙酸(即CH3COOH)、梓檬酸(即C6H307.H20)或乙二胺四乙酸(即 “EDTA”)等的物质的存在下的沥滤。
    粒径分布可控的珍珠岩制品也可以用适用于硅酸盐矿物的方法 (Moreland, 1975; Sample, 1981)进行桂燒基化改性,得到更憎水或亲水 的表面•例如,粒後分布可控的珍珠岩制品可以被加入一塑料容器,少量 二曱基二氣硅烷(即SiCl2(CH3)2 )或六曱基二硅氮烷(即
(CH3)3Si-NH-Si(CH3)3)加入容器•反应在气相中,在表面上进行24小时, 生成更憎水的产物•此类产品在例如色谱用混合物中有用,也可以在例如 与碳氢化合物和油有关的应用中与其他憎水材料合用以改进机械性能,也 可以用来增强塑料或其他聚合物.
      类似地,粒径分布可控的珍珠岩制品可以用于反应,例如,将该产品 悬浮在含有10% (w/v)氨丙基三乙(即C9H23N03Si)的水溶液 中,在70°C回流3小时,过游混合物,剩下的固体经干燥得到更亲水的产 品•这种产品在例如色谱用混合物中有用(特别是当与水性体系合用以增 强机械性能时).并且,由于粒径分布可控的珍珠岩制品表面的封端羟基 (即-OH)官能团被转化成了氨丙基(即-(CH2)3NH2),产品可以进一步 衍生化。亲水改性(例如破燒基化)后的粒径分布可控的珍珠岩制品可以 进一步反应以连接例如蛋白质的有机化合物•这样,粒径分布可控的改进 了的珍珠岩制品成为固定有机化合物的栽体•这样改性后,产品在例如亲 和色谱和生化提纯方面有用•
     粒径分布可控的改进了的珍珠岩制品的表面也可以用适合蚀刻玻璃的 蚀刻剂(包括但不仅限于氢氟酸(即HF)、氟化氢铵(即MI4F HF)或 氢氧化纳(即NaOH))蚀刻•表面蚀刻可以加强其后的处理过程,例如, 蚀刻可以增加可能用于与各种硅烷反应的封端羟基的数量。
已有的文献报导了很多其他适用于玻璃表面的反应(Hermanson, 1992)。但是,粒径分布可控的改进了的珍珠岩制品的衍生化可以带来特 定的性质,从而得到效能得到改进的产品.
上文所述的发明可以在不偏离其精神和范围时进行调整和变化。



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