CN110582349A - 超高性能和高纯度的生物二氧化硅过滤介质 - Google Patents

超高性能和高纯度的生物二氧化硅过滤介质 Download PDF

Info

Publication number
CN110582349A
CN110582349A CN201780088161.2A CN201780088161A CN110582349A CN 110582349 A CN110582349 A CN 110582349A CN 201780088161 A CN201780088161 A CN 201780088161A CN 110582349 A CN110582349 A CN 110582349A
Authority
CN
China
Prior art keywords
product
diatomaceous earth
acid
products
media
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201780088161.2A
Other languages
English (en)
Inventor
斯科特·凯文·帕姆
乔治·A·尼亚梅基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EP Minerals LLC
Original Assignee
EP Minerals LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EP Minerals LLC filed Critical EP Minerals LLC
Publication of CN110582349A publication Critical patent/CN110582349A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/14—Diatomaceous earth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/02—Loose filtering material, e.g. loose fibres
    • B01D39/06—Inorganic material, e.g. asbestos fibres, glass beads or fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28011—Other properties, e.g. density, crush strength
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3071—Washing or leaching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3078—Thermal treatment, e.g. calcining or pyrolizing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/1258—Permeability

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

本发明涉及具有非常高的二氧化硅比容的超高性能硅藻土产品，该特征在低单位消耗和长过滤周期时间方面提供高过滤性能。本发明的未酸洗和高纯度(酸洗)等级的新产品也都显示了非常低的可提取金属。这些特征在从电子化学、特种饮料和生命科学应用中的高纯度液体中分离固体方面具有特殊价值。除了出色的物理和化学特征外，这些产品还不含可检测水平的方石英，并具有宽范围的渗透率，并且是由含有高水平的氧化铝和氧化铁的矿物学上不纯的矿石生产的。

Description

超高性能和高纯度的生物二氧化硅过滤介质
技术领域
本发明涉及具有非常高的二氧化硅比容的超高性能硅藻土产品，该特征在低单位消耗和长过滤周期时间方面提供高过滤性能。本发明的未酸洗和高纯度(酸洗)等级的新产品也都显示出非常低的的可提取金属。这些特征在从许多食品、饮料和化学应用中的液体以及电子化学、特种饮料和生命科学应用中的高纯度液体(对于产品的较高纯度版本)中分离固体方面具有特殊价值。此外，这些产品还不含可检测水平的方石英(结晶二氧化硅的一种)，并具有宽范围的渗透率。这些产品是由含有高水平的氧化铝和氧化铁的矿物学上不纯的矿石生产的。
背景技术
硅藻土(有时称为藻土或砂藻土)是一种沉积岩，包括硅藻(栖息于许多静止水域的表面的单细胞植物)的残骸以及通过空气和水的力而沉积的其他矿物(如粘土、火山灰、方解石、白云石、长石和硅砂)。硅藻土沉积物也可能含有有机污染物，也可能与硫和砷有关。
具有独特的壳形状特征的数百种不同种类的硅藻已通过藻土的沉积物中包含的壳而被鉴定为生物体。
商业硅藻土沉积物通常含有80-90wt％SiO2、氧化铝(0.6-8wt％Al2O3)、铁(0.2-3.5wt％Fe2O3)、碱金属氧化物、Na2O和MgO(小于1wt％)、CaO(0.3-3wt％)和少量其它杂质(例如，P2O5和TiO2)(Mahani,H.et al.,2003,Breese,R.O.Y.et al.,2006)。硅藻骨骼结构的精细、复杂和多孔性质提供了较低密度、高表面积和渗透率，有助于将硅藻土与其他形式的硅酸盐矿物区分开来。硅藻土的孔结构包括大孔、中孔和微孔，其提供涉及使用硅藻土产品/介质的某些制剂中所需的润湿性和高吸收能力(Mikulasik等，美国专利号8,883,860)。
二氧化硅的化学惰性和伴随的硅藻壳的复杂多孔结构的组合使得硅藻土产品/介质在过滤应用中具有独特的商业价值。硅藻土过滤产品/介质在食品、饮料和化学行业中的液/固分离中已应用多年。如本文所用，术语“介质”意指一种或多种介质。传统的硅藻土产品/介质用于加工各种流体，包括饮料、石油产品和衍生物、水、化学品、可摄取的药品、金属轧机冷却液、农产品中间体和甜味剂(El-Shafey,E.L.et al.2004)。
硅藻土可在过滤工艺中用作预敷层或作为添加的支持体(bodyfeed)或两者的组合，这取决于待过滤材料的性质和所用过滤器的类型。在仅有预敷层的系统中，在过滤器隔膜上设置一层助滤剂，通过对助滤剂浆液进行再循环来防止介质粒子的堵塞。在仅添加的支持体的系统中，将少量助滤剂定期添加到待过滤的液体以及待除去的悬浮粒子中。这确保连续形成新的过滤表面而有助于捕获悬浮粒子，同时确保液体具有恒定流速。在旋转真空过滤中，大量过滤介质以仅作为预敷层的形式使用，在压力过滤系统中，大量过滤介质也用于预敷层和添加的支持体。一些专用压力过滤应用，例如清酒过滤，仅使用预敷层的方式(参见the fundamentals of diatomite filtration:Breese,R.O.Y.et al,2006,Reese,R.H.et al,1990,Cain,C.W.,1984)。
在预敷层和支持体添加的过滤应用中，硅藻土助滤剂产品或介质与待过滤的流体接触。使用硅藻土过滤介质作为助滤剂的潜在缺点之一是，来自助滤剂的金属可提取物对流体的影响。这些应用中可溶性金属水平的增加会影响液体产品的纯度，以及产品的稳定性和味道。因此，当用于食品和饮料加工时，传统的助滤剂产品需要满足政府对纯度的要求(例如，美国食品化学品法典，US Food Chemicals Codex)以及液体产品生产商设定的规格。
虽然粉末状过滤介质(例如硅藻土)的许多应用对介质的可提取化学成分敏感，但某些液体加工应用对可提取杂质高度敏感。例如，肠胃外(可注射)药物、高纯度化学品和一些特种饮料通常不能容许传统食品级硅藻土产品/介质所特有的可提取杂质的水平。因此，在这些应用中，有助于降低被过滤的液体中的杂质水平的硅藻土过滤介质是优选的并且用于这些应用中。虽然已经开发出了一些纯化的硅藻土过滤介质产品并用于这些应用，但是对更高纯度液体的应用以及对这种液体的需求都在不断增长，并且需要具有改进纯度的硅藻土过滤产品/介质。
本发明的低可提取、超高性能的过滤产品/介质具有非常低的单位质量的可提取杂质、非常低的离心湿密度以及相对于密度的非常高的通量率的独特组合。就每单位过滤液体消耗的质量而言，生物过滤介质还提供显著降低的单位消耗。非常低的单位质量的可提取杂质以及显著降低的每单位过滤液体的质量消耗的组合在液体纯度的传递中提供复合效果，并且相对于现有技术，在液体过滤过程中硅藻土过滤介质改善液体的纯度的能力方面表现出明显改善。
常规硅藻土过滤介质
常规的硅藻土助滤剂是具有硅藻壳的复杂多孔结构的无机粉末。商业硅藻土助滤剂产品的几种主要制造商是Imerys Filtration Minerals、EP Minerals、Showa ChemicalIndustries、Grefco Minerals和Calgon Carbon(CECA)。生产硅藻土产品以满足一定的渗透率(以达西单位测量)，该渗透率是在标准条件下通过标准量的滤饼的液体流量的量度。基于所采用的制造技术，对硅藻土助滤剂的类型通常使用三个广泛的描述性术语，包括：天然(未煅烧)、直接煅烧(不添加助熔剂进行煅烧)和助熔煅烧(在例如苏打灰的助熔剂存在的情况下进行煅烧)。表1列出了选定的化学和物理性质，包括来自四家主要的全球硅藻土生产商(EP Minerals LLC、Showa Chemical Company、Imerys Filtration Minerals和Calgon Carbon(CECA))的一系列示例性的常规天然、直接煅烧和助熔煅烧的硅藻土产品/介质的离心湿密度(centrifuged wet density，CWD)和二氧化硅比容(silica specificvolume，SSV)。二氧化硅比容是二氧化硅含量与离心湿密度之比。
表1
示例性常规商业硅藻土助滤剂的典型物理和化学性质
1Celite Corporation技术数据表
2EP Minerals技术数据表
3Showa Chemicals Industry技术数据表
4CECA技术数据表；(产品现由Calgon Carbon生产)
示例性常规硅藻土过滤介质的所有这些产品类别(天然、直接煅烧、助熔煅烧)的二氧化硅含量平均为约90.0wt％的SiO2，氧化铝为1.0wt％至5.4wt％Al2O3，而氧化铁为1.3wt％至1.8wt％Fe2O3，CECA产品(现由Calgon Carbon生产)除外，其显示出高得多的氧化铁化学成分。一般来说，产品的离心湿密度为0.29g/ml(18.0lb/ft3)至0.40g/ml(25.0lb/ft3)，且二氧化硅比容在2.1至3.1的范围内，但Celite S除外，其天然产品的二氧化硅比容为3.7。
在常规的硅藻土助滤剂制造中，用作煅烧进料的天然矿石的典型离心湿密度在0.272g/ml(17.0lb/ft3)与0.417g/ml(26.0lb/ft3)之间，并且煅烧和分级之后的最终产品可通常具有比初始进料材料更高的离心湿密度，这主要是由于产品在干燥端分级工艺中发生降解。用作煅烧进料的示例性商业级天然硅藻土的典型化学和物理性质示于以下表2中。
表2
天然硅藻土矿石的典型化学和物理性质
1工业矿物与岩石(Industrial Minerals and Rocks)
2EP Minerals技术数据表
3Celite技术数据表
4Showa Chemicals Industry技术数据表
常规的硅藻土过滤介质产品通常使用干法工艺生产，涉及：(1)粉碎原矿硅藻土矿石，(2)同时研磨和闪蒸干燥(flash drying)粉碎的矿石以实现块状颗粒的解团聚，(3)借助于分离器除去重矿物杂质(来自(2)的经研磨和干燥的矿石)，(4)在回转窑中热烧结或煅烧精选矿石(涉及上述步骤1-3的精选工艺)，可选地，在助熔剂存在的情况下，用于显著提高产品的渗透率，(5)将窑排出的产品经过二次废物分离以除去在热烧结工艺中产生的重颗粒(包括玻璃)，以及(6)将粉末分为各种尺寸部分以符合目标产品的粒径分布和渗透率(Industrial Minerals and Rocks，第7版，硅藻土，第442页)。天然藻土过滤介质产品不经过任何形式的煅烧，而是在废物分离工艺之后进行包装。如本领域普通技术人员所知，术语“原矿”是指处于其天然未加工状态的矿石。典型的常规硅藻土助滤剂制造工艺流程图如图1所示。
不含方石英的硅藻土产品
在硅藻土煅烧中，典型的进料矿石化学成分显示氧化铝含量为约2-4wt％，氧化铁含量为约1-2wt％。在煅烧工艺中，在更高的加工温度下，在例如苏打灰的助熔剂存在(助熔煅烧)的情况下，或甚至在任何助熔剂不存在(直接煅烧)的情况下，硅藻土的蛋白石的结构经历变化形成方石英。国际申请PCT/US16/37830、PCT/US16/37816和PCT/US16/37826(单独地和共同地，“Lenz等”)引入了直接煅烧和助熔煅烧的硅藻土产品/介质，该硅藻土产品/介质具有基于不寻常化学成分的选定矿石的低水平或不可检测水平的方石英。对于这些选定矿石，显示在高温下直接煅烧或助熔煅烧时形成蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)，而不是方石英。在国际申请PCT/US16/37830、PCT/US16/37816和PCT/US16/37826中Lenz等使用的确定产品的结晶相的测试方法是LH方法，如本发明的“超高性能硅藻土过滤产品的方法/介质和高纯度、超高性能硅藻土过滤产品/介质的表征方法”部分所述。下表3A和表3B显示了使用LH方法已经鉴定为不含方石英的产品的示例性硅藻土产品/介质的性质(但是当使用用于确定硅藻土产品的方石英含量的传统测试方法时并非如此)。
表3A
使用LH方法鉴定的不含方石英的煅烧硅藻土产品/介质
1可提取金属因子(extractible metals factor，EMF)
表3B
Lenz等使用LH方法鉴定的不含方石英的助熔煅烧硅藻土产品
样品 18184-3 18188-2 18188-4 18188-7 18188-9
产品类别 助熔煅烧 助熔煅烧 助熔煅烧 助熔煅烧 助熔煅烧
SiO<sub>2</sub>(wt％) 88.7 87.3 87.8 87.7 86.4
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) 5.6 6.9 6.5 5.4 5.3
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) 2.8 2.7 2.8 2.8 2.8
渗透率(darcy) 1.27 1.16 1.66 4.43 8.91
CWD(g/ml) 0.28 0.29 0.28 0.28 0.26
SSV 3.2 3.0 3.1 3.1 3.3
EMF(ppm) 154 245 120 97 107
方石英(wt％) 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
石英(wt％) 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
除Celatom直接煅烧产品外，表3A中的所有其他直接煅烧产品均含有石英(结晶二氧化硅的一种)。在表3B中，来自Lenz等的数据显示，不含方石英和不含石英的助熔煅烧产品使其不含结晶二氧化硅，渗透率高达约9000毫达西。可观察到，所有这些产品都表现出高的氧化铝和氧化铁化学成分，这可能会抑制煅烧工艺中方石英的形成。这些产品的离心湿密度(CWD)、二氧化硅比容(SSV)以及可提取金属因子(EMF)是常规硅藻土助滤剂的典型指标。
高纯度硅藻土过滤产品
为了本发明的目的，我们将高纯度硅藻土过滤介质定义为已经酸洗的产品，以提供比常规硅藻土产品显著更低的可提取杂质，但是过滤性能与常规硅藻土过滤介质的过滤性能大致相似。从20世纪50年代后期开始，硅藻土行业开始试验和引入已经在湿法工艺中加工的产品，目的是减少产品中含有的可提取杂质(Bregar，G.W1951)。这些产品原产于美国新泽西州曼维尔(Manville,New Jersey)，后来在日本大批量生产，由随后通过酸洗和冲洗工艺处理的常规硅藻土过滤产品组成。在这些生产高纯度硅藻土产品的传统方法中，对硅藻土进行热加工之后，在大气压下对产品进行酸洗。传统的酸洗工艺可有效减少硅藻土表面含有的可提取杂质，但由于不能去除硅藻土中的矿物杂质，因此当产品表面在运输过程中或在正常的应用处理中被磨损或破坏时，可提取杂质可能会增加。此外，常规直接煅烧或助熔煅烧产品的酸洗导致加工过程中颗粒摩擦并产生细粉，从而导致产生比酸洗前的常规产品渗透率更低和密度更高的材料，进而降低产品的过滤性能。
多年来，许多公司开发并引入了常规酸洗产品，包括Manville(现为ImerysFiltration Minerals)(Johns Manville，1980；Johns Manville Corp，1979-Bradley，T.G.,et al.(1979))；美国的EP Minerals和日本的Tsuchida Foods。Manville还推出了一种名为Celite Analytical Filter Aid(CAFA)的强化浸出和冲洗产品，该产品具有较少的提取物，但具有常规密度或高密度。其他人还开发了通过用螯合剂处理硅藻土颗粒来减少硅藻土助滤剂中可溶性铁的工艺(Austin，F.G等，美国专利号4，965，084；Ting，P.L.，美国公开号2011/0223301)。史密斯等在国际公开WO2008/024952中提供了一种通过蒸汽处理来减少硅藻土中的啤酒可溶性铁的方法。
这些高纯度过滤产品具有比常规硅藻土过滤介质产品更低的可提取化学成分，但由于酸洗工艺过程中产品的离心湿密度增加，这些高纯度过滤产品通常具有相似或有时劣质的过滤性质，例如，低的二氧化硅比容。Celite的酸洗助滤剂和EP Minerals的酸洗助滤剂(高纯度的硅藻土过滤介质/产品)的典型性质如表4所示。
表4
商业高纯度硅藻土助滤剂的典型物理和化学性质
1渗透率
2离心湿密度
310wt％浆液的电导率
4二氧化硅比容
5Celite分析助滤剂
如表4所表明的，硅藻土产品的10wt％浆液的电导率是将高纯度酸洗助滤剂产品与常规产品区分开来的性质之一。高纯度酸洗助滤剂的最大电导率在15μS/cm-20μS/cm范围内，相对于常规产品的70μS/cm-200μS/cm，较低的电导率表明较高的纯度。在酸洗纯化工艺中，产品中的二氧化硅(SiO2)含量略有增加，但材料的离心湿密度值降低足以显著降低纯化产品的二氧化硅比容值。
生产高纯度酸洗助滤剂的典型工艺如图2所示。工艺10以常规(藻土)助滤剂作为进料材料开始(常规助滤剂是硅藻土助滤剂，其通过遵循已建立的干燥、研磨、干燥废物分离、煅烧和分级以及可选地包装的方法制成)。通常的做法是使用具有比目标产品略高的渗透率的进料材料，因为在纯化工艺之后通常存在渗透率损失。如果可能，在方框20中选择进料材料，使得离心湿密度也低于目标产品的湿密度，因为最终纯化产品的离心湿密度通常会增加。在方框30中，制备具有10-15wt％的固体浓度的浆液。在方框40中，通过添加矿物酸在非金属罐中对浆液进行酸处理以提供0.1M-0.2M的浆液酸度。在美洲使用的最常见的矿物酸是硫酸，但是在日本盐酸的使用并不少见。在某些情况下，柠檬酸也能与金属离子螯合使其不溶。在方框40中，加热浆液至接近沸腾约一个小时。在方框50中，将热酸浆液脱水并洗涤以获得滤饼，滤饼为10wt％的浆液提供20μS/cm或更低的电导率。在方框60中，使用闪蒸干燥器或盘式干燥器干燥最终产品。
高纯度、高性能产品
为了本发明的目的，高纯度、高性能产品是已经经历了可提取金属和块状化学杂质的大幅减少以及二氧化硅比容的随后增加并伴随着过滤性能的改善的硅藻土过滤介质产品。美国专利号5,656,568和美国专利号6,653,255(统称为“Shiuh等”)提供了对现有技术的全面回顾，并公开了改善的纯化硅藻土产品，并介绍了高纯度、高性能过滤介质的概念以及用于表征硅藻土过滤介质的称为二氧化硅比容(SSV)的新量度，SSV是二氧化硅含量与离心湿密度(CWD)之比。二氧化硅比容通常是能从硅藻土过滤介质预期到的相对过滤性能的良好预测因子。
Shiuh等教导了一种在硅藻土的热加工之前通过泡沫浮选分离常规硅藻土矿石中所发现的杂质的方法。这具有增加硅藻土的二氧化硅比容和改善产品的纯度和过滤性能的效果。在通过煅烧对材料进行热处理之前，通过在大气压下进行酸处理和冲洗进一步纯化了浮选产品。该工艺方法改善了二氧化硅比容，但没有显著改善产品的可提取性质，因为在煅烧工艺过程中金属离子倾向于迁移到硅藻土颗粒的表面。特别是助熔煅烧产品将显示出高的电导率和高的可提取钠，因为在煅烧的最后工艺步骤中使用的苏打灰助熔剂将容易从产品颗粒的表面洗掉。Shiuh等公开了高纯度、高性能硅藻土的许多产品性质，其总结于表4A中。通过Shiuh等的专利(美国专利号5,656,568和6,653,255)的实施例公开的产品的渗透率为300毫达西至1200毫达西，如表4A所示。Shiuh等的实施例1中的非煅烧产品的渗透率未被公开。
表4A
高纯度、高性能的硅藻土助滤剂的性质(Shiuh等)
1无法得到
Advanced Minerals Corporation是(现为Imerys Filtrationand Additives)的子公司，其介绍了几种商标为的高纯度、高性能的产品，在某些情况下具有落入Shiuh等所教导的一些特征范围的性质。这些产品的渗透率范围也可以大约为25毫达西至1000毫达西。产品的性质在下表4B中给出。
Celpure产品的二氧化硅含量低于Shiuh等所教导的产品的二氧化硅含量，并且Celpure产品的氧化铝和氧化铁水平显著高于Shiuh等所教导的产品。在大多数情况下，Celpure产品也具有与Shiuh等所教导的产品相同或更低的二氧化硅比容。对于Celpure产品，EBC可提取铝与块状氧化铝化学成分之比(wt％)在约1.4至约5.4之间，并且EBC可提取铁与块状氧化铁化学成分之比(wt％)为约6.3至约16.7。这些比值表明杂质易于提取到溶液中，数字越小表明产品的纯度越高(惰性越大)。
表4B
高纯度、高性能的硅藻土助滤剂-Celpure产品的典型性质
1来自Sigma-Aldrich的Celpure产品样品在EP Minerals实验室的1XRD分析
2“nd”表示不可检测。
Shiuh等专利的发明人之一谷口(Taniguchi)在国际申请PCT/US2014/067873中公开了具有高二氧化硅比容的硅藻土产品。谷口的大多数公开内容似乎已经通过Shiuh等、Imerys及其子公司和经销商公布的Celpure产品和文献以及数据表而进入公共领域。谷口没有教导使用湖泊硅藻土来生产高性能或超高性能或超高纯度的硅藻土产品。
大多数涉及高纯度、高性能硅藻土的精选工作(例如，粉碎、研磨/干燥和杂质分离)已经使用诸如摩擦擦洗、水力旋流、分散、离心、浮选等的湿物理分离工艺进行，以释放和分离诸如燧石、石英、沙子等的粘土和重矿物杂质(Anastasios,P.K.,1971；Shiuh etal.)。Imerys位于美国加利福尼亚州隆波克的Celpure制造工厂通过使用摩擦擦洗、水力旋流和反浮选(圣巴巴拉郡APCD，经营许可草案No.5840–R5 Part II，2015年11月)对藻土进行精选。这些物理分离工艺的缺点是可能在选择性除去杂质方面效率低下。如在工艺的情况下以及如Shiuh等所教导的，为了获得高质量的产品，精选产品的产量受到影响。图3A描述了Shiuh等的工艺；图3B描述了Celpure工厂的工艺(圣巴巴拉郡APCD，经营许可草案No.5840–R5 Part II，2015年11月)。图3A和图3B的并排比较显示了描述Shiuh等的工艺(图3A)和Celpure工厂的工艺(图3A)的工艺流程图的不同之处。
Shiuh等的工艺是用煅烧单元操作完成的，该操作倾向于降低最终产品的离心湿密度，并因此提供高的二氧化硅比容。Celpure工艺中的最终产品是通过酸洗煅烧产品然后进行干燥获得的。酸洗增加了离心湿密度，并因此提供了二氧化硅比容减少的产品。然而，本领域普通技术人员将认识到，Celpure工厂的产品的可提取化学成分将远低于Shiuh等所教导的产品。因为酸洗步骤发生在煅烧单元操作之后。
发明内容
根据本发明的一个方面，公开了一种过滤产品。该产品可包括硅藻土，该硅藻土具有(i)85毫达西至14,000毫达西的渗透率，(ii)氧化铝含量和氧化铁含量，其中总的氧化铝含量和氧化铁含量大于7.0wt％且小于13(wt％)的，以及(iii)大于3.5至6.2的二氧化硅比容。
在一个实施例中，硅藻土的二氧化硅比容可为4.5至6.2。在另一个实施例中，硅藻土的二氧化硅比容可为5.5至6.2。
在一个实施例中，硅藻土可进一步具有0.147g/ml至0.176g/ml的离心湿密度。在另一个实施例中，硅藻土可具有0.216g/ml至0.226g/ml的离心湿密度。
在一个实施例中，硅藻土可进一步具有根据LH方法确定的不可检测水平的方石英。
在一个实施例中，硅藻土可进一步在点燃基础上具有大于80wt％且小于84wt％的二氧化硅含量。
在另一个实施例中，硅藻土可进一步在点燃基础上具有84wt％至87wt％的二氧化硅含量。
在又一个实施例中，硅藻土可进一步在点燃基础上具有大于88wt％至92wt％的二氧化硅含量。
在另一个实施例中，在点燃基础上氧化铁含量可大于4wt％。
在另一个实施例中，硅藻土可进一步具有0.184g/ml至0.208g/ml的离心湿密度。
在一个实施例中，硅藻土可进一步具有1.0％至5.0％的Na2O含量，并且渗透率可在300毫达西至14，000毫达西的范围内。
在一个实施例中，硅藻土可包括硅藻壳种群，该硅藻壳种群包含多个源自桥弯藻(Cymbella)属的硅藻的硅藻壳。
在一个实施例中，公开了一种制造过滤产品的方法。该方法可包括：选择用于煅烧的粗硅藻土进料矿石，该进料矿石具有：(i)在点燃基础上，80wt％至92wt％的二氧化硅含量，(ii)总和为7wt％至13wt％的氧化铝和氧化铁含量，以及(iii)在0.144g/ml至0.240g/ml范围内的离心湿密度；将进料矿石在871℃至1260℃的温度下煅烧以形成煅烧介质，(a)在不存在助熔剂的情况下煅烧，或(b)在存在0.5wt％至8.0wt％的碱性氧化物助熔剂的情况下煅烧；以及可选地，用酸对煅烧介质进行酸浸出，该酸包含无机酸。在一个改进例中，煅烧保留时间可以为15分钟至100分钟。在该方法的另一个实施例中，煅烧后的酸浸出可以在高于大气压69kPa至350kPa下进行。在该方法的另一个实施例中，煅烧后的酸浸出可以在大气压下的水沸点下进行。在该方法的另一个实施例中，该方法还可包括在酸浸出之前形成煅烧介质的浆液，该浆液具有0.05摩尔/升至1.0摩尔/升的酸强度。在该方法的另一个实施例中，酸浸出保留时间可以为20分钟至100分钟。在该方法的另一个实施例中，无机酸可包括矿物酸。在一个改进例中，矿物酸可包括硫酸、硝酸、氢氟酸、盐酸、高氯酸或其混合物。在该方法的另一个实施例中，酸还可包括有机酸。在一个改进例中，有机酸可包括柠檬酸、乙二胺四乙酸、谷氨酸、苹果酸或其混合物。在该方法的另一个实施例中，用于煅烧的进料矿物可经过湿法窑进料流化。
根据本发明的另一个方面，公开了一种过滤产品。该产品可包括硅藻土，该硅藻土具有：(i)85毫达西至14，000毫达西的渗透率，(ii)在13至20的范围内的b*值，以及(iii)在3.5至6.2范围内的二氧化硅比容。
在一个实施例中，硅藻土的二氧化硅比容可以为4.5至6.2，并且b*值可以在14至20的范围内。在另一个实施例中，硅藻土的二氧化硅比容可以为5.5至6.2，并且b*值可以在14至20的范围内。
在一个实施例中，硅藻土可进一步具有在0.147g/ml至0.176g/ml范围内的离心湿密度，并且b*值可在14至20的范围内。在另一个实施例中，硅藻土可进一步具有在0.216g/ml至0.226g/ml范围内的离心湿密度，并且b*值可在14至20的范围内。
在一个实施例中，硅藻土可进一步具有根据LH方法确定的不可检测水平的方石英。
在一个实施例中，硅藻土可进一步在点燃基础上具有大于80wt％且小于84wt％的二氧化硅含量。
在另一个实施例中，硅藻土可进一步在点燃基础上具有84wt％至87wt％的二氧化硅含量。
在又一个实施例中，硅藻土可进一步在点燃基础上具有大于88wt％至92wt％的二氧化硅含量。
在另一个实施例中，在点燃基础上氧化铁含量可大于4wt％。
在另一个实施例中，硅藻土可进一步具有0.184g/ml至0.208g/ml的离心湿密度。
根据本发明的另一个方面，公开了一种过滤产品。该产品可包括硅藻土，该硅藻土具有(i)85毫达西至14，000毫达西的渗透率，(ii)0.4至1.0的EBC可提取铝与块状氧化铝含量之比，其中EBC可提取铝以百万分率(ppm)测量，而块状氧化铝以重量百分比测量，以及(iii)0.4至1.1的EBC可提取铁与块状氧化铁含量之比，其中EBC可提取铁以百万分率测量，而块状氧化铁以重量百分比测量。
在一个实施例中，硅藻土可进一步具有在0.168g/ml至0.183g/ml范围内的离心湿密度。
在一个实施例中，硅藻土可进一步具有在0.184g/ml至0.197g/ml范围内的离心湿密度。
在一个实施例中，硅藻土可进一步具有0.198g/ml至0.208g/ml的离心湿密度。
在一个实施例中，硅藻土可进一步具有在3ppm至8ppm范围内的消耗调整的可提取金属因子。
在一个实施例中，硅藻土可进一步具有在6ppm至14ppm范围内的可提取金属因子。
在一个实施例中，硅藻土可进一步具有4ppm至8ppm的消耗调整的可提取金属因子。
在一个实施例中，硅藻土可进一步具有3ppm至5ppm的消耗调整的可提取金属因子。
在一个实施例中，硅藻土可进一步具有使用ASBC方法不可检测的啤酒可溶性铁(beer soluble iron，BSI)含量，其中在ASBC方法下使用GFAA的检测限为0.1ppm。
在一个实施例中，硅藻土可进一步具有1.0％至5.0％的Na2O含量，渗透率可在300毫达西至14,000毫达西的范围内。
在一个实施例中，硅藻土可以包括硅藻壳种群，该硅藻壳种群包含多个源自桥弯藻(Cymbella)属的硅藻的硅藻壳。
在一个实施例中，公开了一种制造过滤产品的方法。该方法可包括：选择用于煅烧的粗硅藻土进料矿石，该进料矿石具有：(i)在点燃基础上，80wt％至92wt％的二氧化硅含量，(ii)7wt％至13wt％的氧化铝和氧化铁含量之和，以及(iii)在0.144g/ml至0.240g/ml范围内的离心湿密度；将进料矿石在871℃至1260℃的温度下煅烧以形成煅烧介质，(a)在不存在助熔剂的情况下煅烧，或(b)在存在0.5wt％至8.0wt％的碱性氧化物助熔剂的情况下煅烧；以及可选地，用酸对煅烧介质进行酸浸出，该酸包含无机酸。在一个改进例中，煅烧保留时间可以为15分钟至100分钟。在该方法的另一个实施例中，煅烧后的酸浸出可以在高于大气压69kPa至350kPa下进行。在该方法的另一个实施例中，煅烧后的酸浸出可以在大气压下的水沸点下进行。在该方法的另一个实施例中，该方法还可包括在酸浸出之前形成煅烧介质的浆液，该浆液具有0.05摩尔/升至1.0摩尔/升的酸强度。在该方法的另一个实施例中，酸浸出保留时间可为20分钟至100分钟。在该方法的另一个实施例中，无机酸可包括矿物酸。在一个改进例中，矿物酸可包括硫酸、硝酸、氢氟酸、盐酸、高氯酸或其混合物。在该方法的另一个实施例中，酸还可包括有机酸。在一个改进例中，有机酸可包括柠檬酸、乙二胺四乙酸、谷氨酸、苹果酸或其混合物。在该方法的另一个实施例中，可将用于煅烧的进料矿石进行湿法窑进料流化。
根据本发明的另一个方面，公开了一种过滤产品。该产品包含包括硅藻壳种群的硅藻土。硅藻土具有复杂多孔硅藻土结构，并且可具有在大于3.5至6.2的范围内的二氧化硅比容，其中硅藻土可来自源于湖泊硅藻土矿床的矿石。
在一个实施例中，硅藻壳种群可含有多个衍生自桥弯藻属的硅藻的硅藻壳。在一个改进例中，硅藻壳种群可包含多个衍生自桥弯藻属的种的硅藻的硅藻壳。
在一个实施例中，硅藻土可进一步具有在6ppm至14ppm范围内的可提取金属因子。
在一个实施例中，硅藻土可进一步具有4ppm至8ppm的消耗调整的可提取金属因子，其中二氧化硅比容可在3.9至5.1的范围内。
在一个实施例中，硅藻土的二氧化硅比容可在大于3.9至6.2的范围内。
在一个实施例中，硅藻土可进一步具有在0.4至1.0的范围内的EBC可提取铝与块状氧化铝含量之比，其中EBC可提取铝以百万分率测量，而块状氧化铝以重量百分比测量。
在一个实施例中，硅藻土可进一步具有约200毫达西至14,000毫达西的渗透率，并且当使用LH方法确定时可含有不可检测水平的方石英。
在一个实施例中，硅藻土可进一步具有在13至20范围内的b*值。
附图说明
图1示出了制造常规硅藻土产品的工艺流程图；
图2示出了典型的酸洗工艺流程图；
图3A示出了Shiuh等的高纯度、高性能的硅藻土工艺的工艺流程图；
图3B示出了Celpure工厂的高纯度、高性能的硅藻土工艺的工艺流程图；
图4A示出了制造超高性能过滤产品/介质的工艺流程图；
图4B示出了生产高纯度、超高性能过滤产品/介质的工艺流程图；
图5示出了具有和不具有5％显示蛋白石-C的1879a尖峰的助熔煅烧硅藻土；
图6示出了具有28％显示方石英的1879a尖峰的助熔煅烧硅藻土；
图7A为含有多种海洋硅藻属和种的海洋硅藻土的扫描电镜照片(SEM)；以及
图7B为本发明的湖泊硅藻的SEM-主要含有桥弯藻属的壳。
具体实施方式
本发明涉及衍生自硅藻土的高纯度、超高过滤性能的生物二氧化硅产品。特别地，本发明涉及含有硅藻土的产品/介质，该硅藻土衍生自矿石，这些矿石由于其天然的低离心湿密度而被特别选中，并且可选地通过非常创新的酸处理进行强化加工，以将可提取杂质减少至接近0.1mg可溶性金属/kg的检测限。所选天然矿石的低离心湿密度在煅烧工艺中被改善至甚至更低的水平，并且经酸处理之后仍能维持，这提供具有通常表示期望过滤性能的物理性质(例如，高颗粒保持能力和高通量率)的产品/介质。本发明的另一方面涉及(未酸洗)超高性能硅藻土过滤产品/介质，其具有非常低的可提取化学成分和异常高的产品通量率的组合。
使用湿法精选技术来减小矿物纯度并降低硅藻土产品的离心湿密度，同时使用酸洗以减少产品的可提取杂质，这两者都大大增加了硅藻土产品的制造成本。在未酸洗版本的产品/介质的制造工艺中，没有采用这些昂贵的工艺，但产品/介质具有比现有的常规产品低得多的可提取杂质。
在本发明的产品/介质的高纯度版本中，采用酸洗，而不是湿法精选工艺。在没有任何初始湿法精选的情况下，存在高的铝和铁杂质导致煅烧产品/介质具有非常高的渗透率但不含方石英。在优化的煅烧条件下，生产用作酸洗的进料的未酸洗产品/介质，以获得较低的金属溶解度。对已经较低的可溶性金属进料材料应用创新的酸处理工艺提供了比现有技术的酸洗产品低得多的可提取金属产品/介质。因此，本发明中使用的工艺方法提供了较低成本、低可提取化学成分和超高性能的硅藻土过滤产品/介质。
超高性能过滤产品/介质(未酸洗)
本发明的超高性能过滤产品/介质是包括未经过精选工艺以减少块状化学杂质且未经过酸洗工艺(即，图2中的工艺)的硅藻土的过滤介质产品，酸洗工艺通常用于改善硅藻土产品的可提取金属性质。该产品/介质的特征在于，相对于目前商业上可获得的硅藻土过滤介质产品具有极低的离心湿密度和高二氧化硅比容。
根据本发明的一个方面，超高性能过滤产品/介质提供助滤剂介质，其覆盖85毫达西至14,000毫达西的产品渗透率范围。这些超高性能过滤产品/介质的独特之处在于，除了在10,000毫达西-14,000毫达西的渗透率范围内制成的产品/介质外，所有其他产品/介质均通过“直接运行(direct run)”生产制成，表明不需要除去产品的细小部分以实现高渗透率。下表5显示了本发明的一些示例性超高性能过滤产品/介质的物理和化学性质的范围。它们都具有异常低的离心湿密度，这使得即使产品/介质的二氧化硅块状化学成分含量相对较低，也能提供高二氧化硅比容。二氧化硅比容为约3.5至约6.2，这对于非精选产品来说是非常高的。这些产品/介质的离心湿密度为约0.147g/ml(9.2lb/ft3)至0.226g/ml(14.1lb/ft3)，平均约为10
lb/ft3-12.0lb/ft3，离心湿密度异常低，远低于现有技术的任何非精选产品或任何商业上可获得的产品。
本文公开的新产品/新介质的特征还在于高氧化铝和氧化铁含量，其中氧化铝含量和氧化铁含量的总和(例如，Al2O3+Fe2O3)大于7wt％。如Lenz等的国际申请号PCT/US16/37816中所公开的这种体相化学(bulk chemistry)使得能够在整个产品渗透率范围内生产不含方石英的产品，即使在苏打助熔剂存在的情况下。高杂质含量也导致了高b*值，即使产品中的苏打灰助熔剂水平高。本发明的高性能过滤产品/介质的b*值为约14至约20。
所有处于最小体相化学的产品/介质的氧化铁含量都非常高，最小体相化学为3.9wt％Fe2O3。然而，由于煅烧操作中采用的工艺条件，这些产品/介质的啤酒可溶性铁含量(ASBC方法)非常低。这些产品/介质的离心湿密度非常低表明，在大多数过滤操作中，过滤给定液体将需要较少质量(比现有的商业产品少约50％)的助滤剂。因为硅藻土过滤介质的最广泛使用的饮料化学成分测试方法(例如，ASBC和EBC方法)是基于使用等质量的过滤介质，所以这些方法倾向于夸大具有低于平均离心湿密度的产品中所含的可提取杂质的水平。结果，被过滤流体中的可提取铁将因此减少大约百分之五十，导致本发明的所有产品/介质的消耗调整的啤酒可溶性铁(consumption-adjusted beer soluble iron，CA-BSFe)为15ppm或更少。这等于或优于大多数商业上可获得的常规硅藻土过滤介质产品，所有这些产品都具有相当高的离心湿密度和较低的二氧化硅比容。使用消耗调整的因子，本发明中的所有产品/介质可获得类似的低可提取金属因子水平。
表5
示例性超高性能助滤剂产品/介质的性质7
1产品渗透率(毫达西)
2SSV-二氧化硅比容
3消耗调整的可提取金属因子
4啤酒可溶性铁–ASBC方法
5消耗调整的啤酒可溶性铁–ASBC方法
6不可检测
7在点燃基础上的体相化学
具有高纯度的超高性能过滤产品/介质
本发明的高纯度、超高性能过滤产品/介质含有硅藻土并且高性能硅藻土产品的独特之处在于它们没有经过任何精选工艺以显著减少块状化学杂质，但经历了创新的酸洗工艺以显著减少可提取金属，以及经历了创新的煅烧工艺以在酸处理后维持极轻密度的产品/介质。由于这些产品/介质的离心湿密度非常低，因此比商业上可获得的高纯度硅藻土助滤剂产品和现有技术中的任何其他产品具有更高的颗粒保持能力。
本发明的高纯度、超高性能的过滤产品提供助滤剂介质/产品，其涵盖85毫达西至14，000毫达西的产品渗透率范围，具有极低的可提取化学物质。下表6显示了本发明的示例性高纯度、超高性能过滤产品/介质的独特的物理和化学性质。这些产品/介质具有异常低的离心湿密度，从而提供高的二氧化硅比容。二氧化硅比容落在约3.9至约5.1的非常严格的范围内，这对于非精选的高纯度产品而言是非常高的。这些产品/介质的离心湿密度在约0.168g/ml(10.5lb/ft3)至约0.208g/ml(13.0lb/ft3)不等，平均为约0.176g/ml(11.0lb/ft3)至约0.200g/ml(12.5lb/ft3)，对于高纯度硅藻土产品来说密度异常低，远低于现有技术的任何产品或该等级的任何商业可获得的产品。这些高纯度产品/介质的特征在于高的氧化铝和氧化铁含量，Al2O3+Fe2O3大于约7wt％。高杂质含量导致了产品/介质的高b*值，即使在高的苏打灰助熔剂浓度下。即使在这些较高的渗透率下和存在苏打助熔剂的情况下，这种体相化学也提供了不含方石英的产品/介质。因此，高的铁和铝杂质、高b*值和不含方石英的产品的形成之间存在相关性。本发明的高纯度产品/介质的b*值在约13至约18的范围内，这对于助熔煅烧产品而言是异常高的。进行酸处理得到低的可提取金属之后，减轻了产品中的高杂质水平的影响。使用欧洲啤酒酿造协会(European Brewery Convention，EBC)测试方法表明铝、铁和钙的金属溶解度总量的可提取金属因子(EMF)非常低，为14或更低。高纯度产品/介质的极低的离心湿密度提供了约3至约8之间的消耗调整的可提取金属因子(consumption-adjusted extractable metals factor，CA-EMF)，这些值与该类别的任何产品相比是极低的。基于美国酿酒化学家协会(American Society of BreweryChemist，ASBC)测试方法，这些产品/介质的啤酒可溶性铁含量是不可检测的(non-detectable，nd)。对于高纯度产品/介质，EBC可提取铝与块状氧化铝化学成分之比(wt％)在约0.4至约1.0之间，EBC可提取铁与块状氧化铁化学成分之比(wt％)为约0.4至约1.1。这些比值表明杂质易于提取到溶液中，较低的数值表明产品非常惰性。
表6
示例性高纯度、超高性能的助滤剂产品/介质6
1SSV-二氧化硅比容
2可提取金属因子：EBC测试方法，可提取金属因子＝∑(Al,Fe,Ca)
3消耗调整的可提取金属因子:EBC测试方法
4啤酒可溶性铁–ASBC测试方法：请注意，采用ASBC方法使用GFAA可检测到的最低量(检测限(the limit of detection，LD))为0.1ppm。
5nd–不可检测值(减去啤酒背景Fe得到零结果-ASBC)
6在点燃基础上的体相化学
超高性能硅藻土过滤产品/介质的制备方法
不同于典型的硅藻土制造工艺，该工艺从具有落入用于制造常规硅藻土过滤产品的矿石范围内的离心湿密度的矿石开始，而制备本发明的产品/介质的工艺则从选择具有异常低的离心湿密度的矿石开始。
本发明的矿石选择的另一个方面是原矿石的化学成分。由于在本发明的产品/介质的制造中使用的低离心湿密度矿石，因此在选择矿石方面具有更大的灵活性，这些矿石可以具有比在大多数商业硅藻土过滤产品中使用的矿石更高水平的杂质。
在本发明的一个实施例中，选择的硅藻土矿石来源于湖泊，并且优选主要或基本上由衍生自桥弯藻属的硅藻壳(优选衍生自桥弯藻属的种的硅藻壳)组成。
本发明的另一个独特方面涉及煅烧工艺，其中采用湿法窑进料流化技术以在热加工之前降低矿石的体积密度。净效果是得到既具有非常低的离心湿密度又具有比其他方式能够实现的更高的渗透率的产品/介质。美国专利号8,410,017(“Nyamekye等)教导了对具有大量细小颗粒并且具有约大于25lb/ft3的湿密度以及小于约10毫达西的渗透率的高密度进料矿石用水进行窑进料预团聚这些矿石。然而，本发明对已经具有9lb/ft3-15 lb/ft3(0.144g/m至0.240g/m)的非常低的密度以及大于50毫达西至200毫达西的渗透率的矿石进行湿进料流化。在美国专利号3,013,981(“Riede，R.G.”)和美国专利号2,693,456(“Fennell，J.E.”)中公开了涉及向硅藻土窑进料中添加水以改善煅烧后的产品渗透率的其它现有技术。
本发明的另一个独特方面涉及超高性能硅藻土产品/介质的最终酸处理，以获得具有非常低的可提取金属的高纯度等级。最终酸处理是通过无机酸和有机酸的酸添加进行的。在一个优选实施例中，最终酸处理是通过分段酸添加来进行的，首先添加无机酸(例如，矿物酸)，然后添加有机酸(例如柠檬酸)，以螯合残留在产品/介质中的任何残余金属可溶物，这些都是在环境条件下完成的。根据产品/介质应用可容许的最大可提取金属量，产品/介质的最终酸处理也可在高于大气压的压力下进行。在压力下的酸处理导致金属可提取物极低，低于市场上任何目前可获得的硅藻土过滤介质产品和关于高纯度等级的现有技术中描述的任何产品。
用于制造本文讨论的超高性能过滤产品/介质的工艺流程图示于图4A-4B中。用于常规(未酸洗)的超高性能过滤产品/介质的制造工艺400在图4A中示出。用于高纯度、超高性能过滤产品/介质(超高性能过滤产品/介质的高纯度版本)的制造工艺500示于图4B中。来自图4A的工艺400的所得产品/介质能够直接用于液体的过滤，或能够用作制造由图4B的工艺500产生的高纯度产品/介质的原材料。
用于常规(未酸洗)等级的制造工艺400包括低密度原矿石选择、粉碎、闪蒸干燥、废物分离、煅烧和冷却/分散，如下面关于图4A所讨论的。
工艺400的方框410包括鉴定和选择合适的硅藻土原矿石。基于CWD测试的结果和矿石的体相化学来鉴定和选择合适的硅藻土原矿石。为了鉴定具有适当的低离心湿密度的硅藻土原矿石，将原矿石的代表性样品干燥并进行锤磨以通过80目尺寸。然后，从通过80目尺寸的粉末中取出另一个(第二个)代表性样品。然后对该粉末样品进行离心湿密度测试，以确定离心湿密度是否在0.144g/l(9.0lb/ft3)至0.240g/ml(15lb/ft3)的范围内。用于进行离心湿密度测试的标准操作程序在本发明的“超高性能硅藻土过滤产品/介质以及高纯度、超高性能硅藻土过滤产品/介质的表征方法”部分中有所描述。该工艺400将容许具有较高杂质水平且具有较低密度规格的矿石，并且将对硅藻土矿石进行处理，该硅藻土矿石的二氧化硅含量在点燃基础上低至80wt％SiO2且高达约92wt％，并且氧化铝和氧化铁(Al2O3+Fe2O3)含量的总和可高达13wt％。因此，在方框410中被选为硅藻土原矿石进料用于工艺400的其余部分的硅藻土原矿石具有：(1)在0.144g/ml至0.240g/ml的范围内的CWD；(2)在点燃基础上80wt％SiO2至在点燃基础上约92wt％的二氧化硅含量；(3)总和在约7wt％至约13wt％的范围内的氧化铝和氧化铁(例如，Al2O3+Fe2O3)含量。不同于现有技术的超高过滤性能硅藻土产品，该产品由含有衍生自许多不同硅藻属的硅藻壳的海洋(咸水)硅藻土制成，而本发明的产品可由湖泊(淡水)硅藻土制成，湖泊硅藻土中通常存在衍生自仅一种或在某些情况下仅两种或三种硅藻属的硅藻壳。更具体地，所选的硅藻土原矿石由硅藻壳种群组成。
在一个实施例中，硅藻壳种群可包括多个衍生自桥弯藻属的硅藻的硅藻壳。在一个改进例中，硅藻壳种群的至少70％-80％的硅藻壳可衍生自桥弯藻属的硅藻。在另一个实施例中，桥弯藻属的硅藻可以为其所属的种。在进一步改进例中，硅藻壳种群的至少70％-80％的硅藻壳可衍生自桥弯藻属和所属种的硅藻。
在方框420中，将在方框410中被鉴定为合适的低密度原矿石进料的的原矿石粉碎。
在方框430中，将从方框420得到的被粉碎的原矿石进行闪蒸干燥。为了在闪蒸干燥步骤中保持被粉碎的原矿石进料矿石的颗粒完整性，将闪蒸干燥器配置成使用内联双锥静态分级器(inline double cone static classifier)。通过该设置，在闪蒸干燥操作过程中温和地研磨被粉碎的原矿石进料，并且通过内联双锥静态分级器的粗排出使任何未通过粒径规格的粗颗粒返回到研磨机。
在方框440中，将来自方框430的所得干燥粉末经过干燥的重矿物杂质湿端废物分离，以在必要时，通过使用空气分离器或空气分级机去除矿石中的石英、燧石、沙子和其他重外来物质。
在方框450中，将从方框440得到的干燥的分离产品/介质进行煅烧。选择煅烧工艺条件，使得窑排出产品/介质的渗透率在期望产品/介质的目标渗透率范围内。作为方框450的一部分，将精细研磨的助熔剂(例如苏打灰)充分混合到干燥的分离产品/介质中(来自方框440)，并将所得混合物排出到带式混合器中并与约4.0wt％至约6wt％的雾化水的细雾混合，以使硅藻土颗粒的表面变湿，净效果是成为具有较低的松散重量密度的湿润/潮湿的流化窑进料材料。可以将这种进料在871℃至1260℃(1600°F至2300°F)的温度范围内煅烧约15分钟至约100分钟的时间。在一些实施例中，可以将这种进料在982℃至1204℃(1800°F至2200°F)的温度范围内煅烧约20分钟至约60分钟的时间。用于产生渗透率为85毫达西至4000毫达西的产品/介质的助熔剂(例如苏打灰)的量通常为0.5wt％至8wt％，这取决于适当的煅烧温度。助熔煅烧工艺可在直接燃烧窑(directly-fired kiln)中进行，其中进料与来自窑燃烧器的火焰直接接触。或者，可以采用间接燃烧窑(indirectly-fired kiln)，其中窑的外壳是从外部加热的，被煅烧的材料不与燃烧器火焰直接接触，通过热传导实现煅烧。
在方框460中，冷却方框450的所得物，并用离心筛分机或类似装置分散，以生产方框470的超高性能过滤产品/介质。可选地，也可以去除细粉。
图4B描述了本发明教导的高纯度产品/介质的制造工艺500；这些产品/介质的特征在于低的可提取金属。
在方框510中，将方框470的超高性能产品/介质用作工艺500的进料。然后，工艺500从方框510进行到方框520。
在方框520中，将方框510的产品/介质分散成粉末，然后浆化成10wt％至15wt％的固体，以准备用于抛光浸出。
在方框530中，使用酸在玻璃反应器(或类似装置)中将浆液(酸)浸出。在一个实施例中，酸可包括无机酸。在另一个实施例中，酸可包括无机酸和有机酸。无机酸可包括矿物酸。矿物酸可包括硫酸、硝酸、盐酸或其混合物。有机酸可包括柠檬酸、乙二胺四乙酸、谷氨酸、苹果酸或其混合物。在一个实施例中，所用的总无机酸强度可以为0.05M至1.0M。在一个实施例中，所用的总无机酸强度可以为0.1摩尔/升(M)至0.5摩尔/升(M)。所用有机酸的总剂量可以是8.0千克/吨至15.0千克/吨产品固体。对于酸浸出，酸浸出保留时间可为20分钟至100分钟。在一个实施例中，温度可在环境压力下的80℃至95℃的范围内。例如，在一个优选实施例中，可采用在环境压力下的95℃下总共1小时的抛光浸出保留时间。在另一个实施例中，在期望所得产品/介质具有最高纯度(换言之，产品/介质具有非常低含量的可提取杂质)的情况下，可以在压力下使用某一酸浓度对方框520的浆液进行抛光浸出，该酸浓度与在环境压力下但温度升高到110℃至150℃的温度时用于酸浸出的酸浓度相同。在一个这样的实施例中，可在高于大气压69kPa至350kPa(10PSI至50PSI)的压力下对方框520的浆液进行酸浸出。在另一个实施例中，可以在大气压的水沸点下对方框520中的浆液进行酸浸出。
在方框540中，在方框530的浸出结束时，将所得的浸出浆液脱水，并使用压力过滤器用去离子水彻底冲洗所得的滤饼，以确保干燥产品/介质的10wt％浆液的电导率小于20μS/cm。
在方框550中，将滤饼干燥并分散，以获得本发明的最终高纯度、超高性能硅藻土过滤介质/产品。为了维持硅藻颗粒的完整性并保持产品/介质的离心湿密度，可以在静态干燥器(通常是托盘干燥器)中进行滤饼的干燥，并且可以使用离心筛分机来分散干燥的滤饼。
本发明的超高性能产品/介质与现有技术的比较
本发明提供了超高性能过滤产品/介质，其分级为：(1)包括硅藻土的助滤剂，其具有低于可比较的常规产品的可提取金属因子；以及(2)高纯度助滤剂，其包括通过对(1)的硅藻土产品/介质进行酸洗而生产的硅藻土，并获得了低于现有技术中任何可比较的高纯度产品的可提取金属因子。除了这些超高性能助滤剂的低可提取金属因子之外，这些产品/介质还显示出异常低的离心湿密度和高的二氧化硅比容，其优于现有技术中的其他可比较等级的产品。这些产品/介质的一个重要特征是含有杂质水平，例如氧化铝和氧化铁，这通常是高产品密度的指标，但本发明的产品/介质具有异常低的密度。同样令人惊讶和出乎意料的是，具有如此高水平的非硅藻土矿物的硅藻土产品也可以表征为具有异常低的可提取化学物质，甚至是在酸浸出之前。此外，与现有技术的超高过滤性能硅藻土产品不同，本发明的产品衍生自湖泊硅藻土，并且因此含有衍生自硅藻的仅一至三个属的硅藻壳。图7A显示了现有技术Celpure产品(该情况下为Celpure 65)的硅藻组合的扫描电子显微照片(SEM)，该产品产自加利福尼亚的隆波克的海洋硅藻土(由咸水水域中的硅藻产生的硅藻壳)，而图7B显示了本发明的超高过滤性能硅藻土产品的SEM，该产品产自湖泊硅藻土(由淡水水域中的硅藻产生的硅藻壳)。由图7A的SEM可知，示例性的Celpure产品的海洋硅藻土含有多种属和种的海洋硅藻。
宽范围的渗透率
本发明教导了一种生产超高性能过滤产品/介质的方法，该超高性能过滤产品/介质具有从约85毫达西至约10，000毫达西的渗透率，利用不依赖于细粉分级的“直接运行”生产(不使用后煅烧分级)来实现高渗透率。通过利用湿法窑进料流化技术使该方法成为可能，该技术使助熔剂(例如苏打灰)溶解以使其对颗粒团聚具有反应性并且还降低了进料体积密度，这最终提供较低的煅烧产品/介质密度。这些因子导致煅烧产品/介质的渗透率更高，几乎是不经历湿法窑进料流化的可比较的常规产品的两倍。相反，具有1000毫达西或更高渗透率的常规产品是通过煅烧后对细粉进行分级(和去除)制成的。即便如此，大多数商业快流速产品在去除细粉后仅具有高达8000毫达西的渗透率。对于现有技术中已知的高纯度、高性能产品，例如Imerys的Celpure产品，渗透率仅高达1000毫达西。如表11所表明的，酸洗等级(Celite AW和Celatom PurifiDE)的渗透率仅在3000毫达西等级的范围内。
非常低的离心湿密度
表7A显示了在85毫达西至14，000毫达西范围内的本发明的各种超高性能过滤产品/介质与现有技术产品的离心湿密度(CWD)的范围。本发明的离心湿密度范围代表超高性能过滤产品/介质和超高性能过滤产品/介质的高纯度版本。与常规硅藻土过滤产品相比，超高性能产品/介质的CWD略低于设计的酸洗过的高纯度、超高性能产品。表7A显示，对于产品/介质的每个渗透率范围，本发明的产品/介质的离心湿密度显著低于现有技术的产品。与现有技术的常规产品具有0.294g/ml(18.4lb/ft3)至0.465g/ml(29.0lb/ft3)的离心湿密度相比，本发明的示例性高性能产品/介质具有0.147g/ml(9.2lb/ft3)至0.226g/ml(14.1lb/ft3)的离心湿密度。可与常规产品相比较的本发明的产品/介质(换言之，不是本发明的超高性能过滤产品/介质的高纯度版本)的离心湿密度比现有技术中已知的非精选硅藻土过滤介质至少低50％。表7B中显示的高纯度产品/介质的离心湿密度介于0.168g/ml(10.5lb/ft3)与0.208g/ml(13.0lb/ft3)之间，这仍然比现有技术中的常规未酸洗产品和酸洗未精选产品都低得多。高纯度产品的离心湿密度也明显低于酸洗产品(Celite AWGrades-FilterCel，Standard SuperCel，Hyflo SuperCel，Celite 535；Celatom AWGrades-PurifiDE AW3，PurifiDE AW2，PurifiDE AW20)，酸洗产品的离心湿密度为0.32g/ml至0.37g/ml，如表7B所示。现有技术的精选和酸洗的Celpure产品(Celpure 100、300和1000)具有在0.213g/ml至0.256g/ml范围内的离心湿密度，该离心湿密度高于本发明的产品。
表7A
本文公开的示例性新型超高性能产品/介质与现有技术常规产品的离心湿密度(g/ml)
1Celite FilterCel，Radiolite 200，Celatom FP1，Dicalite WB6，CECA Clarcel CBR
2Celite standard SuperCel，Radiolite 300，Celatom FP4，Dicalite 231，CECAClarcel CBL3
3Celite Hyflo SuperCel，Radiolite 600，Celatom FW12，Dicalite 341，CECAClarcel DIFBO
4Celite 535，Radiolite 900，Celatom FW40，Dicalite Speedex，CECA Clarcel DICS
5Celite 545，Radiolite 900S，Celatom FW60，Dicalite 2500，CECA Clarcel DITR
6Radiolite 1100，Celatom FW80，CECA Clarcel DIT2R
7Dicalite 4500
8n/a–无法得到
9现由Calgon Carbon生产的CECA助滤剂产品
表7B
本文公开的示例性新型高纯度、超高性能产品/介质与现有技术高纯度产品的离心湿密度(g/ml)
1Celite FilterCel，Celpure 100
2Celite Standard SuperCel，Celatom PurifiDE AW3，Celite Analytical FilterAid，Celpure 300
3Celite AW Hyflo SuperCel，Celatom PurifiDE AW12，Celpure 1000
4Celite AW 535，Celatom PurifiDE AW20
5n/a–无法得到
非常高的二氧化硅比容
二氧化硅比容(SSV)是硅藻土中二氧化硅含量和离心湿密度的组合效果的量度；SSV值越高，硅藻土产品在过滤中的有用性越好。表8A显示了在85毫达西至14,000毫达西的渗透率范围内的本发明和现有技术常规产品的二氧化硅比容数据。尽管本发明的产品/介质的二氧化硅含量相对较低，但产品/介质的显著高的离心湿密度仍提供比现有技术的产品高得多的二氧化硅比容。对于每种产品，本发明的产品/介质的二氧化硅比容都远高于现有技术。与现有技术的常规产品的二氧化硅比容范围为2.0至3.1相比，高性能产品/介质的范围为3.5至6.2。对于本发明的纯化产品/介质，如表8B所示，二氧化硅比容范围为4.7至6.1，其仍然高于现有技术的常规产品。与精选的Celpure产品和酸洗产品相比(表8B)，本发明的新型产品/介质的二氧化硅比容更高。
表8A
示例性超高性能产品/介质与现有技术常规产品的二氧化硅比容
1Celite FilterCel，Radiolite 200，Celatom FP1，Dicalite WB6，CECA Clarcel CBR
2Celite standard SuperCel，Radiolite 300，Celatom FP4，Dicalite 231，CECAClarcel CBL3
3Celite Hyflo SuperCel，Radiolite 600，Celatom FW12，Dicalite 341，CECAClarcel DIFBO
4Celite 535，Radiolite 900，Celatom FW40，Dicalite Speedex，CECA Clarcel DICS
5Celite 545，Radiolite 900S，Celatom FW60，Dicalite 2500，CECA Clarcel DITR
6Radiolite 1100，Celatom FW80，CECA Clarcel DIT2R
7Dicalite 4500
8n/a–无法得到
9现由Calgon Carbon生产的CECA助滤剂产品
表8B
示例性高纯度、超高性能产品/介质与现有技术高纯度产品的二氧化硅比容
1Celite FilterCel，Celpure 100
2Celite Standard SuperCel，Celatom PurifiDE AW3，Celite Analytical FilterAid，Celpure 300
3Celite AW Hyflo SuperCel，Celatom PurifiDE AW12，Celpure 1000
4Celite AW 535，Celatom PurifiDE AW20
5n/a–无法得到
可提取金属因子(EMF)-利用EBC方法
可提取金属因子(EMF)是在标准条件下测量过滤介质中包含的几种可提取杂质的量度。更具体地，EMF是在欧洲啤酒酿造协会(EBC)对于测量可提取铁所规定的条件下测量标准质量的产品中包含的可提取铝、铁和钙的总和的量度。
本发明的超高性能产品/介质与现有技术的代表性商业产品的消耗调整的可提取金属因子(CA-EMF)的比较示于下表10中。
如表10所示，本发明的未酸洗产品/介质具有显著低于现有技术的未酸洗产品的消耗调整的可提取金属因子。本发明的产品/介质和现有技术的产品的消耗调整的可提取金属因子(CA-EMF)的估计基础是离心湿密度为0.337g/ml(21.0lb/ft3)的标准产品。消耗调整的可提取金属因子是助滤剂(或介质)的离心湿密度除以典型的DE助滤剂(或介质)的离心湿密度再乘以助滤剂(filter aid，FA)的可提取金属因子(或介质)。例如，本发明的低密度产品的消耗调整的可提取金属因子给出如下：
表10
示例性超高性能产品/介质和现有技术产品的消耗调整的可提取金属因子(CA-EMF)(ppm)
1Celite FilterCel，Radiolite 200，Celatom FP1，Dicalite WB6，CECA Clarcel CBR
2Celite standard SuperCel，Radiolite 300，Celatom FP4，Dicalite 231，CECAClarcel CBL3
3Celite Hyflo SuperCel，Radiolite 600，Celatom FW12，Dicalite 341，CECAClarcel DIFBO
4Celite 535，Radiolite 900，Celatom FW40，Dicalite Speedex，CECA Clarcel DICS
5Celite 545，Radiolite 900S，Celatom FW60，Dicalite 2500，CECA Clarcel DITR
6CECA Clarcel DIT2R
7Dicalite 4500
8n/a–无法得到
9现由Calgon Carbon生产的CECA助滤剂产品
表11中显示了超高性能过滤产品/介质的高纯度版本和代表性的现有技术产品的消耗调整的可提取金属因子。此外，与其他竞争性酸洗产品和精选的纯化Celpure产品相比，本发明的CA-EMF显示出非常低的水平。
表11
示例性高纯度、超高性能产品/介质和现有技术产品的消耗调整的可提取金属因子(CA-EMF)(ppm)
1Celpure 100
2Celite Standard SuperCel，Celatom PurifiDE AW3，Celite分析助滤剂，Celpure300
3Celatom PurifiDE AW12，Celpure 1000
4Celite AW 535，Celatom PurifiDE AW20
5n/a–无法得到
制造工艺
本发明产品的制造工艺的几个独特特征与制造超高性能和超高性能、超高纯度产品中使用的矿石选择有关。这些包括选择具有天然低离心湿密度同时还具有相对高水平的氧化铁和氧化铝杂质的湖泊硅藻土矿石。在现有技术中，选择具有较高离心湿密度和较低氧化铝和氧化铁含量的海洋硅藻土作为原材料。
本发明的超高性能过滤产品/介质的制造工艺的一个显著特征是通过使用直接运行工艺(不使用后煅烧分级)生产高达10，000毫达西的高渗透率产品/介质的能力。在现有技术中，通过除去煅烧产品中的较细小颗粒来制造高渗透常规产品，以实现产品的平均粒径和渗透率的增加。在本发明中，高渗透产品/介质通过湿法窑进料流化技术制成，该技术增强了窑中较细小颗粒与较粗颗粒的团聚。最终结果是，与没有进行任何进料流化的可比常规产品的相同操作条件相比，该产品/介质具有显著更少的细粉部分、更高的渗透率和增强的更低的离心湿密度。而且，本发明通过使用最终产品/介质的增强的酸洗/压力浸出，使各种产品/介质实现了最低的可提取金属。因此，与现有技术产品相比，本发明的产品/介质的可提取金属杂质非常低。本发明的另一个独特方面是能够在极高温度下煅烧硅藻土进料而不增加最终产品/介质的离心湿密度的能力。典型的常规硅藻土产品制造的煅烧温度存在限制，因为在高煅烧温度下产品密度通常显著增加。能够在不影响产品/介质密度的情况下在更高温度下煅烧具有固定可溶性杂质的积极效果，从而导致较低的可提取金属。
超高性能硅藻土过滤产品/介质和高纯度、超高性能硅藻土过滤产品/介质的表征方法
在下面的部分中详细描述了本发明的超高性能过滤产品/介质和高纯度超高性能过滤产品/介质以及其它可比硅藻土产品的表征方法。
渗透率
滤饼(含有硅藻土)的渗透率是滤饼过滤能力的重要量度，通过观察自来水在室温下和规定压差下的流速来实验确定。渗透率以及湿密度、粒径分布、固体保留和其他物理和化学性质是用于产品规格的重要特征。使用含有硅藻土的滤饼的过滤用于在工业工艺中从流体中去除颗粒固体，而滤饼的渗透率通常会影响颗粒去除效率的水平和流过滤饼的流体的通量率。因此，本发明提供了基于产品/介质的渗透率的各种低可提取、高性能产品/介质的表征。本发明提供了基于产品的渗透率的各种产品的表征，而不是基于非煅烧、直接煅烧和助熔煅烧(每种产品类别)的广泛分级的典型表征，该典型表征不能有效地表明在本发明中确定的产品渗透率范围的独特性质。每种产品类别的渗透率范围示于下表12中。
表12-各种产品类别的渗透率范围
使用VEL渗透仪方法(Analitika-EBC 1985)对700毫达西的产品，或使用美国专利号5,878,374中公开的Celatom渗透仪方法对大于700毫达西至14,000毫达西的产品，进行本文所述的滤饼样品的渗透率测量。
VEL渗透仪方法使用具有压力计和隔板的柱形管形式的测量装置。将待测助滤剂粉末称重放入烧杯中，并添加450ml自来水以使材料悬浮形成浆液形式。将#4滤纸放置于装置的隔板上，然后将管拴紧以保证没有泄露。使用玻璃棒将浆液倒入管中，将顶部闭合并施加所需气压以使液体流入量筒。随着液体过滤，滤饼会在滤纸上形成；当滤饼顶部剩下约1cm的液体时，切断气压。将顶部打开并将收集到的水慢慢倒回管中，保证滤饼不受到干扰。在五分钟的等待时间之后，再次在所需的设定点施加压力，并收集100ml-300ml的定时体积液体。剩余的液体可以从管中流出以得到干燥的滤饼。除去脱水的滤饼并测量其厚度。也测量滤液的温度并得到水的相应粘度。然后如下计算滤饼的渗透率(β)(单位为毫达西)：
其中，
V＝常数200cm3；是定时液体的体积
A＝常数20.22cm2；是VEL管的过滤面积
ΔP＝施加压力-50kPa或200kPa，取决于材料的流速是慢还是快
h＝所形成的滤饼的高度(单位为cm)(可根据材料的湿体积密度而变化)
η＝水的粘度(单位为mPa.s，毫帕斯卡.秒)
下表13给出了用于待测助滤剂材料的不同渗透率范围的测试参数。
表13-VEL渗透仪测试条件
Celatom渗透仪是一种自动化仪器，使用室温下的自来水作为测试流体，从已知质量的硅藻土样品中形成“滤饼”，然后测量计算渗透率和湿体积密度所需的所有必需参数。计算湿体积密度(ρ，单位为g/ml)和渗透率(β，单位为毫达西)的等式列出如下：
其中：
A＝滤饼的横截面积(cm2)
ΔP＝滤饼上的压降(atm.)
t＝流动时间(s)
m＝干燥样品质量(g)
η＝滤液粘度(cp)
V＝滤液体积(ml)
h＝滤饼高度(cm)
相对于已经加工除去或减少原矿石中天然存在的助熔杂质的矿石，从在煅烧前没有通过矿石加工技术(例如浮选)或通过酸洗进行精选的矿石中更容易生产更高渗透率的产品。在精选或酸洗工艺中除去这些杂质会产生窑进料，这种窑进料较难通过热加工而发生团聚。然而，通过从煅烧材料中除去更细小的颗粒，能够从精选矿石生产出快速产品。由于分级机中的摩擦，分级出(去除)细粉部分倾向于导致更致密的产品。本发明的一个新颖方面是能够生产具有高达10,000毫达西的渗透率的直接运行且非常快流速的高渗透产品。
体相化学
硅藻土主要含有硅藻的残骸，主要包括二氧化硅以及一些少量的杂质，例如，镁、钙、钠、铝和铁。各种元素的百分比根据硅藻土沉淀物的来源可能有所不同。在硅藻土中发现的生物二氧化硅是水合非晶二氧化硅矿物的形式，这些矿物通常被认为是具有可变量水合水的各种蛋白石(Enrico et al.,1948)。硅藻土中其他少量二氧化硅的来源可来自细小分散的石英、燧石及沙子。然而，这些少量二氧化硅来源没有生物硅藻二氧化硅种的复杂多孔结构。
在大多数情况下，硅藻土矿石和产品的体相化学对由矿石制成的产品的质量具有重要影响，并且通常影响助滤剂产品的可提取金属性质。XRF(X-ray fluorescence，X射线荧光)光谱被广泛认为是用于确定硅藻土材料的体相化学的选择的分析方法，并且是用于确定材料的元素组成的无损分析技术。XRF分析仪通过产生特定元素所特有的一组特征荧光X射线来确定样品的化学成分，这就是为什么XRF光谱是一种用于定性和定量分析材料组成的优秀技术。在本文记录的硅藻土材料的体相化学的测试中，将5g干燥的粉末样品和1gX射线混合粉末粘合剂一起在研磨机中精细研磨，然后压制成小球。将小球装入先前已用硅藻土参考平均值校准的自动波长色散(Wavelength Dispersive，WD)XRF设备中，以确定体相化学。为了适应二氧化硅结构中水合作用的自然损失，所有实施例的总矿物质含量是在其各自的高氧化物的烧失量(Loss-on-Ignition，LOI)或点燃基础上记录的。如本文所用，“在点燃基础上”是指在不受二氧化硅结构内的水合水影响的情况下测量的矿物氧化物含量。超高纯度产品和其他竞争性材料的化学成分的结果见本文实施例部分。
蛋白石和方石英的定量
对硅藻土矿石进行热加工以产生更高渗透率的直接煅烧和助熔煅烧产品会导致颗粒的烧结和团聚，同时具有使产品的蛋白石结构脱水的效果。蛋白石-A是天然且未经加工的硅藻土中最常见的蛋白石形式，在热处理过程中可转化为蛋白石-CT和/或蛋白石-C，如果经过进一步加热或经历更高温度，则转化为方石英矿物相。在某些条件下，蛋白石相可以转化为石英和方石英，即，不含任何水合水的结晶形式的二氧化硅。应当注意，硅藻土的复杂多孔结构可以在含有结晶形式的二氧化硅的产品中得以维持，但是这种产品也可能含有一些结晶二氧化硅形式的非结构化的、熔融二氧化硅。
要确定硅藻土产品样品是否含有方石英或蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)然后量化蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)和/或结晶二氧化硅含量涉及根据称为“LH方法”的方法的许多步骤。
首先，通过高温烧失量(loss on ignition，LOI)测试来确定样品是否含有水合水。获得样品(先前干燥的)的代表性部分(在本文中称为“分离物(split)”)，并对该(第一)分离物(即ASTM C571)进行烧失量测试。如果LOI<0.1％，则存在的相不是蛋白石的。如果LOI>0.1％，则可能存在蛋白石相。
其次，进行块状粉末X射线衍射(X-ray Diffraction，XRD)，并检查所得(第一)衍射图谱。在XRD之前研磨样品的另一个代表性分离物(干燥)。在XRD之前，研磨(第二)分离物应至少为99％通过400目(37um)筛。分析经研磨的第二分离物的所得衍射图谱是否存在蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)和方石英。还可以分析衍射图谱是否存在其他结晶二氧化硅相(例如，石英和鳞石英)。如上所述，蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)衍射图谱与α-方石英的衍射图谱的不同之处在于：主峰(22°)和第二峰(36°)处于较高的晶面间距(对于主峰而言为4.06至4.11，而对于有序的方石英而言为4.02至4.04)，使用“半峰全宽”(FWHM)统计量(通常>0.35)测量的蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)存在更宽的主峰。蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)在31.50°和28.49°2θ处具有轮廓不清的峰，以及更显著的非晶背景。
如果衍射图谱对于是否存在蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)和/或方石英而言存疑，则根据LH方法进行第二次XRD分析以确定是否存在蛋白石C(和/或蛋白石-CT)和/或方石英。这次所述分析在掺杂方石英标准参考物质(NIST 1879a)的样品的另一个代表性部分上进行。获得样品的(代表性的)第三分离物，然后掺杂方石英标准参考物质(NIST 1879A)。在掺杂的第三分离物内共同研磨和分散标准后，在(添加的)第三分离物上进行XRD。分析所得的衍射图谱。如果原始样品(第二分离物)包括蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)，则添加到第三分离物的方石英尖峰显著改变原始衍射图谱，其在22.02°和36.17°2θ处具有可辨认的额外峰，同时在31.50°和28.49°2θ处具有更突出的峰。如果原始样品(第二分离物)包括方石英，则将方石英尖峰添加到第三分离物仅导致峰强度增加而相对于第一衍射图没有其他显著变化。图5和图6显示了尖峰样品的衍射图谱。图5显示了包括蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)的样品的图谱，而图6显示了包括方石英的样品的图谱。
量化硅藻土样品的蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)含量可能很复杂，因为其衍射图谱是宽峰和非晶背景的组合，并且硅藻土产品除了蛋白石之外通常还含有其他X射线非晶相。根据LH方法，通过将第一衍射图谱的蛋白石-C峰视为方石英，并相对于方石英标准(例如，NIST 1879a)对其定量，来获得估计定量。这种量化蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)的方法，我们称之为XRD方法，其通常会低估蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)的含量，但是对于许多目的(例如，制造质量控制)是有效的。或者，可以通过在非常高的温度(例如，1050℃)下加热样品的代表性分离物达24至48小时的较长时间直到该加热部分完全脱水来测量。这使得蛋白石相完全脱水并形成方石英(减少非晶背景组分)。然后对脱水的分离物进行XRD分析，并且可以相对于方石英标准物量化所得衍射图谱中的方石英，以估计原始蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)含量。只要在加热选定的分离物之前没有添加额外的助熔剂，并且温度保持在1400℃以下，则样品分离物中存在的任何石英都不会被转化为方石英。
如果通过LH方法确定存在方石英，则可以将在(第一)衍射图谱中看到的方石英与其各自的标准(例如NIST 1879a)进行比较以量化其含量，或者通过使用内标(如刚玉)和合适的相对强度比来定量。在存在蛋白石-C(或蛋白石-CT)和方石英并且蛋白石-C(或蛋白石-CT)的主峰不能与方石英的主峰区分或分离的情况下，将蛋白石-C(或蛋白石-CT)和方石英作为一个相来定量并报告为方石英。由此报告的方石英的量将高于样品中的实际量。
块状粉末XRD设备和仪器参数没有特别固定，但应该为定量提供良好的分辨率和足够的计数。使用由MDITM Datascan5软件控制的D5000衍射仪(具有CuKα辐射、样品旋转、石墨单色器和闪烁探测器)来进行EP Minerals的内部分析。功率设置为50KV和36mA，步长为0.04°，每步4秒。JADETM(2010)软件用于XRD扫描分析。样品制备包括在氧化锆瓶中使用氧化锆研磨介质进行研磨。
超高性能产品以及高纯度、超高性能产品的XRD结果表明，所有产品均具有98wt％的蛋白石-A和蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)组合含量，而不存在方石英。不存在方石英表示0wt％方石英或不可检测(nd)量。
离心湿密度
硅藻土原矿石或产品的湿密度是在过滤工艺中可用于捕获颗粒物质的空隙体积的量度。湿密度通常与硅藻土过滤介质的单位消耗相关联。换言之，具有低离心湿密度的硅藻土过滤介质通常在过滤操作中提供硅藻土产品的低单位消耗。
已经有几种方法被用于表征硅藻土过滤介质产品的湿密度。本发明所用的方法是离心湿密度(CWD)。该测试方法在专利现有技术中被经常使用，例如，美国专利号6,464,770(Palm et al.(2002))。在该测试方法中，首先将10ml去离子水加入到15ml刻度的离心玻璃管中，并将1g干燥粉末样品装入管中。使用Vortex-Genie 2涡旋振荡器将样品完全分散在水中。然后使用几毫升去离子水冲洗管的侧面以确保所有颗粒都处于悬浮状态并且使内容物达到15毫升标记。将管以2680rpm离心5分钟，并通过以刻度标记读取来记录沉降固体的体积。由样品重量除以体积来确定离心湿密度(单位为g/ml)。使用换算因子62.428来获得单位为lb/ft3的离心湿密度。
二氧化硅比容
二氧化硅比容计算如下：
其中：
二氧化硅含量分数＝硅藻土中的SiO2百分含量除以100
离心湿密度＝每毫升固体的克数(g/ml)
从该等式中可以明显看出，具有高二氧化硅含量和低离心湿密度的产品将导致高二氧化硅比容。
可提取金属因子(EMF)和可提取金属测试方法
如上所述，在许多应用中，硅藻土过滤介质优选地具有低水平的可提取杂质，因为可提取物是可以从助滤剂材料迁移到液体产品中的化合物。
硅藻土产品中的主要块状杂质是铝、铁和钙，当助滤剂与流体接触时，它们也形成主要的可提取金属。为了量化这些金属对可提取物的贡献，明智的做法是确定流体中这些金属的总量，该总量由可提取金属因子(EMF)表示：
可提取金属因子＝∑(Al，Fe，Ca)
其中：
Al、Fe、Ca是硅藻土产品中的可溶性金属，使用欧洲啤酒酿造协会(EBC)测试方法测试，单位为mg/kg的。
换言之，EMF是在欧洲啤酒酿造协会(EBC)规定的用于测量可提取铁的条件下，测量标准质量的产品/介质中包含的可提取铝、铁和钙的总和的量度。这种关系表明，从纯度的角度来看，更高质量的助滤剂产品将具有更低的可提取金属指数。
消耗调整可提取金属因子(CA-EMF)等于助滤剂(或介质)的离心湿密度除以典型(或标准)DE助滤剂(或介质)的离心湿密度再乘以助滤剂(FA)(或介质)的可提取金属因子。例如，本发明的低密度产品的消耗调整的可提取金属因子给出如下：
标准DE助滤剂的CWD被认为是21lb/ft3(或0.336g/ml)。
重要的是要认识到，不太严格的测试方法的结果可能不足以代表可提取物的实际水平和程度，而使用更严格的方法是确定助滤剂的质量的最优选方式。与对照提取测试相比，本发明中用于分析样品的EBC方法代表了一种更严格的测试，其利用相关的模型溶剂系统如乙酸钠缓冲液。EBC提取测试方法还比使用啤酒作为提取剂的美国酿造化学家协会(ASBC)的提取测试方法更严格。
欧洲啤酒酿造协会(EBC)建立了一个公认的测试方法纲要，包括确定过滤介质对滤液的可溶性金属贡献的测试方法。EBC可溶性金属测试包括：将待测介质/产品的代表性样品(2.5％浆液浓度)在环境温度下在1％的邻苯二甲酸氢钾(pH为4)溶液中悬浮2小时，将该悬浮液过滤，然后使用电感耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma，ICP)分光光度计或石墨炉原子吸收(Graphite Furnace Atomic Absorption，GFAA)分析样品溶液的滤液中的铁(Fe)、钙(Ca)、铝(Al)和砷(As)的含量。选择使用ICP或GFAA是基于待测量的元素的检测限(LD)。该分析中所使用的ICP仪器为原子发射光谱(Atomic EmissionSpectrometry，AES)型，其使用火焰以特定波长发出的光的强度来确定样品中元素的量。原子谱线的波长给出了元素的特性，而发射光的强度与元素的原子数成比例。将样品分析物以喷射溶液引入火焰中。来自火焰的热量使溶剂蒸发并破坏化学键以产生自由原子。该热能也激发原子，原子随后发射光。每种元素都以特征波长发射光，这些光被光栅或棱镜分散并在分光计中检测出来。
GFAA，也称为电热雾化(electrothermal atomization，ETA)，是一种用于改善原子吸收测量的灵敏度和检测限的技术。在该测试中，将少量样品溶液的滤液置于中空石墨管中。在温度程序中进行电阻加热以烧掉杂质，雾化分析物以形成一团自由金属蒸汽，最后清洗管子。自由原子将吸收感兴趣的元素的特征频率或波长的光(因此称为原子吸收光谱法)。在一定限度内，吸收的光量可与存在的分析物浓度呈线性相关。
行业上已经建立了用于确定啤酒中来自硅藻土产品的可溶性金属的可靠方法(美国酿造化学家协会，1987)。在本发明中，石墨炉原子吸收(GFAA)光谱法用于最终确定啤酒中的可溶性铁、铝和钙的浓度。在该测试中，在室温下，将2.5g的干燥产品添加到250ml的爱伦美氏烧瓶中的100ml碳酸化啤酒中，并通过旋转使其悬浮。在1、2、3、4和5分钟的经过时间再次旋转烧瓶。最后一次，在5分50秒再次旋转烧瓶，并将整个内容物立即转移到装有滤纸的漏斗中。弃去在最初30秒期间收集的滤液，然后在接下来的2分30秒期间收集测试滤液样品，用于总经过时间为9分钟的提取。
在脱二氧化碳啤酒中制备一组铁、铝和钙标准并使用啤酒作为空白对照，使用这些标准校准分光计。然后运行样品滤液以确定溶液中可提取金属的浓度。啤酒中的金属浓度继而计算如下：
啤酒可溶性金属(ppm)＝(来自ICP或GFAA的金属(ppm))x稀释因子x40
来自本发明的超高纯度产品/介质的所有不同产品的结果表明，铁、铝和钙的浓度均低于0.1ppm(或0.1mg/kg)，在测试的检测限以下。
光学性质
通过使用国际照明委员会(Commission Internationale de I'Eclairage，CIE)定义的颜色空间将粉末的光学性质表征为L*a*b*颜色空间。L*坐标表示亮度并且是反射光强度的量度(0到100)，a*坐标表示显示绿色(负值)和红色(正值)之间的颜色变化的值，而b*坐标表示显示蓝色(负值)和黄色(正值)之间的颜色变化的值。使用(Konica )色度计CR-400来测量本文所述样品的光学性质。
取干燥的代表性样品(约2g或足以覆盖仪表的测量尖端)并使用研钵和研杵研磨。将得到的研磨粉末涂在白纸上并用平坦表面按压以形成压紧的光滑粉末表面。将色度计按压于粉末上并记录读数。各种超高性能产品的光学测试结果示于随后的产品实施例中。
实施例
下面给出了本发明的超高性能硅藻土产品/介质的各种产品实施例，展示了涵盖85毫达西至14，000毫达西的渗透率的单个产品。以示例而非限制的方式提供这些实施例。
超高性能硅藻土产品/介质(未酸洗版本)的制备方法
将原矿石干燥并锤磨以通过80目尺寸。然后对通过80目的粉末样品进行离心湿密度测试，以确定密度是否在0.144g/ml(9.0lb/ft3)至0.240g/ml(15lb/ft3)的范围内，以被接受作为该工艺制备进料的矿石。用于进行离心湿密度测试的标准操作程序在本发明的“超高性能硅藻土过滤产品/介质和高纯度、超高性能硅藻土过滤产品/介质的表征方法”部分中有所描述。在本发明中，在制备超高性能产品/介质(未酸洗版本)中使用的进料材料的离心湿密度为0.176g/ml(11.0lb/ft3)。然后使用机械空气分级器对经研磨的材料进行分级，以分离重矿物杂质，例如石英、燧石和沙子。将分离器产品/介质与苏打灰充分混合，然后用雾化水润湿以降低煅烧进料的松散重量密度(湿法窑进料流化)。将该材料在给定温度下在马弗炉中煅烧，并将产品/介质冷却并通过泰勒筛网(Tyler mesh screen)分散。各种产品/介质的煅烧工艺条件在下表14中给出。
表14
用于制备示例性的85毫达西至14,000毫达西(未酸洗)的产品/介质的工艺条件
实施例1
示例性超高性能(未酸洗)产品/介质
通过将0.75％的苏打灰添加到进料中并在1093℃下煅烧以获得超高过滤性能产品/介质所获得的示例性产品的性质示于表15中。两种产品实施例的离心湿密度均为约0.172g/ml(10.7lb/ft3)，这对于这些渗透率为约89毫达西至约143毫达西的缓慢产品/介质而言是极低的。较低的密度提供低的消耗调整的啤酒可溶性铁和可提取金属因子，这对于该产品/介质来说也是非常低的。高的二氧化硅比容也是这些产品/介质的特殊之处。
表15：本发明的示例性产品/介质
实施例A 实施例B
<sup>1</sup>渗透率 143 89
SiO<sub>2</sub>(wt％) 89.42 89.57
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) 4.57 4.76
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) 4.03 4.08
Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>(wt％) 0.61 0.51
<sup>2</sup>CWD(g/ml) 0.172 0.170
CWD(lb/ft<sup>3</sup>) 10.7 10.6
<sup>3</sup>SSV 5.2 5.3
<sup>4</sup>CA-EMF(ppm) 82 89
<sup>5</sup>CA-BSFe(ppm) 8 10
颜色[L*，b*] [71.0，20.0] [70.9，20.0]
1产品的渗透率-毫达西
2离心湿密度(CWD)
3二氧化硅比容(SSV)
4消耗调整的可提取金属因子(EBC测试方法)
5消耗调整的啤酒可溶性铁(ASBC测试方法)
实施例2
示例性超高性能(未酸洗)产品/介质
表16显示了本发明的用1.5％和3.0％苏打灰和在1150℃煅烧温度下制备的超高性能产品/介质(未酸洗)的两个实施例的性质，其渗透率为271毫达西和481毫达西。最大离心湿密度仅为0.152g/ml(9.5lb/ft3)，低于现有技术的任何产品和该产品类别的任何商业可获得产品。二氧化硅比容为约6，这对于这些产品/介质来说是异常高的。消耗调整的啤酒可溶性铁仅为5ppm和12ppm，这对于这些未纯化的硅藻土产品/介质来说是非常低的。两个产品实施例表明了类似的低可提取金属因子。
表16：本发明的示例性产品/介质
实施例A 实施例B
<sup>1</sup>渗透率 271 481
SiO<sub>2</sub>(wt％) 89.23 89.61
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) 4.20 4.50
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) 3.97 3.93
Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>(wt％) 1.5 3.0
<sup>2</sup>CWD(g/ml) 0.152 0.147
CWD(lb/ft<sup>3</sup>) 9.5 9.2
<sup>3</sup>SSV 5.9 6.1
<sup>4</sup>CA-EMF(ppm) 76 83
<sup>5</sup>CA-BSFe(ppm) 5 12
颜色[L*，b*] [71.0，19.6] [71.0，19.8]
1产品的渗透率-毫达西
2离心湿密度(CWD)
3二氧化硅比容(SSV)
4消耗调整的可提取金属因子(EBC测试方法)
5消耗调整的啤酒可溶性铁(ASBC测试方法)
实施例3
示例性超高性能(未酸洗)产品/介质
本发明的两个示例性产品/介质的物理和化学性质如表17所示。平均离心湿密度为约0.176g/ml(11.0lb/ft3)，对于这些(未酸洗)产品/介质来说是最低的。啤酒可溶性铁为10ppm和更低，对于这些产品/介质来说是非常低的。低L*值和高b*值表明这些高渗透率产品/介质中不存在方石英。
表17：本发明的示例性超高性能(未酸洗)产品/介质
实施例A 实施例B
<sup>1</sup>Perm 870 1289
SiO<sub>2</sub>(wt％) 88.89 89.03
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) 4.05 4.05
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) 3.95 3.83
Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>(wt％) 2.0 3.0
<sup>2</sup>CWD(g/ml) 0.172 0.184
CWD(lb/ft<sup>3</sup>) 10.7 11.5
<sup>3</sup>SSV 5.2 4.8
<sup>4</sup>CA-EMF(ppm) 75 91
<sup>5</sup>CA-BSFe(ppm) 10 8
颜色[L*，b*] 70.7，19.5 70.8，19.9
1产品的渗透率-毫达西
2离心湿密度(CWD)
3二氧化硅比容(SSV)
4消耗调整的可提取金属因子(EBC测试方法)
5消耗调整的啤酒可溶性铁(ASBC测试方法)
实施例4
示例性超高性能(未酸洗)产品/介质
本发明的两种示例性产品/介质的物理和化学性质如表18所示，其中在产品的制备中使用4.0wt％和6.0wt％的苏打灰。两个产品实施例的离心湿密度在0.172g/ml(11.0lb/ft3)以下，并得到高的二氧化硅比容。低密度使消耗调整的啤酒可溶性铁小于10ppm，消耗调整的可提取金属因子小于100。颜色值也显示了这些助熔煅烧产品/介质是不含方石英的。
表18：本发明的示例性超高性能(未酸洗)产品/介质
1离心湿密度(CWD)
2二氧化硅比容(SSV)
3消耗调整的可提取金属因子(EBC测试方法)
4消耗调整的啤酒可溶性铁(ASBC测试方法)
实施例5
示例性超高性能(未酸洗)产品/介质
一些示例性(未酸洗)产品/介质的性质示于下表19中。通过使用6.0wt％和7.0wt％的苏打灰并在1150℃的温度下煅烧来制备这些产品/介质，产生4243毫达西和5694毫达西的产品渗透率。产品实施例的离心湿密度对于这些产品/介质来说是极低的。平均离心湿密度为约0.166g/ml(10.4lb/ft3)，提供了非常高的二氧化硅比容。两个产品实施例的可提取金属因子均在100以下。
表19：本发明的示例性(未酸洗)产品/介质
1产品的渗透率-毫达西
2离心湿密度(CWD)
3二氧化硅比容(SSV)
4消耗调整的可提取金属因子(EBC测试方法)
5消耗调整的啤酒可溶性铁(ASBC测试方法)
实施例6
示例性超高性能(未酸洗)产品/介质
一些示例性超高性能(未酸洗)硅藻土产品/介质的性质示于下表20中。使用7wt％和8wt％的苏打灰通过直接运行工艺制备7141毫达西和9345毫达西的示例性产品/介质。这些产品/介质具有低于0.160g/ml(10lb/ft3)的非常低的离心湿密度。这些产品/介质的二氧化硅比容为约5.7，是异常高的。
表20：本发明的示例性(未酸洗)产品/介质
实施例A 实施例B
<sup>1</sup>渗透率 7141 9345
SiO<sub>2</sub>(wt％) 84.97 89.57
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) 4.63 4.71
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) 4.34 4.05
Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>(wt％) 7.0 8.0
<sup>2</sup>CWD(g/ml) 0.152 0.157
CWD(lb/ft<sup>3</sup>) 9.5 9.8
<sup>3</sup>SSV 5.6 5.7
<sup>4</sup>CA-EMF(ppm) 75 80
<sup>5</sup>CA-BSFe(ppm) 12 12
颜色[L*，b*] [73.1，16.5] [73.2，165]
1产品的渗透率-毫达西
2离心湿密度(CWD)
3二氧化硅比容(SSV)
4消耗调整的可提取金属因子(EBC测试方法)
5消耗调整的啤酒可溶性铁(ASBC测试方法)
实施例7
示例性超高性能(未酸洗)产品/介质
表21示出了具有约0.160g/ml(10.0lb/ft3)的离心湿密度的示例性超高性能(未酸洗)硅藻土产品/介质的性质。这些是本发明在将细粉从煅烧产品中分级出来以实现目标渗透率的情况下的唯一产品/介质。
表21：示例性(未酸洗)产品/介质
实施例A 实施例B
<sup>1</sup>渗透率 10,521 13,744
SiO<sub>2</sub>(wt％) 85.25 84.97
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) 4.52 4.64
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) 4.21 4.36
Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>(wt％) 7.0 8.0
<sup>2</sup>CWD(g/ml) 0.164 0.160
CWD(lb/ft<sup>3</sup>) 10.2 10.0
<sup>3</sup>SSV 5.2 5.3
<sup>4</sup>CA-EMF(ppm) 68 76
<sup>5</sup>CA-BSFe(ppm) 11 10
颜色[L*，b*] 73.3，15.4 73.1，15.5
1产品的渗透率-毫达西
2离心湿密度(CWD)
3二氧化硅比容(SSV)
4消耗调整的可提取金属因子(EBC测试方法)
5消耗调整的啤酒可溶性铁(ASBC测试方法)
本发明的高纯度、超高性能硅藻土产品/介质的制备方法
使用超高性能(未酸洗)产品/介质作为起始进料材料来制备本发明的高纯度、超高性能产品/介质的实施例。制备进料材料的浆液，并使其在下表22中所示的工艺条件下使用硫酸在玻璃反应器中浸出。
表22
用于将(未酸洗)产品进行压力浸出以生产高纯度产品/介质的工艺条件
可选地，产品/介质也可以在较高的温度和压力下浸出。在浸出单元操作结束时，将浆液脱水，并使用压力过滤器用去离子水彻底冲洗，以确保干燥产品/介质的10wt％浆液的电导率小于20μS/cm。将滤饼干燥并分散，以获得超高性能硅藻土产品/介质的高纯度产品/介质。
实施例8
本发明的示例性高纯度、超高性能产品/介质
表23示出了本发明的示例性低渗透率、高纯度、超高性能产品/介质的性质。这些示例性产品/介质的特征在于通过ASBC测试方法测量的不可检测水平的啤酒可溶性铁。这些产品也具有6或更低的低的消耗调整的可提取金属因子。离心湿密度非常低且提供非常高的二氧化硅比容。
表23
示例性高纯度、超高性能产品/介质的性质
1产品的渗透率-毫达西
2离心湿密度(CWD)
3二氧化硅比容(SSV)
4可提取金属因子(EBC测试方法)
5消耗调整的可提取金属因子(EBC测试方法)
6“nd”:不可检测
实施例9
本发明的示例性高纯度、超高性能产品/介质。
示例性高纯度、超高性能产品/介质的性质如表24所示。这些渗透率在约240毫达西和350毫达西范围内的示例性产品/介质相对于现有技术具有非常低的离心湿密度和异常高的二氧化硅比容。这些产品/介质还具有极低的消耗调整的可提取金属因子以及不可检测的啤酒可溶性铁。
表24
示例性高纯度、超高性能产品/介质的性质
1产品的渗透率-毫达西
2离心湿密度(CWD)
3二氧化硅比容(SSV)
4可提取金属因子(EBC测试方法)
5消耗调整的可提取金属因子(EBC测试方法)
6“nd”:不可检测
实施例10
本发明的示例性高纯度、超高性能产品/介质
渗透率范围为975毫达西和1201毫达西的示例性高纯度、超高性能产品/介质的特征示于下表25中。这些示例性产品/介质显示出非常低的可提取金属，导致极低的消耗调整的可提取金属因子和不可检测的啤酒可溶性铁。这些示例性产品/介质还具有高的二氧化硅比容。这些产品/介质还具有在现有技术中被认为是较差的体相化学，特别是氧化铝和氧化铁含量。
表25
示例性高纯度、超高性能产品/介质的性质
实施例A 实施例B
<sup>1</sup>渗透率 975 1201
SiO<sub>2</sub>(wt％) 88.70 89.05
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) 4.05 3.99
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) 3.77 3.67
Na<sub>2</sub>O(wt％) 0.8 1.3
<sup>2</sup>CWD(g/ml) 0.178 0.183
CWD(lb/ft<sup>3</sup>) 11.1 11.4
<sup>3</sup>SSV 5.0 4.9
<sup>4</sup>EMF(ppm) 8 9
<sup>5</sup>CA-EMF(ppm) 4 5
BSFe(ppm) nd<sup>6</sup> nd
颜色[L*，b*] [75.5，17.1] [75.6，17.1]
1产品的渗透率-毫达西
2离心湿密度(CWD)
3二氧化硅比容(SSV)
4可提取金属因子(EBC测试方法)
5消耗调整的可提取金属因子(EBC测试方法)
6“nd”:不可检测
实施例11
本发明的示例性高纯度、超高性能产品/介质
渗透率分别为3245毫达西和3998毫达西的示例性产品/介质具有与在其他渗透率范围内的示例性产品类似的引人注目的性质，并且在许多方面也优于现有技术的产品。
表26
示例性高纯度、超高性能产品/介质的性质
实施例A 实施例B
<sup>1</sup>渗透率 3245 3998
SiO<sub>2</sub>(wt％) 89.38 89.17
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) 3.88 3.95
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) 3.94 3.99
Na<sub>2</sub>O(wt％) 2.0 3.1
<sup>2</sup>CWD(g/ml) 0.180 0.180
CWD(lb/ft<sup>3</sup>) 11.2 11.2
<sup>3</sup>SSV 5.0 5.0
<sup>4</sup>EMF(ppm) 7 9
<sup>5</sup>CA-EMF(ppm) 4 5
BSFe(ppm) nd<sup>6</sup> nd
颜色[L*，b*] [75.8，17.1] [75.8，16.8]
1产品的渗透率-毫达西
2离心湿密度(CWD)
3二氧化硅比容(SSV)
4可提取金属因子(EBC测试方法)
5消耗调整的可提取金属因子(EBC测试方法)
6“nd”:不可检测
实施例12
渗透率范围为4104毫达西至12，179毫达西的示例性高纯度、超高性能产品/介质示于下表27、28和29中。
表27
示例性高纯度、超高性能产品/介质的性质
实施例A 实施例B
<sup>1</sup>渗透率 4104 5217
SiO<sub>2</sub>(wt％) 87.19 87.51
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) 4.16 4.04
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) 3.96 3.91
Na<sub>2</sub>O(wt％) 3.1 3.5
<sup>2</sup>CWD(g/ml) 0.173 0.173
CWD(lb/ft<sup>3</sup>) 10.8 10.8
<sup>3</sup>SSV 5.0 5.1
<sup>4</sup>EMF(ppm) 8 9
<sup>5</sup>CA-EMF(ppm) 4 5
BSFe(ppm) nd<sup>6</sup> nd
颜色[L*，b*] [76.2，16.5] [76.0，16.6]
1产品的渗透率-毫达西
2离心湿密度(CWD)
3二氧化硅比容(SSV)
4可提取金属因子(EBC测试方法)
5消耗调整的可提取金属因子(EBC测试方法)
6“nd”:不可检测
实施例13
示例性高纯度、超高性能产品/介质
表28
示例性高纯度、超高性能产品/介质的性质
1产品的渗透率-毫达西
2离心湿密度(CWD)
3二氧化硅比容(SSV)
4可提取金属因子(EBC测试方法)
5消耗调整的可提取金属因子(EBC测试方法)
6“nd”:不可检测
实施例14
表29
示例性高纯度、超高性能产品/介质的性质
实施例A 实施例B
<sup>1</sup>渗透率 10，115 12，179
SiO<sub>2</sub>(wt％) 85.25 84.97
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) 4.43 4.51
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(wt％) 4.15 4.21
Na<sub>2</sub>O(wt％) 4.34 4.35
<sup>2</sup>CWD(g/ml) 0.173 0.176
CWD(lb/ft<sup>3</sup>) 10.8 11.0
<sup>3</sup>SSV 4.9 4.8
<sup>4</sup>EMF(ppm) 11 10
<sup>5</sup>CA-EMF(ppm) 6 5
BSFe(ppm) nd<sup>6</sup> nd
颜色[L*，b*] [76.9，14.1] [76.2，14.3]
1产品的渗透率-毫达西
2离心湿密度(CWD)
3二氧化硅比容(SSV)
4可提取金属因子(EBC测试方法)
5消耗调整的可提取金属因子(EBC测试方法)
6“nd”:不可检测
参考文献
以下引用的出版物、专利和已公布的专利说明书的公开内容通过引用整体并入本发明，以更全面地描述本发明所属领域的现有技术。
Analitika–EBC,4August 1987issue,page D 257,11.8.Filtrationsleistung.
Bregar,G.W.,(1951),US Patent No.2,701,240.
Bradley,T.G.,et al.(1979),US Patent No.4,134,857.
Showa Chemical Industry Co.,Ltd,Publication 95.1.200(3),1995.
Nielsen,R.B.et al.(1979),US Patent No.4,142,968.
Austin,F.J.,et al.(1990),US Patent No.4,965,084.
Shiuh,J.C.,et al.(1997),US Patent No.5,656,568.
Shiuh,J.C.,et al.(2003),US Patent No.6,653,255.
Ting,P.L.,et al.(2011),US Publication No.2011/0223301.
Wang et al.,(2008),International Patent Application No.2007/076723.
Antonides,L.E.(1997),Diatomite.
Woods,P.(2011)Diatoms of the United States.
Kouloheris,A.P.,US Patent No.3,572,500.
Enrico et al.,(1948)Diatomaceous Earth Silicosis.
Sulpizio,T.E.(1999),Advances in Filter Aid and Precoat FiltrationTechnology.
Technical Note AMC02,version 3.5,Comparing Conventional Diatomite andCelpure Filter Aids,(2002).
Methods of Analysis of the American Society of Brewing Chemist,1987.
Breese R.O.Y.et al.(2006),Industrial Minerals and Rocks–Commodities,Markets and Uses,7th edition,Diatomite,Pg.442.
El-Shafey,E.L.,et al.(2004),J.de Cravalho,Sep.Sci.Technol.39,pg.3237.
Mahani,H.et al.(2003),Treatment of Diatomaceous Earth to Obtain itsCatalyst Support,Scientia Iranica,vol.10,No.3,Pg.350–356.
Mikulasik,et al.,US Patent No.8,883,860.
Rees,R.H.,et al,1990,“Let Diatomite Enhance Your Filtration,”ChemicalEngineering,Vol.97,No.8,August,pp.72-74.
Cain,C.W.,1984,“Filter Aid Use in Filtration,”Encyclopedia of ChemicalProcessing and Design New York,Marcel Dekker,pp.348-372.
Santa Barbara County APCD,draft permit to operate No.5840–R5 Part II,Nov.2015.
Nyamekye,G.A.et al,US Patent No.8,410,017.
Riede,R.G.,1961,US Patent No.3,013,981.
Fennell,J.E.,1954,US Patent No.2,693,456.
Lenz,P.E.,et al.,International Patent No.PCT/US16/37816.
Taniguchi,J.D.,International Patent No.PCT/US2014/067873.

Claims (47)

1.一种过滤产品，所述产品包括硅藻土，所述硅藻土具有：(i)85毫达西至14,000毫达西的渗透率，(ii)氧化铝含量和氧化铁含量，其中总的氧化铝含量和氧化铁大于7.0wt％且小于13(wt％)，以及(iii)大于3.5至6.2的二氧化硅比容。
2.根据权利要求1所述的产品，其特征在于，所述硅藻土的所述二氧化硅比容为4.5至6.2。
3.根据权利要求1所述的产品，其特征在于，所述硅藻土的所述二氧化硅比容为5.5至6.2。
4.根据权利要求1所述的产品，其特征在于，所述硅藻土还具有0.147g/ml至0.176g/ml的离心湿密度。
5.根据权利要求1所述的产品，其特征在于，所述硅藻土还具有0.216g/ml至0.226g/ml的离心湿密度。
6.一种过滤产品，所述产品包括硅藻土，所述硅藻土具有：(i)85毫达西至14,000毫达西的渗透率，(ii)在13至20的范围内的b*值，以及(iii)在3.5至6.2范围内的二氧化硅比容。
7.根据权利要求6所述的产品，其特征在于，所述硅藻土的所述二氧化硅比容为4.5至6.2，而且所述b*值在14至20的范围内。
8.根据权利要求6所述的产品，其特征在于，所述硅藻土的所述二氧化硅比容为5.5至6.2，而且所述b*值在14至20的范围内。
9.根据权利要求6所述的产品，其特征在于，所述硅藻土还具有在0.147g/ml至0.176g/ml范围内的离心湿密度，并且所述b*值在14至20的范围内。
10.根据权利要求6所述的产品，其特征在于，所述硅藻土还具有在0.216g/ml至0.226g/ml范围内的离心湿密度，并且所述b*值在14至20的范围内。
11.根据权利要求1或6所述的产品，其特征在于，所述硅藻土还具有根据LH方法的不可检测水平的方石英。
12.根据权利要求1或6所述的产品，其特征在于，所述硅藻土还在点燃基础上具有大于80wt％且小于84wt％的二氧化硅含量。
13.根据权利要求1或6所述的产品，其特征在于，所述硅藻土还在点燃基础上具有84wt％至87wt％的二氧化硅含量。
14.根据权利要求1或6所述的产品，其特征在于，所述硅藻土还在点燃基础上具有大于88wt％至92wt％的二氧化硅含量。
15.根据权利要求1或6所述的产品，其特征在于，在点燃基础上，所述氧化铁含量大于4wt％。
16.根据权利要求1或6所述的产品，其特征在于，所述硅藻土还具有0.184g/ml至0.208g/ml的离心湿密度。
17.一种过滤产品，所述产品包括硅藻土，所述硅藻土具有：(i)85毫达西至14,000毫达西的渗透率，(ii)0.4至1.0的EBC可提取铝与块状氧化铝含量之比，其中所述EBC可提取铝以百万分率测量，而所述块状氧化铝通过重量百分比测量，以及(iii)0.4至1.1的EBC可提取铁与块状氧化铁含量之比，其中所述EBC可提取铁以百万分率测量，而所述块状氧化铁以重量百分比测量。
18.根据权利要求17所述的产品，其特征在于，所述硅藻土还具有在0.168g/ml至0.183g/ml范围内的离心湿密度。
19.根据权利要求17所述的产品，其特征在于，所述硅藻土还具有在0.184g/ml至0.197g/ml范围内的离心湿密度。
20.根据权利要求17所述的产品，其特征在于，所述硅藻土还具有在0.198g/ml至0.208g/ml范围内的离心湿密度。
21.根据权利要求17所述的产品，其特征在于，所述硅藻土具有在3ppm至8ppm范围内的消耗调整的可提取金属因子。
22.根据权利要求17所述的产品，其特征在于，所述硅藻土还具有在6ppm至14ppm范围内的可提取金属因子。
23.根据权利要求17所述的产品，其特征在于，所述硅藻土还具有4ppm至8ppm的消耗调整的可提取金属因子。
24.根据权利要求17所述的产品，其特征在于，所述硅藻土还具有3ppm至5ppm的消耗调整的可提取金属因子。
25.根据权利要求17所述的产品，其特征在于，所述硅藻土还具有使用ASBC方法的不可检测的啤酒可溶性铁(BSI)含量，其中使用GFAA在ASBC方法下的检测限为0.1ppm。
26.根据权利要求1或17所述的产品，其特征在于，所述硅藻土还具有1.0％至5.0％的Na2O含量，并且所述渗透率在300毫达西至14,000毫达西的范围内。
27.根据权利要求1或17所述的产品，其特征在于，所述硅藻土包括硅藻壳种群，所述硅藻壳种群包含多个衍生自桥弯藻属的硅藻的硅藻壳。
28.一种制造权利要求1或17所述的产品的方法，所述方法包括：
选择用于煅烧的粗硅藻土进料矿石，所述进料矿石包括：(i)在点燃基础上，80wt％至92wt％的二氧化硅含量，(ii)7wt％至13wt％的氧化铝和氧化铁含量之和，以及(iii)在0.144g/ml至0.240g/ml的范围内的离心湿密度；
将所述进料矿石在871℃至1260℃范围的温度下煅烧以形成煅烧介质，(a)在不存在助熔剂的情况下煅烧，或(b)在存在0.5wt％至8.0wt％的碱性氧化物助熔剂的情况下煅烧；以及
可选地，用酸将所述煅烧介质酸浸出，所述酸包括无机酸。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，煅烧保留时间为15分钟至100分钟。
30.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，煅烧后的所述酸浸出在高于大气压69kPa至350kPa下进行。
31.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，煅烧后的所述酸浸出在高于大气压下的水沸点下进行。
32.根据权利要求28所述的方法，还包括在酸浸出之前形成所述煅烧介质的浆液，所述浆液具有0.05摩尔/升至1.0摩尔/升的酸强度。
33.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，酸浸出保留时间为20分钟至100分钟。
34.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述无机酸包括矿物酸。
35.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，所述矿物酸包括硫酸、硝酸、氢氟酸、盐酸、高氯酸或其混合物。
36.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述酸还包括有机酸。
37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，所述有机酸包括柠檬酸、乙二胺四乙酸、谷氨酸、苹果酸或其混合物。
38.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，将用于所述煅烧的所述进料矿石进行湿法窑进料流化。
39.一种过滤产品，所述产品包括硅藻土，所述硅藻土包括硅藻壳种群，所述硅藻土具有复杂多孔的硅藻土结构，并且具有在大于3.5至6.2范围内的二氧化硅比容，其中所述硅藻土来自源于湖泊硅藻土矿床的矿石。
40.根据权利要求39所述的产品，其特征在于，所述硅藻壳种群含有多个衍生自桥弯藻属的硅藻的硅藻壳。
41.根据权利要求39所述的产品，其特征在于，所述硅藻壳种群含有多个衍生自桥弯藻属的种的硅藻的硅藻壳。
42.根据权利要求39所述的产品，其特征在于，所述硅藻土还具有在6ppm至14ppm范围内的可提取金属因子。
43.根据权利要求39所述的产品，其特征在于，所述硅藻土还具有4ppm至8ppm的消耗调整的可提取金属因子，其中所述二氧化硅比容在3.9至5.1的范围内。
44.根据权利要求39所述的产品，其特征在于，所述硅藻土的所述二氧化硅比容在大于3.9至6.2的范围内。
45.根据权利要求39所述的产品，其特征在于，所述硅藻土还具有在0.4至1.0范围内的EBC可提取铝与块状氧化铝含量之比，其中所述EBC可提取铝以百万分率测量，所述块状氧化铝通过重量百分比测量。
46.根据权利要求39所述的产品，其特征在于，所述硅藻土还具有在约200毫达西和14，000毫达西之间的渗透率，并且当使用LH方法确定时含有不可检测水平的方石英。
47.根据权利要求39所述的产品，其特征在于，所述硅藻土还具有在13至20范围内的b*值。
CN201780088161.2A 2017-01-06 2017-01-06 超高性能和高纯度的生物二氧化硅过滤介质 Pending CN110582349A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2017/012565 WO2018128622A1 (en) 2017-01-06 2017-01-06 Ultra-high performance and high purity biogenic silica filtration media

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110582349A true CN110582349A (zh) 2019-12-17

Family

ID=62791300

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780088161.2A Pending CN110582349A (zh) 2017-01-06 2017-01-06 超高性能和高纯度的生物二氧化硅过滤介质

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11633713B2 (zh)
EP (1) EP3565662A4 (zh)
JP (1) JP2020504003A (zh)
CN (1) CN110582349A (zh)
WO (1) WO2018128622A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112266650A (zh) * 2020-10-28 2021-01-26 石家庄日加精细矿物制品有限公司 一种二氧化硅制多孔高太阳光反射颗粒
US20210238426A1 (en) * 2020-01-30 2021-08-05 Ep Minerals, Llc Process for making direct-run diatomite functional filler products

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11633713B2 (en) * 2017-01-06 2023-04-25 Ep Minerals, Llc Ultra-high performance and high purify biogenic silica filtration media
CN112742342A (zh) * 2020-12-15 2021-05-04 北京晶晶星科技有限公司 一种磁性硅藻壳材料的制备方法和磁性硅藻壳材料

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5179062A (en) * 1990-06-20 1993-01-12 Pascal Dufour Process for the production of highly permeable calcined diatomites with low cristobalite content and resultant calcined diatomaceous filtration agents
US5235075A (en) * 1992-12-10 1993-08-10 The Dow Chemical Company Purification of propylene oxide
US5656568A (en) * 1995-08-11 1997-08-12 Advanced Minerals Corporation Highly purified biogenic silica product
US20100248953A1 (en) * 2007-11-25 2010-09-30 World Minerals, Inc. Filter aids made from low permeability diatomites
CN102327745A (zh) * 2010-07-12 2012-01-25 华东理工大学 一种含无机添加剂的氧化铝中空纤维膜的制备方法
WO2015088800A1 (en) * 2013-12-10 2015-06-18 Imerys Filtration Minerals, Inc. Diatomaceous earth product and method for making product
WO2016032745A1 (en) * 2014-08-29 2016-03-03 Imerys Filtration Minerals, Inc. Methods of making highly purified diatomaceous earth with wide range of filtration rates
WO2018128622A1 (en) * 2017-01-06 2018-07-12 Ep Minerals, Llc Ultra-high performance and high purity biogenic silica filtration media
CN110475609A (zh) * 2017-01-06 2019-11-19 Ep矿产有限公司 超高纯度、超高性能的硅藻土过滤介质

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3702886A (en) 1969-10-10 1972-11-14 Mobil Oil Corp Crystalline zeolite zsm-5 and method of preparing the same
NO143583C (no) 1979-02-13 1983-01-06 Elkem Spigerverket As Fremgangsmaate for utluting av silikater med syre.
US7122080B2 (en) 2001-09-14 2006-10-17 Imerys Pigments, Inc. Integrated process for simultaneous beneficiation, leaching, and dewatering of kaolin clay suspension
US20040173057A1 (en) 2003-03-04 2004-09-09 Aeromet Technologies, Inc. Leach column and method for metal recovery
US20140000487A1 (en) 2009-11-10 2014-01-02 Imerys Filtration Minerals, Inc. Calcined diatomite products with low cristobalite content
HUP1000547A2 (en) 2010-10-12 2012-07-30 Egis Gyogyszergyar Nyrt Process to produce suitable auxiliary material for use in pharmaceutical industry
RU2014114938A (ru) 2011-09-16 2015-10-27 Орбит Элюминэ Инк. Способы получения оксида алюминия и разнообразных других продуктов
US20180016190A1 (en) * 2015-01-13 2018-01-18 Imerys Filtration Minerals, Inc. High-purity composite materials, methods of making high-purity composite materials, and methods of using high-purity composite materials
KR20180072679A (ko) * 2015-10-23 2018-06-29 이피 미네랄즈, 엘엘씨 규조암 제품

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5179062A (en) * 1990-06-20 1993-01-12 Pascal Dufour Process for the production of highly permeable calcined diatomites with low cristobalite content and resultant calcined diatomaceous filtration agents
US5235075A (en) * 1992-12-10 1993-08-10 The Dow Chemical Company Purification of propylene oxide
US5656568A (en) * 1995-08-11 1997-08-12 Advanced Minerals Corporation Highly purified biogenic silica product
US20100248953A1 (en) * 2007-11-25 2010-09-30 World Minerals, Inc. Filter aids made from low permeability diatomites
CN102327745A (zh) * 2010-07-12 2012-01-25 华东理工大学 一种含无机添加剂的氧化铝中空纤维膜的制备方法
WO2015088800A1 (en) * 2013-12-10 2015-06-18 Imerys Filtration Minerals, Inc. Diatomaceous earth product and method for making product
US20160332135A1 (en) * 2013-12-10 2016-11-17 Imerys Filtration Minerals, Inc. Diatomaceous earth product and method for making product
US10850257B2 (en) * 2013-12-10 2020-12-01 Imerys Usa, Inc. Diatomaceous earth product and method for making product
WO2016032745A1 (en) * 2014-08-29 2016-03-03 Imerys Filtration Minerals, Inc. Methods of making highly purified diatomaceous earth with wide range of filtration rates
WO2018128622A1 (en) * 2017-01-06 2018-07-12 Ep Minerals, Llc Ultra-high performance and high purity biogenic silica filtration media
CN110475609A (zh) * 2017-01-06 2019-11-19 Ep矿产有限公司 超高纯度、超高性能的硅藻土过滤介质

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210238426A1 (en) * 2020-01-30 2021-08-05 Ep Minerals, Llc Process for making direct-run diatomite functional filler products
CN115362017A (zh) * 2020-01-30 2022-11-18 Ep矿产有限公司 制备直出硅藻土功能填料产品的方法
CN112266650A (zh) * 2020-10-28 2021-01-26 石家庄日加精细矿物制品有限公司 一种二氧化硅制多孔高太阳光反射颗粒

Also Published As

Publication number Publication date
US20200001267A1 (en) 2020-01-02
EP3565662A4 (en) 2020-08-19
EP3565662A1 (en) 2019-11-13
JP2020504003A (ja) 2020-02-06
US11633713B2 (en) 2023-04-25
WO2018128622A1 (en) 2018-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110475609B (zh) 超高纯度、超高性能的硅藻土过滤介质
Ediz et al. Improvement in filtration characteristics of diatomite by calcination
CN110582349A (zh) 超高性能和高纯度的生物二氧化硅过滤介质
CA2224491C (en) A highly purified biogenic silica product
US8410017B2 (en) Filter aids made from low permeability diatomites
JP6783234B2 (ja) オパール質の生物起源シリカ／膨張パーライト複合製品
ES2935832T3 (es) Método para producir auxiliares de filtro de alta pureza
Ibrahim et al. Evaluation of Egyptian diatomite for filter aid applications
Hassan et al. Diatomaceous deposits of Fayium, Egypt; characterization and evaluation for industrial application
Al-Wakeel Characterization and process development of the Nile diatomaceous sediment
CN109433405B (zh) 一种宝石加工生产尾料综合利用的方法
Mousharraf et al. Potential of locally available clay as raw material for traditional-ceramic manufacturing industries
JP7463531B2 (ja) 直行珪藻土機能性フィラー製品の製造プロセス
CN116981511A (zh) 超低表面电荷生物源二氧化硅过滤介质
US20160288086A1 (en) Low soluble arsenic diatomite filter aids
Raghavan et al. Development of a beneficiation flow sheet for processing silica sand from Chertala area of Kerala
Musa et al. CHARACTERIZATION OF SILICA SAND DEPOSIT FROM RIVER DADIN-KOWA, NORTH EAST REGION OF NIGERIA FOR FOUNDRY USE
Barbosa et al. Removal of Copper Ions from Distilled Sugar Cane Spirits by Adsorption on Red Mud
MXPA98001141A (en) A product of biogenic silica highly purific

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination