CN1128739A - 可用泵抽的粘土质含水混合物的制备方法 - Google Patents

Abstract

改进粘土基的含水混合物应用和可输送性的方法，该法包括向所述粘土基的含水混合物加入表面活性组合物，该组合物由至少一种碳水化合物的酯和/或多元醇酯和至少一种烷氧基化的甘油三酯和/或至少一种烷氧基化的脂肪酸组成。

所述方法用于从地下土中取出粘土质物质。改进了可输送性的粘土质混合物用于制备各种材料(砖、瓦等)。

Description

可用泵抽的粘土质含水混合物的 制备方法

本发明涉及一种可以改进粘土基含水混合物的应用和可输送性的方法，还涉及如此输送的混合物。

通常，粘土是由硅酸铝、硅酸铁和/或硅酸镁组成的，这些物质含水而且另外还可能含有其它离子，尤其包括钠、钙和钾离子。这些硅酸盐一般称为矿物粘土。矿物粘土主要类别有高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石和海泡石。

由于它们在地球上藏量丰富和它们与其矿物组成密切连系的各种性质，因而粘土是具有广泛用途的原料而因此大范围地被开采。

在开采或进行地下坑道挖掘的建筑工程时，从地下取出粘土的过程中通常需要通过掺水将其转变成含水泥浆，这种含水泥浆或含水料浆借助于泵从地下洞穴中抽出。在这种含水粘土泥浆中固体颗粒的百分数通常在30—40％之间，然而也有可能超过70％。在后一情况下，要想得到足可用泵抽的流体浆料就变得困难起来。

为了克服这一不足，人们推荐往这些含水粘土泥浆中加入化学分散剂，其目的在于促使它们成为更易流动且易用泵抽取的形态。使用最广泛的分散剂是水溶性聚磷酸盐、硅酸盐或聚丙烯酸盐。然而，使用这些产物并非完全令人满意。

现已发现—也是形成本发明主题的—可以有利地用包含分散剂和湿润剂的表面活性组合物去代替上述分散剂。

更准确地说，本发明涉及一种改进粘土基含水混合物的使用和可输送性的方法，其特征在于该方法包括往所述含水粘土混合物中加入一种表面活性组合物，该组合物包含：

10—90重量％，优选地25—75重量％的至少一种碳水化合物酯和/或多元醇酯，和

90—10重量％，优选75—25重量％的烷氧基化的甘油三酯和/或至少一种烷氧基化的脂肪酸。

现已意外地发现当与常规方法对比时，只有本发明的方法才有可能在很短的时间内产生具有塑性特性的粘土质含水混合物，从而使它们的可泵抽性显著地得到改善。

此外，就环境而论，考虑到本发明所用表面活性组合物的完全生物降解性，应该注意到本发明方法可以完全安全地被使用。

″塑性″是指潮湿的粘土在施加轻微压力时会发生变形而在该压力消失后又能维持这种变形的能力。

术语″粘土″按照本发明和Grim氏的定义(Clay Mineralogylst ed.McGraw—Hill，N.Y.1953，p.384)指的是来源于大自然的、很细颗粒的任何粘土质材料，更准确地说是粘土和页岩。

多元醇酯的实例可能提到：

C₈—C₂₂，优选地C₁₀—C₂₀脂肪酸和脱水山梨醇的酯，如月桂酸脱水山梨醇酯、油酸脱水山梨醇酯等，

C₈—C₂₂，优选地C₁₀—C₂₀的脂肪酸和甘油的酯，如食品级的单酸甘油酯和甘油二酯，多聚蓖酸聚甘油酯等。

就所涉及的碳水化合物酯类而论，可以更准确地提到酯化的或酯基转移的糖类如糖甘油酯和糖酯，优选地为糖甘油酯。

术语″糖甘油酯″一般指的是蔗糖和天然的或合成的甘油三酯的酯基转移所得到的产品混合物：这种混合物含有蔗糖单甘油酯、甘油二酯、未转化的甘油三酯(少量)、单酯和二酯。

至于术语″甘油三酯″，指的是至少含有12个碳原子，优选地14—20个碳原子的饱和或不饱和脂族脂肪酸的一种或多种甘油三酯。很明显可以从甘油和脂肪酸反应所获得的合成甘油三酯开始，但是出于经济的原因，比较有利的是依靠天然甘油三酯，它是混合物。可以提到的天然甘油三酯的实例是猪油、牛油、花生油、黄油、棉子油、亚麻子油、椰子油(coconutoil)、橄榄油、棕榈油、葡萄子油、鱼油、大豆油、蓖麻油、椰子油(Copra oil)和菜子油。

由猪油、棕榈油、椰子油(Copra oil)、牛油和菜子油制备的糖甘油酯是优选的。它们呈液态或各种稠度的浆料状态，工业上在其熔点方面有差别。

特别适合于这些糖甘油酯的制备方法描述于专利申请FR2463512。

有关本发明使用的表面活性组合物的第二成分可以是：

含有大约1—60个氧化烯单元的烷氧基化C₁₂—C₂₂甘油三酯，如来自植物或动物的乙氧基化油，如乙氧基化蓖麻油、鱼油、椰子油(Copra oil)、大豆油、棕榈油、牛油、黄油和类似的油等或

—含大约1—60个氧化烯单元的烷氧基化的C₈—C₂₂，优选地C₁₀—C₂₀脂肪酸，例如乙氧基化油酸或硬脂酸。

在本发明中，术语″烷氧基化甘油三酯″涉及用烯化氧使甘油三酯烷氧基化所获得的产物和用聚亚烷基二醇酯基转移甘油三酯所获得的产物。

同样地，″烷氧基化的脂肪酸″涉及用烯化氧烷氧基化脂肪酸所获得的产物和用聚亚烷二醇酯化脂肪酸所获得的产物。

构成表面活性组合物的第二组分的最佳表面活性剂是乙氧基化油，尤其是其混合物。

本发明表面活性组合物可通过混合液态的不同成分来制备，在最佳情况下，此时所述成分中的一种成分为在室温下是固体的糖甘油酯，这时在掺入别的液态成分之前将其在约60—80℃下熔化。

根据本发明，优选地用糖甘油酯和至少一种脂肪酸的聚乙二醇酯的混合物作表面活性组合物。

粘土基含水混合物优选地含有至少30％和优选地大于70％(按重量计)的固体颗粒。

本发明表明活性组合物既可直接掺入粘土基含水混合物，也可作为与水的混合物再掺到所述粘土中去。

引入粘土基含水混合物的表面活性组合物的用量可在很宽的范围内变化。

然而，该组合物的引入量准确地说大约为0.1—10％，最好的是大约0.5—8％(重量)(按相对于粘土基含水混合物重量)。

本发明方法成功地用于从地下取出粘土质材料，当然对于随后发生的含水粘土混合物转化成不同材料例如砖或陶瓷，其优点是相同的。

事实上，从应用的观点，高岭石可用于纸张涂层和制造陶瓷，伊利石和高岭石作为混合物可用于制造瓦和砖。蒙脱石和坡缕石作为吸附剂用于许多净化方法中。蒙脱石还是钻探泥浆的重要成分。最后，高岭土和蒙脱土的塑性还可用于制造铸造模型。因此本发明方法能有效地用于上述用途中的一个或其它用途中。

本发明还涉及掺入本发明上述表面活性组合物的粘土质含水混合物，以及各种来源于这些粘土质含水混合物的材料，只要它们同样含有所述表面活性组合物。

下面介绍的实施例是为了进行说明。

这些实施例是通过把不同的表面活性体系掺到水/粘土混合物中去而完成的。所产生的混合物塑性借助Brabender装置(浆叶式混和机)进行测量；该测量包括记录由浆料产生的对混合的阻力；浆料对混合产生的阻力越高(高Brabender粘度)，浆料越粘和/或越不均匀，当浆料具有非常好的流动性且均匀时，Brabender粘度为0。实施例1

由下列成分制备一种含水混合物：

—5g水

—20g粘土

—2gCelynol X8066(由Rhne—Poulenc销售)，由1/3的乙氧基化蓖麻油、1/3的乙氧基化椰子油(Copra oil)和1/3的糖菜子甘油酯组成。

该组合物的外观列于表I中。实施例2

由下列成分制备一种含水混合物：

—20g水

—20g粘土

—2gCelynol X8066(由Rhne—Poulenc销售)，由1/3的乙氧基化蓖麻油、1/3的乙氧基化椰子油(Copra oil)和l/3的糖菜子甘油酯组成。

该组合物的外观列于表I中。

为了进行比较，与实施例1和2相类似的组合物可通过用等量的下列表面活性剂或表面活性剂混合物中的一种代替CelynolX8066而制得：

—T51硅酸钾，来自Rhne—Poulenc

—Geropon HB(Rhne—Poulenc销售的聚丙烯酸钠)。

—Soprophor BC 10(Rhne—Poulenc销售的壬基酚)

—50/50 Soprophor BC 10/T51硅酸钾的混合物。

这些组合物的外观列于表I中。

                        表I

表面活性剂	和5g水的外观	和20g水的外观
			T51硅酸盐	混合困难液体和许多附聚物	液体附聚物沉积
Geropon HB	或多或少的液体浆料附聚物	流体浆料许多附聚物
			Soprophor BC 10	干、泡沫混合物附聚物	相当均匀的细泡沫24小时后絮凝
Soprophor BC 10/T51硅酸盐	相当均匀的浆料细附聚物	流体浆料很少附聚物24小时后絮凝
			Celynol X8066	可用泵抽的均匀浆料	可用泵抽的均匀浆料

实施例3

由下列成分制备一种含水混合物：

—400gFlanders粘土

—100g水

—一种表II中记载的表面活性剂，以相对于表II记载的粘土＋水混合物的％表示

所获得的混合物的Brabender塑性记载于表II中。

                         表II

表面活性剂	浓度	Brabender塑性
			Rhocdacal WP	0.5％	650
Geropon   HB	0.5％	非均质    混合物
			Soprophor BO 327	0.5％	300
Rhodacal  WP/T51硅酸盐	0.6％(0.3/0.3)	非均质    混合物
			Rhodacal  WP/Geropon   HB	1.3％(1/0.3)	220
Soprophor BO 327/T51硅酸盐	2％(1/1)	300
			Celynol X8066	1％	0
Celynol X8066	0.5％	0

—Rhodacal WP(由Rhne—Poulenc销售的二异丙基萘磺酸酯)—Soprophor BO 327(由Rhne—Poulenc销售的烷氧基化脂肪醇)

由此可见，只有Celynol X8066有可能产生零塑性，因此使待处理的粘土质混合物具有优良的可输送性。实施例4

在本例中测量达到塑性平衡所用的时间，也就是说获得混合物所需要的时间，很短的时间反映水掺入粘土是容易的。

将本发明实施例3的混合物(具有0.5％的Celynol X8066)与含0.5％Rhodacal WP的混合物和水/粘土对照混合物作一比较。

所获结果登载在表III中。

                表III

混合物	Brabender塑性	达到平衡的时间(秒)
			水/粘土	1000
水/粘土Rhodacal WP	650	120
			水/粘土Celynol X8066	0	60

所获最好的结果确实是本发明混合物的。

Claims (13)

1.用于改进粘土基含水混合物的使用和可输送性的方法，其特征在于该方法包括往所述粘土基含水混合物中加入由下列成分组成的表面活性组合物：

10—90重量％，优选地25—75重量％的至少一种碳水化合物酯和/或多元醇酯，和

90—10重量％，优选地75—25重量％的烷氧基化的甘油三酯和/或至少一种烷氧基化的脂肪酸。

2.按照权利要求1的方法，其特征在于多元醇酯是C₈—C₂₂，优选地C₁₀—C₂₀脂肪酸和脱水山梨醇的酯，C₈—C₂₂，优选地C₁₀—C₂₀的脂肪酸和甘油的酯或聚甘油多聚蓖酸酯。

3.按照权利要求1或2的方法，其特征在于碳水化合物酯是糖甘油酯或糖酯。

4.按照前述权利要求中任一项的方法，其特征在于烷氧基化甘油三酯是含大约1—60个氧化烯单元的烷氧基化C₁₂—C₂₂甘油三酯。

5.按照前述权利要求中任一项的方法，其特征在于烷氧基化脂肪酸是含大约1—60个氧化烯单元的烷氧基化C₈—C₂₂，优选C₁₀—C₂₀脂肪酸。

6.按照前述权利要求中任一项的方法，其特征在于粘土基含水混合物含有至少30％和优选地大于70％的固体颗粒(按重量计)以及所引入的表面活性组合物的数量相对于粘土基含水混合物的重量为大约0.1—10％，优选大约为0.5—8％(按重量计)。

7.形成前述权利要求中任一项的主题的方法用于从地下土中取出粘土质材料。

8.具有改进的可输送性的粘土质含水混合物，其特征在于它含有：

100重量份含有至少30％、优选地70％以上的(按重量计)的固体颗粒的粘土基含水混合物，和

大约0.1—10重量份，优选大约0.5—8重量份的表面活性组合物，其组成为：

10—90重量％，优选地25—75重量％的至少一种碳水化合物酯和/或多元醇酯，和

90—10重量％，优选地75—25重量％的烷氧基化的甘油三酯和/或至少一种烷氧基化的脂肪酸。

9.按照权利要求8的粘土质含水混合物，其特征在于多元醇酯是C₈—C₂₂，优选C₁₀—C₂₀脂肪酸和脱水山梨醇的酯，C₈—C₂₂，优选C₁₀—C₂₀的脂肪酸和甘油的酯或聚甘油多聚蓖酸酯。

10.按照权利要求9或10的粘土质含水混合物，其特征在于碳水化合物酯是糖甘油酯或糖酯。

11.按照权利要求8—10中任一项的粘土质含水混合物，其特征在于烷氧基化的甘油三酯是含大约1—60个氧化烯单元的烷氧基化的C₁₂—C₂₂甘油三酯。

12.按照权利要求8—11中任一项的粘土质含水混合物，其特征在于烷氧基化的脂肪酸是含大约1—60个氧化烯单元的C₈—C₂₂，优选C₁₀—C₂₀的脂肪酸。

13.形成权利要求8—12中的任一项的主题的含水混合物用于制备各种材料。