CZ304744B6 - Způsob výroby metakaolinu mletím - Google Patents
Způsob výroby metakaolinu mletím Download PDFInfo
- Publication number
- CZ304744B6 CZ304744B6 CZ2012-838A CZ2012838A CZ304744B6 CZ 304744 B6 CZ304744 B6 CZ 304744B6 CZ 2012838 A CZ2012838 A CZ 2012838A CZ 304744 B6 CZ304744 B6 CZ 304744B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- grinding
- metakaolin
- kaolinite
- producing
- delaminated
- Prior art date
Links
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 51
- 238000000227 grinding Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 4
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 claims description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 8
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 6
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 5
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 5
- 238000005906 dihydroxylation reaction Methods 0.000 description 5
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 102100032843 Beta-2-syntrophin Human genes 0.000 description 1
- 108050004003 Beta-2-syntrophin Proteins 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000005226 mechanical processes and functions Effects 0.000 description 1
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
Landscapes
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
Způsob výroby metakaolinu mechanickou cestou spočívá v pomletí kaolinitu nebo kaolinitického jílu za vzniku amorfního produktu delaminovaného a dehydroxylovaného kaolinu potvrzeného nepřítomností krystalové mřížky metodou rentgenové difrakce bez nutnosti tepelného zpracování.
Description
Vynález se týká mechanického způsobu přípravy metakaolinu, tj. delaminovaného a dehydroxylovaného kaolinitu, bez nutnosti tepelného zpracování.
Dosavadní stav techniky
V současné době je metakaolin pro potřeby keramického průmyslu a stavebnictví, ale i všech ostatních technických i netechnických aplikací, vyráběný kalcinací kaolinů o různém obsahu kaolinitu při teplotách mezi 500 až 700 °C. V průběhu tohoto tepelného zpracování dochází k dehydroxylaci a delaminaci kaolinitu (Al2O3-2SiO2). [1]
Pod dehydroxylací se rozumí ztráta strukturní vody, která je vázána v hydroxylových skupinách diokaedrické vrstvy (někdy také gibbsitové vrstvy). [2] Proces lze popsat následující rovnicí:
Al2O3 2SíO2 2H2O—7—aA12O3 -2SíO2 +2H2O(g)
Delaminace potom znamená proces zániku vrstevnaté (TO) struktury kaolinitu a vznik rentgenoamorfního metakaolinu.
Dosavadní způsob výroby metakaolinu kalcinací je proces náročný na spotřebu energie i techniku a při výrobě vznikají nežádoucí skleníkové plyny.
Reference:
[1] V. Hanykýř, J. Kutzendórfer, Technologie keramiky, Druhé upravené vydání, vydala: Vega s.r.o., 2002. ISBN: 80-900860-6-3.
[2] J. Hlaváč, Základy technologie silikátů, SNTL 1988.
Přehled obrázků na výkresech
Obr. 1: a) Delaminace kaolinitu během přípravy metakaolinu bez nutnosti tepelného zpracování; b) termogravimetricky stanovený pokles obsahu strukturní vody během přípravy metakaolinu.
Obr. 2: Zkrácení času mletí přídavkem uhličitanu alkalického kovu.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky výroby metakaolinu řeší způsob výroby podle vynálezu. Předmětem vynálezu je způsob výroby metakaolinu tak, že kaolinit nebo kalinitický jíl se pomele až do vzniku amorfního produktu delaminovaného a dehydroxylovaného kaolinu potvrzeného nepřítomností krystalové mřížky metodou rentgenové difrakce a ztrátou vody vázané v hydroxylových skupinách, zjištěnou termogravimetricky.
Ve výhodném provedení podle vynálezu se před mletím přidá uhličitan alkalického kovu v množství nejméně 5 % hmotn. mleté suroviny, nejlépe Li2CO3, Na2CO3 nebo K2CO3.
-1 CZ 304744 B6
Mletí kaolinitu nebo kaolinitického jílu se výhodně provádí nárazem v suchém režimu mletí v kulovém, tyčovém, vibračním nebo tryskovém mlýnu.
Způsob výroby rentgenoamorfního metakaolinu, delaminované a dehydroxylované fáze kaolinu spočívá v mletí kaolinitu nebo kaolinitického jílu. Procesem mletí se rozruší vrstevnatá struktura kaolinitu (delaminace) a zároveň dochází k odstranění strukturně vázané vody (dehydroxylaci). Výsledkem je delaminovaná a dehydroxylovaná rentgenoamorfní fáze, tj. metakaolin. Stupeň delaminace a dehydroxylace a velikost získaných částic závisí na použitém mlýnu. Přídavek uhličitanu alkalického kovu (Li2CO3, Na2CO3 nebo K2CO3) k mletému kaolinu výrazně zkracuje dobu mletí v množství již od 5 % hmotn. Příčinou je vznik termodynamicky stabilnějšího produktu, neboť iont alkalického kovu kompenzuje záporný náboj dehydroxylaci vzniklého tetraedru [AIO4]5“. Cílem je dosažení amorfního produktu, tedy stavu, kdy na rentgenové difrakci nelze zjistit krystalovou mřížku.
Mletí lze provádět v podstatě na libovolném typu mlýnu, každý typ mlýnu však vyžaduje odlišný režim mletí. Mletí kaolinitu nebo kaolinitického jílu se může provádět v kulovém, bubnovém, tyčovém, vibračním nebo jiném typu mlýnu, kde mletí probíhá hlavně nárazem a při režimu mletí na sucho. Pro každé zařízení a mlecí režim se proto musí nejprve stanovit vhodná doba mletí na určitou hmotnost meliva. Po určité době mletí dochází k dehydroxylaci. Zbytkový obsah vody, který se u výroby metakaolinu klasickým způsobem tepelného zpracování řídí teplotou a časem výpalu dle typu pece, zde analogicky závisí na délce mletí a použitém typu mlýnu.
Způsob výroby metakaolinu, delaminovaného a dehydroxylovaného kaolinu, mechanickou cestou nevyžaduje tepelné zpracování (kalcinaci), kterého využívá konvenční metoda. Lze tak dosáhnout značné úspory energie i omezení produkce skleníkových plynů při jeho přípravě. Tímto způsobem je možné také zpracovávat méně hodnotné vstupní suroviny, která se v současnosti kalcinují na ostřivo, protože výroba metakaolinu by byla náročná na techniku, čas i proces výpalu.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Kaolin o hmotnosti 20 g se po dobu 3 h mlel v laboratorním vibračním mlýnu, čímž došlo k delaminaci a dehydroxylaci na metakaolin rentgenoamorfní fázi kaolinu. Postupnou delaminaci struktury ukazuje difraktogram na obr. la) a ztrátu strukturní vody obr. lb). Vznik rentgenoamorfní fáze (metakaolinu) potvrzuje vymizení difrakčních linií kaolinitu z difraktogramů na obr. la) mletého materiálu během mletí a termogravimetricky stanovený úbytek v hydroxylových skupinách vázané strukturní vody.
Příklad 2 g kaolinu, ke kterému se přidalo 10 % hmotn. uhličitanu draselného (K2CO3) se mlelo v laboratorním vibračním mlýnu za podmínek shodných s příkladem 1. Srovnáním difraktogramů na obr. 2 s obr. la) plyne, že potřebný čas mletí se přídavkem K2CO3 zkrátil na 30 min, což je doba 6x kratší ve srovnání s příkladem 1.
Průmyslová využitelnost
Způsob výroby metakaolinu mechanickou cestou bez nutnosti tepelného zpracování a složité předúpravy (např. plavení), umožňuje zpracovávat i méně hodnotné suroviny o nízkém obsahu
-2CZ 304744 B6 částic s velikostí pod 20 pm nebo také hrubé frakce, které při plavení odpadávají. Vyloučení energeticky náročných operací přináší značnou úsporu energií a tím také omezení produkce skleníkových plynů. Možnost zpracování méně kvalitních surovin představuje také nižší výrobní náklady a v neposlední řadě zlepšení hospodaření se zásobami kaolinitických jílů. Produkt je použitelný pro všechny aplikace vhodné pro metakaolin vyrobený konvenčně tepelným zpracováním kaolinu, zejména v keramickém a stavebním průmyslu.
Claims (4)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob výroby metakaolinu, vyznačující se tím, že kaolinit nebo kaolinitický jíl se pomele až do vzniku amorfního produktu delaminovaného a dehydroxylovaného kaolinu potvrzeného nepřítomností krystalové mřížky metodou rentgenové difrakce a ztrátou vody vázané v hydroxylových skupinách, zjištěnou termogravimetricky.
- 2. Způsob výroby metakaolinu podle nároku 1, vyznačující se tím, že před mletím se přidá uhličitan alkalického kovu v množství nejméně 5 % hmotn. mleté suroviny.
- 3. Způsob výroby metakaolinu podle nároku 2, vyznačující se tím, že uhličitanem alkalického kovu je Li2CO3, Na2CO3 nebo K2CO3.
- 4. Způsob výroby metakaolinu podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že mletí se provádí nárazem v suchém režimu mletí ve vibračním, kulovém, bubnovém nebo tyčovém mlýnu.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2012-838A CZ304744B6 (cs) | 2012-11-26 | 2012-11-26 | Způsob výroby metakaolinu mletím |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2012-838A CZ304744B6 (cs) | 2012-11-26 | 2012-11-26 | Způsob výroby metakaolinu mletím |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2012838A3 CZ2012838A3 (cs) | 2014-09-17 |
| CZ304744B6 true CZ304744B6 (cs) | 2014-09-17 |
Family
ID=51538654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2012-838A CZ304744B6 (cs) | 2012-11-26 | 2012-11-26 | Způsob výroby metakaolinu mletím |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ304744B6 (cs) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ297479B6 (cs) * | 2005-11-24 | 2006-12-13 | Sedlecký kaolin a. s. | Zpusob výroby pálených materiálu, zejména páleného kaolinu |
| CZ2006793A3 (cs) * | 2006-12-12 | 2007-02-14 | Sedlecký kaolin a. s. | Zpusob výroby prumyslového silikátového granulátu, zejména kaolinového, jílového, betonitového a páleného |
| CZ298891B6 (cs) * | 2005-06-14 | 2008-03-05 | Sedlecký kaolin a. s. | Zpusob zpracování jemných prachovitých podílu silikátových surovin, zejména kaolinu, jílu, jílovcu nebo jejich smesí |
| JO2632B1 (en) * | 2009-03-19 | 2012-06-17 | الجامعة الأردنية | Method for production of zeolates from 4a crude kaolin |
-
2012
- 2012-11-26 CZ CZ2012-838A patent/CZ304744B6/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ298891B6 (cs) * | 2005-06-14 | 2008-03-05 | Sedlecký kaolin a. s. | Zpusob zpracování jemných prachovitých podílu silikátových surovin, zejména kaolinu, jílu, jílovcu nebo jejich smesí |
| CZ297479B6 (cs) * | 2005-11-24 | 2006-12-13 | Sedlecký kaolin a. s. | Zpusob výroby pálených materiálu, zejména páleného kaolinu |
| CZ2006793A3 (cs) * | 2006-12-12 | 2007-02-14 | Sedlecký kaolin a. s. | Zpusob výroby prumyslového silikátového granulátu, zejména kaolinového, jílového, betonitového a páleného |
| JO2632B1 (en) * | 2009-03-19 | 2012-06-17 | الجامعة الأردنية | Method for production of zeolates from 4a crude kaolin |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2012838A3 (cs) | 2014-09-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tironi et al. | Kaolinitic calcined clays–Portland cement system: Hydration and properties | |
| Wang et al. | Recycling of waste red mud for production of ceramic floor tile with high strength and lightweight | |
| Wang et al. | Synthesis of a ceramic tile base based on high-alumina fly ash | |
| Wang et al. | Effects of different aluminum sources on morphologies and properties of ceramic floor tiles from red mud | |
| Mostafa et al. | Hydrothermal synthesis and characterization of aluminium and sulfate substituted 1.1 nm tobermorites | |
| Jiang et al. | Synthesis and characterization of high siliceous ZSM-5 zeolite from acid-treated palygorskite | |
| Ren et al. | Mechanism of low temperature sintered high-strength ferric-rich ceramics using bauxite tailings | |
| Sokolář et al. | Mechanical properties of ceramic bodies based on calcite waste | |
| Hosseiny et al. | Investigation of CaO/MgO on the formation of Anorthite, Diopside, Wollastonite and Gehlenite phases in the fabrication of fast firing ceramic tiles | |
| Kotova et al. | Mullite production: phase transformations of kaolinite, thermodynamics of the process | |
| Sobhani et al. | Formation and densification behavior of reaction sintered alumina–20 wt.% aluminium titanate nano-composites | |
| Mebrek et al. | Effect of chamotte on the structural and microstructural characteristics of mullite elaborated via reaction sintering of Algerian kaolin | |
| CZ304744B6 (cs) | Způsob výroby metakaolinu mletím | |
| Zhao | Quantitative control of C2S crystal transformation | |
| CN105367047A (zh) | 一种利用煤矸石和镍渣制备以堇青石为主晶相烧结体的方法 | |
| Gurieva et al. | Building ceramics based on carbonate-containing raw materials | |
| Trnik et al. | Use of fly ash in ceramic tiles: elastic properties during firing | |
| CN103468206B (zh) | 碳酸钙粉体超细化研磨介质及其制备方法 | |
| García-Giménez et al. | Influence of ZnO on the activation of kaolinite-based coal waste: pozzolanic activity and mineralogy in the pozzolan/lime system | |
| Potapova et al. | The metakaolin-a new hydraulically active pozzolanic additive | |
| CZ304577B6 (cs) | Způsob výroby a použití delaminovaného a dehydroxylovaného mastku | |
| Astutiningsih et al. | Characterization and fabrication of metakaolin using pulau bangka kaolin | |
| Bai et al. | The effect of sintering temperature on prepared and properties of calcium hexaluminate/gehlenite composites | |
| Sekavová et al. | The influence of the use of recycled gypsum on the properties of gypsum products in labor conditions | |
| Volodchenko et al. | Effective non-autoclave silicate blocks of casting molding process based on unconventional aluminosilicate raw materials |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20221126 |