EA005972B1 - Способ получения коллоидной силикатной дисперсии - Google Patents

Способ получения коллоидной силикатной дисперсии Download PDF

Info

Publication number
EA005972B1
EA005972B1 EA200300041A EA200300041A EA005972B1 EA 005972 B1 EA005972 B1 EA 005972B1 EA 200300041 A EA200300041 A EA 200300041A EA 200300041 A EA200300041 A EA 200300041A EA 005972 B1 EA005972 B1 EA 005972B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
solution
dispersion
mineral material
oxide
granular mineral
Prior art date
Application number
EA200300041A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200300041A1 (ru
Inventor
Микаэль Перандер
Жан Ле Белль
Original Assignee
Парок Груп Ой Аб
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=8558593&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EA005972(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Парок Груп Ой Аб filed Critical Парок Груп Ой Аб
Publication of EA200300041A1 publication Critical patent/EA200300041A1/ru
Publication of EA005972B1 publication Critical patent/EA005972B1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B12/00Cements not provided for in groups C04B7/00 - C04B11/00
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/0004Preparation of sols
    • B01J13/0008Sols of inorganic materials in water
    • B01J13/0013Sols of inorganic materials in water from a precipitate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/0004Preparation of sols
    • B01J13/0034Additives, e.g. in view of promoting stabilisation or peptisation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/0004Preparation of sols
    • B01J13/0039Post treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/0004Preparation of sols
    • B01J13/0047Preparation of sols containing a metal oxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/0052Preparation of gels
    • B01J13/0056Preparation of gels containing inorganic material and water
    • B01J13/006Preparation of gels containing inorganic material and water by precipitation, coagulation, hydrolyse coacervation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B12/00Cements not provided for in groups C04B7/00 - C04B11/00
    • C04B12/04Alkali metal or ammonium silicate cements ; Alkyl silicate cements; Silica sol cements; Soluble silicate cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/24Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols

Abstract

Настоящее изобретение относится к способу получения коллоидной силикатной дисперсии, который характеризуется растворением гранулированного минерального материала, такого как минеральная вата или волокнистое изделие, содержащего диоксид кремния и оксид алюминия в молярном соотношении от 2 до 12 в водном растворе, образованием центров кристаллизации и стабилизацией таким образом полученного раствора и, необязательно, доведением содержания сухого остатка таким образом полученной дисперсии. Указанная дисперсия также может быть превращена в гель.

Description

Область изобретения
Настоящее изобретение относится к способу получения коллоидных силикатных дисперсий с использованием гранулированного силикатного минерального сырья, содержащего диоксид кремния и оксид алюминия. Предпочтительно такие дисперсии имеют низкое содержание щелочных соединений. Из таких дисперсий могут быть получены гели коагуляцией или гелеобразованием.
Предпосылки создания изобретения
Жидкое стекло обычно получают плавлением кварцевого песка с карбонатом натрия или калия при очень высокой температуре с последующим растворением тонко диспергированного отвержденного продукта в воде. Таким образом, жидкое стекло может рассматриваться как вещество, приемлемое с экологической точки зрения для включения в строительные материалы, как связующее в изделиях из минеральной ваты или цементных изделиях. Жидкое стекло также используют в качестве связующего в брикетах сырья для получения минеральной ваты или в качестве связующих для получения литейных форм или сердечников или для использования в качестве веществ для покрытия и адгезивов. Так, например, ИЕ 2804069 относится к способу получения изоляционного изделия связыванием минеральных волокон жидким стеклом.
Однако одним из недостатков, относящихся к использованию жидкого стекла, является то, что при его производстве используют чистое сырье и что оно требует высоких энергозатрат. Другой недостаток состоит в том, что такое жидкое стекло является изделием с высоким содержанием щелочных соединений, что может вызывать проблемы стабильности, например, при использовании в качестве связующего в цементных изделиях. Жидкое стекло обычно имеет коэффициент К (молярное соотношение 81О2/Иа2О) от около 1 до 4, коэффициент коммерчески доступного жидкого стекла обычно составляет примерно 3,3.
Также хорошо известно использование смеси жидкого стекла с другими веществами для различных целей, такими как глина или цемент, в качестве связующего для изделий из минеральной ваты, см., например, 8Е 420488. Такое изделие, хотя и обеспечивает хорошую водо- и теплостойкость, имеет низкую прочность на сжатие, является хрупким и вызывает пылеобразование. С другой стороны, ЕР-В-466754 описывает использование связующего, изготовленного из шлака, активированного жидким стеклом, для получения тепло- и влагостойкого изделия из минеральной ваты, которое также способно выдерживать временные высокие нагрузки.
ЕР 59088 описывает силикатные растворы с высоким содержанием щелочных соединений для использования в качестве связующих в особенности для литьевых форм и сердечников, данные растворы получают растворением тонко диспергированного порошка диоксида кремния в щелочном растворе, полученный раствор имеет значение К, от 1,6 до 3,5. Силикатные растворы, полученные таким образом, имеют низкое содержание оксида алюминия, обычно менее 2%.
Краткое описание изобретения
Настоящее изобретение относится к способу получения коллоидных силикатных дисперсий, согласно которому гранулированный силикатный материал, содержащий диоксид кремния и оксид алюминия в молярном соотношении от 2 до 12, растворяют в водном растворе с образованием раствора, содержащего в качестве центров кристаллизации повторно осажденные частицы материала, стабилизируют раствор с образованием дисперсии и необязательно доводят содержание сухого остатка дисперсии.
Коллоидная водная силикатная дисперсия, т.е. золь, содержащий силикат, полезна для использования в качестве связующего агента, причем диспергированный связующий компонент предпочтительно основан на минеральном материале и имеет содержание кремния и алюминия, рассчитанное как их соответствующие оксиды, в пригодном соотношении, которое выражено как молярное соотношение диоксида кремния и оксида алюминия, т.е. 81О2/А12О3, для обеспечения стабильного продукта для различных применений. Согласно изобретению, мольное соотношение диоксида кремния и оксида алюминия в дисперсии составляет от 2 до 12, т.е. от 2:1 до 12:1. Предпочтительно такое соотношение составляет от 2,5 до 8 и наиболее предпочтительно от 3,5 до 6.
Также объем изобретения включает дестабилизацию или коагуляцию дисперсии с образованием геля. Такое образование геля может проводиться различными способами, известными в данной области техники, такими как изменение рН дисперсии или добавление электролита, такого как соль, или удаление воды из дисперсии.
Силикатные дисперсии по изобретению могут использоваться в качестве связующего, например, в изделиях из минеральной ваты или получение брикетов сырья для получения минеральной ваты или брикетов металлической руды, или в качестве связующих для получения литейных форм или сердечников. Также возможно использовать дисперсии в качестве добавок к цементу или в дополнение к цементу, например, в бетонных изделиях, в которых они, благодаря увеличенной доле оксида алюминия, ускоряют процесс связывания и выступают в качестве укрепляющих агентов. Дисперсии по изобретению также могут использоваться в качестве материалов покрытия в применениях, в которых обычно используют обычное жидкое стекло или золи диоксида кремния, или частицы диоксида кремния, такие как «аэросил» или зольную пыль. Они в особенности применимы для получения огнеупорных покрытий, которые благодаря высокому содержанию оксида алюминия в дисперсии имеют повышенную стабильность по срав
- 1 005972 нению с обычными жидкими стеклами с высоким содержанием щелочных соединений, оксид алюминия обеспечивает улучшенную стекловидность и пониженную кристалличность силикатного связующего. Дисперсии по изобретению могут также использоваться в качестве огнеупорного адгезива при производстве, например, лесоматериала, бетона, кирпичей, стекла, металла, клееной фанеры и гипсового картона. Особое применение обнаружено при склеивании слоистых материалов, например, при формировании слоев минеральной ваты или в качестве адгезива для приклеивания минеральной ваты, например, к металлу, такому как металлический лист, для получения строительных панелей.
Подробное описание изобретения
Согласно изобретению обеспечивается улучшенный и экономически оправданный силикатный связующий материал, который имеет превосходные связующие, усиливающие и огнеупорные свойства, и также приемлем с точки зрения гигиены труда. Дополнительно связующее согласно изобретению может быть легко получено из недорого и легко доступного сырья или побочных продуктов, позволяя индивидуальное изготовление или разработку композиции дисперсии для удовлетворения желаемой задачи. Важным преимуществом является то, что дисперсия по изобретению не представляет экологической угрозы для окружающей среды, поскольку содержит только компоненты, которые уже присутствуют в природе.
Согласно предпочтительному варианту изобретения дисперсия по изобретению, в отличие от традиционного жидкого стекла, имеет низкое содержание щелочных соединений, т.е. имеет низкое содержание оксидов щелочных металлов, в особенности оксидов натрия и калия. Согласно еще одному наиболее предпочтительному варианту дисперсия по изобретению содержит оксиды щелочно-земельных металлов, такие как оксиды кальция и/или магния и/или оксид железа. Такой вариант позволяет обеспечить улучшенную водостойкость благодаря тому, что водная растворимость щелочно-земельных металлов ниже, чем растворимость щелочных металлов.
Низкая щелочность делает дисперсию полезной в большом числе применений, в которых желательна низкая щелочность, например, в качестве связующего в бетоне.
Согласно одному варианту изобретения, коллоидная дисперсия содержит диоксид кремния и оксид щелочного металла в молярном соотношении, таком, что соотношение молей диоксида кремния к сумме молей оксида щелочного металла, т. е., по существу, сумме молей оксида натрия и/или молей оксида калия, находится в диапазоне от 10 до 350, предпочтительно от 15 до 150. Желаемое молярное соотношение может быть получено правильным выбором исходного минерального сырья, используемого для получения дисперсии.
Согласно еще одному варианту изобретения дисперсия содержит оксид кальция и/или магния или железа, где молярное соотношение диоксида кремния и суммы оксида кальция, магния и железа находится в диапазоне от 0,5 до 2, предпочтительно от 0,6 до 1,5. Оксид железа рассчитывают в форме РеО.
Согласно предпочтительному варианту первичный размер частиц в дисперсии составляет от 1 до 1000 нм, предпочтительно от 10 до 100 нм.
Содержание сухого остатка дисперсии может изменяться в зависимости от предполагаемого применения, но для большинства целей содержание сухого остатка превышает 1%, приемлемо такое изменение, как от 5 до 60 вес.%. Содержание сухого остатка дисперсии может быть доведено удалением воды, например испарением или добавлением воды пригодным образом.
Как объясняется более подробно ниже, дисперсия по изобретению может быть легко переведена в гель, например, при использовании физико-химических способов, таких как снятие электростатического отталкивания между частицами дисперсии путем изменения рН или добавлением электролита или поверхностно-активного вещества. Гелеобразование может также проводиться высушиванием дисперсии.
Целью настоящего изобретения является способ получения указанной дисперсии, включающий стадии растворения гранулированного минерального материала, содержащего в водном растворе диоксид кремния и оксид алюминия в молярном соотношении от 2 до 12, с получением раствора, содержащего в качестве центров кристаллизации повторно осадившиеся частицы материала;
стабилизации таким образом полученного раствора с образованием дисперсии, имеющей желаемый размер частиц.
Способ включает необязательную стадию доведения содержания сухого остатка дисперсии.
Предпочтительно гранулированный минеральный материал, используемый в качестве исходного материала, представляет собой материал, имеющий стекловидную аморфную структуру. Такая стекловидная структура имеет лучшие свойства растворения по сравнению с кристаллической структурой и образуется, например, когда минеральное сырье плавят и формуют в волокна при высокой температуре. Пригодное сырье, таким образом, представляет собой материал из минеральной ваты или изделие из минерального волокна, например, отходы или побочный продукт при получении минерального волокна, такой как прядильные отходы, неиспользованные минеральные волокна или изделия, как и вторичное сырье из минерального волокна.
Минеральный материал, пригодный для использования в качестве исходного материала, содержит §1О2 в количестве от 35 до 45 вес.% и А12О3 в количестве от 8 до 25 вес.%.
- 2 005972
Согласно предпочтительному варианту изобретения гранулированный минеральный материал с низким содержанием щелочных соединений содержит, рассчитанный в вес.%:
235-45
А12О310-25
Я2О 0,2-3,0 где Я обозначает Να или К. Дополнительно такой материал может содержать, рассчитанный в вес.%:
СаО12-35
МдО6-20
РеО (все железо)2-10
Дополнительный пригодный тип минерального материала представляет собой материал, имеющий следующий состав, рассчитанный в вес.%:
235-45
А12О38-13
Я2О 0,2-1,0 где Я обозначает Να или К. Дополнительно такой материал может содержать, рассчитанный в вес.%:
СаО30-40
МдО5-11
РеО (все железо) 0,1-1,0
Эта композиция является типичной композицией, например, для изделия из шлаковой ваты. Таким образом, преимущественным исходным материалом для получения дисперсии может быть продукт или побочный продукт, полученный при производстве шлаковой ваты.
Включение оксидов щелочно-земельных металлов имеет дополнительное преимущество, обеспечивая материалы, пригодные в качестве водостойких покрытий и связующих. Такие включения имеют особо важное значение, например, при использовании в брикетах, таких как брикеты сырья для получения минеральной ваты или брикетов руды, как и для обеспечения водостойких и стабильных покрытий и адгезивов.
Предпочтительно исходный материал, используемый для получения дисперсии, имеет форму материала из минеральной ваты, в особенности полученного в виде побочного продукта или отходов при производстве минеральной ваты, как отмечалось выше. Таким образом, может быть выбран материал, который имеет оптимальную или желаемую композицию для получения дисперсий согласно изобретению. Такие отходы образуются в больших количествах, обычно в количестве вплоть до 20-30 вес.% от исходного сырья, в форме прядильных отходов, твердых включений и неиспользованных волокон отбракованных волоконных изделий (допродажные изделия). Одним из пригодных источников материалов являются также различные демонтированные устройства, в которых использовался материал минеральной ваты, например, термоизоляция (вторично используемые продукты). Такие отходы уже тонко измельчены, обычно в форме волокон и могут таким образом непосредственно использоваться, или альтернативно могут быть измельчены в еще более тонкую форму с получением продукта с большой площадью поверхности, такой как 0,4 м2/г или более, например вплоть до 25 м2/г, и, таким образом, имеют хорошие свойства растворения в водном растворе. Волокна, полученные при производстве минеральной ваты, обычно имеют диаметр от 0,5 до 20 мкм, обычно от 2 до 15 мкм, как, например, от 3 до 5 мкм согласно измерениям ОМ или 8ЕМ при использовании пригодного способа (например, Коешд е! а1., Апа1уйса СЫт1са Ас!а, 1993, 280, 289-298; СйтЩепкеп е! а1., АМ ΙΝΏ ΗΥΟ А88ОС (54) Мау 1993) и длину от 0,5 до 50 мм, обычно от 2 до 20 мм, например от 3 до 10 мм.
Водный раствор представляет собой кислый раствор, такой как, например, водный раствор, подкисленный добавлением неорганической или органической кислоты, такой как НС1, НNОз, Н24, Н3РО4, муравьиной, уксусной, пропионовой кислоты или любой другой пригодной минеральной или органической кислоты. рН раствора устанавливают подходящим образом. Низкое значение рН приводит к быстрому растворению минерального материала с образованием геля, время гелеобразования зависит от рН, более низкий рН приводит к более быстрому гелеобразованию, чем более высокий рН. Хорошее растворение для широкого диапазона минеральных материалов получено при рН от 0 до 6. Сила кислоты может быть, в зависимости от используемой кислоты, от 0,1 до 10М, например от 0,5 до 5М.
Водный раствор может быть также щелочным раствором, таким как раствор гидроксида щелочного или щелочно-земельного металла, карбоната или гидрокарбоната, в особенности раствором гидроксида натрия, калия или лития или раствором гидроксида аммония. Такой раствор предпочтительно является от 0,1 до 2М по отношению к щелочному агенту или имеет рН от 10 до 14, для облегчения растворения такого минерального сырья, которое плохо растворимо в нейтральных растворах.
При щелочном рН дисперсия становится стабильной и может наблюдаться увеличение размера частиц. При сохранении дисперсии при щелочном рН в течение подходящего времени или путем увеличения рН от примерно нейтрального до рН 10 достигается увеличение размера частиц, увеличение менее выражено, если раствор дополнительно содержит соли. При наличии достаточного количества солей, таких как неорганические соли, например хлорид натрия, частицы стремятся к агрегированию с образо
- 3 005972 ванием гелей, которые осаждаются. Такое же гелеобразование также будет происходить при обеспечении кислотного рН раствора, посредством чего рН от примерно 2 до ниже 7 пригоден для гелеобразования.
Таким образом, регулированием рН можно поддерживать дисперсное состояние или дисперсию можно превращать в гель. Гель может быть диспергирован и стабилизирован при использовании перемешивания с высоким сдвигом и повышении рН и затем вновь может быть переведен в гель путем повторного изменения (понижения) рН или добавлением электролита.
Гранулированные минеральные материалы, содержащие оксид алюминия, в особенности содержащие от примерно 10 до 25 вес.% оксида алюминия, обычно относительно плохо растворимы в нейтральных растворах, но имеют улучшенное растворение в кислой и щелочной среде, таким образом обеспечивая водные дисперсии, содержащие растворенный диоксид кремния и растворенный оксид алюминия в желаемом соотношении. Согласно изобретению при растворении материала в кислом растворе органические кислоты предпочтительны по отношению к неорганическим кислотам. Это обусловлено тем фактом, что неорганические кислоты могут образовывать нерастворимые солевые осадки, например, с кальцием и магнием, содержащимися в исходном материале. Также некоторые из неорганических кислот являются сильно коррозионными и таким образом не являются предпочтительными по очевидным причинам.
Согласно предпочтительному варианту растворение сырья предпочтительно проводят при повышенной температуре, такой как температура от 80 до 100°С, предпочтительно при одновременном перемешивании, для облегчения процесса растворения. Растворение проходит в течение от 1 до 2 ч, вплоть до 20 ч, в зависимости от используемой растворяющей среды и содержания твердых веществ в растворе.
Предпочтительно количество исходного минерального материала растворяют в растворе для получения раствора, содержащего оксид металла, который преимущественно содержит более 1%, предпочтительно от 5 до 60 вес.% сухого остатка, что представляет собой пригодную концентрацию для последующего использования в качестве связующего. После завершения растворения в материале образуются центры кристаллизации, и он повторно осаждается с образованием дисперсии с заданным размером частиц. Последующую стабилизацию дисперсии осуществляют созданием в растворе электростатического отталкивания между частицами. На электростатическое отталкивание между частицами можно влиять, например, обеспечением подходящих ионов в растворе или изменением рН раствора. Если необходимо, может добавляться или удаляться дополнительная вода, например, путем выпаривания, если необходимо, например, для регулирования вязкости полученного раствора.
Стабилизация может также достигаться использованием подходящих поверхностно-активных веществ и/или полимеров, в особенности неионных. Неионные поверхностно-активные вещества и полимеры могут быть предпочтительны в некоторых случаях, поскольку они не очень чувствительны к окружающей среде, которая содержит высокие концентрации электролитов и других химических веществ, в особенности при высокой ионной силе. Примерами подходящих полимеров являются полиэтиленоксид и полиэтиленгликоль. Примерами подходящих поверхностно-активных веществ являются нонилфенолы, Тетееи и 8раи. Обычно такие поверхностно-активные вещества и полимеры используют в количестве от 0,5 до 2,5 вес.%, рассчитанных по общему содержанию твердых веществ в растворе. Как показано выше, размер частиц в дисперсии может регулироваться изменением рН.
Согласно изобретению таким образом возможно получить дисперсии, содержащие преимущественно оксид кремния в комбинации с другими оксидами металлов, происходящими из исходного минерального материала, такого как оксид кальция, оксид магния, оксид алюминия и возможно других оксидов металла в меньших количествах. Также возможно регулировать условия реакции так, чтобы получить дисперсии с желаемым размером частиц. Дисперсии, полученные таким образом, могут быть переведены в гель непосредственно после образования или только сразу перед использованием, например перед использованием дисперсии в качестве связующего в минеральных волокнах при производстве минеральной ваты. Дисперсия также может быть переведена в гель при нагревании или выпаривании воды при формовании конечного продукта.
Количество используемой дисперсии для любого определенного применения легко может быть определено специалистом в данной области техники. В качестве примера можно отметить, что при использовании в качестве связующего при производстве минеральной ваты количество связующего обычно составляет примерно от 1 до 15 вес.%, рассчитанного по сухому веществу, от веса продукта для обычного изоляционного изделия, но, естественно, возможно использовать большие или меньшие количества в зависимости от желаемого продукта и реакционной способности связующего. При использовании в качестве связующего в литейных формах обычное количество будет примерно от 1 до 15%, например от 1 до 5 вес.% от общего веса загрузки.
Следующие примеры иллюстрируют изобретение, при этом не ограничивая его. Проценты являются процентами по весу, если не оговорено специально.
Пример 1.
Связующее по изобретению может быть получено следующим способом.
7,5 г минеральных волокон, содержащих 42,1% 8ίΘ2, 17,4% А12О3, 17,3% СаО, 13,7% МдО, 5,8% ЕеО, 1,6% №12О. 0,6% К2О, остаток составляют примеси, волокно с диаметром от 3 до 4 мкм и длиной
- 4 005972 волокна от 3 до 10 мм, смешивают с 100 мл 5М раствора муравьиной кислоты. Для смешивания нужно использовать смеситель с высоким сдвигом для обеспечения эффективного смешивания и ускорения процесса растворения. Растворение обычно завершается за период от 1 до 2 ч. Когда волокна полностью растворены, добавляют небольшое количество полимера, такого как полиэтиленгликоль с молярной массой от 1000 до 10000, примерно 1 вес.% от общего содержания твердых веществ в растворе. В течение добавления полимера раствор постоянно перемешивают для стабилизации образованных частиц. Изменением количества полимера и времени добавления, т.е. момента времени, когда все волокна растворены, можно изменять размер частиц золя для получения оптимальных гелеобразующих и связующих свойств. Коллоидные частицы золя затем оставляют при постоянном перемешивании для обеспечения того, чтобы полимер адсорбировался на поверхности частиц.
При использовании в качестве связующего для получения изделий из минеральной ваты полученное таким образом связующее может быть нанесено напылением на минеральные волокна обычным образом. Связующее отверждается, и избыток воды удаляют повышением температуры до примерно 150°С.
Указанное связующее также может использоваться в качестве связующего в брикетах смешиванием связующего с мелкоизмельченным минеральным сырьем в смесителе, например Нспхе11с1 типа. Может быть предпочтительным добавлять небольшое количество воды для образования смеси в формах. Отверждение достигается повышением температуры, но высушивание на воздухе также возможно.
Пример 2.
2,1 г волокон, имеющих состав, соответствующий тому, что и в примере 1, растворяли в 100 мл 1М муравьиной кислоты. После растворения волокон раствор центрифугировали для удаления примесей. Образец затем исследовали, используя измерения светорассеиванием. Образование центров кристаллизации исходных частиц имело место в растворе, и частицы имели постоянный рост, т. е. увеличение размера с течением времени, что можно видеть на приложенной фиг. 1.
Если дисперсия не стабилизирована, она будет застудневать с течением времени, как видно из приложенной фиг. 2, которая иллюстрирует тесты, проводимые растворением 1,15 г волокон, имеющих описанный выше состав, в 100 мл муравьиной кислоты при различных концентрациях. Как можно видеть из фиг. 2, время гелеобразования изменялось от 5 до 12 дней.
Для того чтобы исследовать изменение рН как функцию от времени, 1,15 г волокон, имеющих описанный выше состав, растворяли в 100 мл уксусной кислоты, имеющей различную концентрацию, как показано на фиг. 3, равновесный рН достигают в течение пары часов, показывая, что волокна материала растворялись. Более низкие концентрации кислоты приводили к более высоким рН, показывая, что меньшее количество кислоты оставалось в растворе. При более высоких концентрациях кислоты большее количество кислоты оставалось после растворения волокон, таким образом поддерживая рН на более низком уровне.
Подобное исследование проводили растворением 1,15 г волокон (диаметр 3-4 мкм и длина от примерно 3 до 10 мм), имеющих состав указанный выше, в 100 мл муравьиной кислоты, имеющей различную концентрацию. При низкой концентрации требуемое для растворения время составляло примерно от 15 до 20 ч. При увеличении концентрации время растворения уменьшалось до 1-2 ч.

Claims (22)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ получения коллоидной силикатной дисперсии, содержащей диоксид кремния и оксид алюминия, включающий растворение гранулированного минерального материала, содержащего в водном растворе диоксид кремния и оксид алюминия в молярном соотношении от 2 до 12, с получением раствора, содержащего в качестве центров кристаллизации повторно осадившиеся частицы материала;
    стабилизацию таким образом полученного раствора с образованием дисперсии.
  2. 2. Способ по п.1, в котором гранулированный минеральный материал имеет стекловидную аморфную структуру.
  3. 3. Способ по п.1, в котором молярное соотношение диоксида кремния и оксида алюминия находится в диапазоне от 2,5 до 8, предпочтительно от 3,5 до 6.
  4. 4. Способ по любому из пп.1-3, в котором гранулированный минеральный материал содержит оксид щелочного металла или оксиды щелочных металлов и молярное соотношение диоксида кремния и суммы оксидов щелочных металлов находится в диапазоне от 10 до 350, предпочтительно от 15 до 150.
  5. 5. Способ по любому из пп.1-4, в котором гранулированный минеральный материал содержит оксид кальция, и/или оксид магния, и/или оксид железа, где молярное соотношение диоксида кремния и суммы оксида кальция, оксида магния и оксида железа (в виде ЕеО) находится в диапазоне от 0,5 до 2, предпочтительно от 0,6 до 1,5.
  6. 6. Способ по любому из пп.1-5, в котором гранулированный минеральный материал содержит от 35 до 45 вес.% 8ίΟ2 и от 8 до 25 вес.% А12О3.
  7. 7. Способ по любому из пп.1-6, в котором гранулированный минеральный материал содержит, рассчитанные в вес.%:
    - 5 005972
  8. 2 35-45
    А12О3 10-25
    К2О 0,2-3,0 где К обозначает Να или К.
    8. Способ по п.7, в котором гранулированный минеральный материал содержит, рассчитанные в вес.%:
    СаО12-35
    МдО6-20
    ЕеО2-10
  9. 9. Способ по любому из пп.1-6, в котором гранулированный минеральный материал содержит, рассчитанные в вес.%:
    235-45
    А12О38-13
    К2О 0,2-1,0 где К обозначает Να или К.
  10. 10. Способ по п.9, в котором гранулированный минеральный материал содержит, рассчитанные в вес.%:
    СаО 30-40
    МдО 5-11
    ЕеО (все железо) 0,1-1,0
  11. 11. Способ по любому из пп.1-10, в котором гранулированный минеральный материал является материалом из минеральной ваты, отходами при получении минерального волокна, такими как прядильные отходы, неиспользованные минеральные волокна или изделия, а также вторичное сырье из минерального волокна.
  12. 12. Способ по любому из пп.1-11, в котором раствор стабилизируют путем изменения рН или изменения характера электролита раствора.
  13. 13. Способ по любому из пп.1-12, в котором раствор стабилизируют посредством поверхностноактивных веществ и/или полимеров.
  14. 14. Способ по любому из пп.1-13, в котором водный раствор представляет собой раствор неорганической или органической кислоты, предпочтительно водный раствор, содержащий кислоты, выбранные из НС1, НNО3, Н24, Н3РО4, или органической кислоты, такой как муравьиная, уксусная и пропионовая кислота.
  15. 15. Способ по п.14, в котором кислота представляет собой муравьиную, уксусную или пропионовую кислоту.
  16. 16. Способ по любому из пп.1-13, в котором водный раствор является щелочным раствором.
  17. 17. Способ по п.16, в котором щелочной раствор является раствором щелочи или аммония или гидроксида щелочно-земельного металла, карбоната или гидрокарбоната, предпочтительно выбранного из группы, включающей раствор гидроксида натрия, калия, лития, или аммония, или кальция, или магния.
  18. 18. Способ по любому из пп.1-17, в котором доводят содержание сухого остатка дисперсии.
  19. 19. Способ по любому из пп.1-18, в котором в дисперсии доводят содержание сухого остатка от 5 до 60 вес.%.
  20. 20. Способ по любому из пп.1-19, в котором растворение протекает при температуре от 80 до 100°С предпочтительно при перемешивании.
  21. 21. Способ по любому из пп.1-20, включающий дополнительную стадию образования геля из дисперсии.
  22. 22. Способ по п.21, в котором гелеобразование проводят изменением рН, и/или добавлением соли, и/или удалением воды из дисперсии.
EA200300041A 2000-06-20 2001-06-19 Способ получения коллоидной силикатной дисперсии EA005972B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20001458A FI110261B (fi) 2000-06-20 2000-06-20 Menetelmä kolloidisen silikaattidispersion valmistamiseksi
PCT/FI2001/000578 WO2001097963A2 (en) 2000-06-20 2001-06-19 Colloidal silicate dispersion, method for its preparation and its use

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200300041A1 EA200300041A1 (ru) 2003-04-24
EA005972B1 true EA005972B1 (ru) 2005-08-25

Family

ID=8558593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200300041A EA005972B1 (ru) 2000-06-20 2001-06-19 Способ получения коллоидной силикатной дисперсии

Country Status (22)

Country Link
US (1) US6918954B2 (ru)
EP (1) EP1292384B2 (ru)
CN (1) CN1210096C (ru)
AT (1) ATE276041T1 (ru)
AU (2) AU6916201A (ru)
BG (1) BG107403A (ru)
CA (1) CA2411480C (ru)
CZ (1) CZ2003157A3 (ru)
DE (1) DE60105603T3 (ru)
DK (1) DK1292384T3 (ru)
EA (1) EA005972B1 (ru)
EE (1) EE200200708A (ru)
ES (1) ES2223885T3 (ru)
FI (1) FI110261B (ru)
HU (1) HUP0301215A2 (ru)
NO (1) NO20026058L (ru)
PL (1) PL200234B1 (ru)
PT (1) PT1292384E (ru)
SI (1) SI1292384T1 (ru)
SK (1) SK286679B6 (ru)
UA (1) UA74585C2 (ru)
WO (1) WO2001097963A2 (ru)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005121313A2 (en) * 2004-06-07 2005-12-22 Sampath Kumar Thothathri A composition for growth of diatom algae
US7989732B2 (en) * 2005-06-15 2011-08-02 Lincoln Global, Inc. Method of AC welding using a flux cored electrode
FI122069B (fi) * 2006-05-24 2011-08-15 Kemira Oyj Menetelmä happosilikaattiliuoksen valmistamiseksi
JP5410095B2 (ja) * 2006-12-22 2014-02-05 電気化学工業株式会社 非晶質シリカ質粉末、その製造方法及び半導体封止材
WO2008110626A1 (en) * 2007-03-15 2008-09-18 Dsm Ip Assets B.V. Stabilized micronised particles
EP2085365A1 (en) 2008-02-01 2009-08-05 Rockwool International A/S Method of producing a bonded mineral fibre product
CN101875561B (zh) * 2010-05-07 2013-10-16 高树森 纳米SiO2、CaO复合陶瓷结合硅质耐火浇注料及其制备方法
CN104781200A (zh) * 2012-11-12 2015-07-15 环境改善与物流有限公司 用于生产岩棉的团块和生产所述团块的方法
CN112250075A (zh) * 2020-09-30 2021-01-22 万华建筑科技(烟台)有限公司 一种岩棉废弃物制备二氧化硅气凝胶的方法及其工艺
CN112265997A (zh) * 2020-09-30 2021-01-26 万华建筑科技(烟台)有限公司 一种岩棉废弃物的处理方法及其工艺
CN115557723B (zh) * 2022-11-21 2023-03-14 湖南大学 一种硅酸钙盐晶种胶体及其制备方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3993499A (en) * 1974-10-04 1976-11-23 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for producing a particulate mullite fibril containing composition
AU554310B2 (en) 1981-02-20 1986-08-14 White Sea & Baltic Co. Ltd., The Silicate solutions, their production and uses as binders
DE3373465D1 (en) * 1982-12-16 1987-10-15 Dynamit Nobel Ag Water-containing hardenable shaped masses based on inorganic components, and method of producing shaped bodies
GB8302952D0 (en) * 1983-02-03 1983-03-09 British Aluminium Co Plc Alumina sols
US4961089A (en) * 1988-12-27 1990-10-02 Eastman Kodak Company Method and apparatus for web tracking with predictive control
FI891659A (fi) 1989-04-06 1990-10-07 Partek Ab Foerfarande foer framstaellning av en mineralullsprodukt med god temperaturtaolighet.
US5832457A (en) * 1991-05-06 1998-11-03 Catalina Marketing International, Inc. Method and apparatus for selective distribution of discount coupons based on prior customer behavior
JP3388769B2 (ja) * 1991-10-09 2003-03-24 水澤化学工業株式会社 繊維状アルミノケイ酸塩及びその製法
US5254327A (en) 1992-04-03 1993-10-19 Intevep, S.A. Zeolitic catalyst of MFI type, its preparation and use
HUP0202026A2 (en) 1999-06-24 2002-10-28 Paroc Group Oy Ab Method for manufacturing a binder and use thereof

Also Published As

Publication number Publication date
PL200234B1 (pl) 2008-12-31
EA200300041A1 (ru) 2003-04-24
FI110261B (fi) 2002-12-31
US6918954B2 (en) 2005-07-19
ES2223885T3 (es) 2005-03-01
SI1292384T1 (en) 2005-04-30
EP1292384A2 (en) 2003-03-19
WO2001097963A3 (en) 2002-04-11
CN1437505A (zh) 2003-08-20
EE200200708A (et) 2004-08-16
DK1292384T3 (da) 2004-11-08
HUP0301215A2 (en) 2003-08-28
NO20026058D0 (no) 2002-12-17
CA2411480A1 (en) 2001-12-27
DE60105603T3 (de) 2014-04-30
DE60105603T2 (de) 2005-09-22
WO2001097963A2 (en) 2001-12-27
CA2411480C (en) 2007-04-24
AU6916201A (en) 2002-01-02
BG107403A (bg) 2003-07-31
CZ2003157A3 (cs) 2003-05-14
EP1292384B2 (en) 2013-12-04
CN1210096C (zh) 2005-07-13
NO20026058L (no) 2002-12-17
EP1292384B1 (en) 2004-09-15
PL359070A1 (en) 2004-08-23
FI20001458A (fi) 2001-12-21
SK592003A3 (en) 2003-06-03
UA74585C2 (en) 2006-01-16
US20040011246A1 (en) 2004-01-22
DE60105603D1 (de) 2004-10-21
SK286679B6 (sk) 2009-03-05
AU2001269162B2 (en) 2005-11-03
ATE276041T1 (de) 2004-10-15
FI20001458A0 (fi) 2000-06-20
PT1292384E (pt) 2004-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA005972B1 (ru) Способ получения коллоидной силикатной дисперсии
CA2377019C (en) Method for manufacturing a binder and use thereof
WO2003037523A1 (en) Binder admixture, kaolin product and their manufacture
AU2002337214A1 (en) Binder admixture, kaolin product and their manufacture
AU2001269162A1 (en) Colloidal silicate dispersion, method for its preparation and its use
CN1579978A (zh) 以粉煤灰为原料制造超细纤维的方法
KR20050103058A (ko) 2중 발포 셀을 갖는 초경량골재
FI110618B (fi) Menetelmä sideaineen valmistamiseksi mineraalivillatuotteita varten sekä menetelmä mineraalivillatuotteen valmistamiseksi
FI110126B (fi) Menetelmä sideaineen valmistamiseksi mineraalivillatuotteita varten ja menetelmä mineraalivillatuotteiden valmistamiseksi
FI110607B (fi) Menetelmä briketin ja mineraalivillan valmistamiseksi

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): BY

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): KZ RU