EA039758B1 - Potassium-releasing material - Google Patents

Potassium-releasing material Download PDF

Info

Publication number
EA039758B1
EA039758B1 EA201991742A EA201991742A EA039758B1 EA 039758 B1 EA039758 B1 EA 039758B1 EA 201991742 A EA201991742 A EA 201991742A EA 201991742 A EA201991742 A EA 201991742A EA 039758 B1 EA039758 B1 EA 039758B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
approximately
composition
dried
hydrothermally modified
phase
Prior art date
Application number
EA201991742A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201991742A1 (en
Inventor
Давиде Чичери
Марсело ДЕ ОЛИВЕЙРА
Антуан Алланоре
Дэннис Чэнь
Томас С. Клоуз
Original Assignee
Массачусетс Инститьют Оф Текнолоджи
Эдвансд Поташ Текнолоджис Лтд.
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 Массачусетс Инститьют Оф Текнолоджи, Эдвансд Поташ Текнолоджис Лтд. filed Critical Массачусетс Инститьют Оф Текнолоджи
Priority claimed from PCT/US2018/014285 external-priority patent/WO2018136667A1/en
Publication of EA201991742A1 publication Critical patent/EA201991742A1/en
Publication of EA039758B1 publication Critical patent/EA039758B1/en

Links

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Fertilizers (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

The invention relates to a composition for soil remediation, comprising a K-feldspar phase and a calcium silicate hydrate phase comprising at least one phase selected from the group consisting of a dicalcium silicate hydrate phase, tobermorite phase and a hydrogarnet phase. The invention also relates to the use of a composition for soil remediation and to a fertilizer comprising said composition.

Description

Ссылка на родственные заявкиLink to related applications

Согласно заявке на данное изобретение испрашивается приоритет в соответствии с предварительной заявкой на выдачу патента США № 62/447657, поданной 18 января 2017 г., и предварительной заявкой на выдачу патента США № 62/520976, поданной 16 июня 2017 г., раскрытие которых таким образом включено ссылкой во всей их полноте для всех целей.This application claims priority under U.S. Provisional Application No. 62/447,657, filed January 18, 2017, and U.S. Provisional Application No. 62/520,976, filed June 16, 2017, the disclosure of which incorporated by reference in their entirety for all purposes.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретенияBackground of the Invention

Минералы, включая те, которые высвобождают растворимый калий, диоксид кремния и другие соли, пригодны для различных целей. Например, источники растворимого калия (поташ) пригодны для поддержания продуктивного сельского хозяйства, в частности в тропических регионах, где большая численность населения рассчитывает на почву с плохим плодородием.Minerals, including those that release soluble potassium, silica, and other salts, are useful for a variety of purposes. For example, sources of soluble potassium (potash) are suitable for supporting productive agriculture, particularly in tropical regions where large populations rely on poor soil fertility.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Настоящее изобретение относится к композиции для рекультивации почв, содержащей фазу K-полевого шпата и фазу гидрата силиката кальция, содержащую по меньшей мере одну фазу, выбранную из группы, состоящей из фазы гидрата силиката дикальция, фазы тоберморита и фазы гидрограната в количествах по изобретению. Изобретение также относится к применению композиции по изобретению для рекультивации почв. Кроме того, изобретение относится к удобрению, содержащему композицию по изобретению.The present invention relates to a soil remediation composition comprising a K-feldspar phase and a calcium silicate hydrate phase comprising at least one phase selected from the group consisting of a dicalcium silicate hydrate phase, a tobermorite phase and a hydrogarnet phase in the amounts of the invention. The invention also relates to the use of the composition according to the invention for soil reclamation. In addition, the invention relates to a fertilizer containing the composition according to the invention.

Краткое описание фигурBrief description of the figures

Фигуры представлены главным образом для иллюстративных целей и не предназначены для ограничения объема объекта изобретения, описанного в настоящем документе.The figures are presented primarily for illustrative purposes and are not intended to limit the scope of the subject matter described herein.

На фиг. 1 представлен график, показывающий количество калия, присутствующее в различных обработанных сиенитах. Обработка материала происходила при 200°C в течение 5 ч.In FIG. 1 is a graph showing the amount of potassium present in various processed syenites. The material was processed at 200°C for 5 h.

На фиг. 2 представлена таблица, показывающая обзор существующих в природе калийсодержащих материалов с существующими или возможными применениями в мировом сельском хозяйстве.In FIG. 2 is a table showing an overview of naturally occurring potassium-containing materials with existing or potential applications in global agriculture.

На фиг. 3 представлена блок-схема, показывающая обзор различных неограничивающих стадий в способе, который предлагает материалы, включая высушенные гидротермически модифицированные материалы настоящего раскрытия.In FIG. 3 is a flow diagram showing an overview of the various non-limiting steps in a process that provides materials, including dried hydrothermally modified materials of the present disclosure.

На фиг. 4A-4C показаны варианты стадий последующей обработки и сушки различных вариантов осуществления способов настоящего раскрытия.In FIG. 4A-4C show variants of the post-processing and drying steps of various embodiments of the methods of the present disclosure.

На фиг. 4A показана модифицированная стадия сушки, при которой используют реакционноспособный газ.In FIG. 4A shows a modified drying step using a reactive gas.

На фиг. 4B показаны варианты осуществления способа, где различные растворы можно вводить на стадии гидротермической обработки в дополнение к последующей обработке.In FIG. 4B shows embodiments of the method where various solutions may be introduced into the hydrothermal treatment step in addition to the post-treatment.

На фиг. 4C показаны альтернативные варианты осуществления с постепенным добавлением раствора щелочноземельного металла на стадии гидротермической обработки в дополнение к последующей обработке.In FIG. 4C shows alternative embodiments with the gradual addition of an alkaline earth metal solution in the hydrothermal treatment step in addition to post-treatment.

На фиг. 4D показано схематическое изображение гидротермического реактора, используемого при получении высушенного гидротермически модифицированного материала примера 1.In FIG. 4D is a schematic representation of the hydrothermal reactor used in preparing the dried hydrothermally modified material of Example 1.

На фиг. 4E показана минералогическая композиция (a) сырьевой смеси, рассчитанная из данных, указанных для ультракалиевого сиенита МСА41, принимая 100 мас.% Ca(OH)2 в качестве источника Ca, и (b) высушенного гидротермически модифицированного материала, где K2O был рассчитан заново как 11,7 мас.%.In FIG. 4E shows the mineralogical composition of (a) the raw mix calculated from the data reported for the ultrapotassic syenite MCA41, assuming 100 wt% Ca(OH) 2 as the source of Ca, and (b) the dried hydrothermally modified material, where K2O was recalculated as 11.7 wt%.

На фиг. 5 показана композиция высушенных гидротермически модифицированных материалов в различных атмосферах обработки для стадии гидротермической обработки и стадии сушки. Данные представлены для Ar-Ar, Ar-воздуха, воздуха-воздуха и CO2-CO2, где первая указанная атмосфера представлена для стадии гидротермической обработки, а вторую указанную атмосферу использовали на стадии сушки.In FIG. 5 shows the composition of dried hydrothermally modified materials under different treatment atmospheres for the hydrothermal treatment step and the drying step. Data are presented for Ar-Ar, Ar-air, air-air and CO2-CO2, where the first indicated atmosphere is for the hydrothermal treatment step and the second indicated atmosphere is used for the drying step.

На фиг. 6 представлен ряд столбчатых диаграмм, показывающих эффект атмосферы обработки на выщелачивание элементов из высушенного гидротермически модифицированного материала. Стадию гидротермической обработки проводили при 200°C в течение 5 ч.In FIG. 6 is a series of bar graphs showing the effect of the treatment atmosphere on the leaching of elements from the dried hydrothermally modified material. The hydrothermal treatment step was carried out at 200°C for 5 h.

На фиг. 7A представлено схематическое изображение путей и условий реакции для минералогического состава при выщелачивании, который получается при сушке гидротермически модифицированных материалов в атмосфере диоксида углерода.In FIG. 7A is a schematic representation of the reaction paths and conditions for mineralogical composition in leaching, which is obtained by drying hydrothermally modified materials in an atmosphere of carbon dioxide.

На фиг. 7B, 7D показано выщелачивание калия, кальция и алюминия или в атмосфере воздуха, аргона (Ar), диоксида углерода (CO2), или при вакуумной сушке, для которого данные были представлены, чтобы показать разницу между сушкой с фазой надосадочной жидкости относительно сушки после удаления фазы надосадочной жидкости.In FIG. 7B, 7D show the leaching of potassium, calcium, and aluminum in either air, argon (Ar), carbon dioxide (CO2), or vacuum drying, for which data has been presented to show the difference between drying with the supernatant phase versus drying after removal supernatant phase.

На фиг. 8 показано схематическое изображение переменных гидротермической обработки (атмосфера, время и/или температура), используемых для регулирования минералогического состава гидротермически модифицированного материала.In FIG. 8 is a schematic representation of the hydrothermal treatment variables (atmosphere, time and/or temperature) used to control the mineralogical composition of the hydrothermally modified material.

На фиг. 9A-9D показан эффект времени и температуры гидротермической обработки на стадии гидротермической обработки на минералогический состав и выщелачивание; (A) показывает эффект време- 1 039758 ни (t) и температуры (T) обработки на минеральные фазы высушенного гидротермически модифицированного материала согласно XRD; (B) представляют столбчатые диаграммы (единицы г/кг), показывающие, что выщелачивание K из высушенного гидротермически модифицированного материала, подвергаемого действию выщелачивающего раствора азотной кислоты, не зависит от времени и температуры обработки, когда оценивали при 0,5-3 ч при 200, 220 и 230°C; выщелачивание Al не зависит от времени обработки, но снижается при повышении температуры; а выщелачивание Na повышается как со временем, так и с температурой обработки; (C) показывает изменение массовой доли фазы щелочного полевого шпата, фазы тоберморита и аморфной фазы в высушенном гидротермически модифицированном материале при увеличении времени обработки; (D) показывает зависимость высвобождения K и высвобождения Ca, когда используют время гидротермической обработки >5 ч. Эта взаимосвязь не наблюдается, когда используют время обработки 0,5-3 ч (см. фиг. 9B)In FIG. 9A-9D show the effect of hydrothermal treatment time and temperature in the hydrothermal treatment step on mineralogical composition and leaching; (A) shows the effect of treatment time (t) and temperature (T) on the mineral phases of the dried hydrothermally modified material according to XRD; (B) are bar graphs (units g/kg) showing that K leaching from dried hydrothermally modified material exposed to nitric acid leaching solution is independent of treatment time and temperature when evaluated at 0.5-3 h at 200 , 220 and 230°C; Al leaching does not depend on the treatment time, but decreases with increasing temperature; and Na leaching increases with both time and treatment temperature; (C) shows the change in the mass fraction of the alkali feldspar phase, the tobermorite phase and the amorphous phase in the dried hydrothermally modified material with increasing processing time; (D) shows the dependence of K release and Ca release when a hydrothermal treatment time >5 h is used. This relationship is not observed when a treatment time of 0.5-3 h is used (see Fig. 9B)

На фиг. 10 представлен график зависимости между степенью превращения K-полевого шпата (Kfs) и отношением Ca/Si в сырье.In FIG. 10 is a graph of the relationship between K-feldspar conversion (Kfs) and the Ca/Si ratio of the feedstock.

На фиг. 11A представлен график, показывающий эффект конверсии K-полевого шпата (Kfs) на минералогический состав высушенного гидротермически модифицированного материала, когда отношение Ca/Si в сырье повышается от 0,075 до 0,9.In FIG. 11A is a graph showing the effect of K-feldspar (Kfs) conversion on the mineralogical composition of dried hydrothermally modified material when the Ca/Si ratio in the feed is increased from 0.075 to 0.9.

На фиг. 11B-11D представлены столбчатые диаграммы, показывающие высвобождение элементов K+ (B и C), Ca2+ (C и D), Na+ (D) и Al3+ (D) из высушенного гидротермически модифицированного материала, когда отношение Ca/Si в сырье повышается от 0,075 до 0,9. На графике (D) рН контролировали при каждом из конкретных отношений.In FIG. 11B-11D are bar graphs showing the release of elements K+ (B and C), Ca 2+ (C and D), Na + (D) and Al 3+ (D) from dried hydrothermally modified material when the Ca/Si ratio is raw material rises from 0.075 to 0.9. In graph (D), the pH was controlled at each of the specific ratios.

На фиг. 11E представлен график, показывающий pH через 24 ч для высушенного гидротермически модифицированного материала, полученного при различном времени обработки, используя сырье с отношением Ca/Si 0,3.In FIG. 11E is a graph showing pH after 24 hours for dried hydrothermally modified material obtained at various processing times using a feedstock with a Ca/Si ratio of 0.3.

На фиг. 11F показан ряд графиков, сравнивающих распределение частиц по размерам сырьевой смеси материалов для получения высушенного гидротермически модифицированного материала при различных отношениях Ca/Si (0,3, 0,6, 0,15 и 0,075).In FIG. 11F shows a series of graphs comparing the particle size distribution of raw material mixtures for producing dried hydrothermally modified material at various Ca/Si ratios (0.3, 0.6, 0.15, and 0.075).

На фиг. 12 показана рентгенограмма XRPD (a) образца высушенного гидротермически модифицированного материала и (b) образца, куда ввели 50 мас.% Si (NIST SRM 640), для определения аморфного компонента. Номера в базе данных неорганических кристаллических структур (ICSD) являются следующими: ортоклаз (№ 159347); мироклин (№ 34790); плазолит (№ 31250); гидрат силиката α-кальция (№ 75277); 11 А тоберморит (№ 40048); альбит (№ 16744); панунцит (№ 30951).In FIG. 12 shows an XRPD pattern of (a) a sample of dried hydrothermally modified material and (b) a sample injected with 50 wt% Si (NIST SRM 640) to determine the amorphous component. The numbers in the database of inorganic crystal structures (ICSD) are as follows: orthoclase (no. 159347); myrocline (no. 34790); plasolite (no. 31250); α-calcium silicate hydrate (No. 75277); 11 A tobermorite (No. 40048); albite (no. 16744); panuncite (No. 30951).

На фиг. 13 представлен обзор микрофотографий SEM высушенного гидротермически модифицированного материала, где: (a) и (b) измененный K-полевой шпат; круглые частицы гидрограната ясно видны; белая стрелка указывает на сторону поверхности полевого шпата, где мелкие иголки фаз силиката кальция особенно видны как мохообразное покрытие, (c) белые стрелки указывают на круглые агломераты (вероятно тоберморит); (d) увеличение одной из формаций, показанных на (c); круглые частицы гидрограната явно видны. Изображения получали путем растирания щепочки порошка на проводящей краске (Carbon Conductive Adhesive 502, Electron Microscopy Sciences).In FIG. 13 is an overview of SEM micrographs of dried hydrothermally modified material, where: (a) and (b) modified K-feldspar; round hydrogarnet particles are clearly visible; the white arrow points to the side of the feldspar surface where fine needles of calcium silicate phases are especially visible as a bryophyte coating, (c) white arrows point to round agglomerates (probably tobermorite); (d) an increase in one of the formations shown in (c); round hydrogarnet particles are clearly visible. Images were obtained by rubbing a pinch of powder on a conductive paint (Carbon Conductive Adhesive 502, Electron Microscopy Sciences).

На фиг. 14 представлен обзор микрофотографий SEM высушенного гидротермически модифицированного материала, установленного в тонком срезе, где (a) и (b) показывают частицы измененного K-полевого шпата с очевидным внутренним растрескиванием, и ободок из тонкодисперсных минералов Ca, вероятно образующих зародыши на кромке зерна; видны небольшие круглые частицы (гидрогранат) и продолговатые кристаллы (гидрат силиката α-дикальция и тоберморит). Стрелки на (b) указывают на продолговатые частицы тоберморита, расположенные снаружи края кальциевых минералов; (c) и (d) показывают сильно гетерогенные комкообразные образования. Комок ограничен ободком из небольших частиц минералов Ca, который инкапсулирует измененный K-полевой шпат, гидрат силиката α-дикальция и тоберморит. Беловатое замутнение фона наблюдали в комке, что может объясняться за счет мелких кристаллов тоберморита. На (d) стрелки указывают на толстые продолговатые кристаллы гидрата силиката α-дикальция. Такой кристалл отличается от кристаллов тоберморитов, показанных на (b), который оказывается намного более тонким. На (e) показано сильное увеличение продолговатых и волокнообразных кристаллов. Некоторые круглые частицы гидрограната также являются видимым (f) скоплением. Стрелка указывает на кромку скопления, чтобы подчеркнуть его общий размер и форму, (g) Сильное увеличение круглых кристаллов гидрограната. Стрелка указывает на область, где множество кристаллов кажутся сросшимися вместе, (h) Предельный случай относительно большой массы сросшегося гидрограната.In FIG. 14 is an overview of SEM micrographs of dried hydrothermally modified material set in thin section, where (a) and (b) show modified K-feldspar particles with obvious internal cracking, and a rim of fine Ca minerals likely to nucleate at the grain edge; small round particles (hydrogarnet) and oblong crystals (α-dicalcium silicate hydrate and tobermorite) are visible. Arrows in (b) indicate elongated tobermorite particles located outside the margin of calcium minerals; (c) and (d) show highly heterogeneous clods. The lump is bounded by a rim of small particles of Ca minerals that encapsulates altered K-feldspar, α-dicalcium silicate hydrate, and tobermorite. A whitish clouding of the background was observed in the lump, which can be explained by small tobermorite crystals. In (d), the arrows indicate thick oblong crystals of α-dicalcium silicate hydrate. Such a crystal differs from the tobermorite crystals shown in (b), which appears to be much thinner. (e) shows a strong increase in oblong and filamentous crystals. Some round hydrogarnet particles are also a visible (f) clump. The arrow points to the edge of the cluster to highlight its overall size and shape, (g) Strong magnification of round hydrogarnet crystals. The arrow points to an area where many crystals appear to coalesce together, (h) Limiting case of a relatively large mass of coalesced hydrogarnet.

На фиг. 15 показывает рентгеновские элементные карты с электронно-зондового микроанализатора (EPMA) (a) измененного K-полевого шпата и (b) комкообразных образований. Горячие цвета соответствуют более высоким концентрациям элемента; холодные цвета соответствуют более низким концентрациям.In FIG. 15 shows X-ray elemental maps from an electron probe microanalyzer (EPMA) of (a) altered K-feldspar and (b) clods. Hot colors correspond to higher concentrations of the element; cool colors correspond to lower concentrations.

На фиг. 16 показаны рентгеновские элементные карты с электронно-зондового микроанализатора (EPMA), где (a), (b), (c) частицы измененного K-полевого шпата в трех различных диапазонах размеров,In FIG. 16 shows X-ray elemental maps from an electron probe microanalyzer (EPMA), where (a), (b), (c) modified K-feldspar particles in three different size ranges,

- 2 039758 d<50 мкм, 50<d<100 мкм и d>100 мкм соответственно; (d) комкообразное образование в высушенном гидротермически модифицированном материале; (e) большая масса гидрограната и (f) комкообразное образование с центральной частицей измененного K-полевого шпата, содержащей отчетливое включение альбита.- 2 039758 d<50 µm, 50<d<100 µm and d>100 µm, respectively; (d) lumpy formation in the dried hydrothermally modified material; (e) a large mass of hydrogarnet and (f) a lumpy formation with a central particle of altered K-feldspar containing a distinct inclusion of albite.

На фиг. 17 представлена фотография, показывающая физические свойства порошковой породы ультракалиевого сиенита (слева) и высушенного гидротермически модифицированного материала, НТ-1 (справа).In FIG. 17 is a photograph showing the physical properties of ultrapotassium syenite powder rock (left) and dried hydrothermally modified material, NT-1 (right).

На фиг. 18 представлен вид с электронного зонда цеолитов, которые образовались в высушенном гидротермически модифицированном материале.In FIG. 18 is an electron probe view of the zeolites that formed in the dried hydrothermally modified material.

На фиг. 19 показаны изображения обратного рассеяния электронов, полученные при помощи электронно-зондового микроанализатора (a) аморфного соединения и (b) углеродсодержащих частиц.In FIG. 19 shows electron backscatter images taken with an electron probe microanalyzer of (a) an amorphous compound and (b) carbonaceous particles.

На фиг. 20 представлена кривая титрования высушенного гидротермически модифицированного материала (0,3067 г), суспендированного в 25 мл DI воды, при помощи стандартизованной HNO3 0,1 М.In FIG. 20 is a titration curve of dried hydrothermally modified material (0.3067 g) suspended in 25 ml of DI water with standardized HNO3 0.1M.

На фиг. 21(a)-(c) показано устройство, идея и результаты для испытания методом пятна для карбонатов, проводимого путем капания концентрированной азотной кислоты на высушенный гидротермически модифицированный материал; (a) представляет схему экспериментального устройства вместе с химическим уравнением, которое обеспечивает основу теста для карбонатов; (b) показывает результаты холостого теста; а (c) показывает результаты теста с высушенным гидротермически модифицированным материалом.In FIG. 21(a)-(c) show the arrangement, idea, and results for a carbonate spot test by dropping concentrated nitric acid on dried hydrothermally modified material; (a) presents a schematic of the experimental apparatus along with the chemical equation that provides the basis for the test for carbonates; (b) shows the results of a blank test; and (c) shows test results with dried hydrothermally modified material.

На фиг. 22 показано распределение частиц по размерам (PSD) на основе как объемных процентов (V%, основной), так и количества частиц в процентах (N%, вкладка) для НТ-1, высушенного гидротермически модифицированного материала.In FIG. 22 shows the particle size distribution (PSD) based on both volume percent (V%, base) and particle percentage (N%, inset) for HT-1, dried hydrothermally modified material.

На фиг. 23 показаны изотермы адсорбции и десорбции (-196°C) газообразного N2 на поверхности высушенного гидротермически модифицированного материала.In FIG. 23 shows adsorption and desorption isotherms (-196°C) of gaseous N 2 on the surface of the dried hydrothermally modified material.

На фиг. 24 показано высвобождение элементов из порошковой породы (ультракалиевый сиенит) и высушенного гидротермически модифицированного материала. Условия выщелачивания: испытание партии при вращении, 24 ч, mS:mL=1:10. HNO3 при номинальном исходном рН 5 в качестве выщелачивающего раствора. Все значения (части на миллион) относятся к мг элемента, анализируемого в растворе при помощи ICP-MS на кг твердого материала.In FIG. 24 shows the release of elements from powdered rock (ultrapotassium syenite) and dried hydrothermally modified material. Leaching conditions: Batch spin test, 24 hours, mS:mL=1:10. HNO3 at a nominal initial pH of 5 as a leaching solution. All values (ppm) refer to mg of element analyzed in solution by ICP-MS per kg of solid material.

На фиг. 25 показаны разницы коэффициентов выщелачивания для массы порошка при стандартных условиях (рН 5 HNO3), условиях забуферивания ацетатом (ацетат/HNO3, рН 5,3) и микрофлюидных условиях при рН 5 и рН 1.In FIG. 25 shows the difference in leaching ratios for bulk powder under standard conditions (pH 5 HNO3), acetate buffering conditions (acetate/HNO 3 , pH 5.3), and microfluidic conditions at pH 5 and pH 1.

На фиг. 26 представлен график, сравнивающий выщелачивание K+, Ca2+, Al3+ и Si при микрофлюидных условиях при различных значениях рН для высушенного гидротермически модифицированного материала, полученного согласно параметрам, описанным на фиг. 34A.In FIG. 26 is a graph comparing K + , Ca 2+ , Al 3+ and Si leaching under microfluidic conditions at various pH values for dried hydrothermally modified material prepared according to the parameters described in FIG. 34A.

На фиг. 27 представлен график спонтанного изменения рН раствора HNO3 при исходном номинальном рН 5, который контактирует или с порошковой породой (ультракалиевый сиенит), или высушенным гидротермически модифицированным материалом при mS.mL=0,1 и комнатной температуре.In FIG. 27 is a plot of the spontaneous change in pH of an HNO3 solution at an initial nominal pH of 5, which is in contact with either powdered rock (ultrapotassium syenite) or dried hydrothermally modified material at mS.mL=0.1 and room temperature.

На фиг. 28 показано, что надосадочная вода, удаленная из гидротермически модифицированного материала, обработанного при 220°C в течение 5 ч, обогащается выщелачиваемым калием (K).In FIG. 28 shows that supernatant water removed from hydrothermally modified material treated at 220° C. for 5 hours is enriched in leachable potassium (K).

На фиг. 29 представляет график профиля температуры на стадиях гидротермической обработки, которые дают гидротермически модифицированный материал.In FIG. 29 is a graph of the temperature profile of the hydrothermal processing steps that produce the hydrothermally modified material.

На фиг. 30 представлен график, показывающий распределения частиц по размерам (PSD) сырьевого материала K-полевого шпата, измельченного в течение 1 мин, а затем просеянного сухим при помощи сита ASTM № 70 (212 мкм), 100 (150 мкм), 140 (106 мкм) и 325 (45 мкм) с получением четырех показанных фракций. Сырьевые смеси получали смешиванием измельченного K-полевого шпата с желаемым количеством CaO, а не совместным измельчением.In FIG. 30 is a graph showing the particle size distributions (PSD) of K-feldspar raw material ground for 1 min and then dry sieved using an ASTM #70 (212 µm), 100 (150 µm), 140 (106 µm) sieve. ) and 325 (45 µm) to give the four fractions shown. Raw mixtures were obtained by mixing ground K-feldspar with the desired amount of CaO, rather than co-grinding.

На фиг. 31A, 31B представлены графики распределения частиц по размерам высушенных гидротермически модифицированных материалов, полученных из каждого из четырех сырьевых материалов, значения PSD которых показаны на фиг. 30; (A) представляет объединенный график, показывающий распределения частиц по размерам четырех отдельных высушенных гидротермически модифицированных материалов; (B) показывает отдельные графики, где каждый из отдельных высушенных гидротермически модифицированных материалов (пунктирные линии) наложен на его соответствующую сырьевую смесь (сплошные линии), используемую при получении.In FIG. 31A, 31B are graphs of the particle size distribution of dried hydrothermally modified materials obtained from each of the four raw materials whose PSD values are shown in FIG. thirty; (A) is a combined graph showing particle size distributions of four separate dried hydrothermally modified materials; (B) shows separate graphs where each of the individual dried hydrothermally modified materials (dashed lines) is superimposed on its respective raw mix (solid lines) used in production.

На фиг. 31C, 31D показаны свойства выщелачивания калия (C), натрия (D), алюминия (D) и кальция (D) из высушенного гидротермически модифицированного материала в зависимости от среднего размера частиц.In FIG. 31C, 31D show the leaching properties of potassium (C), sodium (D), aluminum (D), and calcium (D) from dried hydrothermally modified material as a function of average particle size.

На фиг. 32 представлена схематическая диаграмма, показывающая, что растворимый K+ можно удалять из высушенного гидротермически модифицированного материала промыванием водой. Полученная композиция представляет твердую фазу, называемую промытый HT, высушенный при помощи X, где X представляет используемую атмосферу для сушки.In FIG. 32 is a schematic diagram showing that soluble K + can be removed from the dried hydrothermally modified material by washing with water. The resulting composition is a solid phase, called washed HT, dried with X, where X represents the drying atmosphere used.

На фиг. 33A представлен график, показывающий распределения частиц по размерам промытых иIn FIG. 33A is a graph showing particle size distributions of washed and

- 3 039758 непромытых высушенных гидротермически модифицированных материалов, которые были высушены в условиях или аргона, или диоксида углерода.- 3 039758 unwashed dried hydrothermally modified materials that have been dried under either argon or carbon dioxide conditions.

На фиг. 33B-33F представлены изображения сканирующей электронной микроскопии, сравнивающие промытый HT, высушенный при помощи Ar, с промытым HT, высушенным при помощи CO2. (B) промытый HT, высушенный при помощи Ar; (C) промытый HT, высушенный при помощи воздуха (тонкий срез); (D) промытый HT, высушенный при помощи CO2; (E) промытый HT, высушенный при помощи CO2 (тонкий срез); (F) промытый HT, высушенный при помощи воздуха, с отмеченными признаками. Карбонизация, как показано, имеет сильное влияние на морфологию частиц высушенного гидротермически модифицированного материала.In FIG. 33B-33F are scanning electron microscopy images comparing washed HT dried with Ar with washed HT dried with CO2. (B) washed with HT dried with Ar; (C) washed HT air dried (thin section); (D) washed HT dried with CO2; (E) washed HT dried with CO 2 (thin section); (F) Washed HT, dried with air, with marked features. Carbonization has been shown to have a strong influence on the particle morphology of the dried hydrothermally modified material.

На фиг. 33G представлено схематическое изображение, показывающее альтернативный вариант осуществления способа настоящего раскрытия, в котором путь реакции декальцинации в условиях потока дает SiO2 и Al2O3 из гидрата силиката кальция (C-S-H) и гидрограната соответственно. Сушку/последующую обработку проводят с CO2, что ускоряет декальцинацию гидротермически модифицированного материала после гидротермической обработки.In FIG. 33G is a schematic diagram showing an alternative embodiment of the process of the present disclosure in which the decalcification reaction route under flow conditions produces SiO2 and Al2O 3 from calcium silicate hydrate (CSH) and hydrogen garnet, respectively. Drying/post-treatment is carried out with CO2, which accelerates the decalcification of the hydrothermally modified material after the hydrothermal treatment.

На фиг. 33H представлено схематическое изображение, показывающее альтернативный вариант осуществления способа настоящего раскрытия, в котором щелочной раствор протекает через плотный слой неподвижного минерального порошка.In FIG. 33H is a schematic diagram showing an alternative embodiment of the process of the present disclosure in which the alkaline solution flows through a dense bed of immobile mineral powder.

На фиг. 34A представлено схематическое изображение типичного общего способа согласно настоящему раскрытию, показывающее сырьевую смесь, параметры обработки и условия сушки, используемые для получения высушенного гидротермически модифицированного материала.In FIG. 34A is a schematic representation of an exemplary general process according to the present disclosure, showing the feedstock, processing parameters, and drying conditions used to produce the dried hydrothermally modified material.

На фиг. 34B, 34C показаны примеры гидротермического реактора (B) и сушильной установки (C), используемых для получения материалов согласно настоящему раскрытию, в лабораторном масштабе.In FIG. 34B, 34C show examples of a hydrothermal reactor (B) and a dryer (C) used to make materials of the present disclosure on a laboratory scale.

На фиг. 35A-35D представлены изображения сканирующей электронной микроскопии, показывающие поведение растворения высушенного гидротермически модифицированного материала в условиях потока (микрофлюидных). Представлены непосредственные сравнения до и после выщелачивания.In FIG. 35A-35D are scanning electron microscopy images showing the dissolution behavior of dried hydrothermally modified material under flow (microfluidic) conditions. Direct comparisons before and after leaching are presented.

На фиг. 36 представлен график, показывающий высвобождение K из высушенных гидротермически модифицированных материалов, дополнительно нагретых с обратным холодильником при 90°C в течение или 24 ч, или 96 ч при давлении окружающей среды.In FIG. 36 is a graph showing the release of K from dried hydrothermally modified materials further refluxed at 90° C. for either 24 hours or 96 hours at ambient pressure.

На фиг. 37A-37F показаны выщелачивание и растворение, зависящие от рН и концентрации; (A) представляет график, показывающий высвобождение K из каждого из трех выщелачивающих растворов (HNO3 с рН 5, 33,33 мМ CsNO3 в HNO3 с рН 5 или гидроксиде тетраметиламмония с рН 12,5) для высушенного гидротермически модифицированного материала, который сушили в аргоне (Ar); (B) представляет график, показывающий эффект условий выщелачивания с буфером на высвобождение элементов. Каждый из K, Na, Al и Ca оценивали и сравнивали с контролем без буфера; (C) представляет схематическую диаграмму, показывающую, что растворимый K+ можно удалять из высушенного гидротермически модифицированного материала промыванием водой. Полученная композиция представляет твердую фазу, называемую промытый HT, высушенный при помощи X, где X представляет используемую для сушки атмосферу. Выщелачивание проводили в одном из трех растворов: HNO3 с рН 5, 33,33 мМ CsNO3 в HNO3 с рН 5 или гидроксиде тетраметиламмония с рН 12,5 (не показан); (D) представляет график, показывающий изменение высвобождения K для высушенных гидротермически модифицированных материалов, полученных при различных условиях сушки (Ar или CO2) и или промытых водой, или оставшихся непромытыми. Эксперименты проводили в растворе HNO3 с рН 5; (Е) представляет график, показывающий разницу между высвобождением K из промытых и непромытых образцов, которые сушили или при помощи Ar, или CO2. Разница между промытыми и непромытыми образцами давала фракцию растворимого K/K с быстрым высвобождением в высушенном гидротермически модифицированном материале; (F) представляет график, подобный графику на (D), за исключением того, что выщелачивание проводили в растворе CsNO3/HNO3 (33,3 мМ) с рН 5 для HT, высушенного при помощи Ar, промытого HT, высушенного при помощи Ar, и промытого HT, высушенного при помощи CO2. HT, высушенный при помощи CO2 (CsNO3), сушили в CO2 в присутствии CsNO3, и выщелачивание проводили в растворе HNO3 с рН 5. На фиг. 38 показан подробный обзор путей реакции, которые могут происходить при гидротермической обработке сырьевых материалов на основе CaO и полевого шпата. Обеспечено химическое обоснование, которое объясняет образование различных установленных минеральных фаз, включая влияние некоторых условий (например, отношение Ca/Si, отношение Al/Si) на распределение продуктов.In FIG. 37A-37F show pH and concentration dependent leaching and dissolution; (A) is a graph showing the release of K from each of three leaching solutions (HNO3 pH 5, 33.33 mM CsNO 3 in HNO3 pH 5 or tetramethylammonium hydroxide pH 12.5) for dried hydrothermally modified material that was dried in argon (Ar); (B) is a graph showing the effect of buffered leaching conditions on element release. Each of K, Na, Al, and Ca was evaluated and compared to an unbuffered control; (C) is a schematic diagram showing that soluble K+ can be removed from the dried hydrothermally modified material by washing with water. The resulting composition is a solid phase, called washed HT, dried with X, where X represents the atmosphere used for drying. Leaching was carried out in one of three solutions: HNO3 pH 5, 33.33 mM CsNO 3 in HNO 3 pH 5 or tetramethylammonium hydroxide pH 12.5 (not shown); (D) is a graph showing the change in K release for dried hydrothermally modified materials obtained under various drying conditions (Ar or CO 2 ) and either washed with water or left unwashed. The experiments were carried out in an HNO3 solution with pH 5; (E) is a graph showing the difference between the release of K from washed and unwashed samples that were dried with either Ar or CO2. The difference between washed and unwashed samples gave the instant release soluble K/K fraction in the dried hydrothermally modified material; (F) is a graph similar to (D), except that the leaching was carried out in a solution of CsNO 3 /HNO 3 (33.3 mM) pH 5 for HT dried with Ar, washed with HT, dried with Ar, and washed HT dried with CO2. HT dried with CO 2 (CsNO 3 ) was dried in CO 2 in the presence of CsNO 3 and the leaching was carried out in a pH 5 HNO3 solution. FIG. 38 shows a detailed overview of the reaction pathways that can occur in the hydrothermal treatment of raw materials based on CaO and feldspar. A chemical rationale is provided that explains the formation of various established mineral phases, including the effect of certain conditions (eg Ca/Si ratio, Al/Si ratio) on product distribution.

Подробное раскрытие настоящего изобретенияDetailed disclosure of the present invention

В настоящем документе раскрыты материалы, которые проявляют полезные свойства в широком диапазоне промышленностей и применений, включая, помимо прочего, плодородие почвы, рекультивацию почвы, геополимерные материалы, растворимое стекло, коллоидный диоксид кремния и изготовление цемента. В некоторых вариантах осуществления материалы настоящего раскрытия представляют собой высвобождающие ион металла материалы (включая щелочные металлы, такие как калий, щелочноземельные металлы, такие как кальций и магний, другие металлы, такие как алюминий, и дополнительные элементы, такие как кремний), которые в некоторых случаях (например, калий, кальций, магний и/или кремний) подходят для использования в качестве, например, удобрений для земледелия в тропиче- 4 039758 ском климате. В некоторых случаях такие материалы могут обеспечивать альтернативу известным удобрениям, таким как, например, KCl.Disclosed herein are materials that exhibit useful properties in a wide range of industries and applications, including, but not limited to, soil fertility, soil reclamation, geopolymer materials, soluble glass, colloidal silica, and cement manufacture. In some embodiments, the materials of the present disclosure are metal ion releasing materials (including alkali metals such as potassium, alkaline earth metals such as calcium and magnesium, other metals such as aluminum, and additional elements such as silicon), which in some cases (eg potassium, calcium, magnesium and/or silicon) are suitable for use as, for example, fertilizers for agriculture in tropical climates. In some cases, such materials may provide an alternative to known fertilizers such as, for example, KCl.

Согласно настоящему раскрытию были разработаны некоторые технологические пути получения материалов. В некоторых вариантах осуществления технологические пути учитывают почвоведение и/или экономические принципы для снижения и/или предотвращения нежелательного избытка растворимых (например, калий) частиц, образования отходов или побочных продуктов и/или высокой стоимости обработки и затрат на охрану окружающей среды, при этом преодолевая один или более недостатков, которые могут быть связаны с некоторыми известными процессами, такими как известный процесс, связанный с KCl. В дополнение или альтернативно, технологические пути могут иметь модульную природу, что может приводить к прямой адаптации к любому из вышеуказанных применений.According to the present disclosure, some technological ways of obtaining materials have been developed. In some embodiments, the technology pathways take into account soil science and/or economic principles to reduce and/or prevent undesirable excess of soluble (e.g., potassium) particles, waste or by-product generation, and/or high processing and environmental costs, while overcoming one or more disadvantages, which may be associated with some known process, such as the known process associated with KCl. In addition or alternatively, the process paths may be of a modular nature, which may lead to direct adaptation to any of the above applications.

При использовании в качестве калийного удобрения материалы, раскрытые в настоящем документе, могут обеспечивать ряд предпочтительных свойств, таких как i) непрерывное и регулируемое высвобождение калия для удовлетворения потребностей сельскохозяйственных культур на различных стадиях роста и предотвращение как неожиданного насыщения почвы, так и чрезмерного выщелачивания; ii) сильное последействие (например, путем обеспечения запаса доступного калия), что улучшает питание растений в течение множества агрономических циклов; iii) способность забуферивать рН почвы на оптимальных уровнях для заданной сельскохозяйственной культуры и микробиомы; iv) синергическая доставка питательных микроэлементов (например, магния); vi) поддержание и улучшение механической прочности и пористости почвы; vii) улучшенная емкость катионного обмена (СЕС); viii) низкий коэффициент засоления; ix) повышение влагоудерживающей способности (WHC) и связывания углерода; x) относительно низкая стоимость; xi) минимальные препятствия для внедрения фермерами и/или xii) экологичный способ производства, реализуемый на промышленном уровне и с местными ресурсами.When used as a potash fertilizer, the materials disclosed herein can provide a number of advantageous properties such as i) continuous and controlled release of potassium to meet the needs of crops at various stages of growth and avoid both unexpected soil saturation and excessive leaching; ii) a strong aftereffect (eg by providing a supply of available potassium) that improves plant nutrition over many agronomic cycles; iii) the ability to buffer soil pH at optimal levels for a given crop and microbiome; iv) synergistic delivery of micronutrients (eg magnesium); vi) maintaining and improving the mechanical strength and porosity of the soil; vii) improved cation exchange capacity (CEC); viii) low salinity; ix) increasing water holding capacity (WHC) and carbon sequestration; x) relatively low cost; xi) minimal barriers to adoption by farmers; and/or xii) a sustainable way of production implemented at an industrial level and with local resources.

В некоторых вариантах осуществления в способах настоящего раскрытия используют сырье, такое как ультракалиевый сиенит (см., например, фиг. 1 и 2 для других неограничивающих примеров K-содержащих руд), CaO (включая гидратированную и другие формы CaO) и воду, которое является широко распространенным и/или доступным. Ультракалиевые сиениты обычно доступны в мире в больших количествах и могут являться относительно легкодоступным источником сравнительно недорогого K2O. CaO можно получать путем обжига известняка во вращающихся печах, и он является сырьевым материалом нескольких промышленностей (например, стекольной и цементной), многие из которых работают на основе уже оптимизированных затрат и логистики. Доломит (CaMg(CO3)2) и другие кальцийсодержащие материалы также являются конкурентными альтернативами. В некоторых вариантах осуществления настоящее раскрытие обеспечивает конструкцию и установку подходящих гидротермических реакторов (например, автоклавов).In some embodiments, the methods of the present disclosure use feedstocks such as ultrapotassium syenite (see, for example, FIGS. 1 and 2 for other non-limiting examples of K-bearing ores), CaO (including hydrated and other forms of CaO), and water, which is widespread and/or available. Ultrapotassium syenites are commonly available worldwide in large quantities and can be a relatively readily available source of relatively inexpensive K 2 O. CaO can be produced by roasting limestone in rotary kilns and is a raw material for several industries (e.g. glass and cement), many of which operate based on already optimized costs and logistics. Dolomite (CaMg(CO 3 ) 2 ) and other calcium containing materials are also competitive alternatives. In some embodiments, the implementation of the present disclosure provides for the design and installation of suitable hydrothermal reactors (eg, autoclaves).

В некоторых вариантах осуществления настоящее раскрытие обеспечивает способы, которые являются экологичными, поскольку они могут снижать (например, минимизировать) образование отходов и/или побочных продуктов, особенно в сравнении с некоторыми другими технологиями производства, где утилизация отходов и соленых сточных вод вместе с использованием химических добавок, таких как алкиламиновые вспениватели, дают способ, который является менее экологичным. Материалы, раскрытые в настоящем документе, можно, например, применять непосредственно на почвах. В некоторых случаях это означает, что гидротермически модифицированный материал, полученный из сырьевого минерала (например, K-полевого шпата), не требует отделения от остальной части твердого материала. В некоторых вариантах осуществления K-полевой шпат, гидрогранат и тоберморит являются существующими в природе минеральными фазами, тогда как гидрат силиката α-дикальция и нестехиометрический гидрат силиката кальция являются компонентами бетона и не включают создание серьезных экологических опасностей. Поскольку в некоторых вариантах осуществления часть исходного (например, K-полевой шпат) сырьевого материала превращается в новые минеральные фазы, технологические параметры, такие как температура реакции (T) и время реакции (t), можно выбирать для минимизации масштаба воздействия способа на окружающую среду. Кроме того, выбросы CO2 из-за транспорта можно снизить, поскольку материалы, раскрытые в настоящем документе, можно изготавливать по месту и из местных ресурсов.In some embodiments, the present disclosure provides methods that are environmentally friendly because they can reduce (e.g., minimize) the generation of waste and/or by-products, especially when compared to some other manufacturing technologies where waste and saline wastewater disposal along with the use of chemical additives such as alkylamine blowing agents provide a process that is less environmentally friendly. The materials disclosed herein can, for example, be applied directly to soils. In some cases, this means that the hydrothermally modified material derived from the raw mineral (eg, K-feldspar) does not need to be separated from the rest of the solid material. In some embodiments, K-feldspar, hydrogarnet, and tobermorite are naturally occurring mineral phases, while α-dicalcium silicate hydrate and non-stoichiometric calcium silicate hydrate are components of concrete and do not involve creating serious environmental hazards. Since, in some embodiments, a portion of the original (e.g., K-feldspar) feedstock is converted into new mineral phases, process parameters such as reaction temperature (T) and reaction time (t) can be chosen to minimize the scale of the environmental impact of the process. . In addition, CO2 emissions from transport can be reduced because the materials disclosed herein can be produced locally and from local resources.

Материалы (например, гидротермически модифицированные или высушенные гидротермически модифицированные материалы), раскрытые в настоящем документе, могут иметь ценность при улучшении механики почвы, например, путем увеличения пористости почвы. Например, водоудерживающая способность оксидных почв часто низкая из-за отсутствия мезопор, которые отвечают за хранение воды для длительного высвобождения. Однако объем, занимаемый минеральными частицами, раскрытыми в настоящем документе, может быть в диапазоне, который подходит для увеличения числа мезопор и снижения скоростей просачивания. Это может служить для снижения (например, предотвращения) диспергирования коллоидов почвы и/или для снижения (например, предотвращения) диспергирования других удобрений, внесенных в почву. Кроме того, было показано, что отвержденные пасты мелкодисперсного гидрограната и гидратов силиката кальция, таких как те, что составляют по меньшей мере часть материалов, раскрытых в настоящем документе, могут иметь предел прочности на изгиб 20 мПа, что подходит для уменьшения эрозии и для повышения прочности почвы без получения микроагрегатов, которыеThe materials (eg, hydrothermally modified or dried hydrothermally modified materials) disclosed herein may be of value in improving soil mechanics, for example, by increasing soil porosity. For example, the water holding capacity of oxide soils is often low due to the lack of mesopores, which are responsible for storing water for sustained release. However, the volume occupied by the mineral particles disclosed herein may be in a range that is suitable for increasing the number of mesopores and reducing seepage rates. This may serve to reduce (eg prevent) the dispersion of soil colloids and/or to reduce (eg prevent) the dispersion of other fertilizers applied to the soil. In addition, it has been shown that cured pastes of fine hydrogen garnet and calcium silicate hydrates, such as those that make up at least some of the materials disclosed herein, can have a flexural strength of 20 MPa, which is suitable for reducing erosion and for increasing soil strength without obtaining microaggregates, which

- 5 039758 слишком большие (>1 мм), чтобы обеспечивать нежелательные скорости просачивания. Обычные соли калия (KCl или K2SO4) обычно не обеспечивают такие улучшения механики почвы.- 5 039758 too large (>1 mm) to provide undesirable seepage rates. Ordinary potassium salts (KCl or K2SO4) usually do not provide these improvements in soil mechanics.

Способы, описанные в настоящем документе, можно использовать для получения материалов, таких как высушенные гидротермически модифицированные материалы, которые имеют явные, неожиданные и улучшенные свойства высвобождения металлов (как описано в настоящем документе) по сравнению с ранее известными материалами.The methods described herein can be used to produce materials, such as dried hydrothermally modified materials, that have distinct, unexpected, and improved metal release properties (as described herein) compared to previously known materials.

В различных вариантах осуществления раскрытие обеспечивает материалы, включая высушенные гидротермически модифицированные материалы, обеспечивающие как начальное, относительно быстрое высвобождение калия, так и относительно длительное высвобождение калия. В некоторых вариантах осуществления начальное высвобождение калия (например, измеренное согласно тесту на высвобождение калия через 1 мин) может быть больше, чем длительное высвобождение (например, измеренное согласно тесту на высвобождение калия через 24 ч). В общем, считается, что длительное высвобождение калия может быть перераспределено между несколькими фазами, образованными при гидротермической обработке, и, таким образом, калий может высвобождаться медленнее в течение более длительного периода времени по сравнению с некоторыми известными материалами. В различных вариантах осуществления высушенные гидротермически модифицированные материалы настоящего раскрытия имеют дополнительное преимущество высвобождения питательных микроэлементов, таких как, например, Si, Ca, Na и Mg, которые также могут быть полезны для неплодородных почв. Кроме того, высушенные гидротермически модифицированные материалы согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия могут иметь уровни щелочности, которые могут частично замещать потребность в добавлении извести в почву. При этом минералогия высушенных гидротермически модифицированных материалов настоящего раскрытия может быть особенно подходящей для тропических почв.In various embodiments, the disclosure provides materials, including dried hydrothermally modified materials, providing both an initial, relatively fast potassium release and a relatively sustained potassium release. In some embodiments, the initial potassium release (eg, as measured by the 1 minute potassium release test) may be greater than the sustained release (eg, as measured by the 24 hour potassium release test). In general, it is believed that the sustained release of potassium can be redistributed between several phases formed by hydrothermal treatment, and thus potassium can be released more slowly over a longer period of time compared to some known materials. In various embodiments, the dried hydrothermally modified materials of the present disclosure have the added benefit of releasing micronutrients such as, for example, Si, Ca, Na, and Mg, which may also be beneficial to infertile soils. In addition, dried hydrothermally modified materials according to some embodiments of the present disclosure may have alkalinity levels that may partially replace the need to add lime to the soil. However, the mineralogy of the dried hydrothermally modified materials of the present disclosure may be particularly suitable for tropical soils.

В некоторых вариантах осуществления способ включает воздействие на первую композицию воды и условий, выбранных из тепла и давления, при этом получая комбинацию, которая содержит воду и вторую композицию (например, гидротермически модифицированный материал); и удаление по меньшей мере некоторой части воды из комбинации, при этом обеспечивая третью композицию (например, высушенный гидротермически модифицированный материал), причем первая композиция содержит первый силикат щелочного металла; третья композиция содержит второй силикат щелочного металла; и согласно тесту на высвобождение калия через 24 ч количество калия, высвободившееся из третьей композиции, составляет по меньшей мере приблизительно в два раза больше, чем количество калия, высвободившееся из первой композиции.In some embodiments, the method includes exposing the first composition to water and conditions selected from heat and pressure, thereby producing a combination that contains water and a second composition (eg, a hydrothermally modified material); and removing at least some of the water from the combination, while providing a third composition (for example, dried hydrothermally modified material), and the first composition contains the first alkali metal silicate; the third composition contains a second alkali metal silicate; and according to the potassium release test after 24 hours, the amount of potassium released from the third composition is at least about twice as much as the amount of potassium released from the first composition.

В некоторых вариантах осуществления способ включает воздействие на первую композицию воды и условий, выбранных из тепла и давления, при этом получая комбинацию, содержащую воду и вторую композицию (например, гидротермически модифицированный материал); и удаление по меньшей мере некоторой части воды из комбинации, при этом обеспечивая третью композицию (например, высушенный гидротермически модифицированный материал), причем первая композиция содержит силикат щелочного металла в первом количестве; третья композиция содержит силикат щелочного металла во втором количестве, которое меньше, чем первое количество; и согласно тесту на высвобождение калия через 24 ч количество калия, высвободившееся из третьей композиции, составляет по меньшей мере приблизительно в два раза больше, чем количество калия, высвободившееся из первой композиции.In some embodiments, the method includes exposing the first composition to water and conditions selected from heat and pressure, thereby producing a combination containing water and a second composition (eg, a hydrothermally modified material); and removing at least some of the water from the combination, while providing a third composition (for example, dried hydrothermally modified material), and the first composition contains alkali metal silicate in the first amount; the third composition contains an alkali metal silicate in a second amount, which is less than the first amount; and according to the potassium release test after 24 hours, the amount of potassium released from the third composition is at least about twice as much as the amount of potassium released from the first composition.

В некоторых вариантах осуществления способ включает воздействие на первую композицию воды и условий, выбранных из тепла и давления, при этом получая комбинацию, содержащую воду и вторую композицию, причем вторая композиция (например, гидротермически модифицированный материал) содержит фазу K-полевого шпата; и удаление по меньшей мере некоторой части воды из комбинации, при этом обеспечивая третью композицию (например, высушенный гидротермически модифицированный материал), причем третья композиция содержит фазу K-полевого шпата в количестве самое большее приблизительно 65 мас.%; и соблюдается по меньшей мере одно из следующего: третья композиция дополнительно содержит по меньшей мере приблизительно 1 мас.% фазы гидрата силиката дикальция; третья композиция дополнительно содержит по меньшей мере приблизительно 1 мас.% фазы тоберморита; и третья композиция дополнительно содержит по меньшей мере приблизительно 1 мас.% фазы гидрограната.In some embodiments, the method includes exposing the first composition to water and conditions selected from heat and pressure, thereby producing a combination containing water and a second composition, wherein the second composition (eg, a hydrothermally modified material) contains a K-feldspar phase; and removing at least some of the water from the combination, while providing a third composition (eg, dried hydrothermally modified material), and the third composition contains a phase of K-feldspar in an amount of at most about 65 wt.%; and at least one of the following is met: the third composition further comprises at least about 1 wt.% of the dicalcium silicate hydrate phase; the third composition further comprises at least about 1% by weight of tobermorite phase; and the third composition further comprises at least about 1% by weight of a hydrogen garnet phase.

В некоторых вариантах осуществления согласно тесту на высвобождение калия через 24 ч количество калия, высвободившееся из третьей композиции, составляет по меньшей мере приблизительно в три (например, по меньшей мере приблизительно четыре, по меньшей мере приблизительно пять, по меньшей мере приблизительно 10, по меньшей мере приблизительно 25, по меньшей мере приблизительно 50, по меньшей мере приблизительно 100) раза больше, чем количество калия, высвободившееся из первой композиции.In some embodiments, according to the 24 hour potassium release test, the amount of potassium released from the third composition is at least about three (e.g., at least about four, at least about five, at least about 10, at least at least about 25, at least about 50, at least about 100) times greater than the amount of potassium released from the first composition.

В некоторых вариантах осуществления способ включает воздействие на первую композицию воды и условий, выбранных из тепла и давления, при этом получая комбинацию, содержащую воду и вторую композицию (например, гидротермически модифицированный материал); удаление по меньшей мере некоторой части воды из комбинации, при этом обеспечивая третью композицию (например, высушенный гидротермически модифицированный материал), причем первая композиция содержит первый си- 6 039758 ликат щелочного металла; третья композиция содержит второй силикат щелочного металла; и согласно тесту на высвобождение калия через 24 ч количество калия, высвободившееся из третьей композиции, составляет по меньшей мере приблизительно 5000 мг калия на 1 кг третьей композиции.In some embodiments, the method includes exposing the first composition to water and conditions selected from heat and pressure, thereby producing a combination containing water and a second composition (eg, a hydrothermally modified material); removing at least some of the water from the combination, while providing a third composition (eg, dried hydrothermally modified material), wherein the first composition contains the first alkali metal silicate; the third composition contains a second alkali metal silicate; and according to the potassium release test after 24 hours, the amount of potassium released from the third composition is at least about 5000 mg of potassium per 1 kg of the third composition.

В некоторых вариантах осуществления способ включает воздействие на первую композицию условий, выбранных из тепла и давления, при этом получая вторую композицию (например, гидротермически модифицированный материал); удаление по меньшей мере некоторой части воды из комбинации, которая содержит a) воду и b) вторую композицию, при этом обеспечивая третью композицию (например, высушенный гидротермически модифицированный материал), причем первая композиция содержит первый силикат щелочного металла; третья композиция содержит второй силикат щелочного металла; и согласно тесту на высвобождение кальция через 24 ч количество кальция, высвободившееся из третьей композиции, составляет по меньшей мере приблизительно 15 мг кальция на 1 кг третьей композиции.In some embodiments, the method includes subjecting the first composition to conditions selected from heat and pressure, thereby obtaining a second composition (eg, a hydrothermally modified material); removing at least some of the water from the combination that contains a) water and b) the second composition, while providing a third composition (for example, dried hydrothermally modified material), and the first composition contains the first alkali metal silicate; the third composition contains a second alkali metal silicate; and according to the calcium release test after 24 hours, the amount of calcium released from the third composition is at least about 15 mg of calcium per 1 kg of the third composition.

В некоторых вариантах осуществления способ включает воздействие на первую композицию воды и условий, выбранных из тепла и давления, при этом получая комбинацию, содержащую воду и вторую композицию (например, гидротермически модифицированный материал); удаление по меньшей мере некоторой части воды из комбинации, при этом обеспечивая третью композицию (например, высушенный гидротермически модифицированный материал), причем первая композиция содержит первый силикат щелочного металла; третья композиция содержит второй силикат щелочного металла; и согласно тесту на высвобождение алюминия через 24 ч количество алюминия, высвободившееся из третьей композиции, составляет по меньшей мере приблизительно 50 мг алюминия на 1 кг третьей композиции.In some embodiments, the method includes exposing the first composition to water and conditions selected from heat and pressure, thereby producing a combination containing water and a second composition (eg, a hydrothermally modified material); removing at least some of the water from the combination, while providing a third composition (eg, dried hydrothermally modified material), and the first composition contains the first alkali metal silicate; the third composition contains a second alkali metal silicate; and according to the aluminum release test after 24 hours, the amount of aluminum released from the third composition is at least about 50 mg of aluminum per 1 kg of the third composition.

В некоторых вариантах осуществления способ включает воздействие на первую композицию воды и условий, выбранных из тепла и давления, при этом получая комбинацию, содержащую воду и вторую композицию (например, гидротермически модифицированный материал); удаление по меньшей мере некоторой части воды из комбинации, при этом обеспечивая третью композицию (например, высушенный гидротермически модифицированный материал), причем первая композиция содержит первый силикат щелочного металла; третья композиция содержит второй силикат щелочного металла; и согласно тесту на высвобождение алюминия через 24 ч количество алюминия, высвободившееся из третьей композиции, составляет по меньшей мере приблизительно 10 мг алюминия на 1 кг третьей композиции.In some embodiments, the method includes exposing the first composition to water and conditions selected from heat and pressure, thereby producing a combination containing water and a second composition (eg, a hydrothermally modified material); removing at least some of the water from the combination, while providing a third composition (eg, dried hydrothermally modified material), and the first composition contains the first alkali metal silicate; the third composition contains a second alkali metal silicate; and according to the aluminum release test after 24 hours, the amount of aluminum released from the third composition is at least about 10 mg of aluminum per 1 kg of the third composition.

В некоторых вариантах осуществления способ включает воздействие на первую композицию воды и условий, выбранных из тепла и давления, при этом получая комбинацию, содержащую воду и вторую композицию (например, гидротермически модифицированный материал); удаление по меньшей мере некоторой части воды из комбинации, при этом обеспечивая третью композицию (например, высушенный гидротермически модифицированный материал), причем первая композиция содержит первый силикат щелочного металла; третья композиция содержит второй силикат щелочного металла; и согласно тесту на высвобождение кремния через 24 ч количество кремния, высвободившееся из третьей композиции, составляет по меньшей мере приблизительно 40 мг кремния на 1 кг третьей композиции.In some embodiments, the method includes exposing the first composition to water and conditions selected from heat and pressure, thereby producing a combination containing water and a second composition (eg, a hydrothermally modified material); removing at least some of the water from the combination, while providing a third composition (eg, dried hydrothermally modified material), and the first composition contains the first alkali metal silicate; the third composition contains a second alkali metal silicate; and according to the silicon release test after 24 hours, the amount of silicon released from the third composition is at least about 40 mg of silicon per 1 kg of the third composition.

В некоторых вариантах осуществления способ включает воздействие на первую композицию воды и условий, выбранных из тепла и давления, при этом получая комбинацию, содержащую воду и вторую композицию (например, гидротермически модифицированный материал); удаление по меньшей мере некоторой части воды из комбинации, при этом обеспечивая третью композицию (например, высушенный гидротермически модифицированный материал), причем первая композиция содержит первый силикат щелочного металла; третья композиция содержит второй силикат щелочного металла; и согласно тесту на высвобождение натрия через 24 ч количество натрия, высвободившееся из третьей композиции, составляет по меньшей мере приблизительно 5 мг натрия на 1 кг третьей композиции.In some embodiments, the method includes exposing the first composition to water and conditions selected from heat and pressure, thereby producing a combination containing water and a second composition (eg, a hydrothermally modified material); removing at least some of the water from the combination, while providing a third composition (eg, dried hydrothermally modified material), and the first composition contains the first alkali metal silicate; the third composition contains a second alkali metal silicate; and according to the sodium release test after 24 hours, the amount of sodium released from the third composition is at least about 5 mg of sodium per 1 kg of the third composition.

В некоторых вариантах осуществления способ включает воздействие на первую композицию воды и условий, выбранных из тепла и давления, при этом получая комбинацию, содержащую воду и вторую композицию (например, гидротермически модифицированный материал); удаление по меньшей мере некоторой части воды из комбинации, при этом обеспечивая третью композицию (например, высушенный гидротермически модифицированный материал), причем первая композиция содержит первый силикат щелочного металла; третья композиция содержит второй силикат щелочного металла; и согласно тесту на высвобождение магния через 24 ч количество магния, высвободившееся из третьей композиции, составляет по меньшей мере приблизительно 5 мг магния на 1 кг третьей композиции.In some embodiments, the method includes exposing the first composition to water and conditions selected from heat and pressure, thereby producing a combination containing water and a second composition (eg, a hydrothermally modified material); removing at least some of the water from the combination, while providing a third composition (eg, dried hydrothermally modified material), and the first composition contains the first alkali metal silicate; the third composition contains a second alkali metal silicate; and according to the magnesium release test after 24 hours, the amount of magnesium released from the third composition is at least about 5 mg of magnesium per 1 kg of the third composition.

В некоторых вариантах осуществления способ включает воздействие на первую композицию воды и условий, выбранных из тепла и давления, при этом получая комбинацию, содержащую воду и вторую композицию (например, гидротермически модифицированный материал); удаление по меньшей мере некоторой части воды из комбинации, при этом обеспечивая третью композицию (например, высушенный гидротермически модифицированный материал), причем первая композиция содержит первый силикат щелочного металла; третья композиция содержит второй силикат щелочного металла; и согласно тесту на высвобождение калия через 1 мин количество калия, высвободившееся из третьей композиции, составляет по меньшей мере приблизительно 5000 мг калия на 1 кг третьей композиции.In some embodiments, the method includes exposing the first composition to water and conditions selected from heat and pressure, thereby producing a combination containing water and a second composition (eg, a hydrothermally modified material); removing at least some of the water from the combination, while providing a third composition (eg, dried hydrothermally modified material), and the first composition contains the first alkali metal silicate; the third composition contains a second alkali metal silicate; and according to the potassium release test after 1 minute, the amount of potassium released from the third composition is at least about 5000 mg of potassium per 1 kg of the third composition.

В некоторых вариантах осуществления способ включает воздействие на первую композицию воды и условий, выбранных из тепла и давления, при этом получая комбинацию, содержащую воду и вторую композицию (например, гидротермически модифицированный материал); удаление по меньшей мереIn some embodiments, the method includes exposing the first composition to water and conditions selected from heat and pressure, thereby producing a combination containing water and a second composition (eg, a hydrothermally modified material); removal of at least

- 7 039758 некоторой части воды из комбинации, при этом обеспечивая третью композицию (например, высушенный гидротермически модифицированный материал), причем первая композиция содержит первый силикат щелочного металла; третья композиция содержит второй силикат щелочного металла; и третья композиция характеризуется относительным высвобождением калия по меньшей мере приблизительно пять.- 7 039758 some part of the water from the combination, while providing a third composition (for example, dried hydrothermally modified material), and the first composition contains the first alkali metal silicate; the third composition contains a second alkali metal silicate; and the third composition has a relative potassium release of at least about five.

В некоторых вариантах осуществления первый силикат щелочного металла содержит по меньшей мере один член, выбранный из K-полевого шпата, кальсилита, флогопита, мусковита, биотита, трахита, риолита, слюд, ультракалиевого сиенита, лейцита, нефелина, сиенита, фонолита, фенита, уграндита, санидина, аплита и пегматита и их комбинаций.In some embodiments, the first alkali metal silicate contains at least one member selected from K-feldspar, kalsilite, phlogopite, muscovite, biotite, trachyte, rhyolite, micas, ultrapotassium syenite, leucite, nepheline, syenite, phonolite, fenite, ugrandite , sanidine, aplite and pegmatite, and combinations thereof.

В некоторых вариантах осуществления второй силикат щелочного металла содержит по меньшей мере один член, выбранный из K-полевого шпата, кальсилита, флогопита, мусковита, биотита, трахита, риолита, слюд, ультракалиевого сиенита, лейцита, нефелина, сиенита, фонолита, фенита, уграндита, санидина, аплита и пегматита и их комбинаций.In some embodiments, the second alkali metal silicate contains at least one member selected from K-feldspar, kalsilite, phlogopite, muscovite, biotite, trachyte, rhyolite, micas, ultrapotassium syenite, leucite, nepheline, syenite, phonolite, fenite, ugrandite , sanidine, aplite and pegmatite, and combinations thereof.

В некоторых вариантах осуществления третья композиция имеет большее содержание калия, чем вторая композиция.In some embodiments, the third composition has a higher potassium content than the second composition.

В некоторых вариантах осуществления третья композиция содержит фазу K-полевого шпата; и фазу гидрата силиката кальция, содержащую по меньшей мере одну фазу, выбранную из фазы гидрата силиката дикальция, фазы тоберморита и фазы гидрограната, причем третья композиция содержит фазу K-полевого шпата в количестве самое большее приблизительно 65 мас.%; и соблюдается по меньшей мере одно из следующего: третья композиция содержит по меньшей мере приблизительно 1 мас.% фазы гидрата силиката дикальция; третья композиция содержит по меньшей мере приблизительно 1 мас.% фазы тоберморита; и третья композиция содержит по меньшей мере приблизительно 1 мас.% фазы гидрограната.In some embodiments, the implementation of the third composition contains a phase of K-feldspar; and a calcium silicate hydrate phase comprising at least one phase selected from a dicalcium silicate hydrate phase, a tobermorite phase, and a hydrogarnet phase, the third composition comprising a K-feldspar phase in an amount of at most about 65% by weight; and at least one of the following is observed: the third composition contains at least about 1 wt.% of the dicalcium silicate hydrate phase; the third composition contains at least about 1 wt.% phase tobermorite; and the third composition contains at least about 1% by weight of the hydrogen garnet phase.

В некоторых вариантах осуществления количество алюминия, высвободившееся из третьей композиции, составляет самое большее приблизительно 25 мг (например, самое большее приблизительно 10 мг) алюминия на 1 кг третьей композиции.In some embodiments, the amount of aluminum released from the third composition is at most about 25 mg (eg, at most about 10 mg) of aluminum per kg of the third composition.

В некоторых вариантах осуществления количество магния, высвободившееся из третьей композиции, составляет по меньшей мере приблизительно 100 мг магния на 1 кг третьей композиции.In some embodiments, the amount of magnesium released from the third composition is at least about 100 mg of magnesium per 1 kg of the third composition.

В некоторых вариантах осуществления удаление воды из комбинации включает сушку комбинации.In some embodiments, removing water from the combination includes drying the combination.

В некоторых вариантах осуществления удаление воды из комбинации включает мгновенную сушку комбинации.In some embodiments, removing water from the combination includes flash drying the combination.

В некоторых вариантах осуществления удаление воды из комбинации включает сушку под вакуумом комбинации.In some embodiments, removing water from the combination includes vacuum drying the combination.

В некоторых вариантах осуществления воздействие на комбинацию происходит в течение по меньшей мере приблизительно 5 мин.In some embodiments, the combination is exposed for at least about 5 minutes.

В некоторых вариантах осуществления удаление по меньшей мере части воды из комбинации происходит в течение по меньшей мере приблизительно 15 мин (например, по меньшей мере приблизительно 30 мин, по меньшей мере приблизительно 1 ч, по меньшей мере приблизительно 2 ч, по меньшей мере приблизительно 3 ч, по меньшей мере приблизительно 5 ч, по меньшей мере приблизительно 16 ч) и/или самое большее приблизительно 20 ч.In some embodiments, removal of at least a portion of the water from the combination occurs within at least about 15 minutes (e.g., at least about 30 minutes, at least about 1 hour, at least about 2 hours, at least about 3 h, at least about 5 h, at least about 16 h) and/or at most about 20 h.

В некоторых вариантах осуществления удаление по меньшей мере части воды из комбинации включает нагревание комбинации по меньшей мере приблизительно до 50°C (например, по меньшей мере приблизительно 100°C, по меньшей мере приблизительно 150°C) и/или самое большее приблизительно 200°C.In some embodiments, removing at least a portion of the water from the combination comprises heating the combination to at least about 50°C (e.g., at least about 100°C, at least about 150°C) and/or at most about 200°C. C.

В некоторых вариантах осуществления удаление по меньшей мере части воды из комбинации включает воздействие на комбинацию атмосферного давления.In some embodiments, removing at least a portion of the water from the combination includes exposing the combination to atmospheric pressure.

В некоторых вариантах осуществления удаление по меньшей мере части воды из комбинации включает воздействие на комбинацию давления по меньшей мере приблизительно в 5 атм (например, по меньшей мере приблизительно 30 атм., по меньшей мере приблизительно 50 атм) и/или самое большее приблизительно 80 атм.In some embodiments, removing at least a portion of the water from the combination includes exposing the combination to a pressure of at least about 5 atm (e.g., at least about 30 atm, at least about 50 atm) and/or at most about 80 atm. .

В некоторых вариантах осуществления удаление по меньшей мере части воды из комбинации происходит под давлением менее одной атмосферы (например, под вакуумом).In some embodiments, removal of at least a portion of the water from the combination occurs under a pressure of less than one atmosphere (eg, under vacuum).

В некоторых вариантах осуществления при удалении по меньшей мере некоторой части воды из комбинации на комбинацию воздействуют реакционноспособной атмосферой. Реакционноспособная атмосфера может содержать по меньшей мере один член, выбранный из воздуха, кислорода, аммиака, монооксида углерода и диоксида углерода.In some embodiments, when at least some of the water is removed from the combination, the combination is exposed to a reactive atmosphere. The reactive atmosphere may contain at least one member selected from air, oxygen, ammonia, carbon monoxide and carbon dioxide.

В некоторых вариантах осуществления при удалении по меньшей мере части воды из комбинации на комбинацию воздействуют атмосферой, содержащей воздух.In some embodiments, when at least a portion of the water is removed from the combination, the combination is exposed to an atmosphere containing air.

В некоторых вариантах осуществления при удалении по меньшей мере некоторой части воды из комбинации на комбинацию воздействуют инертной атмосферой. Инертная атмосфера может содержать по меньшей мере один член, выбранный из аргона и азота.In some embodiments, when at least some of the water is removed from the combination, the combination is exposed to an inert atmosphere. The inert atmosphere may contain at least one member selected from argon and nitrogen.

В некоторых вариантах осуществления силикат щелочного металла содержит по меньшей мереIn some embodiments, the alkali metal silicate contains at least

- 8 039758 один член, выбранный из K-полевого шпата, кальсилита, флогопита, мусковита, биотита, трахита, риолита, слюд, ультракалиевого сиенита, лейцита, нефелина, сиенита, фонолита, фенита, уграндита, санидина, аплита и пегматита и их комбинаций.- 8 039758 one member selected from K-feldspar, kalsilite, phlogopite, muscovite, biotite, trachyte, rhyolite, micas, ultrapotassium syenite, leucite, nepheline, syenite, phonolite, fenite, ugrandite, sanidine, aplite and pegmatite and combinations thereof .

В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает измельчение предварительной комбинации, которая содержит a) силикат щелочного металла и b) по меньшей мере один член, выбранный из оксида щелочного металла, гидроксида щелочного металла, оксида щелочноземельного металла и гидроксида щелочноземельного металла, при этом обеспечивая первую композицию.In some embodiments, the method further comprises grinding a precombination that contains a) an alkali metal silicate and b) at least one member selected from an alkali metal oxide, an alkali metal hydroxide, an alkaline earth metal oxide, and an alkaline earth metal hydroxide, while providing the first composition .

В некоторых вариантах осуществления условия, которым подвергают первую композицию, включают температуру по меньшей мере приблизительно 150°C (например, по меньшей мере приблизительно 200°C, по меньшей мере приблизительно 220°C, по меньшей мере приблизительно 230°C) и/или самое большее приблизительно 300°C.In some embodiments, the conditions to which the first composition is subjected include a temperature of at least about 150°C (e.g., at least about 200°C, at least about 220°C, at least about 230°C) and/or at most approximately 300°C.

В некоторых вариантах осуществления условия, которым подвергают первую композицию, включают давление по меньшей мере приблизительно 5 атм (например, по меньшей мере приблизительно 30 атм, по меньшей мере приблизительно 50 атм) и/или самое большее приблизительно 80 атм. В некоторых вариантах осуществления условия, которым подвергают первую композицию, включают давление менее одной атмосферы (например, вакуум).In some embodiments, the conditions to which the first composition is subjected include a pressure of at least about 5 atm (eg, at least about 30 atm, at least about 50 atm) and/or at most about 80 atm. In some embodiments, the conditions to which the first composition is subjected include a pressure of less than one atmosphere (eg, vacuum).

В некоторых вариантах осуществления воздействие на первую композицию происходит в течение по меньшей мере приблизительно 5 мин (например, по меньшей мере приблизительно 5 мин, по меньшей мере приблизительно 10 мин, по меньшей мере приблизительно 15 мин, по меньшей мере приблизительно 20 мин, по меньшей мере приблизительно 30 мин, по меньшей мере приблизительно 1 ч, по меньшей мере приблизительно 2 ч, по меньшей мере приблизительно 5 ч, по меньшей мере приблизительно 10 ч) и/или самое большее приблизительно 20 ч.In some embodiments, the first composition is exposed for at least about 5 minutes (e.g., at least about 5 minutes, at least about 10 minutes, at least about 15 minutes, at least about 20 minutes, at least at least about 30 minutes, at least about 1 hour, at least about 2 hours, at least about 5 hours, at least about 10 hours), and/or at most about 20 hours.

В некоторых вариантах осуществления первая композиция содержит отношение кальция к кремнию по меньшей мере приблизительно 0,075 (например, по меньшей мере приблизительно 0,15, по меньшей мере приблизительно 0,3) и/или самое большее приблизительно 0,6.In some embodiments, the first composition comprises a ratio of calcium to silicon of at least about 0.075 (eg, at least about 0.15, at least about 0.3) and/or at most about 0.6.

В некоторых вариантах осуществления измельчение включает измельчение в шаровой мельнице или измельчение в стержневой мельнице.In some embodiments, grinding includes ball milling or rod milling.

В некоторых вариантах осуществления предварительная комбинация содержит по меньшей мере один член, выбранный из гидроксида калия, оксида калия, карбоната калия, оксида кальция, гидроксида кальция, карбоната кальция, карбоната натрия, карбоната магния и их комбинаций.In some embodiments, the pre-combination contains at least one member selected from potassium hydroxide, potassium oxide, potassium carbonate, calcium oxide, calcium hydroxide, calcium carbonate, sodium carbonate, magnesium carbonate, and combinations thereof.

В некоторых вариантах осуществления третья композиция содержит цеолит.In some embodiments, the implementation of the third composition contains a zeolite.

В некоторых вариантах осуществления третья композиция представляет собой удобрение, такое как, например, калийное удобрение, кальциевое удобрение, кремниевое удобрение, натриевое удобрение и/или магниевое удобрение. В некоторых вариантах осуществления удобрение представляет собой удобрение с несколькими питательными веществами.In some embodiments, the third composition is a fertilizer, such as, for example, a potassium fertilizer, a calcium fertilizer, a silicon fertilizer, a sodium fertilizer, and/or a magnesium fertilizer. In some embodiments, the fertilizer is a multi-nutrient fertilizer.

В некоторых вариантах осуществления в способе образуется материал, пригодный в химии цемента.In some embodiments, the process produces a material useful in cement chemistry.

В некоторых вариантах осуществления третья композиция пригодна для получения щелочных растворов по меньшей мере для одной промышленности, выбранной из промышленности геополимеров, промышленности растворимого стекла и промышленности коллоидного диоксида кремния.In some embodiments, the third composition is suitable for making alkaline solutions for at least one industry selected from the geopolymer industry, the water glass industry, and the colloidal silica industry.

В некоторых вариантах осуществления третья композиция пригодна при рекультивации почв.In some embodiments, the implementation of the third composition is suitable for soil reclamation.

В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает использование третьей композиции в качестве удобрения (например, калийного удобрения, кальциевого удобрения, кремниевого удобрения, натриевого удобрения и/или магниевого удобрения).In some embodiments, the method further comprises using the third composition as a fertilizer (eg, potash fertilizer, calcium fertilizer, silicon fertilizer, sodium fertilizer, and/or magnesium fertilizer).

В некоторых вариантах осуществления третья композиция представляет собой почвоулучшитель.In some embodiments, the implementation of the third composition is a soil improver.

В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает использование второй композиции для получения щелочного раствора по меньшей мере для одной промышленности, выбранной из промышленности геополимеров, промышленности растворимого стекла и промышленности коллоидного диоксида кремния.In some embodiments, the method further comprises using the second caustic composition for at least one industry selected from the geopolymer industry, the water glass industry, and the colloidal silica industry.

В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает использование второй композиция при рекультивации почв.In some embodiments, the method further comprises using the second composition in soil remediation.

В некоторых вариантах осуществления композиция (например, гидротермически модифицированный материал или высушенный гидротермически модифицированный материал) содержит фазу K-полевого шпата; и фазу гидрата силиката кальция, содержащую по меньшей мере одну фазу, выбранную из фазы гидрата силиката дикальция, фазы тоберморита и фазы гидрограната, причем композиция содержит фазу K-полевого шпата в количестве самое большее приблизительно 65 мас.%; и соблюдается по меньшей мере одно из следующего: композиция содержит по меньшей мере приблизительно 1 мас.% фазы гидрата силиката дикальция; композиция содержит по меньшей мере приблизительно 1 мас.% фазы тоберморита; и композиция содержит по меньшей мере приблизительно 1 мас.% фазы гидрограната.In some embodiments, the composition (eg, hydrothermally modified material or dried hydrothermally modified material) contains a K-feldspar phase; and a calcium silicate hydrate phase comprising at least one phase selected from a dicalcium silicate hydrate phase, a tobermorite phase, and a hydrogarnet phase, wherein the composition comprises a K-feldspar phase in an amount of at most about 65% by weight; and at least one of the following is observed: the composition contains at least about 1 wt.% of the dicalcium silicate hydrate phase; the composition contains at least about 1 wt.% phase tobermorite; and the composition contains at least about 1% by weight of the hydrogen garnet phase.

В некоторых вариантах осуществления композиция содержит самое большее приблизительно 60 мас.% (например, самое большее приблизительно 55, самое большее приблизительно 50, самое большее приблизительно 45, самое большее приблизительно 40, самое большее приблизительно 34,9, самоеIn some embodiments, the composition contains at most about 60% by weight (e.g., at most about 55, at most about 50, at most about 45, at most about 40, at most about 34.9, at most

- 9 039758 большее приблизительно 32,3 мас.%) фазы K-полевого шпата и/или по меньшей мере приблизительно мас.% (по меньшей мере приблизительно 5, по меньшей мере приблизительно 10 мас.%) фазы- 9 039758 more than approximately 32.3 wt.%) of the K-feldspar phase and/or at least approximately wt.% (at least approximately 5, at least approximately 10 wt.%) of the phase

K-полевого шпата.K-feldspar.

В некоторых вариантах осуществления композиция содержит по меньшей мере приблизительно 1 мас.% (например, по меньшей мере приблизительно 2, по меньшей мере приблизительно 3, по меньшей мере приблизительно 5, по меньшей мере приблизительно 10, по меньшей мере приблизительно 15, по меньшей мере приблизительно 20, по меньшей мере приблизительно 25 мас.%) фазы гидрата силиката кальция и/или самое большее приблизительно 30 мас.% (например, самое большее приблизительно 25, самое большее приблизительно 20, самое большее приблизительно 15 мас.%) фазы гидрата силиката кальция.In some embodiments, the composition contains at least about 1 wt.% (for example, at least about 2, at least about 3, at least about 5, at least about 10, at least about 15, at least about 20%, at least about 25% by weight of a calcium silicate hydrate phase and/or at most about 30% by weight (e.g., at most about 25%, at most about 20%, at most about 15% by weight) of a silicate hydrate phase calcium.

В некоторых вариантах осуществления композиция содержит от приблизительно 1 до приблизительно 30 мас.% фазы гидрата силиката кальция.In some embodiments, the implementation of the composition contains from about 1 to about 30 wt.% phase of calcium silicate hydrate.

В некоторых вариантах осуществления композиция содержит фазу гидрата силиката дикальция в количестве по меньшей мере приблизительно 1 мас.% (по меньшей мере приблизительно 5, по меньшей мере приблизительно 10, по меньшей мере приблизительно 15, по меньшей мере приблизительно 20, по меньшей мере приблизительно 25, по меньшей мере приблизительно 30, по меньшей мере приблизительно 25, по меньшей мере приблизительно 40 мас.%) и/или самое большее приблизительно 38,6 мас.% (например, самое большее приблизительно 37,7, самое большее приблизительно 35, самое большее приблизительно 30 мас.%).In some embodiments, the composition contains a dicalcium silicate hydrate phase in an amount of at least about 1 wt % (at least about 5, at least about 10, at least about 15, at least about 20, at least about 25 , at least about 30, at least about 25, at least about 40 wt.%) and / or at most about 38.6 wt.% (for example, at most about 37.7, at most about 35, at most greater than about 30 wt.%).

В некоторых вариантах осуществления композиция содержит фазу тоберморита в количестве по меньшей мере приблизительно 1 мас.% (например, по меньшей мере приблизительно 2, по меньшей мере приблизительно 3, по меньшей мере приблизительно 4, по меньшей мере приблизительно 5, по меньшей мере приблизительно 6, по меньшей мере приблизительно 7, по меньшей мере приблизительно 8, по меньшей мере приблизительно 9, по меньшей мере приблизительно 10 мас.%) и/или самое большее приблизительно 10 мас.% (например, самое большее приблизительно 9, самое большее приблизительно 8 мас.%).In some embodiments, the composition contains a tobermorite phase in an amount of at least about 1% by weight (e.g., at least about 2, at least about 3, at least about 4, at least about 5, at least about 6 , at least about 7, at least about 8, at least about 9, at least about 10 wt.%) and/or at most about 10 wt.% (for example, at most about 9, at most about 8 wt.%).

В некоторых вариантах осуществления композиция содержит фазу гидрограната в количестве по меньшей мере приблизительно 1 мас.% (например, по меньшей мере приблизительно 5, по меньшей мере приблизительно 8, по меньшей мере приблизительно 9, по меньшей мере приблизительно 10, по меньшей мере приблизительно 11, по меньшей мере приблизительно 12, по меньшей мере приблизительно 13 мас.%) и/или самое большее приблизительно 15 мас.% (например, самое большее приблизительно 13,2, самое большее приблизительно 12,7, самое большее приблизительно 12, самое большее приблизительно 11, самое большее приблизительно 10, самое большее приблизительно 9, самое большее приблизительно 8, самое большее приблизительно 5, самое большее приблизительно 1 мас.%).In some embodiments, the composition contains a hydrogen garnet phase in an amount of at least about 1% by weight (e.g., at least about 5, at least about 8, at least about 9, at least about 10, at least about 11 , at least about 12, at least about 13 wt.%) and/or at most about 15 wt.% (e.g., at most about 13.2, at most about 12.7, at most about 12, at most about 11, at most about 10, at most about 9, at most about 8, at most about 5, at most about 1% by weight.

В некоторых вариантах осуществления фаза гидрограната содержит плазолит или гидрогроссуляр.In some embodiments, the hydrogarnet phase comprises plasolite or hydrogrossular.

В некоторых вариантах осуществления композиция дополнительно содержит аморфную фазу.In some embodiments, the composition further comprises an amorphous phase.

В некоторых вариантах осуществления композиция содержит самое большее приблизительно 51,1 мас.% (например, самое большее приблизительно 50, самое большее приблизительно 49, самое большее приблизительно 48, самое большее приблизительно 47, самое большее приблизительно 46, самое большее приблизительно 45 мас.%) аморфной фазы и/или по меньшей мере приблизительно 18,2 мас.% аморфной фазы.In some embodiments, the composition contains at most about 51.1 wt.% (e.g., at most about 50, at most about 49, at most about 48, at most about 47, at most about 46, at most about 45 wt.% ) an amorphous phase and/or at least about 18.2% by weight of an amorphous phase.

В некоторых вариантах осуществления аморфная фаза содержит цеолит.In some embodiments, the implementation of the amorphous phase contains a zeolite.

В некоторых вариантах осуществления аморфная фаза содержит по меньшей мере один член, выбранный из диоксида кремния и гидратов силиката кальция.In some embodiments, the implementation of the amorphous phase contains at least one member selected from silicon dioxide and calcium silicate hydrates.

В некоторых вариантах осуществления композиция дополнительно содержит цеолит.In some embodiments, the composition further comprises a zeolite.

В некоторых вариантах осуществления композиция дополнительно содержит карбонаты.In some embodiments, the composition further comprises carbonates.

В некоторых вариантах осуществления композиция (например, высушенный гидротермически модифицированный материал) содержит фазу K-полевого шпата, причем композиция характеризуется высвобождением калия по меньшей мере приблизительно 5000 мг (например, по меньшей мере приблизительно 6502, по меньшей мере по меньшей мере приблизительно 6763, по меньшей мере приблизительно 7500, по меньшей мере приблизительно 10000, по меньшей мере приблизительно 10377, по меньшей мере приблизительно 11648, по меньшей мере приблизительно 15000 мг) калия на 1 кг композиции согласно тесту на высвобождение калия через 24 ч и/или самое большее приблизительно 15000 мг калия на 1 кг композиции согласно тесту на высвобождение калия через 24 ч.In some embodiments, the composition (e.g., dried hydrothermally modified material) contains a K-feldspar phase, wherein the composition has a potassium release of at least about 5000 mg (e.g., at least about 6502, at least at least about 6763, at least about 7,500, at least about 10,000, at least about 10,377, at least about 11,648, at least about 15,000 mg) of potassium per kg of composition according to a 24 hour potassium release test, and/or at most about 15,000 mg of potassium per 1 kg of composition according to the potassium release test after 24 hours.

В некоторых вариантах осуществления композиция (например, высушенный гидротермически модифицированный материал) содержит фазу K-полевого шпата, причем композиция характеризуется высвобождением кальция по меньшей мере приблизительно 15 мг (например, по меньшей мере приблизительно 16, по меньшей мере приблизительно 34, по меньшей мере приблизительно 50, по меньшей мере приблизительно 63, по меньшей мере приблизительно 100, по меньшей мере приблизительно 250, по меньшей мере приблизительно 315, по меньшей мере приблизительно 355, по меньшей мере приблизительно 500 мг) кальция на 1 кг композиции согласно тесту на высвобождение кальция через 24 ч и/или самое большее приблизительно 657 мг кальция на 1 кг композиции согласно тесту на высвобождениеIn some embodiments, the composition (e.g., dried hydrothermally modified material) contains a K-feldspar phase, wherein the composition has a calcium release of at least about 15 mg (e.g., at least about 16, at least about 34, at least about 50, at least about 63, at least about 100, at least about 250, at least about 315, at least about 355, at least about 500 mg) calcium per 1 kg of the composition according to the calcium release through 24 hours and/or at most approximately 657 mg of calcium per 1 kg of composition according to the release test

- 10 039758 кальция через 24 ч.- 10 039758 calcium after 24 hours.

В некоторых вариантах осуществления композиция (например, высушенный гидротермически модифицированный материал) содержит фазу K-полевого шпата, причем композиция характеризуется высвобождением алюминия самое большее 50 м(например, самое большее приблизительно 41, самое большее приблизительно 40, самое большее приблизительно 28, самое большее приблизительно 25, самое большее приблизительно 10 мг) алюминия на г 1 кг композиции согласно тесту на высвобождение алюминия через 24 ч.In some embodiments, the composition (e.g., dried hydrothermally modified material) comprises a K-feldspar phase, wherein the composition has an aluminum release of at most 50 m (e.g., at most about 41, at most about 40, at most about 28, at most about 25, at most approximately 10 mg) of aluminum per gram of 1 kg of composition according to the aluminum release test after 24 hours.

В некоторых вариантах осуществления композиция (например, высушенный гидротермически модифицированный материал) содержит фазу K-полевого шпата, причем композиция характеризуется высвобождением кремния по меньшей мере приблизительно 40 мг (например, по меньшей мере приблизительно 100, по меньшей мере приблизительно 500, по меньшей мере приблизительно 1000, по меньшей мере приблизительно 1388, по меньшей мере приблизительно 1500, по меньшей мере приблизительно 1652 мг) кремния на 1 кг композиции согласно тесту на высвобождение кремния через 24 ч и/или самое большее приблизительно 1700 мг кремния на 1 кг композиции согласно тесту на высвобождение кремния через 24 ч.In some embodiments, the composition (e.g., dried hydrothermally modified material) contains a K-feldspar phase, wherein the composition is characterized by a silicon release of at least about 40 mg (e.g., at least about 100, at least about 500, at least about 1000, at least about 1388, at least about 1500, at least about 1652 mg) silicon per 1 kg of composition according to the silicon release test after 24 hours and/or at most about 1700 mg silicon per 1 kg of composition according to the test for release of silicon after 24 hours.

В некоторых вариантах осуществления композиция (например, высушенный гидротермически модифицированный материал) содержит фазу K-полевого шпата, причем композиция характеризуется высвобождением натрия по меньшей мере приблизительно 6,2 мг (например, по меньшей мере приблизительно 6,4, по меньшей мере приблизительно 10, по меньшей мере приблизительно 15, по меньшей мере приблизительно 20, по меньшей мере приблизительно 30, по меньшей мере приблизительно 40, по меньшей мере приблизительно 50, по меньшей мере приблизительно 60, по меньшей мере приблизительно 70, по меньшей мере приблизительно 80, по меньшей мере приблизительно 90, по меньшей мере приблизительно 100 мг) натрия на 1 кг композиции согласно тесту на высвобождение натрия через 24 ч и/или самое большее приблизительно 100 мг натрия на 1 кг композиции согласно тесту на высвобождение натрия через 24 ч.In some embodiments, the composition (e.g., dried hydrothermally modified material) contains a K-feldspar phase, wherein the composition has a sodium release of at least about 6.2 mg (e.g., at least about 6.4, at least about 10, at least about 15, at least about 20, at least about 30, at least about 40, at least about 50, at least about 60, at least about 70, at least about 80, at least at least about 90, at least about 100 mg) sodium per 1 kg of composition according to the 24 hour sodium release test and/or at most about 100 mg sodium per 1 kg of the composition according to the 24 hour sodium release test.

В некоторых вариантах осуществления композиция (например, высушенный гидротермически модифицированный материал) содержит фазу K-полевого шпата, причем композиция характеризуется высвобождением магния по меньшей мере приблизительно 5 мг (например, по меньшей мере приблизительно 7, по меньшей мере приблизительно 10, по меньшей мере приблизительно 20, по меньшей мере приблизительно 30, по меньшей мере приблизительно 40, по меньшей мере приблизительно 50, по меньшей мере приблизительно 75, по меньшей мере приблизительно 100, по меньшей мере приблизительно 500, по меньшей мере приблизительно 1000, по меньшей мере приблизительно 2000, по меньшей мере приблизительно 5000 мг) магния на 1 кг композиции согласно тесту на высвобождение магния через 24 ч.In some embodiments, the composition (e.g., dried hydrothermally modified material) contains a K-feldspar phase, wherein the composition has a magnesium release of at least about 5 mg (e.g., at least about 7, at least about 10, at least about 20, at least about 30, at least about 40, at least about 50, at least about 75, at least about 100, at least about 500, at least about 1000, at least about 2000, at least about 5000 mg) magnesium per 1 kg of the composition according to the magnesium release test after 24 hours.

В некоторых вариантах осуществления композиция (например, высушенный гидротермически модифицированный материал) содержит фазу K-полевого шпата, причем композиция характеризуется высвобождением калия по меньшей мере приблизительно 5000 мг (например, по меньшей мере приблизительно 6000, по меньшей мере приблизительно 7000, по меньшей мере приблизительно 8000, по меньшей мере приблизительно 9000, по меньшей мере приблизительно 10000, по меньшей мере приблизительно 11000 мг) калия на 1 кг композиции согласно тесту на высвобождение калия через 1 мин.In some embodiments, the composition (e.g., dried hydrothermally modified material) contains a K-feldspar phase, wherein the composition has a potassium release of at least about 5000 mg (e.g., at least about 6000, at least about 7000, at least about 8,000, at least about 9,000, at least about 10,000, at least about 11,000 mg) of potassium per kg of composition according to the potassium release test after 1 minute.

В некоторых вариантах осуществления композиция (например, высушенный гидротермически модифицированный материал) содержит фазу K-полевого шпата, причем композиция характеризуется относительным высвобождением калия по меньшей мере приблизительно 5 (например, по меньшей мере приблизительно 6, по меньшей мере приблизительно 7, по меньшей мере приблизительно 8, по меньшей мере приблизительно 9, по меньшей мере приблизительно 10) и/или самое большее приблизительно 20.In some embodiments, the composition (e.g., dried hydrothermally modified material) contains a K-feldspar phase, wherein the composition has a relative potassium release of at least about 5 (e.g., at least about 6, at least about 7, at least about 8, at least about 9, at least about 10), and/or at most about 20.

В некоторых вариантах осуществления композиция дополнительно содержит фазу гидрата силиката кальция. Фаза гидрата силиката кальция может содержать по меньшей мере одну фазу, выбранную из фазы гидрата силиката дикальция, фазы тоберморита и фазы гидрограната.In some embodiments, the composition further comprises a calcium silicate hydrate phase. The calcium silicate hydrate phase may comprise at least one phase selected from a dicalcium silicate hydrate phase, a tobermorite phase and a hydrogarnet phase.

В некоторых вариантах осуществления композиция дополнительно содержит по меньшей мере один член, выбранный из гидроксида калия, оксида калия, карбоната калия, оксида кальция, гидроксида кальция, карбоната кальция, карбоната натрия, карбоната магния и их комбинаций.In some embodiments, the composition further comprises at least one member selected from potassium hydroxide, potassium oxide, potassium carbonate, calcium oxide, calcium hydroxide, calcium carbonate, sodium carbonate, magnesium carbonate, and combinations thereof.

В некоторых вариантах осуществления композиция дополнительно содержит панунцит, портландит, альбит или их комбинации.In some embodiments, the composition further comprises panuncite, portlandite, albite, or combinations thereof.

В некоторых вариантах осуществления композиция (например, высушенный гидротермически модифицированный материал) содержит фазу K-полевого шпата, причем композиция содержит фазу K-полевого шпата в количестве самое большее приблизительно 65 мас.%; композиция получена из исходной композиции, содержащей более чем приблизительно 65 мас.% K-полевого шпата; и согласно тесту на высвобождение калия через 24 ч количество калия, высвободившееся из композиции, составляет по меньшей мере приблизительно в два раза (например, по меньшей мере приблизительно 3 раза, по меньшей мере приблизительно 4 раза, по меньшей мере приблизительно 5 раз, по меньшей мере приблизительно 10 раз, по меньшей мере приблизительно 25 раз, по меньшей мере приблизительно 50 раз, по меньшей мере приблизительно 100 раз) больше, чем количество калия, высвободившееся изIn some embodiments, the composition (eg, dried hydrothermally modified material) contains a K-feldspar phase, wherein the composition contains a K-feldspar phase in an amount of at most about 65% by weight; the composition is obtained from the original composition containing more than about 65 wt.% K-feldspar; and according to the potassium release test after 24 hours, the amount of potassium released from the composition is at least about two times (for example, at least about 3 times, at least about 4 times, at least about 5 times, at least at least about 10 times, at least about 25 times, at least about 50 times, at least about 100 times) more than the amount of potassium released from

- 11 039758 исходной композиции.- 11 039758 of the original composition.

В некоторых вариантах осуществления композиция (например, высушенный гидротермически модифицированный материал) содержит фазу силиката щелочного металла; и фаза гидрата силиката кальция содержит по меньшей мере одну фазу, выбранную из фазы гидрата силиката дикальция, фазы тоберморита и фазы гидрограната, причем композиция содержит фазу силиката щелочного металла в количестве самое большее приблизительно 65 мас.%; и соблюдается по меньшей мере одно из следующего: композиция содержит по меньшей мере приблизительно 1 мас.% фазы гидрата силиката дикальция; композиция содержит по меньшей мере приблизительно 1 мас.% фазы тоберморита; и композиция содержит по меньшей мере приблизительно 1 мас.% фазы гидрограната.In some embodiments, the composition (eg, dried hydrothermally modified material) contains an alkali metal silicate phase; and the calcium silicate hydrate phase comprises at least one phase selected from a dicalcium silicate hydrate phase, a tobermorite phase, and a hydrogarnet phase, the composition comprising an alkali metal silicate phase in an amount of at most about 65% by weight; and at least one of the following is observed: the composition contains at least about 1 wt.% of the dicalcium silicate hydrate phase; the composition contains at least about 1 wt.% phase tobermorite; and the composition contains at least about 1% by weight of the hydrogen garnet phase.

В некоторых вариантах осуществления композиция (например, высушенный гидротермически модифицированный материал) содержит фазу силиката щелочного металла, причем композиция характеризуется высвобождением калия по меньшей мере приблизительно 5000 мг калия на 1 кг композиции согласно тесту на высвобождение калия через 24 ч.In some embodiments, the composition (e.g., dried hydrothermally modified material) contains an alkali metal silicate phase, wherein the composition is characterized by potassium release of at least about 5000 mg of potassium per 1 kg of composition according to a potassium release test after 24 hours.

В некоторых вариантах осуществления композиция (например, высушенный гидротермически модифицированный материал) содержит фазу силиката щелочного металла, причем композиция характеризуется высвобождением кальция по меньшей мере приблизительно 15 мг кальция на 1 кг композиции согласно тесту на высвобождение кальция через 24 ч.In some embodiments, the composition (e.g., the dried hydrothermally modified material) contains an alkali metal silicate phase, wherein the composition is characterized by a calcium release of at least about 15 mg of calcium per 1 kg of the composition according to a calcium release test after 24 hours.

В некоторых вариантах осуществления композиция (например, высушенный гидротермически модифицированный материал) содержит фазу силиката щелочного металла, причем композиция характеризуется высвобождением алюминия самое большее приблизительно 10 мг алюминия на 1 кг композиции согласно тесту на высвобождение алюминия через 24 ч.In some embodiments, the composition (e.g., the dried hydrothermally modified material) contains an alkali metal silicate phase, wherein the composition exhibits an aluminum release of at most about 10 mg of aluminum per 1 kg of the composition, according to a 24 hour aluminum release test.

В некоторых вариантах осуществления композиция (например, высушенный гидротермически модифицированный материал) содержит фазу силиката щелочного металла, причем композиция характеризуется высвобождением кремния по меньшей мере приблизительно 40 мг кремния на 1 кг композиции согласно тесту на высвобождение кремния через 24 ч.In some embodiments, the composition (e.g., the dried hydrothermally modified material) contains an alkali metal silicate phase, wherein the composition is characterized by silicon release of at least about 40 mg of silicon per 1 kg of composition according to a 24 hour silicon release test.

В некоторых вариантах осуществления композиция (например, высушенный гидротермически модифицированный материал) содержит фазу силиката щелочного металла, причем композиция характеризуется высвобождением натрия по меньшей мере приблизительно 6,2 мг натрия на 1 кг композиции согласно тесту на высвобождение натрия через 24 ч.In some embodiments, the composition (e.g., the dried hydrothermally modified material) contains an alkali metal silicate phase, wherein the composition is characterized by a sodium release of at least about 6.2 mg of sodium per 1 kg of the composition according to a 24 hour sodium release test.

В некоторых вариантах осуществления композиция (например, высушенный гидротермически модифицированный материал) содержит фазу силиката щелочного металла, причем композиция характеризуется высвобождением магния по меньшей мере приблизительно 5 мг магния на 1 кг композиции согласно тесту на высвобождение магния через 24 ч.In some embodiments, the composition (e.g., the dried hydrothermally modified material) contains an alkali metal silicate phase, wherein the composition is characterized by a magnesium release of at least about 5 mg of magnesium per 1 kg of the composition according to a magnesium release test after 24 hours.

В некоторых вариантах осуществления композиция (например, высушенный гидротермически модифицированный материал) содержит фазу силиката щелочного металла, причем композиция характеризуется высвобождением калия по меньшей мере приблизительно 5000 мг калия на 1 кг композиции согласно тесту на высвобождение калия через 1 мин.In some embodiments, the composition (e.g., dried hydrothermally modified material) contains an alkali metal silicate phase, wherein the composition is characterized by potassium release of at least about 5000 mg of potassium per 1 kg of composition according to the potassium release test after 1 minute.

В некоторых вариантах осуществления композиция (например, высушенный гидротермически модифицированный материал) содержит фазу силиката щелочного металла, причем композиция содержит фазу силиката щелочного металла в количестве самое большее приблизительно 65 мас.%; композиция получена из исходной композиции, содержащей более чем приблизительно 65 мас.% силиката щелочного металла; и согласно тесту на высвобождение калия через 24 ч количество калия, высвободившееся из композиции, составляет по меньшей мере приблизительно в два раза больше, чем количество калия, высвободившееся из исходной композиции (например, гидротермически модифицированный материал).In some embodiments, the composition (eg, the dried hydrothermally modified material) comprises an alkali metal silicate phase, wherein the composition comprises an alkali metal silicate phase in an amount of at most about 65% by weight; the composition is obtained from the original composition containing more than about 65 wt.% alkali metal silicate; and according to the potassium release test after 24 hours, the amount of potassium released from the composition is at least about twice as much as the amount of potassium released from the original composition (eg, hydrothermally modified material).

В некоторых вариантах осуществления композиция (например, высушенный гидротермически модифицированный материал) содержит фазу силиката щелочного металла, причем композиция характеризуется относительным высвобождением калия по меньшей мере приблизительно пять.In some embodiments, the composition (eg, dried hydrothermally modified material) contains an alkali metal silicate phase, wherein the composition has a relative potassium release of at least about five.

В некоторых вариантах осуществления силикат щелочного металла содержит по меньшей мере один член, выбранный из K-полевого шпата, кальсилита, флогопита, мусковита, биотита, трахита, риолита, слюд, ультракалиевого сиенита, лейцита, нефелина, сиенита, фонолита, фенита, уграндита, санидина, аплита и пегматита и их комбинаций.In some embodiments, the alkali metal silicate contains at least one member selected from K-feldspar, kalsilite, phlogopite, muscovite, biotite, trachyte, rhyolite, micas, ultrapotassium syenite, leucite, nepheline, syenite, phonolite, fenite, ugrandite, sanidine, aplite and pegmatite; and combinations thereof.

В некоторых вариантах осуществления композиция дополнительно содержит углеродсодержащий материал. Углеродсодержащий материал может содержать по меньшей мере один материал, выбранный из KOH, NaOH, Mg(OH)2, Ca(OH)2, K2CO3, Na2CO3, MgCO3 и CaCO3.In some embodiments, the composition further comprises a carbonaceous material. The carbonaceous material may contain at least one material selected from KOH, NaOH, Mg(OH) 2 , Ca(OH) 2 , K 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , MgCO 3 and CaCO 3 .

В некоторых вариантах осуществления композиция имеет многомодальное распределение частиц по размерам, включающее частицы с диаметром от приблизительно 1 до приблизительно 1000 мкм.In some embodiments, the implementation of the composition has a multimodal distribution of particle sizes, including particles with a diameter of from about 1 to about 1000 microns.

В некоторых вариантах осуществления композиция содержит агрегированные частицы с размером от приблизительно 100 до приблизительно 1000 мкм.In some embodiments, the implementation of the composition contains aggregated particles with a size of from about 100 to about 1000 microns.

В некоторых вариантах осуществления композиция содержит частицы с удельной площадью поверхности по способу БЭТ от приблизительно 15,1 до приблизительно 46,9 м2/г.In some embodiments, the composition comprises particles with a BET specific surface area of from about 15.1 to about 46.9 m 2 /g.

В некоторых вариантах осуществления композиция имеет распределение частиц по размерам от приблизительно 0,01 до приблизительно 100 мкм (например, от приблизительно 0,1 до приблизительноIn some embodiments, the composition has a particle size distribution from about 0.01 to about 100 microns (for example, from about 0.1 to about

- 12 039758- 12 039758

100 мкм).100 µm).

В некоторых вариантах осуществления композиция пригодна в химии цемента.In some embodiments, the composition is useful in cement chemistry.

В некоторых вариантах осуществления композиция пригодна при получении щелочных растворов по меньшей мере для одной промышленности, выбранной из промышленности геополимеров, промышленности растворимого стекла и промышленности коллоидного диоксида кремния.In some embodiments, the composition is useful in the preparation of alkaline solutions for at least one industry selected from the geopolymer industry, the water glass industry, and the colloidal silica industry.

В некоторых вариантах осуществления композиция пригодна при рекультивации почв.In some embodiments, the implementation of the composition is suitable for soil reclamation.

В некоторых вариантах осуществления удобрение содержит композицию, раскрытую в настоящем документе. Удобрение может, например, быть калийным удобрением, кальциевым удобрением, кремниевым удобрением, натриевым удобрением и/или магниевым удобрением. Удобрение может быть удобрением с несколькими питательными веществами.In some embodiments, the implementation of the fertilizer contains the composition disclosed in this document. The fertilizer may, for example, be a potassium fertilizer, a calcium fertilizer, a silicon fertilizer, a sodium fertilizer and/or a magnesium fertilizer. The fertilizer may be a multi-nutrient fertilizer.

В некоторых вариантах осуществления почвоулучшитель содержит композицию, раскрытую в настоящем документе.In some embodiments, the implementation of the soil improver contains the composition disclosed in this document.

В настоящем документе раскрыты различные варианты осуществления гидротермически модифицированных материалов, высушенных гидротермически модифицированных материалов и способы их получения. В некоторых вариантах осуществления свойства материалов, описанных в настоящем документе, можно регулировать путем модификации ряда определенных параметров (включая, помимо прочего, время и температуру обработки, условия сушки, атмосферу обработки, отношение сырьевых материалов в сырьевой смеси, площадь поверхности сырьевых материалов и пр.), так что свойства гидротермически модифицированных материалов или высушенных гидротермически модифицированных материалов могут соответствовать требованиям широкого ряда промышленных применений. Различные идеи, высказанные выше и обсуждаемые более подробно ниже, которые охвачены способами настоящего раскрытия, могут осуществляться любым из ряда путей, поскольку раскрытые идеи не ограничены никаким конкретным способом реализации. Примеры конкретных реализаций и применений обеспечены главным образом с иллюстративными целями.Disclosed herein are various embodiments of hydrothermally modified materials, dried hydrothermally modified materials, and methods for making the same. In some embodiments, the properties of the materials described herein can be controlled by modifying a number of specific parameters (including, but not limited to, processing time and temperature, drying conditions, processing atmosphere, ratio of raw materials in the raw mixture, surface area of raw materials, etc. ), so that the properties of hydrothermally modified materials or dried hydrothermally modified materials can meet the requirements of a wide range of industrial applications. The various ideas expressed above and discussed in more detail below, which are covered by the methods of the present disclosure, may be implemented in any of a number of ways, as the disclosed ideas are not limited to any particular method of implementation. Examples of specific implementations and applications are provided primarily for illustrative purposes.

В различных вариантах осуществления способы, раскрытые в настоящем документе, дают минимальное количество отходов или побочных продуктов или не дают вовсе. Это отхождение от некоторых обычных технологий производства, которые нацелены на преобразование сырьевых материалов, таких как K-полевой шпат, а также обработку KCl, где утилизация отходов и соленых сточных вод вместе с использованием алкиламина в качестве вспенивателей дает способ, который является менее экологичным. В некоторых вариантах осуществления гидротермически модифицированные материалы и/или высушенные гидротермически модифицированные материалы подходят для непосредственного внесения в почвы. В таких вариантах осуществления, в общем, модифицированная фракция гидротермически модифицированного калийсодержащего минерала (например, гидротермически модифицированная часть сырьевого материала на основе K-полевого шпата) не отделяется от остальной части твердого материала. В таких вариантах осуществления гидротермически модифицированный материал и/или высушенный гидротермически модифицированный материал может содержать некоторое количество немодифицированного K-полевого шпата, гидрограната и тоберморита, которые являются существующими в природе минеральными фазами, а также гидрат силиката α-дикальция и нестехиометрический гидрат силиката кальция, которые являются компонентами бетона и не представляют значительную экологическую опасность. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего раскрытия, поскольку только часть исходного сырьевого материала (например, K-полевого шпата) превращается в новые минеральные фазы, температуры способа (T) и время способа (t) устанавливают так, чтобы минимизировать масштаб воздействия способа на окружающую среду. Наконец, в некоторых вариантах осуществления способы, раскрытые в настоящем документе, могут снижать (например, минимизировать) выбросы CO2, поскольку гидротермически модифицированные материалы и/или высушенные гидротермически модифицированные материалы настоящего раскрытия могут быть легко изготовлены по месту и из местных ресурсов.In various embodiments, the methods disclosed herein produce minimal or no waste or by-products. This is a departure from some of the conventional manufacturing techniques that aim to convert raw materials such as K-feldspar as well as KCl treatment, where recycling of waste and saline wastewater along with the use of alkylamine blowing agents results in a process that is less environmentally friendly. In some embodiments, hydrothermally modified materials and/or dried hydrothermally modified materials are suitable for direct application to soils. In such embodiments, in general, the modified fraction of the hydrothermally modified potassium-containing mineral (eg, the hydrothermally modified portion of the K-feldspar raw material) is not separated from the remainder of the solid material. In such embodiments, the hydrothermally modified material and/or the dried hydrothermally modified material may contain some unmodified K-feldspar, hydrogarnet, and tobermorite, which are naturally occurring mineral phases, as well as α-dicalcium silicate hydrate and non-stoichiometric calcium silicate hydrate, which are components of concrete and do not pose a significant environmental hazard. Furthermore, in some embodiments of the present disclosure, since only a portion of the original raw material (e.g., K-feldspar) is converted into new mineral phases, the process temperatures (T) and process time (t) are set to minimize the scale of the process impact on environment. Finally, in some embodiments, the methods disclosed herein can reduce (e.g., minimize) CO2 emissions because the hydrothermally modified materials and/or dried hydrothermally modified materials of the present disclosure can be readily produced locally and from local resources.

Блок-схема, обеспечивающая неограничивающий, общий обзор способа согласно настоящему раскрытию, который в конечном итоге дает высушенный гидротермически модифицированный материал, представлена на фиг. 3. Сырьевая смесь содержит один или более первых сырьевых материалов (a1) и один или более вторых сырьевых материалов (a2). Первые сырьевые материалы (a1) включают материалы, такие как содержащие щелочноземельные металлы сырьевые материалы (т.е. CaO) и/или другие связанные содержащие металлы материалы, описанные в настоящем документе. Вторые сырьевые материалы (a2) включают минералы естественного происхождения, такие как содержащие щелочные металлы силикаты (например, K-полевой шпат), описанные в настоящем документе. Соответствующие компоненты сырьевых материалов сырьевой смеси можно затем измельчить, растереть, дробить, распылить и пр., используя любой ряд техник, известных в данной области, неограничивающий перечень которых представлен в настоящем документе. Специалист в данной области признает, что первые и вторые сырьевые материалы (a1, a2) можно измельчать по отдельности или вместе, или в некоторой их комбинации. После завершения этой стадии сырьевую смесь можно перенести в гидротермический реактор, такой как автоклав или подобная реакционная емкость, где происходит стадия гидротермической обработки. Без определения какой-либо конкретной последовательности событий материалы в гидротермическом реакторе могут контактировать с водой (в жидком или парообразном виде или некоторой их комбинации) на ста- 13 039758 дии (b), и полученную смесь можно затем подвергать действию температуры, давления и/или атмосферных условий, как описано в настоящем документе, в течение времени, достаточного для обеспечения гидротермически модифицированного материала и надосадочной водной фазы, как представлено стадией (c). Стадию сушки (d) можно проводить при помощи обычных средств, таких как коммерчески доступные сушилки (или может быть сушкой на воздухе), и осуществлять согласно любому из неограничивающих способов, описанных в настоящем документе. Гидротермически модифицированный материал стадии (c) можно сушить вместе, по меньшей мере, с частью (или всей) надосадочной жидкостью, или надосадочную жидкость можно удалить (частично или полностью) из гидротермически модифицированного материала, так что каждый компонент сушат по отдельности. В любом случае высушенный гидротермически модифицированный материал получают из общего способа. Хотя мы ссылаемся на стадию (d) как на стадию сушки, следует понимать, что эта стадия не требует полного удаления всей воды. Также следует понимать, что хотя высушенный гидротермически модифицированный материал будет подвергаться стадии сушки (d), это не требует, чтобы высушенный гидротермически модифицированный материал подвергался полному удалению всей воды.A flowchart providing a non-limiting, general overview of the process of the present disclosure, which ultimately produces a dried hydrothermally modified material, is shown in FIG. 3. The raw mix contains one or more first raw materials (a1) and one or more second raw materials (a2). The first raw materials (a1) include materials such as alkaline earth metal-containing raw materials (ie CaO) and/or other related metal-containing materials described herein. The second raw materials (a2) include naturally occurring minerals such as alkali metal silicates (eg, K-feldspar) described herein. The appropriate raw material components of the raw mix can then be crushed, ground, crushed, pulverized, etc., using any number of techniques known in the art, a non-limiting list of which is provided herein. The person skilled in the art will recognize that the first and second raw materials (a1, a2) may be milled individually or together, or in some combination thereof. After completion of this step, the raw mixture can be transferred to a hydrothermal reactor such as an autoclave or the like, where the hydrothermal treatment step takes place. Without specifying any particular sequence of events, the materials in the hydrothermal reactor may be contacted with water (in liquid or vapor form, or some combination thereof) in step (b), and the resulting mixture may then be subjected to temperature, pressure, and/or atmospheric conditions as described herein for a period of time sufficient to provide the hydrothermally modified material and the supernatant aqueous phase as represented by step (c). The drying step (d) can be carried out using conventional means such as commercially available dryers (or may be air drying) and carried out according to any of the non-limiting methods described herein. The hydrothermally modified material of step (c) may be dried together with at least some (or all) of the supernatant, or the supernatant may be removed (partially or completely) from the hydrothermally modified material so that each component is dried separately. In either case, the dried hydrothermally modified material is obtained from the general process. Although we refer to step (d) as a drying step, it should be understood that this step does not require the complete removal of all water. It should also be understood that although the dried hydrothermally modified material will be subjected to the drying step (d), this does not require that the dried hydrothermally modified material be subjected to complete removal of all water.

Способ, описанный выше, принимает во внимание (но не обязательно ограничен) как почвоведение, так и экономические принципы для снижения (например, предотвращения) получения нежелательного избытка частиц растворимых ионов металлов (например, калия), а также отходов и/или побочных продуктов.The method described above takes into account (but is not necessarily limited to) both soil science and economic principles to reduce (e.g., prevent) the production of undesirable excess of soluble metal ion particles (e.g., potassium) as well as waste and/or by-products.

Ниже более подробно описаны различные варианты осуществления способа, изображенного на фиг. 3. Способ, раскрытый в настоящем документе, можно проводить в периодическом, полунепрерывном или непрерывном режиме, начиная с сырьевых материалов, которые составляют сырьевую смесь. В некоторых вариантах осуществления настоящего раскрытия сырьевой материал (a2) можно выбирать среди K-содержащих руд, указанных на фиг. 2. В других вариантах осуществления настоящего раскрытия сырьевой материал (a2) является одним или более материалами на основе силиката щелочного металла, выбранными из неограничивающей группы минералов, включающей K-полевой шпат, кальсилит, флогопит, мусковит, биотит, трахит, риолит, слюды, ультракалиевый сиенит, лейцит, нефелин, сиенит, фонолит, фенит, уграндит, санидин, аплит, пегматит и их комбинации.Various embodiments of the method shown in FIG. 1 are described in more detail below. 3. The method disclosed herein can be carried out in a batch, semi-continuous or continuous mode, starting from the raw materials that make up the raw mix. In some embodiments of the present disclosure, the raw material (a2) may be selected from among the K-bearing ores indicated in FIG. 2. In other embodiments of the present disclosure, the raw material (a2) is one or more alkali metal silicate materials selected from a non-limiting group of minerals including K-feldspar, kalsilite, phlogopite, muscovite, biotite, trachyte, rhyolite, micas, ultrapotassium syenite, leucite, nepheline, syenite, phonolite, fenite, ugrandite, sanidine, aplite, pegmatite, and combinations thereof.

Любой из вышеуказанных содержащих щелочной металл минералов подходит для комбинирования с одним или более сырьевыми материалами (a2). В различных вариантах осуществления настоящего раскрытия один или более сырьевых материалов (a1) включают оксид кальция, гидроксид кальция или их смеси. В других неограничивающих вариантах осуществления один или более сырьевых материалов (a1) включают оксид лития, оксид натрия, оксид калия, оксид рубидия, оксид цезия, гидроксид лития, гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид рубидия, гидроксид цезия или их смеси. В еще одних вариантах осуществления один или более сырьевых материалов (a1) включают оксид магния, оксид кальция, карбонат кальция, оксид бериллия, оксид стронция, оксид радия, гидроксид магния, гидроксид кальция, гидроксид бериллия, гидроксид стронция, гидроксид радия или их смеси. В некоторых вариантах осуществления одно или более соединений (a2) включают гидроксид кальция. В некоторых вариантах осуществления одно или более соединений (a2) включают оксид кальция.Any of the above alkali metal containing minerals are suitable for combination with one or more raw materials (a2). In various embodiments of the present disclosure, one or more raw materials (a1) include calcium oxide, calcium hydroxide, or mixtures thereof. In other non-limiting embodiments, the one or more raw materials (a1) include lithium oxide, sodium oxide, potassium oxide, rubidium oxide, cesium oxide, lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, or mixtures thereof. In still other embodiments, the one or more raw materials (a1) include magnesium oxide, calcium oxide, calcium carbonate, beryllium oxide, strontium oxide, radium oxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, beryllium hydroxide, strontium hydroxide, radium hydroxide, or mixtures thereof. In some embodiments, one or more compounds (a2) include calcium hydroxide. In some embodiments, one or more compounds (a2) include calcium oxide.

Стадия (a) образования смеси частиц сырьевых материалов (a1) и (a2), описанных в настоящем документе выше, может включать совместное измельчение или растирание по отдельности (a1) и (a2), используя способы, известные в данной области, такие как дробление, измельчение, размол и прочее сухих или суспендированных материалов, например используя щековые дробилки, жираторные дробилки, конусные дробилки, шаровые мельницы, стержневые мельницы и пр., как описано в настоящем документе.Step (a) forming a mixture of particles of raw materials (a1) and (a2) described herein above may include co-grinding or grinding separately (a1) and (a2) using methods known in the field, such as crushing , crushing, grinding and other dry or suspended materials, for example using jaw crushers, grease crushers, cone crushers, ball mills, rod mills, etc., as described in this document.

В различных вариантах осуществления настоящего раскрытия стадия (a) образования смеси происходит путем измельчения (т.е. размола, растирания, порошкования и пр.) частиц (a1) и (a2) или по отдельности, или вместе. В некоторых вариантах осуществления неизмельченные частицы (a1) и (a2) сначала объединяют, а затем последовательно измельчают с образованием желаемой смеси сырья (совместное измельчение). В других вариантах осуществления каждый компонент (a1) и (a2) измельчают по отдельности перед комбинированием компонентов. В некоторых вариантах осуществления только один из (a1) или (a2) отдельно измельчают перед комбинированием компонентов, так что измельченный компонент объединяют с неизмельченным компонентом. В некоторых вариантах осуществления настоящего раскрытия измельчение может быть измельчением в шаровой мельнице, измельчением в псевдоожиженном слое, влажным размолом, размолом в среде, измельчением в гомогенизаторе высокого давления, криогенным измельчением, измельчением в стержневой мельнице, самоизмельчением, полуавтономным измельчением, измельчением жерновом, измельчением в молотковой дробилке с вертикальным валом, измельчением в башенной мельнице или любой их комбинацией. В некоторых вариантах осуществления измельчение смеси (a1) и (a2) осуществляют путем совместного измельчения в шаровой мельнице. В некоторых вариантах осуществления совместное измельчение в шаровой мельнице проводят для смеси, содержащей силикат щелочного металла (т.е. K-полевой шпат) и оксид или гидроксид щелочноземельного металла (т.е. CaO и Ca(OH)2).In various embodiments of the present disclosure, step (a) of forming the mixture occurs by grinding (ie grinding, grinding, powdering, etc.) particles (a1) and (a2) either individually or together. In some embodiments, the non-crushed particles (a1) and (a2) are first combined and then subsequently crushed to form the desired feed mixture (co-grinding). In other embodiments, each component (a1) and (a2) is ground separately before combining the components. In some embodiments, only one of (a1) or (a2) is separately ground prior to combining the components, such that the ground component is combined with the non-ground component. In some embodiments of the present disclosure, the grinding may be ball milling, fluidized bed grinding, wet grinding, media grinding, high pressure homogenizer grinding, cryogenic grinding, rod milling, self-grinding, semi-autonomous grinding, burr grinding, vertical shaft hammer mill, tower mill, or any combination thereof. In some embodiments, the grinding of the mixture (a1) and (a2) is carried out by co-grinding in a ball mill. In some embodiments, co-grinding in a ball mill is carried out on a mixture containing an alkali metal silicate (ie, K-feldspar) and an oxide or hydroxide of an alkaline earth metal (ie, CaO and Ca(OH) 2 ).

Стадия (a) образования смеси частиц (a1) и (a2), описанных в настоящем документе выше, может включать совместное измельчение или растирание по отдельности (a1) и (a2), используя способы, изStep (a) of forming a mixture of particles (a1) and (a2) described herein above may include co-grinding or grinding separately (a1) and (a2) using methods from

- 14 039758 вестные в данной области, такие как дробление, измельчение, размол и прочее сухих или суспендированных материалов, например, используя щековые дробилки, жираторные дробилки, конусные дробилки, шаровые мельницы, стержневые мельницы и пр., как описано в настоящем документе. Каждый компонент, (a1) или (a2), а также полученную смесь можно сортировать при необходимости посредством, например, сит, решеток и/или других известных способов. В различных вариантах осуществления подходящий средний размер частиц для (a1), (a2) или полученной смеси независимо находится в диапазоне от приблизительно 10 до приблизительно 250 мкм. В некоторых вариантах осуществления средний размер частиц (a1), (a2) или смеси (a1) и (a2) независимо составляет приблизительно 10 мкм, приблизительно 20 мкм, приблизительно 30 мкм, приблизительно 40 мкм, приблизительно 50 мкм, приблизительно 60 мкм, приблизительно 70 мкм, приблизительно 80 мкм, приблизительно 90 мкм, приблизительно 100 мкм, приблизительно 110 мкм, приблизительно 120 мкм, приблизительно 130 мкм, приблизительно 140 мкм, приблизительно 150 мкм, приблизительно 160 мкм, приблизительно 170 мкм, приблизительно 180 мкм, приблизительно 190 мкм, приблизительно 200 мкм, приблизительно 210 мкм, приблизительно 220 мкм, приблизительно 230 мкм, приблизительно 240 мкм, приблизительно 250 мкм, приблизительно 260 мкм, приблизительно 270 мкм, приблизительно 280 мкм, приблизительно 290 мкм, приблизительно 330 мкм, включая все диапазоны и значения между любыми из этих значений. В некоторых вариантах осуществления (a1), (a2) или полученная смесь независимо имеет средний размер частиц приблизительно 17 мкм, приблизительно 85 мкм, приблизительно 151 мкм или приблизительно 220 мкм. При необходимости компоненты (a1) и (a2) могут иметь аналогичные размеры частиц или различные размеры частиц, как описано выше. А именно, компонент (a1) может иметь аналогичный, больший или меньший средний размер частиц по сравнению с компонентом (a2).- 14 039758 known in the art, such as crushing, grinding, grinding and other dry or suspended materials, for example, using jaw crushers, grease crushers, cone crushers, ball mills, rod mills, etc., as described herein. Each component, (a1) or (a2), as well as the resulting mixture, can be sorted, if necessary, by means of, for example, sieves, grids and/or other known methods. In various embodiments, a suitable average particle size for (a1), (a2) or the resulting mixture is independently in the range of about 10 to about 250 microns. In some embodiments, the average particle size of (a1), (a2) or a mixture of (a1) and (a2) is independently about 10 µm, about 20 µm, about 30 µm, about 40 µm, about 50 µm, about 60 µm, about 70 µm, approx. 80 µm, approx. 90 µm, approx. 100 µm, approx. 110 µm, approx. 120 µm, approx. 130 µm, approx. , approx. 200 µm, approx. 210 µm, approx. 220 µm, approx. 230 µm, approx. 240 µm, approx. 250 µm, approx. 260 µm, approx. between any of these values. In some embodiments, (a1), (a2) or the resulting mixture independently has an average particle size of about 17 microns, about 85 microns, about 151 microns, or about 220 microns. If necessary, components (a1) and (a2) may have similar particle sizes or different particle sizes, as described above. Namely, component (a1) may have a similar, larger or smaller average particle size compared to component (a2).

В различных вариантах осуществления способа, описанного в настоящем документе, смесь (т.е. сырье) со стадии (a) контактирует с водой на стадии (b). Контакт сырья стадии (a) с водой на стадии (b) можно проводить любым подходящим способом, таким как добавление воды в сырье стадии (a), или путем добавления сырья стадии (a) в воду, или путем последовательного или одновременного добавления воды и сырья стадии (a) в подходящую емкость, такую как реакторная емкость, в которой комбинацию воды и сырья стадии (a) можно нагревать до температуры, необязательно под давлением и/или в подходящей атмосфере, как описано в настоящем документе, с получением гидротермически модифицированного материала. В любом из этих вариантов осуществления воду можно добавлять в виде жидкости, пара или некоторой их комбинации.In various embodiments of the method described herein, the mixture (ie, raw material) from step (a) is contacted with water in step (b). The contact of the raw material of step (a) with the water of step (b) can be carried out by any suitable method, such as adding water to the raw material of step (a), or by adding the raw material of step (a) to water, or by sequentially or simultaneously adding water and raw material. step (a) into a suitable vessel, such as a reactor vessel, in which the combination of water and the feedstock of step (a) can be heated to a temperature, optionally under pressure and/or in a suitable atmosphere, as described herein, to obtain a hydrothermally modified material. In any of these embodiments, water may be added as a liquid, vapor, or some combination thereof.

В некоторых вариантах осуществления контакт на стадии (b) способа проводят с массовым избытком воды относительно сырьевого материала (a2) (например, силиката щелочного металла, описанного в настоящем документе). В некоторых вариантах осуществления массовый избыток воды относительно сырьевого материала (a2), представленный как отношение, составляет приблизительно 1:1, 2:1, приблизительно 3:1, приблизительно 4:1, приблизительно 5:1, приблизительно 6:1, приблизительно 7:1, приблизительно 8:1, приблизительно 9:1, приблизительно 10:1, приблизительно 11:1, приблизительно 12:1, приблизительно 13:1, приблизительно 14:1, приблизительно 15:1, 1 приблизительно 6:1, приблизительно 17:1, приблизительно 18:1, приблизительно 19:1 и приблизительно 20:1; где, например, отношение 4:1 означает, что вода присутствует в количестве по массе в 4 раза большем, чем используемый сырьевой материал (a2). В некоторых вариантах осуществления контакт на стадии (b) способа происходит с массовым отношением сырьевого материала (a2) силиката щелочного металла к воде приблизительно 1:1, приблизительно 2:1, приблизительно 3:1, приблизительно 4:1, приблизительно 5:1, приблизительно 6:1, приблизительно 7:1, приблизительно 8:1, приблизительно 9:1, приблизительно 10:1, приблизительно 11:1, приблизительно 12:1, приблизительно 13:1, приблизительно 14:1, приблизительно 15:1, 1 приблизительно 6:1, приблизительно 17:1, приблизительно 18:1, приблизительно 19:1 и приблизительно 20:1; где, например, отношение 4:1 означает, что сырьевой материал силикат щелочного металла находится в количестве по массе в 4 раза большем, чем используемая вода.In some embodiments, contact in step (b) of the process is carried out with a mass excess of water relative to feedstock (a2) (eg, the alkali metal silicate described herein). In some embodiments, the mass excess of water relative to feed (a2), expressed as a ratio, is about 1:1, about 2:1, about 3:1, about 4:1, about 5:1, about 6:1, about 7 :1, approximately 8:1, approximately 9:1, approximately 10:1, approximately 11:1, approximately 12:1, approximately 13:1, approximately 14:1, approximately 15:1, 1 approximately 6:1, approximately 17:1, approximately 18:1, approximately 19:1 and approximately 20:1; where, for example, a ratio of 4:1 means that water is present in an amount by weight 4 times greater than the raw material used (a2). In some embodiments, contact in step (b) of the process occurs with a weight ratio of alkali metal silicate feedstock (a2) to water of about 1:1, about 2:1, about 3:1, about 4:1, about 5:1, about 6:1, about 7:1, about 8:1, about 9:1, about 10:1, about 11:1, about 12:1, about 13:1, about 14:1, about 15:1, 1 about 6:1, about 17:1, about 18:1, about 19:1, and about 20:1; where, for example, a ratio of 4:1 means that the alkali metal silicate raw material is in an amount by weight 4 times greater than the water used.

В некоторых вариантах осуществления измельченную сырьевую смесь, которая контактирует с водой, вводят в автоклав или другой подходящий контейнер или реакционную емкость, известную в данной области, для получения гидротермически модифицированного материала, образующегося на стадии (c). В других вариантах осуществления условия реакции, такие как атмосфера, время, температура и давление, можно изменять для регулирования свойств продукта. В некоторых вариантах осуществления модификацию этих параметров можно использовать для регулирования относительных количеств фаз составляющих, включая, помимо прочего, аморфную фазу, гидрат силиката кальция, гидрогранат, тоберморит и K-полевой шпат. В некоторых вариантах осуществления эти параметры можно регулировать для активации превращения щелочного алюмосиликата (например, K-полевого шпата) специально в другие фазы, такие как аморфная фаза(ы) и/или фаза(ы) гидрата силиката кальция (C-S-H; тоберморит). В некоторых вариантах осуществления свойства выщелачивания гидротермически модифицированных материалов и/или высушенных гидротермически модифицированных материалов, представленных в настоящем документе, регулируют путем настройки вышеуказанных параметров.In some embodiments, the ground feed mixture that is in contact with water is introduced into an autoclave or other suitable container or reaction vessel known in the art to obtain the hydrothermally modified material formed in step (c). In other embodiments, reaction conditions such as atmosphere, time, temperature, and pressure can be varied to control product properties. In some embodiments, modification of these parameters can be used to control the relative amounts of constituent phases, including, but not limited to, amorphous phase, calcium silicate hydrate, hydrogarnet, tobermorite, and K-feldspar. In some embodiments, these parameters can be controlled to promote conversion of the alkali aluminosilicate (e.g., K-feldspar) specifically to other phases, such as amorphous phase(s) and/or calcium silicate hydrate (C-S-H; tobermorite) phase(s). In some embodiments, the leaching properties of the hydrothermally modified materials and/or dried hydrothermally modified materials provided herein are controlled by adjusting the above parameters.

В некоторых вариантах осуществления давление, используемое на стадии (c) гидротермической обработки, находится в диапазоне приблизительно 5-85 атм. В некоторых вариантах осуществления стадиюIn some embodiments, the pressure used in step (c) of the hydrothermal treatment is in the range of about 5-85 atm. In some embodiments, the step

- 15 039758 (c) гидротермической обработки проводят при давлениях приблизительно 5 атм, приблизительно 10 атм, приблизительно 15 атм, приблизительно 20 атм, приблизительно 25 атм, приблизительно 30 атм, приблизительно 35 атм, приблизительно 40 атм, приблизительно 45 атм, приблизительно 50 атм, приблизительно 55 атм, приблизительно 60 атм, приблизительно 65 атм, приблизительно 70 атм, приблизительно 75 атм, приблизительно 80 атм, приблизительно 85 атм и любых диапазонах значений между любыми из этих значений.- 15 039758 (c) hydrothermal treatment is carried out at pressures of about 5 atm, about 10 atm, about 15 atm, about 20 atm, about 25 atm, about 30 atm, about 35 atm, about 40 atm, about 45 atm, about 50 atm , about 55 atm, about 60 atm, about 65 atm, about 70 atm, about 75 atm, about 80 atm, about 85 atm, and any range of values between any of these values.

В некоторых вариантах осуществления стадию (c) гидротермической обработки проводят в диапазонах температур приблизительно 120°C-300°C. В некоторых вариантах осуществления стадию (c) гидротермической обработки проводят при температуре приблизительно 120°C, приблизительно 130°C, приблизительно 140°C, приблизительно 150°C, приблизительно 160°C, приблизительно 170°C, приблизительно 180°C, приблизительно 190°C, приблизительно 200°C, приблизительно 210°C, приблизительно 220°C, приблизительно 230°C, приблизительно 240°C, приблизительно 250°C, приблизительно 260°C, приблизительно 270°C, приблизительно 280°C, приблизительно 290°C, приблизительно 300°C и всех диапазонах значений между любыми из этих зна чений.In some embodiments, step (c) of the hydrothermal treatment is carried out in temperature ranges of approximately 120°C-300°C. In some embodiments, step (c) of the hydrothermal treatment is carried out at a temperature of about 120°C, about 130°C, about 140°C, about 150°C, about 160°C, about 170°C, about 180°C, about 190 °C, approximately 200°C, approximately 210°C, approximately 220°C, approximately 230°C, approximately 240°C, approximately 250°C, approximately 260°C, approximately 270°C, approximately 280°C, approximately 290 °C, approximately 300°C and all ranges between any of these values.

В некоторых вариантах осуществления длительность стадии (c) способа (т.е. стадии гидротермической обработки) находится в диапазоне приблизительно 0,1-20 ч. В некоторых вариантах осуществления длительность стадии (c) способа составляет приблизительно 0,1 ч, приблизительно 0,25 ч, приблизительно 0,5 ч, приблизительно 0.75 ч, приблизительно 1 ч, приблизительно 2 ч, приблизительно 3 ч, приблизительно 4 ч, приблизительно 5 ч, приблизительно 6 ч, приблизительно 7 ч, приблизительно 8 ч, приблизительно 9 ч, приблизительно 10 ч, приблизительно 11 ч, приблизительно 12 ч, приблизительно 13 ч, приблизительно 14 ч, приблизительно 15 ч, приблизительно 16 ч, приблизительно 17 ч, приблизительно 18 ч, приблизительно 19 ч, приблизительно 20 ч и все диапазоны значений между ними.In some embodiments, the duration of process step (c) (i.e., the hydrothermal treatment step) is in the range of about 0.1-20 hours. In some embodiments, the duration of process step (c) is about 0.1 hour, about 0. 25 hours, approximately 0.5 hours, approximately 0.75 hours, approximately 1 hour, approximately 2 hours, approximately 3 hours, approximately 4 hours, approximately 5 hours, approximately 6 hours, approximately 7 hours, approximately 8 hours, approximately 9 hours, approximately 10 o'clock, approximately 11 o'clock, approximately 12 o'clock, approximately 13 o'clock, approximately 2 o'clock, approximately 15 o'clock, approximately 16 o'clock, approximately 17 o'clock, approximately 18 o'clock, approximately 19 o'clock, approximately 20 o'clock and all ranges of values between them.

В некоторых вариантах осуществления стадию (c) гидротермической обработки проводят под давлением в диапазоне приблизительно 5-85 атм, при температуре в диапазоне приблизительно 120-300°C, в течение времени в диапазоне приблизительно 0,1-20 ч. В общем, стадию (c) гидротермической обработки можно проводить в любой подходящей атмосфере, такой как, например, реакционноспособная атмосфера или инертная атмосфера. В некоторых вариантах осуществления композиция атмосферы стадии (c) гидротермической обработки включает, помимо прочего, аргон (Ar), азот (N), воздух, диоксид углерода (CO2) или их смеси.In some embodiments, step (c) of the hydrothermal treatment is carried out at a pressure in the range of about 5-85 atm, at a temperature in the range of about 120-300° C., for a time in the range of about 0.1-20 hours. In general, step ( c) the hydrothermal treatment can be carried out in any suitable atmosphere such as, for example, a reactive atmosphere or an inert atmosphere. In some embodiments, the atmospheric composition of step (c) of the hydrothermal treatment includes, but is not limited to, argon (Ar), nitrogen (N), air, carbon dioxide (CO2), or mixtures thereof.

Гидротермически модифицированный материал, образовавшийся на стадии (c), может включать, например, измененную форму алюмосиликата щелочного металла относительно формы алюмосиликата щелочного металла в сырьевом материале. Измененная форма алюмосиликата щелочного металла может содержать некоторое количество щелочного металла, щелочноземельного металла или других металлических или ионных частиц, обмененных с другими материалами (например, СаО, Са(ОН)2 и пр., находящихся в смеси, нагретой в присутствии воды необязательно под давлением и/или в модифицированной атмосфере, как описано в различных вариантах осуществления в настоящем документе). Типичные алюмосиликаты щелочных металлов могут включать алюмосиликаты калия (например, K-полевой шпат, ультракалиевый сиенит или любой из других таких материалов, раскрытых в настоящем документе).The hydrothermally modified material formed in step (c) may include, for example, a modified form of the alkali metal aluminosilicate relative to the form of the alkali metal aluminosilicate in the raw material. The altered form of the alkali metal aluminosilicate may contain some alkali metal, alkaline earth metal, or other metallic or ionic species exchanged with other materials (e.g., CaO, Ca(OH) 2 , etc.) in a mixture heated in the presence of water, optionally under pressure. and/or in a modified atmosphere as described in various embodiments herein). Exemplary alkali metal aluminosilicates may include potassium aluminosilicates (eg, K-feldspar, ultrapotassium syenite, or any of the other such materials disclosed herein).

В некоторых вариантах осуществления способ включает стадию (d) сушки, где гидротермически модифицированный материал, образовавшийся на стадии (c), и по меньшей мере часть надосадочной водной фазы, образовавшейся при гидротермической обработке (например, вода, добавленная на стадии (b) контакта гидротермически модифицированного материала), сушат вместе. В некоторых вариантах осуществления сушку стадии (d) проводят при температуре от приблизительно 20 до приблизительно 300°C (например, от приблизительно 30 до приблизительно 290°C, от приблизительно 40 до приблизительно 280°C, от приблизительно 50 до приблизительно 270°C, от приблизительно 60 до приблизительно 260°C, от приблизительно 70 до приблизительно 250°C, от приблизительно 80 до приблизительно 240°C, от приблизительно 90 до приблизительно 230°C, от приблизительно 100 до приблизительно 220°C, от приблизительно 110 до приблизительно 210°C, от приблизительно 120 до приблизительно 200°C, от приблизительно 130 до приблизительно 190°C, от приблизительно 140 до приблизительно 180°C или от приблизительно 150 до приблизительно 170°C).In some embodiments, the method includes a drying step (d) where the hydrothermally modified material formed in step (c) and at least a portion of the supernatant aqueous phase formed in the hydrothermal treatment (e.g., water added in step (b) of contacting the hydrothermally modified material), dried together. In some embodiments, the drying of step (d) is carried out at a temperature of from about 20 to about 300°C (e.g., from about 30 to about 290°C, from about 40 to about 280°C, from about 50 to about 270°C, about 60 to about 260°C, about 70 to about 250°C, about 80 to about 240°C, about 90 to about 230°C, about 100 to about 220°C, about 110 to about 210°C, about 120 to about 200°C, about 130 to about 190°C, about 140 to about 180°C, or about 150 to about 170°C).

В некоторых вариантах осуществления стадию сушки проводят при температуре от приблизительно 50 до приблизительно 160°C (например, от приблизительно 60 до приблизительно 150°C, от приблизительно 70 до приблизительно 140°C, от приблизительно 80 до приблизительно 130°C, от приблизительно 90 до приблизительно 120°C или от приблизительно 100 до приблизительно 110°C).In some embodiments, the drying step is carried out at a temperature of from about 50 to about 160°C (e.g., from about 60 to about 150°C, from about 70 to about 140°C, from about 80 to about 130°C, from about 90 to about 120°C or from about 100 to about 110°C).

В некоторых вариантах осуществления стадию сушки проводят при температуре по меньшей мере приблизительно 20°C (например, по меньшей мере приблизительно 25°C, по меньшей мере приблизительно 30°C, по меньшей мере приблизительно 40°C, по меньшей мере приблизительно 50°C, по меньшей мере приблизительно 60°C, по меньшей мере приблизительно 70°C, по меньшей мере приблизительно 80°C, по меньшей мере приблизительно 90°C, по меньшей мере приблизительно 100°C,In some embodiments, the drying step is carried out at a temperature of at least about 20°C (e.g., at least about 25°C, at least about 30°C, at least about 40°C, at least about 50°C , at least about 60°C, at least about 70°C, at least about 80°C, at least about 90°C, at least about 100°C,

- 16 039758- 16 039758

по on меньшей lesser мере measure приблизительно approximately 110°C, 110°C по on меньшей lesser мере measure приблизительно approximately 120°C, 120°C по on меньшей lesser мере measure приблизительно approximately 130°C, 130°C по on меньшей lesser мере measure приблизительно approximately 140°C, 140°C по on меньшей lesser мере measure приблизительно approximately 150°C, 150°C по on меньшей lesser мере measure приблизительно approximately 160°C, 160°C по on меньшей lesser мере measure приблизительно approximately 170°C, по меньшей мере приблизительно 180° 170°C, at least approximately 180° C или C or по on меньшей lesser мере measure приблизительно approximately 190°C) 190°C) и/или and/or самое most большее more приблизительно approximately 300°C 300°C

(например, самое большее приблизительно 290°C, самое большее приблизительно 280°C, самое большее приблизительно 270°C, самое большее приблизительно 260°C, самое большее приблизительно 250°C, самое большее приблизительно 240°C, приблизительно 230°C, самое большее приблизительно 220°C или самое большее приблизительно 210°C).(e.g. at most about 290°C, at most about 280°C, at most about 270°C, at most about 260°C, at most about 250°C, at most about 240°C, about 230°C, at most about 220°C or at most about 210°C).

В некоторых вариантах осуществления сушку проводят при температурах окружающей среды, например, позволяя надосадочной воде испариться. В некоторых вариантах осуществления стадию (d) сушки проводят при помощи мгновенной сушки. В некоторых вариантах осуществления стадия (d) сушки происходит в течение от приблизительно 1 мин до приблизительно 24 ч (например, от приблизительно 5 мин до приблизительно 23 ч, от приблизительно 10 мин до приблизительно 22 ч, от приблизительно 20 мин до приблизительно 21 ч, от приблизительно 30 мин до приблизительно 20 ч, от приблизительно 40 мин до приблизительно 19 ч, от приблизительно 50 мин до приблизительно 18 ч, от приблизительно 1 до приблизительно 17 ч, от приблизительно 2 до приблизительно 16 ч, от приблизительно 3 до приблизительно 15 ч, от приблизительно 4 до приблизительно 14 ч, от приблизительно 5 до приблизительно 13 ч, от приблизительно 6 до приблизительно 12 ч, от приблизительно 7 до приблизительно 11 ч или от приблизительно 8 до приблизительно 10 ч).In some embodiments, the implementation of the drying is carried out at ambient temperatures, for example, allowing the supernatant water to evaporate. In some embodiments, step (d) of drying is carried out by flash drying. In some embodiments, step (d) of drying occurs for about 1 minute to about 24 hours (e.g., about 5 minutes to about 23 hours, about 10 minutes to about 22 hours, about 20 minutes to about 21 hours, from about 30 minutes to about 20 hours, from about 40 minutes to about 19 hours, from about 50 minutes to about 18 hours, from about 1 to about 17 hours, from about 2 to about 16 hours, from about 3 to about 15 hours , from about 4 to about 14 hours, from about 5 to about 13 hours, from about 6 to about 12 hours, from about 7 to about 11 hours, or from about 8 to about 10 hours).

В некоторых вариантах осуществления стадия сушки происходит в течение от приблизительно 12 до приблизительно 24 ч (например, от приблизительно 13 до приблизительно 23 ч, от приблизительно 14 до приблизительно 22 ч, от приблизительно 15 до приблизительно 21 ч, от приблизительно 16 до приблизительно 20 ч или от приблизительно 17 до приблизительно 19 ч).In some embodiments, the drying step occurs for about 12 to about 24 hours (e.g., about 13 to about 23 hours, about 14 to about 22 hours, about 15 to about 21 hours, about 16 to about 20 hours or from about 17 to about 19 hours).

В некоторых аспектах стадию (d) сушки проводят в течение по меньшей мере приблизительно 1 мин (например, по меньшей мере приблизительно 5 мин, по меньшей мере приблизительно 10 мин, по меньшей мере приблизительно 20 мин, по меньшей мере приблизительно мин, по меньшей мере приблизительно 40 мин, по меньшей мере приблизительно мин, по меньшей мере приблизительно 1 ч, по меньшей мере приблизительно 2 ч, по меньшей мере приблизительно 3 ч, по меньшей мере приблизительно ч, по меньшей мере приблизительно 5 ч, по меньшей мере приблизительно 6 ч, по меньшей мере приблизительно 7 ч, по меньшей мере приблизительно 8 ч или по меньшей мере приблизительно 9 ч) и/или самое большее приблизительно 24 ч (например, самое большее приблизительно 23 ч, самое большее приблизительно 22 ч, самое большее приблизительно 21 ч, самое большее приблизительно 20 ч, самое большее приблизительно 19 ч, самое большее приблизительно 18 ч, самое большее приблизительно 17 ч, самое большее приблизительно 16 ч, самое большее приблизительно 15 ч, самое большее приблизительно 14 ч, самое большее приблизительно 13 ч, самое большее приблизительно 12 ч или самое большее приблизительно 11 ч).In some aspects, step (d) of drying is carried out for at least about 1 minute (e.g., at least about 5 minutes, at least about 10 minutes, at least about 20 minutes, at least about minutes, at least about 40 minutes, at least about minutes, at least about 1 hour, at least about 2 hours, at least about 3 hours, at least about an hour, at least about 5 hours, at least about 6 hours , at least about 7 hours, at least about 8 hours, or at least about 9 hours) and/or at most about 24 hours (e.g., at most about 23 hours, at most about 22 hours, at most about 21 hours). , at most about 8 pm, at most about 7 pm, at most about 6 pm, at most about 5 pm, at most about 4 pm, at most e, about 3 pm, at most about 2 pm, at most about 1 pm, at most about 12 pm, or at most about 11 am).

В некоторых вариантах осуществления сушку стадии (d) проводят под давлением от приблизительно 1 бар до приблизительно 30 бар (например, от приблизительно 2 бар до приблизительно 29 бар, от приблизительно 3 бар до приблизительно 28 бар, от приблизительно 4 до приблизительно 27 бар, от приблизительно 5 до приблизительно 26 бар, от приблизительно 6 до приблизительно 25 бар, от приблизительно 7 до приблизительно 24 бар, от приблизительно 8 до приблизительно 23 бар, от приблизительно 9 до приблизительно 22 бар, от приблизительно10 до приблизительно 21 бар, от приблизительно 11 до приблизительно 20 бар, от приблизительно12 до приблизительно 19 бар, от приблизительно 13 до приблизительно 18 бар, от приблизительно14 до приблизительно 17 бар или от приблизительно 15 до приблизительно 16 бар). В некоторых вариантах осуществления стадию (d) сушки проводят под давлением по меньшей мере приблизительно 1 бар (например, по меньшей мере приблизительно 2 бар, по меньшей мере приблизительно 3 бар, по меньшей мере приблизительно 4 бар, по меньшей мере приблизительно 5 бар, по меньшей мере приблизительно 6 бар, по меньшей мере приблизительно 7 бар, по меньшей мере приблизительно 8 бар, по меньшей мере приблизительно 9 бар или по меньшей мере приблизительно 10 бар) и/или самое большее приблизительно 30 бар (например, самое большее приблизительно 25 бар, самое большее приблизительно 20 бар, самое большее приблизительно 15 бар, самое большее приблизительно 14 бар, самое большее приблизительно 13 бар, самое большее приблизительно 12 бар или самое большее приблизительно 11 бар). В некоторых вариантах осуществления стадию (d) сушки проводят под давлением окружающей среды (например, приблизительно 1 бар). В некоторых вариантах осуществления сушку проводят при двух или более различных температурах (например, в течение периода времени при конкретной температуре, затем в течение другого периода времени при другой температуре), при двух или более различных давлениях и/или в течение двух или более различных интервалов времени. Следует понимать, что различные комбинации вышеуказанных параметров способа для стадии (d) сушки можно использовать в случае необходимости.In some embodiments, the drying of step (d) is carried out at a pressure of from about 1 bar to about 30 bar (e.g., from about 2 bar to about 29 bar, from about 3 bar to about 28 bar, from about 4 to about 27 bar, from about 5 to about 26 bar, about 6 to about 25 bar, about 7 to about 24 bar, about 8 to about 23 bar, about 9 to about 22 bar, about 10 to about 21 bar, about 11 to about about 20 bar, about 12 to about 19 bar, about 13 to about 18 bar, about 14 to about 17 bar, or about 15 to about 16 bar). In some embodiments, step (d) of drying is carried out at a pressure of at least about 1 bar (e.g., at least about 2 bar, at least about 3 bar, at least about 4 bar, at least about 5 bar, at least about 6 bar, at least about 7 bar, at least about 8 bar, at least about 9 bar, or at least about 10 bar) and/or at most about 30 bar (e.g., at most about 25 bar , at most about 20 bar, at most about 15 bar, at most about 14 bar, at most about 13 bar, at most about 12 bar, or at most about 11 bar). In some embodiments, step (d) of drying is carried out at ambient pressure (eg, about 1 bar). In some embodiments, drying is carried out at two or more different temperatures (e.g., for a period of time at a particular temperature, then for another period of time at a different temperature), at two or more different pressures, and/or for two or more different intervals. time. It should be understood that various combinations of the above process parameters for stage (d) drying can be used if necessary.

- 17 039758- 17 039758

В некоторых вариантах осуществления стадию (c) гидротермической обработки и сушку стадии (d) независимо проводят в инертной атмосфере или реакционноспособной атмосфере. В качестве примера в некоторых вариантах осуществления стадию (c) проводят в инертной атмосфере, и стадию (d) проводят в инертной атмосфере. В качестве другого примера в некоторых вариантах осуществления стадию (c) проводят в реакционноспособной атмосфере, а стадию (d) проводят в инертной атмосфере. В качестве дополнительного примера в некоторых вариантах осуществления стадию (c) проводят в инертной атмосфере, а стадию (d) проводят в реакционноспособной атмосфере. В качестве еще одного примера в некоторых вариантах осуществления стадию (c) проводят в реакционноспособной атмосфере, и стадию (d) проводят в реакционноспособной атмосфере. В некоторых вариантах осуществления инертная атмосфера содержит Ar и/или N2. В некоторых вариантах осуществления реакционноспособная атмосфера содержит воздух, кислород, диоксид углерода, монооксид углерода и/или аммиак. В некоторых вариантах осуществления стадию (c) способа проводят в инертной атмосфере, содержащей Ar, или реакционноспособной атмосфере, содержащей воздух или диоксид углерода. В некоторых вариантах осуществления стадию (d) сушки способа проводят в инертной атмосфере, содержащей Ar, или реакционноспособной атмосфере, содержащей воздух или диоксид углерода. В некоторых вариантах осуществления стадию (c) и/или стадию (d) проводят в воздухе.In some embodiments, step (c) of the hydrothermal treatment and drying of step (d) are independently carried out under an inert atmosphere or a reactive atmosphere. By way of example, in some embodiments, step (c) is carried out under an inert atmosphere and step (d) is carried out under an inert atmosphere. As another example, in some embodiments, step (c) is carried out in a reactive atmosphere and step (d) is carried out in an inert atmosphere. As a further example, in some embodiments, step (c) is carried out under an inert atmosphere and step (d) is carried out under a reactive atmosphere. As another example, in some embodiments, step (c) is carried out in a reactive atmosphere and step (d) is carried out in a reactive atmosphere. In some embodiments, the implementation of the inert atmosphere contains Ar and/or N 2 . In some embodiments, the implementation of the reactive atmosphere contains air, oxygen, carbon dioxide, carbon monoxide and/or ammonia. In some embodiments, step (c) of the process is carried out in an inert atmosphere containing Ar or a reactive atmosphere containing air or carbon dioxide. In some embodiments, step (d) of drying the process is carried out in an inert atmosphere containing Ar or a reactive atmosphere containing air or carbon dioxide. In some embodiments, step (c) and/or step (d) is carried out in air.

В некоторых вариантах осуществления реакционноспособная атмосфера может содержать инертный газ, такой как Ar или N2, при условии, что другие компоненты атмосферы являются реакционноспособными. Например, воздух представляет собой смесь N2, который обычно инертен, и кислорода и следов CO2, которые являются реакционноспособными. Термин реакционноспособная атмосфера, таким образом, не исключает газообразные композиции, которые включают инертные газы, при условии, что по меньшей мере один из газов в атмосфере является реакционноспособным. Процент реакционноспособного газа, как описано в настоящем документе, в реакционноспособной атмосфере может составлять по меньшей мере приблизительно 10%, и может быть до 100% (по объему), включая приблизительно об.%, приблизительно об.%, приблизительно об.%, приблизительно об.%, приблизительно об.%, приблизительно 20 об.%, приблизительно об.%, приблизительно 40 об.%, приблизительно об.%, приблизительно 60 об.%, приблизительно об.%, приблизительно 80 об.%, приблизительно об.%, приблизительно об.%, приблизительно об.%, приблизительно об.%, приблизительно об.%, приблизительно 95 об.% или приблизительно 100 об.%, включая все диапазоны и поддиапазоны между любыми из этих значений. Любую комбинацию реакционноспособного и инертного газов, описанных в настоящем документе, можно использовать.In some embodiments, the implementation of the reactive atmosphere may contain an inert gas, such as Ar or N 2 , provided that other components of the atmosphere are reactive. For example, air is a mixture of N2, which is normally inert, and oxygen and traces of CO2, which are reactive. The term reactive atmosphere thus does not exclude gaseous compositions that include inert gases, provided that at least one of the gases in the atmosphere is reactive. The percentage of reactive gas, as described herein, in a reactive atmosphere can be at least about 10%, and can be up to 100% (by volume), including about vol%, about vol%, about vol%, about vol%, approximately vol%, approximately 20 vol%, approximately vol%, approximately 40 vol%, approximately vol%, approximately 60 vol%, approximately vol%, approximately 80 vol% .%, approximately vol.%, approximately vol.%, approximately vol.%, approximately vol.%, approximately 95 vol.% or approximately 100 vol.%, including all ranges and subranges between any of these values. Any combination of reactive and inert gases described herein can be used.

Условия, используемые для сушки гидротермически модифицированного материала, образовавшегося на стадии (c), могут влиять на основные свойства (например, минералогический состав) высушенного гидротермически модифицированного материала, такие как, например, свойства выщелачивания элементов и/или пористость высушенного гидротермически модифицированного материала. В некоторых вариантах осуществления стадия (d) сушки гидротермически модифицированного материала стадии (c) может включать сушку гидротермически модифицированного материала в присутствии надосадочной жидкости (например, водной фазы), присутствующей на стадии (c), так что любые частицы, растворившиеся в надосадочной жидкости, могут потенциально извлекаться как часть высушенного гидротермически модифицированного материала. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере часть надосадочной жидкости можно отделить от гидротермически модифицированного материала перед стадией (d) сушки материала, например, путем декантации или фильтрования части (или по существу всей) воды из реактора, в котором получают гидротермически модифицированный материал со стадии (c), затем сушки полученного материала. Когда гидротермически модифицированный материал со стадии (c) сушат без предварительного удаления/декантации надосадочной жидкости, сушку можно проводить посредством любых подходящих средств, таких как поток желаемого газа, так что газ протекает через суспензию, полученную на стадии (c) (т.е. смесь гидротермически модифицированного материала, суспендированного в надосадочной жидкости). В некоторых вариантах осуществления сушку гидротермически модифицированного материала со стадии (c) в присутствии надосадочной жидкости можно проводить любым подходящим способом, известным в данной области, включая, помимо прочего, барботирование газа непосредственно через суспензию. В некоторых вариантах осуществления стадия (d) сушки включает адиабатическую сушку или неадиабатическую сушку. При помощи адиабатических сушилок твердые материалы можно подвергать действию нагретых газов посредством способов, таких как продувка газа над поверхностью (перекрестная циркуляция), продувка газа через твердые слои (сквозная циркуляция), капание твердых веществ медленно через медленно перемещающийся поток газа (как во вращающейся сушилке), продувка газов через слой твердых веществ, что ожижает частицы (т.е. сушилка с кипящим слоем), и путем пропускания твердых веществ через поток горячего газа с высокой скоростью (мгновенная сушка). Сушка может происходить посредством любого подходящего механизма теплопередачи, включая, помимо прочего: прямую (конвекция), непрямую (перенос), излучение или диэлектрической. В некоторых вариантах осуществления полученные гидротермически модифицированные материалы, например, сушат в печи для получения высушенных гидротермически модифицированных материалов. В некоторых вариантах осуществления сушку в печи проводят приблизительно при 90°C в течение 18 ч.The conditions used to dry the hydrothermally modified material formed in step (c) can affect the basic properties (e.g., mineralogical composition) of the dried hydrothermally modified material, such as, for example, element leaching properties and/or the porosity of the dried hydrothermally modified material. In some embodiments, step (d) of drying the hydrothermally modified material of step (c) may include drying the hydrothermally modified material in the presence of a supernatant (e.g., an aqueous phase) present in step (c) such that any particles dissolved in the supernatant can potentially be recovered as part of the dried hydrothermally modified material. In some embodiments, at least a portion of the supernatant can be separated from the hydrothermally modified material prior to step (d) of drying the material, for example, by decanting or filtering some (or substantially all) of the water from the reactor that produces the hydrothermally modified material from step ( c), then drying the obtained material. When the hydrothermally modified material from step (c) is dried without first removing/decanting the supernatant, drying can be carried out by any suitable means, such as a stream of the desired gas, so that the gas flows through the slurry obtained in step (c) (i.e. a mixture of hydrothermally modified material suspended in a supernatant). In some embodiments, drying the hydrothermally modified material from step (c) in the presence of a supernatant may be carried out by any suitable method known in the art, including, but not limited to, bubbling gas directly through the slurry. In some embodiments, drying step (d) comprises adiabatic drying or non-adiabatic drying. With adiabatic dryers, solid materials can be exposed to heated gases through methods such as blowing gas over the surface (cross circulation), blowing gas through solid layers (through circulation), dripping solids slowly through a slowly moving gas stream (as in a rotary dryer) , blowing gases through a bed of solids that liquefies the particles (i.e., a fluid bed dryer), and by passing solids through a stream of hot gas at high speed (flash drying). Drying can occur by any suitable heat transfer mechanism, including but not limited to: direct (convection), indirect (transfer), radiation, or dielectric. In some embodiments, the resulting hydrothermally modified materials are, for example, dried in an oven to produce dried hydrothermally modified materials. In some embodiments, oven drying is carried out at approximately 90°C for 18 hours.

- 18 039758- 18 039758

В различных вариантах осуществления стадию (d) сушки проводят или в присутствии надосадочной жидкости (воды), или после того, как, по меньшей мере, часть надосадочной жидкости удалили, как описано выше, используя воздух, аргон, диоксид углерода, вакуум или любую их комбинацию. В некоторых вариантах осуществления стадию (d) сушки проводят с одним или более реакционноспособными газами, включающими аммиак, диоксид углерода, монооксид углерода, кислород, воздух или их комбинации. В некоторых вариантах осуществления стадию (d) сушки проводят с одним или более инертными газами, такими как аргон или азот. В некоторых вариантах осуществления стадию (d) сушки проводят с воздухом. В некоторых вариантах осуществления стадию (d) сушки проводят с Ar. В некоторых вариантах осуществления стадию (d) сушки проводят с диоксидом углерода. В некоторых вариантах осуществления стадию (d) сушки проводят под вакуумом. В некоторых вариантах осуществления материал мгновенно сушат на стадии (d) сушки.In various embodiments, step (d) drying is carried out either in the presence of the supernatant (water), or after at least a portion of the supernatant has been removed as described above using air, argon, carbon dioxide, vacuum, or any of them. combination. In some embodiments, drying step (d) is carried out with one or more reactive gases including ammonia, carbon dioxide, carbon monoxide, oxygen, air, or combinations thereof. In some embodiments, step (d) of drying is carried out with one or more inert gases such as argon or nitrogen. In some embodiments, step (d) of drying is carried out with air. In some embodiments, step (d) of drying is carried out with Ar. In some embodiments, step (d) of drying is carried out with carbon dioxide. In some embodiments, step (d) of drying is carried out under vacuum. In some embodiments, the implementation of the material is flash dried in stage (d) drying.

В различных вариантах осуществления настоящее раскрытие обеспечивает способы получения гидротермически модифицированного материала и/или высушенного гидротермически модифицированного материала, который легко высвобождает ионы (например, ионы щелочного металла, такого как K+).In various embodiments, the present disclosure provides methods for producing hydrothermally modified material and/or dried hydrothermally modified material that readily releases ions (eg, alkali metal ions such as K+).

На стадии (a) способы могут включать образование сырьевой смеси (или сырья), содержащей частицы одного или более сырьевых материалов (a1), которые могут быть в различных вариантах осуществления одним или более соединениями, выбранными, например, из оксида щелочного металла, гидрокси да щелочного металла, оксида щелочноземельного металла и гидроксида щелочноземельного металла и их комбинаций, и сырьевого материала (a2), который может включать один или более исходных мате риалов на основе силиката щелочного металла.In step (a), the methods may include the formation of a raw mixture (or raw materials) containing particles of one or more raw materials (a1), which may in various embodiments be one or more compounds selected, for example, from alkali metal oxide, hydroxide alkali metal, alkaline earth metal oxide and alkaline earth metal hydroxide and combinations thereof; and raw material (a2) which may include one or more alkali metal silicate starting materials.

На стадии (b) смесь стадии (a) может контактировать с водой.In step (b), the mixture of step (a) may be contacted with water.

На стадии (c) сырьевую смесь стадии (b) можно подвергать действию температуры и давления в течение времени, достаточного для образования гидротермически модифицированного материала, в котором исходный материал на основе силиката щелочного металла (a2) изменен, например, путем обмена ионов, находящихся в компоненте (a1), с ионами, находящимися в исходном компоненте (a2). Полученный гидротермически модифицированный материал может содержать, например, (c1) измененную и/или неизмененную форму силиката щелочного металла (a2), содержащего до приблизительно 15 мас.% щелочного металла и/или щелочноземельного металла одного или более соединений (a1), и (c2) одну или более фаз силиката щелочного металла и/или щелочноземельного металла, по существу обогащенных ионами щелочноземельного металла. В других различных вариантах осуществления настоящего раскры тия гидротермически модифицированный материал содержит (c1) измененную и/или неизмененную форму силиката щелочного металла из (a2), содержащую до приблизительно 1 мас.%, до приблизительно 2 мас.%, до приблизительно 3 мас.%, до приблизительно 4 мас.%, до приблизительно 5 мас.%, до приблизительно 6 мас.%, до приблизительно 7 мас.%, до приблизительно 8 мас.%, до приблизительно 9 мас.%, до приблизительно 10 мас.%, до приблизительно 11 мас.%, до приблизительно 12 мас.%, до приблизительно 13 мас.%, до приблизительно 14 мас.%, до приблизительно 15 мас.% щелочного металла и/или щелочноземельного металла одного или более соединений (a1), включая все диапазоны значений между ними.In step (c), the feed mixture of step (b) can be subjected to temperature and pressure for a time sufficient to form a hydrothermally modified material in which the alkali metal silicate starting material (a2) is modified, for example, by exchanging ions present in component (a1), with ions present in the original component (a2). The resulting hydrothermally modified material may contain, for example, (c1) an altered and/or unchanged form of an alkali metal silicate (a2) containing up to about 15% by weight of an alkali metal and/or alkaline earth metal of one or more compounds (a1), and (c2 ) one or more alkali metal and/or alkaline earth metal silicate phases substantially enriched in alkaline earth metal ions. In various other embodiments of the present disclosure, the hydrothermally modified material comprises (c1) an altered and/or unchanged form of the alkali metal silicate of (a2) containing up to about 1 wt%, up to about 2 wt%, up to about 3 wt% , up to about 4 wt.%, up to about 5 wt.%, up to about 6 wt.%, up to about 7 wt.%, up to about 8 wt.%, up to about 9 wt.%, up to about 10 wt.%, up to about 11 wt.%, up to about 12 wt.%, up to about 13 wt.%, up to about 14 wt.%, up to about 15 wt.% alkali metal and/or alkaline earth metal of one or more compounds (a1), including all ranges of values in between.

На стадии (d) гидротермически модифицированный материал сушат с получением высушенного гидротермически модифицированного материала, который легче высвобождает ионные частицы, такие как, например, ионы щелочного металла (K+, Na+ и пр.) или другие ионные частицы, такие как силикаты, включая силикатные соли, Mg2+, Ca2+ и пр.In step (d), the hydrothermally modified material is dried to obtain a dried hydrothermally modified material that more readily releases ionic species such as, for example, alkali metal ions (K + , Na + , etc.) or other ionic species such as silicates, including silicate salts, Mg 2+ , Ca 2+ etc.

В некоторых вариантах осуществления настоящее раскрытие обеспечивает способ получения высушенного гидротермически модифицированного материала, который характеризуется улучшенным высвобождением ионов щелочного металла (или других) по сравнению с исходным материалом(ами) на основе силиката щелочного металла (например, содержащего алюмосиликаты калия), из которых его получали.In some embodiments, the present disclosure provides a process for preparing a dried hydrothermally modified material that has improved release of alkali metal (or other) ions compared to the alkali metal silicate (e.g., containing potassium aluminosilicates) starting material(s) from which it was derived. .

В различных вариантах осуществления настоящего раскрытия гидротермически модифицированный материал и/или высушенный гидротермически модифицированный материал представляет собой высвобождающий ионы материал, такой как, например, высвобождающий ионы щелочного металла материал (например, высвобождающий ионы K+ материал и/или высвобождающий ионы Na+ материал). В некоторых вариантах осуществления высушенный гидротермически модифицированный материал представляет собой высвобождающий ионы щелочноземельного металла материал (например, высвобождающий ионы Ca2+ материал и/или высвобождающий ионы Mg2+ материал). В некоторых вариантах осуществления высушенный гидротермически модифицированный материал представляет собой высвобождающий ионы алюминия (например, Al3+) материал. В некоторых вариантах осуществления высушенный гидротермически модифицированный материал высвобождает Si, например, в виде силикатной соли.In various embodiments of the present disclosure, the hydrothermally modified material and/or the dried hydrothermally modified material is an ion releasing material, such as, for example, an alkali metal ion releasing material (e.g., a K + ion releasing material and/or a Na + ion releasing material). In some embodiments, the dried hydrothermally modified material is an alkaline earth metal ion releasing material (eg, a Ca 2+ ion releasing material and/or a Mg 2+ ion releasing material). In some embodiments, the dried hydrothermally modified material is an aluminum ion (eg, Al 3+ ) releasing material. In some embodiments, the implementation of the dried hydrothermally modified material releases Si, for example, in the form of a silicate salt.

В различных вариантах осуществления, как описано выше, сырьевая смесь содержит одно или более соединений из (a1) и одно или более соединений из (a2). В некоторых вариантах осуществления смесь содержит кальцийсодержащее соединение и кремнийсодержащее соединение. В различных вариантах осуществления настоящего раскрытия отношение кальцийсодержащего компонента (т.е. CaO, Ca(OH)2, CaCO3) к кремнийсодержащему материалу (т.е. щелочные алюмосиликаты, такие как алюмоси- 19 039758 ликаты калия) можно использовать для изменения минералогического состава, выщелачивания, буферности, а также других свойств высушенного гидротермически модифицированного материала.In various embodiments, as described above, the raw mix contains one or more compounds from (a1) and one or more compounds from (a2). In some embodiments, the mixture contains a calcium-containing compound and a silicon-containing compound. In various embodiments of the present disclosure, the ratio of calcium-containing component (i.e., CaO, Ca(OH) 2 , CaCO 3 ) to silicon-containing material (i.e., alkaline aluminosilicates such as potassium aluminosilicates) can be used to change the mineralogical composition, leaching, buffering, as well as other properties of the dried hydrothermally modified material.

Без ограничения какой-либо теорией считается, что в некоторых вариантах осуществления увеличение отношения Ca/Si в сырье активирует образование продуктов в направлении образования гидрата силиката дикальция и/или аморфной фазы. В некоторых вариантах осуществления увеличение отношения Ca/Si в сырье имело параллельный эффект уменьшения фазы тоберморита. В некоторых вариантах осуществления фаза гидрата силиката дикальция может быть получена с более высокими уровнями, чем фаза тоберморита, путем увеличения отношения Ca/Si в сырьевой смеси.Without wishing to be bound by theory, it is believed that in some embodiments, an increase in the Ca/Si ratio in the feed activates the formation of products towards the formation of dicalcium silicate hydrate and/or an amorphous phase. In some embodiments, increasing the Ca/Si ratio in the feed had the parallel effect of decreasing the tobermorite phase. In some embodiments, the dicalcium silicate hydrate phase can be produced at higher levels than the tobermorite phase by increasing the Ca/Si ratio in the raw mix.

В различных вариантах осуществления отношение Ca/Si составляет от приблизительно 0,025 до приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительноIn various embodiments, the Ca/Si ratio is from about 0.025 to about about about about about about about about about about about

0,9. В 0,025, 0,125, 0,225, 0,325, 0,425, 0,525, 0,625, 0,725, некоторых вариантах приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно0.9. At 0.025, 0.125, 0.225, 0.325, 0.425, 0.525, 0.625, 0.725, in some embodiments approximately approximately approximately approximately approximately approximately approximately

0,05, 0,150, 0,250, 0,350, 0,450, 0,550, 0,650, 0,750, осуществления приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно отношение Ca/Si составляет0.05, 0.150, 0.250, 0.350, 0.450, 0.550, 0.650, 0.750

0,075, 0,175, 0,275, 0,375, 0,475, 0,575, 0,675, 0,775, приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно0.075, 0.175, 0.275, 0.375, 0.475, 0.575, 0.675, 0.775, approximately approximately approximately approximately approximately approximately approximately

0,1,0.1

0,20.2

0,30.3

0,40.4

0,50.5

0,60.6

0,70.7

0,8, приблизительно 0,825, приблизительно 0,850, приблизительно 0,875, приблизительно 0,90, включая все диапазоны между любыми из этих значений.0.8, approximately 0.825, approximately 0.850, approximately 0.875, approximately 0.90, including all ranges between any of these values.

В некоторых раскрытиях высушенный гидротермически модифицированный материал содержит приблизительно 15-65 мас.% фазы K-полевого шпата, приблизительно 0-5 мас.% фазы тоберморита, приблизительно 0-20 мас.% фазы гидрограната, приблизительно 5-30 мас.% фазы гидрата силиката дикальция, приблизительно 15-35 мас.% аморфной фазы. В некоторых вариантах осуществления высушенный гидротермически модифицированный материал содержит приблизительно 15 мас.% фазы K-полевого шпата, приблизительно 18 мас.% фазы гидрограната, приблизительно 30 мас.% фазы гидрата силиката дикальция и приблизительно 35 мас.% аморфной фазы.In some disclosures, the dried hydrothermally modified material contains about 15-65 wt% K-feldspar phase, about 0-5 wt% tobermorite phase, about 0-20 wt% hydrogarnet phase, about 5-30 wt% hydrate phase dicalcium silicate, approximately 15-35 wt.% amorphous phase. In some embodiments, the dried hydrothermally modified material contains about 15 wt% K-feldspar phase, about 18 wt% hydrogen garnet phase, about 30 wt% dicalcium silicate hydrate phase, and about 35 wt% amorphous phase.

В различных вариантах осуществления гидротермически модифицированный или высушенный гидротермически модифицированный материал настоящего раскрытия содержит приблизительно 45-65 мас.% фазы K-полевого шпата, приблизительно 1-10 мас.% фазы тоберморита, приблизительно 1-10 мас.% фазы гидрограната, приблизительно 1-10 мас.% фазы гидрата силиката дикальция и приблизительно 20-40 мас.% аморфной фазы.In various embodiments, the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified material of the present disclosure contains about 45-65 wt% K-feldspar phase, about 1-10 wt% tobermorite phase, about 1-10 wt% hydrogarnet phase, about 1- 10% by weight of the dicalcium silicate hydrate phase and about 20-40% by weight of the amorphous phase.

модифицированный высушенный или материал содержит гидротермически модифицированныйmodified dried or the material contains hydrothermally modified

В материал осуществления гидротермически некоторых вариантахIn material implementation hydrothermally some options

приблизительно approximately 35 35 мас.%, wt%, приблизительно approximately 36 36 мас.%, wt%, приблизительно approximately 37 37 мас.%, wt%, приблизительно approximately 38 38 мас.%, wt%, приблизительно approximately 39 39 мас.%, wt%, приблизительно approximately 40 40 мас.%, wt%, приблизительно approximately 41 41 мас.%, wt%, приблизительно approximately 42 42 мас.%, wt%, приблизительно approximately 43 43 мас.%, wt%, приблизительно 44 about 44 мас mas .%, приблизительно 45 мас.% фазы K- .%, approximately 45 wt.% phase K- полевого шпата, приблизительно 46 мас.%, feldspar, approximately 46 wt.%, приблизительно approximately 47 47 мас.%, wt%, приблизительно approximately 48 48 мас.%, wt%, приблизительно approximately 49 49 мас.%, wt%, приблизительно approximately 50 fifty мас.%, wt%, приблизительно approximately 51 51 мас.%, wt%, приблизительно approximately 52 52 мас.%, wt%, приблизительно approximately 53 53 мас.%, wt%, приблизительно approximately 54 54 мас.%, wt%, приблизительно approximately 55 55 мас.%, wt%, приблизительно approximately 56 56 мас.%, wt%, приблизительно approximately 57 57 мас.%, wt%, приблизительно approximately 58 58 мас.%, wt%, приблизительно approximately 59 59 мас.%, wt%, приблизительно approximately 60 60 мас.%, wt%, приблизительно approximately 61 61 мас.%, wt%, приблизительно approximately 62 62 мас.%, wt%, приблизительно approximately 63 63 мас.%, wt%, приблизительно approximately 64 64 мас.%, wt%, приблизительно approximately 65 65 мас.%, wt%, приблизительно approximately 66 66 мас.%, wt%, приблизительно approximately 67 67 мас.%, wt%, приблизительно approximately 68 68 мас.%, wt%, приблизительно approximately 69 69 мас.%, wt%, приблизительно approximately 70 70 мас.%, wt%, приблизительно approximately 71 71 мас.%, wt%, приблизительно approximately 72 72 мас.%, wt%, приблизительно approximately 73 73 мас.%, wt%, приблизительно 74 approximately 74 мас mas :.%, приблизительно 75 мас.% измененной фазы K-полевого шпата :.%, approximately 75 wt.% of the modified phase of K-feldspar (т.е. (those. изменен- changed-

ной по сравнению с фазами K-полевого шпата, присутствующими в сырье), включая все диапазоны и значения между ними.compared to the K-feldspar phases present in the feed), including all ranges and values in between.

В других вариантах осуществления гидротермически модифицированный или высушенный гидротермически модифицированный материал содержит приблизительно 1 мас.%, приблизительно 2 мас.%, приблизительно 3 мас.%, приблизительно 4 мас.%, приблизительно 5 мас.%, приблизительно 6 мас.%, приблизительно 7 мас.%, приблизительно 8 мас.%, приблизительно 9 мас.%, приблизительно 10 мас.%, приблизительно приблизительно приблизительно мас.%, мас.%, мас.%, приблизительно приблизительно приблизительно мас.%, мас.%, мас.%, приблизительно приблизительно приблизительно мас.%, мас.%, мас.%, приблизительно 20 мас.% фазы тоберморита, включая все диапазоны между любыми из этих значений.In other embodiments, the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified material contains about 1 wt.%, about 2 wt.%, about 3 wt.%, about 4 wt.%, about 5 wt.%, about 6 wt.%, about 7 wt.%, approximately 8 wt.%, approximately 9 wt.%, approximately 10 wt.%, approximately approximately approximately wt.%, wt.%, wt.%, approximately approximately approximately wt.%, wt.%, wt. %, approximately approximately approximately wt.%, wt.%, wt.%, approximately 20 wt.% of the tobermorite phase, including all ranges between any of these values.

В различных других вариантах осуществления гидротермически модифицированный или высушенный гидротермически модифицированный материал содержит приблизительно 1 мас.%, приблизительно 2 мас.%, приблизительно 3 мас.%, приблизительно 4 мас.%, приблизительно 5 мас.%, приблизительно 6 мас.%, приблизительно 7 мас.%, приблизительно 8 мас.%, приблизительно 9 мас.%, приблизительноIn various other embodiments, the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified material comprises about 1 wt%, about 2 wt%, about 3 wt%, about 4 wt%, about 5 wt%, about 6 wt%, about 7 wt.%, about 8 wt.%, about 9 wt.%, about

- 20 039758 мас.%, 11 мас.%, приблизительно 12 мас.%, приблизительно 13 мас.%, приблизительно мас.%, приблизительно 15 мас.%, приблизительно 16 мас.%, приблизительно 17 мас.%, приблизительно 18 мас.%, приблизительно 19 мас.%, приблизительно 20 мас.% фазы гидрограната, включая все диапазоны между любыми из этих значений.- 20 039758 wt.%, 11 wt.%, about 12 wt.%, about 13 wt.%, about wt.%, about 15 wt.%, about 16 wt.%, about 17 wt.%, about 18 wt. .%, approximately 19 wt.%, approximately 20 wt.% of the hydrogarnet phase, including all ranges between any of these values.

В некоторых вариантах осуществления гидротермически модифицированный или высушенный гидротермически модифицированный материал содержит приблизительно 1 мас.%, приблизительно 2 мас.%, приблизительно 3 мас.%, приблизительно 4 мас.%, приблизительно 5 мас.%, приблизительно 6 мас.%, приблизительно 7 мас.%, приблизительно 8 мас.%, приблизительно 9 мас.%, приблизительно 10 мас.%, приблизительно 11 мас.%, приблизительно 12 мас.%, приблизительно 13 мас.%, приблизительно 14 мас.%, приблизительно 15 мас.%, приблизительно 16 мас.%, приблизительно 17 мас.%, приблизительно 18 мас.%, приблизительно 19 мас.%, приблизительно 20 мас.% фазы гидрата силиката дикальция, включая все диапазоны между любыми из этих значений.In some embodiments, the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified material contains about 1 wt.%, about 2 wt.%, about 3 wt.%, about 4 wt.%, about 5 wt.%, about 6 wt.%, about 7 wt.%, approximately 8 wt.%, approximately 9 wt.%, approximately 10 wt.%, approximately 11 wt.%, approximately 12 wt.%, approximately 13 wt.%, approximately 14 wt.%, approximately 15 wt. %, approximately 16 wt.%, approximately 17 wt.%, approximately 18 wt.%, approximately 19 wt.%, approximately 20 wt.% of the dicalcium silicate hydrate phase, including all ranges between any of these values.

В некоторых In some других вариантах осуществления гидротермически модифициро in other embodiments, hydrothermally modified ванный bathroom или высушенный гидротермически модифицированный материал содержит приблизительно 10 or dried hydrothermally modified material contains approximately 10 мас.%, wt%, приблизительно approximately 12 12 мас.%, приблизительно 14 мас.%, приблизительно 16 wt.%, about 14 wt.%, about 16 мас.%, wt%, приблизительно approximately 18 eighteen мас.%, приблизительно 20 мас.%, приблизительно 22 wt.%, about 20 wt.%, about 22 мас.%, wt%, приблизительно approximately 24 24 мас.%, приблизительно 26 мас.%, приблизительно 28 wt.%, about 26 wt.%, about 28 мас.%, wt%, приблизительно approximately 30 thirty мас.%, приблизительно 32 мас.%, приблизительно 34 wt.%, approximately 32 wt.%, approximately 34 мас.%, wt%, приблизительно approximately 36 36 мас.%, приблизительно 38 мас.%, приблизительно 40 wt.%, approximately 38 wt.%, approximately 40 мас.%, wt%, приблизительно approximately 42 42 мас.%, приблизительно 44 мас.%, приблизительно 46 wt.%, approximately 44 wt.%, approximately 46 мас.%, wt%, приблизительно 48 мас быми из этих значений. approximately 48 masses of these values. .%, приблизительно 50 мас.% аморфной фазы, включая все диапазоны между лю- .%, approximately 50 wt.% of the amorphous phase, including all ranges between any

В некоторых вариантах осуществления гидротермически модифицированный или высушенный гидротермически модифицированный материал дополнительно содержит углеродсодержащие частицы. В некоторых вариантах осуществления гидротермически модифицированный или высушенный гидротермически модифицированный материал содержит приблизительно 0-20 мас.% углеродсодержащих частиц. В некоторых вариантах осуществления гидротермически модифицированный или высушенный гидротермически модифицированный материал содержит приблизительно 0 мас.%, приблизительно 1 мас.%, приблизительно 2% мас.%, приблизительно 3 мас.%, приблизительно 4 мас.%, приблизительно 5 мас.%, приблизительно 6 мас.%, приблизительно 7 мас.%, приблизительно 8 мас.%, приблизительно 9 мас.%, приблизительно 10 мас.%, приблизительно 11 мас.%, приблизительно 12 мас.%, приблизительно 13 мас.%, приблизительно 14 мас.%, приблизительно 15 мас.%, приблизительно 16 мас.%, приблизительно 17 мас.%, приблизительно 18 мас.%, приблизительно 19 мас.% или приблизительно 20 мас.% углеродсодержащих частиц, включая все диапазоны и значения между любыми из этих значений. Углеродсодержащие частицы могут включать, например, K2CO3, Na2CO3, MgCO3 и/или CaCO3. В некоторых вариантах осуществления гидротермически модифицированный или высушенный гидротермически модифицированный материал дополнительно содержит карбонаты калия, карбонаты кальция, карбонаты натрия и любые их комбинации. В различных вариантах осуществления гидротермически модифицированный или высушенный гидротермически модифицированный материал дополнительно содержит карбонаты калия, карбонаты кальция и их комбинации. В некоторых вариантах осуществления комбинации карбонатов калия и карбонатов кальция включают бючилиит и/или фейрчайлдит. Без ограничения какой-либо теорией считается, что карбонаты могут способствовать регулированию рН-свойств материала и могут использоваться для улавливания атмосферного CO2. В различных вариантах осуществления углеродсодержащие частицы представляют собой фазу кальцита. В некоторых вариантах осуществления фаза кальцита присутствует в количестве приблизительно 0 мас.% (например, присутствует самое большее только в следовом количестве), приблизительно 1 мас.%, приблизительно 2% мас.%, приблизительно 3 мас.%, приблизительно 4 мас.%, приблизительно 5 мас.%, приблизительно 6 мас.%, приблизительно 7 мас.%, приблизительно 8 мас.%, приблизительно 9 мас.%, приблизительно 10 мас.%, приблизительно 11 мас.%, приблизительно 12 мас.%, приблизительно 13 мас.%, приблизительно 14 мас.%, приблизительно 15 мас.%, приблизительно 16 мас.%, приблизительно 17 мас.%, приблизительно 18 мас.%, приблизительно 19 мас.%, приблизительно 20 мас.%, включая все диапазоны между любыми из этих значений. В некоторых вариантах осуществления гидротермически модифицированный или высушенный гидротермически модифицированный материал повышает рН водного раствора до диапазона от приблизительно 10 до приблизительно 12. Этот признак гидротермически модифицированных или высушенных гидротермически модифицированных материалов может улучшать состояние почв и/или снижать уровни кислотности, которые могут быть вредными для сельского хозяйства. Таким образом, гидротермически модифицированные или высушенные гидротермически модифицированные материалы настоящего раскрытия могут заменять или снижать потребность в извести или других модифицирующих рН почвоулучшителях.In some embodiments, the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified material further comprises carbonaceous particles. In some embodiments, the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified material contains about 0-20 weight percent carbonaceous particles. In some embodiments, the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified material comprises about 0 wt%, about 1 wt%, about 2 wt%, about 3 wt%, about 4 wt%, about 5 wt%, about 6 wt.%, about 7 wt.%, about 8 wt.%, about 9 wt.%, about 10 wt.%, about 11 wt.%, about 12 wt.%, about 13 wt.%, about 14 wt. .%, about 15 wt.%, about 16 wt.%, about 17 wt.%, about 18 wt.%, about 19 wt.%, or about 20 wt.% carbonaceous particles, including all ranges and values between any of these values. The carbonaceous particles may include, for example, K 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , MgCO 3 and/or CaCO 3 . In some embodiments, the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified material further comprises potassium carbonates, calcium carbonates, sodium carbonates, and any combinations thereof. In various embodiments, the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified material further comprises potassium carbonates, calcium carbonates, and combinations thereof. In some embodiments, combinations of potassium carbonates and calcium carbonates include buchiliite and/or fairchildite. Without wishing to be bound by theory, it is believed that carbonates can help control the pH properties of the material and can be used to capture atmospheric CO2. In various embodiments, the implementation of the carbonaceous particles are a phase of calcite. In some embodiments, the calcite phase is present in an amount of about 0 wt.% (e.g., present at most only a trace amount), about 1 wt.%, about 2 wt.%, about 3 wt.%, about 4 wt.% , approximately 5 wt.%, approximately 6 wt.%, approximately 7 wt.%, approximately 8 wt.%, approximately 9 wt.%, approximately 10 wt.%, approximately 11 wt.%, approximately 12 wt.%, approximately 13 wt%, about 14 wt%, about 15 wt%, about 16 wt%, about 17 wt%, about 18 wt%, about 19 wt%, about 20 wt%, including all ranges between any of these values. In some embodiments, the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified material raises the pH of the aqueous solution to a range of about 10 to about 12. This feature of the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified materials can improve soil conditions and/or reduce acidity levels that can be detrimental to agriculture. economy. Thus, hydrothermally modified or dried hydrothermally modified materials of the present disclosure may replace or reduce the need for lime or other pH modifying soil improvers.

Без ограничения какой-либо теорией считается, что использование газа, содержащего CO2, на стадии (d) сушки может облегчать реакцию декальцинации, которая происходит, когда фазы гидрата сили- 21 039758 ката кальция (C-S-H) подвергают действию CO2. В некоторых вариантах осуществления декальцинация, которая происходит в атмосфере, содержащей CO2, приводит к получению фазы кальцита (т.е. стабильной полиморфной форме CaCO3), обеспеченной декальцинацией кальция в фазе C-S-H. В некоторых вариантах осуществления считается, что фаза кальцита отвечает за улавливание калия, что дает высушенный гидротермически модифицированный материал, который характеризуется относительно медленным или непрерывным высвобождением калия. В некоторых вариантах осуществления модифицированное высвобождение калия медленнее, чем высвобождение калия при сравнении с идентичным в иных аспектах материалом, который не подвергали действию CO2 при сушке, и происходит в течение более длительного периода времени. В некоторых вариантах осуществления считается, что декальцинация C-S-H приводит к получению диоксида кремния (SiO2). В некоторых вариантах осуществления считается, что декальцинация фазы C-S-H сопровождается декальцинацией гидрограната в высушенном гидротермически модифицированном материале, что приводит к дополнительному получению оксида алюминия (Al2O3).Without wishing to be bound by theory, it is believed that the use of a gas containing CO 2 in step (d) of drying can facilitate the decalcification reaction that occurs when the calcium silicate hydrate (CSH) phases are exposed to CO 2 . In some embodiments, decalcification that occurs in an atmosphere containing CO2 results in a calcite phase (ie, a stable polymorphic form of CaCO 3 ) provided by calcium decalcification in the CSH phase. In some embodiments, the calcite phase is considered to be responsible for trapping potassium, resulting in a dried hydrothermally modified material that has a relatively slow or continuous release of potassium. In some embodiments, the modified release of potassium is slower than the release of potassium when compared to an otherwise identical material that has not been exposed to CO 2 upon drying, and occurs over a longer period of time. In some embodiments, the implementation is considered that the decalcification of CSH leads to the production of silicon dioxide (SiO 2 ). In some embodiments, the decalcification of the CSH phase is believed to be accompanied by decalcification of the hydrogarnet in the dried hydrothermally modified material, resulting in additional production of alumina (Al2O3).

Раскрытые способы можно проводить как периодические процессы или в непрерывном режиме. В некоторых вариантах осуществления фаза силиката щелочного металла и/или щелочноземельного металла (c2) содержит до приблизительно 23 мас.% ионов щелочноземельного металла.The disclosed methods can be carried out as batch processes or in a continuous mode. In some embodiments, the alkali metal and/or alkaline earth metal (c2) silicate phase contains up to about 23% by weight of alkaline earth metal ions.

В некоторых вариантах осуществления фаза силиката щелочного металла и/или щелочноземельного металла содержит до приблизительно до до до до до до до приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно мас.%, мас.%, мас.%, мас.%, мас.%, мас.%, до до до до до до мас.%, до приблизительно 2 мас.%, до приблизительно 3 мас.%, приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно мас.%, мас.%, мас.%, мас.%, мас.%, мас.%, до до до до до до приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно мас.%, мас.%, мас.%, мас.%, мас.%, мас.%, приблизительно 22 мас.%, до приблизительно 23% ионов щелочноземельного металла, включая все диапазоны между любыми из этих значений.In some embodiments, the alkali metal and/or alkaline earth metal silicate phase comprises up to about up to up to up to up to up to about about about about about about wt.%, wt.%, wt.%, wt.%, wt.%, wt. .%, up to up to up to up to wt.%, up to about 2 wt.%, up to about 3 wt.%, approximately approximately approximately approximately approximately approximately wt.%, wt.%, wt.%, wt.%, wt. .%, wt.%, up to up to up to up to approximately approximately approximately approximately approximately approximately wt.%, wt.%, wt.%, wt.%, wt.%, wt.%, approximately 22 wt.%, up to approximately 23% alkaline earth metal ions, including all ranges between any of these values.

В некоторых вариантах осуществления фаза силиката щелочного металла и/или щелочноземельного металла (c2) содержит в среднем приблизительно 1 мас.%, приблизительно 2 мас.%, приблизительно 3 мас.%, приблизительно 4 мас.%, приблизительно 5 мас.% ионов щелочноземельного металла, включая все диапазоны значений между ними. В некоторых вариантах осуществления фаза силиката щелочного металла и/или щелочноземельного металла (c2) содержит в среднем приблизительно 3 мас.% ионов щелочноземельного металла.In some embodiments, the alkali metal and/or alkaline earth metal (c2) silicate phase contains, on average, about 1 wt.%, about 2 wt.%, about 3 wt.%, about 4 wt.%, about 5 wt.% alkaline earth ions. metal, including all ranges of values in between. In some embodiments, the alkali metal and/or alkaline earth metal (c2) silicate phase contains, on average, about 3% by weight of alkaline earth metal ions.

Многие из материалов, раскрытых в настоящем документе, которые характеризовали при помощи рентгеновской порошковой дифрактометрии (XRPD), сканирующей электронной микроскопии (SEM), электронно-зондового микроанализатора (EPMA), распределения частиц по размерам (PSD), удельной площади поверхности (согласно способу БЭТ; BET-SSA), и тестам на выщелачивание партии (а также других техник, известных специалисту), действительно обладают вышеупомянутыми желаемыми свойствами. Понимание минералогического состава материалов настоящего изобретения получали из результатов XRPD (например, фиг. 4E) и получения изображений (например, фиг. 14 и 15), так что минеральные фазы, составляющие гидротермически модифицированный или высушенный гидротермически модифицированный материал, можно устанавливать и определять количественно, а также степени включений элементов в них относительно стехиометрических химических формул. Наблюдали, что решетка полевого шпата, в качестве типичного исходного материала на основе силиката щелочного металла, подвергается структурным и химическим изменениям, явление, называемое в настоящем документе изменение или измененный.Many of the materials disclosed herein have been characterized by X-ray powder diffractometry (XRPD), scanning electron microscopy (SEM), electron probe microanalyzer (EPMA), particle size distribution (PSD), specific surface area (according to the BET method ; BET-SSA), and batch leaching tests (as well as other techniques known to the skilled person) do indeed have the aforementioned desired properties. Understanding the mineralogical composition of the materials of the present invention was obtained from the results of XRPD (eg, Fig. 4E) and imaging (eg, Fig. 14 and 15), so that the mineral phases that make up the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified material can be identified and quantified, as well as the degree of inclusion of elements in them relative to stoichiometric chemical formulas. It has been observed that the feldspar lattice, as a typical alkali metal silicate starting material, undergoes structural and chemical changes, a phenomenon referred to herein as change or change.

Из определения характеристик обнаружили, что материал проявляет сложный минералогический состав и химические свойства. В некоторых вариантах осуществления распределение частиц по размерам перекрывает диаметры частиц от ~0,1 до ~100 мкм. В других вариантах осуществления составляющие минеральные фазы представляют измененный K-полевой шпат, гидрогранат, гидрат силиката α-дикальция, 11 А тоберморит и аморфные соединения гидрата алюмосиликата кальция. В некоторых вариантах осуществления фазы, содержащие зародыши кристаллизации in situ, имеют нестехиометрическое содержание Ca, Al и Si; за исключением гидрограната наблюдается высокая степень включения K во всех минеральных структурах. В некоторых вариантах осуществления следы углеродсодержащих частиц с переменными уровнями K и Ca также являются составляющими материала. В различных вариантах осуществления измененный K-полевой шпат замещен на Ca. В некоторых вариантах осуществления при выщелачивании доступность K, Si, Al и Ca в высушенном гидротермически модифицированном материале повышается относительно исходного сырьевого материала ультракалиевого сиенита, где количество калия, высвобожденного из высушенного гидротермически модифицированного материала через 24 ч, как было показано, на два порядка больше, чем в соответствующем сырьевом материале ультракалиевом сиените.From characterization, the material was found to exhibit complex mineralogical composition and chemical properties. In some embodiments, the particle size distribution spans particle diameters from ~0.1 to ~100 microns. In other embodiments, the constituent mineral phases are altered K-feldspar, hydrogarnet, α-dicalcium silicate hydrate, 11A tobermorite, and amorphous calcium aluminosilicate hydrate compounds. In some embodiments, the implementation of the phase containing the nuclei of crystallization in situ, have a non-stoichiometric content of Ca, Al and Si; with the exception of hydrogarnet, a high degree of inclusion of K is observed in all mineral structures. In some embodiments, traces of carbonaceous particles with varying levels of K and Ca are also constituents of the material. In various embodiments, the modified K-feldspar is replaced with Ca. In some embodiments, upon leaching, the availability of K, Si, Al, and Ca in the dried hydrothermally modified material is increased relative to the original ultrapotassium syenite feedstock, where the amount of potassium released from the dried hydrothermally modified material after 24 hours has been shown to be two orders of magnitude greater, than in the corresponding raw material ultrapotassium syenite.

В некоторых вариантах осуществления настоящего раскрытия гидротермически модифицированный или высушенный гидротермически модифицированный материал, обеспеченный способами, опи- 22 039758 санными в настоящем документе, содержит многомодальные распределение частиц по размерам, содержащее частицы в диапазоне диаметров приблизительно 5-1000 мкм. В еще одном варианте осуществления настоящего раскрытия гидротермически модифицированный или высушенный гидротермически мо дифицированный материал настоящего раскрытия содержит агрегированные частицы в диапазоне разме ров приблизительно 100-1000 мкм. В некоторых вариантах осуществления удельная площадь поверхности согласно способу БЭТ (BET-SSA) составляла 15,1 м2/г для высушенного гидротермически модифицированного материала и 46,9 м2/г для сырьевой смеси.In some embodiments of the present disclosure, the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified material provided by the methods described herein comprises a multimodal particle size distribution comprising particles in the diameter range of approximately 5-1000 microns. In yet another embodiment of the present disclosure, the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified material of the present disclosure contains aggregated particles in the size range of approximately 100-1000 microns. In some embodiments, the specific surface area according to the BET method (BET-SSA) was 15.1 m 2 /g for the dried hydrothermally modified material and 46.9 m 2 /g for the raw mix.

В различных вариантах осуществления раскрытые гидротермически модифицированные или высушенные гидротермически модифицированные материалы имеют средний размер частиц в диапазоне от приблизительно 0,5 до приблизительно 250 мкм. В некоторых вариантах осуществления средний размер частиц составляет приблизительно 0,5 мкм, приблизительно 1 мкм, приблизительно 1,5 мкм, приблизительно 2 мкм, приблизительно 2,5 мкм, приблизительно 3 мкм, приблизительно 3,5 мкм, приблизительно 4 мкм, приблизительно 4,5 мкм, приблизительно 5 мкм, приблизительно 5,5 мкм, приблизительно 6 мкм, приблизительно 6,5 мкм, приблизительно 7 мкм, приблизительно 7,5 мкм, приблизительно 8 мкм, приблизительно 8,5 мкм, приблизительно 9 мкм, приблизительно 9,5 мкм, приблизительно 10 мкм, приблизительно 20 мкм, приблизительно 30 мкм, приблизительно 40 мкм, приблизительно 50 мкм, приблизительно 60 мкм, приблизительно 70 мкм, приблизительно 80 мкм, приблизительно 90 мкм, приблизительно 100 мкм, приблизительно 110 мкм, приблизительно 120 мкм, приблизительно 130 мкм, приблизительно 140 мкм, приблизительно 150 мкм, приблизительно 160 мкм, приблизительно 170 мкм, приблизительно 180 мкм, приблизительно 190 мкм, приблизительно 200 мкм, приблизительно 210 мкм, приблизительно 220 мкм, приблизительно 230 мкм, приблизительно 240 мкм, приблизительно 250 мкм, приблизительно 260 мкм, приблизительно 270 мкм, приблизительно 280 мкм, приблизительно 290 мкм, приблизительно 330 мкм, включая все диапазоны между любыми из этих зна чений.In various embodiments, the disclosed hydrothermally modified or dried hydrothermally modified materials have an average particle size in the range of about 0.5 to about 250 microns. In some embodiments, the average particle size is about 0.5 µm, about 1 µm, about 1.5 µm, about 2 µm, about 2.5 µm, about 3 µm, about 3.5 µm, about 4 µm, about 4 .5 microns, approximately 5 microns, approximately 5.5 microns, approximately 6 microns, approximately 6.5 microns, approximately 7 microns, approximately 7.5 microns, approximately 8 microns, approximately 8.5 microns, approximately 9 microns, approximately 9 .5 µm, approx. 10 µm, approx. 20 µm, approx. 30 µm, approx. 40 µm, approx. 50 µm, approx. 60 µm, approx. 70 µm, approx. µm, approx. 130 µm, approx. 140 µm, approx. 150 µm, approx. 160 µm, approx. 170 µm, approx. 180 µm, approx. , approximately 220 µm, approximately 230 µm, approximately 240 µm, approximately 250 µm, approximately 260 µm, approximately 270 µm, approximately 280 µm, approximately 290 µm, approximately 330 µm, including all ranges between any of these values.

В настоящем документе признается, что сложный минералогический состав, в дополнение к другим недавно понятым признакам, можно использовать для регулирования выщелачивающих способностей высушенного гидротермически модифицированного материала. В частности, эксперименты по выщелачиванию (например, фиг. 24,. 9B) использовали для оценки химической стабильности минеральных фаз при контакте с водой. Химическая стабильность в этой области понимается в отношении способности высвобождения питательных веществ для растения и должна быть согласована с агрономическим контекстом. С пониманием этого высушенные гидротермически модифицированные материалы можно разрабатывать и получать соответствующими даже более широкому разнообразию потребностей почвы, также с применениями, доступными в других промышленностях.It is recognized herein that complex mineralogical composition, in addition to other recently understood features, can be used to control the leaching abilities of dried hydrothermally modified material. In particular, leaching experiments (eg, Fig. 24, 9B) were used to evaluate the chemical stability of mineral phases in contact with water. Chemical stability in this area is understood in relation to the ability to release nutrients to the plant and must be consistent with the agronomic context. With this understanding, dried hydrothermally modified materials can be designed and produced to meet an even wider variety of soil needs, also with applications available in other industries.

Как описано подробно в данном раскрытии и в следующих примерах, заметный признак высушенного гидротермически модифицированного материала состоит в доступности калия (K+), что подтверждено тестами на выщелачивание (см. фиг. 24 для типичного примера).As described in detail in this disclosure and in the following examples, a prominent feature of the dried hydrothermally modified material is the availability of potassium (K+), as confirmed by leaching tests (see FIG. 24 for a typical example).

Без ограничения какой-либо теорией доказательство, представленное в настоящем документе, показывает, что механизм для такой повышенной доступности K состоит в опосредованном Ca гидротермическом изменении K-полевого шпата, т.е. гидролитическом растворении решетки K-полевого шпата вместе с включением Ca2+ вместо K+. В некоторых вариантах осуществления гидротермически модифицированный или высушенный гидротермически модифицированный материал высвобождает ионы металла, такого как, например, K+.Without wishing to be bound by any theory, the evidence presented herein shows that the mechanism for this increased availability of K is Ca-mediated hydrothermal alteration of K-feldspar, i.e. hydrolytic dissolution of the K-feldspar lattice together with the inclusion of Ca 2+ instead of K + . In some embodiments, the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified material releases metal ions, such as, for example, K + .

При использовании в настоящем документе тест на высвобождение калия через 24 ч выполняют следующим образом. Количество материала подвергают действию 10-кратного избытка 10-5 М HNO3 в течение 24 ч. Количество иона калия, высвободившееся из материала в течение периода в 24 ч, представляет высвобождение калия из материала согласно тесту на высвобождение калия через 24 ч. При сравнении количества высвобождения калия согласно тесту на высвобождение калия через 24 ч количество материала, протестированное для каждого из различных материалов, одинаково.As used herein, the 24 hour potassium release test is performed as follows. The amount of material is exposed to a 10-fold excess of 10 -5 M HNO3 for 24 hours. The amount of potassium ion released from the material over a period of 24 hours represents the release of potassium from the material according to the potassium release test after 24 hours. potassium according to the potassium release test after 24 hours, the amount of material tested for each of the different materials is the same.

В некоторых вариантах осуществления согласно тесту на высвобождение калия через 24 ч количество K+, высвободившееся из высушенного гидротермически модифицированного материала, по меньшей мере в 2 раза больше, чем количество K+ ; высвободившееся из одного или более исходных материалов на основе силиката щелочного металла из (a2). В различных вариантах осуществления согласно тесту на высвобождение калия через 24 ч количество K+, высвободившееся из высушенного гидротермически модифицированного материала, относительно количества K+, высвободившегося из одного или более исходных материалов на основе силиката щелочного металла из (a2), было в 2 раза больше, в 3 раза больше, 4 раза больше, 5 раз больше, в 6 раз больше, в 7 раз больше, в 8 раз больше, в 9 раз больше, в 10 раз больше, в 15 раз больше, в 20 раз больше, в 25 раз больше, в 30 раз больше, в 35 раз больше, в 40 раз больше, в 45 раз больше, в 50 раз больше, в 55 раз больше, в 60 раз больше, в 65 раз больше, в 70 раз больше, в 75 раз больше, в 80 раз больше, в 85 раз больше, в 90 раз больше, в 95 раз больше, в 100 раз больше, в 150 раз больше, в 200 раз больше, в 250 раз больше, в 300 раз больше, в 350 раз больше, в 400 раз больше, в 450 раз больше или 500 раз больше, включая все значения между ними.In some embodiments, according to the potassium release test after 24 h, the amount of K + released from the dried hydrothermally modified material is at least 2 times greater than the amount of K + ; released from one or more alkali metal silicate starting materials from (a2). In various embodiments, according to the potassium release test after 24 hours, the amount of K + released from the dried hydrothermally modified material, relative to the amount of K + released from one or more alkali metal silicate starting materials from (a2), was 2 times more , 3 times more, 4 times more, 5 times more, 6 times more, 7 times more, 8 times more, 9 times more, 10 times more, 15 times more, 20 times more, in 25 times more 30 times more 35 times more 40 times more 45 times more 50 times more 55 times more 60 times more 65 times more 70 times more 75 times more 80 times more 85 times more 90 times more 95 times more 100 times more 150 times more 200 times more 250 times more 300 times more 350 times greater, 400 times greater, 450 times greater, or 500 times greater, including everything in between.

В некоторых вариантах осуществления количество K+, высвободившееся из высушенного гидро- 23 039758 термически модифицированного материала согласно тесту на высвобождение калия через 24 ч, находится в диапазоне от приблизительно 5 до приблизительно 25 г К+/кг высушенного гидротермически модифицированного материала. В некоторых вариантах осуществления количество K+, высвободившееся согласно тесту на высвобождение калия через 24 ч, составляет приблизительно 5 г К+/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, приблизительно 6 г К+/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, приблизительно 7 г К+/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, приблизительно 8 г К+/кг высушенного гидротермически модифицированногоIn some embodiments, the amount of K + released from the dried hydrothermally modified material in a 24 hour potassium release test is in the range of about 5 to about 25 g K + /kg of dried hydrothermally modified material. In some embodiments, the amount of K + released according to the potassium release test after 24 hours is approximately 5 g K + /kg dried hydrothermally modified material, approximately 6 g K + /kg dried hydrothermally modified material, approximately 7 g K + /kg dried hydrothermally modified material, approximately 8 g K + /kg dried hydrothermally modified

материала, material, приблизительно approximately 9 nine г G К+/кгK + /kg высушенного dried гидротермически hydrothermally модифицированного modified материала, material, приблизительно approximately 10 ten г G К+/кгK + /kg высушенного dried гидротермически hydrothermally модифицированного modified материала, material, приблизительно approximately 11 eleven г G К+/кгK + /kg высушенного dried гидротермически hydrothermally модифицированного modified материала, material, приблизительно approximately 12 12 г G К+/кгK + /kg высушенного dried гидротермически hydrothermally модифицированного modified материала, material, приблизительно approximately 13 thirteen г G К+/кгK + /kg высушенного dried гидротермически hydrothermally модифицированного modified материала, material, приблизительно approximately 14 fourteen г G К+/кгK + /kg высушенного dried гидротермически hydrothermally модифицированного modified материала, material, приблизительно approximately 15 fifteen г G К+/кгK + /kg высушенного dried гидротермически hydrothermally модифицированного modified материала, material, приблизительно approximately 14 fourteen г G К+/кгK + /kg высушенного dried гидротермически hydrothermally модифицированного modified материала, material, приблизительно approximately 16 sixteen г G К+/кгK + /kg высушенного dried гидротермически hydrothermally модифицированного modified материала, material, приблизительно approximately 14 fourteen г G К+/кгK + /kg высушенного dried гидротермически hydrothermally модифицированного modified материала, material, приблизительно approximately 17 17 г G К+/кгK + /kg высушенного dried гидротермически hydrothermally модифицированного modified материала, material, приблизительно approximately 18 eighteen г G К+/кгK + /kg высушенного dried гидротермически hydrothermally модифицированного modified материала, material, приблизительно approximately 19 nineteen г G К+/кгK + /kg высушенного dried гидротермически hydrothermally модифицированного modified материала, material, приблизительно approximately 20 20 г G К+/кгK + /kg высушенного dried гидротермически hydrothermally модифицированного modified материала, material, приблизительно approximately 21 21 г G К+/кгK + /kg высушенного dried гидротермически hydrothermally модифицированного modified материала, material, приблизительно approximately 22 22 г G К+/кгK + /kg высушенного dried гидротермически hydrothermally модифицированного modified материала, material, приблизительно approximately 23 23 г G К+/кгK + /kg высушенного dried гидротермически hydrothermally модифицированного modified материала, material, приблизительно approximately 24 24 г G К+/кгK + /kg высушенного dried гидротермически hydrothermally модифицированного modified материала material или приблизительно or approximately 25 25 г К+/кгg K + /kg высушенного dried гидротермически hydrothermally модифицированного modified

материала, включая все значения и диапазоны между ними.material, including all values and ranges in between.

В некоторых вариантах осуществления высвобождение K из высушенного гидротермически модифицированного материала повышается путем использования раствора CsNO3/HNO3 с рН 5. В различных вариантах осуществления высвобождение K из высушенного гидротермически модифицированного материала после 24-часового воздействия 10-кратным избытком 10-5 М CsNO3/HNO3 приблизительно в 1,1 раз - приблизительно в 2 раза больше, в чем высвобождение K из того же материала в выщелачивающем растворе HNO3 с рН 5. В некоторых вариантах осуществления выщелачивание приблизительно в 1,1 раз больше, приблизительно в 1,2 раза больше, приблизительно в 1,3 раза больше, приблизительно в 1,4 раза больше, приблизительно в 1,5 раза больше, приблизительно в 1,6 раза больше, приблизительно в 1,7 раза больше, приблизительно в 1,8 раза больше, приблизительно в 1,9 раза больше, приблизительно в 2 раза больше, включая все диапазоны и значения между ними. Без ограничения какой-либо конкретной теорией считается, что компоненты твердого вещества способствуют поглощению Cs+ и высвобождению K+.In some embodiments, the release of K from the dried hydrothermally modified material is enhanced by using a CsNO 3 /HNO 3 solution of pH 5. In various embodiments, the release of K from the dried hydrothermally modified material after 24 hours exposure to a 10-fold excess of 10 -5 M CsNO 3 /HNO 3 about 1.1 times - about 2 times more than the release of K from the same material in the HNO 3 leach solution at pH 5. In some embodiments, the leaching is about 1.1 times greater, about 1.2 about 1.3 times more, about 1.4 times more, about 1.5 times more, about 1.6 times more, about 1.7 times more, about 1.8 times more , approximately 1.9 times larger, approximately 2 times larger, including all ranges and values in between. Without being limited by any particular theory, it is believed that the components of the solid contribute to the absorption of Cs + and the release of K + .

При использовании в настоящем документе тест на высвобождение калия через 1 мин проводят следующим образом. Количество материала подвергают действию 10-кратного избытка 10-5 М HNO3 в течение 1 мин. Количество иона калия, высвободившееся из материала в течение периода в 1 мин, представляет высвобождение калия из материала согласно тесту на высвобождение калия через 1 мин. В некоторых вариантах осуществления согласно тесту на высвобождение калия через 1 мин высушенный гидротермически модифицированный материал высвобождает по меньшей мере 5000 мг (например, по меньшей мере 6000 мг, по меньшей мере 7000 мг, по меньшей мере 8000 мг, по меньшей мере 9000 мг, по меньшей мере 10000 мг, по меньшей мере 11000 мг) калия на 1 кг высушенного гидротермически модифицированного материала.As used herein, the 1 minute potassium release test is performed as follows. The amount of material is subjected to a 10-fold excess of 10 -5 M HNO 3 for 1 min. The amount of potassium ion released from the material over a period of 1 minute represents the release of potassium from the material according to the potassium release test after 1 minute. In some embodiments, according to the potassium release test, after 1 minute, the dried hydrothermally modified material releases at least 5000 mg (e.g., at least 6000 mg, at least 7000 mg, at least 8000 mg, at least 9000 mg, at least 10,000 mg, at least 11,000 mg) of potassium per 1 kg of dried hydrothermally modified material.

В некоторых вариантах осуществления относительно большое количество калия изначально высвобождается из высушенного гидротермически модифицированного материала с последующим относительно небольшим количеством калия, высвобождающимся в течение длительного периода времени. Это можно определять количественно, например, путем измерения относительного высвобождения калия, которое определено как X/Y, где X представляет количество калия, высвобожденное материалом согласно тесту на высвобождение калия через 1 мин, a Y представляет количество калия, высвобожденное материалом согласно тесту на высвобождение калия через 24 ч, которое меньше количества калия, высвобожденного материалом согласно тесту на высвобождение калия через 1 мин. В некоторых вариантах осуществления высушенный гидротермически модифицированный материал имеет относительное высвобождение калия от приблизительно 5 до приблизительно 20 (например, от приблизительно 7 до приблизительно 15, от приблизительно 9 до приблизительно 12). В некоторых вариантах осуществления высушенный гидротермически модифицированный материал имеет относительное высвобождение калия по меньшей мере приблизительно 5 (например, по меньшей мере приблизительно 6, по меньшей мере приблизительно 7, по меньшей мере приблизительно 8, по меньшей мере приблизительно 9, по меньшейIn some embodiments, a relatively large amount of potassium is initially released from the dried hydrothermally modified material, followed by a relatively small amount of potassium released over an extended period of time. This can be quantified, for example, by measuring the relative release of potassium, which is defined as X/Y, where X is the amount of potassium released by the material according to the potassium release test after 1 min, and Y is the amount of potassium released by the material according to the potassium release test after 24 hours, which is less than the amount of potassium released by the material according to the potassium release test after 1 minute. In some embodiments, the dried hydrothermally modified material has a relative potassium release of about 5 to about 20 (eg, about 7 to about 15, about 9 to about 12). In some embodiments, the dried hydrothermally modified material has a relative potassium release of at least about 5 (e.g., at least about 6, at least about 7, at least about 8, at least about 9, at least

- 24 039758 мере приблизительно 10, по меньшей мере приблизительно 11, по меньшей мере приблизительно 12, по меньшей мере приблизительно 13) и/или самое большее приблизительно 20 (например, самое большее приблизительно 19, самое большее приблизительно 18, самое большее приблизительно 17, самое большее приблизительно 16, самое большее приблизительно 15, самое большее приблизительно 14).- 24 039758 at least about 10, at least about 11, at least about 12, at least about 13) and/or at most about 20 (e.g., at most about 19, at most about 18, at most about 17, at most about 16, at most about 15, at most about 14).

В некоторых вариантах осуществления высушенный гидротермически модифицированный материал способен высвобождать другие элементы, помимо K. В различных вариантах осуществления дополнительные элементы, которые могут высвобождаться из материала, включают Al, Si, Ca, Na и Mg (например, в виде растворимых солей, которые могут содержать указанные элементы в ионной форме).In some embodiments, the dried hydrothermally modified material is capable of releasing elements other than K. In various embodiments, additional elements that may be released from the material include Al, Si, Ca, Na, and Mg (e.g., as soluble salts that may contain indicated elements in ionic form).

При использовании в настоящем документе тест на высвобождение кальция через 24 ч выполняют следующим образом. Количество материала подвергают действию 10-кратного избытка 10-5 М HNO3 в течение 24 ч. Количество иона кальция, высвободившееся из материала в течение периода в 24 ч, представляет высвобождение кальция из материала согласно тесту на высвобождение кальция через 24 ч. При сравнении величины высвобождения кальция согласно тесту на высвобождение кальция через 24 ч коли чество материала, протестированного для каждого из различных материалов, одинаково.As used herein, the 24 hour calcium release test is performed as follows. The amount of material is exposed to a 10-fold excess of 10 -5 M HNO3 for 24 hours. The amount of calcium ion released from the material over a period of 24 hours represents the release of calcium from the material according to the calcium release test after 24 hours. calcium according to the calcium release test after 24 hours, the amount of material tested for each of the different materials is the same.

В некоторых вариантах осуществления настоящего раскрытия согласно тесту на высвобождение кальция через 24 ч количество Ca2+, высвободившееся из гидротермически модифицированного или вы сушенного гидротермически модифицированного материала, находится в диапазоне от приблизительноIn some embodiments of the present disclosure, according to the 24 hour calcium release test, the amount of Ca 2+ released from the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified material ranges from about

0,01 до приблизительно 0,35 г Ca2+/кг высушенного гидротермически модифицированного материала. В некоторых вариантах осуществления количество Ca2+, высвободившееся согласно тесту на высвобожде ние кальция через 24 ч, составляет приблизительно 0,01 модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного материала, приблизительно 0,025 г материала, приблизительно 0,05 г материала, приблизительно 0,075 г материала, приблизительно 0,1 г материала, приблизительно 0,125 г материала, приблизительно 0,15 г материала, приблизительно 0,175 г материала, приблизительно 0,2 г материала, приблизительно 0,225 г материала, приблизительно 0,25 г материала, приблизительно 0,275 г материала, приблизительно 0,3 г материала, приблизительно 0,325 г материала, приблизительно 0,35 г г Ca2+/кг высушенного Ca2+/кг высушенного Ca2+/кг высушенного Ca2+/кг высушенного Ca2+/кг высушенного Ca2+/кг высушенного Ca2+/кг высушенного Ca2+/кг высушенного Ca2+/кг высушенного Ca2+/кг высушенного Ca2+/кг высушенного Ca2+/кг высушенного Ca2+/кг высушенного Ca2+/кг высушенного Ca2+/кг высушенного модифицированного материала, включая все значения и диапазоны между ними.0.01 to about 0.35 g Ca 2+ /kg dried hydrothermally modified material. In some embodiments, the amount of Ca 2+ released according to the 24 hour calcium release test is approximately 0.01 modified modified modified modified modified modified modified modified modified modified modified modified modified material, approximately 0.025 g of material, approximately 0.05 g material, approximately 0.075 g material, approximately 0.1 g material, approximately 0.125 g material, approximately 0.15 g material, approximately 0.175 g material, approximately 0.2 g material, approximately 0.225 g material, approximately 0.25 g material , approximately 0.275 g of material, approximately 0.3 g of material, approximately 0.325 g of material, approximately 0.35 g g Ca 2+ /kg dried Ca 2+ /kg dried Ca 2+ /kg dried Ca 2+ /kg dried Ca 2 + /kg dried Ca 2+ /kg dry dry Ca 2+ /kg dried Ca 2+ /kg dried Ca 2+ /kg dried Ca 2+ /kg dried Ca 2+ /kg dried Ca 2+ /kg dried Ca 2+ /kg dried Ca 2+ /kg dried Ca 2+ /kg dried modified material, including all values and ranges in between.

гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермическиhydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally

При использовании в настоящем документе тест на высвобождение алюминия через 24 ч выполняют следующим образом. Количество материала подвергают действию 10-кратного избытка 10-5 M HNO3 в течение 24 ч. Количество иона алюминия, высвободившееся из материала в течение периода в 24 ч, представляет высвобождение алюминия из материала согласно тесту на высвобождение алюминия через 24 ч. При сравнении величины высвобождения алюминия согласно тесту на высвобождение алюминия через 24 ч количество материала, протестированного для каждого из различных материалов, одинаково.As used herein, the 24 hour aluminum release test is performed as follows. The amount of material is exposed to a 10-fold excess of 10 -5 M HNO3 for 24 hours. The amount of aluminum ion released from the material over a period of 24 hours represents the release of aluminum from the material according to the aluminum release test after 24 hours. aluminum according to the aluminum release test after 24 hours, the amount of material tested for each of the different materials is the same.

В некоторых вариантах осуществления настоящего раскрытия согласно тесту на высвобождение алюминия через 24 ч количество Al3+, высвободившееся из гидротермически модифицированного или высушенного гидротермически модифицированного материала, находится в диапазоне от приблизительно 0,02 до приблизительно 0,35 г А13+/кг высушенного гидротермически модифицированного материала. В некоторых вариантах осуществления количество Al3+, высвободившееся согласно тесту на высвобождение алюминия через 24 ч, составляло приблизительно 0,02 г А13+/кг высушенного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного материала, приблизительно материала, приблизительно материала, приблизительно материала, приблизительно материала, приблизительно материала, приблизительно материала, приблизительно материала, приблизительно материала, приблизительно материала, приблизительно материала, приблизительно материала, приблизительно материала, приблизительноIn some embodiments of the present disclosure, according to the 24 hour aluminum release test, the amount of Al 3+ released from the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified material is in the range of about 0.02 to about 0.35 g Al 3+ /kg hydrothermally dried modified material. In some embodiments, the amount of Al 3+ released according to the aluminum release test after 24 hours was approximately 0.02 g Al 3+ /kg dried modified modified modified modified modified modified modified modified modified modified modified modified modified material, approximately material, approximately material, approximately material, approximately material, approximately material, approximately material, approximately material, approximately material, approximately material, approximately material, approximately material, approximately material, approximately

0,05 0,075 0,10.05 0.075 0.1

0,125 0,15 0,175 0,20.125 0.15 0.175 0.2

0,225 0,25 0,275 0,30.225 0.25 0.275 0.3

0,325 0,35 г0.325 0.35 g

г гg g

г гg g

г гg g

г гg g

г гg g

г гg g

А13+/кгА1 3+ /kg

А13+/кгА1 3+ /kg

А13+/кгА1 3+ /kg

А13+/кгА1 3+ /kg

А13+/кгА1 3+ /kg

А13+/кгА1 3+ /kg

А13+/кгА1 3+ /kg

А13+/кгА1 3+ /kg

А13+/кгА1 3+ /kg

А13+/кгА1 3+ /kg

А13+/кгА1 3+ /kg

А13+/кгА1 3+ /kg

А13+/кг высушенного высушенного высушенного высушенного высушенного высушенного высушенного высушенного высушенного высушенного высушенного высушенного высушенного модифицированного материала, включая все значения и диапазоны между ними.A1 3+ /kg dried dried dried dried dried dried dried dried dried dried dried modified material, including all values and ranges therebetween.

гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермическиhydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally

- 25 039758- 25 039758

При использовании в настоящем документе тест на высвобождение кремния через 24 ч выполняют следующим образом. Количество материала подвергают действию 10-кратного избытка 10-5 М HNO3 в течение 24 ч. Количество кремния, высвободившееся из материала в течение периода в 24 ч, представляет высвобождение кремния (например, в виде растворимых силикатов, включая ортокремниевую кислоту и ее олигомерные или полимерные формы) из материала согласно тесту на высвобождение кремния через 24 ч. При сравнении величины высвобождения кремния согласно тесту на высвобождение кремния через 24 ч количество материала, протестированного для каждого из различных материалов, одинаково.As used herein, the 24 hour silicon release test is performed as follows. The amount of material is exposed to a 10-fold excess of 10 -5 M HNO3 for 24 hours. The amount of silicon released from the material over a period of 24 hours represents the release of silicon (for example, in the form of soluble silicates, including orthosilicic acid and its oligomeric or polymeric form) from the material according to the silicon release test after 24 hours. When comparing the amount of silicon release according to the silicon release test after 24 hours, the amount of material tested for each of the different materials is the same.

В некоторых вариантах осуществления согласно тесту на высвобождение кремния через 24 ч коли чество кремния, высвободившееся из гидротермически модифицированного или высушенного гидротер мически модифицированного материала, находится в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизитель но 1,5 г кремния/кг высушенного гидротермически модифицированного материала. В некоторых вариан тах осуществления количество кремния, высвободившееся согласно тесту на высвобождение кремния через 24 ч, составляло приблизительно 0,1 г кремния/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, приблизительно 0,2 г кремния/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, приблизительно 0,3 г кремния/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, приблизительно 0,4 г кремния/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, приблизительно 0,5 г кремния/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, приблизительно 0,6 г кремния/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, приблизительно 0,7 г кремния/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, приблизительно 0,8 г кремния/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, приблизительно 0,9 г кремния/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, приблизительно 1 г кремния/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, приблизительно 1,1 г кремния/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, приблизительно 1,2 г кремния/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, приблизительно 1,3 г кремния/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, приблизительно 1,4 г кремния/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, приблизительно 1,5 г кремния/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, включая все значения и диапазоны между ними.In some embodiments, according to the 24 hour silicon release test, the amount of silicon released from the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified material is in the range of about 0.1 to about 1.5 g silicon/kg dried hydrothermally modified material. In some embodiments, the amount of silicon released according to the 24 hour silicon release test was approximately 0.1 g silicon/kg dried hydrothermally modified material, approximately 0.2 g silicon/kg dried hydrothermally modified material, approximately 0.3 g silicon/kg dried hydrothermally modified material, approximately 0.4 g silicon/kg dried hydrothermally modified material, approximately 0.5 g silicon/kg dried hydrothermally modified material, approximately 0.6 g silicon/kg dried hydrothermally modified material, approximately 0, 7 g silicon/kg dried hydrothermally modified material, approximately 0.8 g silicon/kg dried hydrothermally modified material, approximately 0.9 g silicon/kg dried hydrothermally modified material, approximately 1 g silicon/kg dried hydrothermally modified material 1.1 g silicon/kg dried hydrothermally modified material, approximately 1.2 g silicon/kg dried hydrothermally modified material, approximately 1.3 g silicon/kg dried hydrothermally modified material, approximately 1.4 g silicon/kg dried hydrothermally modified material, approximately 1.5 g silicon/kg dried hydrothermally modified material, including all values and ranges in between.

При использовании в настоящем документе тест на высвобождение натрия через 24 ч выполняют следующим образом. Количество гидротермически модифицированного материала или высушенного гидротермически модифицированного материала подвергают действию 10-кратного избытка 10-5 М HNO3 в течение 24 ч. Количество иона натрия, высвободившееся из материала в течение периода в 24 ч, представляет высвобождение натрия из материала согласно тесту на высвобождение натрия через 24 ч. При сравнении величины высвобождения натрия согласно тесту на высвобождение натрия через 24 ч количество материала, протестированного для каждого из различных материалов, одинаково.As used herein, the 24 hour sodium release test is performed as follows. The amount of hydrothermally modified material or dried hydrothermally modified material is subjected to a 10-fold excess of 10 -5 M HNO3 for 24 hours. 24 hours When comparing the sodium release value according to the sodium release test after 24 hours, the amount of material tested for each of the different materials is the same.

В еще одном варианте осуществления настоящего раскрытия согласно тесту на высвобождение натрия через 24 ч количество Na+, высвободившееся из гидротермически модифицированного или высушенного гидротермически модифицированного материала, находится в диапазоне от приблизительно 0,01 до приблизительно 0,1 г Na+/кг высушенного гидротермически модифицированного материала. В еще одном варианте количество Na+, высвободившееся согласно тесту на высвобождение натрия через ч, составляло приблизительно 0,01 материала, материала, материала, материала, материала, материала, приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно материала, приблизительно материала, приблизительно материала, приблизительно материала, приблизительноIn yet another embodiment of the present disclosure, according to the sodium release test after 24 hours, the amount of Na + released from the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified material is in the range of from about 0.01 to about 0.1 g Na + /kg of dried hydrothermally modified material. In yet another embodiment, the amount of Na + released according to the sodium release test after one hour was approximately 0.01 material, material, material, material, material, material, approximately approximately approximately approximately approximately approximately material, approximately material, approximately material, approximately material , approximately

0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045 0,050.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05

0,0550.055

0,06 г Na+/кг высушенного гидротермически0.06 g Na + /kg hydrothermally dried

Na+/кг Na+/кг Na+/кг Na+/кг Na+/кг Na+/кгNa + /kg Na + /kg Na + /kg Na + /kg Na + /kg Na + /kg

Na+/кг Na+/кг Na+/кг высушенного высушенного высушенного высушенного высушенного высушенного высушенного высушенного высушенного приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительно приблизительноNa + /kg Na + /kg Na + /kg dried dried dried dried dried dried dried dried dried approximately approximately approximately approximately approximately approximately

0,065 0,07 0,075 0,08 0,085 0,09 0,0950.065 0.07 0.075 0.08 0.085 0.09 0.095

Na+/кг Na+/кг Na+/кг Na+/кг Na+/кг Na+/кг Na+/кгNa + /kg Na + /kg Na + /kg Na + /kg Na + /kg Na + /kg Na + /kg

Na+/кг высвобождающего ион гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного щелочного металла высушенного высушенного высушенного высушенного высушенного высушенного высушенного гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного приблизительно 0,1 г Na+/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, материала, материала, материала, материала, материала, материала, материала, материала, включая все значения и диапазоны между ними.Na + /kg releasing ion hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally modified modified modified modified modified modified modified modified alkali metal dried dried dried dried dried dried dried dried hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally modified modified hydrothermally modified approximately modified hydrothermally modified approximately .1 g Na + /kg dried hydrothermally modified material, material, material, material, material, material, material, material, material, including all values and ranges in between.

При использовании в настоящем документе тест на высвобождение магния через 24 ч выполняютAs used herein, the magnesium release test after 24 hours is performed

- 26 039758 следующим образом. Количество гидротермически модифицированного материала или высушенного гидротермически модифицированного материала подвергают действию 10-кратного избытка 10-5 М- 26 039758 as follows. The amount of hydrothermally modified material or dried hydrothermally modified material is subjected to a 10-fold excess of 10 -5 M

HNO3 в течение 24 ч. Количество иона магния, высвободившееся из материала в течение периода в 24 ч, представляет высвобождение магния из материала согласно тесту на высвобождение магния через 24 ч.HNO 3 over 24 hours. The amount of magnesium ion released from the material over a period of 24 hours represents the release of magnesium from the material according to the magnesium release test after 24 hours.

При сравнении величины высвобождения магния согласно тесту на высвобождение магния через 24 ч количество материала, протестированного для каждого из различных материалов, одинаково.When comparing the magnitude of magnesium release according to the magnesium release test after 24 hours, the amount of material tested for each of the different materials is the same.

В некоторых вариантах осуществления настоящего раскрытия согласно тесту на высвобождение магния через 24 ч количество магния, высвободившееся из гидротермически модифицированного или высушенного гидротермически модифицированного материала, находится в диапазоне от приблизительно 0,01 до приблизительно 0,1 г Mg2+/кг высушенного гидротермически модифицированного материала. В некоторых вариантах осуществления количество Mg2+, высвободившееся согласно тесту на высвобождение магния через модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного модифицированного ч, составляло приблизительно 0,01 г Mg2+/кг высушенного материала, приблизительно 0,015 г Mg2+/кг высушенного материала, приблизительно 0,02 г Mg2+/кг высушенного материала, приблизительно 0,025 г Mg2+/кг высушенного материала, приблизительно 0,03 г Mg2+/кг высушенного материала, приблизительно 0,035 г Mg2+/кг высушенного материала, приблизительно 0,04 г Mg2+//кг высушенного материала, приблизительно 0,045 г Mg2+/кг высушенного материала, приблизительно 0,05 г Mg2+/кг высушенного материала, приблизительно 0,055 г Mg2+/кг высушенного материала, приблизительно 0,06 г Mg2+/кг высвобождающего гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически гидротермически ион щелочного металла материала, приблизительно 0,065 г Mg2+/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, приблизительно 0,07 г Mg2+/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, приблизительно 0,075 г Mg2+/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, приблизительно 0,08 г Mg2+/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, приблизительно 0,085 г Mg2+/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, приблизительно 0,09 г Mg2+/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, приблизительно 0,095 г Mg2+/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, приблизительно 0,1 г Mg2+/кг высушенного гидротермически модифицированного материала, включая все значения и диапазоны между ними.In some embodiments of the present disclosure, according to the magnesium release test after 24 hours, the amount of magnesium released from the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified material is in the range of from about 0.01 to about 0.1 g Mg 2+ /kg of dried hydrothermally modified material . In some embodiments, the amount of Mg 2+ released according to the magnesium release test through the modified modified modified modified modified modified modified modified modified h was approximately 0.01 g Mg 2+ /kg dried material, approximately 0.015 g Mg 2+ /kg dried material, approximately 0.02 g Mg 2+ /kg dried material, approximately 0.025 g Mg 2+ /kg dried material, approximately 0.03 g Mg 2+ /kg dried material, approximately 0.035 g Mg 2+ /kg dried material approx. 0.04 g Mg 2+ /kg dried material, approx. 0.045 g Mg 2+ /kg dried material, approx. 0.05 g Mg 2+ /kg dried material, approx . approx. 0.06 g Mg 2+ /kg releasing hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrot thermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally hydrothermally alkali metal ion material, approximately 0.065 g Mg 2+ /kg dried hydrothermally modified material, approximately 0.07 g Mg 2+ /kg dried hydrothermally modified material, approximately 0.075 g Mg 2+ /kg dried hydrothermally modified material , approximately 0.08 g Mg 2+ /kg dried hydrothermally modified material, approximately 0.085 g Mg 2+ /kg dried hydrothermally modified material, approximately 0.09 g Mg 2+ /kg dried hydrothermally modified material, approximately 0.095 g Mg 2+ /kg dried hydrothermally modified material, approximately 0.1 g Mg 2+ /kg dried hydrothermally modified material, including all values and ranges in between.

На основе вышесказанного и без ограничения какой-либо теорией считается, что минералогический состав гидротермически модифицированного или высушенного гидротермически модифицированного материала подходит тропическим почвам. В различных вариантах осуществления измененный K-полевой шпат, как описано в настоящем документе, является потенциальным резервуаром питательных веществ и вносит положительный вклад в механику почвы. Считается, что гидрогранат эффективно стабилизирует Al, тогда как гидрат силиката α-дикальция, 11 А тоберморит и аморфный гидрат силиката кальция являются источником K, Si, Ca и щелочности. При более высокой щелочности может быть доступно замещение обработки известью. Тоберморит может выступать в качестве ионообменника, особенно если возникают изоморфные включения, такие как подтвержденные в данном испытании (табл. 1; ESI-EPMA). Кроме того, замещенные Al тобермориты могут показывать более высокую селективность к Cs и, вероятно, к другим тяжелым металлам, что может быть особенно полезным для рекультивации загрязненных почв. Заряд таких минеральных фаз рассматривают как дополнительную пользу для почв. При низком рН коллоиды почв положительно заряжены, удерживая анионы, такие как нитраты и фосфаты, тогда как при более высоком рН отрицательные заряды удерживают катионы. Основная масса минеральных фаз высушенного гидротермически модифицированного материала, как ожидается, имеет отрицательный поверхностный заряд, за исключением случая с очень низким рН. Сам полевой шпат имеет отрицательный поверхностный заряд свыше рН ~2. Хотя на такое значение влияет ионная сила почвенного раствора, фракция измененного полевого шпата отдельно может способствовать ограничению потерь доступного для немедленного высвобождения K+, внося вклад также в активную секвестрацию Al3+ и Fe2+/3+.Based on the foregoing, and without being bound by any theory, the mineralogical composition of the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified material is believed to be suitable for tropical soils. In various embodiments, modified K-feldspar as described herein is a potential reservoir of nutrients and positively contributes to soil mechanics. It is believed that hydrogarnet effectively stabilizes Al, while α-dicalcium silicate hydrate, 11 A tobermorite, and amorphous calcium silicate hydrate are a source of K, Si, Ca, and alkalinity. At higher alkalinity, substitution of lime treatment may be available. Tobermorite can act as an ion exchanger, especially if isomorphic inclusions occur, such as those confirmed in this test (Table 1; ESI-EPMA). In addition, Al-substituted tobermorites may show higher selectivity for Cs and probably other heavy metals, which may be particularly useful for remediation of contaminated soils. The charge of such mineral phases is considered as an additional benefit for soils. At low pH, soil colloids are positively charged, holding anions such as nitrate and phosphate, while at higher pH, negative charges hold cations. The bulk of the mineral phases of the dried hydrothermally modified material is expected to have a negative surface charge, except in the case of very low pH. The feldspar itself has a negative surface charge above pH ~2. Although this value is affected by the ionic strength of the soil solution, the altered feldspar fraction alone can help limit the loss of immediately available K + , contributing also to the active sequestration of Al 3+ and Fe 2+/3+ .

В некоторых вариантах осуществления высушенный гидротермически модифицированный материал, описанный в настоящем документе, имеет способность высвобождать первую порцию элемента(ов) (например, K, Ca, Mg, Na, Al и/или Si) относительно быстро (например, легко растворяется в воде и растворяется в течение минут или часов при контакте с водой), тогда как одна или более дополнительных порций высвобождаются в относительно замедленном и/или непрерывном режиме в течение длительного периода времени (например, находится в менее растворимой форме и высвобождается медленнее в течение периода в дни, недели или месяцы). Таким образом, в некоторых вариантах осуществления высушенные гидротермически модифицированные материалы, раскрытые в настоящем документе, имеют желаемое свойство, заключающееся в наличии как относительно быстро высвобождающегося K, так и относительно медленно высвобождающегося K, как указано выше.In some embodiments, the dried hydrothermally modified material described herein has the ability to release the first portion of element(s) (e.g., K, Ca, Mg, Na, Al, and/or Si) relatively quickly (e.g., readily soluble in water and dissolves within minutes or hours upon contact with water), while one or more additional portions are released in a relatively slow and/or continuous manner over a long period of time (for example, is in a less soluble form and is released more slowly over a period of days, weeks or months). Thus, in some embodiments, the dried hydrothermally modified materials disclosed herein have the desired property of having both relatively fast-release K and relatively slow-release K, as discussed above.

В некоторых вариантах осуществления высушенные гидротермически модифицированные мате- 27 039758 риалы, имеющие главным образом относительно медленно высвобождающийся K, можно получать путем промывки высушенного материала при помощи продутой инертным газом воды. Считается, что такая обработка удаляет растворимый K, оставляя калий, допускающий высвобождение в замедленном и непрерывном режиме. В некоторых вариантах осуществления промытые материалы высвобождают от приблизительно 1 до приблизительно 20% калия, доступного в непромытом материале. В некоторых вариантах осуществления промытые материалы высвобождают приблизительно 1%, приблизительно 2%, приблизительно 3%, приблизительно 4%, приблизительно 5%, приблизительно 6%, приблизительно 7%, приблизительно 8%, приблизительно 9%, приблизительно 10%, приблизительно 11%, приблизительно 12%, приблизительно 13%, приблизительно 14%, приблизительно 15%, приблизительно 16%, приблизительно 17%, приблизительно 18%, приблизительно 19%, приблизительно 20% калия, доступного в непромытом материале, включая все значения и диапазоны между ними.In some embodiments, dried hydrothermally modified materials having primarily relatively slow release K can be obtained by washing the dried material with inert gas purged water. This treatment is believed to remove soluble K, leaving potassium to be released in a slow and continuous manner. In some embodiments, the washed materials release from about 1% to about 20% of the potassium available in the unwashed material. In some embodiments, the washed materials release about 1%, about 2%, about 3%, about 4%, about 5%, about 6%, about 7%, about 8%, about 9%, about 10%, about 11% , approximately 12%, approximately 13%, approximately 14%, approximately 15%, approximately 16%, approximately 17%, approximately 18%, approximately 19%, approximately 20% of potassium available in unwashed material, including all values and ranges in between .

В некоторых вариантах осуществления считается, что высушенный гидротермически модифицированный материал имеет мгновенно растворяющийся углеродсодержащий или гидроксидный компонент (например, гидроксид калия), который может, например, обеспечивать сельскохозяйственным культурам непосредственный источник K, не содержащий хлор. Однако считается, что в некоторых вариантах осуществления относительно небольшая с относительно длительным высвобождением порция K, высвобождающаяся из высушенного гидротермически модифицированного материала, перераспределяется между несколькими фазами, и, таким образом, вероятнее всего доступна с более медленной скоростью.In some embodiments, the dried hydrothermally modified material is considered to have an instantaneous carbonaceous or hydroxide component (eg, potassium hydroxide) that can, for example, provide crops with a direct, chlorine-free source of K. However, it is believed that in some embodiments, the relatively small, relatively sustained release portion of K released from the dried hydrothermally modified material is redistributed between multiple phases, and thus is likely to be available at a slower rate.

В различных вариантах осуществления высушенный гидротермически модифицированный материал представляет собой удобрение. В некоторых вариантах осуществления удобрение представляет собой K+-удобрение. В некоторых вариантах осуществления удобрение представляет собой Ca2+-удобрение. В некоторых вариантах осуществления удобрение представляет собой Na+-удобрение. В некоторых вариантах осуществления удобрение представляет собой Mg2+-удобрение. В некоторых вариантах осуществления удобрение представляет собой кремниевое удобрение. В некоторых вариантах осуществления удобрение представляет собой удобрение с несколькими питательными веществами (например, путем высвобождения одной или более частиц, указанных в этом параграфе).In various embodiments, the dried hydrothermally modified material is a fertilizer. In some embodiments, the implementation of the fertilizer is a K + -fertilizer. In some embodiments, the implementation of the fertilizer is a Ca 2+ -fertilizer. In some embodiments, the implementation of the fertilizer is a Na + -fertilizer. In some embodiments, the fertilizer is a Mg 2+ fertilizer. In some embodiments, the implementation of the fertilizer is a silicon fertilizer. In some embodiments, the fertilizer is a multi-nutrient fertilizer (eg, by releasing one or more of the particles identified in this paragraph).

Также было показано в различных вариантах осуществления настоящего раскрытия, что катионный элемент, доступный для высвобождения, может быть заменен на одной или более стадиях, например, при сушке на стадии (d) или на стадии (c). Эти ионообменные характеристики могут быть пригодны при адаптации высвобождающего ионы металлов материала к конкретному применению, включая, помимо прочего, рекультивацию почв (Cs+ или Cd2+) и удобрения с медленным высвобождением N (NH4+). В некоторых вариантах осуществления высушенные гидротермически модифицированные материалы, которые являются удобрениями с медленным высвобождением, могут отвечать на сигналы растений (например, выделение экссудатов), что приводит к высвобождению конкретных питательных веществ посредством минерального обмена. В различных вариантах осуществления полезное и неожиданное умеренное высвобождение ионов металлов происходит отчасти из-за вышеуказанных ионообменных свойств высушенного гидротермически модифицированного материала.It has also been shown in various embodiments of the present disclosure that the releasable cationic element can be replaced in one or more steps, such as drying in step (d) or step (c). These ion exchange characteristics may be useful in tailoring the metal ion releasing material to a particular application, including but not limited to soil remediation (Cs + or Cd 2+ ) and slow release N fertilizers (NH4+). In some embodiments, dried hydrothermally modified materials that are slow release fertilizers can respond to plant signals (eg, exudates) that result in the release of specific nutrients through mineral metabolism. In various embodiments, the beneficial and unexpected modest release of metal ions is due in part to the above ion exchange properties of the dried hydrothermally modified material.

Регулируемая природа способа, описанного в настоящем документе, обеспечивает образование любого числа отдельных композиций с различными диапазонами минералогических фаз, описанных в раскрытии, посредством модификации условий реакции, обработки и сушки.The controlled nature of the process described herein allows for the formation of any number of separate compositions with different ranges of mineralogical phases described in the disclosure, through modification of the reaction, processing and drying conditions.

В различных вариантах осуществления гидротермически модифицированные или высушенные гидротермически модифицированные материалы содержат: измененный алюмосиликат калия (например, алюмосиликат калия, в котором по меньшей мере приблизительно 5%, приблизительно 10%, приблизительно 15%, приблизительно 20%, приблизительно 25% или приблизительно 30% калия, изначально при сутствующего в решетке алюмосиликата сырьевого материала, замещается на другой катион, такой как Ca2+); алюмосиликат кальция и гидрат силиката кальция; причем количество доступного калия в гидротермически модифицированном или высушенном гидротермически модифицированном материале составляет по меньшей мере приблизительно 10 мас.% всего содержания калия в материале, причем доступный калий представляет количество калия, растворившееся, когда материал подвергают условиям выщелачивания, включающим перемешивание 1 мас.ч. порошкообразного материала в 10 мас.ч. HNO3 с исходным рН 5 в течение 24 ч. В некоторых вариантах осуществления количество доступного калия со-In various embodiments, the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified materials comprise: modified potassium aluminosilicate (e.g., potassium aluminosilicate in which at least about 5%, about 10%, about 15%, about 20%, about 25%, or about 30% potassium originally present in the raw material aluminosilicate lattice is replaced by another cation such as Ca 2+ ); calcium aluminum silicate and calcium silicate hydrate; moreover, the amount of available potassium in the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified material is at least about 10 wt.% of the total potassium content in the material, and available potassium represents the amount of potassium dissolved when the material is subjected to leaching conditions, including stirring 1 wt.h. powdered material in 10 wt.h. HNO 3 with an initial pH of 5 for 24 hours. In some embodiments, the amount of available potassium is

ставляет по меньшей мере приблизительно 1 мас.%, makes at least about 1 wt.%, по меньшей мере приблизительно 2 at least about 2 мас.%, wt%, по on меньшей lesser мере measure приблизительно approximately 3 3 мас.%, wt%, по on меньшей lesser мере measure приблизительно approximately 4 4 мас.%, wt%, по on меньшей lesser мере measure приблизительно approximately 5 5 мас.%, wt%, по on меньшей lesser мере measure приблизительно approximately 6 6 мас.%, wt%, по on меньшей lesser мере measure приблизительно approximately 7 7 мас.%, wt%, по on меньшей lesser мере measure приблизительно approximately 8 eight мас.%, wt%, по on меньшей lesser мере measure приблизительно approximately 9 nine мас.%, wt%, по on меньшей lesser мере measure приблизительно approximately 10 ten мас.%, wt%, по on меньшей lesser мере measure приблизительно approximately 11 eleven мас.%, wt%, по on меньшей lesser мере measure приблизительно approximately 12 12 мас.%, wt%, по on меньшей lesser мере measure приблизительно approximately 13 thirteen мас.%, wt%, по on меньшей lesser мере measure приблизительно approximately 14 fourteen мас.%, wt%, по on меньшей lesser мере measure приблизительно approximately 15 fifteen мас.%, wt%, по on меньшей lesser мере measure приблизительно approximately 16 sixteen мас.%, wt%, по on меньшей lesser мере measure приблизительно approximately 17 17 мас.%, wt%, по on меньшей lesser мере measure приблизительно approximately 18 eighteen мас.%, wt%, по on меньшей мере приблизительно 19 мас.% at least about 19 wt.% или по or by меньшей мере приблизительно 20 мас.% at least about 20 wt.% всего Total содер- content-

- 28 039758 жания калия в материале. В некоторых вариантах осуществления гидротермически модифицированный или высушенный гидротермически модифицированный материал содержит ультракалиевый сиенит, в котором по меньшей мере приблизительно 1-10 мас.% калия в решетке замещено на кальций. В некоторых вариантах осуществления гидротермически модифицированный или высушенный гидротермически модифицированный материал содержит ультракалиевый сиенит по меньшей мере с приблизительно 1%, приблизительно 2%, приблизительно 3%, приблизительно 4%, приблизительно 5%, приблизительно 6%, приблизительно 7%, приблизительно 8%, приблизительно 9% или приблизительно 10%, включая все диапазоны и значения между ними.- 28 039758 potassium content in the material. In some embodiments, the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified material comprises an ultrapotassium syenite in which at least about 1-10% by weight of potassium in the lattice has been replaced by calcium. In some embodiments, the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified material contains ultrapotassium syenite with at least about 1%, about 2%, about 3%, about 4%, about 5%, about 6%, about 7%, about 8%, approximately 9% or approximately 10%, including all ranges and values in between.

В некоторых вариантах осуществления обеспечены высушенные гидротермически модифицированные материалы, которые содержат приблизительно 45-65 мас.% измененной фазы калиевого полевого шпата, приблизительно 1-10 мас.% фазы тоберморита, приблизительно 1-10 мас.% фазы гидрограната, приблизительно 1-10 мас.% фазы гидрата силиката дикальция и приблизительно 20-40 мас.% аморфной фазы. В некоторых вариантах осуществления высушенный гидротермически модифицирован-In some embodiments, dried hydrothermally modified materials are provided that contain about 45-65 wt.% modified potassium feldspar phase, about 1-10 wt.% tobermorite phase, about 1-10 wt.% hydrogarnet phase, about 1-10 wt. .% of the dicalcium silicate hydrate phase and approximately 20-40 wt.% of the amorphous phase. In some embodiments, the dried hydrothermally modified

ный материал material содержит contains приблизительно approximately 45 45 мас.% wt% фазы K-полевого phase K-field шпата, spar, приблизительно approximately 46 46 мас.%, wt%, приблизительно approximately 47 47 мас.%, wt%, приблизительно approximately 48 48 мас.%, wt%, приблизительно approximately 49 49 мас.%, wt%, приблизительно approximately 50 fifty мас.%, wt%, приблизительно approximately 51 51 мас.%, wt%, приблизительно approximately 52 52 мас.%, wt%, приблизительно approximately 53 53 мас.%, wt%, приблизительно approximately 54 54 мас.%, wt%, приблизительно approximately 55 55 мас.%, wt%, приблизительно approximately 56 56 мас.%, wt%, приблизительно approximately 57 57 мас.%, wt%, приблизительно approximately 58 58 мас.%, wt%, приблизительно approximately 59 59 мас.%, wt%, приблизительно approximately 60 60 мас.%, wt%, приблизительно approximately 61 61 мас.%, wt%, приблизительно approximately 62 62 мас.%, wt%, приблизительно approximately 63 63 мас.%, wt%,

приблизительно 64 мас.%, приблизительно 65 мас.%, включая все диапазоны и значения между ними. В других вариантах осуществления высушенный гидротермически модифицированный материал содержит приблизительно 1 мас.% фазы тоберморита, приблизительно 2 мас.%, приблизительно 3 мас.%, приблизительно 4 мас.%, приблизительно 5 мас.%, приблизительно 6 мас.%, приблизительно 7 мас.%, приблизительно 8 мас.%, приблизительно 9 мас.%, приблизительно 10 мас.%, включая все диапазоны и значения между ними. В некоторых вариантах осуществления высушенный гидротермически модифицированный материал содержит приблизительно 1 мас.% фазы гидрограната, приблизительно 2 мас.%, приблизительно 3 мас.%, приблизительно 4 мас.%, приблизительно 5 мас.%, приблизительно 6 мас.%, приблизительно 7 мас.%, приблизительно 8 мас.%, приблизительно 9 мас.%, приблизительно 10 мас.%, включая все диапазоны и значения между ними. В некоторых вариантах осуществления высушенный гидротермически модифицированный материал содержит приблизительно 1 мас.% фазы гидрата силика та дикальция, приблизительно 2 мас.%, приблизительно 3 мас.%, приблизительно 4 мас.%, приблизи тельно 5 мас.%, приблизительно 6 мас.%, приблизительно 7 мас.%, приблизительно 8 мас.%, приблизи тельно 9 мас.%, приблизительно 10 мас.%, включая все диапазоны и значения между ними. В некоторых других вариантах осуществления высушенный гидротермически модифицированный материал содержит приблизительно 20 мас.% аморфной фазы, приблизительно 22 мас.%, приблизительно 24 мас.%, приблизительно 26 мас.%, приблизительно 28 мас.%, приблизительно 30 мас.%, приблизительно 32 мас.%, приблизительно 34 мас.%, приблизительно 36 мас.%, приблизительно 38 мас.%, приблизительно 40 мас.%, включая все диапазоны и значения между ними.about 64 wt.%, about 65 wt.%, including all ranges and values in between. In other embodiments, the dried hydrothermally modified material contains about 1 wt.% tobermorite phase, about 2 wt.%, about 3 wt.%, about 4 wt.%, about 5 wt.%, about 6 wt.%, about 7 wt. .%, approximately 8 wt.%, approximately 9 wt.%, approximately 10 wt.%, including all ranges and values in between. In some embodiments, the dried hydrothermally modified material contains about 1 wt% of a hydrogen garnet phase, about 2 wt%, about 3 wt%, about 4 wt%, about 5 wt%, about 6 wt%, about 7 wt%. .%, approximately 8 wt.%, approximately 9 wt.%, approximately 10 wt.%, including all ranges and values in between. In some embodiments, the dried hydrothermally modified material contains about 1 wt% dicalcium silicate hydrate phase, about 2 wt%, about 3 wt%, about 4 wt%, about 5 wt%, about 6 wt%. , about 7 wt.%, about 8 wt.%, about 9 wt.%, about 10 wt.%, including all ranges and values in between. In some other embodiments, the dried hydrothermally modified material contains about 20 wt% amorphous phase, about 22 wt%, about 24 wt%, about 26 wt%, about 28 wt%, about 30 wt%, about 32 wt.%, approximately 34 wt.%, approximately 36 wt.%, approximately 38 wt.%, approximately 40 wt.%, including all ranges and values in between.

В некоторых вариантах осуществления гидротермически модифицированные или высушенные гидротермически модифицированные материалы, раскрытые в настоящем документе, дополнительно содержат один или более карбонатов, например, K2CO3, Na2CO3, MgCO3, CaCO3 и их комбинации. В некоторых вариантах осуществления гидротермически модифицированные или высушенные гидротермически модифицированные материалы дополнительно содержат карбонаты калия, карбонаты кальция, карбонаты натрия и любые их комбинации. В некоторых вариантах осуществления гидротермически модифицированные или высушенные гидротермически модифицированные материалы дополнительно содержат карбонаты калия, карбонаты кальция и их комбинации. В некоторых вариантах осуществления комбинации карбонатов калия и карбонатов кальция включают бючилиит и/или фейрчайлдит.In some embodiments, the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified materials disclosed herein further comprise one or more carbonates, such as K 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , MgCO 3 , CaCO 3 , and combinations thereof. In some embodiments, the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified materials further comprise potassium carbonates, calcium carbonates, sodium carbonates, and any combinations thereof. In some embodiments, the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified materials further comprise potassium carbonates, calcium carbonates, and combinations thereof. In some embodiments, combinations of potassium carbonates and calcium carbonates include buchiliite and/or fairchildite.

В некоторых вариантах осуществления обеспечены гидротермически модифицированные или высушенные гидротермически модифицированные материалы, где один или более следующих элементов растворяются, когда материалы подвергают указанным условиям выщелачивания: по меньшей мере при близительно 1000 ч./млн Si; по меньшей мере приблизительно 200 ч./млн Al; по меньшей мере приблизительно 200 ч./млн Ca, приблизительно 5 ч./млн Na и по меньшей мере приблизительно 5 ч./млн Mg. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере приблизительно 50 ч./млн Si, по меньшей мере приблизительно 100 ч./млн Si, по меньшей мере приблизительно 150 ч./млн Si, по меньшей мере приблизительно 200 ч./млн Si, по меньшей мере приблизительно 250 ч./млнSi, по меньшей мере приблизительно 300 ч./млн Si, по меньшей мере приблизительно 350 ч./млнSi, по меньшей мере приблизительно 400 ч./млн Si, по меньшей мере приблизительно 450 ч./млнSi, по меньшей мере приблизительно 500 ч./млн Si, по меньшей мере приблизительно 550 ч./млнSi, по меньшей мере приблизительно 600 ч./млн Si, по меньшей мере приблизительно 650 ч./млнSi, по меньшей мере приблизительно 700 ч./млн Si, по меньшей мере приблизительно 750 ч./млнSi,In some embodiments, hydrothermally modified or dried hydrothermally modified materials are provided, wherein one or more of the following elements are dissolved when the materials are subjected to the specified leaching conditions: at least about 1000 ppm Si; at least about 200 ppm Al; at least about 200 ppm Ca, about 5 ppm Na, and at least about 5 ppm Mg. In some embodiments, at least about 50 ppm Si, at least about 100 ppm Si, at least about 150 ppm Si, at least about 200 ppm Si, at least at least about 250 ppm Si, at least about 300 ppm Si, at least about 350 ppm Si, at least about 400 ppm Si, at least about 450 ppm Si, at least about 500 ppm Si, at least about 550 ppm Si, at least about 600 ppm Si, at least about 650 ppm Si, at least about 700 hours/ ppm Si, at least about 750 ppm Si,

- 29 039758 по меньшей мере приблизительно 800 ч./млн Si, по меньшей мере приблизительно 850 ч./млн Si, по меньшей мере приблизительно 900 ч./млн Si, по меньшей мере приблизительно 950 ч./млн Si, по меньшей мере приблизительно 1000 ч./млн Si, по меньшей мере приблизительно 1050 ч./млн Si, по меньшей мере приблизительно 1100 ч./млн Si, по меньшей мере приблизительно 1150 ч./млн Si, по меньшей мере приблизительно 1200 ч./млн Si, по меньшей мере приблизительно 1250 ч./млн Si, по меньшей мере приблизительно 1300 ч./млн Si, по меньшей мере приблизительно 1350 ч./млнSi, по меньшей мере приблизительно 1400 ч./млн Si, по меньшей мере приблизительно 1450 ч./млнSi, по меньшей мере приблизительно 1500 ч./млн Si, по меньшей мере приблизительно 1550 ч./млн Si, вклю чая все значения между ними, растворяются, когда материалы подвергают указанным условиям.- 29 039758 at least about 800 ppm Si, at least about 850 ppm Si, at least about 900 ppm Si, at least about 950 ppm Si, at least about 1000 ppm Si, at least about 1050 ppm Si, at least about 1100 ppm Si, at least about 1150 ppm Si, at least about 1200 ppm Si at least about 1250 ppm Si at least about 1300 ppm Si at least about 1350 ppm Si at least about 1400 ppm Si at least about 1450 ppm Si, at least about 1500 ppm Si, at least about 1550 ppm Si, including everything in between, dissolve when the materials are subjected to the specified conditions.

В различных вариантах осуществления по меньшей мере приблизительно 10 ч./млн Al, по меньшей мере приблизительно 20 ч./млн Al, по меньшей мере приблизительно 30 ч./млнAl, по меньшей мере приблизительно 40 ч./млн Al, по меньшей мере приблизительно 50 ч./млнAl, по меньшей мере приблизительно 60 ч./млн Al, по меньшей мере приблизительно 70 ч./млнAl, по меньшей мере приблизительно 80 ч./млн Al, по меньшей мере приблизительно 90 ч./млнAl, по меньшей мере приблизительно 100 ч./млн Al, по меньшей мере приблизительно 110 ч./млнAl, по меньшей мере приблизительно 120 ч./млн Al, по меньшей мере приблизительно 130 ч./млнAl, по меньшей мере приблизительно 140 ч./млн Al, по меньшей мере приблизительно 150 ч./млнAl, по меньшей мере приблизительно 160 ч./млн Al, по меньшей мере приблизительно 170 ч./млнAl, по меньшей мере приблизительно 180 ч./млн Al, по меньшей мере приблизительно 190 ч./млнAl, по меньшей мере приблизительно 200 ч./млн Al, по меньшей мере приблизительно 210 ч./млнAl, по меньшей мере приблизительно 220 ч./млн Al, по меньшей мере приблизительно 230 ч./млнAl, по меньшей мере приблизительно 240 ч./млн Al, по меньшей мере приблизительно 250 ч./млнAl, по меньшей мере приблизительно 260 ч./млн Al, по меньшей мере приблизительно 270 ч./млнAl, по меньшей мере приблизительно 280 ч./млн Al, по меньшей мере приблизительно 290 ч./млн А1 или по меньшей мере приблизительно 300 ч./млн Al, включая все значения между ними, растворяются, когда материалы композиции подвергают указанным условиям.In various embodiments, at least about 10 ppm Al, at least about 20 ppm Al, at least about 30 ppm Al, at least about 40 ppm Al, at least about 50 ppm Al, at least about 60 ppm Al, at least about 70 ppm Al, at least about 80 ppm Al, at least about 90 ppm Al, at least about 100 ppm Al, at least about 110 ppm Al, at least about 120 ppm Al, at least about 130 ppm Al, at least about 140 ppm Al, at least about 150 ppm Al, at least about 160 ppm Al, at least about 170 ppm Al, at least about 180 ppm Al, at least about 190 hours ./million Al, at least about 200 ppm Al, at least about 210 ppm Al, at least n about 220 ppm Al, at least about 230 ppm Al, at least about 240 ppm Al, at least about 250 ppm Al, at least about 260 ppm Al, at least about 270 ppm Al, at least about 280 ppm Al, at least about 290 ppm Al, or at least about 300 ppm Al, including everything in between, dissolve when the materials of the composition are subjected to the specified conditions.

В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере приблизительно 10 ч./млн Ca, по меньшей мере приблизительно 20 ч./млн Ca, по меньшей мере приблизительно 30 ч./млн Ca, по меньшей мере приблизительно 40 ч./млн Ca, по меньшей мере приблизительно 50 ч./млн Ca, по меньшей мере приблизительно 60 ч./млн Ca, по меньшей мере приблизительно 70 ч./млн Ca, по меньшей мере приблизительно 80 ч./млн Ca, по меньшей мере приблизительно 90 ч./млнCa, по меньшей мере приблизительно 100 ч./млн Ca, по меньшей мере приблизительно 110 ч./млнCa, по меньшей мере приблизительно 120 ч./млн Ca, по меньшей мере приблизительно 130 ч./млнCa, по меньшей мере приблизительно 140 ч./млн Ca, по меньшей мере приблизительно 150 ч./млнCa, по меньшей мере приблизительно 160 ч./млн Ca, по меньшей мере приблизительно 170 ч./млнCa, по меньшей мере приблизительно 180 ч./млн Ca, по меньшей мере приблизительно 190 ч./млнCa, по меньшей мере приблизительно 200 ч./млн Ca, по меньшей мере приблизительно 210 ч./млнCa, по меньшей мере приблизительно 220 ч./млн Ca, по меньшей мере приблизительно 230 ч./млнCa, по меньшей мере приблизительно 240 ч./млн Ca, по меньшей мере приблизительно 250 ч./млнCa, по меньшей мере приблизительно 260 ч./млн Ca, по меньшей мере приблизительно 270 ч./млнCa, по меньшей мере приблизительно 280 ч./млн Ca, по меньшей мере приблизительно 290 ч./млнCa, по меньшей мере приблизительно 300 ч./млн Ca, по меньшей мере приблизительно 310 ч./млнCa, по меньшей мере приблизительно 320 ч./млн Ca, по меньшей мере приблизительно 330 ч./млнCa, по меньшей мере приблизительно 340 ч./млн Ca, по меньшей мере приблизительно 350 ч./млнCa, по меньшей мере приблизительно 360 ч./млн Ca, по меньшей мере приблизительно 370 ч./млнCa, по меньшей мере приблизительно 380 ч./млн Ca, по меньшей мере приблизительно 390 ч./млн Са или по меньшей мере приблизительно 400 ч./млн Ca, включая все значения между ними, растворяются, когда материалы подвергают указанным условиям.In some embodiments, at least about 10 ppm Ca, at least about 20 ppm Ca, at least about 30 ppm Ca, at least about 40 ppm Ca, at least at least about 50 ppm Ca, at least about 60 ppm Ca, at least about 70 ppm Ca, at least about 80 ppm Ca, at least about 90 ppm ppm Ca, at least about 100 ppm Ca, at least about 110 ppm Ca, at least about 120 ppm Ca, at least about 130 ppm Ca, at least about 140 h ./ppm Ca, at least about 150 ppm Ca, at least about 160 ppm Ca, at least about 170 ppm Ca, at least about 180 ppm Ca, at least about 190 ppm Ca, at least about 200 ppm Ca, at least about 210 ppm Ca, at least e about 220 ppm Ca, at least about 230 ppm Ca, at least about 240 ppm Ca, at least about 250 ppm Ca, at least about 260 ppm Ca , at least about 270 ppm Ca, at least about 280 ppm Ca, at least about 290 ppm Ca, at least about 300 ppm Ca, at least about 310 ppm /million Ca, at least about 320 ppm Ca, at least about 330 ppm Ca, at least about 340 ppm Ca, at least about 350 ppm Ca, at least about 360 ppm Ca, at least about 370 ppm Ca, at least about 380 ppm Ca, at least about 390 ppm Ca, or at least about 400 ppm Ca, including all values in between, dissolve when the materials are subjected to the specified conditions.

В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере приблизительно 0,25 ч./млн Mg, по меньшей мере приблизительно 0,5 ч./млн Mg, по меньшей мере приблизительно 0,75 ч./млнMg, по меньшей мере приблизительно 1 ч./млн Mg, по меньшей мере приблизительно 1,25 ч./млнMg, по меньшей мере приблизительно 1,5 ч./млн Mg, по меньшей мере приблизительно 1,75 ч./млнMg, по меньшей мере приблизительно 2 ч./млн Mg, по меньшей мере приблизительно 2,25 ч./млнMg, по меньшей мере приблизительно 2,50 ч./млн Mg, по меньшей мере приблизительно 2,75 ч./млнMg, по меньшей мере приблизительно 3 ч./млн Mg, по меньшей мере приблизительно 3,25 ч./млнMg, по меньшей мере приблизительно 3,5 ч./млн Mg, по меньшей мере приблизительно 3,75 ч./млнMg, по меньшей мере приблизительно 4 ч./млн Mg, по меньшей мере приблизительно 4,25 ч./млнMg, по меньшей мере приблизительно 4,50 ч./млн Mg, по меньшей мере приблизительно 4,75 ч./млнMg, по меньшей мере приблизительно 5 ч./млн Mg, по меньшей мере приблизительно 5,25 ч./млнMg, по меньшей мере приблизительно 5,50 ч./млн Mg, по меньшей мере приблизительно 5,75 ч./млнMg, по меньшей мере приблизительно 6 ч./млн Mg, по меньшей мере приблизительно 6,75 ч./млнMg, по меньшей мере приблизительно 7 ч./млн Mg, по меньшей мере приблизительно 7,25 ч./млнMg,In some embodiments, at least about 0.25 ppm Mg, at least about 0.5 ppm Mg, at least about 0.75 ppm Mg, at least about 1 ppm ppm Mg, at least about 1.25 ppm Mg, at least about 1.5 ppm Mg, at least about 1.75 ppm Mg, at least about 2 ppm Mg , at least about 2.25 ppm Mg, at least about 2.50 ppm Mg, at least about 2.75 ppm Mg, at least about 3 ppm Mg, at least about 3.25 ppm Mg, at least about 3.5 ppm Mg, at least about 3.75 ppm Mg, at least about 4 ppm Mg, at least about 4.25 ppm Mg, at least about 4.50 ppm Mg, at least about 4.75 ppm Mg, at least about 5 ppm Mg, at least about 5 .25 ppmMg, by me at least about 5.50 ppm Mg, at least about 5.75 ppm Mg, at least about 6 ppm Mg, at least about 6.75 ppm Mg, at least about 7 ppm Mg, at least about 7.25 ppm Mg,

- 30 039758 по меньшей мере приблизительно 7,5 ч./млн Mg, по меньшей мере приблизительно 7,75 ч./млн Mg или по меньшей мере приблизительно 8 ч./млн Mg, включая все значения между ними, растворяются, когда материалы подвергают указанным условиям.- 30 039758 at least about 7.5 ppm Mg, at least about 7.75 ppm Mg, or at least about 8 ppm Mg, including everything in between, dissolve when the materials subject to the specified conditions.

В некоторых других вариантах осуществления по меньшей мере приблизительно 0,25 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 0,5 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 0,75 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 1 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 1,25 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 1,5 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 1,75 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 2 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 2,25 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 2,50 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 2,75 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 3 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 3,25 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 3,5 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 3,75 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 4 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 4,25 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 4,50 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 4,75 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 5 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 5,25 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 5,50 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 5,75 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 6 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 6,75 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 7 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 7,25 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 7,5 ч./млн Na, по меньшей мере приблизительно 7,75 ч./млн Na или по меньшей мере приблизительно 8 ч./млн Na, включая все значения между ними, растворяются, когда материалы подвергают указанным условиям.In some other embodiments, at least about 0.25 ppm Na, at least about 0.5 ppm Na, at least about 0.75 ppm Na, at least about 1 hour ./million Na, at least about 1.25 ppm Na, at least about 1.5 ppm Na, at least about 1.75 ppm Na, at least about 2 hours ./million Na, at least about 2.25 ppm Na, at least about 2.50 ppm Na, at least about 2.75 ppm Na, at least about 3 hours ./million Na, at least about 3.25 ppm Na, at least about 3.5 ppm Na, at least about 3.75 ppm Na, at least about 4 hours ./million Na, at least about 4.25 ppm Na, at least about 4.50 ppm Na, at least about 4.75 ppm Na, at least about 5 hours ./million Na, at least about 5.25 ppm Na, at least about 5.50 ppm Na, at least about 5.75 ppm Na, at least about 6 ppm Na, at least about 6.75 ppm Na, at least about 7 ppm Na, at least about 7.25 ppm Na, at least about 7.5 ppm Na, at least about 7.75 hours/million Na or at least about 8 hours/million Na, including all values between them, dissolve when the materials are subjected to the specified conditions.

В различных вариантах осуществления гидротермически модифицированные или высушенные гидротермически модифицированные материалы могут быть полезны в качестве (тропических) удобрений по причинам, которые включают, помимо прочего, i) непрерывное высвобождение калия для удовлетворения потребностей сельскохозяйственных культур на различных стадиях роста, и предотвращение как внезапного насыщения почвы, так и избыточного выщелачивания; ii) сильное последействие (например, путем обеспечения запаса доступного калия), что улучшает питание растений в течение множества агрономических циклов; iii) способность забуферивать рН почвы на оптимальных уровнях для заданной сельскохозяйственной культуры и микробиомы; iv) синергическая доставка питательных микроэлементов (например, магния); vi) поддержание и улучшение механической прочности и пористости почвы; vii) улучшенная емкость катионного обмена (СЕС); viii) низкий коэффициент засоления; ix) повышение влагоудерживающей способности (WHC) и связывания углерода; x) относительно низкая стоимость; xi) минимальные препятствия для внедрения фермерами и/или xii) экологичный способ производства, реализуемый на промышленном уровне и с местными ресурсами.In various embodiments, hydrothermally modified or dried hydrothermally modified materials may be useful as (tropical) fertilizers for reasons that include, but are not limited to i) continuous release of potassium to meet the needs of crops at various stages of growth, and preventing both sudden saturation of the soil , and excess leaching; ii) a strong aftereffect (eg by providing a supply of available potassium) that improves plant nutrition over many agronomic cycles; iii) the ability to buffer soil pH at optimal levels for a given crop and microbiome; iv) synergistic delivery of micronutrients (eg magnesium); vi) maintaining and improving the mechanical strength and porosity of the soil; vii) improved cation exchange capacity (CEC); viii) low salinity; ix) increasing water holding capacity (WHC) and carbon sequestration; x) relatively low cost; xi) minimal barriers to adoption by farmers; and/or xii) a sustainable way of production implemented at an industrial level and with local resources.

В различных вариантах осуществления гидротермически модифицированные или высушенные гидротермически модифицированные материалы могут иметь значение при улучшении пористости почвы. В оксидной почве существуют как макропоры (>75 мкм; не могут удерживать воду, которая теряется из-за силы тяжести), так и микропоры (5-30 мкм; удерживают воду слишком сильно из-за капиллярных сил), но нет промежуточных мезопор (30-75 мкм), которые являются такими, которые способны удерживать воду для длительного высвобождения. Таким образом, водоудерживающая способность слишком мала. В некоторых вариантах осуществления объем, занимаемый минеральными частицами, находится в подходящем диапазоне для увеличения количества мезопор и снижения скоростей просачивания (например, фиг. 18). Это будет также снижать (например, предотвращать) диспергирование коллоидов почвы и других удобрений. В некоторых вариантах осуществления было показано, что отвержденные пасты мелкодисперсного гидрограната и гидратов силиката кальция, таких как составляющие высушенный гидротермически модифицированный материал, имеют хороший предел прочности на изгиб 20 мПа. Эта характеристика будет снижать эрозию и вызывать прочность почвы, не приводя к слишком большим микроагрегатам (>1 мм), что будет давать нежелательные скорости просачивания. Маловероятно, что любая соль калия (KCl или K2SO4), как можно предположить, предложит аналогичное улучшение механики почвы.In various embodiments, hydrothermally modified or dried hydrothermally modified materials may be of value in improving soil porosity. In oxide soil, both macropores (>75 µm; cannot hold water that is lost due to gravity) and micropores (5-30 µm; hold water too much due to capillary forces) exist, but no intermediate mesopores ( 30-75 µm) which are those capable of retaining water for sustained release. Thus, the water holding capacity is too low. In some embodiments, the volume occupied by the mineral particles is in a suitable range for increasing the number of mesopores and reducing seepage rates (eg, FIG. 18). It will also reduce (eg prevent) the dispersion of soil colloids and other fertilizers. In some embodiments, cured pastes of fine hydrogen garnet and calcium silicate hydrates, such as constituents of dried hydrothermally modified material, have been shown to have a good flexural strength of 20 MPa. This characteristic will reduce erosion and induce soil strength without resulting in too large micro-aggregates (>1 mm) that would give undesirable seepage rates. It is unlikely that any potassium salt (KCl or K 2 SO 4 ) would be expected to offer a similar improvement in soil mechanics.

Хотя характеристики высушенного гидротермически модифицированного материала могут сделать его высококачественным удобрением для тропических почв, способность регулировать свойства путем модификации различных параметров обработки облегчает получение новых материалов для использования дополнительно или альтернативно при рекультивации почв, в области применения для растворимого стекла, геополимерных применениях, цементных применениях и применениях коллоидного диоксида кремния. Без ограничения какой-либо конкретной теорией пригодность этих новых материалов может быть лучше понята при помощи любого числа отдельных минералогических композиций, возможно получаемых посредством путей реакции фиг. 38. В некоторых вариантах осуществления параметры обработки можно регулировать согласно путям, показанным альтернативными способами, указанными на фиг. 33G и 33H. Например, из способа, охваченного фиг. 33H, разнообразие дифференцированных продуктов можно получать путем пропускания щелочного раствора через неподвижный минеральный слой (например, K-полевой шпат) и дополнительной обработки полученных продуктов растворения в отдельных потоках различного состава.While the characteristics of dried hydrothermally modified material may make it a high quality fertilizer for tropical soils, the ability to adjust properties by modifying various processing parameters facilitates new materials to be used additionally or alternatively in soil remediation, soluble glass applications, geopolymer applications, cement applications and applications. colloidal silicon dioxide. Without wishing to be bound by any particular theory, the utility of these new materials can be better understood by any number of separate mineralogical compositions possibly generated by the reaction pathways of FIG. 38. In some embodiments, processing parameters may be adjusted according to the paths shown by the alternative methods shown in FIG. 33G and 33H. For example, from the method covered by FIG. 33H, a variety of differentiated products can be obtained by passing an alkaline solution through a fixed mineral layer (eg, K-feldspar) and further processing the resulting dissolution products in separate streams of different composition.

- 31 039758- 31 039758

Анализ высушенного гидротермически модифицированного материала, который следует ниже, обеспечивает новое понимание способа, описанного в настоящем документе, заполняя пробелы в знаниях науки о материалах, технологии производства и их применения в сельском хозяйстве. В общем, общее обсуждение построено согласно всеохватывающей цели разработки экологичного химического способа, масштабируемого до объемов промышленного производства, который может на самом деле приносить пользу для обедненных по питательным веществам и малопродуктивных почв. Неожиданно признали, что состав (т.е. минералогический состав) и свойства выщелачивания высушенного гидротермически модифицированного материала, раскрытого в настоящем документе, можно регулировать посредством изменений условий обработки. Следующие примеры предлагают подтверждение для этой идеи, в то же время подчеркивая, что гидротермически модифицированные или высушенные гидротермически модифицированные материалы, раскрытые в настоящем документе, можно приспосабливать для ряда важных применений.The analysis of the dried hydrothermally modified material that follows provides new insights into the process described herein, filling gaps in knowledge of materials science, manufacturing technology, and their applications in agriculture. In general, the general discussion is structured around the overarching goal of developing an environmentally friendly chemical process, scalable to industrial scale, that can actually benefit nutrient-poor and marginal soils. It has surprisingly been recognized that the composition (ie mineralogical composition) and leaching properties of the dried hydrothermally modified material disclosed herein can be controlled by varying the processing conditions. The following examples offer support for this idea while emphasizing that the hydrothermally modified or dried hydrothermally modified materials disclosed herein can be tailored for a number of important applications.

ПримерыExamples

Блок-схема общего пути обработки, используемого для получения высушенных гидротермически модифицированных материалов, представлена на фиг. 3. В примерах ниже, за исключением мест, где отмечено, высушенные гидротермически модифицированные материалы обрабатывали при 200°C и сушили при специальных условиях при 90°C.A block diagram of the general processing route used to produce dried hydrothermally modified materials is shown in FIG. 3. In the examples below, except where noted, the dried hydrothermally modified materials were treated at 200°C and dried under special conditions at 90°C.

В общую блок-схему способа включены дополнительный блок последующая обработка после блока гидротермической обработки (нагревания в присутствии воды), но перед или одновременно с сушкой, и три дополнительных компонента, которые включают 1) растворимые щелочные растворы; 2) добавки или солевые растворы и 3) реакционноспособные газы. Эти модификации влияют на 1) ионообменную способность; 2) чувствительность к декальцинации и 3) зависимое от рН выщелачивание и растворение конечного продукта. Параметры способа, такие как относительное количество CaO в сырьевой смеси и площадь поверхности сырьевого материала, влияют на эти свойства (например, как показано для высвобождения элементов) высушенного гидротермически модифицированного материала. Модификации представляют способы, которые повышают универсальность высушенного гидротермически модифицированного материала (фиг. 4A-4C). Например, стадию снижения размера частиц (например, измельчение) можно проводить при влажных или сухих условиях. На стадиях гидротермической обработки или сушки раствор щелочноземельного иона (например, Ca2+) можно добавлять постепенно (например, для изменения отношения Ca2+/Si при гидротермической обработке), или можно добавлять растворы солей или других питательных веществ.Included in the overall process flow is an additional post-treatment block after the hydrothermal treatment (heating in the presence of water) block, but before or simultaneously with drying, and three additional components that include 1) soluble alkaline solutions; 2) additives or salt solutions; and 3) reactive gases. These modifications affect 1) ion exchange capacity; 2) sensitivity to decalcification; and 3) pH-dependent leaching and dissolution of the final product. Process parameters such as the relative amount of CaO in the feed mixture and the surface area of the feed material affect these properties (eg, as shown for element release) of the dried hydrothermally modified material. The modifications are methods that increase the versatility of the dried hydrothermally modified material (FIGS. 4A-4C). For example, the particle size reduction step (eg grinding) can be carried out under wet or dry conditions. In the hydrothermal or drying steps, an alkaline earth ion solution (eg, Ca 2+ ) may be added gradually (eg, to change the Ca 2+ /Si ratio in the hydrothermal treatment), or solutions of salts or other nutrients may be added.

Пример 1. Синтез и определение характеристик высушенного гидротермически модифицированного материала (НТ-1).Example 1 Synthesis and Characterization of Dried Hydrothermally Modified Material (HT-1).

Ультракалиевый сиенит, используемый в настоящем документе, получали из батолита Триунфо, расположенного в штате Пернамбуку, Бразилия. Содержание K-полевого шпата составляло 94,5 мас.%. Содержание SiO2, Al2O3 и K2O составляло 62,4 мас.%, 17,0 мас.% и 14,3 мас.% соответственно. Образцы почв размером с ладонь дробили в щековой дробилке и просеивали с получением частиц с размером <2 мм. CaO (химически чистый, Alfa Aesar) использовали в том виде, в каком получали. Из-за хранения на момент проведения экспериментов он гидратировал в Ca(OH)2. Скан XRPD показал, что фактический состав на момент проведения экспериментов был следующим: CaO: 5,5 мас.%; Ca(OH)2: 93,7 мас.%; CaCO3: 0,8 мас.%. Согласно изготовителю уровень примесей в полученном материале был следующим: 0,005% Cl макс.; 0,05% NO3 макс.; 0,1% Fe макс.; 0,1% SO4 макс.; нерастворимый материал: 1,5% макс. и представлял уксусную кислоту и гидроксид аммония.The ultrapotassium syenite used herein was obtained from the Triunfo batholith, located in the state of Pernambuco, Brazil. The content of K-feldspar was 94.5 wt.%. The content of SiO 2 , Al 2 O 3 and K 2 O was 62.4 wt.%, 17.0 wt.% and 14.3 wt.%, respectively. Palm-sized soil samples were crushed in a jaw crusher and sieved to obtain particles with a size of <2 mm. CaO (chemically pure, Alfa Aesar) was used as received. Due to storage at the time of the experiments, it was hydrated in Ca(OH) 2 . The XRPD scan showed that the actual composition at the time of the experiments was as follows: CaO: 5.5 wt%; Ca(OH) 2 : 93.7% by weight; CaCO3: 0.8 wt%. According to the manufacturer, the level of impurities in the resulting material was as follows: 0.005% Cl max.; 0.05% NO3 max; 0.1% Fe max; 0.1% SO4 max; insoluble material: 1.5% max. and represented acetic acid and ammonium hydroxide.

Совместное измельчение в сухом виде.Co-grinding dry.

Сырьевую смесь для гидротермической обработки получали путем совместного измельчения в сухих условиях 21,28 г ультракалиевого сиенита (<2 мм) и 3,72 г Ca(OH)2, т.е. гидратированной формы закупленного СаО. Номинальное мольное отношение Ca/Si составляло 0,23 на основе предположения, что 100% Ca(OH)2 и 0 мас.% Ca находится в ультракалиевом сиените. Измельчение проводили в 50 мл керамической емкости для размола, предварительно заполненной Ar (Airgas, степень предварительной очистки 4,8). В емкость загружали шарики из нержавеющей стали и вакуумировали. Шаровая мельница (высокоэнергетическая вибрационная шаровая мельница VQ-N, Across International) работала в течение 1 мин. Измельченный порошок (сырьевую смесь) затем переносили в пластиковый контейнер и временно хранили в атмосфере Ar. Обработка происходила в течение 20 мин после операций измельчения.The raw material mixture for hydrothermal treatment was obtained by co-grinding in dry conditions 21.28 g of ultrapotassium syenite (<2 mm) and 3.72 g of Ca(OH) 2 , i.e. hydrated form of purchased CaO. The nominal Ca/Si mole ratio was 0.23 based on the assumption that 100% Ca(OH)2 and 0 wt% Ca is in the ultrapotassium syenite. Grinding was carried out in a 50 ml ceramic grinding vessel pre-filled with Ar (Airgas, pre-cleaning grade 4.8). Stainless steel balls were loaded into the container and evacuated. The ball mill (High Energy Vibrating Ball Mill VQ-N, Across International) was operated for 1 minute. The ground powder (raw mix) was then transferred to a plastic container and temporarily stored under an Ar atmosphere. Processing took place within 20 min after grinding operations.

Воду (Ricca Chemical Company®, реагент высокого качества для лабораторного использования) кипятили и охлаждали до комнатной температуры в потоке барботирующего Ar. Исходное количество хранили в атмосфере Ar. Загрузка гидротермической емкости не может полностью избежать контакта как сырьевой смеси, так и воды с воздухом.Water (Ricca Chemical Company®, high quality reagent for laboratory use) was boiled and cooled to room temperature in a stream of sparging Ar. The initial amount was stored in an Ar atmosphere. Loading a hydrothermal tank cannot completely avoid contact of both the raw mixture and water with air.

Гидротермическая обработка и выделение.Hydrothermal treatment and isolation.

Схема гидротермического реактора, используемого в этом испытании (Parker, EZE-Seal®, 300 мл), дана на фиг. 4D. В реактор загружали 25 г сырьевой смеси и 100 мл воды. Реактор герметизировали и вращение мешалки устанавливали на 400 об/мин. Заданная величина температуры 200°C достигалась заA diagram of the hydrothermal reactor used in this test (Parker, EZE-Seal®, 300 ml) is given in FIG. 4D. The reactor was loaded with 25 g of the raw mixture and 100 ml of water. The reactor was sealed and the stirrer rotation was set to 400 rpm. The temperature setpoint of 200°C was reached in

- 32 039758 ~40 мин и выдерживалась в течение 5 ч. Внутреннее давление реактора составляло ~14 атм. (табл. 1). Общий профиль температуры для гидротермического процесса дан на фиг. 29. Затем реактор охлаждали при помощи рециркулирующей воду системы, пока внутренняя T не достигала ~60°C (~15 мин). Реактор быстро открывали и суспензию (т.е. смесь гидротермически модифицированного материала, суспендированного в надосадочной жидкости) переносили количественно в стеклянный химический стакан (SA ~44 см-2). Твердый компонент осаждался на дно химического стакана, а избыточный раствор (надосадочная жидкость) выделялся сверху него. Надосадочную жидкость, обогащенную выщелачиваемым калием (фиг. 28), сушили сверху твердой фазы в течение ночи (18 ч) в лабораторной печи, установленной на 90±5°C. Высушенный гидротермически модифицированный материал перемалывали однородно в агатовой ступке с получением порошка, который маркировали как НТ-1 (фиг. 17). Массу высушенного гидротермически модифицированного материала не измеряли. Однако эксперименты на потери при прокаливании (LOI) при 1000°C в течение 1 ч (повторяли трижды) показали потерю 4,4±0,5 мас.%, вероятнее всего из-за воды и/или содержания углеродсодержащих веществ. Следовательно, пересчитанная масса высушенного гидротермически модифицированного материала составляла 26,1 г. Длительное хранение материала происходило в атмосфере Ar.- 32 039758 ~40 min and kept for 5 hours. The internal pressure of the reactor was ~14 atm. (Table 1). The general temperature profile for the hydrothermal process is given in FIG. 29. The reactor was then cooled with a water recycle system until the internal T reached ~60° C. (~15 min). The reactor was quickly opened and the slurry (ie the mixture of hydrothermally modified material suspended in the supernatant) was quantitatively transferred to a glass beaker (SA ~44 cm -2 ). The solid component was deposited on the bottom of the beaker, and the excess solution (supernatant) was separated from the top of it. The potassium leachable supernatant (FIG. 28) was dried on top of the solids overnight (18 hours) in a laboratory oven set at 90±5°C. The dried hydrothermally modified material was ground uniformly in an agate mortar to obtain a powder which was labeled HT-1 (FIG. 17). The weight of the dried hydrothermally modified material was not measured. However, loss on ignition (LOI) experiments at 1000° C. for 1 hour (repeated three times) showed a loss of 4.4±0.5 wt%, most likely due to water and/or carbonaceous content. Therefore, the recalculated weight of the dried hydrothermally modified material was 26.1 g. Long-term storage of the material took place in an Ar atmosphere.

Таблица 1Table 1

Изменение температуры (T) и давления (P) при гидротермической обработке сырьевой смеси t (часы)______Т (°C)______Р (атм.)Change in temperature (T) and pressure (P) during hydrothermal treatment of the raw mixture t (hours) ______ T (°C) ______ P (atm.)

0,0 0.0 200 200 14,0 14.0 0,1 0.1 200 200 14,0 14.0 0,3 0.3 199 199 13,8 13.8 1,0 1.0 200 200 13,9 13.9 1,2 1.2 200 200 14,0 14.0 1,7 1.7 200 200 14,0 14.0 з,о h, o 200 200 13,8 13.8 4,0 4.0 200 200 14,0 14.0 5,0 5.0 200 200 14,0 14.0

Определение минералогического состава НТ-1.Determination of the mineralogical composition of NT-1.

Рентгеновская порошковая дифрактометрия (XRPD).X-ray powder diffractometry (XRPD).

На фиг. 4E описан минералогический состав сырьевой смеси (a) и высушенного гидротермически модифицированного материала (b). Минералогический состав высушенного гидротермически модифицированного материала на фиг. 4E определяли рентгеновской порошковой дифракцией (XRPD). Образец микронизировали, загружали в чашу и помещали в дифрактометр (Panalytical X'Pert MPD), который использовали как источник рентгеновских лучей с излучением CuKa при 45 кВ и 40 мА. Сканы получали в диапазоне 2Θ 6-90°, с размером шага 0,0131° и временем счета 250 с-шаг’1. Как только устанавливали, минеральные фазы определяли количественно посредством уточнения структуры методом Ритвельда. Несколько небольших пиков (1% всех дифрактограмм) нельзя было точно определить, и их игнорировали. Дополнительные 1,1 мас.% относили на счет панунцита, но эта фаза не подтверждалась независимо. Аморфное содержимое определяли количественно путем добавления и тщательного смешивания с образцом эквивалентной массовой фракции порошка Si (NIST SRM 640). Второй скан XRPD получали при таких же условиях, что и исходный скан. Проводили новое уточнение структуры методом Ритвельда, обеспечивая сравнение, скорректированное по разницам в рассеивающей способности, между интегральной интенсивностью пиков Si и интегральной интенсивностью известных кристаллических фаз, определенных в исходном анализе. Разница между этими значениями как часть целого, как предполагалось, происходит из-за аморфного содержимого образца. Окончательное количество каждого кристаллического компонента является результатом исходного уточнения структуры методом Ритвельда, нормализованного для принятия во внимание оцененного аморфного содержимого.In FIG. 4E describes the mineralogical composition of the raw mix (a) and the dried hydrothermally modified material (b). The mineralogical composition of the dried hydrothermally modified material in FIG. 4E was determined by X-ray powder diffraction (XRPD). The sample was micronized, loaded into a bowl and placed in a diffractometer (Panalytical X'Pert MPD) which was used as an X-ray source emitting CuKa at 45 kV and 40 mA. Scans were acquired in the 2Θ range of 6-90°, with a step size of 0.0131° and a counting time of 250 s-step' 1 . Once established, the mineral phases were quantified by structure refinement by the Rietveld method. Several small peaks (1% of all diffractograms) could not be accurately determined and were ignored. An additional 1.1 wt% was attributed to panuncite, but this phase was not independently confirmed. Amorphous content was quantified by adding and thoroughly mixing with a sample of the equivalent weight fraction of Si powder (NIST SRM 640). A second XRPD scan was obtained under the same conditions as the original scan. A new Rietveld structure refinement was carried out, providing a comparison, corrected for differences in scattering power, between the integrated intensity of the Si peaks and the integrated intensity of the known crystalline phases determined in the original analysis. The difference between these values as part of the whole was assumed to be due to the amorphous content of the sample. The final amount of each crystalline component is the result of the original Rietveld structure refinement, normalized to take into account the estimated amorphous content.

Дифрактограмма высушенного гидротермически модифицированного материала дана на фиг. 12. Анализ XRPD детектировал K-полевой шпат (KAlSi3O8) и новые минеральные фазы, образованные in situ при гидротермической обработке и/или сушке, а именно гидрогранат (Ca3Al2(SiO4)3-x(OH)4x), гидрат силиката α-дикальция (Ca2SiO3(OH)2), 11 А тоберморит (Ca5Si6O16(OH)2-4H2O) и аморфный материал(ы). Некоторые из таких минеральных фаз наблюдались ранее в исследованиях в литературе для гидротермических систем CaO-Al2O3-SiO2-H2O (табл. 2).The diffraction pattern of the dried hydrothermally modified material is shown in FIG. 12. XRPD analysis detected K-feldspar (KAlSi 3 O 8 ) and new mineral phases formed in situ during hydrothermal treatment and/or drying, namely hydrogarnet (Ca 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 - x (OH) 4x ), α-dicalcium silicate hydrate (Ca 2 SiO 3 (OH) 2 ), 11 A tobermorite (Ca 5 Si 6 O 16 (OH) 2 -4H 2 O) and amorphous material(s). Some of these mineral phases were observed earlier in studies in the literature for CaO-Al2O3-SiO2-H2O hydrothermal systems (Table 2).

- 33 039758- 33 039758

Таблица 2table 2

Обзор гидротермический реакционной способности систем CaO-Al2O3-SiO2-H2OOverview of hydrothermal reactivity of CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 -H 2 O systems

Реагенты Reagents мольные отношения molar ratios Т T t t растворитель solvent S.L S.L перемешивание mixing наблюдаемые фазы в observed phases in ссылка link AV(Si+Al) AV(Si+Al) Ca/(Si+Al) Ca/(Si+Al) °C °C ч h - - массовое отношение А mass ratio A - - - - - - Са(ОН)2 S1O2 гель у-АЮз (аморфный)Ca(OH) 2 S1O2 gel y-AO3 (amorphous) 0,67 0.67 1,00 1.00 150 150 6 6 вода+КОН water+KOH 1:10 1:10 н/о but Са(ОН)2 гидро гроссуляр СаСОзCa(OH) 2 hydro grossular CaCO3 46 46 СаО S1O2 (аморфный) ΑΙ2Ο3 (аморфный) Cao S1O2 (amorphous) ΑΙ2Ο3 (amorphous) 0,15 0.15 0,83 0.83 150 150 0-190 0-190 вода+NaOH water+NaOH 1:10; 1:5 1:10; 1:5 нет No C-S-H 11 А тоберморит C-S-H 11 A tobermorite 47 47 СаО угольная зола А1(ОН)з или АСОз (золь) CaO coal ash A1(OH)s or ACO3 (sol) 0,57 0.57 0,86 0.86 100-180 100-180 15 fifteen вода water 1:6 1:6 да Yes гидро гроссуляр 11 А тоберморит СаСОз hydro grossular 11 A tobermorite CaCO3 48 48 СаО (мета)каолинит SiO2 (осажденный) ΑΙ2Ο3CaO (meta)kaolinite SiO 2 (precipitated) ΑΙ2Ο3 0,10-0,13 0.10-0.13 6,50-1,00 6.50-1.00 175 175 0,5-24 0.5-24 вода water 2:1 2:1 нет No кварц Са(ОН)2 C-S-H; a-C2SH 11 А тоберморит СаСОзquartz Ca(OH) 2 CSH; aC 2 SH 11 A tobermorite CaCO3 38 38 К-полевой шпат K-feldspar 0,25 0.25 0,22 0.22 190-220 190-220 20 20 вода+NaOH вода+КОН вода+Са(ОН)2 water+NaOH water+KOH water+Ca(OH)2 1:6 1:6 нет No измененный Кполевой шпат гидро гроссуляр C-S-H; C-A-S-H; аC2SH тоберморит СаСОз; К2СО3; К2Са(СОз)2modified K-feldspar hydro grossular CSH; CASH; aC2SH tobermorite CaCO3; K2CO3; K 2 Ca (CO3) 2 30 thirty Са(ОН)2 ультракалиевыйCa (OH) 2 ultrapotassium 0,24 0.24 0,17 0.17 200 200 5 5 вода water 1:4 1:4 да Yes измененный Кполевой шпат modified K-feldspar Данное иссле- This research

сиенит гидрогроссуляр дованиеsyenite hydrogrossularization

C-A-S-H; a-C2SH 11 А тоберморит неопределенные ___________________________________________________________________________________________________________________карбонаты__________________CASH; aC 2 SH 11 A tobermorite indeterminate ________________________________________________________________________________________________________________________________ carbonates __________________

K-полевой шпат является основным минеральным компонентом ультракалиевого сиенита, используемого в сырьевой смеси. В высушенном гидротермически модифицированном материале остаточный K-полевой шпат, все еще детектируемый при помощи XRPD, составляет 66,5 мас.%, показывая превращение 17,4 мас.% исходного минерала. Здесь показано, что после гидротермической обработки оставшаяся часть K-полевого шпата подвергалась модификациям, т.е. является измененной. Гидрогранат составлял 6,5 мас.%, и на основе молекулярной формулы, вероятно, является единственным гидратом алюмосиликата кальция. Его определяли как плазолит (x=1,47) при уточнении структуры методом Ритвельда (фиг. 12), но вероятнее всего он был твердым раствором фаз с переменными уровнями замещения гидроксил-ионов (0<x<3), как показано позднее при помощи анализа ЕРМА. Гидрат силиката α-дикальция и 11 А тоберморит составляли 3,3 и 3,2 мас.% соответственно и на основе молекулярной формулы являются фазами гидрата силиката кальция. Наконец, аморфный компонент, соответствующий 18,2 мас.%, также детектировали в высушенном гидротермически модифицированном материале. Дополнительно к таким основным компонентам 1,2 мас.% альбита и 1,1 мас.% панунцита также детектировали при помощи XRPD.K-feldspar is the main mineral component of the ultra-potassium syenite used in the raw mix. In the dried hydrothermally modified material, residual K-feldspar, still detectable by XRPD, is 66.5 wt.%, indicating a conversion of 17.4 wt.% of the original mineral. It is shown here that after hydrothermal treatment, the remaining part of the K-feldspar was subjected to modifications, i.e. is modified. The hydrogen garnet was 6.5% by weight and, based on the molecular formula, is probably the only calcium aluminosilicate hydrate. It was identified as a plasolite (x=1.47) in the Rietveld refinement (Fig. 12), but was most likely a solid solution of phases with varying levels of substitution of hydroxyl ions (0<x<3), as shown later with ERMA analysis. The α-dicalcium silicate hydrate and 11 A tobermorite accounted for 3.3 and 3.2% by weight, respectively, and, based on the molecular formula, are calcium silicate hydrate phases. Finally, an amorphous component corresponding to 18.2 wt% was also detected in the dried hydrothermally modified material. In addition to these main components, 1.2 wt.% albite and 1.1 wt.% panuncite were also detected using XRPD.

Определение структуры и химического состава НТ-1.Determination of the structure and chemical composition of NT-1.

Высушенный гидротермически модифицированный материал, помещенный в тонких срезах (27x46 мм, толщиной 30 мкм, двусторонняя алмазная полировка 0,5 мкм, боросиликатное стекло, акриловая смола; Spectrum Petrographies Inc.) наблюдали при помощи сканирующего электронного микроскопа (JEOL 6610 LV), работающего в режиме высокого вакуума (<10-3 Па). Ускоряющее напряжение составляло 10-20 кВ, размер пятна 45-60, а рабочее расстояние 9-10 мм. Перед наблюдением срезы покрывали углеродом (Quorum, EMS 150T ES). В долгосрочной перспективе тонкие срезы хранили под вакуумом.Dried hydrothermally modified material placed in thin sections (27x46 mm, 30 µm thick, 0.5 µm double-sided diamond polish, borosilicate glass, acrylic resin; Spectrum Petrographies Inc.) was observed using a scanning electron microscope (JEOL 6610 LV) operating in high vacuum mode (<10 -3 Pa). The accelerating voltage was 10-20 kV, the spot size was 45-60, and the working distance was 9-10 mm. Sections were coated with carbon before observation (Quorum, EMS 150T ES). In the long term, thin sections were stored under vacuum.

Химический состав высушенного гидротермически модифицированного материала, помещенного в тонкий срез, определяли при помощи электронно-зондового микроанализатора (EPMA) (JEOL JXA-8200), используя ускоряющее напряжение 15 кВ, ток электронного луча 10 нА и диаметр луча 1 мкм. Минеральные фазы анализировали с временем счета 20-40 с. Из статистики счета 1σ стандартные отклонения значений концентрации составляли 0,3-1,0% для основных элементов и 1,0-5,0% для неосновных элементов. Изображения обратно рассеянных электронов (BSE) и рентгеновские элементные карты (4,5x2,7 см) получали при помощи напряжения 15 кВ, тока электронного луча 1 нА и разрешения 10 мкм. Использование таких установок, а также работа в шаблонно-растровом режиме с неподвижным лучом предотвращали потерю сигнала и расфокусирование рентгеновского луча. Из-за возможного повреждения монтажной эпоксидной смолы тонких срезов анализ ЕРМА проводили после получения изображений SEM. Тонкий срез вставляли в изготовленный на заказ держатель, что позволяло располагать любую частицу и анализировать ее при помощи множества техник.The chemical composition of the dried hydrothermally modified material placed in a thin section was determined using an electron probe microanalyzer (EPMA) (JEOL JXA-8200) using an accelerating voltage of 15 kV, an electron beam current of 10 nA, and a beam diameter of 1 μm. The mineral phases were analyzed with a counting time of 20–40 s. From the 1σ count statistics, the standard deviations of the concentration values were 0.3-1.0% for major elements and 1.0-5.0% for non-major elements. Backscattered electron (BSE) images and X-ray elemental maps (4.5 x 2.7 cm) were obtained using a voltage of 15 kV, an electron beam current of 1 nA, and a resolution of 10 μm. The use of such settings, as well as operation in the pattern-raster mode with a fixed beam, prevented signal loss and defocusing of the X-ray beam. Due to possible damage to the mounting epoxy of thin sections, EPMA analysis was performed after SEM imaging. A thin section was inserted into a custom-made holder, which allowed any particle to be positioned and analyzed using a variety of techniques.

Предварительные наблюдения при помощи SEM высушенного гидротермически модифицированного материала проводили на порошке, как он есть (фиг. 13). Затем его помещали в тонкий срез для подробного исследования элементов морфологической структуры (SEM) и химического анализа (EPMA).Preliminary SEM observations of the dried hydrothermally modified material were made on the powder as is (FIG. 13). Then it was placed in a thin section for detailed study of elements of the morphological structure (SEM) and chemical analysis (EPMA).

- 34 039758- 34 039758

Результаты (фиг. 14, 15, табл. 3, ESI-EPMA) подтвердили данные XRPD, хотя высокая степень неоднородности подтверждалась.The results (FIGS. 14, 15, Table 3, ESI-EPMA) confirmed the XRPD data, although a high degree of heterogeneity was confirmed.

Таблица 3Table 3

Средняя концентрация оксида и элементов (F и Cl) на минеральную фазу в высушенном гидротермически модифицированном материалеAverage concentration of oxide and elements (F and Cl) per mineral phase in dried hydrothermally modified material

Минеральная фаза Mineral phase К2ОK 2 O АЬОз ALOS SiO2 SiO2 NajO NajO СаО Cao MgO MgO Р2О5 Р2О5 Т1О2 T1O2 MnO MNO FeO FeO SO3 SO 3 F F Cl Cl Всего Total Измененный К-полевой шпат (< 50 мкм) Altered K-feldspar (< 50 µm) 13,4 13.4 17,1 17.1 59,8 59.8 0,5 0.5 0,3 0.3 0,0 0.0 0,0 0.0 0,1 0.1 0,0 0.0 0,4 0.4 0,0 0.0 0,0 0.0 0,1 0.1 92,8 92.8 Измененный К-полевой шпат (50 мкм < х < 100 мкм) Altered K-feldspar (50 µm < x < 100 µm) 14,6 14.6 18,4 18.4 64,3 64.3 0,6 0.6 0,1 0.1 0,0 0.0 0,0 0.0 0,1 0.1 0,0 0.0 0,4 0.4 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 98,5 98.5 Измененный К-полевой шпат (> 100 мкм) Altered K-feldspar (> 100 µm) 15,0 15.0 18,3 18.3 64,1 64.1 0,6 0.6 0,1 0.1 0,0 0.0 0,0 0.0 0,1 0.1 0,0 0.0 0,5 0.5 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 98,6 98.6 Гидрогроссуляр Hydrogrossular 0,6 0.6 13,4 13.4 17,2 17.2 0,0 0.0 27,4 27.4 0,3 0.3 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,6 0.6 0.1 0.1 0.2 0.2 0.6 0.6 66,1 66.1 Гидрат силиката дикальция Dicalcium silicate hydrate 1,1 1.1 1,0 1.0 12,8 12.8 0,2 0.2 20,0 20.0 0,1 0.1 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,1 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.7 0.7 40,5 40.5 11 А тоберморит 11 A tobermorite 1,2 1.2 2,9 2.9 16,4 16.4 0,2 0.2 17,1 17.1 0,1 0.1 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,3 0.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.7 0.7 41,2 41.2 Аморфная amorphous 6,7 6.7 9,9 9.9 30,2 30.2 0,3 0.3 6,1 6.1 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,2 0.2 0.0 0.0 0.1 0.1 0.8 0.8 59,9 59.9

Все числа являются мас.%. Данные получали путем анализа ЕРМА с большим количеством наблюдений (ESI-EPMA). Остаток до 100 мас.%, вероятно, из-за содержания воды.All numbers are wt%. Data were obtained by EPMA analysis with a large number of observations (ESI-EPMA). Residue up to 100% by weight, probably due to the water content.

В тонком срезе кристаллы K-полевого шпата можно было ясно отличить (фиг. 14a, b, 15), и они показали явные изменения относительно порошковой породы. Такие изменения были подтверждены неоднородными формациями (фиг. 14a-d) и химическим анализом ЕРМА (фиг. 16, табл. 3, ESI-EPMA). Химический состав изменялся между классами размеров полевого шпата (d<50 мкм; 50 мкм<d<100 мкм; d>100 мкм), причем более мелкие кристаллы содержат больше Ca и меньше K, Si и Al (табл. 3, ESI-EPMA). Отметим, что механоактивация твердой фазы может замещать Са как калием с поверхности, так и калием из решетки на стадии измельчения, и такая возможность не может быть полностью исключена, особенно для самых мелких зерен (фиг. 16; ESI-EPMA). Однако в высушенном гидротермически модифицированном материале отличительной характеристикой было то, что некоторые зерна K-полевого шпата среднего размера (50 мкм<d<100 мкм) были необычно обогащены Са (фиг. 16; ESI-EPMA), что было не так для кристаллов эквивалентного размера в сырьевой смеси. Это было доказательством включения атомов Са в решетку полевого шпата во время гидротермической обработки. Отметим, что такие выводы непосредственно не следуют из значений средней концентрации (табл. 3), подчеркивая высокую степень неоднородности состава. Кристаллы K-полевого шпата часто окружены гидротермическими фазами, такими как гидрогранат, гидрат силиката α-дикальция и 11 А тоберморит (фиг. 14a-d). Раскалывание и растрескивание были дополнительными общими признаками K-полевого шпата, и было доказательство точечной коррозии (фиг. 14a, b).In thin section, the K-feldspar crystals could be clearly distinguished (FIGS. 14a, b, 15) and showed clear changes relative to powder rock. Such changes were confirmed by heterogeneous formations (FIGS. 14a-d) and EPMA chemical analysis (FIG. 16, Table 3, ESI-EPMA). The chemical composition varied between feldspar size classes (d<50 µm; 50 µm<d<100 µm; d>100 µm), with smaller crystals containing more Ca and less K, Si, and Al (Table 3, ESI-EPMA ). Note that mechanical activation of the solid phase can replace Ca both with potassium from the surface and with potassium from the lattice at the grinding stage, and this possibility cannot be completely excluded, especially for the smallest grains (Fig. 16; ESI-EPMA). However, in the dried hydrothermally modified material, a distinguishing characteristic was that some grains of medium size K-feldspar (50 µm<d<100 µm) were unusually enriched in Ca (Fig. 16; ESI-EPMA), which was not the case for the equivalent crystals. size in the raw mix. This was evidence for the incorporation of Ca atoms into the feldspar lattice during the hydrothermal treatment. Note that such conclusions do not directly follow from the average concentration values (Table 3), emphasizing the high degree of composition inhomogeneity. K-feldspar crystals are often surrounded by hydrothermal phases such as hydrogarnet, α-dicalcium silicate hydrate, and 11A tobermorite (FIGS. 14a-d). Splitting and cracking were additional common features of K-feldspar, and there was evidence of pitting (Fig. 14a, b).

Кристаллы гидрограната имеют в основном сферическую форму с диаметром ~1 мкм, хотя некоторые кристаллы имели диаметр ~5 мкм (фиг. 14g). Гидрогранат, как было обнаружено, или окружает Kполевой шпат, или рассеян по материалу. Реже он возникает в виде агрегатов большей массы до ~30 мкм и с коллоидным внешним видом (фиг. 14h, 16). Было сложно отличить 11 А тоберморит от гидрата силиката α-дикальция только на основе морфологии и текстурных характеристик. Тоберморит встречался в двух основных формах: i) в виде множества отдельных кристаллов, более развитых, длиной до 20 мкм и шириной 1 мкм (фиг. 14b) или ii) в виде агрегата в комкообразных образованиях и кластерах, причем каждый составляет кристалл снова <1 мкм (фиг. 14c-f). В обоих случаях тоберморит имеет волокнистую структуру, появляясь обычно в виде мелких иголок. Текстура гидрата силиката α-дикальция была подобной первому типу тоберморита, но была более развитой и хорошо сформированной. Кроме того, различие между двумя минералами состояло в том, что для тоберморита анализ в некоторых точках показал обогащение калием до 5,3 мас.%, а для гидрата силиката α-дикальция общее содержание оксида стремилось к уменьшению (ESI-EPMA).Hydrogarnet crystals are mostly spherical with ~1 µm in diameter, although some crystals were ~5 µm in diameter (Fig. 14g). Hydrogarnet has been found to either surround K-feldspar or be dispersed throughout the material. Less commonly, it appears as aggregates of larger mass up to ~30 µm and with a colloidal appearance (Figs. 14h, 16). It was difficult to distinguish 11 A tobermorite from α-dicalcium silicate hydrate on the basis of morphology and textural characteristics alone. Tobermorite occurred in two main forms: i) as many individual crystals, more developed, up to 20 µm long and 1 µm wide (Fig. 14b) or ii) as an aggregate in lumps and clusters, each making up a crystal again <1 µm (Fig. 14c-f). In both cases, tobermorite has a fibrous structure, usually appearing as small needles. The texture of α-dicalcium silicate hydrate was similar to the first type of tobermorite, but was more developed and well formed. In addition, the difference between the two minerals was that for tobermorite, analysis at some points showed an enrichment in potassium up to 5.3 wt.%, and for α-dicalcium silicate hydrate, the total oxide content tended to decrease (ESI-EPMA).

Дополнительный морфологический признак высушенного гидротермически модифицированного материала был дан некоторыми большими структурами порядка 2 мм. Такие структуры называются кластерами (фиг. 14f). Они часто были круглыми, и обогащенными в большей степени замещенными Ca и K гидратами алюмосиликатов, чем остальная часть высушенного гидротермически модифицированного материала. Иногда они имели наружные ободки, обогащенные гидратом силиката α-дикальция и тоберморитом. Вполне вероятно, что такие образования возникают из-за связывающей природы гидратов силиката кальция. Конечно, фазы C2S часто наблюдаются как агломерированный фенокристалл в бетоне. Точное количественное определение плотности высушенного гидротермически модифицированного материала не проводили. Однако визуальные оценки кластеров (фиг. 14f) показали большую часть пустого пространства и предполагают низкую плотность для таких образований. Это может объяснить, по меньшей мере, частично, макроскопический внешний вид высушенного гидротермически модифицированного материала по сравнению с порошковыми породами (фиг. 17).An additional morphological signature of the dried hydrothermally modified material was given by some large structures on the order of 2 mm. Such structures are called clusters (Fig. 14f). They were often round, and richer in Ca and K substituted aluminosilicate hydrates than the rest of the dried hydrothermally modified material. Sometimes they had outer rims enriched with α-dicalcium silicate hydrate and tobermorite. It is likely that such formations arise due to the binding nature of calcium silicate hydrates. Of course, C2S phases are often observed as agglomerated phenocrystal in concrete. Exact quantitative determination of the density of the dried hydrothermally modified material was not carried out. However, visual assessments of the clusters (FIG. 14f) showed a large amount of empty space and suggest low density for such formations. This may explain, at least in part, the macroscopic appearance of dried hydrothermally modified material compared to powdered rocks (FIG. 17).

Анализ методом электронного микрозонда также выявил небольшие количества цеолитов, которые присутствуют в высушенном гидротермически модифицированном материале (фиг. 18). Образование, как обнаружили, возникает в любой момент гидротермической обработки, но только при температуре свыше 220°C.Electron microprobe analysis also revealed small amounts of zeolites that are present in the dried hydrothermally modified material (FIG. 18). Education, as found, occurs at any time during hydrothermal treatment, but only at temperatures above 220°C.

Наконец, различные минеральные фазы будут вносить вклад в то, что детектируется как аморфноеFinally, various mineral phases will contribute to what is detected as amorphous.

- 35 039758 при помощи XRPD, например, i) сильно измененный K-полевой шпат, ii) кристаллические, но очень мелкие частицы, iii) действительно аморфные соединения, например, плохо кристаллизованный нестехиометрический гидрат силиката кальция (C-S-H). Однако исследование образца при помощи ЕРМА показало, что аморфная фаза возникает в двух основных формах: i) как материал, полученный из сырьевого K-полевого шпата, из которого он сохраняет аналогичные массовые пропорции K, Al и Si, но который был так сильно изменен, что общее содержание оксидов намного ниже; такой материал имеет выраженное содержание Ca, ii) как полностью ангедральные формы, без доказательств кристалличности или стехиометрических отношений оксидов, связанных с известными силикатами, оксидами, хлоридами, карбонатами или сульфидами (ESI-EPMA). Подробное исследование тонких срезов открыло также наличие в высушенном гидротермически модифицированном материале углеродсодержащих фаз, которые не обнаруживаются при помощи XRPD (фиг. 19b) и которые не связаны с примесями в реагенте CaO. Это, вероятно, происходит из-за концентрации ниже предела обнаружения. Такие карбонаты возникали дополнительно и были главным образом нестехиометрическими K-Ca-карбонатами (атомное отношение Ca/K от 7 до 28; ESI-EPMA) в кристаллических агрегатах диаметром 5-10 мкм (фиг. 19b). Кристаллы имели два основных вида, табличные формы или призмы. Карбонаты независимо подтверждались при помощи кислотно-основного титрования (фиг. 20), а также качественного теста на пятна карбоната (фиг. 21).- 35 039758 using XRPD, for example, i) highly modified K-feldspar, ii) crystalline but very small particles, iii) truly amorphous compounds, for example, poorly crystallized non-stoichiometric calcium silicate hydrate (C-S-H). However, examination of the sample with EPMA showed that the amorphous phase occurs in two main forms: i) as a material obtained from raw K-feldspar, from which it retains similar mass proportions of K, Al and Si, but which has been so heavily modified, that the total oxide content is much lower; such material has a pronounced Ca content, ii) as fully anhedral forms, with no evidence of crystallinity or oxide stoichiometric ratios associated with known silicates, oxides, chlorides, carbonates or sulfides (ESI-EPMA). Detailed examination of the thin sections also revealed the presence of carbonaceous phases in the dried hydrothermally modified material, which are not detectable by XRPD (FIG. 19b) and which are not associated with impurities in the CaO reagent. This is probably due to a concentration below the detection limit. Such carbonates appeared additionally and were mainly non-stoichiometric K-Ca-carbonates (Ca/K atomic ratio 7 to 28; ESI-EPMA) in crystal aggregates 5-10 µm in diameter (Fig. 19b). Crystals had two main types, tabular forms or prisms. Carbonates were independently confirmed by acid-base titration (FIG. 20) as well as a qualitative carbonate stain test (FIG. 21).

Характеристики частиц НТ-1.Characteristics of NT-1 particles.

Распределение частиц по размерам (PSD) образцов порошка определяли при помощи лазернодифракционного анализатора размера частиц (Beckman Coulter Inc., LS 13 320), оборудованного изготовленным на заказ модулем для введения образцов. Образцы суспендировали в воде при анализе и не обрабатывали ультразвуком.The particle size distribution (PSD) of the powder samples was determined using a laser diffraction particle size analyzer (Beckman Coulter Inc., LS 13 320) equipped with a custom sample injection module. Samples were suspended in water for analysis and were not sonicated.

Удельную площадь поверхности согласно Брунауэру, Эммету и Теллеру (BET-SSA) определяли при помощи анализатора площади поверхности и пористости Micromeritics ASAP 2020. Газ, используемый для адсорбции, представлял собой N2. Образцы (~0,5 г) дегазировали при 200°C, пока не достигали постоянной скорости дегазации 10-5 мм Hg мин-1 в пробирке для образца (12 ч). SSA определяли на участке адсорбции изотермы при помощи многоточечного способа в диапазоне p/p0 0,08-0,35. Однако записывали полные изотермы адсорбции (до p/p0=0,99) и десорбции.Brunauer, Emmett and Teller specific surface area (BET-SSA) was determined using a Micromeritics ASAP 2020 surface area and porosity analyzer. The gas used for adsorption was N2. Samples (˜0.5 g) were degassed at 200° C. until a constant degassing rate of 10 −5 mm Hg min −1 was reached in the sample tube (12 h). SSA was determined at the site of the adsorption isotherm using a multi-point method in the range of p/p 0 0.08-0.35. However, the full isotherms of adsorption (up to p/p 0 =0.99) and desorption were recorded.

Распределение частиц по размерам (PSD) сырьевой смеси (Ca(OH)2 + ультракалиевый сиенит) сравнивали с таковым высушенного гидротермически модифицированного материала на фиг. 22. Показано, что после гидротермической обработки и сушки частицы мельче. На основе объема наблюдали три основных группы с ~30, ~10 и ~1 мкм соответственно. Таким образом, обработка сдвигает пик основной группы на один порядок величины, от ~100 мкм в сырьевой смеси до ~10 мкм в высушенном гидротермически модифицированном материале. Такой же сдвиг наблюдали на основе количества частиц, от ~1 мкм в сырьевой смеси до ~0,1 мкм в высушенном гидротермически модифицированном материале. Эти наблюдения согласуются с размером частиц, наблюдаемым при помощи SEM (фиг. 14). В общем, PSD можно использовать как быстрый, эффективный и недорогой путь оценки эффективности способа, поскольку количество частиц основного размера в порошковой породе и в высушенном гидротермически модифицированном материале уменьшается и растет, соответственно, при постепенном превращении K-полевого шпата.The particle size distribution (PSD) of the feed mixture (Ca(OH) 2 + ultrapotassium syenite) was compared to that of the dried hydrothermally modified material in FIG. 22. It is shown that after hydrothermal treatment and drying, the particles are smaller. Based on the volume, three main groups were observed with ~30, ~10 and ~1 µm, respectively. Thus, the treatment shifts the peak of the main group by one order of magnitude, from ~100 µm in the raw mixture to ~10 µm in the dried hydrothermally modified material. The same shift was observed based on the number of particles, from -1 µm in the raw mix to -0.1 µm in the dried hydrothermally modified material. These observations are consistent with the particle size observed by SEM (FIG. 14). In general, PSD can be used as a fast, efficient, and inexpensive way to assess the effectiveness of a process, since the number of particles of the main size in the powder rock and in the dried hydrothermally modified material decreases and increases, respectively, with the gradual transformation of K-feldspar.

Удельная площадь поверхности согласно методу БЭТ (BET-SSA) составляла 15,1 м2-1 для высушенного гидротермически модифицированного материала и 46,9 м2/г для сырьевой смеси, что имело особенно высокое значение из-за мелкой фракции Ca(OH)2. Такое значение только частично релевантно, поскольку при контакте с водой сырьевая смесь реагирует сразу же, изменяя свою площадь поверхности со временем. BET-SSA из-за фракции горной породы в сырьевой смеси неизвестна, но может корректно рассматриваться как ~1 м2/г, как сообщается Ciceri и соавт. (D. Ciceri, M. de Oliveira, R.M. Stokes, T. Skorina and A. Allanore, Miner. Eng., 2017, 102, 42-57, включенный в настоящий документ ссылкой во всей своей полноте для всех целей). Сравнение площадей поверхности высушенного гидротермически модифицированного материала и фракции горной породы тогда согласуется с количеством меньших частиц в обработанном материале. Изотерма адсорбции N2 высушенного гидротермически модифицированного материала (тип III согласно классификации БЭТ) не показывает никакого заметного гистерезиса (фиг. 23).The specific surface area according to the BET method (BET-SSA) was 15.1 m 2 -g -1 for the dried hydrothermally modified material and 46.9 m 2 /g for the raw mixture, which was especially high due to the fine Ca( OH) 2 . This value is only partly relevant, since the raw mix reacts immediately upon contact with water, changing its surface area over time. BET-SSA due to the rock fraction in the raw mix is unknown, but can be correctly considered as ~1 m 2 /g as reported by Ciceri et al. (D. Ciceri, M. de Oliveira, RM Stokes, T. Skorina and A. Allanore, Miner. Eng., 2017, 102, 42-57, incorporated herein by reference in its entirety for all purposes). Comparison of the surface areas of the dried hydrothermally modified material and the rock fraction is then consistent with the amount of smaller particles in the treated material. The N2 adsorption isotherm of the dried hydrothermally modified material (BET type III) shows no noticeable hysteresis (FIG. 23).

Эксперименты на выщелачивание и масс-спектроскопия с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS).Leaching experiments and inductively coupled plasma mass spectroscopy (ICP-MS).

Эксперименты на выщелачивание как для ультракалиевого сиенита, так и высушенного гидротермически модифицированного материала проводили в периодическом режиме, подразумевая, что 0,3 г твердого материала приводили в контакт с 3 мл выщелачивающего раствора (mS:mL=0,1), и вращали непрерывно в течение 24 ч в закрытой емкости. Перед началом вращения емкости предварительно заполняли Ar. Ограничения массопереноса считали незначительными при заданных условиях перемешивания. HNO3 при исходном рН 5 использовали в качестве выщелачивающего раствора, и имитировали кислый почвенный раствор. Исходный выщелачивающий раствор получали путем соответствующего разбавления стандартизованной 0,1 М HNO3 (Alfa Aesar) в кипяченой воде с последующим энергичным барботированием Ar в течение ~15 мин. В конце эксперимента суспензию фильтровали (Whatman 13 ммLeaching experiments for both ultrapotassium syenite and dried hydrothermally modified material were carried out in batch mode, meaning that 0.3 g of solid material was brought into contact with 3 ml of leaching solution (mS:mL=0.1), and rotated continuously in for 24 hours in a closed container. Before the start of rotation, the containers were preliminarily filled with Ar. Mass transfer limitations were considered negligible under given mixing conditions. HNO3 at initial pH 5 was used as the leaching solution, and an acidic soil solution was simulated. The initial leach solution was prepared by appropriately diluting standardized 0.1 M HNO 3 (Alfa Aesar) in boiled water followed by vigorous sparging of Ar for ~15 min. At the end of the experiment, the suspension was filtered (Whatman 13 mm

- 36 039758- 36 039758

GD/X, 0,45 мкм) и разбавляли 1:100 в стандартизованной 0,1 М HNO3. Фильтрование происходило в течение 15 мин после остановки ротатора. Каждый из экспериментов на выщелачивание повторяли по три раза. Величины погрешностей представляют разброс экспериментальных данных между тремя повторами (фиг. 24 и 9B). Эксперименты проводили при комнатной температуре (20±3°C). Температура выщелачивающего раствора оставалась постоянной при контакте с высушенным гидротермически модифицированным материалом, что показано независимым тестом (не показан).GD/X, 0.45 μm) and diluted 1:100 in standardized 0.1 M HNO 3 . Filtration took place within 15 min after the rotator was stopped. Each of the leaching experiments was repeated three times. The error bars represent the scatter of experimental data between three replicates (FIGS. 24 and 9B). The experiments were carried out at room temperature (20±3°C). The temperature of the leaching solution remained constant when in contact with the dried hydrothermally modified material, as shown by an independent test (not shown).

Масс-спектроскопия с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS) определяла концентрацию K, Al, Si, Na, Ca и Mg в разбавленном фильтрате (ICP MS, Agilent Tec HNOlogies серия 7700). Прибор использовал октопольную реакционную систему (ORS), которая работала в режиме He (Не = 4,0 мл/мин), за исключением случая с Ca, который определяли в режиме без газа. Раствор 1 ч./млн In использовали в качестве внутреннего стандарта.Inductively coupled plasma mass spectroscopy (ICP-MS) determined the concentration of K, Al, Si, Na, Ca, and Mg in the dilute filtrate (ICP MS, Agilent Tec HNOlogies 7700 series). The instrument used an octopole reaction system (ORS) that was run in He mode (He = 4.0 ml/min), except for Ca, which was determined in no gas mode. A 1 ppm In solution was used as an internal standard.

Результаты тестов на выщелачивание как для ультракалиевого сиенита, так и высушенного гидротермически модифицированного материала показаны на фиг. 24 (условия выщелачивания: тест в периодическом режиме при вращении, 24 ч, mS:mL=1:10. HNO3 при номинальном исходном рН 5 в качестве выщелачивающего раствора. Все значения (части на миллион) относятся к мг элемента, анализируемого в растворе при помощи ICP-MS, на кг твердого материала. Отметим, что исходные BET-SSA и PSD отличались для двух материалов: порошковая порода (исходный рН 5, BET-SSA = 17,3 м2/г, порошок получали измельчением в шаровой мельнице в течение 1 мин - фракция <2 мм, как описано в разделе Реагенты); высушенный гидротермически модифицированный материал (исходный рН 5, BET-SSA = 15,1 м2/г, PSD, показанные на фиг. 19). Поскольку фактические условия рН, PSD и BET-SSA отличаются для двух твердых материалов, результаты сравнивают только для качественной визуализации порядка величины доступности элементов. В высушенном гидротермически модифицированном материале присутствует 14065±744 ч./млн K, доступного для растворения, что эквивалентно 14,5% всего содержания K сырьевой смеси. Таким образом, через 24 ч калий на два порядка более доступен, чем в исходном ультракалиевом сиените, выщелачиваемом при таком же исходном рН. Для Si, Al и Ca доступность составляла 1520±132 ч./млн Si, 222±38 ч./млн Al и 335±20 ч./млн Ca соответственно (фиг. 24), что соответствует 0,6, 0,3 и 0,2% общего содержания Si, Al и Са в сырьевой смеси соответственно. Выщелачивание Са контролировали отчасти из-за его роли макроэлемента для растений и из-за его способности корректировать рН почв. Са в сопутствующей композиции ультракалиевого сиенита принимается во внимание при этом расчете. Na и Mg также контролировали из-за того, что они являются основным компонентом сопутствующей композиции и важными элементами для почвоведов. Na может приводить к возможному засолению почв, a Mg является питательным микроэлементом для растений. В высушенном гидротермически модифицированном материале присутствует 6,5±0,3 ч./млн Na и 6±1 ч./млн Mg, доступного для растворения, что эквивалентно 0,2% как для общего содержания Na, так и Mg в сырьевой смеси. Общая доступность Na низкая и снижается в высушенном гидротермически модифицированном материале относительно ультракалиевого сиенита.The results of leaching tests for both ultrapotassium syenite and dried hydrothermally modified material are shown in FIG. 24 (leaching conditions: spinning batch test, 24 h, mS:mL=1:10. HNO 3 at nominal initial pH 5 as leaching solution. All values (ppm) refer to mg of element analyzed in solution using ICP-MS, per kg of solid material Note that the original BET-SSA and PSD differed for two materials: powder rock (original pH 5, BET-SSA = 17.3 m 2 /g, the powder was obtained by grinding in a ball mill <2 mm fraction as described under Reagents for 1 min) dried hydrothermally modified material (initial pH 5, BET-SSA = 15.1 m 2 /g, PSD shown in Fig. 19). pH, PSD and BET-SSA are different for the two solid materials, the results are compared only for qualitative visualization of the order of magnitude of the availability of elements In the dried hydrothermally modified material there is 14065±744 ppm K available for dissolution, which is equivalent to 14.5% of the total K content raw materials howl mixture. Thus, after 24 h, potassium is two orders of magnitude more available than in the initial ultrapotassium syenite leached at the same initial pH. For Si, Al, and Ca, the availability was 1520±132 ppm Si, 222±38 ppm Al, and 335±20 ppm Ca, respectively (FIG. 24), corresponding to 0.6, 0.3 and 0.2% of the total content of Si, Al and Ca in the raw mixture, respectively. Ca leaching has been controlled in part because of its role as a macronutrient for plants and because of its ability to adjust soil pH. Ca in the accompanying composition of ultrapotassium syenite is taken into account in this calculation. Na and Mg were also controlled due to the fact that they are the main component of the accompanying composition and important elements for soil scientists. Na can lead to possible soil salinization and Mg is a micronutrient for plants. The dried hydrothermally modified material has 6.5±0.3 ppm Na and 6±1 ppm Mg available for dissolution, which is equivalent to 0.2% for both total Na and Mg in the feed mix . The overall availability of Na is low and decreases in dried hydrothermally modified material relative to ultrapotassium syenite.

То, что фракция доступных питательных веществ Si, A1 и Са в высушенном гидротермически модифицированном материале была в абсолютном выражении очень маленькой, является доказательством химической стабильности всех фаз силикатов кальция при заданных условиях выщелачивания. Тем не менее, абсолютное количество доступных питательных веществ может быть заметным для растений. Для справк, в почвенном растворе концентрации Si имеют порядок 0,09-23,4 мг Si л-1, для сравнения со значением 152 мг Si л-1 в выщелачивающем растворе, о котором сообщается в настоящем документе. Отметим также, что в эксперименте на выщелачивание концентрация Si соответствует пределу растворимости аморфного SiO2 при очень низком рН. Это происходит из-за того, что фактический выщелачивающий раствор был разбавлен в концентрированной HNO3 перед анализом ICP-MS. Таким образом, возможно, что Si в фактической емкости для выщелачивания еще больше, в чем было измерено.The fact that the fraction of available nutrients Si, Al and Ca in the dried hydrothermally modified material was very small in absolute terms is proof of the chemical stability of all calcium silicate phases under given leaching conditions. However, the absolute amount of available nutrients can be noticeable to plants. For reference, in the soil solution, Si concentrations are on the order of 0.09-23.4 mg Si l -1 , compared to the value of 152 mg Si l -1 in the leach solution reported herein. Note also that in the leaching experiment, the Si concentration corresponds to the solubility limit of amorphous SiO 2 at very low pH. This is because the actual leach solution was diluted in concentrated HNO 3 prior to ICP-MS analysis. Thus, it is possible that the Si in the actual leach tank is even greater than what was measured.

Кислотно-основное титрование высушенного гидротермически модифицированного материала.Acid-base titration of dried hydrothermally modified material.

Кислотно-основное титрование высушенного гидротермически модифицированного материала проводили следующим образом.Acid-base titration of the dried hydrothermally modified material was carried out as follows.

(a) Во-первых, 0,3 г высушенного гидротермически модифицированного материала суспендировали в 10 мл DI воды при перемешивании.(a) First, 0.3 g of the dried hydrothermally modified material was suspended in 10 ml of DI water with stirring.

(b) Во-вторых, стандартизованную 0,1М HNO3 (Alfa Aesar) добавляли в химический стакан. После каждого добавления кислоты (2,5 мл) систему оставляли стабилизироваться на 15 мин перед проведением считывания. Отметим, что рН не стабилизировался из-за реакционной способности поверхности высушенного гидротермически модифицированного материала.(b) Second, standardized 0.1 M HNO 3 (Alfa Aesar) was added to the beaker. After each addition of acid (2.5 ml), the system was allowed to stabilize for 15 minutes before reading. Note that the pH did not stabilize due to the reactivity of the surface of the dried hydrothermally modified material.

(c) В-третьих, кривую титрования наносили на график, как показано на фиг. 20, и точки эквивалентности использовали для обратных вычислений содержания основания в высушенном гидротермически модифицированном материале.(c) Third, the titration curve was plotted as shown in FIG. 20 and the equivalence points were used to back-calculate the base content of the dried hydrothermally modified material.

Наблюдали две отдельные точки эквивалентности, при рН 10,0 (3,0 мл) и рН 5,8 (12,0 мл). Первую точку эквивалентности можно обоснованно приписать карбонатам, поскольку табличное значение pKa2 для H2CO3 составляет 10,33 (25°C). Разницу между экспериментальными и теоретическими значениямиTwo separate equivalence points were observed, at pH 10.0 (3.0 ml) and pH 5.8 (12.0 ml). The first equivalence point can reasonably be attributed to carbonates, since the tabulated pKa 2 value for H 2 CO 3 is 10.33 (25°C). Difference between experimental and theoretical values

- 37 039758 можно объяснить помехами, вызванными реакционной способностью поверхности других минеральных фаз, таких как K-полевой шпат, гидрогранат и тоберморит. Вторая точка эквивалентности кажется дальше от табличного значения pKa1 для H2CO3, которое составляет 6,35 (25°C). Предполагая, что первая точка эквивалентности действительно происходит из-за карбонатов, это будет соответствовать 0,3 ммоль CO3 2-, что эквивалентно 4,3 мас.% CO2 в высушенном гидротермически модифицированном материале. Такое количество не детектировалось при помощи XRPD, но находится в превосходном соответствии с данными LOI (см. раздел касательно гидротермической обработки выше). Карбонаты были ангедральными кристаллами, но не были аморфными, так что XRPD не детектирует их, вероятнее всего, поскольку они присутствуют в количестве ниже предела обнаружения. Если весь карбонат, определенный титрованием в первой точке эквивалентности, представлял K2CO3, тогда тест на ожидаемое выщелачивание K будет 78000 ч./млн K, намного выше экспериментальных данных (фиг. 19). Карбонаты в высушенном гидротермически модифицированном материале, таким образом, являются неопределенной смесью, которая, вероятно, содержит K2CO3, Na2CO3, MgCO3, CaCO3, но возможно также другие частицы двойных карбонатов, таких как K2Ca(CO3)2 (бючилиит и/или фейрчайлдит). Вторая точка эквивалентности не соответствует содержанию карбоната, обнаруженному в первой точке эквивалентности. Предполагая, что вторая точка эквивалентности происходит из-за равновесия HCO3-+ H+ θ H2CO3, тогда дополнительно к 0,3 ммоль CO3 2’дополнительных 0,6 ммоль частиц бикарбоната HCO3- присутствуют в высушенном гидротермически модифицированном материале. Такое количество будет соответствовать дополнительным 8,6 мас.% содержания CO2 в высушенном гидротермически модифицированном материале, для всего 12,9 мас.% CO2, что вряд ли будет незамеченным при XRPD. Эти данные указывают на эффективное присутствие карбонатов в высушенном гидротермически модифицированном материале. Такие высокие значения рН важны в материалах, используемых для улучшения качества почвы и здоровья почвы, особенно где почвы с низкими рН являются проблемой.- 37 039758 can be explained by interference caused by the surface reactivity of other mineral phases such as K-feldspar, hydrogarnet and tobermorite. The second equivalence point seems further away from the table pKa1 value for H2CO3, which is 6.35 (25°C). Assuming that the first equivalence point is indeed due to carbonates, this would correspond to 0.3 mmol CO 3 2- , which is equivalent to 4.3 wt% CO 2 in the dried hydrothermally modified material. This amount was not detected by XRPD, but is in excellent agreement with the LOI data (see section on hydrothermal treatment above). The carbonates were anhedral crystals, but were not amorphous, so XRPD does not detect them, most likely because they are present below the limit of detection. If all carbonate determined by titration at the first equivalence point was K2CO3, then the expected K leaching test would be 78,000 ppm K, well above the experimental data (FIG. 19). The carbonates in the dried hydrothermally modified material are thus an indeterminate mixture that probably contains K2CO3, Na2CO3, MgCO3, CaCO3, but possibly also other double carbonate species such as K2Ca(CO3)2 (buchilyite and/or fairchildite). The second equivalence point does not match the carbonate content found at the first equivalence point. Assuming that the second equivalence point is due to the HCO 3- + H+ θ H2CO 3 equilibrium, then in addition to the 0.3 mmol CO 3 2 ' an additional 0.6 mmol HCO3 - bicarbonate particles are present in the dried hydrothermally modified material. This amount would correspond to an additional 8.6 wt.% CO2 content in the dried hydrothermally modified material, for a total of 12.9 wt.% CO2, which is unlikely to go unnoticed by XRPD. These data indicate the effective presence of carbonates in the dried hydrothermally modified material. Such high pH values are important in materials used to improve soil quality and soil health, especially where low pH soils are a problem.

Качественный анализ методом пятна для определения карбонатов Концентрированную азотную кислоту (15,6 М) капали сверху на материал, используя устройство, показанное на фиг. 21(a)-(c). Если карбонаты присутствовали, они образовывали CO2, который протекал во второе отделение устройства и осаждался как BaCO3 из раствора Ba(OH)2. Панель (b) показывает результат холостого теста, где материал представляет собой ультракалиевый сиенит (BaCO3 не образуется). Панель (c) показывает результат теста с высушенным гидротермически модифицированным материалом. Белесое облако BaCO3 образовалось, подтверждая присутствие карбонатов.Qualitative Spot Analysis for Carbonate Determination Concentrated nitric acid (15.6 M) was dropped on top of the material using the apparatus shown in FIG. 21(a)-(c). If carbonates were present, they formed CO2, which flowed into the second compartment of the apparatus and precipitated as BaCO 3 from the Ba(OH) 2 solution. Panel (b) shows the result of a blank test where the material is ultrapotassium syenite (BaCO 3 is not formed). Panel (c) shows the test result with dried hydrothermally modified material. A whitish cloud of BaCO 3 formed, confirming the presence of carbonates.

Взаимосвязь между минералогическим составом и выщелачиванием.Relationship between mineralogical composition and leaching.

Основной алюмосиликат калия (KAS), обнаруженный при помощи XRPD в высушенном гидротермически модифицированном материале, представлял собой K-полевой шпат (KAlSi3O8) (фиг. 4E). XRPD показала, что 14,0 г K-полевого шпата превращалось в ходе гидротермической обработке (фиг. 14). Анализ PSD подтвердил, что совокупность частиц по размеру, связанная с K-полевым шпатом, снижалась в высушенном гидротермически модифицированном материале относительно сырьевой смеси (фиг. 22). Однако такая минеральная фаза остается основным компонентом высушенного гидротермически модифицированного материала (66,5 мас.%) и, таким образом, также основной K-содержащей фазой. Это тщательно спроектированная и предполагаемая особенность материала. Полное превращение K-полевого шпата будет иметь слишком высокую стоимость и будет создавать большое количество растворимого K, мгновенно доступного в почвенном растворе, в отличие от желаемых признаков высушенных гидротермически модифицированных материалов, раскрытых в настоящем документе, т.е. проектирования удобрения для тропических почв со скоростью высвобождения K, которая соответствует потребностям сельскохозяйственных культур. Однако отметим, что то, что детектируется при помощи XRPD как Kполевой шпат, фактически является измененной минеральной фазой. Структурное изменение было подтверждено изучением изображений (фиг. 14a-d). Кроме того, изотерма адсорбции N2 не имела гистерезиса (фиг. 23), что может объясняться, принимая во внимание, что разломы, трещины или другие пористые структуры не создают гистерезисное поведение, если они имеют размер порядка микрометров (фиг. 14a, b), хотя их вклад в площадь поверхности все еще учитывается значением BET-SSA. Химическое изменение подтверждалось элементными картами (фиг. 15), точечными концентрациями (табл. 3, ESI-EPMA), а также подробным изучением образца (фиг. 13, 16). Искажения в элементарных ячейках Kполевого шпата из-за вставки Ca являются вероятной причиной эффекта растрескивания, указанного выше. Конечно, признак высушенного гидротермически модифицированного материала состоит в том, что самые мелкие зерна частиц измененного K-полевого шпата показали нестехиометрическое содержание элементов, сильно обедненное по K и обогащенное по Са (фиг. 15, фиг. 16, ESI-EPMA). Несмотря на размер, ни одно зерно K-полевого шпата не сохраняло свою исходную композицию, и кальциевые минералы наблюдались на границе раздела между зернами K-полевого шпата и гидротермическим раствором. Без ограничения какой-либо конкретной теорией такие фазы могут получаться из-за вставки Са в полевой шпат или из-за повторного осаждения из раствора вследствие местного насыщения. В отсутствие щелочной среды намного более высокие температуры (600°C) будут вовлечены для наблюдения значительного обмена между K в полевом шпате и щелочными ионами из гидротермического раствора. Данные, представленные в настоящем документе, таким образом, обеспечивают доказательство, что среды сThe basic potassium aluminosilicate (KAS) detected by XRPD in the dried hydrothermally modified material was K-feldspar (KAlSi 3 O8) (FIG. 4E). XRPD showed that 14.0 g of K-feldspar was converted during the hydrothermal treatment (FIG. 14). PSD analysis confirmed that the particle size population associated with K-feldspar decreased in the dried hydrothermally modified material relative to the raw mix (FIG. 22). However, this mineral phase remains the main component of the dried hydrothermally modified material (66.5% by weight) and thus also the main K-containing phase. This is a carefully designed and intended feature of the material. Complete conversion of K-feldspar would be too costly and would create a large amount of soluble K instantly available in soil solution, contrary to the desired features of dried hydrothermally modified materials disclosed herein, i.e. designing a fertilizer for tropical soils with a K release rate that matches the needs of crops. However, note that what XRPD detects as K-feldspar is actually an altered mineral phase. The structural change was confirmed by examination of the images (FIGS. 14a-d). In addition, the N2 adsorption isotherm had no hysteresis (Fig. 23), which can be explained considering that fractures, cracks or other porous structures do not produce hysteresis behavior if they are on the order of micrometers in size (Fig. 14a, b), although their contribution to surface area is still included in the BET-SSA value. The chemical change was confirmed by elemental maps (FIG. 15), point concentrations (Table 3, ESI-EPMA), as well as by detailed examination of the sample (FIGS. 13, 16). Distortions in the unit cells of Kfeldspar due to the insertion of Ca are the likely cause of the cracking effect noted above. Of course, a hallmark of the dried hydrothermally modified material is that the finest grains of modified K-feldspar particles showed non-stoichiometric elemental abundances, highly depleted in K and enriched in Ca (FIG. 15, FIG. 16, ESI-EPMA). Despite their size, none of the K-feldspar grains retained their original composition, and calcium minerals were observed at the interface between the K-feldspar grains and the hydrothermal solution. Without wishing to be bound by any particular theory, such phases may result from the insertion of Ca into the feldspar or from reprecipitation from solution due to local saturation. In the absence of an alkaline environment, much higher temperatures (600°C) will be involved to see a significant exchange between the K in the feldspar and the alkali ions from the hydrothermal solution. The data presented in this paper thus provide evidence that environments with

- 38 039758 высоким рН необходимы для успешного превращения и обмена ионов K на ионы Са. Предполагая как для измененного, так и неизмененного K-полевого шпата одинаковую скорость растворения, и фактический рН выщелачивания 12 единиц (фиг. 27), тогда количество доступного K будет порядка 10-200 ч./млн K в зависимости от фактической площади поверхности измененного K-полевого шпата. Такое количество является незначительным по сравнению с данными, указанными на фиг. 24, и подтверждает, что измененный K-полевой шпат выступает в качестве основного резервуара питательных веществ для возможного длительного высвобождения, но вряд ли будет отвечать за краткосрочное высвобождение K. Наоборот, расчеты материального баланса (например, на основе превращения, показанного на фиг. 4E) показали, что фракция K в K-полевом шпате, которая полностью превратилась, может обеспечивать весь доступный для выщелачивания K. Такой K вероятно располагается в замещенных K фазах кроме измененного K-полевого шпата, или во фракции растворимых карбонатов (растворимость K2CO3 (25°C) составляет 1110 г· л-1), не обнаруженных при помощи XRPD, но подтвержденных при помощи анализа ЕРМА (фиг. 15, ESI-EPMA).- 38 039758 high pH is necessary for the successful conversion and exchange of K ions for Ca ions. Assuming the same dissolution rate for both altered and unaltered K-feldspar, and an actual leaching pH of 12 units (Figure 27), then the amount of available K would be on the order of 10-200 ppm K depending on the actual surface area of the altered K - feldspar. This amount is negligible compared to the data shown in FIG. 24 and confirms that altered K-feldspar acts as a major nutrient reservoir for possible long-term release, but is unlikely to be responsible for short-term release of K. Conversely, material balance calculations (e.g. based on the conversion shown in Fig. 4E ) have shown that the K-feldspar fraction that is completely converted can provide all of the leachable K. Such K is likely located in K-substituted phases other than altered K-feldspar, or in the soluble carbonate fraction (K 2 CO 3 solubility (25°C) is 1110 g l -1 ) not detected by XRPD but confirmed by EPMA analysis (FIG. 15, ESI-EPMA).

Основная фаза гидрата алюмосиликата кальция (C-A-S-H), обнаруживаемая при помощи XRPD в высушенном гидротермически модифицированном материале, представляла гидрогранат (Ca3Al2(SiO4)3.x(OH)4x; C3A2S3_xHx). В более широкой группе гидрогранатов гидрогранат определяет класс минералов, где происходит включение 4OHвместо тетраэдра SiO4 4-, создавая гроссуляр (x=0), гибшит (x=0,2-1,5), катоит (x=1,5-3) и их твердые растворы. В искусственных системах гидрогранат наблюдали в цементе в качестве единственного гидрата алюмосиликата кальция и часто обнаруживали как продукт гидратации автоклавированных материалов (табл. 2). Он появляется в виде небольших октаэдрическихкруглых кристаллов (1,5-4 мкм). Сравнение микрофотографий высушенного гидротермически модифицированного материала (фиг. 14) с данными PSD (фиг. 22) показывает, что в этих экспериментах фаза гидрограната была главным образом в виде небольших и круглых частиц порядка ~1 мкм. Анализ ЕРМА показал содержание ~30 мас.% SiO2 (табл. 3; ESI-EPMA), предполагая гибшит, а не катоит, и в соответствии с преобладанием круглых кристаллов (фиг. 14g). Отметим, что содержание SiO2 также находится в относительно хорошем соответствии с теоретическим значением 22 мас.% в фазе плазолита, используемой в уточнении структуры методом Ритвельда. Вместе с K-полевым шпатом гидрогранат является основным Al-содержащим минералом. В тесте на выщелачивание доступность Al из высушенного гидротермически модифицированного материала повышается относительно ультракалиевого сиенита, хотя остается сравнимой. Однако отметим, что фактический рН выщелачивания порошковой породы составляет ~6, а у высушенного гидротермически модифицированного материала составляет ~12 (фиг. 27). В этом последнем случае доступность Al, таким образом, является максимальной, показывая, что в почвах, забуференных при кислом рН, Al будет практически полностью недоступным. Уровень включения K в кристаллы гидрограната был небольшим (табл. 3).The main phase of calcium aluminosilicate hydrate (CASH) detected by XRPD in the dried hydrothermally modified material was hydrogen garnet (Ca 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 . x (OH) 4x ; C 3 A 2 S 3 _ x H x ). In a wider group of hydrogarnets, hydrogarnet determines the class of minerals, where the inclusion of 4OH instead of the SiO 4 4- tetrahedron occurs, creating grossular (x=0), gibbsite (x=0.2-1.5), cathoite (x=1.5-3 ) and their solid solutions. In artificial systems, hydrogarnet has been observed in cement as the only calcium aluminosilicate hydrate and is often found as a hydration product of autoclaved materials (Table 2). It appears as small octahedral round crystals (1.5-4 µm). Comparison of the micrographs of the dried hydrothermally modified material (FIG. 14) with the PSD data (FIG. 22) shows that in these experiments the hydrogarnet phase was mainly in the form of small and round particles of the order of ~1 µm. EPMA analysis showed a ~30 wt% SiO 2 content (Table 3; ESI-EPMA), suggesting gibbite rather than cathoite, and consistent with the predominance of round crystals (Fig. 14g). Note that the content of SiO 2 is also in relatively good agreement with the theoretical value of 22 wt.% in the plasolite phase used in the structure refinement by the Rietveld method. Together with K-feldspar, hydrogarnet is the main Al-bearing mineral. In the leaching test, the availability of Al from the dried hydrothermally modified material is increased relative to ultrapotassium syenite, although it remains comparable. Note, however, that the actual leaching pH of the powdered rock is ~6, while that of the dried hydrothermally modified material is ~12 (FIG. 27). In this latter case, the availability of Al is thus maximal, indicating that in soils buffered at acidic pH, Al will be almost completely unavailable. The level of K incorporation into hydrogarnet crystals was low (Table 3).

Гидраты силиката кальция (C-S-H) представляли собой гидрат силиката α-дикальция (a-Ca2(SiO3OH)(OH); a-C2SH) и 11 А тоберморит (Ca5Si6O16(OH)24H2O; C5Si6H5). Гидротермический синтез гидрата силиката α-дикальция был ранее указан. Он обычно возникает в виде прямоугольных таблеток, которые образуются свыше ~150°C. Мольное отношение Ca/Si сырьевой смеси влияет на образование кристаллического a-C2SH (Ca/Si=2) относительно другого слабо кристаллического и нестехиометрического гидрата силиката кальция (Ca/Si<1,75). Таким образом, a-C2SH, скорее всего, формируется в обогащенных кальцием средах при начинающейся реакции, тогда как тоберморит будет образовываться позднее как фаза, выделяющаяся из метастабильных гидратов силиката кальция. Тоберморит наблюдали в искусственной системе CaO-SiO2-H2O в диапазонах температуры от ~80 до ~150°C, исходной объемной мольной композиции при Ca/Si=0,8-1,0 и времени обработки порядка дней. Чем выше растворимость источника Si, тем ниже кристалличность образующегося тоберморита. Тоберморит может существовать в виде метастабильного минерала свыше 200°C, хотя ксонолит (Ca6Si6O17(OH)2; C6S6H2) становится фазой, термодинамически предпочтительной. Al ускоряет превращение гидратов силиката кальция в тоберморит и предотвращает его превращение в ксонолит. Включение Al3+ вместо Si4+ включает введение межслойных ионов для сохранения электронейтральности, обычно Na+, K+ или Са2+, давая тобермориты с высоким СЕС ~70 мэкв./100 г. Некоторые формы кристаллов сообщались для тоберморитов, включая пластинчатые, щепкообразные и волокнистые кристаллы. Этот последний тип подтверждался в данном испытании (фиг. 14b, фиг. 14e). Однако замещенные K тобермориты (калий-тоберморит) очень редкие в природе. В высушенном гидротермически модифицированном материале тоберморит составлял 3 мас.% (фиг. 4E), и он содержал как K, так и Al (табл. 3, ESI-EPMA). В общем, абсолютное количество калия в тоберморите было небольшим, и в эксперименте на выщелачивание вероятно маскировалось компонентом немедленно доступного K. Наконец, в высушенном гидротермически модифицированном материале наблюдалась дополнительная фаза C-A-S-H, вероятно, соединение с плохой кристалличностью или без нее, обнаруживаемое как аморфное при помощи XRPD. Такая аморфная фаза, как было показано, имеет очень изменчивый состав (ESI-EPMA). Хотя содержание K и Al, как было обнаружено, является высоким, его ионовысвобождающая способность в настоящее время не установлена.Calcium silicate hydrates (CSH) were α-dicalcium silicate hydrate (a-Ca 2 (SiO 3 OH)(OH); aC 2 SH) and 11 A tobermorite (Ca 5 Si 6 O 16 (OH) 2 4H 2 O; C 5 Si 6 H 5 ). The hydrothermal synthesis of α-dicalcium silicate hydrate has been previously reported. It usually occurs in the form of rectangular tablets, which are formed over ~150°C. The Ca/Si molar ratio of the raw mix influences the formation of crystalline aC 2 SH (Ca/Si=2) relative to another weakly crystalline and non-stoichiometric calcium silicate hydrate (Ca/Si<1.75). Thus, aC 2 SH is most likely formed in calcium-enriched media at the beginning of the reaction, while tobermorite will form later as a phase separating from metastable calcium silicate hydrates. Tobermorite was observed in the artificial system CaO-SiO 2 -H 2 O in the temperature range from ~80 to ~150°C, the initial bulk molar composition at Ca/Si=0.8-1.0 and processing time of the order of days. The higher the solubility of the Si source, the lower the crystallinity of the resulting tobermorite. Tobermorite can exist as a metastable mineral above 200°C, although xonolite (Ca 6 Si 6 O 17 (OH) 2 ; C 6 S 6 H 2 ) becomes the thermodynamically preferred phase. Al accelerates the transformation of calcium silicate hydrates into tobermorite and prevents its transformation into xonolite. The inclusion of Al 3+ instead of Si 4+ involves the introduction of interlayer ions to maintain electrical neutrality, usually Na + , K + or Ca 2+ , giving tobermorites with a high CEC of ~70 meq/100 g. Several crystal forms have been reported for tobermorites, including lamellar, splinter-like and fibrous crystals. This latter type was confirmed in this test (Fig. 14b, Fig. 14e). However, K-substituted tobermorites (potassium tobermorite) are very rare in nature. In the dried hydrothermally modified material, tobermorite was 3 wt% (FIG. 4E) and contained both K and Al (Table 3, ESI-EPMA). In general, the absolute amount of potassium in tobermorite was small, and was probably masked in the leaching experiment by the immediately available K component. XRPD. This amorphous phase has been shown to have a very variable composition (ESI-EPMA). Although the content of K and Al has been found to be high, its ion-releasing capacity has not been established at present.

Помимо фаз XRPD, было показано, что высушенный гидротермически модифицированный материIn addition to the XRPD phases, it has been shown that the dried hydrothermally modified mother

- 39 039758 ал также содержит углеродсодержащие частицы (фиг. 19, ESI-ЕРМА). Карбонаты важны, поскольку они способствуют регулированию рН свойств материала и могут использоваться для улавливания атмосферного CO2. В данной работе существует только три возможных источника углерода: i) примеси в сырьевом материале (0,8 мас.% CaCO3 в реагенте Ca(OH)2, что эквивалентно 0,12 мас.% в сырьевой смеси; см. Экспериментальный раздел), ii) атмосферный CO2 в гидротермическом реакторе (незначительно), iii) атмосферный CO2 на стадии сушки (предполагается как 400 ч./млн в течение всей стадии сушки). Возможно, что карбонизация некоторых фаз, например, KOH, образующихся при сушке надосадочной жидкости после обработки, происходит ex situ при получении и размещении порошка в тонком срезе. Однако вероятнее, что это, конечно, стадия сушки регулирует образование карбонатов. При условии минералогической сложности материала, маловероятно, что K, доступный в растворе, получается из одной фазы, такой как растворимые карбонаты. Однако количество K2CO3, которое будет подтверждать экспериментальное значение фиг. 24, эквивалентно 2,50 мас.%, достаточно низкое, чтобы, возможно, не определиться при помощи XRPD. Как показано в ESI-EPMA карбонаты, образовавшиеся при обработке, являются фактически сложными частицами с переменным атомным отношением K/Ca и со значениями растворимости не сразу доступными в литературе. В общем, установки выщелачивания не позволяют различать происхождение доступного K, хотя данные, представленные в этом испытании, предполагают углеродсодержащие частицы как, вероятно, ответственные за это. Другие резервуары питательных веществ, такие как измененный K-полевой шпат, тоберморит или аморфные фазы, как предполагается, высвобождают K с более медленной и, вероятно, более контролируемой скоростью, чем растворимые ионные частицы.- 39 039758 al also contains carbonaceous particles (Fig. 19, ESI-EPMA). Carbonates are important because they help regulate the pH properties of the material and can be used to capture atmospheric CO2. In this work, there are only three possible sources of carbon: i) impurities in the raw material (0.8 wt.% CaCO 3 in reagent Ca(OH)2, which is equivalent to 0.12 wt.% in the raw mixture; see Experimental section) , ii) atmospheric CO2 in the hydrothermal reactor (negligible), iii) atmospheric CO2 during the drying stage (assumed to be 400 ppm during the entire drying stage). It is possible that the carbonization of some phases, for example, KOH, formed during the drying of the supernatant after treatment, occurs ex situ during the preparation and placement of the powder in a thin section. However, it is more likely that it is, of course, the drying step that regulates the formation of carbonates. Given the mineralogical complexity of the material, it is unlikely that the K available in solution comes from a single phase, such as soluble carbonates. However, the amount of K 2 CO 3 that will confirm the experimental value of FIG. 24, equivalent to 2.50 wt.%, low enough that it might not be determined by XRPD. As shown in ESI-EPMA, the carbonates formed during processing are in fact complex particles with variable K/Ca atomic ratios and with solubility values not immediately available in the literature. In general, leaching plants do not distinguish the origin of available K, although the data presented in this test suggest carbonaceous particles as likely to be responsible. Other nutrient reservoirs such as altered K-feldspar, tobermorite or amorphous phases are expected to release K at a slower and probably more controlled rate than soluble ionic species.

Данные выщелачивания, представленные в настоящем документе (фиг. 24), подчеркивают важность связи доступности питательных веществ с минеральными фазами, для прогнозирования сельскохозяйственных рабочих характеристик материала. Такие данные показывают, что за исключением Na и Mg доступность элементов из высушенного гидротермически модифицированного материала выше, чем в ультракалиевом сиените, выщелачиваемом при таком же исходном рН. Для Са доступность сразу невозможно сравнить, поскольку в сырьевом материале он был доступен из сопутствующих минералов, тогда как в высушенном гидротермически модифицированном материале он был искусственно внесен путем добавления Ca(OH)2 в систему. Комплексный обзор высушенного гидротермически модифицированного материала показывает, что K-полевой шпат характеризовался пуццоланической активностью, что является поведением, уникальным для системы [K2O-Al2O3-SiO2]K-полевой шпат-CaO-H2O. Поскольку такая система далека от термодинамического равновесия, она может быть направлена на намеренное перераспределение элементов структуры в минеральных фазах, которые высвобождают полезные питательные вещества для улучшения плодородия почв.The leaching data presented here (FIG. 24) highlights the importance of relating nutrient availability to mineral phases in predicting the agricultural performance of a material. These data show that, with the exception of Na and Mg, the availability of elements from the dried hydrothermally modified material is higher than in ultrapotassium syenite leached at the same initial pH. For Ca, the availability cannot be immediately compared, since in the raw material it was available from associated minerals, while in the dried hydrothermally modified material it was artificially introduced by adding Ca(OH) 2 to the system. A comprehensive review of the dried hydrothermally modified material shows that K-feldspar was characterized by pozzolanic activity, which is a behavior unique to the [K 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 ]K-feldspar-CaO-H 2 O system. the system is far from thermodynamic equilibrium, it can be directed to a deliberate redistribution of structural elements in the mineral phases, which release beneficial nutrients to improve soil fertility.

Следующие примеры (2-8) проводили в микрофлюидных условиях согласно параметрам и установкам, указанным на фиг. 34A-34C. Время гидротермической обработки (5, 16 или 24 ч), условия сушки (Ar, воздух, CO2 и вакуум) и отношения Ca/Si в сырье (0,075, 0,15, 0,3, 0,45, 0,6 и 0,9) тщательно изучали в отношении их влияния на минералогический состав, выщелачивание, рН и другие важные свойства (т.е. распределение частиц по размерам) высушенного гидротермически модифицированного материала. Как определено, гидротермически модифицированные материал сушили с надосадочной жидкостью или без нее при помощи сушилки, изображенной на фиг. 34C.The following examples (2-8) were run under microfluidic conditions according to the parameters and settings indicated in FIG. 34A-34C. Hydrothermal treatment time (5, 16 or 24 h), drying conditions (Ar, air, CO2 and vacuum) and Ca/Si ratios in the feed (0.075, 0.15, 0.3, 0.45, 0.6 and 0 ,9) have been extensively studied for their effect on mineralogical composition, leaching, pH and other important properties (i.e. particle size distribution) of the dried hydrothermally modified material. As determined, the hydrothermally modified material was dried with or without a supernatant using the dryer shown in FIG. 34C.

Пример 2. Растворение высушенного гидротермически модифицированного материала в условиях потока (микрофлюидных).Example 2 Dissolution of dried hydrothermally modified material under flow conditions (microfluidic).

Фиг. 35A-35D показывают свойства растворения высушенного гидротермически модифицированного материала при микрофлюидных условиях. Высушенный гидротермически модифицированный материал оценивали до и после выщелачивания. Изображения со сканирующего электронного микроскопа (SEM) показали, что фазы гидрата алюмосиликата кальция (CASH) растворяются в потоке, тогда как фаза K-полевого шпата нет. Без отграничения какой-либо конкретной теорией считается, что это происходит из-за забуференного рН, а не самого потока.Fig. 35A-35D show the dissolution properties of the dried hydrothermally modified material under microfluidic conditions. The dried hydrothermally modified material was evaluated before and after leaching. Scanning electron microscope (SEM) images showed that the calcium aluminosilicate (CASH) hydrate phases are dissolved in the flow, while the K-feldspar phase is not. Without wishing to be bound by any particular theory, this is believed to be due to the buffered pH and not to the flow itself.

Выщелачивание гидротермических порошков в объеме относительно потока.Leaching of hydrothermal powders in volume relative to flow.

На фиг. 25 сравнивается выщелачивание в объеме (HNO3 с рН 5) с выщелачиванием при помощи микрофлюидных установок для высушенных гидротермически модифицированных материалов. При рН 5 отношения K/Al и K/Ca в условиях потока значительно снижаются по сравнению с выщелачиванием, которое происходит из объема порошка в стандартном выщелачивающем растворе. Микрофлюидные установки также облегчают высвобождение основных элементов (Al, Si, K и Ca), что было исследовано в различных срезах и средах рН (фиг. 26). Эти данные показывают, как высвобождение каждого элемента изменяется в зависимости от условий выщелачивания и исходного минералогического состава. В общем, можно сделать вывод, что высвобождение элементов в условиях объема отличается от выщелачивания в условиях потока.In FIG. 25 compares bulk leaching (HNO 3 pH 5) with microfluidic leaching for dried hydrothermally modified materials. At pH 5, the K/Al and K/Ca ratios under flow conditions are significantly reduced compared to the leaching that occurs from the bulk of the powder in the standard leach solution. Microfluidic setups also facilitate the release of key elements (Al, Si, K, and Ca), which has been investigated in various sections and pH environments (FIG. 26). These data show how the release of each element varies depending on the leaching conditions and the initial mineralogical composition. In general, it can be concluded that the release of elements under bulk conditions is different from leaching under flow conditions.

Пример 3. Влияние условий обработки и сушки на высушенный гидротермически модифицированный материал.Example 3 Effect of Processing and Drying Conditions on Dried Hydrothermally Modified Material.

Высвобождение K из высушенного гидротермически модифицированного материала при различных условиях сушки.Release of K from dried hydrothermally modified material under various drying conditions.

- 40 039758- 40 039758

Эксперименты по выщелачиванию проводили следующим образом: 300 мг гидротермически модифицированного материала суспендировали в 3 мл раствора HNO3 с рН 5 (проводили три раза). Образцы затем перемешивали при температуре окружающей среды в течение 24 ч. Выщелачивание минералов определяли при помощи ICP-MS в кислых условиях (0,1н. HNO3). Измерения рН проводили по три раза в емкостях отдельно от образцов для выщелачивания, которые готовили при таких же условиях, как вышеуказанный эксперимент на выщелачивание. pHt=0 записывали в течение 3 мин от момента контакта жидкости с материалом. pHt=24 записывали после 24 ч перемешивания. За исключением случаев, где отмечено, гидротермически модифицированные материалы обрабатывали при 200°C и сушили при специальных условиях при 110-120°C.Leaching experiments were carried out as follows: 300 mg of hydrothermally modified material was suspended in 3 ml of HNO3 pH 5 solution (performed three times). The samples were then stirred at ambient temperature for 24 hours. Mineral leaching was determined by ICP-MS under acidic conditions (0.1N HNO3). The pH measurements were carried out three times in containers separate from the leaching samples, which were prepared under the same conditions as the above leaching experiment. pHt= 0 was recorded within 3 min from the moment of contact of the liquid with the material. pHt= 24 was recorded after 24 hours of stirring. Except where noted, hydrothermally modified materials were processed at 200°C and dried under special conditions at 110-120°C.

Ряд высушенных гидротермически модифицированных материалов получали при помощи четырех отдельных наборов атмосферных условий (Ar-Ar, Ar-воздух, воздух-воздух и CO2-CO2) для реакции сырья и последующей сушки полученных продуктов.A number of dried hydrothermally modified materials were obtained using four separate sets of atmospheric conditions (Ar-Ar, Ar-air, air-air and CO2-CO2) to react the raw materials and subsequently dry the resulting products.

Очевидно на фиг. 5 (и из табл. 4 ниже), что изменение атмосферы обработки и сушки заметно влияет на состав полученного высушенного гидротермически модифицированного материала. В частности, количество аморфной фазы, гидрата силиката дикальция, гидрограната, тоберморита и K-полевого шпата изменяется при каждом наборе условий. В атмосфере Ar-Ar K-полевой шпат (Kfs) имеет самую высокую степень конверсии в продукты, причем только 56% Kfs остается после завершения процесса. Это оставляет около 29% состава, определенного как аморфная фаза. Как Ar-Ar, так и Ar-воздух также содержат 89% фазы гидрата силиката дикальция, фазы, которая заметно отсутствует при двух других наборах условий. CO2-CO2 дает самую низкую степень конверсии Kfs и высушенный гидротермически модифицированный материал по существу со сниженным содержанием аморфной фазы.Obviously in Fig. 5 (and from Table 4 below) that changing the processing and drying atmosphere markedly affects the composition of the resulting dried hydrothermally modified material. In particular, the amount of amorphous phase, dicalcium silicate hydrate, hydrogarnet, tobermorite, and K-feldspar changes under each set of conditions. Under an Ar-Ar atmosphere, K-feldspar (Kfs) has the highest conversion to products, with only 56% Kfs remaining after the process is completed. This leaves about 29% of the composition defined as an amorphous phase. Both Ar-Ar and Ar-air also contain 89% of the dicalcium silicate hydrate phase, a phase that is notably absent under the other two sets of conditions. CO2-CO2 gives the lowest Kfs conversion and dried hydrothermally modified material with substantially reduced amorphous content.

Таблица 4Table 4

Состав высушенных гидротермически модифицированных материалов при различных атмосферах обработки для стадии гидротермической обработки и стадии сушкиComposition of dried hydrothermally modified materials at different treatment atmospheres for the hydrothermal treatment stage and the drying stage

Атмосфера Atmosphere Аг-Аг Ag-Ag Аг-воздух Ag-air Воздух-воздух Air to air СО2-СО2 CO 2 -CO 2 Kfs Kfs 56,1 56.1 68,2 68.2 66,5 66.5 68,1 68.1 Тоберморит Tobermorite 7,2 7.2 Г идрогранат hydro grenade 6,1 6.1 7,1 7.1 6,5 6.5 Гидрат силиката дикальция Dicalcium silicate hydrate 8,2 8.2 8,7 8.7 Кальцит Calcite 23,8 23.8 Содержание аморфной фазы Amorphous phase content 28,7 28.7 14 fourteen 18,2 18.2 5,6 5.6

Кроме того, атмосферы гидротермической обработки и сушки изменяют свойства выщелачивания высушенных гидротермически модифицированных материалов (фиг. 6). При 200°C в течение 5 ч условия воздух-воздух обеспечивают более высокий уровень высвобождения калия, алюминия, кремния и кальция. Только для натрия высвобождение снижается по сравнению с другими вариантами.In addition, hydrothermally treating and drying atmospheres alter the leaching properties of dried hydrothermally modified materials (FIG. 6). At 200° C. for 5 hours, air-to-air conditions provide higher levels of release of potassium, aluminium, silicon and calcium. For sodium alone, release is reduced compared to other options.

Дополнительные исследования проводили для выделения влияния условий сушки на выщелачивание калия из двух наборов высушенных гидротермически модифицированных материалов. Для первого набора высушенный гидротермически модифицированный материал сушили с надосадочной жидкостью, используя отдельно воздух, Ar, CO2 и вакуум. Как показано на фиг. 7B, высвобождение K самое высокое при условиях Ar и самое низкое при использовании CO2. Применение вакуума 10-2-10-3 торр также обеспечивает значительное высвобождение K+ из высушенного гидротермически модифицированного материала. Сушка при помощи воздуха обеспечивает промежуточное значение, ясно показывая, что небольшое количество CO2, которое естественно присутствует, имеет небольшое влияние на выщелачивание. В этих экспериментах высвобождение K, как обнаружили, зависит от температуры сушки (<90°C).Additional studies were performed to isolate the effect of drying conditions on potassium leaching from two sets of dried hydrothermally modified materials. For the first set, the dried hydrothermally modified material was dried with the supernatant using separately air, Ar, CO 2 and vacuum. As shown in FIG. 7B, K release is highest under Ar conditions and lowest when CO2 is used. The use of a vacuum of 10 -2 -10 -3 torr also provides a significant release of K + from the dried hydrothermally modified material. Air drying provides an intermediate value, clearly showing that the small amount of CO 2 that is naturally present has little effect on leaching. In these experiments, the release of K, as found to depend on the drying temperature (<90°C).

Аналогичную тенденцию наблюдали в твердых образцах, высушенных после удаления надосадочной жидкости (фиг. 7B). Выщелачивание калия снова было самым низким при использовании CO2 для сушки высушенного гидротермически модифицированного материала. Данные агрегатов указывают, что твердые образцы чувствительны к карбонизации, так что равновесие CO2/карбонат в почве будет, вероятно, важным для длительной работы рабочих проб.A similar trend was observed in solid samples dried after removal of the supernatant (FIG. 7B). Potassium leaching was again lowest when CO2 was used to dry the dried hydrothermally modified material. Aggregate data indicate that solid samples are sensitive to carbonation, so CO 2 /carbonate equilibrium in the soil is likely to be important for the long-term performance of working samples.

На фиг. 7А представлено объяснение для вышеуказанного поведения. Без ограничения какой-либо конкретной теорией растворение CO2 в растворе для сушки может, вероятно, приводить к совместному осаждению калия с CaCO3 (вероятно замещенный K CaCO3). Секвестрация калия в минеральных фазах в конечном итоге снижает степень возможного выщелачивания.In FIG. 7A provides an explanation for the above behavior. Without wishing to be bound by any particular theory, the dissolution of CO 2 in the drying solution may likely co-precipitate potassium with CaCO 3 (probably substituted with K CaCO 3 ). Potassium sequestration in mineral phases ultimately reduces the degree of possible leaching.

Подтверждение для возможного улавливания K обеспечено исследованием гидротермически модифицированного материала, высушенного в воздухе, Ar или CO2 (табл. 5). В отличие от других атмосферных условий осаждается значительная фаза кальцита (14 мас.%.), когда образцы сушат при помощи CO2. Поскольку параметры решетки в высушенном гидротермически модифицированном материале больше, в чем эталонные (ионный радиус K+>Ca2+), резонно, что калий совместно осаждается с CaCO3 в плохо растворимой фазе, обозначенной как K2xCa(1-x)CO3. Кроме того, присутствие большей фракции аморфной фазы может указывать на возникновение аморфного CaCO3.Confirmation for the possible capture of K is provided by examination of the hydrothermally modified material dried in air, Ar or CO2 (Table 5). In contrast to other atmospheric conditions, a significant calcite phase (14% by weight) precipitates when the samples are dried with CO2. Since the lattice parameters in the dried hydrothermally modified material are larger than the reference ones (ionic radius K + >Ca 2+ ), it is reasonable that potassium co-precipitates with CaCO 3 in a poorly soluble phase, designated as K 2x Ca( 1-x )CO 3 . In addition, the presence of a larger fraction of the amorphous phase may indicate the occurrence of amorphous CaCO 3 .

- 41 039758- 41 039758

Таблица 5Table 5

Минералогический состав высушенных гидротермически модифицированных материалов, полученных посредством различных условий сушкиMineralogical composition of dried hydrothermally modified materials obtained through various drying conditions

Массовая доля фазыMass fraction of the phase

Фаза Phase воздух air Аг Ag со2 from 2 Щелочной полевой шпат Alkali feldspar 0,57 0.57 0,64 0.64 0,51 0.51 Тоберморит Tobermorite 0,06 0.06 0,03 0.03 0,03 0.03 a-C2SaC 2 S 0,00 0.00 0,06 0.06 0,00 0.00 Г идрогроссуляр hydrogrossular 0,12 0.12 0,09 0.09 0,08 0.08 Euomum+COz** Euomum+COz** 0,07 0.07 0,07 0.07 0,00 0.00 Кальцит Calcite 0,01 0.01 0,00 0.00 0,14 0.14 Аморфная amorphous 0,16 0.16 0Д1 0D1 0,2 Г 0.2 G

*Возможное возникновение аморфного CaCO3.*Possible occurrence of amorphous CaCO 3 .

**Масса CO2, полученная из кальцита в высушенном при помощи CO2 образце.** Mass of CO2 obtained from calcite in a CO2 dried sample.

В отличие от калия, высвобождение Са значительно повышается в гидротермически модифицированных материалах, высушенных без надосадочной жидкости (фиг. 1C). Самая большая величина выщелачивания происходит при использовании вакуума для сушки материала, хотя аналогичные уровни получали с аргоном. Не происходит измеримого выщелачивания кальция из материала, высушенного при помощи CO2, вероятно, из-за ограниченной растворимости содержащей CaCO3 фазы.In contrast to potassium, Ca release is significantly increased in hydrothermally modified materials dried without supernatant (FIG. 1C). The largest amount of leaching occurs when using vacuum to dry the material, although similar levels were obtained with argon. There is no measurable leaching of calcium from the CO 2 -dried material, probably due to the limited solubility of the CaCO 3 -containing phase.

Выщелачивание алюминия также определяли для гидротермически модифицированного материала, высушенного в различных атмосферах (фиг. 7D). Во всех наборах условий выщелачивание было самым высоким для материала, высушенного с надосадочной жидкостью, хотя разница в величине изменялась. Сушка под вакуумом давала наибольшее высвобождение Al, а затем в воздухе, аргоне и CO2.Aluminum leaching was also determined for hydrothermally modified material dried in various atmospheres (FIG. 7D). In all sets of conditions, leaching was highest for the material dried with the supernatant, although the difference in magnitude varied. Drying under vacuum gave the highest release of Al, followed by air, argon and CO 2 .

Влияние условий сушки на рН образца.Effect of drying conditions on sample pH.

Тогда как гидротермически модифицированные образцы, которые сушили вместе с надосадочной жидкостью, не показали изменение рН в момент времени через 24 ч, когда сушили при помощи воздуха, Ar, CO2 или вакуума, изменения рН наблюдали для образцов гидротермически модифицированных материалов, высушенных после удаления надосадочной жидкости путем вакуумной фильтрации. Интересно, что основность стремилась к увеличению с воздухом, Ar и вакуумом, но стремилась к снижению, когда гидротермически модифицированный материал сушили при помощи CO2 (табл. 6).Whereas the hydrothermally modified samples that were dried with the supernatant showed no change in pH at 24 h when dried with air, Ar, CO 2 or vacuum, pH changes were observed for samples of the hydrothermally modified materials dried after removal of the supernatant. liquids by vacuum filtration. Interestingly, basicity tended to increase with air, Ar, and vacuum, but tended to decrease when the hydrothermally modified material was dried with CO2 (Table 6).

Таблица 6 рН образцов, высушенных при различных условиях с надосадочной жидкостью и без нее Образцы, высушенные с воздух Аг СО2 Вакуум надосадочной жидкостью_______________________________________________________Table 6 pH of samples dried under various conditions with and without supernatant Samples dried with air Ar CO 2 Vacuum supernatant

Выщелачивание pHt=o Выщелачивание pHt=244 Leaching pHt=o Leaching pH t = 2 4 4 12,2 12,4 12.2 12.4 12,3 12,4 12.3 12.4 12,3 12,2 12.3 12.2 12,3 12,3 12.3 12.3 Образцы, высушенные без Samples dried without воздух-твердое air-solid Аг-твердое Ag-solid С О2-твердоеC O 2 - solid Вакуум-твердое Vacuum solid надосадочной жидкости supernatant вещество substance вещество substance вещество substance вещество substance Выщелачивание pHt=o Leaching pHt=o 11,3 11.3 11,6 11.6 11,8 11.8 11,5 11.5 Выщелачивание pHt=244 Leaching pH t=2 4 4 Н,9 H.9 12,3 12.3 10,8 10.8 12,1 12.1

Эти результаты рН и выщелачивания калия соответствуют предложенной реакции гидрата силиката кальция (C-S-H), показанной на фиг. 7A (верхняя реакция). При растворении фазы Ca1,67SiO2(OH)3,33-0,43 H2O получали гидроксид-ионы, которые эффективно повышают уровень рН. В то же время калий высвобождается из фазы C-S-H, приводя к наблюдаемым уровням выщелачивания. Напротив, в присутствии CO2 происходит реакция карбонизации C-S-H (фиг. 7A, нижняя реакция). Декальцинация фазы C-S-H обеспечивает механизм для высвобождения калия, хотя также вызывает тенденцию к снижению основности (рН 11,8 ^ рН 10,8). Образование xCaCO3 также объясняет, почему выщелачивание кальция минимизируется или не происходит, когда твердые образцы сушат при помощи CO2 (фиг. 1C).These pH and potassium leaching results are consistent with the proposed calcium silicate hydrate (CSH) reaction shown in FIG. 7A (upper reaction). When the Ca1, 67 SiO 2 (OH) 3 , 33 -0.43 H 2 O phase was dissolved, hydroxide ions were obtained, which effectively increase the pH level. At the same time, potassium is released from the CSH phase, resulting in observed leaching levels. In contrast, in the presence of CO2, the carbonization reaction of CSH occurs (FIG. 7A, lower reaction). Decalcification of the CSH phase provides a mechanism for the release of potassium, although it also causes a tendency to decrease in basicity (pH 11.8 ^ pH 10.8). The formation of xCaCO3 also explains why calcium leaching is minimized or does not occur when solid samples are dried with CO2 (FIG. 1C).

На выщелачивание других минералов также влияет рН. Высвобождение алюминия, например, коррелирует с рН в образцах, высушенных без надосадочной жидкости. Ar с рН 12,3 обеспечивает самое высокое высвобождение Al, тогда как CO2 с рН 10,8 высвобождает самое низкое количество Al (фиг. 7D).The leaching of other minerals is also affected by pH. The release of aluminum, for example, correlates with pH in samples dried without a supernatant. Ar at pH 12.3 provides the highest release of Al, while CO2 at pH 10.8 releases the lowest amount of Al (FIG. 7D).

В общем, твердая фаза, по-видимому, довольно чувствительна к карбонизации. Карбонизация имеет множество эффектов на высушенный гидротермически модифицированный материал. Выщелачивание возможно снижается при улавливании K в фазах K2xCa(1-X)CO3. Сушка при помощи CO2 также вызывает снижение щелочности, возможно снижая буферность высушенного гидротермически модифицированного материала. При этих условиях кальций высвобождается в раствор через растворение минералов. Когда воздух, Ar или вакуум используют для сушки, высушенный гидротермически модифицированный материал имеет способность забуферивать рН. Таким образом, рассматривается совместимость с добавками и композитными материалами. Однако способность регулировать рН в зависимости от атмосферы сушкиIn general, the solid phase appears to be quite sensitive to carbonation. Carbonization has many effects on dried hydrothermally modified material. Leaching is possibly reduced by capturing K in the K 2x Ca( 1-X )CO 3 phases. Drying with CO2 also causes a decrease in alkalinity, possibly reducing the buffering capacity of the dried hydrothermally modified material. Under these conditions, calcium is released into solution through the dissolution of minerals. When air, Ar or vacuum is used for drying, the dried hydrothermally modified material has the ability to buffer pH. Thus, compatibility with additives and composite materials is considered. However, the ability to adjust the pH depending on the drying atmosphere

- 42 039758 облегчает использование этих высушенных гидротермически модифицированных материалов для рекультивации почв или для получения щелочных растворов для некоторых видов промышленностей/применений, включая, помимо прочего, геополимер, растворимое стекло, коллоидный диоксид кремния и растворы KOH/K2CO3.- 42 039758 facilitates the use of these dried hydrothermally modified materials for soil remediation or for the production of alkaline solutions for certain industries/applications including but not limited to geopolymer, water glass, colloidal silica and KOH/K2CO 3 solutions.

Пример 4. Зависимость от времени и температуры высушенного гидротермически модифицированного материала.Example 4 Time and Temperature Dependence of Dried Hydrothermally Modified Material.

Как время (t), так и температура (T) являются переменными гидротермической обработки, которые, как обнаружили, влияют на состав высушенного гидротермически модифицированного материала (фиг. 8). Например, повышение температуры от 200 до 230°C в течение 0,5, 1,0, 1,5, 2,0, 2,5 и 3,0 ч не только увеличивает степень конверсии K-полевого шпата, но также увеличивает количество присутствующей аморфной фазы (фиг. 9A). Содержание тоберморита, силиката кальция, который замещен K, как обнаружили, также увеличивается при увеличении времени обработки. Содержание гидрограната, с другой стороны, остается постоянным, несмотря на изменения переменных. Второстепенный компонент, который является суммой второстепенных фаз, т.е. альбита, биотита, панунцита, обычно присутствует в количестве менее 10%.Both time (t) and temperature (T) are hydrothermal processing variables that have been found to affect the composition of the dried hydrothermally modified material (FIG. 8). For example, raising the temperature from 200 to 230°C for 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, and 3.0 hours not only increases the degree of K-feldspar conversion, but also increases the amount the amorphous phase present (FIG. 9A). The content of tobermorite, a calcium silicate that is substituted with K, was also found to increase with increasing treatment time. Hydrogarnet content, on the other hand, remains constant despite changes in variables. The minor component, which is the sum of the minor phases, i.e. albite, biotite, panuncite, usually present in an amount of less than 10%.

Выщелачивание минералов также оценивали в зависимости от времени и температуры. Через время в диапазоне 0,5-3,0 ч и при температурах 200, 220 и 230°C выщелачивание K сохраняется относительно постоянным. Таким образом, сделали вывод, что величина выщелачивания калия не зависит от времени и температуры обработки (фиг. 9B). С другой стороны, выщелачивание Al является относительно постоянным в течение любого времени обработки, но, как обнаружили, значительно падает при повышении температуры обработки. Хотя выщелачивание Si и Са не являются легко отображаемыми в заданных диапазонах, высвобождение Na коррелирует как со временем, так и температурой обработки (фиг. 9B).Mineral leaching was also evaluated as a function of time and temperature. After a time in the range of 0.5-3.0 h and at temperatures of 200, 220 and 230° C., the leaching of K remains relatively constant. Thus, it was concluded that the amount of potassium leaching is independent of treatment time and temperature (FIG. 9B). Al leaching, on the other hand, is relatively constant over any treatment time, but has been found to drop significantly with increasing treatment temperature. Although Si and Ca leaching are not easily displayed within the given ranges, Na release correlates with both treatment time and temperature (FIG. 9B).

Вопрос, можно ли увеличивать степень конверсии K-полевого шпата в высушенном гидротермически модифицированном материале в течение более длительного времени обработки, также решался (табл. 7). Тестировали время обработки 5, 16 и 24 ч, температуру поддерживали на 200°C. Следует отметить, что Kfs снижался на приблизительно 13,6% от 5 до 16 ч (фиг. 9C), показывая, что степень конверсии действительно может быть увеличена. Сравнительно небольшое изменение в 2,4%, наблюдаемое в течение последних 8 ч (16-24 ч), может частично объясняться за счет увеличения тоберморита в тот же самый период (фиг. 9C). Содержание тоберморита остается главным образом постоянным в течение первых 11 ч времени обработки, только для прохождения от 7 до 9,2 мас.% фракции в течение последних 8 ч. Рассматривая содержание аморфной фазы, значительное увеличение этой фазы ясно видно от 5 до 16 ч, попадая на плато в последующее время до завершения в момент времени 24 ч. На основе предполагаемого применения высушенного гидротермически модифицированного материала незначительные колебания минералогического состава могут быть важными и должны приниматься во внимание в композиции. Согласно параметрам решетки и химическим составам, полученным из XRPD и WDS, соответственно, кристаллические фазы существуют в твердых растворах. Такие изменения могут иметь значение при выщелачивании. Такие изменения могут иметь значение при выщелачивании. Например, в 1 г высушенного гидротермически модифицированного материала, который обычно высвобождает 10 мг К/кг материала, присутстуют 2,6х10-7 моль K и 2,3х10-5 моль тоберморита (на основе 2,4 мас.% тоберморита). Только 1,1 мол.% кремния в тоберморите необходимо совместно замещать на Al и K для объяснения массы K, наблюдаемой при выщелачивании, подкрепляя то, что небольшие изменения в перераспределении фаз могут иметь значительное влияние на свойства высушенного гидротермически модифицированного материала.The question whether it is possible to increase the degree of conversion of K-feldspar in the dried hydrothermally modified material for a longer processing time was also resolved (Table 7). Tested treatment time 5, 16 and 24 hours, the temperature was maintained at 200°C. It should be noted that Kfs decreased by approximately 13.6% from 5 to 16 hours (FIG. 9C), indicating that the degree of conversion can indeed be increased. The relatively small change of 2.4% observed during the last 8 hours (16-24 hours) may be partly due to an increase in tobermorite during the same period (FIG. 9C). The content of tobermorite remains mostly constant during the first 11 hours of treatment, only to pass from 7 to 9.2 wt.% of the fraction during the last 8 hours. Considering the content of the amorphous phase, a significant increase in this phase is clearly visible from 5 to 16 hours, hitting a plateau thereafter to completion at 24 hours. Based on the intended use of dried hydrothermally modified material, slight variations in mineralogical composition may be important and should be taken into account in the composition. According to the lattice parameters and chemical compositions obtained from XRPD and WDS, respectively, crystalline phases exist in solid solutions. Such changes may be important in leaching. Such changes may be important in leaching. For example, in 1 g of dried hydrothermally modified material, which typically releases 10 mg K/kg of material, there are 2.6 x 10 -7 mol K and 2.3 x 10 -5 mol tobermorite (based on 2.4 wt.% tobermorite). Only 1.1 mol% of silicon in tobermorite needs to be co-substituted for Al and K to account for the mass of K observed in leaching, reinforcing that small changes in phase redistribution can have a significant effect on the properties of the dried hydrothermally modified material.

Таблица 7Table 7

Влияние длительного времени обработки на состав высушенного гидротермически модифицированного материалаInfluence of Long Processing Time on the Composition of Dried Hydrothermally Modified Material

Фаза Phase 5 ч 5 h 16 ч 16 h 24 ч 24 hours Щелочной полевой шпат Alkali feldspar 0,631 0.631 0,552 0.552 0,528 0.528 Тоберморит Tobermorite 0,061 0.061 0,07 0.07 0,092 0.092 a-C2SaC 2 S 0 0 0 0 0 0 Г идрогроссуляр hydrogrossular 0,127 0.127 0,112 0.112 0,114 0.114 Биотит Biotite 0,002 0.002 0 0 0 0 Кальцит Calcite 0,007 0.007 0 0 0 0 Аморфная amorphous 0,172 0.172 0,266 0.266 0,266 0.266

Удивительно, что высвобождение K не совпадает со снижением массовой доли Kfs. Фактически, увеличенное время гидротермической обработки фактически снижает выщелачивание K, вероятно потому что K секвестируется в одной или более фазах высушенного гидротермически модифицированного материала (фиг. 9D). Напротив, выщелачивание Са заметно увеличивается в высушенном гидротермически модифицированном материале, обработанном в течение 24 ч при 200°C, по сравнению с обработанным в течение меньшего количества времени (фиг. 9D). Выяснено, что изменение рН пропорционально высвобождению Ca, так что когда щелочность снижается с течением времени, выщелачивание Са значительно увеличивается. Несмотря на изменения рН в каждый момент времени, данные подтверждаютSurprisingly, the release of K does not coincide with the decrease in the mass fraction of Kfs. In fact, increased hydrothermal treatment time actually reduces K leaching, likely because K is sequestered in one or more phases of the dried hydrothermally modified material (FIG. 9D). In contrast, Ca leaching is markedly increased in dried hydrothermally modified material treated for 24 h at 200° C. compared to less time treated (FIG. 9D). It is found that the change in pH is proportional to the release of Ca, so that when the alkalinity decreases over time, the leaching of Ca increases significantly. Despite changes in pH at each time point, the data support

- 43 039758 идею о том, что высушенный гидротермически модифицированный материал имеет пригодную буферность, поскольку щелочность во всех случаях не только сохраняется, но фактически стремится к незначительному увеличению основности, когда выщелачивание происходит в течение периода в 24 ч (табл. 8).- 43 039758 the idea that the dried hydrothermally modified material has a suitable buffering capacity, since the alkalinity in all cases not only remains, but actually tends to a slight increase in basicity when leaching occurs over a period of 24 hours (Table 8).

Таблица 8 рН фильтрата, измеренный для высушенных гидротермически модифицированных материалов, обработанных при 200°C в течение различного времени _____________________________5 ч________16 ч_______24 ч Выщелачивание pHt=o 12,2 11,6 11,2Table 8 Filtrate pH measured for dried hydrothermally modified materials treated at 200°C for various times _____________________________5 h________16 h_______24 h Leaching pHt=o 12.2 11.6 11.2

Выщелачивание pHt=244 12,4 12,2 11,8Leaching pHt=24 4 12.4 12.2 11.8

Пример 5. Влияние отношения Ca/Si в сырье на свойства высушенного гидротермически модифицированного материалаExample 5 Effect of the Ca/Si Ratio in Raw Material on the Properties of a Dried Hydrothermally Modified Material

Влияние Ca/Si на превращение Kfs.Effect of Ca/Si on the Kfs Conversion.

Ряд экспериментов показал, что отношение Ca/Si в сырье влияет на степень конверсии Kfs [(Kfsисходный-Kfsконечный)/Kfsисходный], минералогический состав, высвобождение минералов, распределение частиц по размерам (PSD) и буферность. Следовательно, модулирование этого параметра можно полезно использовать для выравнивания свойств высушенного гидротермически модифицированного материала для конкретного применения.A number of experiments have shown that the ratio of Ca/Si in the feed affects the degree of conversion Kfs [(Kfs initial -Kfs final )/Kfs initial ], mineralogical composition, release of minerals, particle size distribution (PSD) and buffering. Therefore, modulation of this parameter can be usefully used to match the properties of the dried hydrothermally modified material for a particular application.

Для ответа на вопрос, можно ли определить минимальный CaO/Kfs, который обеспечивает желаемый высушенный гидротермически модифицированный материал, исследования проводили с различными пропорциями Ca/Si. Из исходных данных ясно, что изменение отношения Ca/Si в сырье влияет на массовые доли различных компонентов в высушенном гидротермически модифицированном материале (табл. 9). В частности, когда отношение Ca/Si увеличивали, количество Kfs, оставшееся в составе продукта, становилось меньше и меньше. В то же время как фаза гидрограната, так и аморфная фаза присутствуют в значительно больших массовых долях, сдвигаясь от Ca/Si = 0,075 до максимального протестированного значения, где Ca/Si = 0,3. Тоберморит, напротив, имеет пик при Ca/Si = 0,15, в то же время несколько снижаясь при Ca/Si = 0,3 (табл. 9).To answer the question of whether it is possible to determine the minimum CaO/Kfs that provides the desired dried hydrothermally modified material, studies were carried out with various proportions of Ca/Si. It is clear from the initial data that a change in the Ca/Si ratio in the raw material affects the mass fractions of various components in the dried hydrothermally modified material (Table 9). In particular, when the Ca/Si ratio was increased, the amount of Kfs remaining in the composition of the product became smaller and smaller. At the same time, both the hydrogarnet phase and the amorphous phase are present in much higher mass fractions, shifting from Ca/Si = 0.075 to the maximum tested value, where Ca/Si = 0.3. Tobermorite, on the contrary, has a peak at Ca/Si = 0.15, while at the same time somewhat decreasing at Ca/Si = 0.3 (Table 9).

Таблица 9Table 9

Массовые доли фаз различных компонентов в высушенном гидротермически модифицированном материале при различных отношениях Ca/Si в сырьеMass fractions of phases of various components in the dried hydrothermally modified material at different ratios of Ca/Si in the raw material

Массовая доля фазыMass fraction of the phase

Фаза Phase Ca/Si = 0,075 Ca/Si = 0.075 Ca/Si = 0,15 Ca/Si = 0.15 Ca/Si = 0,3 Ca/Si = 0.3 Щелочной полевой шпат Alkali feldspar 0,868 0.868 0,728 0.728 0,631 0.631 Тоберморит tobermorite 0,024 0.024 0,075 0.075 0,061 0.061 Г идрогроссуляр hydrogrossular 0,028 0.028 0,062 0.062 0,127 0.127 Аморфная amorphous 0,08 0.08 0,129 0.129 0,172 0.172

Биотит опускали для ясностиBiotite omitted for clarity

Графическое представление степени превращения K-полевого шпата в зависимости от Ca/Si в сырьевой смеси (движущая сила) подчеркивает, что есть наиболее перспективный диапазон, который можно использовать (фиг. 10). Хотя количество K-полевого шпата сильно прыгает при первом удвоении отношения Ca/Si в сырье, плато по существу достигается при повышении до Ca/Si=0,30. Таким образом, влияние на степень превращения за границами промежуточного отношения, показанного на фиг. 10, оказывается минимальным.The graphical representation of K-feldspar conversion as a function of Ca/Si in the feed mixture (driving force) highlights that there is a most promising range that can be used (FIG. 10). Although the amount of K-feldspar jumps a lot at the first doubling of the Ca/Si ratio in the feed, a plateau is essentially reached when increasing to Ca/Si=0.30. Thus, the effect on conversion beyond the intermediate ratio shown in FIG. 10 turns out to be the minimum.

Влияние Ca/Si на минералогический состав высушенного гидротермически модифицированного материала.Influence of Ca/Si on the mineralogical composition of dried hydrothermally modified material.

На фиг. 11A показано, что конверсия Kfs коррелирует с Ca/Si в сырьевой смеси для массовых долей от 0,075 до 0,9 (столбчатая диаграмма). В этом испытании массовая доля фракции нормализована до Ca/Si = 0,9, т.е. доли искусственной фазы, соответствующей разнице между CaO в Ca/Si = 0,9, и образец с более низким Ca/Si добавляли в результаты XRD для образов с Ca/Si<0,9. Аналитическая погрешность количественного определения фазы при помощи XRD для высушенного гидротермически модифицированного материала обычно находится в диапазоне 5-20% для заданной фазы. Рассчитанное значение степени конверсии для Ca/Si = 0,075 было отрицательным и рассматривалось нефизическим. Таким образом, никакого значения для степени конверсии Kfs не указано для Ca/Si = 0,075.In FIG. 11A shows that Kfs conversion correlates with Ca/Si in the feed mixture for mass fractions from 0.075 to 0.9 (bar graph). In this test, the mass fraction of the fraction is normalized to Ca/Si = 0.9, i.e. fraction of the artificial phase corresponding to the difference between CaO in Ca/Si = 0.9, and a sample with lower Ca/Si were added to the XRD results for samples with Ca/Si<0.9. The analytical error of phase quantification by XRD for dried hydrothermally modified material is typically in the range of 5-20% for a given phase. The calculated value of the degree of conversion for Ca/Si = 0.075 was negative and was considered unphysical. Thus, no value for the degree of conversion Kfs is given for Ca/Si = 0.075.

Фазы аморфного гидрата силиката дикальция и гидрограната коррелируют с % степени превращения Kfs, так что мас.% каждой повышается, когда Ca/Si в сырьевой смеси повышается от 0,075 до 0,9. Напротив, тоберморит остается достаточно стойким, фактически начиная снижаться в мас.% при Ca/Si = 0,45. Таким образом, из данных показано, что можно получать гидрат силиката дикальция, а не тоберморит, путем повышения Ca/Si в смеси. В общем, изменение K-полевого шпата в значительную аморфную фазу также может активироваться просто повышением Ca/Si в сырьевой смеси. Способность сдвигать продукты в направлении образования фазы гидрата силиката дикальция и аморфной фазы про- 44 039758 сто путем модификации отношения Ca/Si, как ожидается, имеет положительное воздействие на химию цемента и соответствует множеству применений цемента в общем.The amorphous dicalcium silicate hydrate and hydrogen garnet phases correlate with % Kfs conversion such that the wt % of each increases as Ca/Si in the feed mixture rises from 0.075 to 0.9. On the contrary, tobermorite remains quite stable, actually starting to decrease in wt.% at Ca/Si = 0.45. Thus, it is shown from the data that it is possible to obtain dicalcium silicate hydrate, rather than tobermorite, by increasing the Ca/Si in the mixture. In general, the change of K-feldspar into a significant amorphous phase can also be activated by simply increasing Ca/Si in the feed mixture. The ability to shift products in the direction of forming a dicalcium silicate hydrate phase and an amorphous phase simply by modifying the Ca/Si ratio is expected to have a positive effect on cement chemistry and is consistent with a variety of cement applications in general.

Влияние Ca/Si на высвобождение минералов.Effect of Ca/Si on the release of minerals.

Высвобождение K можно модулировать путем изменения Ca/Si в сырьевой смеси. Увеличение Ca/Si приводит к тому, что больше K высвобождается высушенным гидротермически модифицированным материалом, где максимальное значение достигается, когда Ca/Si = 0,45 (фиг. 11B). Таким образом, обнаружили, что высвобождение K пропорционально Ca/Si.The release of K can be modulated by changing the Ca/Si in the raw mix. An increase in Ca/Si causes more K to be released by the dried hydrothermally modified material, where the maximum value is reached when Ca/Si = 0.45 (FIG. 11B). Thus, the release of K was found to be proportional to Ca/Si.

Выщелачивание для Са отличается от K из-за отсутствия линейной зависимости, а также влияния изменения рН. Фактически, уровни высвобождения Са довольно похожи, когда Ca/Si составляет 0,15, 0,30 и 0,6 (фиг. 11C). Это коррелирует с высушенными гидротермически модифицированными материалами, где способность забуферивать рН остается неизменной или главным образом неизменной (табл. 10). При самом низком отношении в сырье щелочность падает до 11,0, и в этом случае высвобождение Са значительно выше (фиг. 11C). На основе данных Ca/Si сырья влияет на щелочность высушенного гидротермически модифицированного материала (т.е. буферность снижается при низком Ca/Si), что, в свою очередь, может иметь влияние на высвобождение минералов, таких как Са. Неожиданно пик выщелачивания Са возникает, когда отношение в сырьевой смеси Ca/Si = 0,45, так что значение сравнимо с наблюдаемым в сырьевых смесях с низким Ca/Si (фиг. 11D). Еще больший пик наблюдали при Ca/Si = 0,9, вероятно, показывая непрореагировавший Ca(OH)2 из гидротермического процесса.Leaching for Ca differs from K due to the lack of a linear relationship, as well as the effect of changing pH. In fact, Ca release levels are quite similar when Ca/Si is 0.15, 0.30 and 0.6 (FIG. 11C). This correlates with dried hydrothermally modified materials where the pH buffering capacity remains unchanged or mostly unchanged (Table 10). At the lowest feed ratio, the alkalinity drops to 11.0, in which case the release of Ca is much higher (FIG. 11C). Based on the Ca/Si feed data, the alkalinity of the dried hydrothermally modified material is affected (i.e., buffering decreases at low Ca/Si), which in turn can have an effect on the release of minerals such as Ca. Unexpectedly, the Ca leaching peak occurs when the Ca/Si feed blend ratio = 0.45, so that the value is comparable to that observed in low Ca/Si feed blends (FIG. 11D). An even larger peak was observed at Ca/Si = 0.9, probably showing unreacted Ca(OH)2 from the hydrothermal process.

Таблица 10 рН фильтрата, измеренный для высушенных гидротермически модифицированных материалов, полученных при помощи различных отношений Ca/Si в сырье _______________________________0,075 0,15 0,3 0,6Table 10 Filtrate pH Measured for Dried Hydrothermally Modified Materials Produced with Different Ca/Si Ratios in the Feed _______________________________0.075 0.15 0.3 0.6

Выщелачивание pHt=o 10,9 11,2 12,2 12,3Leaching pHt=o 10.9 11.2 12.2 12.3

Выщелачивание pHt=244 11,0 11,5 12,3 12,3Leaching pHt=244 11.0 11.5 12.3 12.3

Высвобождение натрия (Na) и алюминия (Al) можно также модулировать путем изменения Ca/Si в сырьевой смеси (фиг. 11D). Выщелачивание Al повышается во всем диапазоне значений Ca/Si, образуя, возможно, плато при максимальном протестированном отношении (0,9). Аналогичное наблюдение применимо к выщелачиванию Na, за исключением того, что незначительное снижение отмечают при 0,6, наибольшем протестированном Ca/Si в сырьевой смеси.The release of sodium (Na) and aluminum (Al) can also be modulated by changing the Ca/Si in the raw mix (FIG. 11D). Al leaching increases over the entire Ca/Si range, possibly forming a plateau at the highest ratio tested (0.9). A similar observation applies to Na leaching, except that a slight decrease is noted at 0.6, the highest tested Ca/Si in the raw mix.

В общем, отношение Ca/Si контролирует степень гидротермической реакции и требует оптимизации для желаемого рабочего времени (t), температуры (T), состава сырья и желаемого минералогического состава в высушенном гидротермически модифицированном материале. Следует отметить, что низкое Ca/Si снижает буферность материала, что, в свою очередь, может влиять на выщелачивание минералов. Как обсуждалось ранее, способность регулировать рН в зависимости от атмосферы сушки облегчает использование этих высушенных гидротермически модифицированных материалов для рекультивации почв или для получения щелочных растворов для некоторых видов промышленностей/применений, включая, помимо прочего, геополимер, растворимое стекло, коллоидный диоксид кремния и растворы KOH/K2CO3.In general, the Ca/Si ratio controls the degree of hydrothermal reaction and needs to be optimized for the desired working time (t), temperature (T), feedstock composition, and desired mineralogical composition in the dried hydrothermally modified material. It should be noted that low Ca/Si reduces the buffering capacity of the material, which, in turn, can affect the leaching of minerals. As discussed earlier, the ability to adjust pH in response to the drying atmosphere facilitates the use of these dried hydrothermally modified materials for soil remediation or alkaline solutions for some industries/applications, including but not limited to geopolymer, water glass, colloidal silica, and KOH solutions. /K2CO3.

Влияние Ca/Si на распределение частиц по размерам (PSD) для высушенных гидротермически модифицированных материалов.Effect of Ca/Si on Particle Size Distribution (PSD) for Dried Hydrothermally Modified Materials.

PSD оценивали для каждого из отношений Ca/Si, используемых в исследовании, со сравнениями, сделанными между сырьевой смесью и высушенным гидротермически модифицированным материалом. Анализ размера частиц проводили с водой в качестве дисперсионной среды в отсутствие обработки ультразвуком. Для сырьевых смесей с более низким Ca/Si график эффективного диаметра относительно дифференциального объема показывает небольшое отклонение между материалами до и после обработки. Только при Ca/Si = 0,3 и 0,6 наблюдали значительные изменения (фиг. 11F). Для сырьевых смесей с Ca/Si = 0,6, возможно, что агломерация частиц дает плечо <20 мкм. Обнаружили, что степень конверсии K-полевого шпата повышалась, когда повышалось отношение Ca/Si. Кроме того, повышенная степень конверсии K-полевого шпата также отражается в повышении количества небольших частиц.The PSD was evaluated for each of the Ca/Si ratios used in the study, with comparisons made between the raw mix and the dried hydrothermally modified material. Particle size analysis was performed with water as the dispersion medium in the absence of sonication. For raw mixes with lower Ca/Si, the plot of effective diameter versus differential volume shows little difference between materials before and after treatment. Only at Ca/Si = 0.3 and 0.6 significant changes were observed (FIG. 11F). For raw mixes with Ca/Si = 0.6, it is possible that particle agglomeration gives a shoulder <20 µm. Found that the degree of conversion of K-feldspar increased when increased the ratio of Ca/Si. In addition, the increased conversion of K-feldspar is also reflected in an increase in the amount of small particles.

В общем, отношение Ca/Si играет значительную роль при обработке. Щелочноземельный компонент в сырьевой смеси регулирует щелочность/рН гидротермического процесса, что, в свою очередь, обуславливает кинетику растворения решетки щелочного алюмосиликата и потенциально течение всей реакции. Распределение фаз чувствительно к концентрации Ca/Si в воде, например, обогащенная Са среда предпочтительно ускоряет рост гидрата силиката дикальция, соединения с обогащенной по Са стехиометрией. Поглощение щелочного катиона вновь образованными фазами силиката кальция зависит от Ca/Si в растворе, например растворы с низким Ca/Si увеличивают распределение щелочной решетки в твердой фазе как части фаз силиката кальция. Эти наблюдения показали, что химию и распределение фаз высушенного гидротермически модифицированного материала можно подогнать путем контроля отношений щелочноземельный элемент/Si и/или щелочноземельный элемент/щелочной элемент в растворе гидротермического процесса.In general, the Ca/Si ratio plays a significant role in processing. The alkaline earth component in the feed mix controls the alkalinity/pH of the hydrothermal process, which in turn determines the dissolution kinetics of the alkali aluminosilicate lattice and potentially the course of the entire reaction. The phase distribution is sensitive to the concentration of Ca/Si in water, for example, a Ca-enriched environment preferentially accelerates the growth of dicalcium silicate hydrate, a Ca-enriched stoichiometry compound. The alkali cation uptake by the newly formed calcium silicate phases depends on the Ca/Si in solution, eg low Ca/Si solutions increase the alkali lattice distribution in the solid phase as part of the calcium silicate phases. These observations indicate that the chemistry and phase distribution of the dried hydrothermally modified material can be tailored by controlling the alkaline earth/Si and/or alkaline earth/alkaline element ratios in the hydrothermal process solution.

- 45 039758- 45 039758

Пример 6. Понимание роли PSD сырьевой смеси при обработке.Example 6 Understanding the Role of Raw Blend PSD in Processing.

Сырьевой материал, содержащий K-полевой шпат (<2 мм), измельчали (50 г/проход) в течение мин. Измельченный материал затем просеивали в сухом виде при помощи сита ASTM E11 № 70 (212 мкм), 100 (150 мкм), 140 (106 мкм) и 325 (45 мкм) с получением четырех фракций, показанных вRaw material containing K-feldspar (<2 mm) was ground (50 g/pass) for min. The ground material was then dry sieved using ASTM E11 No. 70 (212 µm), 100 (150 µm), 140 (106 µm), and 325 (45 µm) sieves to obtain the four fractions shown in

PSD (фиг. 30).PSD (Fig. 30).

Сырьевые смеси затем получали физическим смешиванием указанных фракций с желаемым количеством СаО, а не совместным измельчением. Высушенные гидротермически модифицированные материалы получали из четырех фракций. PSD высушенных гидротермически модифицированных материалов измеряли (фиг. 31A) и накладывали на PSD соответствующего сырьевого материала (фиг. 31B), чтобы отметить подобие и отклонения. В основном, было сильное сходство материалов до и после обработки только с некоторыми незначительным отличиями, отмеченными при 7=85 мкм и 7=17 мкм. Следовательно, PSD высушенного гидротермически модифицированного материала можно регулировать путем изменения PSD сырьевого материала.Raw mixtures were then obtained by physically mixing these fractions with the desired amount of CaO, rather than co-grinding. Dried hydrothermally modified materials were obtained from four fractions. The PSD of the dried hydrothermally modified materials was measured (FIG. 31A) and superimposed on the PSD of the corresponding raw material (FIG. 31B) to note similarities and deviations. In general, there was a strong similarity of materials before and after treatment with only some minor differences noted at 7=85 µm and 7=17 µm. Therefore, the PSD of the dried hydrothermally modified material can be controlled by changing the PSD of the raw material.

Исследовали влияние PSD сырьевой смеси на выщелачивание элементов. Высвобождение K было максимальным для среднего размера частиц 85 мкм. Большие размеры частиц 151 и 220 мкм давали практически эквивалентные количества высвободившегося K, причем частицы наименьшего размера давали промежуточное значение (фиг. 31C). Для Na и Al самое большое высвобождение элементов происходило при самом маленьком среднем размере частиц. Выщелачивание, как правило, снижалось при увеличении размера частиц. Выщелачивание кальция было максимальным, когда PSD сырьевой смеси составляло 220 мкм, причем никакого выщелачивания не детектировали ни при 85 мкм, ни при 17 мкм (фиг. 31D).The effect of raw mix PSD on element leaching was investigated. The release of K was maximum for an average particle size of 85 μm. The larger particle sizes of 151 and 220 µm produced substantially equivalent amounts of released K, with the smallest particles giving an intermediate value (FIG. 31C). For Na and Al, the largest release of elements occurred at the smallest average particle size. Leaching generally decreased with increasing particle size. Calcium leaching was maximum when the raw mix PSD was 220 µm, with no leaching being detected at either 85 µm or 17 µm (FIG. 31D).

Согласно данным реакционную способность сырьевого материала можно регулировать путем изменения степени измельчения сырьевого материала. Таким образом, площадь поверхности сырьевого материала может быть увеличена для активации реакционной способности сырьевого материала. Из-за сильной корреляции PSD сырьевого материала можно регулировать для получения желаемого PSD высушенного гидротермически модифицированного материала.According to the data, the reactivity of the raw material can be controlled by changing the grinding ratio of the raw material. Thus, the surface area of the raw material can be increased to activate the reactivity of the raw material. Because of the strong correlation, the PSD of the raw material can be adjusted to obtain the desired PSD of the dried hydrothermally modified material.

Пример 7. Чувствительность высушенного гидротермически модифицированного материала к декальцинации.Example 7 Sensitivity of dried hydrothermally modified material to decalcification.

Как показано на фиг. 7A, сушка высушенного гидротермически модифицированного материала при помощи CO2 приводила к реакции декальцинации, которая исключает фазу гидрата силиката αдикальция и замещает ее на фазу кальцита (табл. 11). Аморфная фаза все еще присутствует и несколько увеличивается. Для достижения данных в таблице 1 массовую долю фракции HT, высушенного при помощи воздуха, нормализовали до HT, высушенного при помощи CO2, т.е. фракцию искусственной фазы добавляли для количественного определения фаз HT, высушенного при помощи воздуха, соответствующих количеству CO2, включенному в HT, высушенного при помощи CO2, как определено из массовой доли CaCO3.As shown in FIG. 7A, drying the dried hydrothermally modified material with CO2 resulted in a decalcification reaction that eliminated the α-dicalcium silicate hydrate phase and replaced it with a calcite phase (Table 11). The amorphous phase is still present and somewhat enlarged. To achieve the data in Table 1, the mass fraction of the air-dried HT fraction was normalized to CO2-dried HT, i.e. an artificial phase fraction was added to quantify the air-dried HT phases corresponding to the amount of CO2 included in the CO2-dried HT as determined from the mass fraction of CaCO 3 .

Таблица 11Table 11

Количественное определение фаз при помощи XRD, используя атмосферу для сушки на основе CO2 или воздухаQuantification of phases by XRD using CO2 or air based drying atmosphere

Атмосфера для сушкиAtmosphere for drying

Фаза Phase СО2 CO2 воздух air К-полевой шпат K-feldspar 50,2 50.2 51,9 51.9 Тоберморит Tobermorite 3,3 3.3 4,1 4.1 Гидрат силиката а-дикальция α-dicalcium silicate hydrate 0 0 5,5 5.5 Гидрогранат Hydrogarnet 8,4 8.4 10,9 10.9 Альбит Albite 0,6 0.6 3,1 3.1 Панунцит Panuncite 2,1 2.1 2,5 2.5 Биотит Biotite 0 0 0,3 0.3 Кальцит Calcite 14,2 14.2 0 0 «СОг» "SOg" н/о but 6,5 6.5 Содержание аморфной фазы Amorphous phase content 21,2 21.2 15,2 15.2

Следующие экспериментальные установки выполняли для дополнительного изучения влияния сушки при помощи CO2 на структуру и состав высушенного гидротермически модифицированного материала:The following experimental setups were performed to further investigate the effect of CO2 drying on the structure and composition of the dried hydrothermally modified material:

1) гидротермический (НТ) материал сушили с надосадочной жидкостью в атмосфере X (Ar или CO2);1) the hydrothermal (HT) material was dried with the supernatant in an X (Ar or CO2) atmosphere;

2) высушенный НТ материал промывали продутой Ar водой для удаления растворимого K (фиг. 27; например, KOH или K2CO3);2) the dried HT material was washed with Ar-purged water to remove soluble K (FIG. 27; eg KOH or K 2 CO 3 );

3) после фильтрования для удаления воды промытый материал (ретентат) сушили под вакуумом в колбе Шленка (~10-2 торр) в течение 24-36 ч;3) after filtration to remove water, the washed material (retentate) was dried under vacuum in a Schlenk flask (~ 10-2 Torr) for 24-36 h;

4) Высушенный промытый материал подвергали экспериментам на выщелачивание. Как только высушенный гидротермически модифицированный материал промывали и сушили (Ar или CO2), XRD использовали для определения минералогического состава каждой из фаз (табл. 12). Следует отметить, что4) The dried washed material was subjected to leaching experiments. Once the dried hydrothermally modified material was washed and dried (Ar or CO 2 ), XRD was used to determine the mineralogical composition of each of the phases (Table 12). It should be noted that

- 46 039758 фаза кальцита в промытом материале, высушенном при помощи CO2, увеличивалась от 14,2 до 18,2, тогда как содержание аморфной фазы снижалась от 21,2 до 13,0. Другие изменения композиции также детектируемы.- 46 039758 the calcite phase in the washed material dried with CO2 increased from 14.2 to 18.2, while the content of the amorphous phase decreased from 21.2 to 13.0. Other composition changes are also detectable.

Таблица 12Table 12

Количественное определение при помощи XRD промытых фаз, используя атмосферу для сушки на основе CO2 или воздухаQuantification by XRD of washed phases using CO2 or air based drying atmosphere

Атмосфера для сушкиAtmosphere for drying

Фаза Phase СО2 CO2 воздух air K-полевой шпат K-feldspar 55,5 55.5 52,0 52.0 Тоберморит tobermorite 4,0 4.0 4,8 4.8 Гидрат силиката а-дикальция α-dicalcium silicate hydrate 0 0 5,1 5.1 Гидрогранат Hydrogarnet 6,8 6.8 И,6 I,6 Альбит Albite 2,5 2.5 2,8 2.8 Панунцит Panuncite 0 0 2,1 2.1 Биотит Biotite 0 0 о,з oh, s Кальцит Calcite 18,2 18.2 0 0 «СО2»"CO 2 " н/о but 6,5 6.5 Содержание аморфной фазы Amorphous phase content 13,0 13.0 14,9 14.9

Количество частиц большого размера меньше в промытом, чем в непромытом высушенном гидротермически модифицированном материале (фиг. 33A). Наложение HT, высушенного при помощи CO2, и промытого HT, высушенного при помощи CO2, показывает, что эффективный диаметр частиц остается таким же.The number of large particles is less in washed than in unwashed dried hydrothermally modified material (Fig. 33A). Superposition of HT dried with CO2 and washed HT dried with CO2 shows that the effective particle diameter remains the same.

Изображения со сканирующего электронного микроскопа (SEM) промытого HT, высушенного при помощи Ar, подтверждают, что можно обнаружить листы гидрата алюмосиликата кальция (C-A-S-H), окружающие K-полевой шпат. Кроме того, шаровидные фазы гидрограната внедрены в матрицу C-A-S-H (фиг. 33B и 33C). Фаза биотита также определена.Scanning electron microscope (SEM) images of Ar-washed HT dried with Ar confirm that sheets of calcium aluminosilicate hydrate (C-A-S-H) surrounding K-feldspar can be detected. In addition, hydrogarnet globular phases are embedded in a C-A-S-H matrix (FIGS. 33B and 33C). The biotite phase is also defined.

Изображения SEM промытого HT, высушенного при помощи CO2, обеспечивают дополнительное доказательство того, что карбонизация приводит к уплотнению и декальцинации листов C-A-S-H. Декальцинированный гидрогранат также ясно изображен. Карбонизация ускоряет рост обогащенных Са многогранных частиц, обеспечивая другой структурно отличающийся признак (фиг. 33D и 33E).SEM images of washed HT dried with CO2 provide additional evidence that carbonization leads to compaction and decalcification of C-A-S-H sheets. Decalcified hydrogarnet is also clearly depicted. Carbonization accelerates the growth of Ca-rich polyhedral particles, providing another structurally different feature (FIGS. 33D and 33E).

Микрофотография SEM промытого HT, высушенного при помощи Ar, показана на фиг. 33F. Числа на изображении относятся к признакам, типичным для соответствующей фазы, которые были определены следующим образом: 1) K-полевой шпат (мироклин и ортоклаз), 2) C-A-S-H (тоберморит, гидрат силиката α-дикальция и аморфный), 3) гидрогранат и 4) CaOH3/Ca(OH)2. Подобные признаки использовали для идентификации фаз в промытом HT, высушенном при помощи CO2.An SEM micrograph of washed HT dried with Ar is shown in FIG. 33F. The numbers in the image refer to features typical of the respective phase, which were defined as follows: 1) K-feldspar (myrocline and orthoclase), 2) CASH (tobermorite, α-dicalcium silicate hydrate and amorphous), 3) hydrogarnet and 4 ) CaOH 3 /Ca(OH) 2 . Similar features were used to identify the phases in washed HT dried with CO2.

Дисперсионная рентгеновская спектрометрия (EDS) использовалась для количественного определения номинальной атомной доли элементов K, Ca, Al и Si в каждой фазе (табл. 13). Хотя нет сильных различий для трех элементов, Са-содержащие фазы характеризуются более низким Ca/(Al+Si) в высушенных при помощи CO2 образцах, чем при сушке в Ar. Таким образом, CO2 может экстрагировать Са из минералов при обработке. Следовательно, действие CO2 на минералогический состав материала также показал возможность процесса декальцинации, который приводит к образованию SiO2 и Al2O3 из Kполевого шпата, как изображено на фиг. 33G. Превращение K-полевого шпата в его составляющие компоненты служит для дополнительного освещения пригодности раскрытых способов в массе промышленностей и применений.Dispersive X-ray spectrometry (EDS) was used to quantify the nominal atomic fraction of the elements K, Ca, Al, and Si in each phase (Table 13). Although there are no strong differences for the three elements, the Ca-containing phases are characterized by lower Ca/(Al+Si) in CO2-dried samples than when dried in Ar. Thus, CO2 can extract Ca from minerals during processing. Therefore, the effect of CO2 on the mineralogical composition of the material also showed the possibility of a decalcification process that results in the formation of SiO 2 and Al 2 O 3 from K feldspar, as depicted in FIG. 33g. The conversion of K-feldspar to its constituents serves to further illuminate the suitability of the disclosed methods in a host of industries and applications.

Таблица 13Table 13

Номинальная атомная доля фаз, определенных при помощи SEM и EDSNominal atomic fraction of phases determined by SEM and EDS

Номинальная атомная доляNominal atomic fraction

К/ Са/ ΑΪ7 Si7 ______________________(Ma+Al+Si) (M+Al+Si) (M+Al+Si) (M+Al+Si) Гидротермически обработанный материалK/ Ca/ ΑΪ7 Si7 ______________________(M a +Al+Si) (M+Al+Si) (M+Al+Si) (M+Al+Si) Hydrothermally treated material

Промытый, высушенный при помощи Аг НТWashed, dried with Ag NT

K-полевой шпат K-feldspar 0,18(2) 0.18(2) н/о but 0,22(2) 0.22(2) 0,6(1) 0.6(1) C-A-S-H C-A-S-H 0,01(1) 0.01(1) 0,47(4) 0.47(4) 0,09(2) 0.09(2) 0,43(3) 0.43(3) Г идрогранат hydro grenade н/о but 0,54(3) 0.54(3) 0,16(3) 0.16(3) 0,30(2) 0.30(2) СаСОз/Са(ОН)2 CaCO3 / Ca (OH) 2 н/о but 0,97(1) 0.97(1) н/о but 0,3(2) 0.3(2) Промытый, высушенный при помощи СО2 НТWashed, dried with CO 2 HT K-полевой шпат K-feldspar 0,22(3) 0.22(3) н/о but 0,17(3) 0.17(3) 0,61(2) 0.61(2) C-A-S-H C-A-S-H 0,05(4) 0.05(4) 0,08(5) 0.08(5) 0,14(3) 0.14(3) 0,73(4) 0.73(4) Г идрогранат hydro grenade н/о but 0,23(3) 0.23(3) 0,26(4) 0.26(4) 0,51(2) 0.51(2) СаСОз/Са(ОН)2 CaCO3 / Ca (OH) 2 0,01(1) 0.01(1) 0,96(1) 0.96(1) 0,01(1) 0.01(1) 0,01(1) 0.01(1)

а М соответствует К, или Са, или сумме К и Са and M corresponds to K, or Ca, or the sum of K and Ca

Пример 8. Зависимые от рН и концентрации выщелачивание и растворение.Example 8 pH and concentration dependent leaching and dissolution.

- 47 039758- 47 039758

Сравнение выщелачивания в CsNO3/HNO3 и гидроксиде тетраметиламмония.Comparison of leaching in CsNO 3 /HNO 3 and tetramethylammonium hydroxide.

Возможно, что степень выщелачивания можно повысить при помощи эффективного обмена катиона с калием в соответствующих фазах. На основе предположения, что катионный обмен происходит в гидратированных промежуточных слоях фазы тоберморита и/или аморфной фазы C-A-S-H, должен быть лимит для размера катиона, которому предполагаемые сайты обмена могут соответствовать. Таким образом, выщелачивание оценивали во множестве выщелачивающих растворов для получения понимания касательно размера катиона, способного обмениваться и затем высвобождать калий (K). В частности, сравнивали Cs+ и NMe4+ (TMA) с радиусами катионов 1,67 А и ~4,5 А соответственно. Используя выщелачивающий раствор CsNO3/HNO3 (pH 5), количество высвободившегося K значительно повышалось по сравнению с HNO3 с рН 5 (фиг. 37A). Обнаружили, что Cs+, на основе его соответствующего размера, очень эффективен при катионном обмене с K+. С другой стороны, большой катион TMA из гидроксида тетраметиламмония (TMAOH) неэффективен при ионном обмене с сайтами, содержащими K+. Также ясно из результатов, что опосредованное гидроксидом растворение решетки не является основным механизмом для высвобождения K из твердой фазы. Кроме того, высушенный гидротермически модифицированный материал, как показано, стабильный при основных условиях ~рН 12.It is possible that the degree of leaching can be increased by efficient exchange of the cation with potassium in the appropriate phases. Based on the assumption that cation exchange occurs in the hydrated interlayers of the tobermorite phase and/or the amorphous CASH phase, there should be a limit to the size of the cation that the putative exchange sites can meet. Thus, leaching was evaluated in a variety of leaching solutions to gain insight into the size of the cation capable of exchanging and then releasing potassium (K). In particular, we compared Cs + and NMe4 + (TMA) with cation radii of 1.67 A and ~4.5 A, respectively. Using a CsNO3/HNO 3 leaching solution (pH 5), the amount of K released was significantly increased compared to HNO 3 pH 5 (FIG. 37A). Found that Cs + , based on its corresponding size, is very effective in cation exchange with K + . On the other hand, the large TMA cation from tetramethylammonium hydroxide (TMAOH) is inefficient at ion exchange with K + containing sites. It is also clear from the results that hydroxide-mediated lattice dissolution is not the primary mechanism for the release of K from the solid phase. In addition, the dried hydrothermally modified material has been shown to be stable under basic conditions of ~pH 12.

Высвобождение минералов в ацетатном буфере.Release of minerals in acetate buffer.

Условия выщелачивания в буфере сравнивали со стандартным раствором HNO3 (рН 5). Высвобождение K в присутствии ацетатного буфера (рН 5,3) только незначительно повышалось, но слабокислые буферные условия значительно ускоряли растворение Са-содержащих фаз (фиг. 37B). Как показано в буферных растворах с рН 5,3, компоненты высушенного гидротермически модифицированного материала могут растворяться, когда материал подвергают кислым рН. Кроме того, материал может служить в качестве пригодного источника растворимого Al при кислых условиях (см. фиг. 37B и 26 для данных).The leaching conditions in the buffer were compared with a standard HNO 3 solution (pH 5). The release of K in the presence of acetate buffer (pH 5.3) only slightly increased, but slightly acidic buffer conditions greatly accelerated the dissolution of Ca-containing phases (Fig. 37B). As shown in pH 5.3 buffer solutions, components of the dried hydrothermally modified material can dissolve when the material is subjected to acidic pH. Additionally, the material can serve as a useful source of soluble Al under acidic conditions (see FIGS. 37B and 26 for data).

Выщелачивание элементов в CsNO3 в промытом высушенном гидротермически модифицированном материалеLeaching of elements in CsNO3 in washed dried hydrothermally modified material

Аналогично условиям, используемым в примере 7 (фиг. 32), высушенный гидротермически модифицированный материал промывали водой для отделения вклада высвобождения K из твердой фазы от растворимых компонентов. Основным отличием в этом испытании было то, что выщелачивающий раствор CSNO3/HNO3 использовали для понимания, могло ли высвобождение K из твердой фазы также быть увеличено эффективным катионным обменом с Cs+ (фиг. 37C).Similar to the conditions used in Example 7 (FIG. 32), the dried hydrothermally modified material was washed with water to separate the K release contribution from the solid phase from the soluble components. The main difference in this test was that a CSNO 3 /HNO 3 leaching solution was used to see if the release of K from the solid phase could also be increased by efficient cation exchange with Cs + (FIG. 37C).

К из твердой фазы содержит долю общего K, доступного для высвобождения, таким образом промытые материалы, высушенные или при помощи Ar, или CO2, имеют меньшее высвобождение K, чем соответствующие непромытые образцы в выщелачивающем растворе HNO3 (фиг. 37D). Эта разница дает долю растворимого/быстровысвобождающегося K в высушенном гидротермически модифицированном материале. В случае с сушкой при помощи CO2 массовый баланс обуславливает, что потеря K в HT, высушенном при помощи CO2, происходит в твердой фазе (т.е. K, перераспределенный карбонизацией, см. фиг. 37E).K from the solid phase contains a fraction of the total K available for release, thus washed materials dried with either Ar or CO2 have lower K release than the corresponding unwashed samples in the HNO 3 leach solution (FIG. 37D). This difference gives the proportion of soluble/fast-released K in the dried hydrothermally modified material. In the case of CO2 drying, the mass balance dictates that the loss of K in CO2 dried HT occurs in the solid phase (ie, K redistributed by carbonization, see FIG. 37E).

На фиг. 37D и 37F сравнение сделано между выщелачиванием K в высушенном гидротермически модифицированном материале, впоследствии промытом водой, а затем повторно высушенном в условиях различных атмосфер. На основе данных обнаружили, что компоненты твердой фазы содействуют поглощению Cs и высвобождению K. Это подтверждается тремя материалами (НТ, высушенный при помощи Ar, промытый HT, высушенный при помощи Ar, и промытый HT, высушенный при помощи CO2), каждый из которых подвергали выщелачиванию в CsNO3/HNO3, которое во всех случаях показало большее высвобождение K, чем когда использовали раствор HNO3 отдельно (фиг. 37F относительно фиг. 37D). Кроме того, сушка в атмосфере CO2 в присутствии CsNO3, как было обнаружено, имеет такой же эффект, что и выщелачивание в CsNO3, обеспечивая другой подход к увеличению растворимого K.In FIG. 37D and 37F, a comparison is made between K leaching in dried hydrothermally modified material, subsequently washed with water, and then re-dried under different atmospheres. Based on the data, solid phase components were found to promote Cs uptake and K release. This was confirmed by three materials (Ar-dried HT, Ar-dried HT-washed, and CO2-dried HT-washed), each of which subjected to leaching in CsNO 3 /HNO 3 which in all cases showed a greater release of K than when the HNO 3 solution was used alone (Fig. 37F vs. Fig. 37D). In addition, drying in CO2 in the presence of CsNO3 has been found to have the same effect as leaching in CsNO3, providing a different approach to increasing soluble K.

Пример 9. Влияние дополнительного нагревания с обратным холодильником высушенного гидротермически модифицированного материала.Example 9 Effect of Additional Refluxing of Dried Hydrothermally Modified Material.

Высушенный гидротермически модифицированный материал получали следующим образом:The dried hydrothermally modified material was obtained as follows:

1) 25 г сырьевой смеси (Ca/Si=0,3) в 100 г воды;1) 25 g of raw mix (Ca/Si=0.3) in 100 g of water;

2) гидротермическую обработку проводили при 200°C в течение 5 ч;2) hydrothermal treatment was carried out at 200°C for 5 h;

3) объединенные твердые вещества/надосадочную жидкость сушили в атмосфере воздуха при 100-110°C в течение 18 ч.3) The combined solids/supernatant was dried in air at 100-110°C for 18 hours.

Высушенный гидротермически модифицированный материал затем дополнительно нагревали с обратным холодильником при 90°C для изучения эффектов этой обработки. При времени обработки 5 ч и используя атмосферу воздуха, достигали сложного минералогического состава, подытоженного в табл. 14. Основными компонентами были Kfs (44,5% для объединенных ортоклаза/мироклина), аморфная фаза (26,7%) и тоберморит (17%). Тоберморит присутствовал в значительно большем количестве, чем в высушенном гидротермически модифицированном материале, полученном без дополнительного нагревания с обратным холодильником.The dried hydrothermally modified material was then further refluxed at 90° C. to study the effects of this treatment. With a treatment time of 5 h and using an atmosphere of air, a complex mineralogical composition was achieved, summarized in table. 14. The main components were Kfs (44.5% for combined orthoclase/myrocline), amorphous phase (26.7%) and tobermorite (17%). Tobermorite was present in a significantly higher amount than in the dried hydrothermally modified material obtained without additional reflux.

- 48 039758- 48 039758

Таблица 14Table 14

Минералогический состав нагретого с обратным холодильником материалаMineralogical composition of refluxed material

Воздух-воздух-5 ч-96 ч_ нагревание с обратным холодильником 90°С Air-air-5h-96h_ reflux 90°C KAlSi3O8 KAlSi 3 O 8 (Ортоклаз/полевой шпат) (Orthoclase/feldspar) 12,2 12.2 KAlSi3O8 KAlSi 3 O 8 (Микроклин) (Microclean) 32,3 32.3 Ca5Si6Oi6(OH)2-4H2OCa 5 Si 6 Oi 6 (OH) 2 -4H 2 O (Тоберморит) (Tobermorite) 17 17 Ca2SiO3(OH)2 Ca 2 SiO 3 (OH) 2 (Гидрат силиката а-дикальция) (A-dicalcium silicate hydrate) 0 0 Ca3Al2(SiO4)3-x(OH)4xCa 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 -x (OH) 4 x (Плазолит/Г идрогроссуляр) (Plazolite/Hydrogrossular) 7,3 7.3 NaAlSi3O8 NaAlSi 3 O 8 (альбит) (albite) 2 2 (K,Na)AlSiO4 (K,Na)AlSiO 4 (Панунцит) (Panuncite) 2,5 2.5 K(Mg,Fe)3(AlSi3Oio)(F,OH)2 K(Mg,Fe) 3 (AlSi 3 Oio)(F,OH) 2 (Биотит) (Biotite) 0 0 CaCO3 CaCO3 (Кальцит) (Calcite) 0 0 Содержание аморфной фазы Amorphous phase content 26,7 26.7 KFS (без панунцита) KFS (no panuncitis) 44,5 44.5 KFS (с панунцитом) KFS (with panuncitis) 47 47 Всего Total 100 100

Нагретый с обратным холодильником высушенный гидротермически модифицированный материал также изучали в отношении его свойств высвобождения K (фиг. 36). Сравнивая тестируемые условия, выщелачивание, как было обнаружено, было больше, в когда нагревание с обратным холодильником проводили в течение 24 ч. Увеличение количества времени до 96 ч значительно снижало способность материала к высвобождению K. Улавливание K в одной или более конкретных фазах может объяснять полученные результаты.The refluxed dried hydrothermally modified material was also studied for its K release properties (FIG. 36). Comparing the conditions tested, leaching was found to be greater when reflux was carried out for 24 hours. Increasing the amount of time to 96 hours significantly reduced the K release capacity of the material. results.

Все ссылки, статьи, публикации, патенты, публикации патентов и патентные заявки, цитируемые в настоящем документе, включены ссылкой во всей их полноте для всех целей. Однако упоминание любой ссылки, статьи, публикации, патента, публикации патента и патентной заявки, цитируемых в настоящем документе, не является и не должно приниматься как знание или любая форма предположения, что они составляют достоверный уровень техники или образуют часть общеизвестных знаний в любой стране мира.All references, articles, publications, patents, patent publications and patent applications cited herein are incorporated by reference in their entirety for all purposes. However, mention of any reference, article, publication, patent, patent publication and patent application cited herein does not constitute and should not be taken as knowledge or any form of suggestion that they constitute prior art or form part of the common knowledge in any country in the world. .

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM

Claims (15)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Композиция для рекультивации почв, содержащая фазу K-полевого шпата и фазу гидрата силиката кальция, содержащую по меньшей мере одну фазу, выбранную из группы, состоящей из фазы гидрата силиката дикальция, фазы тоберморита и фазы гидрограната;1. A soil remediation composition comprising a K-feldspar phase and a calcium silicate hydrate phase, comprising at least one phase selected from the group consisting of a dicalcium silicate hydrate phase, a tobermorite phase, and a hydrogarnet phase; причем композиция содержит фазу K-полевого шпата в количестве не более 65 мас.%; и соблюдается по меньшей мере одно из следующего:moreover, the composition contains a phase of K-feldspar in an amount of not more than 65 wt.%; and at least one of the following is met: композиция содержит не менее 1 мас.% фазы гидрата силиката дикальция;the composition contains at least 1 wt.% of the dicalcium silicate hydrate phase; композиция содержит не менее 1 мас.% фазы тоберморита или композиция содержит не менее 1 мас.% фазы гидрограната.the composition contains at least 1 wt.% of the tobermorite phase or the composition contains at least 1 wt.% of the hydrogarnet phase. 2. Композиция по п.1, причем композиция содержит не менее приблизительно 1 мас.% фазы K-полевого шпата.2. The composition of claim 1, wherein the composition contains at least about 1% by weight of the K-feldspar phase. 3. Композиция по любому из пп.1, 2, причем композиция содержит от 1 до 30 мас.% фазы гидрата силиката кальция.3. Composition according to any one of claims 1, 2, wherein the composition contains from 1 to 30% by weight of the calcium silicate hydrate phase. 4. Композиция по любому из пп.1-3, в которой фаза гидрограната содержит плазолит или гидрогроссуляр.4. A composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the hydrogarnet phase contains plasolite or hydrogrossular. 5. Композиция по любому из пп.1-4, дополнительно содержащая аморфную фазу, полученную в результате конверсии K-полевого шпата.5. A composition according to any one of claims 1 to 4, further comprising an amorphous phase resulting from the conversion of K-feldspar. 6. Композиция по п.5, в которой аморфная фаза содержит цеолит.6. Composition according to claim 5, wherein the amorphous phase contains zeolite. 7. Композиция по п.5, в которой аморфная фаза содержит по меньшей мере один член, выбранный из группы, состоящей из диоксида кремния и гидратов силиката кальция.7. The composition of claim 5, wherein the amorphous phase contains at least one member selected from the group consisting of silica and calcium silicate hydrates. 8. Композиция по любому из пп.1-7, дополнительно содержащая один или более карбонатов.8. Composition according to any one of claims 1 to 7, additionally containing one or more carbonates. 9. Композиция по п.8, где один или более карбонатов выбран из группы, состоящей из K2CO3, ЖСОз, MgCO3 и CaCO3.9. The composition of claim 8 wherein the one or more carbonates are selected from the group consisting of K 2 CO 3 , YCO3, MgCO3 and CaCO3. 10. Композиция по любому из пп.1-9, причем композиция характеризуется нормой высвобождения через 24 ч на 1 кг композиции по меньшей мере одного из:10. Composition according to any one of claims 1 to 9, wherein the composition is characterized by a release rate after 24 hours per 1 kg of composition of at least one of: не менее 5000 мг калия согласно тесту на высвобождение калия через 24 ч;at least 5000 mg of potassium according to the potassium release test after 24 hours; не менее 15 мг кальция согласно тесту на высвобождение кальция через 24 ч;at least 15 mg of calcium according to the calcium release test after 24 hours; не более 10 мг алюминия согласно тесту на высвобождение алюминия через 24 ч;no more than 10 mg of aluminum according to the test for the release of aluminum after 24 hours; не менее 40 мг кремния согласно тесту на высвобождение кремния через 24 ч;not less than 40 mg of silicon according to the test for the release of silicon after 24 hours; - 49 039758 не менее 5 мг натрия согласно тесту на высвобождение натрия через 24 ч или не менее 5 мг магния согласно тесту на высвобождение магния через 24 ч.- 49 039758 at least 5 mg sodium according to the sodium release test after 24 hours or at least 5 mg magnesium according to the magnesium release test after 24 hours. 11. Композиция по любому из пп.1-10, причем композиция содержит агрегированные частицы размером от 100 до 1000 мкм.11. A composition according to any one of claims 1 to 10, wherein the composition contains aggregated particles ranging in size from 100 to 1000 microns. 12. Композиция по любому из пп.1-11, причем композиция содержит частицы с удельной площадью поверхности по способу БЭТ от 15,1 до 46,9 м2/г.12. A composition according to any one of claims 1 to 11, wherein the composition comprises particles with a BET specific surface area of 15.1 to 46.9 m 2 /g. 13. Композиция по любому из пп.1-12, причем композиция характеризуется распределением частиц по размерам от 0,01 до 1000 мкм.13. Composition according to any one of claims 1 to 12, wherein the composition is characterized by a particle size distribution from 0.01 to 1000 µm. 14. Применение композиции по любому из пп.1-13 для рекультивации почв.14. Use of a composition according to any one of claims 1 to 13 for soil reclamation. 15. Удобрение, содержащее композицию по любому из пп.1-13.15. A fertilizer containing a composition according to any one of claims 1 to 13.
EA201991742A 2017-06-16 2018-01-18 Potassium-releasing material EA039758B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762520976P 2017-06-16 2017-06-16
PCT/US2018/014285 WO2018136667A1 (en) 2017-01-18 2018-01-18 Potassium-releasing material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201991742A1 EA201991742A1 (en) 2020-02-07
EA039758B1 true EA039758B1 (en) 2022-03-10

Family

ID=67439512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201991742A EA039758B1 (en) 2017-06-16 2018-01-18 Potassium-releasing material

Country Status (2)

Country Link
AR (1) AR111610A1 (en)
EA (1) EA039758B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014182693A1 (en) * 2013-05-06 2014-11-13 Massachusetts Institute Of Technology Alkali metal ion source with moderate rate of ion relaease and methods of forming
US20160067693A1 (en) * 2013-04-17 2016-03-10 Basf Corporation Method for Preparation of a Group 4 Metal Silicate and Use Thereof
US20160319395A1 (en) * 2013-12-24 2016-11-03 Agency For Science, Technology And Research Method of producing metal carbonate from an ultramafic rock material

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160067693A1 (en) * 2013-04-17 2016-03-10 Basf Corporation Method for Preparation of a Group 4 Metal Silicate and Use Thereof
WO2014182693A1 (en) * 2013-05-06 2014-11-13 Massachusetts Institute Of Technology Alkali metal ion source with moderate rate of ion relaease and methods of forming
US20160319395A1 (en) * 2013-12-24 2016-11-03 Agency For Science, Technology And Research Method of producing metal carbonate from an ultramafic rock material

Also Published As

Publication number Publication date
EA201991742A1 (en) 2020-02-07
AR111610A1 (en) 2019-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7453274B2 (en) potassium releasing material
Franus Characterization of X-type Zeolite Prepared from Coal Fly Ash.
Vadapalli et al. Synthesis of zeolite-P from coal fly ash derivative and its utilisation in mine-water remediation
RU2668655C2 (en) Alkali metal ion source with moderate rate of ion release and methods of forming
Font et al. Differential behaviour of combustion and gasification fly ash from Puertollano Power Plants (Spain) for the synthesis of zeolites and silica extraction
CN107428549A (en) The manufacture method of zeolite beta
US20100075847A1 (en) Hydrotalcite-like Particulate Material and Method for Production Thereof
KR20220037407A (en) Synthesis of adsorbent material
EA039758B1 (en) Potassium-releasing material
Nanganoa et al. Synthesis of hydroxy-sodalite from fine fractions of sandy clay loam soil (natural aluminosilicate)
OA19674A (en) Potassium-releasing material.
Koech et al. Dissolution kinetics of South African coal fly ash and the development of a semi-empirical model to predict dissolution
Hassan et al. Strategy for boosting rock phosphate efficiency and conversion into nano zeolite
JP2023513852A (en) Compositions Containing Multiphase Materials and Related Methods of Preparation and Use
Shoumkova et al. A comparative study on the zeolitization of coal fly ash from TPP “Maritsa 3” with KOH and NaOH
OA20954A (en) Multi-phase material-containing compositions and related methods of preparation and use
TR2022012523T2 (en) Multiphase material containing compositions and associated methods of preparation and use.
Lin et al. Enhancing irrigation water quality efficiently with potassium feldspar-derived adsorbent: Heavy metal detoxification and nutrient augmentation
Fansuri et al. Effect of initial hydrothermal temperatures to zeolite products in the synthesis of zeolites from coal fly ash
CN117580816A (en) Multi-step process for preparing multiphase materials
Hosseini et al. Investigating the mineral carbonation of Mg and Ca-rich leachate for utilisation of Victorian brown coal fly ash