NO147482B - PROCEDURE FOR THE MANUFACTURING OF LEAFABLE MATERIALS FROM NATURALLY EXISTING VOLCANIC ROCK - Google Patents
PROCEDURE FOR THE MANUFACTURING OF LEAFABLE MATERIALS FROM NATURALLY EXISTING VOLCANIC ROCK Download PDFInfo
- Publication number
- NO147482B NO147482B NO78780744A NO780744A NO147482B NO 147482 B NO147482 B NO 147482B NO 78780744 A NO78780744 A NO 78780744A NO 780744 A NO780744 A NO 780744A NO 147482 B NO147482 B NO 147482B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- volcanic rock
- hydrothermal treatment
- materials
- subjected
- rock material
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 33
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 3
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 claims description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 17
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 10
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 9
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 5
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 claims description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 1
- 150000002642 lithium compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 16
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010450 olivine Substances 0.000 description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910000275 saponite Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 5
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 4
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 240000003864 Ulex europaeus Species 0.000 description 3
- 235000010730 Ulex europaeus Nutrition 0.000 description 3
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 description 3
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 3
- 206010011416 Croup infectious Diseases 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000282320 Panthera leo Species 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L lithium sulfate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]S([O-])(=O)=O INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910001607 magnesium mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052611 pyroxene Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5-ium Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000357293 Leptobrama muelleri Species 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012093 Myrtus ugni Nutrition 0.000 description 1
- 244000061461 Tema Species 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004455 differential thermal analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005906 dihydroxylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 229910000856 hastalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000391 magnesium silicate Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 1
- 229910052655 plagioclase feldspar Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000012764 semi-quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910021647 smectite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003388 sodium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 230000009974 thixotropic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/20—Silicates
- C01B33/26—Aluminium-containing silicates, i.e. silico-aluminates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Description
Denne oppfinnelse angår syntese av leireaktige materialer ut fra naturlig forekommende vulkanske bergarter. This invention relates to the synthesis of clay-like materials from naturally occurring volcanic rocks.
De svellende leirematerialer er en naturlig forekommende gruppe av mineraler som har en rekke anvendelser, f.eks. anvendelse som bindemidler for støperisand og ved pelletisering, som dispergeringsmidler, som en bestanddel i boreslam og som tilsetningsstoffer i malinger og plastmaterialer. The swelling clay materials are a naturally occurring group of minerals that have a number of uses, e.g. use as binders for foundry sand and during pelletisation, as dispersants, as a component in drilling mud and as additives in paints and plastic materials.
Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å tilveiebringe syntetiske materialer som kan anvendes som erstatninger for disse svellende leirematerialer. The present invention aims to provide synthetic materials that can be used as substitutes for these swelling clay materials.
I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte til fremstilling av leireaktige materialer ut fra naturlig forekommende vulkanske bergarter, og fremgangsmåten er karakterisert ved at vulkansk bergartsmateriale klassifisert som middels til ultra-basisk underkastes en hydrotermisk behandling ved at det agiteres og oppvarmes i nærvær av vann og eventuelt ett eller flere additiver som fremmer den ønskede omdannelse, til en temperatur på 350-450°C under et trykk opp til 350 atmosfærer. Foretrukne utførelsesformer er angitt i krav 2-8. According to the invention, a method is provided for the production of clay-like materials from naturally occurring volcanic rocks, and the method is characterized in that volcanic rock material classified as medium to ultra-basic is subjected to a hydrothermal treatment by being agitated and heated in the presence of water and possibly one or more additives which promote the desired conversion, to a temperature of 350-450°C under a pressure of up to 350 atmospheres. Preferred embodiments are specified in claims 2-8.
Det materiale som erholdes ved denne hydrotermiske behandling, er blitt funnet å ha omtrent samme egenskaper som de naturlig forekommende svellende leirematerialer. således har produktet saponitt-lignende egenskaper, f.eks. er dets røntgen-diffraksjon i overensstemmelse med saponittens, skjønt den ikke nødvendigvis har den samme strukturelle tilstand. For enkelhets skyld kan saponitt representeres av en plan enhetscelle med struktur formelen: The material obtained by this hydrothermal treatment has been found to have approximately the same properties as the naturally occurring swelling clay materials. thus the product has saponite-like properties, e.g. its X-ray diffraction is consistent with that of saponite, although it does not necessarily have the same structural state. For simplicity, saponite can be represented by a planar unit cell with the structural formula:
I denne formel viser M nærvær av kompenserende kationer som i In this formula, M shows the presence of compensating cations such as i
x-y x-y
alt utgjør x-y valenser pr. enhetscelle, hvor x-y tilnærmet er everything amounts to x-y valences per unit cell, where x-y is approx
lik 1, og andre symboler har sin vanlige betydning (se Soil Components, Vol. 2, Chapter 4, av J. Mering7 publisert av Springer - Verlag 1975). equal to 1, and other symbols have their usual meaning (see Soil Components, Vol. 2, Chapter 4, by J. Mering7 published by Springer - Verlag 1975).
I de materialer som erholdes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, kan jern delvis erstatte aluminium og magnesium i den ovenfor angitte enhetscelle for saponitt. I tillegg kan det være tilstede betydelige mengder av andre mineraler. In the materials obtained by the method according to the invention, iron can partially replace aluminum and magnesium in the above-mentioned unit cell for saponite. In addition, significant amounts of other minerals may be present.
Da de materialer som erholdes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, har lignende egenskaper som de svellende leirematerialer, har de også lignende kommersielle anvendelser, f.eks. som bindemidler for støperiformål. videre kan det endelige produkt direkte benyttes som støperisand, idet man som den opprinnelige vulkanske bergart velger et materiale hvorav en del omdannes til det syntetiske leireaktige materiale, mens den ikke omdannede del utgjør sanden. As the materials obtained by the method according to the invention have similar properties to the swelling clay materials, they also have similar commercial applications, e.g. as binders for foundry purposes. furthermore, the final product can be directly used as foundry sand, choosing as the original volcanic rock a material of which a part is converted into the synthetic clay-like material, while the unconverted part constitutes the sand.
De vulkanske bergarter som kan underkastes den hydrotermiske behandling i henhold til oppfinnelsen, er de som klassifiseres som middels til ultra-basiske (som definert i Igneous Rocks, Chapter 1, av Carmichael, Turner og Vehoogen, publisert av McGraw-Hill, 1974). Den vulkanske bergart som fortrinnsvis anvendes, er den som klassifiseres som basisk (som definert ovenfor). Disse bergarter er mineralaggregater av sterkt varierende sammensetning, men inneholder vanligvis som hovedbestanddeler feltspat, ferro-magnesiumsilikater, eksempelvis olivin og pyroksener, og metall-oksyder såsom jernoksyd. Det ser ut til at olivin og andre ferro-magnesiummineraler sammen med en eventuell glassaktig grunnmasse er de hovedkomponenter som er påkrevet for oppnåelse av de syntetiske leirematerialer, og følgelig kan den vulkanske bergart på forhånd behandles for oppkonsentrering av disse materialer ved at man tar ut en del av feltspaten på i og for seg kjent måte (f.eks. som beskrevet i Mineral Processing, Third Edition, 1965 - E.J. Pryor). The volcanic rocks that can be subjected to the hydrothermal treatment of the invention are those classified as medium to ultra-basic (as defined in Igneous Rocks, Chapter 1, by Carmichael, Turner and Vehoogen, published by McGraw-Hill, 1974). The volcanic rock that is preferably used is that which is classified as basic (as defined above). These rocks are mineral aggregates of widely varying composition, but usually contain as main constituents feldspar, ferro-magnesium silicates, for example olivine and pyroxenes, and metal oxides such as iron oxide. It appears that olivine and other ferro-magnesium minerals together with any glassy groundmass are the main components required to obtain the synthetic clay materials, and consequently the volcanic rock can be pre-treated to concentrate these materials by extracting a part of the feldspar in a manner known per se (e.g. as described in Mineral Processing, Third Edition, 1965 - E.J. Pryor).
Som nevnt menes olivin og/eller andre ferromagnesium-mineraler, kryptokrystallinsk og glassaktig grunnmasse (muligens som dårlig definert feltspat) å utgjøre de viktigste reaktive bestanddeler i den vulkanske bergart som behøves ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Den hydrotermiske behandling i henhold til oppfinnelsen resulterer ikke i en enkelt kjemisk reaKsjon, As mentioned, olivine and/or other ferromagnesium minerals, cryptocrystalline and glassy groundmass (possibly as ill-defined feldspar) are believed to constitute the most important reactive constituents in the volcanic rock that is needed in the method according to the invention. The hydrothermal treatment according to the invention does not result in a single chemical reaction,
men snarere i flere kjemiske og fysikalske forandringer, hvilke resulterer i en mineralblanding med saponitt-lignende egenskaper. but rather in several chemical and physical changes, which result in a mineral mixture with saponite-like properties.
Idealiserte ligninger som representerer to mulige reaksjonsveier, er: Idealized equations representing two possible reaction pathways are:
i hvilken x har en verdi fra 0 til 1, avhengig av andelen av kalsium. in which x has a value from 0 to 1, depending on the proportion of calcium.
De bestanddeler som utgjøres av den kryptokrystallinske og glassaktige grunnmasse, representeres av, men erstatter ikke, plagioklas-molekylet i de ovenfor angitte reaksjonsveier. The constituents that make up the cryptocrystalline and vitreous groundmass are represented by, but do not replace, the plagioclase molecule in the reaction pathways indicated above.
Det endelige produkt av disse reaksjoner er et mineral som har en lignende struktur som saponitt og således tilsvarende egenskaper. The final product of these reactions is a mineral that has a similar structure to saponite and thus similar properties.
De vulkanske bergarter som anvendes som utgangsmateri-aler, er meget vanlig forekommende i naturen. De syntetiske leirematerialer som erholdes derav ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, kan fremstilles uansett tilgjengeligheten av naturlig forekommende svellende leirearter. The volcanic rocks used as starting materials are very commonly found in nature. The synthetic clay materials obtained therefrom by the method according to the invention can be produced regardless of the availability of naturally occurring swelling clay species.
Det kan være ønskelig å utføre den hydrotermiske behandling i henhold til oppfinnelsen i nærvær av et eller flere additiver som fremmer den ønskede omdannelse. I så fall er mengden av additiv som anvendes, fortrinnsvis opp til 6 vekt% av den tørre vulkanske bergart. It may be desirable to carry out the hydrothermal treatment according to the invention in the presence of one or more additives which promote the desired conversion. In that case, the amount of additive used is preferably up to 6% by weight of the dry volcanic rock.
Som et slikt additiv er det ofte ønskelig å anvende magnesium i form av magnesiumoksyd eller et hydratisert magnesiumoksyd. Dette er særlig tilfelle når den behandlede bergart fri-gjør inadekvate eller utilstrekkelige mengder av frie magnesiumioner, fordi de er utilgjengelige fra egnede ferromagnesium-bestanddeler, for reaksjon med den kryptokrystallinske og glassaktige grunnmasse; eller når hovedandelen av tilstedeværende ferro-magnesiummineraler på grunn av sistnevntes natur gir utilstrekkelige mengder av frie magnesiumioner for fullstendig reaksjon, f.eks. As such an additive, it is often desirable to use magnesium in the form of magnesium oxide or a hydrated magnesium oxide. This is particularly the case when the treated rock releases inadequate or insufficient amounts of free magnesium ions, because they are unavailable from suitable ferromagnesium constituents, for reaction with the cryptocrystalline and glassy matrix; or when the bulk of ferro-magnesium minerals present due to the nature of the latter provide insufficient amounts of free magnesium ions for complete reaction, e.g.
i tilfelle av pyroksen i den første av de to ovenfor angitte reaksjonsveier. Nærvær av magnesium er imidlertid vanligvis ikke en fordel når den behandlede bergart inneholder en hovedbestanddel in the case of pyroxene in the first of the two reaction pathways indicated above. However, the presence of magnesium is usually not an advantage when the treated rock contains a major constituent
av olivin som under de hydrotermiske betingelser tilveiebringer passende mengder av frie magnesiumioner. I henhold til en ut-førelsesform av oppfinnelsen kan derfor ren olivinsand underkastes den hydrotermiske behandling i henhold til oppfinnelsen, selv om det for oppnåelse av den mest fullstendige reaksjon er ønskelig å tilsette silika,som vist i den siste av de to ovenfor angitte reaksjonsveier. of olivine which, under the hydrothermal conditions, provides suitable amounts of free magnesium ions. According to one embodiment of the invention, pure olivine sand can therefore be subjected to the hydrothermal treatment according to the invention, although to achieve the most complete reaction it is desirable to add silica, as shown in the last of the two reaction paths indicated above.
Et annet additiv som kan anvendes i tillegg eller alter-nativt, er en litium- eller natriumforbindelse, f.eks. natriumsulfat. Det antas at de resulterende natrium- eller litiumioner erstatter i det minste en del av de kalsiumioner som foreligger som mellomsjiktskation i produktet. Another additive that can be used in addition or alternatively is a lithium or sodium compound, e.g. sodium sulfate. It is assumed that the resulting sodium or lithium ions replace at least part of the calcium ions present as interlayer cations in the product.
Man har funnet det ønskelig å utføre den hydrotermiske prosess ifølge oppfinnelsen ved en pH nær nøytralpunktet, f.eks. It has been found desirable to carry out the hydrothermal process according to the invention at a pH close to the neutral point, e.g.
en pH på 6-8. Dette bør derfor tas i betraktning ved valg av egnede tilsetninger. a pH of 6-8. This should therefore be taken into account when choosing suitable additives.
Den vulkanske bergart som skal anvendes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, knuses og males til fine partikkel-størrelser. Begynnelsesstørrelsen avhenger av om partiklene males under den hydrotermiske behandling. I så tilfelle bør partiklenes begynnelsesstørrelse eksempelvis være under 1,7 mm, men kan godt være mindre, f.eks. under 0,15 mm og gjerne ca. 0,06 mm eller derunder. Det foretrekkes at partiklene nedknuses ved maling under den hydrotermiske behandling slik at det kontinuerlig tilveiebringes frisk overflate for reaksjonen, ,, idet den endelige partikkelstørrelse eksempelvis er 0,06 mm eller mindre. Hvis partiklene ikke med hensikt males under den hydrotermiske behandling, bør partiklenes begynnelsesstørrelse eksempelvis være under 0,15 mm, fortrinnsvis 0,06 mm eller mindre. The volcanic rock to be used in the method according to the invention is crushed and ground to fine particle sizes. The initial size depends on whether the particles are ground during the hydrothermal treatment. In that case, the initial size of the particles should, for example, be below 1.7 mm, but may well be smaller, e.g. below 0.15 mm and preferably approx. 0.06 mm or less. It is preferred that the particles are crushed by grinding during the hydrothermal treatment so that a fresh surface is continuously provided for the reaction, ,, the final particle size being, for example, 0.06 mm or less. If the particles are not intentionally ground during the hydrothermal treatment, the initial size of the particles should for example be below 0.15 mm, preferably 0.06 mm or less.
Under behandlingen i henhold til oppfinnelsen må bergart-materialet agiteres, og dette kan oppnås ved at materialet males ved at det omveltes i nærvær av målestaver eller -valser, eller bare ved at blandingen omveltes. During the treatment according to the invention, the rock material must be agitated, and this can be achieved by grinding the material by turning it over in the presence of measuring rods or rollers, or simply by turning the mixture over.
Som nevnt ovenfor utføres den hydrotermiske behandling ved en temperatur på 350-450°C da reaksjonen under dette område ikke forløper med tilstrekkelig hastighet, og over nevnte område synes produktet å bli ustabilt. Den foretrukne temperatur er ca. 400°C. As mentioned above, the hydrothermal treatment is carried out at a temperature of 350-450°C as below this range the reaction does not proceed with sufficient speed, and above said range the product appears to become unstable. The preferred temperature is approx. 400°C.
Det trykk som den vulkanske bergart underkastes under den hydrotermiske behandling, er ikke over 3 50 atmosfærer. Høyere trykk lar seg vanskelig frembringe på økonomisk tilfredsstillende måte, og det ser ikke ut til at den ønskede reaksjon forløper vesentlig hurtigere ved trykk over 350 atmosfærer. Anvendelse av trykk under 200 atmosfærer kan medføre nedsatt reaksjonshastighet, og de foretrukne trykk er derfor innen området 250 - 350 atmosfærer, og det mest foretrukne trykk er ca. 300 atmosfærer. Disse trykk kan oppnås ved at den vulkanske bergart behandles i en trykk-bombe, og trykket tilveiebringes da først og fremst ved nærvær av vann i passende mengder i blandingen. The pressure to which the volcanic rock is subjected during the hydrothermal treatment is not more than 350 atmospheres. Higher pressures are difficult to produce in an economically satisfactory manner, and it does not appear that the desired reaction proceeds significantly faster at pressures above 350 atmospheres. Application of pressures below 200 atmospheres can result in a reduced reaction rate, and the preferred pressures are therefore within the range of 250 - 350 atmospheres, and the most preferred pressure is approx. 300 atmospheres. These pressures can be achieved by treating the volcanic rock in a pressure bomb, and the pressure is then provided primarily by the presence of water in suitable quantities in the mixture.
De følgende eksempler på hydrotermisk behandling i henhold til oppfinnelsen, hvor det fremstilles en syntetisk leire ut fra en vulkansk bergart, vil ytterligere belyse oppfinnelsen. The following examples of hydrothermal treatment according to the invention, where a synthetic clay is produced from a volcanic rock, will further illustrate the invention.
Eksempel 1 Example 1
En prøve av kvarts-hypersthen-doleritt, som var tatt fra en stor formasjon av basiske bergarter kjent som Whin Sill i Nord-England, ble redusert til partikkelstørrelser under 0,15 mm. For dette formål ble det anvendt en kjefteknuser og en Krupp-mølle. 6 g av det resulterende pulver sammen med 0,5 g magnesiumoksyd og 0,5 g natriumsulfat ble oppslemmet i 6 g vann og oppvarmet i en roterende autoklav i 8 timer ved 450°C. Autoklaven bestod i det vesentlige av en 30 cm 3 beholder av nikkelstål, en rørformet ovn, en elektrisk drevet spindel ved ovnens fot, på hvilken spindelbeholderen var plassert, samt konvensjonelt reguleringsutstyr. A sample of quartz-hypersthene dolerite, taken from a large formation of basic rocks known as the Whin Sill in northern England, was reduced to particle sizes below 0.15 mm. For this purpose, a jaw crusher and a Krupp mill were used. 6 g of the resulting powder together with 0.5 g of magnesium oxide and 0.5 g of sodium sulfate were slurried in 6 g of water and heated in a rotary autoclave for 8 hours at 450°C. The autoclave essentially consisted of a 30 cm 3 container of nickel steel, a tubular oven, an electrically driven spindle at the base of the oven, on which the spindle container was placed, as well as conventional regulation equipment.
Reaksjonsproduktet, som hadde en plastisk konsistens/ ble tørket ved 110°C, pulverisert og underkastet forskjellige vanlige analyseundersøkelser. Røntgenanalyse viste at det endelige produkt hadde et diffraksjonsmønster i overensstemmelse med saponitt. Differensialtermisk analyse viste dehydratiserings- og dehydroksylerings-effekter som var forenlige med saponitt. En metylenblått-test på den eluerte leirefraksjon ga et smektitt-innhold på 44%. Når denne fraksjon ble underkastet vanlige støperi-bindingsprøver, erholdtes resultater som var sammenlign-bare med de som oppnås med ren montmorillonitt under lignende betingelser. - Lignende resultater erholdtes når natriumsulfat ble erstattet med litiumsulfat i forsøk som beskrevet ovenfor. The reaction product, which had a plastic consistency/ was dried at 110°C, pulverized and subjected to various common analytical investigations. X-ray analysis showed that the final product had a diffraction pattern consistent with saponite. Differential thermal analysis showed dehydration and dehydroxylation effects consistent with saponite. A methylene blue test on the eluted clay fraction gave a smectite content of 44%. When this fraction was subjected to standard foundry bonding tests, results were obtained which were comparable to those obtained with pure montmorillonite under similar conditions. - Similar results were obtained when sodium sulphate was replaced by lithium sulphate in experiments as described above.
E ksempel 2 Example 2
En ytterligere prøve av kvarts-hypersthen-doleritt A further sample of quartz-hypersthene-dolerite
fra Whin Sill ble redusert til en partikkelstørrelse mindre enn from Whin Sill was reduced to a particle size less than
1,68 mm under anvendelse av samme utstyr som i eksempel 1. 1.68 mm using the same equipment as in example 1.
1 kg av det resulterende materiale sammen med 80 g magnesiumoksyd ble oppslemmet i 1 liter vann og oppvarmet og malt i en roterende autoklav i 8 timer ved 400°C. Autoklaven bestod i det vesentlige av en 5 liters beholder av nikkelstål (Hastelloy C276) montert på stålsylindre i en stålovn oppvarmet med varm- 1 kg of the resulting material together with 80 g of magnesium oxide was slurried in 1 liter of water and heated and ground in a rotary autoclave for 8 hours at 400°C. The autoclave essentially consisted of a 5 liter container of nickel steel (Hastelloy C276) mounted on steel cylinders in a steel furnace heated with hot
luft fra seks industrielle vifter. Sylindrene ble drevet elektrisk, idet det ble anvendt en 0,5 HK motor tilknyttet via over-føringsanordninger og en kjedeforbindelse. Ovnstemperaturen ble regulert ved at strømmen av varmluft gjennom ovnen ble variert. Maling ble oppnådd ved hjelp av staver av nikkelstål inne i autoklaven . air from six industrial fans. The cylinders were driven electrically, using a 0.5 HP motor connected via transmission devices and a chain connection. The oven temperature was regulated by varying the flow of hot air through the oven. Painting was achieved using nickel steel rods inside the autoclave.
Reaksjonsproduktet hadde en plastisk konsistens og var tiksotropt. Materialet ble tørket ved 110°C, pulverisert og ana-lysert ved røntgendiffraksjonsanalyse, som viste at materialet var et aggregat av det opprinnelige bergartspulver og nydannet leiremateriale. Leiren gav et diffraksjonsmønster i overensstemmelse med en saponittleire. The reaction product had a plastic consistency and was thixotropic. The material was dried at 110°C, pulverized and analyzed by X-ray diffraction analysis, which showed that the material was an aggregate of the original rock powder and newly formed clay material. The clay gave a diffraction pattern consistent with a saponite clay.
Eksempel 3 Example 3
En prøve av olivin-basalt tatt fra "Lions Haunch" i Edinburgh, ble pulverisert til partikler mindre enn 0,06 mm under anvendelse av en laboratorie-kjefteknuser, en Krupp-mølle og en Tema-mølle. A sample of olivine basalt taken from the "Lions Haunch" in Edinburgh was pulverized to particles less than 0.06 mm using a laboratory jaw crusher, a Krupp mill and a Tema mill.
Fire prøver a 6 g av det resulterende pulver ble uttatt. To prøver a 6 g ble oppslemmet i 6 g vann, og to prøver a 6 g, hvor det til hver prøve ble tilsatt 0,5 g magnesiumoksyd, ble likeledes oppslemmet i 6 g vann. Prøvene ble plassert i fire 30 cm<3 >beholdere av nikkelstål og oppvarmet i en roterende ovn i 8 timer ved 400°C. Ovnen bestod i det vesentlige av en bakplate av stål, på hvilken beholderne ble montert symmetrisk, forbundet med en elektrisk drevet spindel. Beholderne og bakplaten ble dekket med et flatt ovnsdeksel og oppvarmet ved hjelp av varmluft, idet det hele ble regulert ved hjelp av konvensjonelt utstyr. Four samples of 6 g of the resulting powder were taken. Two samples of 6 g were slurried in 6 g of water, and two samples of 6 g, where 0.5 g of magnesium oxide was added to each sample, were likewise slurried in 6 g of water. The samples were placed in four 30 cm<3 >nickel steel containers and heated in a rotary oven for 8 hours at 400°C. The furnace consisted essentially of a steel back plate, on which the containers were mounted symmetrically, connected by an electrically driven spindle. The containers and the back plate were covered with a flat oven cover and heated by means of hot air, the whole being regulated by means of conventional equipment.
Det materiale som ble produsert under begge sett av eksperimentelle betingelser hadde en plastisk konsistens og ble tørket ved 110°C og oppdelt. Røntgenanalyse viste at de ferdige produkter var aggregater av det opprinnelige bergartsmateriale og nydannet leiremateriale og viste et diffraksjonsmønster i overensstemmelse med saponitt. Semi-kvantitativ analyse av spissverdi-områdene under røntgendiffraksjonskurven viste ingen forskjell i mengdene av leire som ble dannet ved de to metoder, og at det i begge tilfeller var en betydelig reduksjon i mengden av olivin i det endelige produkt sammenlignet med mengden av olivin i det opprinnelige bergartspulver. The material produced under both sets of experimental conditions had a plastic consistency and was dried at 110°C and split. X-ray analysis showed that the finished products were aggregates of the original rock material and newly formed clay material and showed a diffraction pattern consistent with saponite. Semi-quantitative analysis of the peak value areas under the X-ray diffraction curve showed no difference in the amounts of clay formed by the two methods, and that in both cases there was a significant reduction in the amount of olivine in the final product compared to the amount of olivine in the original rock powder.
I motsetning til bergarter såsom kvarts-hypersthene-doleritt fra Whin Sill, som krever tilsetning av magnesiumoksyd for å gi et høyt utbytte av leire, vil bergarter såsom basalt fra "Lions Haunch" inneholdende fri olivin, gi en stor andel av leire ved enkel hydrotermisk behandling uten tilsetning av magnesiumoksyd, idet olivinen nedbrytes slik at det frie magnesium som reaksjonen krever, tilveiebringes. Unlike rocks such as quartz-hypersthene-dolerite from the Whin Sill, which require the addition of magnesium oxide to give a high yield of clay, rocks such as basalt from the "Lions Haunch" containing free olivine will yield a large proportion of clay by simple hydrothermal treatment without the addition of magnesium oxide, as the olivine breaks down so that the free magnesium required by the reaction is provided.
Claims (8)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9229/77A GB1560504A (en) | 1978-03-03 | 1978-03-03 | Synthesis of clay-like materials |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO780744L NO780744L (en) | 1978-09-05 |
| NO147482B true NO147482B (en) | 1983-01-10 |
| NO147482C NO147482C (en) | 1983-04-20 |
Family
ID=9867896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO78780744A NO147482C (en) | 1978-03-03 | 1978-03-03 | PROCEDURE FOR THE MANUFACTURING OF LEAFABLE MATERIALS FROM NATURALLY EXISTING VOLCANIC ROCK |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| GB (1) | GB1560504A (en) |
| NO (1) | NO147482C (en) |
| ZA (1) | ZA781169B (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT383342B (en) * | 1982-04-29 | 1987-06-25 | Scras | Process for producing modified clay |
| GB2119355B (en) * | 1982-04-29 | 1985-05-09 | Scras | Modified clays |
| IL68311A0 (en) * | 1982-04-29 | 1983-07-31 | Scras | Modified clays,their preparation and pharmaceutical compositions containing them |
| NL9202277A (en) * | 1992-12-29 | 1994-07-18 | Pelt & Hooykaas | Process for the preparation of a layered, clay-like material and a process for rendering waste material immobilizable. |
-
1978
- 1978-02-28 ZA ZA00781169A patent/ZA781169B/en unknown
- 1978-03-03 GB GB9229/77A patent/GB1560504A/en not_active Expired
- 1978-03-03 NO NO78780744A patent/NO147482C/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO147482C (en) | 1983-04-20 |
| GB1560504A (en) | 1980-02-06 |
| ZA781169B (en) | 1979-02-28 |
| NO780744L (en) | 1978-09-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kakali et al. | Thermal treatment of kaolin: the effect of mineralogy on the pozzolanic activity | |
| TWI760829B (en) | Method for obtaining powdered sodium silicate from sandy tailings produced in iron ore beneficiation process | |
| CN102583411B (en) | Method for producing mullite by using fly ash | |
| Ward et al. | Geochemical and mineralogical changes in a coal seam due to contact metamorphism, Sydney Basin, New South Wales, Australia | |
| Shahraki et al. | Thermal behavior of Zefreh dolomite mine (Central Iran) | |
| CN106745027A (en) | A kind of flyash synthesizes the method for analcime | |
| Berkgaut et al. | Palagonite reconsidered: Paracrystalline illite-smectites from regoliths on basic pyroclastics | |
| NO147482B (en) | PROCEDURE FOR THE MANUFACTURING OF LEAFABLE MATERIALS FROM NATURALLY EXISTING VOLCANIC ROCK | |
| CN114566303A (en) | Preparation method of modified diopside glass solidified body containing radioactive waste containing molybdenum | |
| CN110002904A (en) | A kind of formula and preparation method thereof preparing acid soil improving agent using gangue | |
| US5011800A (en) | Process for making molybdenum disilicide or molybdenum disilicide/alumina compositions | |
| Faria et al. | Thermal study of clay ceramic pastes containing sugarcane bagasse ash waste | |
| Kawano et al. | Mineralogy and genesis of clays in postmagmatic alteration zones, Makurazaki volcanic area, Kagoshima prefecture, Japan | |
| Kusachi et al. | Nifontovite and olshanskyite from Fuka, Okayama Prefecture, Japan | |
| CN104649648B (en) | A kind of method preparing granular permutite for raw material with black shale | |
| Rawlley | Mineralogical investigations on an Indian glauconitic sandstone of Madhya Pradesh state | |
| Setyoningrum et al. | Extraction of Silica from Kalirejo Minerals, Kokap, Kulonprogo, Yogyakarta | |
| JPH0662290B2 (en) | Method for producing swellable silicate | |
| El Khomsi et al. | Moroccan clays for potential use as aluminosilicate precursors for geopolymer synthesis | |
| Schomburg | Thermal investigations of pyrophyllites | |
| El-Shabiny et al. | Combined thermal and structural study of some Egyptian bentonitic clays | |
| CN104649706B (en) | A kind of method preparing granular permutite for raw material with celadon shale | |
| Franks et al. | Character and genesis of massive opal in Kimball Member, Ogallala formation, Scott County, Kansas | |
| CN109912369A (en) | A kind of formula and preparation method thereof preparing Si-K fertilizer using gangue | |
| Wahl et al. | High-temperature DTA and X-ray diffraction studies of reactions |