NO177137B - Fremgangsmåte til fremstilling av sfærisk silika fra olivin - Google Patents
Fremgangsmåte til fremstilling av sfærisk silika fra olivin Download PDFInfo
- Publication number
- NO177137B NO177137B NO933168A NO933168A NO177137B NO 177137 B NO177137 B NO 177137B NO 933168 A NO933168 A NO 933168A NO 933168 A NO933168 A NO 933168A NO 177137 B NO177137 B NO 177137B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- olivine
- silica
- raw material
- particles
- leaching
- Prior art date
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 96
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000010450 olivine Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 40
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 22
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 7
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910052611 pyroxene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000454 talc Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000004438 BET method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000011029 spinel Substances 0.000 claims abstract description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Substances [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 18
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 6
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 17
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 3
- -1 (Mgi / 85 Inorganic materials 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 229910052839 forsterite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 2
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 2
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000510097 Megalonaias nervosa Species 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 229910052840 fayalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 1
- 229910052909 inorganic silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052604 silicate mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019795 sodium metasilicate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000606 toothpaste Substances 0.000 description 1
- 229940034610 toothpaste Drugs 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 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
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
- C01B33/18—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
- C01B33/187—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof by acidic treatment of silicates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
- C01P2004/32—Spheres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/50—Agglomerated particles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/10—Solid density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/12—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/14—Pore volume
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/16—Pore diameter
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/60—Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Compounds Of Unknown Constitution (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte ved fremstilling av silika i form av sfæriske partikler med lavt innhold av jern og forurensninger, ved utluting av naturlige silikater med saltsyre eller andre mineralsyrer i en reaktor, deretter separering, vasking, tørking, eventuelt oppmaling av silikaen, at det som råstoff benyttes mineralsk, fortrinnsvis monomineralsk olivin med størst mulig renhetsgrad, at råstoffet bringes til en partikkeldiameter mellom 0,05 og 5 mm, fortrinnsvis 0,1 og 0,5 mm.
Silika benyttes i stor utstrekning som fyllmateriale over et vidt spekter av produkter og over et utbredt anvendelsesområde. For å kunne gi en best mulig virkning som fyllmateriale er det derved av betydning at det ikke bare har tilstrekkelig renhet og hvithet, men at en kan variere den spesifikke overflate og porevolum. Som forurensninger regnes her mineralogiske partikler, ioniske forekomster o.l. Dette har avgjørende betydning for fyllstoffets adsorbsjonsegenskaper, viskositetsregulerende egenskaper, abrasjons- og lysbrytningsegenskaper. Videre er det av betydning at en kan kontrollere partikkel-størrelse og overflatekarakteristika, slik at man kan bibeholde kontroll over innblanding av fyllstoffer i et produkt og virkningen av disse. I den forbindelse vil det være fordelaktig å kunne fremstille silika i sfærisk form og med definert størrelse.
Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte til fremstilling av den silika som tilfredsstiller ovennevnte behov, dvs. en sfærisk silika med kontrollert partikkel-størrelse og overflatekarakteristika. Dette silikaet har tilsvarende karakteristika som "precipitated silica" som har en rekke anvendelser som fyllstoff (se s. 9). Disse produktene er fremstilt fra vannglass og svovelsyre. Hensikten med oppfinnelsen er å lage en alternativ prosess med olivin som råstoff som fremskaffer tilsvarende produkter.
Denne hensikt oppnås ved en fremgangsmåte som er kjennetegnet ved det som fremgår av patentkravene.
Ved oppfinnelsen er det overraskende funnet at silika, fremstilt fra olivin kan tildannes som kuleformede primærpartikler med en diameter på 30-70 nanometer (10~<9>m). Partiklene som. utvinnes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vil være et agglomerat av primærpartikler som lett dispergerer i væsker. Ved oppfinnelsen har man videre funnet at silikaets primærpartikkelstørrelse, dets spesifikke overflate og porevolum, målt etter BET-metoden kan innstilles i avhengighet av prosessens utlutningstid, prosessens temperatur og prosessens syrekonsentrasjon. Denne erkjennelse gjør at det med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er mulig å gi de sfæriske silikapartikler ønskede egenskaper, som er tilpasset respektive bruksformål.
Det benyttes fortrinnsvis nedknust olivin, (Mgi / 85, Fe0 , 15 , ) S:"-04 fra mest mulig monomineralske forekomster i naturen som utgangsmateriale. Ved tilsetning av en mineralsyre, f.eks. HC1,H2S04,HN03, går olivinen i løsning og danner en grønn væske bestående av syrens anioner og kationene som er løst fra olivinen (Mg<2+>,Fe<2+>,Ni<2+>). I tillegg fås et residium av fast stoff som er en kolloidal amorf silika (Si02) i form av gel. Silikaen skilles fra væsken med pressfiltre, vaskes rent for syrerester, tørkes og males. Det foreligger så et hvitt pulver som består av amorft silika i form av primærpartikler som danner større partikkelagglomerater. Primærpartiklene vil ha fått kuleform og en diameter på 30-70 nanometer. Stoffet har en stor spesifikk overflate (100-450 m<2>/g), et stort porevolum (0,7-1,7 cm<3>/g) og således en stor porøsitet. Prosessen kan styres slik at ønsket overflate og/eller porevolum kan oppnås.
Dette produkt vil etter knusing eller nedmaling kunne benyttets som fyllstoff, viskositetsregulerende middel, som tilsetning i betong osv.
Den utlutede væsken kan benyttes som råstoff for fremstilling av kjemikalier som inneholder magnesium, nikkel og/eller kobolt. Mineralet olivin har nemlig en innhold på ca 30% magnesium og opp til 0,3% nikkel som går i løsning og således også kan gjenvinnes. Ved f.eks. utvinning av magnesiummetall eller magnesiumoksyd kan ved utluting med saltsyre kloret fra prosessen gjenvinnes, konverteres til saltsyre og resirkuleres.
Ved fremgangsmåten benyttes som nevnt olivin fra mest mulig monomineralske forekomster. Det er viktig at det benyttes ren olivin og ikke olivin som er omvandlet f.eks. til serpentin, talk ol.
Fra østerriksk patent nr. 352 684 er det tidligere kjent en metode for utvinning av silika fra serpentin, som også gir silika med store overflater. Denne metode gir silikapartikler som har omtrent den samme form etter utlutingen som de hadde før utlutingen. Det oppnås porøse mineralpartikler hvor magnesiumoksid og jernoksid er fjernet fra sine tidligere plasser i mineralgitteret. Materialet må derfor males ned for å kunne benyttes og for å oppnå en finfraksjon må det benyttes flere knuseprosesser og store energimengder. Det er heller ikke mulig å oppnå partikler med så liten kornstørrelse som 30-70 nanometer ved vanlige knuseprosesser. BET-verdiene for den utvunnede silika avhenger i denne prosess av råmaterialets kornstørrelse. Den høyeste BET-verdi oppnås når råmaterialet som er en serpentin har en kornstørrelse mellom 1 og 3 mm.
Videre er det i norsk patent nr. 160 200 beskrevet en fremgangsmåte ved fremstilling av aktivt silisumdioksid,■utgående fra naturlige silikater. Det ekstraherte materialet underkastes en separeringsprosess ved hjelp av våtfraskillelsesmetoder for fraskilling av uløselige andeler og tung løselige andeler som olivin. Dette viser at det til denne prosess fortrinnsvis har vært anvendt andre naturlige silikater enn olivin.
Norsk patent nr. 143 583 beskriver en fremgangsmåte ved utluting av metallinnholdet i naturlig forekommende silikater. For å oppnå størst mulig utbytte ved utlutingen av metallinnholdet er det funnet fordelaktig at kornstørrelsen på utgangsmaterialet ligger mellom 0,3 og 5 mm. Som biprodukt gir prosessen en residium som vesentlig består av kiselsyre. Forurenset kiselsyre kan ikke anvendes til de fleste silika-produkter med dagens krav.
JP-60161320 angir en fremgangsmåte for fremstilling av silikagel fra partikler av et naturlig silikatmineral som f.eks. olivin. Partiklene syrebehandles og vaskes.
Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere ved hjelp av utførelseseksempler samt figurer som illustrerer: Fig. 1 et prosesskjema for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, og
fig. 2 og 3 diagrammet som illustrerer oppfinnelsen.
På tegningens fig. 1 er det vist et prosesskjema som illustrerer en metode til fremstilling av kjemisk utfelt silika (precipiated silica) ved syrebehandling av olivin. Prosessen er utformet for å gi silika best mulig kvalitet. Skjemaet illustrerer hovedprinsippet for fremstilling av silika og magnesiumprodukter på basis av olivin og saltsyre, men andre mineralsyrer som svovelsyre og salpetersyre fungerer på tilsvarende måte.
Det bør benyttes olivin av renest mulig kvalitet da de fleste andre mineraler ikke vil gå i oppløsning ved syrebehandlingen og vil således representere en mulig forurensning av silika-produktet. De fleste andre mineraler vil ende som fast avfall fra prosessen. Olivin benyttes nedknust og siktet som sandfrak-sjon. Kommersielt tilgjengelig norsk olivin består f.eks. av:
Denne olivin har et forsterittinnhold på 92% (92 molprosent forsteritt, 8 molprosent fayalitt), dvs. ca 50 vektprosent MgO. Delvis serpentinisert olivinsten vil ikke gi tilfredsstillende produkter.
Forbehandlingen av olivinsanden kan foregå ved gravitativ separasjon (vaskebord, spiraler el.) og sikting for å oppnå ønskede kornstørrelser mellom 0,05-5 mm, fortrinnsvis 0,1-0,5 mm.
Hensikten er å vaske vekk støvpartikler på kornoverflåtene da de små partiklene som ikke er olivin vil ende opp i silikapro-duktet som forurensning etter luting og separasjon.
Videre skal det fjernes tungmineraler som spinell og en del av de bladige og stenglige mineraler som serpentin, talk og pyroksen før luteprosessen for å minske syreforbruket.
Tabell 1 viser et eksempel på kjemisk sammensetning av olivin fra to forskjellige norske forekomster før og etter behandling med vaskebord der en tungmineralfraksjon og en finfraksjon av lette, finkornige og bladige mineraler er utskilt. Tabell 1 viser at innholdet av MgO, Ni, og Co øker ved denne rense-prosessen, dette er ønskelig da disse elementene går i oppløsning i luteprosessen og kan utvinnes fra løsningen. AI2O3 innholdet reduseres betraktelig, dette tyder på at mesteparten av pyroksenen er fjernet, dette er klart ønskelig. Silikainnholdet går noe ned, men dette er her ønskelig da dette silika er bundet til ikke-løselige silikater som pyroksen, serpentin og talk.
Tabell 2 viser kjemiske data for utfelt silika fra forbehandlet olivin og ikke forbehandlet olivin.
Tabell 2 viser også den kjemiske forskjellen på produktene i form av lavere innhold av Al, Fe, Mg og Ca etter behandling. Spesielt Fe-innholdet spiller en betydelig rolle for hvitheten og dermed kvaliteten som fyllstoff.
Tekniske data viser også at hvitheten fra silika som ikke er forbehandlet er 4% lavere.
Den nedknuste olivinen tilsettes syre i en reaktor med oppvarming og kontinuerlig røring eller en reaktor av mot-strømstypen. Behandlingen i syrebadet er avgjørende for hvilket silikaprodukt en oppnår, variable her er syrestyrke, tid i reaktor, temperatur og kornstørrelse på olivinen. Forsøk viser at 6N syre av HC1 og H2S04 gir optimal løselighet. Hoved-reaksjon ved bruk av saltsyre er, etter flere mellomsteg: (M<?l,85,Fe0,15)SiO4 + 4HC1 = l,85Mg2++0,15Fe2++Si62 + 2H2O+4Cl"
Det er utført forsøk med hensyn til styring av luteprosessen. Forsøk med 4 forskjellige variable i luteprosessen gir resultater som svarer til de som var angitt i ovenstående tabell 1. Forsøkene er utført med varierende tid, varierende temperatur, varierende syrestyrke og varierende kornstørrelse. Forsøkene er gjort i laboratorium med glasskolber med oppvarming og kontinuerlig røring med magnetrotor. Olivinen ble slått opp i kolben når' syren var kokende. Etter luting i en bestemt tid ble lutevæsken slått direkte i sentrifugeglass og sentri-fugert og vasket til pH-verdi 6. Deretter ble prøvene tørket i tørkeskap på 110°C. Løseligheten av olivin er svært forskjellig i de forskjellige forsøk. Konsistensen på silikagelen etter utlutingen i reaktoren og på det tørkede produkt gir en god indikasjon på den spesifikke overflate. Gel med høye overflater er transparent, mens lavere overflater er hvit. Etter tørking dannes det harde klumper av gel med spesifikk overflate over ca 300 m<2>/g, en mellomgruppe ligger i området 250-300 m<2>/g, mens prøver med under ca 250 m<2>/g gir et løst, luftig pulver. Spesifikk overflate er bestemt med BET-metoden, se tabell 3.
Fig. 2 og 3 samt tabell 3 nedenfor viser sammenhengen mellom de forskjellige variable og spesifikke overflater. Konklusjonene er:
1. Økende tid i reaktor gir minkende spesifikk overflate og økende porevolum. 2. Sterkere syre gir minkende spesifikk overflate og økende porevolum. 3. Økende temperatur gir minkende overflate og økende porevolum. 4. Sammenhengen mellom kornstørrelse og spesifikk overflate er ikke entydig.
På grunnlag av disse erfaringer har det kunnet fastslås at styringen av luteprosessen ut fra ovenstående kriterier kan forutsi spesifikk overflate og porevolum for produktet.
Utfelt silika kan industrielt skilles fra syrebadet med pressfiltre. Flere kvaliteter kan industrielt skilles fra hverandre med sykloner. Separeringen er relativt enkel da de fleste "forurensende" partikler av andre mineralkorn, som er upåvirket eller bare delvis påvirket av syrebehandlingen er tyngre eller større enn de primære silikapartiklene og vil derfor kunne skilles fra med gravitativ separasjon.
Vasking av silika for å fjerne syrerester gjentas til en har fjernet saltene og oppnådd ønsket pH på produktet. Industrielt kan dette gjøres med pressfiltre, der filterkaken tilsettes vann mellom hver filtrering.
Tørking gir en hvit, lett tørkeskorpe hvor konsistensen vil variere med spesifikk overflate. Høye spesifikke overflater gir harde klumper som må males ned, lave spesifikke overflater gir et løst pulver som ikke trenger nedmaling.
Nedmaling til ønsket partikkelstørrelse kan utføres ved behov.
De kjemiske og fysiske data (tabell 2) for utfelt silika produsert ved syrebehandling av olivin er tilsvarende det som vanligvis betegnes som "precipiated silica" internasjonalt. Disse produktene er laget av vannglass (Na2Si03) som tilsettes en syre (vanligvis svovelsyre) og reagerer til kolloidal silika som deretter vaskes, tørkes og males ned til ønsket aggregat-størrelse. Ved å lage utfelt silika direkte fra olivin behøver en ikke gå veien om vannglass som vanligvis lages fra kvarts (Si02) og Na2C03 ved ca 1400°C eller fra kvarts og Na(OH) ved 150-200°C og høyt trykk.
Produksjonskostnadene vil være lavere ved den olivinbaserte prosessen enn ved den tradisjonelle da: Energiforbruket er lavere for fremstilling av produktet. Olivin er vesentlig billigere som råstoff enn vannglass som er laget av kvarts, natriumkarbonat og/eller natriumhydroksid. En kombinasjon med en prosess som kjemisk benytter det utlutede Mg og eventuelt Ni i olivinen, og som kan resirkulere de benyttede mineralsyrer vil økonomisk og miljømessig være gunstig.
Sfærisk silika oppnådd ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan anvendes på mange forskjellige måter. Det er i det nedenstående oppstilt de mest fordelaktige anvendelsesområder:
Fyllstoff i gummi og plast
Fyllstoff, fortykker i maling
Fyllstoff, fortykker i lim og sparkel
Bærer for sprøytemidler
Tilsetningsstoff til papir pulp
Anticaking og free-flow agenser
Antiblocking agenser
Tilsetning til tannpasta, fortykning og poleringsmiddel Tilsetningsstoff i betong (pozzolan)
Ildfast materiale
Råstoff for silikoner, silaner, etc.
Silika fremstilt i henhold til oppfinnelsen vil selvfølgelig også kunne benyttes til andre formål enn det som er angitt ovenfor hvis dette er fordelaktig.
Claims (2)
1. Fremgangsmåte ved fremstilling av silika i form av sfæriske partikler med lavt innhold av jern og forurensninger, ved utluting av naturlige silikater med saltsyre eller andre mineralsyrer i en reaktor, deretter separering, vasking, tørking, eventuelt oppmaling av silikaen, at det som råstoff benyttes mineralsk, fortrinnsvis monomineralsk olivin med størst mulig renhetsgrad, at råstoffet bringes til en partikkeldiameter mellom 0,05 og 5 mm, fortrinnsvis 0,1 og 0,5 mm, karakterisert ved de følgende trinn: råstoffet forbehandles og vaskes for fjerning av støv på
partikkeloverflåtene, råstoffets tungmineraler, såsom spinell og i hvert fall en
del av de bladige og stenglige mineraler som serpentin, talk og pyroksen, fjernes etter i og for seg kjente metoder, olivinpartiklene utlutes deretter i en reaktor hvor
syrekonsentrasjon, lutetemperatur og lutetid varieres for å oppnå ønsket spesifikk overflate målt etter BET-metoden på det utvunnede silika (fig. 2 og 3), det derved dannede partikkelagglomerat av sfæriske
partikler med partikkelstørrelser mellom 30 og 70 nanometer vaskes og tørkes på konvensjonell måte.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som råstoff benyttes olivin med følgende sammensetning: Si02 30-43 vektprosent Fe203 0-70 vektprosent MgO 0-57 vektprosent Ni 0-0,5 vektprosent Glødetap 0-5 vektprosent.
Priority Applications (15)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO19933168A NO177137B1 (no) | 1993-09-06 | 1993-09-06 | Fremgangsmate til fremstilling av sfaerisk silika fra olivin |
| US08/602,772 US5780005A (en) | 1993-09-06 | 1994-09-01 | Method for manufacturing spherical silica from olivine |
| DE69407610T DE69407610T2 (de) | 1993-09-06 | 1994-09-01 | Verfahren zur herstellung von kugelförmiger kieselsäure aus olivin |
| PL94313351A PL313351A1 (en) | 1993-09-06 | 1994-09-01 | Method of obtaining spherical-particle silicon dioxide from chrysolite |
| AT94927107T ATE161522T1 (de) | 1993-09-06 | 1994-09-01 | Verfahren zur herstellung von kugelförmiger kieselsäure aus olivin |
| CA002171099A CA2171099A1 (en) | 1993-09-06 | 1994-09-01 | A method for manufacturing spherical silica from olivine |
| CN94193829A CN1133586A (zh) | 1993-09-06 | 1994-09-01 | 一种由橄榄石生产球形二氧化硅的方法 |
| BR9407389A BR9407389A (pt) | 1993-09-06 | 1994-09-01 | Processo para manufatura de silica na forma de particulas esféricas |
| AU76668/94A AU7666894A (en) | 1993-09-06 | 1994-09-01 | A method for manufacturing spherical silica from olivine |
| ES94927107T ES2113124T3 (es) | 1993-09-06 | 1994-09-01 | Procedimiento de fabricacion de bolas de silice a partir de olivino. |
| PCT/NO1994/000145 WO1995007235A1 (en) | 1993-09-06 | 1994-09-01 | A method for manufacturing spherical silica from olivine |
| JP7508608A JPH09502688A (ja) | 1993-09-06 | 1994-09-01 | かんらん石から球状シリカを製造する方法 |
| EP94927107A EP0720587B1 (en) | 1993-09-06 | 1994-09-01 | A method for manufacturing spherical silica from olivine |
| FI961018A FI961018A (fi) | 1993-09-06 | 1996-03-05 | Menetelmä pallomaisen piidioksidin valmistamiseksi oliviinista |
| GR980400470T GR3026299T3 (en) | 1993-09-06 | 1998-03-06 | A method for manufacturing spherical silica from olivine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO19933168A NO177137B1 (no) | 1993-09-06 | 1993-09-06 | Fremgangsmate til fremstilling av sfaerisk silika fra olivin |
Publications (5)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO933168D0 NO933168D0 (no) | 1993-09-06 |
| NO933168A NO933168A (no) | 1995-03-07 |
| NO177137B true NO177137B (no) | 1995-04-18 |
| NO177137C NO177137C (no) | 1995-07-26 |
| NO177137B1 NO177137B1 (no) | 1995-08-14 |
Family
ID=19896392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO19933168A NO177137B1 (no) | 1993-09-06 | 1993-09-06 | Fremgangsmate til fremstilling av sfaerisk silika fra olivin |
Country Status (15)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5780005A (no) |
| EP (1) | EP0720587B1 (no) |
| JP (1) | JPH09502688A (no) |
| CN (1) | CN1133586A (no) |
| AT (1) | ATE161522T1 (no) |
| AU (1) | AU7666894A (no) |
| BR (1) | BR9407389A (no) |
| CA (1) | CA2171099A1 (no) |
| DE (1) | DE69407610T2 (no) |
| ES (1) | ES2113124T3 (no) |
| FI (1) | FI961018A (no) |
| GR (1) | GR3026299T3 (no) |
| NO (1) | NO177137B1 (no) |
| PL (1) | PL313351A1 (no) |
| WO (1) | WO1995007235A1 (no) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BR9707219A (pt) * | 1996-01-29 | 1999-12-28 | Univ Maryland | Composições de vidro boiativo e métodos de tratamento utilizando vidro bioativo. |
| NL1007131C2 (nl) * | 1997-09-26 | 1999-03-29 | Geochem Research B V | Siliciumdioxide en werkwijze voor de bereiding ervan. |
| AU2002225542A1 (en) * | 2000-11-02 | 2002-06-24 | Silica Tech Ans | Extraction of silica and magnesium compounds from olivine |
| IS2013B (is) * | 2002-11-27 | 2005-06-15 | Ithntæknistofnun íslands | Aðferð til framleiðslu á kísli |
| US7604787B2 (en) * | 2003-05-02 | 2009-10-20 | The Penn State Research Foundation | Process for sequestering carbon dioxide and sulfur dioxide |
| CA2545957C (en) * | 2003-11-21 | 2011-08-02 | Peter Greenwood | Method of preparing a composition comprising mixing silica sol and mineral acid |
| NO20040167L (no) * | 2004-01-14 | 2005-07-15 | Cod Technologies As | Prosess for fremstilling av utfelt silika fra olivin |
| US7449424B2 (en) * | 2004-05-14 | 2008-11-11 | Gas Technology Institute | Method for producing catalytically-active materials |
| NO20042644D0 (no) * | 2004-06-23 | 2004-06-23 | Cod Technologies As | Fremgangsmate ved fullstendig utnyttelse av olivin bestanddeler |
| JP4941629B2 (ja) * | 2005-08-17 | 2012-05-30 | 日東紡績株式会社 | 球状化無機物粉末の製造方法 |
| NO20055571D0 (no) * | 2005-11-24 | 2005-11-24 | Inst Energiteknik | Fremgangsmate for a immobilisere C02 i en industriell prosess for fremstilling av magnesiumkarbonat, mikrosilika, jern, krom og platinagruppe metaller fra dunitt eller andre olivinrike bergarter |
| NO329711B1 (no) * | 2006-07-03 | 2010-12-06 | Norut Teknologi As | Fremgangsmate for fremstilling av silisiumdioksidpartikler fra olivin |
| CN101850973B (zh) * | 2009-04-01 | 2012-10-10 | 高文秀 | 用于捣炉机捣头的碳纤维外套 |
| CN102351440B (zh) * | 2011-06-22 | 2013-03-06 | 武汉科技大学 | 一种电熔镁砂和水玻璃及其制备方法 |
| JP6387481B2 (ja) * | 2013-08-23 | 2018-09-05 | 利夫 永見 | 高物性発泡セラミックスの製造法 |
| WO2015065185A1 (en) | 2013-10-29 | 2015-05-07 | Caprigemini B.V. | Silica particles and method of preparation thereof |
| CN103601200B (zh) * | 2013-11-15 | 2016-04-13 | 中国科学院生态环境研究中心鄂尔多斯固体废弃物资源化工程技术研究所 | 一种生产硅胶的新工艺 |
| AU2016257629B2 (en) | 2015-05-06 | 2020-07-23 | Alliance Magnésium | Method for the production of amorphous silica with controlled specific surface area from magnesium silicate ore |
| CN106335905B (zh) * | 2016-08-17 | 2018-08-21 | 江苏联瑞新材料股份有限公司 | 高端覆铜板用球形二氧化硅微粉的制备方法 |
| CA3128796A1 (en) * | 2019-02-22 | 2020-08-27 | Gebruder Dorfner Gmbh & Co. Kaolin- Und Kristallquarzsand-Werke Kg | Method for producing solid particles, solid particles, and the use thereof |
| CN109850911B (zh) * | 2019-04-08 | 2023-11-28 | 原初科技（北京）有限公司 | 一种利用氯化氢气体浸取硅酸盐矿制备超细二氧化硅的系统及方法 |
| US12030785B2 (en) | 2021-08-20 | 2024-07-09 | Aspiring Materials Limited | Magnesium silicate processing |
| US11890572B1 (en) | 2022-09-15 | 2024-02-06 | Aspiring Materials Limited | Soda magcite composition, methods of manufacture and use in carbon dioxide (CO2) sequestration |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB356145A (en) * | 1930-05-02 | 1931-09-02 | Prod Chim Alterra S A Soc D | Process of extracting the impurities from quartz, silicates and particularly from clay |
| AT352684B (de) * | 1975-06-13 | 1979-10-10 | Steirische Magnesit Ind Ag | Verfahren zur aufarbeitung von natuerlichen silikaten |
| NO143583C (no) * | 1979-02-13 | 1983-01-06 | Elkem Spigerverket As | Fremgangsmaate for utluting av silikater med syre. |
| AT377958B (de) * | 1980-06-27 | 1985-05-28 | Steirische Magnesit Ind Ag | Verfahren zur herstellung von aktiver kieselerde |
| US4405588A (en) * | 1981-12-21 | 1983-09-20 | Materias Primas, Monterrey, S.A. | Process of removing iron impurities from ores |
-
1993
- 1993-09-06 NO NO19933168A patent/NO177137B1/no not_active IP Right Cessation
-
1994
- 1994-09-01 US US08/602,772 patent/US5780005A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-01 JP JP7508608A patent/JPH09502688A/ja not_active Ceased
- 1994-09-01 PL PL94313351A patent/PL313351A1/xx unknown
- 1994-09-01 AT AT94927107T patent/ATE161522T1/de not_active IP Right Cessation
- 1994-09-01 BR BR9407389A patent/BR9407389A/pt not_active Application Discontinuation
- 1994-09-01 CA CA002171099A patent/CA2171099A1/en not_active Abandoned
- 1994-09-01 DE DE69407610T patent/DE69407610T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-01 AU AU76668/94A patent/AU7666894A/en not_active Abandoned
- 1994-09-01 WO PCT/NO1994/000145 patent/WO1995007235A1/en active IP Right Grant
- 1994-09-01 EP EP94927107A patent/EP0720587B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-09-01 CN CN94193829A patent/CN1133586A/zh active Pending
- 1994-09-01 ES ES94927107T patent/ES2113124T3/es not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-03-05 FI FI961018A patent/FI961018A/fi unknown
-
1998
- 1998-03-06 GR GR980400470T patent/GR3026299T3/el unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL313351A1 (en) | 1996-06-24 |
| BR9407389A (pt) | 1996-10-29 |
| US5780005A (en) | 1998-07-14 |
| NO933168A (no) | 1995-03-07 |
| EP0720587A1 (en) | 1996-07-10 |
| DE69407610T2 (de) | 1998-04-09 |
| CN1133586A (zh) | 1996-10-16 |
| CA2171099A1 (en) | 1995-03-16 |
| AU7666894A (en) | 1995-03-27 |
| ES2113124T3 (es) | 1998-04-16 |
| WO1995007235A1 (en) | 1995-03-16 |
| ATE161522T1 (de) | 1998-01-15 |
| JPH09502688A (ja) | 1997-03-18 |
| FI961018A0 (fi) | 1996-03-05 |
| EP0720587B1 (en) | 1997-12-29 |
| NO177137C (no) | 1995-07-26 |
| FI961018A (fi) | 1996-05-02 |
| DE69407610D1 (de) | 1998-02-05 |
| NO933168D0 (no) | 1993-09-06 |
| NO177137B1 (no) | 1995-08-14 |
| GR3026299T3 (en) | 1998-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO177137B (no) | Fremgangsmåte til fremstilling av sfærisk silika fra olivin | |
| JP7350754B2 (ja) | リチウム・スラグからバリューを抽出するプロセス | |
| JP5702453B2 (ja) | シリカ及びマグネシア抽出のためのスラグの処理方法 | |
| CN109790045B (zh) | 冶炼级氧化铝生产方法(实施方式) | |
| US10287176B2 (en) | Extraction of products from titanium-bearing minerals | |
| CN103950991A (zh) | 一种酸洗提纯石英或长石过程中的废酸和废水处理工艺 | |
| CN101704525A (zh) | 一种高品质橡胶用白炭黑的制备方法 | |
| US7560093B2 (en) | Process for preparing detergent builder Zeolite-A from Kimberlite tailings | |
| CN109678164A (zh) | 一种绿色环保白炭黑、烧碱循环联合生产方法 | |
| JP7529218B2 (ja) | ガラスのアルカリ消化 | |
| US5302364A (en) | Process for the preparation of amorphous silica | |
| US4405588A (en) | Process of removing iron impurities from ores | |
| CN114180589A (zh) | 一种利用植硅体硅矿固相法制备硅酸钠工艺 | |
| CN110357470B (zh) | 一种高压酸浸去除石英砂中蓝色伊利石颗粒物的工艺方法 | |
| CA2592499C (en) | Process for preparing detergent builder zeolite - a from kimberlite tailings | |
| CN107188191A (zh) | 一种雪硅钙石的制备方法 | |
| RU2332474C2 (ru) | Способ комплексной переработки руды, содержащей силикаты магния | |
| CN116022792A (zh) | 一种硅砂碱溶提纯联产水化硅酸钙的方法 | |
| CN108130425A (zh) | 钒渣预处理脱硅及介质循环的方法 | |
| CN112897594A (zh) | 一种利用脱硅污泥同步制备氧化铁红和二硅酸钠的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RE | Reestablishment of rights (par. 72 patents act) | ||
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |