含有低含量結晶二氧化硅的硅藻土助濾劑的制作方法
【技術領域】
[0001] 本公開一般涉及硅藻土產(chǎn)品，更具體而言，涉及含有低含量結晶二氧化硅的硅藻 土廣品。
【背景技術】
[0002] 硅藻土，亦稱為D. E.，或硅藻巖，是一種天然形成的沉積巖，其可以破碎成細粉。硅 藻土的成分主要是具有硅質骨骼的藻類即硅藻的殘骸形成的無定形氧化硅。硅藻土的獨特 多孔氧化硅結構，能夠具有高吸收能力和高表面積、高化學穩(wěn)定性和低容積密度。所述性質 可以允許天然和/或加工后的硅藻土應用于各種工業(yè)中的過濾介質、液體吸附劑、催化劑 多孔載體、農(nóng)藥載體、涂料和紙張?zhí)盍?，以及耐火或磨料制品?br>[0003] 天然硅藻土由于硅藻的粒度分布和內(nèi)在多孔結構，具有低滲透性（即，在約0. 01 達西至約0. 10達西之間）。為了提高滲透性，需要對天然硅藻土進行進一步加工，例如通過 加熱來燒結硅藻，脫水并降低顆粒的比表面積。
[0004] 在實踐中，當制備高滲透性的硅藻土助濾劑時，將礦石中得到的硅藻土運送到工 廠，壓碎、研磨、篩選、預處理以除去異物或雜質，然后在回轉爐或煅燒爐中以高于約1000° C (1832° F)的溫度下煅燒。若原材料僅煅燒而不添加助熔劑，則后續(xù)產(chǎn)品稱為煅燒硅藻 土。若在煅燒過程中向回轉爐中添加了助熔劑，則所得產(chǎn)品稱為助熔煅燒硅藻土。煅燒步 驟的目的在于，通過進一步硬化硅藻的外骨骼并形成個體硅藻的粗凝聚體，制造出具有期 望的滲透性和凝聚形式的更優(yōu)助濾劑。煅燒還可以氧化有機物質并將各種無機化合物雜質 轉化或分解為氧化物、硅酸鹽或鋁硅酸鹽。
[0005] 由于硅藻骨骼主要含有無定形氧化硅，因此天然存在的硅藻土主要是無定形的， 少量以石英或方石英形式的結晶二氧化硅存在。天然硅藻土中的結晶二氧化硅含量(約〇. 〇 至約l.lwt%)相對較小。但是，當以高于1000° C (1832° F)的溫度煅燒硅藻土時，可以 形成更多結晶二氧化硅。已知從無定形氧化硅結晶為硅石(方石英)在600° C (1112° F) 下極度緩慢，在提高至850° C (1562° F)下仍然緩慢，但在高于900° C (1652° F)的 溫度下迅速提高。由此一來，傳統(tǒng)的煅燒方法可以生產(chǎn)出含有約20wt%至75wt%結晶二氧 化硅的硅藻土助濾劑。煅燒后的硅藻土中如此高含量的結晶二氧化硅在某些應用中可能是 不適宜的。
[0006]目前，一種助熔煅燒過程使用碳酸鈉或其他鈉化合物作為助熔劑，來熔融硅藻土 并提高滲透性，由此生產(chǎn)出快速品級的助熔劑。但是，在煅燒中使用鈉化合物使得煅燒終產(chǎn) 品中的結晶二氧化硅含量不適宜地增加，主要是方石英。
[0007] 為了更好地應對助濾劑工業(yè)所面對的挑戰(zhàn)，制造出快速可滲透的硅藻土產(chǎn)品，需 要開發(fā)出能夠生產(chǎn)出高滲透性(例如大于約1. 0達西）和低結晶二氧化硅含量(例如低于約 4wt%)的煅燒硅藻土產(chǎn)品的生產(chǎn)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 在本發(fā)明的一個方面中，公開了一種硅藻土產(chǎn)品。該硅藻土產(chǎn)品可以經(jīng)過至少一 個煅燒步驟，且可以包含硅藻土，至少一種粘合劑；以及不超過約4wt%結晶二氧化硅。所述 至少一個煅燒步驟可以在約927° C和約1149° C之間進行，所述至少一種粘合劑可以包 含硅酸鉀，且所述硅藻土產(chǎn)品的滲透率可以在約0. 3達西至約20達西以上的范圍內(nèi)。
[0009] 在一種優(yōu)選形式中，所述硅藻土產(chǎn)品的所述至少一種粘合劑可以由硅酸鉀組成。
[0010] 在另一種優(yōu)選形式中，所述至少一個煅燒步驟在約982° C (1800° F)和約 1093° C (2000° F)之間進行。
[0011] 在另一種優(yōu)選形式中，所述硅藻土產(chǎn)品的至少一個煅燒步驟可以持續(xù)約30分鐘 至約2個小時。
[0012] 在另一種優(yōu)選形式中，所述娃藻土產(chǎn)品的娃酸鉀的含量可以在約lwt%至約10wt°/〇 的范圍內(nèi)。
[0013] 在另一種優(yōu)選形式中，所述硅藻土產(chǎn)品可以通過空氣分級。
[0014] 在另一種優(yōu)選形式中，所述硅藻土產(chǎn)品的滲透率在約0. 3達西至約20達西的范圍 內(nèi)。
[0015] 在另一種優(yōu)選形式中，所述硅藻土產(chǎn)品的滲透率可以在約0. 8達西至約20達西的 范圍內(nèi)。
[0016] 在另一種優(yōu)選形式中，所述硅藻土產(chǎn)品的滲透率可以在約1達西至約20達西的范 圍內(nèi)。
[0017] 在另一種優(yōu)選形式中，所述硅藻土產(chǎn)品的滲透率可以在約1. 2達西至約16達西的 范圍內(nèi)。
[0018] 在另一種優(yōu)選形式中，所述結晶二氧化硅可以不超過約2wt%。
[0019] 在另一種優(yōu)選形式中，所述娃藻土產(chǎn)品可以進一步包含定形劑，所述定形劑包含 木質素磺酸鈣和氫氧化鎂。
[0020] 在另一種優(yōu)選形式中，所述娃藻土產(chǎn)品的結晶二氧化娃含量可以在約2wt%至約 6wt%之間。
[0021] 本發(fā)明的又一方面中，公開了一種用于制造低結晶二氧化硅含量的硅藻土產(chǎn)品的 方法。該方法可以包含：提供天然硅藻土；以至少一種粘合劑處理所述天然硅藻土，形成混 合物；以及對所述混合物進行至少一個煅燒步驟。所述至少一個煅燒步驟可以在約927° C (1700° F)和約1149° C (2100° F)之間進行。所述至少一種粘合劑可以包含硅酸鉀。 所述硅藻土產(chǎn)品的滲透率可以在約〇. 3達西至約20達西以上的范圍內(nèi)。此外，所述硅藻土 廣品的結晶^氧化娃含量可以不大于約4wt%。
[0022] 在一種優(yōu)選形式中，用于所述方法中的至少一種粘合劑可以由硅酸鉀組成。
[0023] 在另一種優(yōu)選形式中，所述方法的至少一個煅燒步驟可以在約982° C (1800° F)和約1093° C (2000° F)之間進行。
[0024] 在另一種優(yōu)選形式中，所述方法的至少一個煅燒步驟可以持續(xù)約30分鐘至約2個 小時。
[0025] 在另一種優(yōu)選形式中，所述方法的硅酸鉀的含量可以在約lwt%至約10wt%的范圍 內(nèi)。
[0026] 在另一種優(yōu)選形式中，所述方法制得的硅藻土產(chǎn)品的滲透率在約0. 3達西至約20 達西的范圍內(nèi)。
[0027] 在另一種優(yōu)選形式中，所述硅藻土產(chǎn)品的滲透率可以在約1達西至約20達西的范 圍內(nèi)。
[0028] 在另一種優(yōu)選形式中，所述硅藻土產(chǎn)品的滲透率可以在約1. 2達西至約16達西的 范圍內(nèi)。
[0029] 在另一種優(yōu)選形式中，所述方法在所述至少一個煅燒步驟之前，進一步包括以定 形劑處理所述混合物的步驟。所述定形劑可以包含木質素磺酸鈣和氫氧化鎂。
[0030] 在另一種優(yōu)選形式中，所述方法制得的硅藻土產(chǎn)品的硅酸鉀的含量可以在約2wt% 至約6wt%的范圍內(nèi)。
[0031] 本發(fā)明的又一方面中，公開了一種硅藻土助濾劑，其可以包含煅燒硅藻土產(chǎn)品。所 述煅燒硅藻土產(chǎn)品可以包含：不大于約4wt%的結晶二氧化硅含量；約0. 3達西至約20達 西以上的滲透率范圍；以及包含硅酸鉀的至少一種粘合劑；其中所述硅藻土產(chǎn)品可以在約 927° C(1700° F)和約1149° C (2100° F)之間煅燒至少約45分鐘。
[0032] 在一種優(yōu)選形式中，所述硅藻土助濾劑的滲透率可以在約0. 3達西至約20達西的 范圍內(nèi)。
[0033] 在一種優(yōu)選形式中，所述硅藻土助濾劑的滲透率可以在約1達西至約20達西的范 圍內(nèi)。
[0034] 在一種優(yōu)選形式中，所述硅藻土助濾劑的滲透率可以在約1. 2達西至約16達西的 范圍內(nèi)。
[0035] 在閱讀詳細說明書之前，應當理解，下列詳細說明書僅作為舉例說明目的，并不對 本發(fā)明及其應用和用途造成任何限制。在此意義上，還應當理解，本文的詳細實施例并不限 于與特定類型的熱交換元件或燃氣輪機共同使用。因此，雖然本公開為了便于說明，展示和 表述了如圖所示的某些示例性實施例，應當理解，其還可以以各種其他類型的實施例及其 等同形式，以及在各種其他系統(tǒng)和環(huán)境中進行實施。
【附圖說明】
[0036] 圖1是展示本發(fā)明中用于制造低結晶二氧化硅含量的硅藻土產(chǎn)品的過程的示例 性步驟的流程圖。
【具體實施方式】
[0037] 本公開描述了用于硅藻土產(chǎn)品，制備硅藻土產(chǎn)品的方法，以及用于使用硅藻土產(chǎn) 品的方法。進一步地，所述硅藻土產(chǎn)品與初始材料天然硅藻土相比，可以具有改進的滲透 率。本文所公開的硅藻土產(chǎn)品的滲透率可以是，例如，約〇. 3達西、高于約0. 3達西、約1達 西、約1. 2達西或高于約2達西，而其結晶二氧化硅含量可以是，例如，不大于約4wt%或不 大于約2wt%。此外，所公開的硅藻土產(chǎn)品可以由天然硅藻土和粘合劑經(jīng)過煅燒步驟制得。
[0038] 1.天然硅藻土 用于制備本公開的硅藻土產(chǎn)品的方法包括使用天然硅藻土作為初始材料。本文中所稱 的"天然硅藻土"意指任何尚未經(jīng)過煅燒或助熔煅燒步驟的硅藻土材料。天然硅藻土草料 可以是來自咸水源或淡水源。此外，所述天然硅藻土可以是能夠以原始形式或經(jīng)過一個或 多個加工步驟后用于助濾劑產(chǎn)品的材料。所述天然硅藻土可以是加工產(chǎn)品或可以是未加工 產(chǎn)品，后者可以從礦物直接運輸，而不經(jīng)過任何化學或機械改性加工。天然硅藻土可以是來 自加工或未加工的塞闊亞礦（Sequoya Ore