СПОСОБ АМОРФИЗАЦИИ ГИДРАРГИЛЛИТА Российский патент 1996 года по МПК C01F7/02 B01J20/08 

Изобретение относится к технике получения веществ в аморфном состоянии и может быть использовано в производстве сорбентов.

Известен способ получения веществ в аморфном состоянии, включающий расплавление вещества и быстрое его охлаждение, т.е. закалку из жидкого состояния [1]
Для сдерживания процессов структурной релаксации во время закалки и с целью уменьшения скорости охлаждения в вещество вводят добавки.

Недостаток этого способа заключается в том, что круг веществ, которые можно этим способом перевести в аморфное состояние, ограничен. Способ можно использовать для получения аморфного состояния только тех веществ, которые могут быть переведены в жидкое состояние. В частности, это способ не пригоден для получения аморфного гидраргиллита, так как гидраргиллит при нагреве дегидратируется с удалением из структуры молекул воды и превращается в другие вещества.

Наиболее близким по сущности к изобретению является способ получения аморфного гидpаpгиллита [2] В этом способе аморфное состояние получают путем интенсивной механической обработки кристаллического гидpаpгиллита в энергонапряженной планетарной мельнице при условии охлаждения барабанов мельницы.

Недостаток способа заключается в том, что он имеет низкую производительность. Планетарные мельницы, обеспечивающие интенсивную механическую обработку, обладают малой производительностью. Проблема создания высокопроизводительных агрегатов этого типа не решена. У всех других типов мельниц интенсивность механического воздействия на вещество меньше, чем в планетарных, поэтому при использовании этих мельниц аморфизация гидpаpгиллита либо невозможна, либо требует длительной обработки, что ведет к низкой производительности.

Цель изобретения повышение степени аморфизации гидраргиллита.

Это достигается за счет того, что аморфизацией гидpаpгиллита путем его обработки в охлаждаемой мельнице с введением в гидpаpгиллит хлорида магния в количестве 5-20 мас.

Скорость перехода кристаллического гидраpгиллита в аморфное состояние при механической обработке определяется соотношением между интенсивностями двух процессов: образование дефектов кристаллической решетки, накопления которых приводит к аморфизации, и структурной релаксации. Вследствие структурной релаксации в гидpаpгиллите в местах скопления дефектов кристаллической решетки происходит перегруппировка молекул и атомов, в результате которой содержание дефектов кристаллической решетки уменьшается. При обработке смесей в мельницах гидраргиллит и хлорид магния измельчаются и слипаются в агрегаты, постепенно смесь становится все более и более тонкой. Часть хлорида магния в виде высокодисперсных включений располагается между частицами гидраргиллита, а часть в виде отдельных молекул замуровывается между молекулами гидpаpгиллита.

Высокодисперсные частицы, располагаясь по границам агрегированных частиц гидраргиллита, блокируют подвижность этих границ, а следовательно, предотвращают рекристаллизацию. Замурованные в гидраргиллит инородные молекулы примеси сами по себе являются дефектами решетки и вследствие взаимодействия со структурными дефектами, создаваемыми механическим воздействием, образуют с последними комплексы.

Комплексы структурных дефектов, содержащие примеси, более устойчивы в отношении процессов структурной релаксации, чем комплексы без примесей. Таким образом, присутствие хлорида магния снижает интенсивность процессов структурной релаксации, превращение кристаллического гидpаpгиллита в аморфный происходит быстрее и производительность способа увеличивается.

П р и м е р. Смеси гидраргиллита с хлоридом магния различного содержания обрабатывали в аттриторе в одинаковых условиях. Долю аморфной составляющей гидраргиллита определяли по относительному уменьшению высоты рентгеновских дифракционных линий кристаллической фазы. Определение проводили по двум линиям гидpаргиллита (002) и (110), полученные результаты усредняли. Данные опытов приведены в таблице.

Из результатов, представленных в таблице, следует, что степень аморфизации чистого гидраргиллита незначительна, и что с увеличением добавляемого в гидраргиллит хлорида магния она увеличивается и проходит через максимум. Наибольшее содержание аморфной фазы соответствует добавке хлорида магния в количестве 5-20 мас.

При помоле смеси гидраргиллита с хлоридом магния происходит измельчение, перемешивание и агрегация веществ. Агрегированные кусочки состоят из перемещенных и слипшихся частиц исходных веществ. Одновременно за счет механического воздействия в гидраргиллите образуются и накапливаются дефекты кристаллической решетки. Постепенно размер частиц хлорида магния в агрегатах уменьшается вплоть до отдельных молекул и небольших групп молекул хлорида магния, которые оказываются замурованными в гидpаpгиллит, а концентрация дефектов кристаллической решетки в гидраргиллите увеличивается.

На рентгеновских дифрактограммах смесей гидpаpгиллита с хлоридом магния после обработки в аттриторе линии хлорида магния либо отсутствуют, либо при самых больших количествах добавки имеют малую высоту. Следовательно, хлорид магния распределяется в гидраргиллите преимущественно в виде дисперсных частиц включений с размером меньшим 50 мм и молекул. Замурованные дисперсные частицы и молекулы хлорида магния сами по себе являются дефектами кристаллической решетки, взаимодействуют с дефектами решетки гидраргиллита, созданными вследствие механического воздействия со стороны рабочих органов аттритора, и образуют устойчивые к структурной релаксации комплексы.

В результате, интенсивность процесса структурной релаксации снижается, процесс накопления дефектов в гидраргиллите приводит к его превращению из кристаллического в аморфное состояние. Таким образом, в присутствии хлорида магния скорость образования аморфного состояния увеличивается и производительность способа повышается.

Пpи добавлении хлорида магния в количестве меньшем 5 мас. концентрация его включений в гидраргиллите низкая, поэтому сдерживание процессов структурной релаксации слабое, доля аморфного гидраргиллита (см.таблицу) небольшая и производительность способа низкая.

При содержании хлорида магния более 20 мас. раствор хлорида магния в гидраргиллите становится сильно пересыщенным. Пересыщенные растворы неустойчивы. В них проявляется тенденция к распаду с выделением растворенного вещества в самостоятельную фазу. Вследствие неустойчивости сильно пересыщенные растворы хлорида магния в гидраргиллите распадаются. Этот процесс сопровождается структурной релаксацией гидраргиллита. Поэтому при добавлении хлорида магния в количестве большем 20 мас. скорость процессов структурной релаксации повышается, доля аморфного гидраргиллита (см.таблицу), а следовательно, и производительность способа уменьшается.

Предложенный способ позволяет использовать для получения аморфного гидраргиллита мельницы с большей, чем у планетарных мельниц производительностью, что дает основание для разработки промышленных процессов, например аттриторы.

В аттриторах обработка материалов производится при меньшей силе ударов рабочих органов, чем в планетарных мельницах. Поэтому в аттриторах меньше износ рабочих органов, а следовательно, готовый продукт чище по материалу износа рабочих органов.

Аморфный гидpаpгиллит обладает способностью к избирательной сорбции лития из геологических рассолов. Присутствие в гидpаpгиллите хлорида магния не влияет на процесс сорбции и последующего извлечения лития из гидpаpгиллита, так как хлорид магния присутствует в рассолах.

Гидраргиллит в смеси с хлоридом магния в количестве 5 - 20 мас.% подвергают механической обработке в охлаждаемой мельнице. 1 табл.

СПОСОБ АМОРФИЗАЦИИ ГИДРАРГИЛЛИТА, включающий его механическую обработку в охлаждаемой мельнице, отличающийся тем, что, с целью повышения степени аморфизации, обработку ведут в присутствии хлорида магния, взятого в количестве 5 - 20 мас.%.