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 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, этот 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 гидраргиллита [2] В этом способе аморфное состояние получают путем интенсивной механической обработки кристаллического гидpаргиллита 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 гидраргиллита либо невозможна либо требует длительной обработки, что ведет к низкой производительности.

Цель изобретения повышение степени аморфизации гидраргиллита.

Это достигается аморфизацией гидраргиллита путем его обработки в охлаждаемой мельнице с введением хлорида натрия в количестве 15-25 мас.

Скорость перехода кристаллического гидраргиллита в аморфное состояние при механической обработке определяется соотношением между интенсивностями двух процессов: образования дефектов кристаллической решетки, накопление которых приводит к аморфизации, и структурной релаксации. Вследствие структурной релаксации в гидраpгиллите в местах скопления дефектов кристаллической решетки происходит перегруппировка молекул, в результате которой содержание дефектов кристаллической решетки уменьшается, а совершенство кристаллической решетки восстанавливается. При обработке смесей в мельницах гидраргиллит и хлорид натрия измельчаются, перемешиваются и слипаются в агрегаты, постепенно смесь становится все более и более тонкой. Часть добавки в виде высокодисперсных включений располагается между частицами гидраргиллита, а часть в виде отдельных молекул или групп молекул замуровывается между молекулами гидpаргиллита.

Высокодисперсные частицы добавок, располагаясь по границам агрегированных частиц гидpаргиллита, блокируют подвижность этих границ, а следовательно, предотвращают рекристаллизацию. Замурованные в гидpаpгиллит инородные молекулы представляют дефекты решетки и вследствие взаимодействия со структурными дефектами, создаваемыми механическим воздействием, образуют с последними комплексы. Комплексы структурных дефектов, содержащие примеси, более устойчивы в отношении процессов релаксации, чем комплексы без примесей. Таким образом, присутствие хлорида натрия снижает интенсивность процессов структурной релаксации, превращение кристаллического гидpаpгиллита в аморфный происходит быстрее, а производительность процесса увеличивается.

П р и м е р. Гидраргиллит и его смеси с хлоридом натрия обрабатывали в аттриторе в одинаковых условиях. От обработанных материалов производили съемку рентгеновских диафрактограмм. Долю аморфной составляющей гидpаpгиллита определяли по относительному уменьшению высоты рентгеновских линий гидpаpгиллита (002) и (110). Полученные результаты по этим линиям усредняли. Данные опытов приведены в таблице.

Из данных, представленных в таблице, следует, что степень аморфизации чистого гидраргиллита незначительна, что она повышается с увеличением количества добавляемого хлорида натрия. Наибольшая производительность по аморфизации гидpаpгиллита достигается при содержании хлорида натрия, равном 15-25 мас.

При помоле смесей гидpаpгиллита с хлоридом натрия происходит измельчение, перемешивание и агрегация веществ. Агрегированные кусочки обрабатываемого материала состоят из перемешанных частиц исходных веществ. Одновременно за счет механического воздействия в гидраргиллите образуются и накапливаются дефекты кристаллической решетки. Постепенно размер частиц хлорида натрия в агрегатах уменьшается вплоть до отдельных молекул и небольших групп молекул, которые оказываются замурованными в гидpаpгиллит, а концентрация дефектов кристаллической решетки в гидpаpгиллите увеличивается. На рентгеновских дифрактограммах обработанных смесей гидpаpгиллита с хлоридом натрия присутствуют линии хлорида натрия. Высота этих линий увеличивается линейно с ростом содержания добавки.

Отсюда следует, что хлорид натрия распределяется в гидpаpгиллите преимущественно в виде дисперсных частиц. Дисперсные частицы и молекулы добавки, замурованные в гидpаpгиллит, сдерживают процессы структурной релаксации гидpаpгиллита, и процесс накопления дефектов в гидpаpгиллите приводит к трансформации кристаллических гидpаpгиллитов в аморфное состояние. При содержании хлорида натрия меньшем 15 мас. плотность дисперсных частиц хлорида натрия в гидраргиллите мала, процессы структурной релаксации заблокированы слабо, доля аморфного гидpаpгиллита (см.таблицу) и производительность способа низкие.

С увеличением добавляемого количества хлорида натрия плотность дисперсных частиц этого вещества увеличивается, процессы структурной релаксации блокируются более полно, что обеспечивает высокую производительность способа.

С увеличением содержания хлорида натрия уменьшается доля гидpаргиллита в загрузке, а следовательно, и доля аморфного гидpаргиллита в общей загрузке (см.таблицу). В результате, при содержании хлорида натрия более 25 мас. доля аморфного гидраргиллита начинает заметно уменьшаться, а производительность падает.

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

В аттриторах обработка материалов производится при меньшей силе удара, чем в планетарных мельницах, поэтому меньше износ рабочих органов, а следовательно, меньше натир, т.е. содержание материала рабочих органов аттритора в готовом продукте.

Аморфный гидpаpгиллит обладает способностью к избирательной сорбции лития из геологических рассолов. Присутствие в гидpаpгиллите хлорида натрия не влияет на процессы сорбции и последующего увеличения лития из гидpаpгиллита, поскольку он присутствует в рассолах.

Гидраргиллит обрабатывают в охлаждаемой мельнице в присутствии хлорида натрия в количестве 15 - 25 мас.%. 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 натрия, взятого в количестве 15 - 25 мас.%.