СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКООБРАЗНОГО ОРГАНОФИЛЬНОГО БЕНТОНИТА Российский патент 2001 года по МПК C01B33/40 C09C1/42 

Описание патента на изобретение RU2176983C1

Изобретение относится к получению органофильных материалов, в частности к получению порошкообразных органофильных бентонитов (бентонов).

Органофильные бентониты широко используются во многих отраслях промышленности в качестве универсальных структурообразователей и загустителей масляных сред. Так их используют в лакокрасочной промышленности, при производстве консистентных смазок, а также в качестве наполнителей пластмасс и резин, в качестве связующего в безводных формовочных смесях для получения точного литья из алюминиевых и магниевых сплавов. Органофильные бентониты используются также в качестве наполнителей в пигментных концентратах для окраски кож, как высокоэффективные добавки для увеличения прочности цементного камня, как структурообразователи буровых растворов на углеводородной основе, в производстве автомобилей, в металлообработке, а также полиграфической промышленности, в парфюмерии и косметике.

Известен способ получения порошкообразного органофильного бентонита (бентона), включающий в себя восемь стадий: диспергирование (пептизация) исходного бентонита, фильтрация глинистой суспензии, приготовление разбавленного раствора четвертичной аммониевой соли (ЧАС), взаимодействие разбавленной бентонитовой суспензии с разбавленным раствором ЧАС при перемешивании и нагревании, декантация и фильтрация, промывка продукта, сушка в распылительной сушилке (см., например, патент США N 2531427).

Недостатком этого способа является его многостадийность, высокая энергоемкость, малая производительность, большое количество отходов в виде сточных вод, пыли, органических продуктов и тепла в окружающую среду.

Наиболее близким к заявленному по совокупности существенных признаков является способ получения органофильного бентонита путем подачи бентонитового глинопорошка в водный раствор четвертичной аммониевой соли и их перемешивания в течение 0,5 - 0,7 часа с последующей сушкой полученного продукта (см. авт. св. СССР N 1816784).

Недостатком известного способа является то, что при подаче бентонитового глинопорошка в раствор четвертичной аммониевой соли происходит комкование первоначально образующегося порошкообразного органофильного бентонита и соответственно ухудшение его структурно-механических свойств, кроме того, при этом способе не обеспечивается необходимый массо- и теплообмен с окружающей средой, что проводит к пластификации и в конечном счете к комкованию получаемого порошкообразного органофильного бентонита.

Задачей настоящего изобретения является создание способа получения порошкообразного органофильного бентонита с улучшенными свойствами, а также упрощение и сокращение продолжительности способа, и создание безотходной технологии получения порошкообразного органофильного бентонита.

Задача решена путем создания способа получения порошкообразного органофильного бентонита, включающего в себя смешивание бентонитового глинопорошка с четвертичной аммониевой солью, отличием которого согласно изобретению является то, что в смеситель вначале загружают бентонитовый глинопорошок, а затем постепенно добавляют четвертичную аммониевую соль, при этом в смесителе создают и поддерживают давление Pсм, величину которого определяют из соотношения 0 < Pсм < 1 атм, т.е. в смесителе создают и поддерживают давление Pсм ниже атмосферного.

Обозначение атм (атмосфера физическая) означает давление, равное 760 мм рт. ст. = 101325 Па.

В результате смешивания бентонитового глинопорошка с четвертичной аммониевой солью в указанном порядке, при котором в сухой бентонитовый глинопорошок постепенно подается четвертичная аммониевая соль, исключается комкование первоначально образующегося органофильного бентонита. Проведение процесса смешивания бентонитового глинопорошка с четвертичной аммониевой солью при давлении ниже атмосферного приводит к выравниванию парциального давления растворителей над реакционной массой, что в конечном итоге исключает возможность саморазогрева, пластификации и комкованию реакционной массы. Таким образом, указанная совокупность существенных признаков обеспечивает получение однородного тонкодисперсного порошкообразного органофильного бентонита.

Целесообразно расчетное количество четвертичной аммониевой соли добавлять в бентонитовый глинопорошок в течение 8 - 20 минут.

При подаче четвертичной аммониевой соли в бентонитовый глинопорошок в течение более 20 минут процесс идет очень медленно, что приводит к снижению производительности процесса, а при подаче менее 8 минут возможен саморазогрев, пластификация и последующее комкование первоначально образующегося порошкообразного органофильного бентонита, вследствие неравномерности взаимодействия частиц глинопорошка с четвертичной аммониевой солью.

Желательно, чтобы четвертичная аммониевая соль, добавляемая в бентонитовый глинопорошок, дополнительно содержала изопропиловый спирт и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Четвертичная аммониевая соль - 72 - 78
Изопропиловый спирт - 10 - 15
Вода - Остальное
При суммарном содержании изопропилового спирта и воды в четвертичной аммониевой соли менее 22% сильно замедляется взаимодействие бентонитового глинопорошка с четвертичной аммониевой солью, при суммарном содержании изопропилового спирта и воды в четвертичной аммониевой соли более 28% возможна пластификация и последующее комкование первоначально образующегося порошкообразного органофильного бентонита.

Желательно также четвертичную аммониевую соль подавать в смеситель в жидкотекучем или пастообразном состоянии.

Это возможно сделать путем соответствующего нагрева и перемешивания четвертичной аммониевой соли. Перевод четвертичной аммониевой соли перед подачей ее в смеситель в жидкотекучее или пастообразное состояние обеспечивает значительное упрощение ее подачи в смеситель и точность дозировки.

Предлагаемый способ получения порошкообразного органофильного бентонита путем смешения товарных четвертичных аммониевых солей с сухим бентонитовым глинопорошком при давлении ниже атмосферного идет при комнатной температуре в одну стадию без больших энергетических затрат, не требует сложного оборудования и аппаратуры для своего осуществления и является полностью безотходным.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

В реактор-смеситель загружают расчетное количество бентонитового глинопорошка, затем при перемешивании постепенно прибавляют расчетное количество четвертичной аммониевой соли. Смешивание ведут при давлении ниже атмосферного в течение 8-20 минут.

Полученный порошкообразный органофильный бентонит выгружают и затаривают. Способ может быть реализован в любом аппарате, предназначенном для механического смешивания (перемешивания) сыпучих или вязких продуктов.

Для осуществления способа используются бентонитовые глинопорошки с высокой обменной емкостью, а в качестве четвертичных аммониевых солей применяются соли типа диалкилдементиламмоний хлорид с длинными алкильными радикалами (C16 - C18).

Предлагаемый способ получения порошкообразного органофильного бентонита был проверен в лабораторных условиях и опробован в опытно-промышленном масштабе.

Пример 1. В реактор-смеситель загрузили 110 кг бентонитового глинопорошка, включили вытяжную вентиляцию, создали давление 550 мм рт. ст. и постепенно в течение 10 минут при комнатной температуре добавили 74,2 кг четверичной аммониевой соли в виде текучей пасты с суммарным содержанием изопропилового спирта и воды 23,2%. Выгрузили с почти количественным выходом однородный тонкодисперсный порошок органофильного бентонита.

Пример 2. В реактор-смеситель загрузили 80 кг бентонитового глинопорошка, включили вытяжную вентиляцию, создали давление 600 мм рт. ст. и постепенно в течение 17 минут при комнатной температуре добавили 54 кг четвертичной аммониевой соли в виде текучей пасты с суммарным содержанием изопропилового спирта и воды 28,0%. Выгрузили с почти количественным выходом однородный тонкодисперсный порошок органофильного бентонита.

Пример 3. В реактор-смеситель загрузили 130,3 кг бентонитового глинопорошка, включили вытяжную вентиляцию, создали давление 650 мм рт. ст. и постепенно в течение 20 минут при комнатной температуре добавили 90 кг четвертичной аммониевой соли в виде текучей пасты с суммарным содержанием изопропилового спирта и воды 25,1%. Выгрузили с почти количественным выходом однородный тонкодисперсный порошок органофильного бентонита.

Оценка качества органофильных бентонитов в сравнении с лучшим зарубежным аналогом бентоном-34 проводилась по структурно-механическим показателям 7 и 10% - суспензий (органодисперсий) этих органобентонитов в дизельном топливе, а также по их седиментационной устойчивости в коллоидных растворах в толуоле.

Органодисперсии органофильных бентонитов готовили в сверхскоростном миксере (11000 об./мин) в течение 0,5 часа. Измерение структурно-механических показателей проводили на приборе СНС-2. Седиментационную устойчивость органофильных бентонитов определяли по ТУ 39-0148052-001-90. Для этого в трубке Эгерца, заполненной 30 мл толуола, растворяли 1 г предварительно высушенного порошкообразного органобентонита. Объем осадка определяли по истечении не менее 3-х часов по границе раздела дисперсии органобентонита и чистого толуола.

Результаты исследований представлены в таблице. Как видно из данных таблицы органофильный бентонит, полученный по предлагаемому способу в условиях примера 1, по седиментационной устойчивости не уступает лучшему зарубежному аналогу Бентону-34, а по структурно-механическим свойствам даже несколько превосходит последний. Таким образом, предлагаемый способ получения порошкообразного органофильного бентонита превосходит лучшие известные аналоги.

Похожие патенты RU2176983C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНОФИЛЬНОГО БЕНТОНИТА 2013
  • Андрияшин Виталий Владимирович
  • Ильин Игорь Анатольевич
RU2563477C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКООБРАЗНОГО ОРГАНОФИЛЬНОГО БЕНТОНИТА (БЕНТОНА) 1998
  • Кузин В.Б.
  • Симонянц С.Л.
  • Файнштейн И.З.
RU2129577C1
Способ получения органофильного бентонита 1991
  • Файнштейн Израил Зусевич
  • Касьянов Николай Моисеевич
  • Мухин Дмитрий Леонидович
  • Овчинский Константин Шлемович
  • Липкес Марк Исаакович
  • Шаховцева Галина Александровна
  • Крылов Владимир Борисович
SU1816784A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНОФИЛЬНОГО БЕНТОНИТА 2008
  • Бакун Вера Григорьевна
  • Савостьянов Александр Петрович
  • Пономарев Владимир Владимирович
  • Кононенко Сергей Александрович
RU2393185C2
НУКЛЕОФИЛЬНЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНОФИЛЬНОЙ БЕНТОНИТОВОЙ ГЛИНЫ 2022
  • Ветюгов Александр Вячеславович
  • Проскурин Денис Владимирович
  • Беленко Евгений Владимирович
  • Теплов Александр Владиславович
  • Семин Павел Викторович
RU2793853C1
Термосолестойкий буровой раствор 2019
  • Гайдаров Азамат Миталимович
  • Гайдаров Металим Магомед-Расулович
  • Хуббатов Андрей Атласович
  • Жирнов Роман Анатольевич
  • Сутырин Александр Викторович
RU2740459C1
Композиция на основе бентонита и способ ее получения 2017
  • Полезин Андрей Юрьевич
RU2687657C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНОФИЛЬНОГО ПОРОШКООБРАЗНОГО БЕНТОНИТА 2017
  • Висханов Салман Саламович
  • Межидов Вахид Хумаидович
  • Нахаев Магомед Рамзанов
  • Гацаев Зураб Шарудиевич
RU2665425C1
Буровой раствор 2022
  • Гайдаров Азамат Миталимович
  • Хуббатов Андрей Атласович
  • Гайдаров Миталим Магомед-Расулович
RU2792860C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛИНОПОРОШКОВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2006
RU2335477C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 176 983 C1

Реферат патента 2001 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКООБРАЗНОГО ОРГАНОФИЛЬНОГО БЕНТОНИТА

Изобретение относится к получению органофильных материалов, в частности порошкообразных органофильных бентонитов (бентонов). Способ осуществляют путем смешивания бентонитового глинопорошка с четвертичной аммониевой солью, причем вначале загружают бентонитовый глинопорошок, а затем добавляют четвертичную аммониевую соль, при этом в смесителе создают давление, величину которого определяют из соотношения 0<Рсм<1 атм. Способ обеспечивает высокую седиментационную устойчивость продукта и является безотходным. 3 з.п.ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 176 983 C1

1. Способ получения порошкообразного органофильного бентонита путем смешивания бентонитового глинопорошка с четвертичной аммониевой солью, отличающийся тем, что в смеситель вначале загружают бентонитовый глинопорошок, а затем добавляют четвертичную аммониевую соль, при этом в смесителе создают давление Рсм, величину которого определяют из соотношения 0 < Рсм < 1 атм. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что расчетное количество четвертичной аммониевой соли добавляют в смеситель, загруженный бентонитовым глинопорошком, в течение 8-20 мин. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что четвертичная аммониевая соль дополнительно содержит изопропиловый спирт и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Четвертичная аммониевая соль - 72 - 78
Изопропиловый спирт - 10 - 15
Вода - Остальное
4. Способ по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что четвертичную аммониевую соль подают в смеситель в жидкотекучем или пастообразном состоянии.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2001 года RU2176983C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКООБРАЗНОГО ОРГАНОФИЛЬНОГО БЕНТОНИТА (БЕНТОНА) 1998
  • Кузин В.Б.
  • Симонянц С.Л.
  • Файнштейн И.З.
RU2129577C1
Способ получения органофильного бентонита 1991
  • Файнштейн Израил Зусевич
  • Касьянов Николай Моисеевич
  • Мухин Дмитрий Леонидович
  • Овчинский Константин Шлемович
  • Липкес Марк Исаакович
  • Шаховцева Галина Александровна
  • Крылов Владимир Борисович
SU1816784A1
Способ активации монтмориллонитовой глины 1974
  • Комаров Владимир Семенович
  • Баркатина Елена Николаевна
SU709530A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПОВЕЩЕНИЯ МАШИНИСТА О ПРОИЗВОДСТВЕ РЕМОНТНЫХ ПУТЕВЫХ РАБОТ 2000
  • Розенберг Е.Н.
  • Лазаренко Ю.В.
  • Лист Ф.Д.
  • Гришанков Б.Т.
RU2175291C1

RU 2 176 983 C1

Авторы

Файнштейн И.З.

Бродский Ю.А.

Будрик Г.В.

Лукашин Ю.Я.

Даты

2001-12-20Публикация

2000-08-24Подача