Способ расщепления пластинчатых материалов,преимущественно слюды Советский патент 1989 года по МПК B28D1/32 

Изобретение относится к способам расслоения пластинчатых материалов н отдельные пластины с высоким отношением условного диаметра к толщине, позволяет дезинтегрировать на чешуйки такие пластинчатые материалы как слюды - мусковит, шогопит, биотит, гкдрослюды - вермикулит, гидрофлого- лит,и так далее, графит, тальк и другие минералы со слоистой структу- . рой, способные вьвделять при терми- ровании связанную воду и (или) летучие примеси.

Цель изобретения - повышение эф- фективности процесса и стабильности качества готового продукта.

Способ реализуется следующим образом.

Пластинчатый материал, например слюду, добят на частицы размером от 10 мм и ниже, термируют в интерпале 700-1 для слюд и при 300-900 С для гидрослюд до удаления 80-100% связанной с поверхностью воды и/или летучих примесей, а затем диспергируют в ударном режиме. Для диспергирования может быть использоцана одно или двухроторная мельница со скростью вращения 50-400 об/с. В мель- нице материал обрабатывается в течение 1-50 с. После термирования материал может быть обработан раствором поверхностно-активтк веществ (ПАВ) в течение, 5-50 мин. Причем в качеств ПАВ может применен раствор ионогенно го ПАВ с добавкой в количестве 0,05- 1,0% неорганических солей.

Способ дезинтеграции пластинчатых минералов предусматривает ослабление связей между плоскостями весьма совершенной или совершенной спайности за счет выделения в межплоскостное пространство при нагреве кристаллизационной или конституционной воды и (или) летучих примесей, таких как СО, COj, Nj, Hj, СН4. Для каждого минерала интервал термирования вполне определенный, обеспечивающей испарение 80-100% связанной с поверхностью воды и летучих примесей. При выделении менее 80% паров эффект разделени пластинок минерала недостаточен и пр дальнейшем диспергировании ударами колеблеться доля конечного продукта с отношением условного диаметра к толщеше пластинок меньше 100.

Подготовленный термиропанием минерал дvIcпepгиpyют в жидкой среде

с Ю

f5

20 25 зо

дп дс

35

50

5

ударами, энергия которых концентрируется в ослабленных местах, т.е. в первую очередь в плоскостях совершенной спайности. Минерал распадается на отдельные чешуйки с отношением условного диаметра к толщине 200-1000 и более. Толщина пластинок достигает 1 мкм и ниже.

Аппаратом для осуществления предлагаемого способа может быть дезинтегратор, в котором ротор с частотой вращения до 400 об/с обеспечивает получение чешуек минерала за время до 50 с. Увеличение частоты вращения ротора выше 400 об/с требует разработки спецоборудования и поэтому нецелесообразно. Время дезинтеграции Bbfflie 500 с приводит к качественному изменению состава получаемого продукта - появляются переизмельченные частицы с vianbiM диаметром и малым отношением условного диаметра к толщине. Оптимизировать процесс дезинтеграции можно при использовании двух роторов со встречным движением в параллельных плоскостях. Частота вращения роторов в этом случае может быть снижена и Э(1)фект дезинтеграции ударами достигнут в течение нескольких секунд. Минимальное время обра- ботки составляет 1 с. При частоте вращения ниже 50 об/с дезинтеграция практически не вдет.

Работу дезинтегратора на энерге- тически экономных режимах определяет степень ослабления связей между пластинками минерала. Для этого минерал после термирования обрабатывают раствором ПАВ. Поверхностная энергия минерала снижается и, следовательно, для получения продукта с теми же свойствами энергия ударов может быть уменьшена. Обработка раствором ПАВ позволяет диспергировать минералы в течение 1-5 с на частотах вращения ротора 50-150 об/с. В зависимости от сорбционной активности ПАВ время снижения поверхностей энергии минерала колеблется в пределах 5-50 мин. До 5 мин действие ПАВ еще незначительно, а через 50 мин сорбция ПАВ достигает практрпески постоянных значений, что свидетельствует о достижении предельной сорбции на поверхности минерала, Активизация сорбции ПАВ возможна при использовании ионогенных ПАВ с добавкой неорганических солей в количестве 0,05-1,0 мае.7, к ПАВ. Неорга UA9353

ничсские соли увеличивают раб оту адсорбции ионогенных ПАВ - анионо- или катионоактивных. Время достижения предельной сорбции снижается. Этот факт проявляется при добавлении уже 0,05% соли к массе ПАВ. Превышение 1%-ного содержания неорганической соли по отношение к ПАВ приводит к значительному уменьшению критической концентрации мицеллообразования ионо- генного ПАВ и снижение его активности.

Пример 1. Юг слюды флогопит фракции 1-2 мм термируют при 800°С в течение 5 ми1г для удаления 80% связанной воды. Затем слюду помещают в воду и диспергировали в ударном дезинтеграторе с двумя роторами с частотой вращения 400 о§/с в течение 50 с. Получают полидисперсный продукт с отношением условного диаметра к толщине чешуек 200-800 и удельной поверхностью 20 .

4

Пример5. Юг кристалличе кого графита с размерами около 1 м термируют при 400°С в течение 15 м g для удаления воды и летучих примес до 80%. Переводят в раствор ПАВ - гидрохлорида октадециламина концен рации 0,2 мас.%, добавляют 0,5 мас по отношению к ПАВ хлористого кали 10 вьщерживают 10 мин и диспергируют в дезинтеграторе с двумя роторами с частотой вращения 300 об/с в течени 1 с. Получают полидисперсный продук С отношением условного диаметра к 15 толщине чешуек 200-1200 и удельной поверхностью 50 .

Примерб. Юг вермикулита

20.

с размерами около 2 мм термируют при 500 с в течение 10 мин для удаления воды до 90%. Переводят в раст вор ПАВ - сульфосукцината натрия концентрации 0,9 мас.% с добавкой углекислого натрия 1 мас.% по отношению к ПАВ и перемешивают в течени

,.:г.г ;р:°р;г ™ - -™р-- а-рп;м

5 мин для удаления 80% связанной во- .ды. Затем слюду помещают в раствор

ПАВ - олеиновокислого натрия концентрации 0,1 мас.% и перемешивают в течение 50 мин. Затем диспергируют в ударном дезинтеграторе с частотой вращения ротора 400 об/с в течение 5 с. Получают полидисперсный продукт с отношением условного диаметра к толщине чеигуек 200-900 и удельной поверхностью 25 м2/г.

П р и м е р 3. Условия опыта по примеру 7; К раствору ПАВ добавляют 1 мас.% по отношению в ПАВ хлористого калия. После окончания опыта получают полидисперсный продукт с отношением условного диаметра к толщине 300-1000 и удельной поверхностью 30 м2/г.

дезинтеграторе с двумя роторами с частотой 50 об/с в.течение 40 с. Получают полидисперсный продукт с отношением условного диаметра к 30 толщине чешуек 200-800 и удельной по верхностью 20 м2/г.

Предлагаемым способом достигается дезинтеграция пластинчатых минералов Диспергирование ударами позволяет 25 использовать ослабление связей между пластинками при термировании для пре имущественной дезинтеграции по плоскостям совершенной спайности без отходов.

40 Применение обработки термированно- го минерала ПАВом усиливает разницу энергий дезинтеграции минерала по : плоскости совершенной спайности и в других плоскостях, что позволяет раз45 Делять на чешуйки даже такие мягкие

Пример 4.. Юг слюды флогопи фракции 1-2 мм термир тот при 1000°С в течение 2 мин для удаления 100% связанной воды, переводят в раствор ПАВ - олеиновокислого натрия концент- рации 0,1 мас.% с добавкой 0,05 мас.% хлористого кальция по отношению к ПАВ и перемешивают 20 мин. Затем дис- пергируютв ударном дезинтеграторе с двумя роторами с частотой 200 об/с в течение 10 с. Получают полидисперс- ньпЧ продукт с отношением условного диаметра к толщине чешуек ЗООг-1000 и-удельной поверхтюстью 30 м /г.

4

Пример5. Юг кристаллического графита с размерами около 1 мм термируют при 400°С в течение 15 мин g для удаления воды и летучих примесей до 80%. Переводят в раствор ПАВ - гидрохлорида октадециламина концентрации 0,2 мас.%, добавляют 0,5 мас.% по отношению к ПАВ хлористого калия, 0 вьщерживают 10 мин и диспергируют в дезинтеграторе с двумя роторами с частотой вращения 300 об/с в течение 1 с. Получают полидисперсный продукт С отношением условного диаметра к 5 толщине чешуек 200-1200 и удельной поверхностью 50 .

Примерб. Юг вермикулита

0.

с размерами около 2 мм термируют при 500 с в течение 10 мин для удаления воды до 90%. Переводят в раствор ПАВ - сульфосукцината натрия концентрации 0,9 мас.% с добавкой углекислого натрия 1 мас.% по отношению к ПАВ и перемешивают в течение

- -™р-- а-рп;м

- -™р-- а-рп;м

п

дезинтеграторе с двумя роторами с частотой 50 об/с в.течение 40 с. Получают полидисперсный продукт с отношением условного диаметра к 30 толщине чешуек 200-800 и удельной поверхностью 20 м2/г.

Предлагаемым способом достигается дезинтеграция пластинчатых минералов. Диспергирование ударами позволяет 25 использовать ослабление связей между пластинками при термировании для преимущественной дезинтеграции по плоскостям совершенной спайности без отходов.

40 Применение обработки термированно- го минерала ПАВом усиливает разницу энергий дезинтеграции минерала по : плоскости совершенной спайности и в других плоскостях, что позволяет раз

45 Делять на чешуйки даже такие мягкие

КЛии/ЗТ о ГТГ ff ftmf .1..

5

минералы как вермикулит, тальк и т.п. Время нахождения минерала в дезинтеграторе может приближаться к ь есколь- ;ким секундам, что дает возможность обеспечить непрерывный процесс производства ультратонких чешуек пластинчатых минералов, способных соединяться с образованием агломератов, служащих основой электроизоляционных слюдяных бумаг, токопроводящтс графитовых слоев и в покрытиях, функциональных наполнителей в различных системах, пигментов с новыми декоративными эффектами.

51/4 93536

Формула изобретения2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что дезинтеграцию

1. Способ расщепления пластинчатых осуществляют в течение 1-50 с в ро- материалов, преимущественно слюды, торной мельнице с частотой вращения путем ее дезинтеграции в жидкой среде, 50-400 об/с.

отличающийся тем, что,3. Способ по п. 1, отличас целью повыгаения эффективности прсн-ю ш и и с я тем, что после термироцесса и стабильности качества гото-вания материал обрабатьшают.раствового продукта, перед дезинтеграцией ю Ром поверхностно-активного вещества Материал подвергают термированию с i в течение 5-50 мин.

выделением 80-100% связанной с поверх-4. Способ по п. 3, отличаностью воды и (или) летучих примесей, ю щ и и с я тем, что материал об- а дезинтеграцию осуществляют в удар-рабатьшают раствором ионогенного поном режиме. верхностно-активного вещества, содержащего 0,05 1% неорганических солей.

Изобретение относится к обработке пластинчатых материалов, преимущественно слюды, путем расслоения на отдельные пластинки с высоким отношением условного диаметра к толщине. Цель изобретения - повышение .эффективности процесса и стабильности качества готового продукта. Для этого пластинчатый материал термируют при температуре для слюды 700-1000°С до вьиеления 80-100% связанной воды и летучих примесей, а затем дезинтегрируют в ударном режиме, например, в роторной мельнице в течение 1-50 с со скоростью вращения от 50 до 400 об/с. Перед дезинтеграцией материал может быть обработан в течение 5-50 мин поверхностно-активным веществом, в частности поногенным, с добавкой 0,05-1% неорганических солей. 3 з.п. ф-лы. а (О