專利名稱：粒徑分布可控的膨脹珍珠巖制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及粒徑分布可控的含硅珍珠巖制品。該產(chǎn)品可用于過濾和填充應(yīng)用中。
背景技術(shù)：
在本文中，各種出版物、專利和已公開的專利申請用引用標記進行識別。這些文件的完整的索引在說明書的結(jié)尾處列出。本文所引用的這些出版物、專利、已公開的專利申請所披露內(nèi)容通過引用而合并進本文中。
許多從液體中分離顆粒的方法使用了纖維或多孔含硅介質(zhì)作為助濾劑，例如硅藻土或珍珠巖(Bear，1988；Cain，1984；Carman，1937；Heertes，1949，1966；Ruth，1946；Sperry，1916；Tiller，1953，1962，1964)。
珍珠巖制品是通過研磨、過篩和熱膨脹得到的。隨著珍珠巖礦石的質(zhì)量和加工方法的不同，膨脹珍珠巖制品可以被用作助濾劑、輕質(zhì)絕熱材料、填充材料、園藝和溶液培養(yǎng)介質(zhì)和化學(xué)載體；膨脹珍珠巖從二十世紀四十年代晚期前后被用于過濾應(yīng)用中(Breese和Barker，1994)。膨脹珍珠巖也被作為吸附劑用于漏油處理中(例如Stowe，1991)。
常規(guī)的珍珠巖加工過程包括礦石的粉碎(壓碎和磨碎)、過篩、熱膨脹、研磨和膨脹后的材料的風選分離，最終得到符合規(guī)格的產(chǎn)品。例如，珍珠巖礦石被壓碎、磨碎并分離至預(yù)先確定的粒徑范圍內(nèi)(例如通過30目篩子)，然后分離后的材料在溫度為870-1100℃的膨脹爐中被空氣中加熱(參見Neuschotz，1947；Zoradi，1952)，在爐內(nèi)，玻璃的軟化和所含水的汽化同時發(fā)生，使得玻璃顆?？焖倥蛎浂纬审w積比膨脹前擴大多達20倍的多孔玻璃材料。然后，膨脹珍珠巖通過風選而得到符合規(guī)格要求的最終產(chǎn)品。膨脹珍珠巖制品可以通過進一步研磨和分離后作為助濾劑或填充材料使用(Bresse和Barker，1994)。膨脹后的某些程度的分離是普遍的，例如，使用旋風分離器(一種按照顆粒的空氣動力學(xué)質(zhì)量，通過將它們懸浮在氣流中來分離顆粒的簡單錐形裝置)進行分離。Stein(1955)指出，有時將兩個或更多個旋風分離器串連使用。第一個旋風分離器比隨后的旋風分離器效率較低，因而可以風選幾個粒徑的產(chǎn)品。
膨脹珍珠巖制品在過濾中得到了廣泛的應(yīng)用。使用多孔介質(zhì)進行過濾的原理已經(jīng)經(jīng)過了長時間的發(fā)展(Carman，1937；Heertjes，1949，1966；Ruth，1946；Sperry，1916；Tiller，1953，1962，1964)，并且在最近從實用角度(Cain，1984；Kiefer，1991)和其背后的理論原理(Bear，1988；Norden，1994)兩方面得到了詳細的回顧。
珍珠巖制品可以被加在濾膜(septum)上以改進透明度和增加在過濾過程中的流速。這個過程有時被稱作“預(yù)涂”。珍珠巖制品也可在液體被過濾時被直接加入液體，以減小不希望得到的顆粒在濾膜上的沉積，同時維持設(shè)計的液體流速，這個過程經(jīng)常被稱為“主體加料”。根據(jù)具體分離的不同，珍珠巖制品可以被用于預(yù)涂、主體加料或兩者。珍珠巖制品，特別是經(jīng)過表面處理之后，可以加強液體的凈化或提純(Ostreicher，1986)。膨脹珍珠巖制品經(jīng)常被用作絕熱填充劑、樹脂填充劑和被用于帶有紋理的涂層的制造(Breese和Barker，194)。
在過濾和填充應(yīng)用中，粒徑都有很大的影響。適宜的助濾劑級別的選擇取決于待除去的被懸浮的顆粒的大小。不言而喻，在助濾劑的使用中，隨著助濾劑粒徑和液體流速的加大，助濾劑除去被懸浮物中的小顆粒的能力下降(Kadey，1983)。反過來，當助濾劑粒徑和液體流速的減小時，助濾劑除去被懸浮物中的小顆粒的能力上升。填充劑的性能也與粒徑有密切的關(guān)系。粒徑的影響與平均粒徑、最大粒徑和粒徑分布有關(guān)。例如，在涂料系統(tǒng)中，填充劑的平均粒徑可能影響粘度和粘合劑的需要量。粒徑分布會影響堆積、綜合密度和膜完整性。而最大粒徑會影響涂料光澤和光滑度或引起破損或裂縫(Trivedi和Hagemeyer，1994)。
這樣膨脹處理后的珍珠巖通常含有大量的被稱為“漂浮物”的輕質(zhì)材料，它們是膨脹后的內(nèi)部經(jīng)常含有空氣的珍珠巖顆粒。正如他們的名字所暗示的，漂浮物很快漂浮到液體的表面上，而不是懸浮在液體里。漂浮物對于助濾劑和填充劑的應(yīng)用有負面影響，因為它們經(jīng)常從設(shè)計中應(yīng)當起作用的地方漂走，例如從濾膜上漂走或從填充體系中希望的位置漂走。因此，在很多用途的珍珠巖的加工中，漂浮物的量必須減至最小。
不論填充劑用于什么應(yīng)用，顏色都是很重要的。當最終產(chǎn)品的顏色重要時尤其如此。藍光亮度高的白色填充劑通常有更多的用途，其原因在于它可以用于所有有色的和白色的產(chǎn)品。同時，與非白色填充劑相比，它可以降低昂貴的白色顏料(例如二氧化鈦)的需求。由于這些原因，粒徑分布可控、漂浮物含量低、藍光亮度高的珍珠巖制品經(jīng)常是人們所希望得到的。
已經(jīng)商業(yè)化的膨脹珍珠巖制品的粒徑分布、漂浮物含量和藍光亮度(按下述標準方法測定)在表I中列出。對于粒徑分布的標準偏差與粒徑中值之比(sd/d50)小于0.63的產(chǎn)品，粒徑中值(d50)最小為53微米(有時縮寫為“μ”，即μm)。對于粒徑分布的標準偏差與粒徑中值之比(sd/d50)小于0.63的產(chǎn)品，漂浮物的最小含量為10體積％。
表I產(chǎn)品 生產(chǎn)商d50sd sd/d50漂浮物 藍光 濕密度(μm) (μm) (％)亮度 (lb/ft3)Harborlite2000 Harborlite Corp. 58.84 35.52 0.6022 83*Harborlite1950S Harborlite Corp. 62.40 39.13 0.6312 73*Harborlite1900S Harborlite Corp. 54.94 34.22 0.6212 71*Harborlite1500S Harborlite Corp. 52.64 33.64 0.6412 69*Harborlite1500 Harborlite Corp. 50.45 32.24 0.6414 81*Harborlite900S Harborlite Corp. 54.00 35.97 0.6710 70*Harborlite900 Harborlite Corp. 44.37 29.52 0.6710 82*Harborlite800 Harborlite Corp. 39.69 26.97 0.6810 81*Harborlite700 Harborlite Corp. 38.66 26.62 0.6910 81*Harborlite635 Harborlite Corp. 25.30 18.46 0.73＜2 7912.9Harborlite500 Harborlite Corp. 44.15 31.66 0.728 7614.5Harborlite475 Harborlite Corp. 28.50 21.22 0.74＜2 7713.6Harborlite400 Harborlite Corp. 36.55 28.26 0.76＜2 7613.9Harborlite300C Harborlite Corp.18.7515.950.85＜28017.1Harborlite200Z Harborlite Corp.19.1816.180.84＜27515.4Harborlite200 Harborlite Corp.21.8518.120.83＜27519.2EuroperlitaTMEuroperlita 52.6936.030.6818 74*1500 Espanola，S.A.EuroperlitaTM900 Europerlita 49.5932.520.6618 72*Espanola，S.A.EuroperlitaTM700 Europerlita 46.4533.030.7118 71*Espanola，S.A.EuroperlitaTM475 Europerlita 37.9327.450.7210 71*Espanola，S.A.EuroperlitaTM400 Europerlita 22.9120.640.90＜27614.3Espanola，S.A.EuroperlitaTM350 Europerlita 18.1316.220.89＜27417.8Espanola，S.A.EuroperlitaTM75 Europerlita 15.9816.391.02＜27017.6Espanola，S.A.DicaliteTM416 Grefco，Inc.12.0215.841.326 7719.5DicaliteTM426 Grefco，Inc.23.9125.241.0610 82*DicaliteTM476 Grefco，Inc.49.9333.910.6834 80*DicaliteTM419 Grefco，Inc.46.8931.430.6728 81*Clarcel FloTM2A Ceca S.A. 53.0533.850.6410 71*RandaliteTMW9 Winkelmann 33.9025.680.766 7316.6Materaria S.r.L.RandaliteTMW12Winkelmann 42.3531.020.7310 78*Materaria S.r.L.RandaliteTMW19Winkelmann 43.0431.790.7414 73*Materaria S.r.L.RandaliteTMW24Winkelmann 45.2130.490.6710 80*Materaria S.r.L.RandaliteTMW28 Winkelmann 53.8136.210.673477*Materaria S.r.L.RandaliteTMW32 Winkelmann 63.4440.290.642076*Materaria S.r.L.TopcoTM#54 Showa Chemical 5.47 5.7691.05＜2 7620.8Industry Co.，LtdTopcoTM#51 Showa Chemical 34.2726.650.788 7813.9Industry Co.，LtdTopcoTM#31 Showa Chemical 37.9630.990.821275*Industry Co.，LtdTopcoTM#34 Showa Chemical 39.7431.420.791678*Industry Co.，LtdTopcoTM#36 Showa Chemical 44.3333.710.761676*Industry Co.，LtdTopcoTM#38 Showa Chemical 45.5632.480.712077*Industry Co.，LtdRoka HelpTM#419 Mitsui Mining &19.2918.290.95＜2 7713.0Smelting Co.，LtdRoka HelpTM#479 Mitsui Mining &39.4329.950.761473*Smelting Co.，LtdRoka HelpTMMitsui Mining &47.5232.430.682477*#4159 Smelting Co.，LtdSM 101Samson Co.，Ltd11.6012.001.03＜2 7517.1SM 201Samson Co.，Ltd17.8714.350.80＜2 8111.3SM 441Samson Co.，Ltd37.0328.620.771679*SM 501Samson Co.，Ltd52.2134.860.672677*SM 601Samson Co.，Ltd56.6538.350.683274*SM 771Samson Co.，Ltd60.0236.820.613875*SM 881Samson Co.，Ltd62.1739.970.644075*SM 901Samson Co.，Ltd62.9862.981.004275**-因漂浮物含量高而未測定典型的精細膨脹珍珠巖制品的粒徑中值為40μm或更小。由于膨脹珍珠巖的特性和現(xiàn)有的已經(jīng)商業(yè)化的礦物磨碎設(shè)備的限制，低濕密度的粒徑分布可控的精細膨脹珍珠巖制品的生產(chǎn)是困難的。例如，當未膨脹的珍珠巖礦石被壓碎和過篩至比大約54微米更細后再膨脹，實際上將100％生成微球(有時稱為微泡)，為漂浮物的一種形式，以下稱為膨脹珍珠巖微球。因此，低漂浮物含量的、低濕密度的精細珍珠巖制品一般不能由精細研磨礦石的膨脹而得到。精細的、漂浮物含量相對較低的常規(guī)珍珠巖制品是由以下兩種方法得到的(1)將珍珠巖膨脹至比所需粒徑粗大，再將膨脹后的產(chǎn)品研磨至所需的粒徑；或(2)在粗產(chǎn)物的研磨中，通過細礦回收回路回收低百分率的細礦副產(chǎn)品。
當以常規(guī)手段研磨大粒徑的珍珠巖制品時，產(chǎn)品的濕密度被顯著加大。此外，市售的研磨和分級設(shè)備是為密集得多的材料設(shè)計的，不能為研磨后的輕質(zhì)材料(例如膨脹珍珠巖)提供好的粒徑控制。典型的、濕密度稍輕的精細膨脹珍珠巖可以從常規(guī)的珍珠巖研磨加工中由收集細礦副產(chǎn)物而得到，但是這些產(chǎn)品的質(zhì)量很難控制，產(chǎn)率低，得到的一般不是粒徑分布可控的珍珠巖制品。
對改進了的粒徑分布可控的膨脹珍珠巖制品的需求是存在的。
發(fā)明概要本發(fā)明提供了一種粒徑分布可控的膨脹珍珠巖制品，其中粒徑分布的標準偏差與粒徑中值之比小于0.63，且粒徑中值小于50微米。
例如，膨脹珍珠巖制品中，粒徑分布的標準偏差與粒徑中值之比小于0.60、小于0.58或小于0.55。又例如，膨脹珍珠巖制品的濕密度小于每立方英尺50磅、小于每立方英尺40磅、小于每立方英尺35磅、小于每立方英尺30磅、小于每立方英尺25磅或小于每立方英尺20磅。
例如，膨脹珍珠巖制品的漂浮物含量小于10體積％、漂浮物含量小于5體積％、漂浮物含量小于2.5體積％或漂浮物含量小于2體積％。又例如，膨脹珍珠巖制品的藍光亮度大于80、大于82、大于83或大于85。
例如，膨脹珍珠巖制品的Hegman細度大于1.0、大于2.0、大于3.0、大于4.0、大于5.0或大于6.0。
本發(fā)明還提供了一種膨脹珍珠巖的制備方法，例如，該方法中包括使用空氣分級設(shè)備實現(xiàn)研磨和氣動分級，以得到膨脹珍珠巖制品。膨脹珍珠巖制品也可以由離心篩選得到。
此外，本發(fā)明還提供了含膨脹珍珠巖制品的過濾介質(zhì)、隔熱材料、填充劑、園藝介質(zhì)、溶液培養(yǎng)介質(zhì)和化學(xué)載體。同時還提供了從溶液中分離成分的方法，包括用含有膨脹珍珠巖制品的過濾介質(zhì)過濾含有這些成分的溶液。
附圖的簡要說明

圖1為實施例10的膨脹珍珠巖制品的掃描電子顯微鏡照片，其中顯示了該珍珠巖制品的復(fù)雜的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種粒徑分布可控的膨脹珍珠巖制品。在本發(fā)明的一個具體方案中，提供了一個粒徑分布的標準偏差與粒徑中值之比低(例如小于0.63)且粒徑中值低(例如小于50微米)的膨脹珍珠巖制品。
在另一個具體方案中，提供了一個漂浮物含量低(例如小于10體積％)、藍光亮度高(如大于80)和/或Hegman細度高(例如大于1.0)的膨脹珍珠巖制品。有利的是，該膨脹珍珠巖制品可維持原料的復(fù)雜的和蜂窩狀的特征，同時具備可控的粒徑分布、低漂浮物含量和高藍光亮度，因此允許在過濾和填充應(yīng)用中更廣泛的用途。
珍珠巖本發(fā)明提供了改進了的粒徑分布可控的膨脹珍珠巖制品，同時提供了制造方法和使用方法。該改進了的粒徑分布可控的珍珠巖制品由膨脹后的天然玻璃(即珍珠巖)得到。該珍珠巖制品可用于多種過濾和功能填充劑應(yīng)用中。這種含硅珍珠巖產(chǎn)物的復(fù)雜的多孔和蜂窩狀結(jié)構(gòu)在過濾過程中可用于顆粒的物理截留，也可以在作為功能填充劑使用時用于多種材料的改性。
此處介紹的珍珠巖制品是從屬于天然玻璃的珍珠巖礦石得到的。這里所謂的“天然玻璃”是在常規(guī)意義上的，指天然玻璃，通常被稱作火山玻璃，是含硅巖漿或熔巖快速冷卻生成的。多數(shù)天然玻璃在化學(xué)上與流紋巖等價。與粗面巖、英安巖、安山石、安粗巖和玄武巖化學(xué)等價的天然玻璃是已知的，但較少見?！昂陉资币话阒干钌?經(jīng)常是黑色)的、大量存在的、富含二氧化硅(即SiO2)的天然玻璃。黑曜石玻璃可以按其二氧化硅含量分類，并以流紋巖黑曜石(典型地含約73重量％SiO2)最為常見(Berry等，1983)。
珍珠巖礦石是天然玻璃的水合物。典型的珍珠巖礦石含有約72-75％SiO2，12-14％Al2O3，0.5-2％Fe2O3，3-5％Na2O，4-5％K2O，0.4-1.5％CaO(按重量)和少量其他金屬元素。珍珠巖礦石與其他天然玻璃的不同在于含有更多(2-10重量％)由化學(xué)鍵連接的水，含有玻璃狀的珍珠光澤和特有的同心或弓形洋蔥皮狀(即珍珠狀)紋理。
珍珠巖制品可以通過本文介紹的方法制得。該方法可以包括研磨、過篩和熱膨脹。珍珠巖制品可以具有商業(yè)上有價值的物理性質(zhì)，例如多孔性、低體積密度和化學(xué)惰性。隨著珍珠巖礦石的質(zhì)量和加工方法的不同，膨脹珍珠巖制品可以被用作助濾劑、輕質(zhì)隔熱材料、填充劑、園藝和溶液培養(yǎng)介質(zhì)和化學(xué)載體。
珍珠巖的加工可以包括礦石的粉碎(壓碎和磨碎)、過篩、熱膨脹、研磨和膨脹后材料的空氣粒徑分離以達到最終產(chǎn)品的規(guī)格要求，以及其他目前已知的方法。例如，珍珠巖礦石被壓碎、磨碎、分離至事先確定的粒徑范圍(例如通過30目篩子)。分離后的材料在溫度為870-1100的膨脹爐中在空氣中加熱(參見Neuschotz，1947；Zoradi，1952)，這時，玻璃的軟化和所含的水的汽化同時發(fā)生，使玻璃顆粒快速膨脹而形成體積比膨脹前擴大多至20倍的多孔材料。膨脹珍珠巖經(jīng)分離得到符合粒徑規(guī)格的最終產(chǎn)品。
膨脹珍珠巖包括一個或多個空穴，或空穴的部分。這種空穴實際是由玻璃壁完全或部分包圍而形成的空間，通常是由氣體在玻璃處于軟化狀態(tài)時膨脹而產(chǎn)生的。在一定體積的玻璃中存在充滿氣體或真空的空穴使得離心濕密度比同樣體積的固體玻璃低。如果空穴是閉合的并充滿空氣，珍珠巖顆粒就會漂浮在液體上。例如，珍珠巖通過研磨使破裂可以形成復(fù)雜的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)保持了低濕密度的特性，也提供了在過濾和填充應(yīng)用中有用的特點。但是，過度的研磨可以使復(fù)雜的蜂窩狀結(jié)構(gòu)退化，從而增加離心濕密度，同時也減少了由結(jié)構(gòu)特征而得到的所需要的功能。
膨脹珍珠巖制品可以被用于多種過濾應(yīng)用中。這里所謂“過濾”是通常意義上的，指從懸浮著顆粒物的液體中除去顆粒物。過濾操作的實施例中包括將液體通過由濾膜(如網(wǎng)篩、薄膜或襯墊)支撐的助濾劑。
膨脹珍珠巖制品的復(fù)雜的蜂窩狀結(jié)構(gòu)對于在過濾過程中物理截留顆粒是十分有效的。在過濾過程中，珍珠巖制品可以被加在濾膜上以改進透明度和增加流速，這個步驟有時被稱作“預(yù)涂”。珍珠巖制品也可以在過濾時直接加入液體中，以便減少不希望得到的顆粒在濾膜上的沉積，同時維持設(shè)計的液體流速。這個過程經(jīng)常被稱為“主體加料”。隨著具體的分離過程的不同，珍珠巖制品可以用于預(yù)涂、主體加料或二者。珍珠巖制品，特別是經(jīng)表面處理的，也可以在過濾中提供預(yù)先選擇的性質(zhì)以進一步改善液體的凈化或提純。
因此，膨脹珍珠巖制品可以被用于分離各組分，特別是從溶液、液體和懸濁液中分離顆粒物。例如，發(fā)酵加工溶液中的固體顆粒物可能包括細胞、細胞殘片、蛋白質(zhì)聚集物和其他可以從溶液中分離的組分。因此可以經(jīng)過過濾使這些溶液變得澄清。
珍珠巖制品的復(fù)雜的蜂窩狀結(jié)構(gòu)也使得它們擁有在商業(yè)上有價值的填充劑性質(zhì)。例如，本文介紹的膨脹珍珠巖制品可以被用作隔熱填充劑、樹脂填充劑和制造有紋理的涂層。
用于過濾和填充應(yīng)用的粒徑可以事先選定。粒徑通過平均粒徑、最大粒徑和粒徑分布影響使用的結(jié)果。對于中等滲透性的助濾劑，改進了的珍珠巖制品的適宜的平均粒徑在20-40微米左右，適宜的粒徑分布在3-150微米之間，適宜的最大粒徑在80-150微米左右。對于典型的無光乳膠涂料，改進了的珍珠巖制品的適宜的平均粒徑在20-30微米左右，適宜的粒徑分布在3-150微米之間，適宜的最大粒徑在80-150微米左右。對于典型的低光澤或半光澤乳膠涂料，改進了的珍珠巖制品的適宜的平均粒徑在14-18微米左右，適宜的粒徑分布在2-80微米之間，適宜的最大粒徑在60-80微米左右。
本發(fā)明的粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品保持了如圖1(為實施例10中的膨脹珍珠巖制品的掃描電子顯微鏡照片)所示的珍珠巖所特有的復(fù)雜蜂窩狀結(jié)構(gòu)，但粒徑分布可控，漂浮物含量低，藍光亮度高，因此允許用于更多的應(yīng)用，特別是作為助濾劑或填充物。
使用本文介紹的方法，市售的、為常規(guī)密度礦石的分類而非研磨而設(shè)計的設(shè)備既可以用于膨脹珍珠巖的研磨，也可以用于其分類，從而可以生產(chǎn)本發(fā)明的改進了的粒徑分布可控的珍珠巖制品。這樣制得的產(chǎn)品在許多應(yīng)用中比已有的產(chǎn)品更優(yōu)越，而且，所需的產(chǎn)物的高產(chǎn)率使得生產(chǎn)過程在經(jīng)濟上也是有吸引力的。
在一個具體方案中，提供了一種粒徑分布可控的(即粒徑分布的標準偏差與粒徑中值之比，為0.63)改進了的膨脹珍珠巖制品，其粒徑中值小于50微米。在另一個具體方案中，粒徑分布的標準偏差與粒徑中值之比小于0.60，例如小于0.58或小于0.55。
在另一個具體方案中，粒徑分布可控的改進了的膨脹珍珠巖制品的濕密度不大于50lb/ft3、不大于40lb/ft3、不大于35lb/ft3、不大于30lb/ft3、不大于25lb/ft3；或在一個更適宜的具體方案中，不大于20lb/ft3。
在另外一個具體方案中，粒徑分布可控的改進了的膨脹珍珠巖制品的進一步特征是其藍光亮度大于82；大于83，或在一個更適宜的具體方案中；大于85。
在另外一個具體方案中，粒徑分布可控的改進了的膨脹珍珠巖制品的漂浮物含量小于10體積％；小于5體積％；小于2.5體積％；或在一個更適宜的具體方案中，小于2體積％。
在另外一個具體方案中，粒徑分布可控的改進了的膨脹珍珠巖制品的即粒徑分布的標準偏差與粒徑中值之比小于0.63且Hegman細度大于1.0；Hegman細度大于2.0；Hegman細度大于3.0；Hegman細度大于4.0；Hegman細度大于5.0；或在一個更適宜的具體方案中，Hegman細度大于6.0。
本發(fā)明的另一個方面包括一種使用空氣分級設(shè)備實現(xiàn)研磨和分級來制備有關(guān)的粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品的方法。
本發(fā)明的另一個方面包括一種通過離心篩分制備粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品的方法。A.粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品的制備方法如上文所述，粒徑分布可控的珍珠巖制品具有已定義的粒徑分布并且保持原料的復(fù)雜蜂窩狀結(jié)構(gòu)。粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品可以由幾種方法制備。
制備本發(fā)明中的改進了的珍珠巖制品的適宜的方法之一是在裝有高速分級輪的分級器上進行空氣分級。令人驚訝的是，這種方法不僅除去了原料中的粗大顆粒，而且同時將原料以受控的方式進行研磨，從而得到了粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品。
可以使用已經(jīng)商業(yè)化的材料作為原料。例如，研磨后的膨脹珍珠巖(例如Harborlite2000)和由未膨脹的珍珠巖礦石制得的膨脹微球(例如HarborlitePA4000)都可用作原料(可自密執(zhí)安州Vicksburg市的Harborlite公司商購)。
原料可以在市售的帶有高速分級輪的空氣分級器上分級。例如，實驗室規(guī)模的AlpineTM50 ATP分級器(Hosokawa Micron Power Systems，Summit，新澤西)或帶有上加料系統(tǒng)的大型AlpineTM200 ATP分級器(Hosakawa Alpine Aktiengesellchaft，Augsbrug，德國)可以用于研磨過的膨脹珍珠巖(例如Harborlite2000)的分級。這些分級器主要由一個水平裝置的高速分級輪和一個分級空氣出口構(gòu)成。用于分級的空氣被向內(nèi)通過分級輪注入機器的底流，并排出細小的材料，而粗大顆粒則被分級輪由粗大顆粒出口排出。操作的參數(shù)(例如分級輪的速度和氣流壓力)可以被優(yōu)化以得到希望的產(chǎn)品。50 ATP分級器的參數(shù)的典型實施例包括分級輪速度從6000rmp至22000rpm和氣流壓力從8.0至15.0mBar。200 ATP分級器的參數(shù)的典型的實施例包括分級輪速度從3500rmp至6000rpm和總氣流量從900至950m3/h。從旋風分離器中收集的細小級分為產(chǎn)物，從分離器中收集的粗大級分為副產(chǎn)物或廢棄物。
制備本發(fā)明的改進了的珍珠巖制品的另一種適宜的方法是通過將原料小心地過篩。例如，使用KEK K1350型離心篩(Kemutec Inc，Bristol，賓西法尼亞)從Harborlite800(Harborlite Corporation，Vicksburg，密執(zhí)安)原料中除去250目(53μm)以上的顆粒。
制備本發(fā)明的改進了的珍珠巖制品的其他可能的方法也包括通過固定縫隙磨粉機(例如滾筒碾粉機)研磨，和濕分級方法(例如利用重力沉降從液體中分離被懸浮的固體的沉降法和利用離心作用將液體介質(zhì)中的顆粒分級的旋液分離法)。
粒徑分布可控的珍珠巖制品可以進一步被改性以增強其在特定應(yīng)用中的性能。例如，顆粒的表面可以用酸或配位劑處理以減少可溶物質(zhì)的濃度。粒徑分布可控的珍珠巖制品可以使用例如適用于天然玻璃的方法瀝濾(Palm，1999)。這些方法包括但不僅限于在常溫或高溫下，在類似硫酸(即H2SO4)、鹽酸(即HCl)、硝酸(即HNO3)、磷酸(即H3PO4)、乙酸(即CH3COOH)、檸檬酸(即C6H3O7.H2O)或乙二胺四乙酸(即“EDTA”)等的物質(zhì)的存在下的瀝濾。
粒徑分布可控的珍珠巖制品也可以用適用于硅酸鹽礦物的方法(Moreland，1975；Sample，1981)進行硅烷基化改性，得到更憎水或親水的表面。例如，粒徑分布可控的珍珠巖制品可以被加入一塑料容器，少量二甲基二氯硅烷(即SiCl2(CH3)2)或六甲基二硅氮烷(即(CH3)3Si-NH-Si(CH3)3)加入容器。反應(yīng)在氣相中，在表面上進行24小時，生成更憎水的產(chǎn)物。此類產(chǎn)品在例如色譜用混合物中有用，也可以在例如與碳氫化合物和油有關(guān)的應(yīng)用中與其他憎水材料合用以改進機械性能，也可以用來增強塑料或其他聚合物。
類似地，粒徑分布可控的珍珠巖制品可以用于反應(yīng)，例如，將該產(chǎn)品懸浮在含有10％(w/v)氨丙基三乙氧基硅烷(即C9H23NO3Si)的水溶液中，在70℃回流3小時，過濾混合物，剩下的固體經(jīng)干燥得到更親水的產(chǎn)品。這種產(chǎn)品在例如色譜用混合物中有用(特別是當與水性體系合用以增強機械性能時)。并且，由于粒徑分布可控的珍珠巖制品表面的封端羥基(即-OH)官能團被轉(zhuǎn)化成了氨丙基(即-(CH2)3NH2)，產(chǎn)品可以進一步衍生化。親水改性(例如硅烷基化)后的粒徑分布可控的珍珠巖制品可以進一步反應(yīng)以連接例如蛋白質(zhì)的有機化合物。這樣，粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品成為固定有機化合物的載體。這樣改性后，產(chǎn)品在例如親和色譜和生化提純方面有用。
粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品的表面也可以用適合蝕刻玻璃的蝕刻劑(包括但不僅限于氫氟酸(即HF)、氟化氫銨(即NH4F HF)或氫氧化鈉(即NaOH))蝕刻。表面蝕刻可以加強其后的處理過程，例如，蝕刻可以增加可能用于與各種硅烷反應(yīng)的封端羥基的數(shù)量。
已有的文獻報導(dǎo)了很多其他適用于玻璃表面的反應(yīng)(Hermanson，1992)。但是，粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品的衍生化可以帶來特定的性質(zhì)，從而得到效能得到改進的產(chǎn)品。
上文所述的發(fā)明可以在不偏離其精神和范圍時進行調(diào)整和變化。B.粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品的鑒定方法1.粒徑分布樣品的粒徑分布可以由一束激光通過顆粒流時的光散射現(xiàn)象來確定。被顆粒散射的光的光強和方向用一個光學(xué)檢測器陣列測量，然后由微計算機計算樣品流中的粒徑分布。報道的數(shù)據(jù)可以由Leeds and NorthrupMicrotrac X100激光顆粒徑分析儀(Leeds and Northrup，North Wales，賓西法尼亞)收集。該儀器可以在粒徑為0.12至704微米的范圍內(nèi)確定粒徑分布。粒徑中值(d50)被定義為50％的顆粒體積小于該粒徑的時的粒徑。在此，標準偏差(sd)被用來描述測得的粒徑分布的寬度，而不是指出多次測量平均值的統(tǒng)計偏差。特別地，它是用占84％體積的顆粒的粒徑減去占16％體積的最細小的顆粒的粒徑后再除以2得到的。所有數(shù)據(jù)都可以從儀器的運算中得到，并在儀器的說明文件中詳細描述(Leeds and Northrup，操作手冊，1993)。標準偏差與粒徑中值之比顯示了粒徑分布的相對緊密性。
在一個具體方案中，粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品的粒徑的標準偏差與粒徑中值之比小于0.63(例如在0.50至0.63之間)且粒徑中值小于50微米(通常為30至50微米)。在另一個方案中，粒徑的標準偏差與粒徑中值之比小于0.60(例如在0.50至0.60之間)；粒徑的標準偏差與粒徑中值之比小于0.58(例如在0.50至0.58之間)或者粒徑的標準偏差與粒徑中值之比小于0.55(例如在0.50至0.55之間)。粒徑的標準偏差與粒徑中值之比小于0.63的常規(guī)的珍珠巖制品的粒徑中值大于50微米。與常規(guī)產(chǎn)品相比，本發(fā)明中的顆粒具有較小的粒徑中值和窄粒徑分布。2.漂浮物含量在一個方案中，樣品中的漂浮物的含量按體積確定。松散的產(chǎn)品被加入一個經(jīng)校準的100毫升容器直到溢出。多余的部分用鋼質(zhì)直規(guī)小心除去。然后，樣品被通過塑料漏斗加入一個250毫升玻璃量筒。用水充滿量筒至200毫升刻度并充分搖晃。再加入水至250毫升刻度。靜置5分鐘后，漂浮物顆粒的體積可以以毫升為單位讀出，漂浮物含量按體積百分數(shù)可以由此計算漂浮物含量(體積百分比)＝(漂浮物體積以毫升為單位的讀數(shù)/容器容積100毫升)×100例如，下文表二中的實施例12中，漂浮物顆粒讀數(shù)為8毫升。因此，該產(chǎn)品的漂浮物含量為按體積8％。
粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品的漂浮物含量以小于10體積％為適宜(通常為5至10體積％)，更適宜的是漂浮物含量為小于5體積％(通常為2.5至5體積％)，更適宜的是漂浮物含量為小于2.5體積％(通常為2至2.5體積％)，更適宜的是漂浮物含量為小于2體積％(通常為0至2體積％)。與常規(guī)的珍珠巖顆粒的漂浮物含量(典型的含量為大于20體積％)相比，粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品的漂浮物含量明顯較小。3.藍光亮度本發(fā)明中，測量樣品的藍光亮度的適宜的方法是用Spectro/plus分光光度計(Color and Appearance Technology，Inc.，Princeton，新澤西)上收集的Hunter比例色彩數(shù)據(jù)進行計算得到。光源是一個充氪的白熾燈。儀器按照生產(chǎn)商的要求用一塊高度拋光的黑色玻璃標準和一塊工廠校準的白色蛋白石玻璃標準校準。在一個經(jīng)機器加工出凹槽的塑料盤中充滿樣品，然后用一個表面光潔的盤通過循環(huán)壓縮運動壓縮。小心地取出該表面光潔的盤以確保得到平滑的、無損壞的表面。然后，樣品被放在儀器的樣品孔里進行檢測。
粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品具有高藍光亮度，例如藍光亮度大于80(例如在80至82之間)；藍光亮度大于82(例如在82至83之間)；藍光亮度大于83(例如在83至85之間)或者藍光亮度大于85(例如在85至88之間)。4.濕密度本發(fā)明中，測定樣品的壓緊密度的適宜的方法具體是通過測定離心濕密度，此處稱濕密度實現(xiàn)的。一個已知重量在1.00和2.00克之間的樣品被放進一個校準后的15毫升離心管中，加入去離子水至體積約為10毫升。將該混合物充分搖晃直到所有的樣品都被浸濕、沒有殘留的干粉。在離心管頂部加入去離子水將搖晃時沾在管壁上的混合物洗下。該離心管在裝有221型吊斗轉(zhuǎn)子的IEC CentraMP-4R離心機上(International EquipmentCompany，Needham Heights，馬薩諸塞)以2500rpm離心5分鐘。離心后，小心取下離心管以便不攪動固體。沉降物的高度(即體積)被按cm3測得。粉的離心濕密度可以由樣品重量除以測得的體積得到。文獻報道的典型的離心濕密度是以lb/ft3或g/cm3為單位的；二者間的換算系數(shù)是1 lb/ft3～0.01602g/cm3。
含有過多漂浮物的膨脹珍珠巖制品會干擾離心濕密度的準確測定。特別是當膨脹珍珠巖制品中漂浮物的含量為10％或更高時，相當大量的物質(zhì)不能在校準后的離心管底部壓緊，因此不能得到比較準確的測量結(jié)果。
粒徑分布可控的改進了的膨脹珍珠巖制品的濕密度小于例如50lb/ft3(例如在11至50lb/ft3之間)；小于40lb/ft3(例如在11至40lb/ft3之間)；小于30lb/ft3(例如在11至30lb/ft3之間)；小于25lb/ft3(例如在11至25lb/ft3之間)或例如小于20lb/ft3(例如在11至20lb/ft3之間)。濕密度更小的粒徑分布可控的改進了的膨脹珍珠巖制品的制備是可能的。5.Hegman細度測量研磨物的細度或填充劑在顏料載體(例如涂料)中的分散程度是用Hegman細度衡量的。實驗基于美國測試和材料學(xué)會的標準方法(ASTMD-1210)。在一個適宜的方法中，80g書寫用白色油基高光澤琺瑯涂料(C.P.E.一Courtaulds Coating Inc.，Gary，印第安納的一個部門)在1/2品脫涂料罐中用桿狀攪拌器與20毫升礦物油精混合。加入8.5g樣品后，混合物被繼續(xù)攪拌5分鐘以利分散。另一個樣品制備方法是將電動機潤滑油和樣品以重量比10∶1左右的比例在表皿上用抹刀混合，再按以下方法讀出Hegman值。
少量分散好的樣品放在Hegman細度計(Precision Gage & Tool Co.，Dayton，俄亥俄)的通道的深的一端。用一個鋼質(zhì)刀片/刮刀用均勻、輕快的動作，在整個通道長度上，將樣品沿通道向儀器淺端刮抹。以Hegman單位(0-8)為單位的細度讀數(shù)可以通過觀察材料第一次顯示清晰的斑點圖案而得到。在ASTM D-1210程序中描述的典型的細度圖案可以被用來作為對比。
在一個具體方案中，粒徑分布可控的改進了的膨脹珍珠巖制品的粒徑分布的標準偏差與粒徑中值之比小于0.65，并且Hegman細度大于1.0、Hegman細度大于2.0、Hegman細度大于3.0、Hegman細度大于4.0、Hegman細度大于5.0或Hegman細度大于6.0。6.消光效率(85°光澤)測量涂料填充劑的消光效率由測定它們降低亮光涂料的光澤(有時稱為鏡面光澤)的能力而得到。實驗基于美國測試和材料學(xué)會的標準方法(ASTMD-523)，并經(jīng)常與Hegman測試同時進行。按與測量Hegman細度相同的程序?qū)悠坊旌稀Ｓ袝r，可以用超白亮光乳膠琺瑯涂料(TheSherwin-Williams Company，Cleveland，俄亥俄)代替油基涂料。此情況下在混合時不用溶劑?；旌虾蟮耐苛蠘悠繁坏乖贚eneta圖(The LenetaCompany，Mahwah，新澤西)的白色部分之上，并形成一個2”直徑的點。將一個帶有0.003”狹縫的Bird涂藥器(Precision Gage & Tools Co.，Dayton，俄亥俄)放在圖上的涂料點上，狹縫向下，刀片的錐形長邊面向涂料點。以平滑、快速的向下的動作拉動Bird涂藥器，在Leneta圖上形成涂料膜。讓涂料在室溫下風干，在干后的涂料圖上用校準后的GlossardII 85°光澤計(Pacific Scientific，Silver Springs，馬里蘭)取得光澤讀數(shù)。C.粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品的使用方法粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品可以以類似現(xiàn)有天然玻璃制品的使用方法使用，例如用于過濾中(例如作為助濾劑)和作為填充劑。
這種玻璃材料所特有的復(fù)雜的蜂窩狀結(jié)構(gòu)在過濾過程中對微粒的物理截留特別有效。本發(fā)明的粒徑分布可控的改進了的珍珠巖品可以加在濾膜上(即用于“預(yù)涂”)以改進透明度和增加過濾過程中的流速。它們還可以在液體過濾時直接加入液體中，以減少不需要的微粒在濾膜上的沉積，并維持設(shè)計的液體流速(即用于“主體加料”)。
可以使用本發(fā)明的粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品過濾的液體和懸濁液的實施例包括水、飲料(例如啤酒，果汁)、植物提取物(例如糖溶液、植物油、調(diào)料品、抗生素)、動物提取物(例如脂肪、油)、發(fā)酵培養(yǎng)液(例如細胞懸濁液和細胞群落，例如包括酵母提取物、細菌培養(yǎng)液、脯乳動物細胞群落)、血液或血液制品、疫苗或化學(xué)試劑(例如包括以甲醇等溶劑和例如氯化鈉水溶液等溶液為例的有機和無機化學(xué)試劑)。
粒徑分布可控的膨脹珠巖制品可以與多種使用顆粒介質(zhì)的過濾和分離裝置合用。這些裝置包括使用重力、壓力、真空或其他促進液體通過該介質(zhì)的外力的原理的裝置。
此外，粒徑分布可控的膨脹珠巖制品可以與其它過濾介質(zhì)或其它與過濾相關(guān)的材料(如纖維素或硅藻土)制成混合物。這樣的混合物有時可用于改善過濾效果，以取得所需要的透明度或生產(chǎn)量方面的效果。同時，在某些過濾過程中可能加入吸附劑(例如硅膠、丹寧酸或活性炭)以取得其他輔助效果，通常是使濾液具有某種特定的化學(xué)性能。
此類混合物也可以以疏松形式使用，或在某些情況下，壓緊成為過濾片、墊或筒，并經(jīng)常加入某種樹脂作為粘合劑，以便把該混合物堅固地粘結(jié)在一起。這在緊湊型過濾或特別受限制的條件下的過濾中有用。
粒徑分布可控的改進了的膨脹珍珠巖制品也可用做復(fù)合介質(zhì)的組分，例如包括官能過濾組分和基底組分的熱燒結(jié)的介質(zhì)(參見Palm，1999)。
在某些應(yīng)用中使用本發(fā)明的粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品的改性物或衍生物(例如通過用酸或配位劑瀝濾、通過蝕刻、通過硅烷基化或通過用硅烷基化后的基團與有機分子的耦合)可以能得到額外的好處。
過濾后，粒徑分布可控的改進了的膨脹珍珠巖制品將不可避免地被已被過濾的液體中的混濁物所污染。粒徑分布可控的改進了的膨脹珍珠巖制品可以經(jīng)適當?shù)?、化學(xué)上相容的溶劑處理后再生。這類溶劑通常溶解混濁物而不損害粒徑分布可控的改進了的膨脹珍珠巖制品。從許多食品和飲料中除去的混濁物通常是有機物，可以在氫氧化鈉的稀溶液(即苛性蘇打堿水，NaOH)中溶解。從石油、石油化學(xué)品、煤焦油或類似的物質(zhì)中得到的混濁物經(jīng)?？梢栽谥咀鍩N或芳香族烴中溶解，這些烴化合物不攻擊改進了的粒徑分布可控的珍珠巖制品。一旦混濁物被除去，粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品可以重新用于過濾，從而使其使用更經(jīng)濟。
此外，許多種混濁物也可通過加熱至高溫而除去。此溫度應(yīng)足夠熱以使混濁物燃燒成為氣體，但同時足夠溫和以避免損壞粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品的復(fù)雜的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，以使得粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品的熱再生成為可能。該方法的可用性部分依賴于混濁物和粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品的組成?；鞚嵛飸?yīng)具有較低的灰分，而粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品應(yīng)不與混濁物或其灰分反應(yīng)。對于粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品，典型的最高溫度限制約為750℃(1380°F)。其他的再生方法也是可能的。
粒徑分布可控的改進了的膨脹珍珠巖制品也可以用消毒劑(例如蒸汽、氯、碘、可用于消毒的氯化物或碘化物、臭氧或離子化輻射)消毒。這些消毒劑可以在過濾前使用以實現(xiàn)消毒過濾，也可以在過濾后使用以實現(xiàn)所除去的、可能是致病的或有生物危險性的混濁物的消毒。
本發(fā)明的粒徑分布可控的改進了的膨脹珍珠巖制品也可以用作官能填充劑。官能填充劑多被添加(即“復(fù)合”)進其他物質(zhì)而制成通常被稱之為“已填充”的混合物。復(fù)合的方式經(jīng)常會給被填充的材料帶來一種或多種特定的官能性。這些官能性經(jīng)常是物理性的，并可以與多種機械和光學(xué)效果有關(guān)。復(fù)合方法有時也可帶來化學(xué)官能性，而這也可能改變電學(xué)性質(zhì)。粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品在被復(fù)合進被填充材料以給已填充材料帶來改進了的珍珠巖制品的官能性方面是有效的。
此類應(yīng)用的實施例包括使用粒徑分布可控的改進了的膨脹珍珠巖制品作為消光劑或用于改進涂料和涂層的擦洗性的助劑，作為聚合物(例如聚乙烯或聚丙烯薄膜)的防結(jié)塊劑，作為紙張中的官能填充劑(包括作為助吸干劑和在造紙中用于降粘)，作為塑料(如尼龍、聚丙烯、酚醛樹脂和剎車片生產(chǎn))的增強劑，以及作為粘合劑、密封劑和連接物的填充劑。
粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品也可以用于磨料、拋光、阻尼和清潔配方中，并使其具有研磨性質(zhì)。此外，粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品還可以用于陶瓷和陶瓷混合物(包括瓷磚、瀝青、混凝土、灰泥、石膏、墻灰、水泥漿和混凝料)，特別是用來降低他們的密度。粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品也可用于其他建筑制品，包括屋頂板或片、建筑壁板、地板或隔音磚并發(fā)揮類似的功效。
加入粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品以制備填充后的材料的最普遍的方法是將其按帶來所需性質(zhì)的水平所要求的量混入混合物。例如，為增強尼龍，可以將粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品加入一臺溫度受控的雙螺桿擠出機。向擠出機內(nèi)加入未填充的尼龍并使之熔融。粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品通過漏斗加入擠出機，并均勻地混入尼龍?；旌衔飶臄D出機脫出并被冷卻。然后，例如，混合物被進一步通過直接壓?；蜃⑸涑尚椭瞥捎杏玫男螤睢Ｅc未填充的尼龍相比，成型后的填充尼龍件被適宜地增強了。
粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品因其復(fù)雜的蜂窩狀結(jié)構(gòu)而在很多應(yīng)用中是有用的吸附劑。同時，它的吸附性使其也可用作其他物質(zhì)的載體。
上文描述了粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品的使用，但是，還可以設(shè)想其他許多粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品的用途。
實施例本發(fā)明中的粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品和它們的制備方法在以下實施例中得到描述。這些實施例是用于說明而不是限制本發(fā)明的。
粒徑數(shù)據(jù)是在Leeds and Northrup Microtrac X100激光顆粒徑分析儀(Leeds and Northrup，North Wales，賓夕法尼亞)上收集的。
實施例1至13是在實驗室型的AlpineTM50 ATP分級器上制備的。商業(yè)化的膨脹珍珠巖制品Harborite2000被用作原料。該原料的粒徑分布(PSD)在21μm(d10)至112μm(d90)之間。分級試驗在分級輪速度在6000rpm至22000rpm之間，氣流壓力在8.0至15.0mBar之間的條件下進行。細小級分被作為粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品收集起來。
實施例14至17是在帶有上加料系統(tǒng)的大型AlpineTM200 ATP分級器上制備的。商業(yè)化的膨脹珍珠巖制品Harborite2000被用作原料。分級試驗在分級輪速度在3500rpm至6000rpm之間，總氣流在900至950m3/h之間的條件下進行。細小級分被作為粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品收集起來。
實施例18是在KEK K1350型離心篩上用250目(63μm)篩子制備的。商業(yè)化的膨脹珍珠巖制品Harborite800被用作原料。
實施例19至21是在實驗室型AlpineTM50 ATP分級器上制備的。從HarborlitePA4000制得的膨脹珍珠巖微球被作為原料，其粒徑分布(PSD)為21μm(d10)至121μm(d90)。分級試驗在分級輪速度在14000rpm至182000rpm之間，氣流壓力在8.0至15.0mBar之間的條件下進行。細小級分被作為粒徑分布可控的珍珠巖制品收集起來。分級后的膨脹珍珠巖微球制品的低密度顯示從這種原料制備的粒徑分布可控的珍珠巖制品具有類似從Harborlite2000制得產(chǎn)品的復(fù)雜的多孔特性。
測定粒徑分布、漂浮物含量和藍光亮度的試驗按上文所述方法進行。粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品的測試結(jié)果如表II所示。粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品的粒徑分布的標準偏差與粒徑中值之比小于0.63，粒徑中值小于50微米，漂浮物含量按體積小于10％，藍光亮度大于80且濕密度小于50lb/ft3。
表II實施原料 分級 分級輪速度 d50sdsd/d50漂浮物藍光 濕密度例 器(rpm) (μm) (μm)(體積％) 亮度 (lb/ft3)實施Harborli 5022000 7.90 4.91 0.62 ＜2 8540例1 te2000 ATP實施Harborli 5021000 8.62 5.04 0.58 ＜2 8738例2 te2000 ATP實施Harborli 5020000 9.51 5.63 0.59 ＜2 8837例3 te2000 ATP實施Harborli 5019000 10.43 6.12 0.59 ＜2 8837例4 te2000 ATP實施Harborli 5018000 11.20 6.60 0.59 ＜2 8729例5 te2000 ATP實施Harborli 5017000 14.17 7.82 0.55 ＜2 8523例6 te2000 ATP實施Harborli 5016000 15.23 8.43 0.55 ＜2 8524例7 te2000 ATP實施Harborli 5014000 18.79 10.25 0.55 ＜2 8221例8 te2000 ATP實施Harborli 5012000 22.00 11.91 0.54 ＜2 8120例9 te2000 ATP實施Harborli 5010000 26.85 15.25 0.57 ＜2 8218例10te2000 ATP實施Harborli 50800032.21 19.48 0.60 6 8117例11te2000 ATP實施Harborli 50700036.09 21.99 0.61 8 8117例12te2000 ATP實施Harborli 50600039.05 24.73 0.63 8 8016例13te2000 ATP實施Harborli 200 600013.95 8.13 0.58 ＜2 8224例14te2000 ATP實施 Harborli 200510018.21 10.26 0.56 ＜2 8219例15 te2000 ATP實施 Harborli 200470020.55 11.47 0.56 ＜2 8120例16 te2000 ATP實施 Harborli 200350032.60 18.65 0.57 4 8114例17 te2000 ATP實施 Harborli K13NA 28.01 16.31 0.58 ＜2 8414例18 te800 50CS實施 膨脹后的 50 18200 10.73 6.80 0.63 ＜2 8821例19 Harborli ATPtePA4000實施 膨脹后的 501500014.04 8.05 0.57 ＜2 8618例20 Harborli ATPtePA4000實施 膨脹后的 501400015.49 8.58 0.55＜2 8518例21 Harborli ATPtePA4000對于適宜的涂料填充劑應(yīng)用，粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品的Hegman細度和消光效率(85°光澤)可以按上述方法測得。粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品和目前最常用于此類應(yīng)用的產(chǎn)品的測試結(jié)果列在表III和IV中。市售的精細珍珠巖制品的Hegman細度也被列出以便比較。正如可以看到的，在低Hegman細度和高Hegman細度兩類產(chǎn)品中，粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品都比常規(guī)的硅藻土制品消光效率高(在油基涂料和乳膠涂料中)。表III還顯示了多數(shù)市售的精細顆粒制品的Hegman細度在0左右。這表明粒徑分布可控的改進了的珍珠巖制品具有更好的最大粒徑控制，具有提供了相比之下表面更光滑的涂料和涂層，以及在相關(guān)應(yīng)用中提供了更好的光滑度的優(yōu)勢。
表III實施例 油里的Hegman數(shù)aHarborlite200 0.5Harborlite200Z 0.5Harborlite300C 0.5Harborlite400 0.0DicaliteTM416 0.0EuroperlitaTM75 0.0SM 1012.0SM 2010.0TopcoTM#54 0.0實施例1 6.0實施例2 6.0實施例3 6.0實施例4 5.5實施例5 5.0實施例6 4.0實施例7 4.0實施例8 3.5實施例9 2.3Celite281 2.0實施例10 1.0實施例16 2.0Celite499 4.0實施例14 4.0a在Pennzoil SAE 10W-30電動機潤滑油中表IV實施例 涂料 負載(g) 85°光澤實施例9 油基 8.5 2.1Celite281 油基 8.5 3.2Celite281 乳膠 4.25 13.5實施例10 乳膠 2.0 26.2實施例10 乳膠 3.0 9.8實施例10 乳膠 4.0 4.4實施例16 乳膠 2.0 37.5實施例16 乳膠 3.0 19.0實施例16 乳膠 4.0 8.5Celite499 乳膠 4.0 25.0實施例14 乳膠 4.0 26.4D.
文獻以下出版物、專利、已公開的專利申請所披露的全部內(nèi)容通過引用而被結(jié)合進本文。
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權(quán)利要求
1.一種粒徑分布可控的膨脹珍珠巖制品，其粒徑分布的標準偏差與粒徑中值之比小于0.63，且粒徑中值小于50微米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的膨脹珍珠巖制品，其粒徑分布的標準偏差與粒徑中值之比小于0.60。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的膨脹珍珠巖制品，其粒徑分布的標準偏差與粒徑中值之比小于0.58。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的膨脹珍珠巖制品，其粒徑分布的標準偏差與粒徑中值之比小于0.55。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的膨脹珍珠巖制品，其濕密度小于每立方英尺50磅。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的膨脹珍珠巖制品，其濕密度小于每立方英尺40磅。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的膨脹珍珠巖制品，其濕密度小于每立方英尺35磅。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的膨脹珍珠巖制品，其濕密度小于每立方英尺30磅。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的膨脹珍珠巖制品，其濕密度小于每立方英尺25磅。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的膨脹珍珠巖制品，其濕密度小于每立方英尺20磅。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的膨脹珍珠巖制品，其漂浮物含量小于10體積％。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的膨脹珍珠巖制品，其漂浮物含量小于5體積％。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的膨脹珍珠巖制品，其漂浮物含量小于2.5體積％。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的膨脹珍珠巖制品，其漂浮物含量小于2體積％。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的膨脹珍珠巖制品，其藍光亮度大于80。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的膨脹珍珠巖制品，其藍光亮度大于82。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的膨脹珍珠巖制品，其藍光亮度大于83。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的膨脹珍珠巖制品，其藍光亮度大于85。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的膨脹珍珠巖制品，其Hegman細度大于1.0。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的膨脹珍珠巖制品，其Hegman細度大于2.0。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的膨脹珍珠巖制品，其Hegman細度大于3.0。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的膨脹珍珠巖制品，其Hegman細度大于4.0。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的膨脹珍珠巖制品，其Hegman細度大于5.0。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的膨脹珍珠巖制品，其Hegman細度大于6.0。
25.權(quán)利要求1所述的膨脹珍珠巖制品的制備方法，該方法包括采用空氣分級設(shè)備實現(xiàn)研磨和空氣分級，從而得到膨脹珍珠巖制品。
26.權(quán)利要求1所述的膨脹珍珠巖制品的制備方法，該方法包括用離心篩選得到產(chǎn)品。
27.一種含有權(quán)利要求1的膨脹珍珠巖制品的過濾器、隔熱材料、填充劑、園藝介質(zhì)、溶液培養(yǎng)介質(zhì)或化學(xué)載體。
28.一種從溶液中分離組分的方法，該方法包括將包含各種組分的溶液通過一個含有權(quán)利要求1的膨脹珍珠巖制品的過濾器過濾。
全文摘要
本文介紹了一種粒徑分布可控的膨脹珍珠巖制品、該粒徑分布可控的膨脹珍珠巖制品的制造方法及其用途。例如，該粒徑分布可控的膨脹珍珠巖制品的粒徑分布的標準偏差與粒徑中值之比低(例如為小于0.63)，且粒徑中值地低(例如小于50微米)。該粒徑分布可控的膨脹珍珠巖制品有廣泛的用途，例如在過濾中的應(yīng)用。
文檔編號B01D39/06GK1468147SQ01813866
公開日2004年1月14日 申請日期2001年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月8日
發(fā)明者S·K·帕姆, S K 帕姆, B·王, 值, C·海沃德, 魯爾斯頓, J·S·魯爾斯頓 申請人:先進礦物公司