低可溶性鐵含量的硅藻土助濾劑制造技術

本發明專利技術公開了用于制造低可溶性鐵，中流速的硅藻土助濾劑的方法和這樣的助濾劑。鋁酸鈉用作添加劑。與由相同的礦石制成的相似滲透率的直接煅燒的或蘇打粉助熔煅燒的硅藻土助濾劑相比，所公開的助濾劑的鐵溶解度低得多。例如，與由相同的礦石并且用蘇打粉助熔煅燒制成的相似的助濾劑的EBC可溶性鐵多于140ppm相比，使用堿性鋁酸鹽作為添加劑/助熔劑制成的所公開的約0.3至約2.0達西的助濾劑的EBC可溶性鐵含量小于約100ppm。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術公開了可溶性鐵含量減少的硅藻土或硅藻土助濾劑，以及用于減少硅藻土 或硅藻土助濾劑中的可溶性鐵含量的方法。
技術介紹
硅藻土（硅藻泥）為沉積物，其包括硅藻的硅質骨骼（細胞膜）形式的二氧化硅。 硅藻是微觀單細胞金褐藻的多樣化集合，所述金褐藻通常屬于具有各種不同且復雜結構的 繁復硅質骨骼的硅藻類。因為這些繁復的骨骼結構，硅藻土可以用作從流體中分離顆粒的 助濾劑。在過濾過程中，硅藻土特有的復雜的多孔結構可以物理上誘捕顆粒。硅藻土還可 以提高呈現渾濁或含有懸浮顆粒或微粒物質的流體的清晰度。 因為硅藻是水生的，所以硅藻土礦床通常在與現有或以前的水體相關的位置發 現。硅藻土礦床通常分為淡水和海水類。 當用作助濾劑時，硅藻土產品中的鐵可能在待過濾的液體中變成可溶的。在許多 應用中，已過濾的流體中的鐵含量增加可能是不想要的或甚至是不可接受的。例如，當硅藻 土助濾劑用于過濾啤酒時，溶解在啤酒中的鐵可能會對啤酒的口感和貨架期產生不利的影 響。因此，釀造業要求硅藻土助濾劑中溶于啤酒的鐵的含量低。 釀造業已經發展了兩種協議以測量硅藻土助濾劑中可溶于啤酒的鐵含量。在歐洲 釀造公約（EBC)協議中，測量溶液中的鐵含量之前，將1%鄰苯二甲酸氫鉀溶液與助濾劑接 觸兩個小時。在美國釀造化學家協會（American Society of Brewing Chemists)協議中， 啤酒樣品與助濾劑接觸9分鐘，然后測量啤酒中的所得鐵含量。 已經研發許多方法以降低硅藻土助濾劑中的可溶鐵含量。此方法之一是硅藻土礦 石選擇；一些硅藻土礦石天然地含有比其它礦石更少的鐵。一些其它礦石可能含有相對較 高的鐵含量，但是，由于礦石的總化學構成，由這些礦石制成硅藻土助濾劑可能仍然具有較 低的可溶性鐵含量。但是，單獨的礦石選擇可能不足以向釀造和其它工業供應所需的低可 溶性鐵含量的硅藻土助濾劑。 改變硅藻泥中的可溶性鐵含量的另一種已知方法是煅燒工藝。煅燒通常涉及在高 溫，例如，超過900°C (1652° F)，加熱硅藻土。兩種類型的煅燒工藝在硅藻土工業中經常實 踐：直接煅燒和助熔煅燒。 直接煅燒不涉及添加助熔劑，并且直接煅燒通常會減少硅藻土中的有機物和揮發 物的存在。直接煅燒也誘導顏色從灰白色轉變成棕褐色或粉紅色。直接煅燒通常用于生產 低至中滲透率直到〇. 7達西的助濾劑。直接煅燒通常導致硅藻土表面脫水，其常伴隨煅燒 產品中可溶性鐵含量增加。另一方面，由于燒結和集聚，在煅燒期間，硅藻土顆粒的表面積 減小。表面積減少降低可溶性鐵含量，因為硅藻土產品中的一些鐵變成不可從微粒表面進 入，與待過濾的流體接觸。此外，進一步地，煅燒溫度和/或煅燒程度也會影響可溶性鐵含 量。 例如，由某些礦石制成的、接近其滲透率范圍（0. 3-0. 7達西）的最高端的直接煅 燒的常規硅藻土助濾劑具有減少的可溶性鐵含量，因為表面積減少的效果往往強于表面脫 水的效果。與此相反，利用其它一些硅藻土礦石，可溶性鐵含量隨煅燒程度而增加，直到其 過度煅燒，導致表面積和孔隙度嚴重減少，且濕塊密度增加，從而致使產品不能有效地作為 助濾劑。結果，由這些礦石制成的、0. 3-0. 7達西滲透率的直接煅燒的硅藻土助濾劑的可溶 性鐵含量較高，有時超過lOOppm (由EBC法確定）。 硅藻土，也可以與堿性助熔劑，比如，碳酸鈉（蘇打粉），或氯化鈉，一起煅燒，以使 過濾助劑的滲透率范圍為〇. 5至10達西。當硅藻土用鈉系助溶劑在中等溫度下進行助熔 煅燒以生產滲透率范圍為〇. 5至2達西的助濾劑時，該助濾劑的可溶性鐵含量通常具有比 直接煅燒的助濾劑的可溶性鐵含量更高，因為二氧化硅基質部分地轉化為更可溶的堿性硅 酸鹽，從而增加鐵的溶解度。煅燒溫度也有關；由于有效的表面積的減小，在較高溫度助熔 煅燒且滲透率高于2達西的硅藻土助濾劑的可溶性鐵含量通常比在更溫和或較低溫度煅 燒的助濾劑的可溶性鐵含量低。 總之，在鐵溶解度控制方面，滲透率范圍在〇. 5至2達西的助熔煅燒的助濾劑是難 以制造的等級。此外，為了控制滲透率或使其保持在中低范圍，煅燒通常在相對較低的溫度 進行，這防止表面積顯著減少和由常見的助熔劑引起的可溶性鐵含量增加的部分逆轉。無 論如何，凈效果是增加可溶性鐵含量。煅燒之后，硅藻土助濾劑的可溶性鐵含量可以隨時間 自然降低。例如，通過環境空氣中的濕度引起的表面再水合是通過老化過程減少可溶性鐵 的一種天然機制。然而，自然地實現可溶性鐵含量減少可能需要幾個月，并且結果可能隨季 節和硅藻土礦石的選擇而波動。 已知在較高溫度的水合或水處理加速可溶性鐵減少過程。典型的水合處理可以包 括噴灑硅藻土助濾劑與水，并且在助濾劑仍是熱的，例如溫度范圍為約60°C (140° F)至約 95°C (203° F)時，使水與助濾劑混合。經處理的助濾劑可保持在容器，例如箱和有軌車中， 直到可溶性鐵含量減少至所需水平。水合處理也可包括使用蒸汽和/或在加壓容器中以高 于100°C (212° F)的溫度進行，如專利號為7, 767, 621的美國專利所述。 然而，水合處理對可溶性鐵含量較高的某些硅藻土助濾劑可能無效。此外，更強化 的水合處理可能不具有成本效益。水合處理通常對中間滲透率的助熔煅燒的硅藻土助濾劑 不太有效。 化學品也可應用于助濾劑以降低可溶性鐵含量。化學方法包括，例如，酸洗滌，如 專利號為5, 656, 568的美國專利所述，作為制造高純度娃藻土助濾劑的過程的一部分。也 實踐過用螯合溶液，比如乙二胺四乙酸（EDTA)或檸檬酸浸出。雖然這樣的方法可能在減少 可溶性金屬含量有點效果，但這樣的過程通常是昂貴的，并且不能用于常規的助濾劑制造。 專利號為5, 009, 906的美國專利描述了用于減少可溶性鐵含量的另一種化學處理，其中堿 金屬硅酸鹽溶液應用于硅藻土助濾劑以減少可溶性多價金屬如鐵和鋁的含量。申請號為 2011/0174732的美國專利申請描述了用于減少可溶性金屬含量的另一種化學處理，其中金 屬阻斷劑，比如含磷的化學品，比如堿（聚）磷酸鹽，用于在煅燒之前對硅藻土進行預處理。 申請號為2010/0195168美國專利申請公開了使用至少一種堿金屬或堿土金屬鋁 酸鹽以使低結晶二氧化硅硅藻土助濾劑的方英石小于1%。該專利申請公開了含有至少一 種堿金屬或堿土金屬鋁酸鹽和小于1%的方英石的硅藻土助濾劑。該專利申請還公開了通 過在低于900°C的溫度煅燒使用至少一種堿金屬或堿土金屬鋁酸鹽制造這種低結晶二氧化 硅硅藻土助濾劑的過程。這樣低的煅燒溫度是防止形成大量的方石英所需的。 因此，需要有效方法以生產低可溶性鐵含量的硅藻土助濾劑，特別是在約0. 3至 約2達西的中間滲透率范圍的硅藻土助濾劑，并且特別是由通常生產較高可溶性鐵含量的 助濾劑產品的礦石生產低可溶性鐵含量的硅藻土助濾劑。
技術實現思路
在一個方面，公開硅藻土助濾劑，其包括至少一種堿性鋁酸鹽，用歐洲釀造公約 (EBC)測量法測得的小于約lOOppm的EBC可溶性鐵含量或用美國釀造化學家協會（ASBC) 測量法測得的小于約50ppm的ASBC可溶性鐵含量。公開的硅藻土助濾劑的方石英含量超 過lwt %，并且滲透率范圍為約0. 3至約2達西。在一種優選形式中，該助本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種硅藻土助濾劑，包括：至少一種堿性鋁酸鹽；用歐洲釀造公約(EBC)測量法測得的低于約100ppm的EBC可溶性鐵含量，或用美國釀造化學家協會(ASBC)測量法測得的低于約50ppm的ASBC可溶性鐵含量；含量超過1wt％的方石英；并且其中所述助濾劑的滲透率范圍為約0.3達西至約2達西。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王群，皮特·E·倫茲，江崇軍，布拉德利斯科特·漢弗萊斯，
申請(專利權)人：EP礦產有限公司，
類型：發明
國別省市：美國;US