Источник ионов щелочных металлов со средней скоростью высвобождения ионов и способы получения - RU2015152085A
Код документа: RU2015152085A
Формула
1. Способ получения источника ионов щелочного металла со средней скоростью высвобождения ионов, предусматривающий стадии:
a) объединения содержащего ионы щелочного металла каркасного силиката в виде частиц первого компонента со вторым компонентом, который содержит по меньшей мере один из оксида и гидроксида по меньшей мере одного из щелочноземельного металла и щелочного металла, с образованием твердой смеси, причем мольное отношение кремния к по меньшей мере одному из щелочноземельного металла и щелочного металла второго компонента в твердой смеси находится в диапазоне от приблизительно 1,0:0,1 до приблизительно 1,0:0,3; и
b) подвергания твердой смеси гидротермической обработке с образованием геля, который содержит кремний и щелочной металл из первого компонента, таким образом получая источник ионов щелочного металла.
2. Способ по п. 1, в котором щелочной металл первого компонента включает по меньшей мере один элемент из группы, состоящей из лития, натрия и калия.
3. Способ по п. 2, в котором щелочной металл первого компонента включает калий.
4. Способ по п. 3, в котором содержащий ионы щелочного металла каркасный силикат в виде частиц представляет собой алюмосиликат.
5. Способ по п. 4, в котором содержащий ионы щелочного металла каркасный алюмосиликат включает по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из калиевого полевого шпата (KAlSi3O8), лейцита (KAlSi2O6), кальсилита (KAlSiO4) и нефелина (Na3KAl4Si4O16).
6. Способ по п. 4, в котором первый компонент содержит по меньшей мере приблизительно 5 мас.% эквивалентного количества K2O.
7. Способ по п. 1, в котором второй компонент содержит щелочной металл.
8. Способ по п. 7, в котором щелочной металл второго компонента включает по меньшей мере один элемент из группы, состоящей из лития (Li), натрия (Na) и калия (K).
9. Способ по п. 1, в котором второй компонент содержит щелочноземельный металл.
10. Способ по п. 9, в котором щелочноземельный металл второго компонента включает по меньшей мере один элемент из группы, состоящей из бериллия (Be), магния (Mg), кальция (Са), стронция (Sr).
11. Способ по п. 10, в котором щелочноземельный металл второго компонента включает кальций (Са).
12. Способ по п. 11, в котором кальций второго компонента находится в виде гидроксида кальция (Са(ОН)2).
13. Способ по п. 12, в котором количество гидроксида кальция находится в объединенной твердой смеси в диапазоне от приблизительно 5 мас.% до приблизительно 30 мас.%.
14. Способ по п. 1, дополнительно предусматривающий стадию объединения смеси с жидкой водой с образованием смеси жидкости и твердого вещества перед гидротермической обработкой.
15. Способ по п. 14, в котором количество жидкости, находящейся в смеси жидкости и твердого вещества, находится в массовом отношении жидкости к твердому веществу в диапазоне от приблизительно 0,05:1 до приблизительно 5:1.
16. Способ по п. 15, дополнительно предусматривающий стадию измельчения твердой смеси, чтобы таким образом уменьшить средний размер частиц первого компонента так, чтобы объемный процент указанных частиц с диаметром 5 мкм или менее составлял по меньшей мере приблизительно 30%.
17. Способ по п. 16, дополнительно предусматривающий стадию измельчения твердой смеси, чтобы таким образом уменьшить средний размер частиц первого компонента так, чтобы объемный процент указанных частиц с диаметром 5 мкм или менее составлял по меньшей мере приблизительно 50%.
18. Способ по п. 16, в котором жидкую воду добавляют перед стадией измельчения.
19. Способ по п. 16, в котором жидкую воду добавляют после стадии измельчения.
20. Способ по п. 16, в котором гидротермическая обработка предусматривает подвергание смеси жидкости и твердого вещества воздействию температуры в диапазоне от приблизительно 100°С до приблизительно 350°С в течение периода времени, вполне достаточного для образования геля, который содержит диоксид кремния и щелочной металл из первого компонента, в количестве не менее 10 мас.%.
21. Способ по п. 20, в котором щелочной металл первого компонента представляет собой калий.
22. Способ по п. 16, в котором гидротермическая обработка предусматривает подвергание твердой смеси воздействию давления от приблизительно 100 фунтов/кв. дюйм до приблизительно 500 фунтов/кв. дюйм в течение, по меньшей мере, части периода времени, в который смесь подвергают воздействию температуры от приблизительно 100°С до приблизительно 350°С, чтобы таким образом получить силикатный гель.
23. Способ по п. 22, дополнительно предусматривающий стадию образования первого компонента путем уменьшения размера частиц до размера частиц равного или меньшего приблизительно 5 мм.
24. Способ по п. 23, дополнительно предусматривающий стадию объединения источника ионов щелочного металла с почвой.
25. Способ по п. 1, в котором твердую смесь подвергают воздействию повышенной температуры и давления до тех пор, пока по существу весь щелочноземельный металл первого компонента не станет компонентом геля.
26. Способ по п. 1, в котором массовое отношение фазы тоберморита к фазам непрореагировавшего содержащего ионы щелочного металла каркасного силиката источника ионов щелочного металла составляет от приблизительно 1:1 до приблизительно 0:1.
27. Способ по п. 1, в котором массовое процентное содержание геля K(Na)-A-S-Н источника ионов щелочного металла составляет от приблизительно 10% до приблизительно 100%.
28. Способ по п. 1, в котором удельная площадь поверхности источника ионов щелочного металла составляет от приблизительно 8 м2/г до 50 м2/г.
29. Способ получения источника ионов щелочного металла со средней скоростью высвобождения ионов, предусматривающий стадию уменьшения размера частиц содержащего ионы щелочного металла каркасного силиката, пока по меньшей мере приблизительно 50 мас.% частиц не будут иметь диаметр равный или меньше 5 мкм, что измерено лазерным анализом распределения частиц по размерам.
30. Способ по п. 29, в котором щелочной металл первого компонента включает по меньшей мере один элемент из группы, состоящей из лития, натрия и калия.
31. Способ по п. 30, в котором щелочной металл содержащего ионы щелочного металла каркасного силиката включает калий.
32. Способ по п. 31, в котором силикат содержащего ионы щелочного металла каркасного силиката в виде частиц представляет собой алюмосиликат.
33. Способ по п. 32, в котором содержащий ионы щелочного металла каркасный силикат в виде частиц включает по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из калиевого полевого шпата (KAlSi3O8), лейцита (KAlSi2O6), кальсилита (KAlSiO4) и нефелина (Na3Kal4SiO4O16).
34. Способ по п. 33, в котором содержащий ионы щелочного металла каркасный силикат в виде частиц содержит по меньшей мере приблизительно 5 мас.% эквивалентного количества K2O.
35. Способ по п. 34, в котором содержащий ионы щелочного металла каркасный силикат в виде частиц включает по меньшей мере один элемент из группы, состоящей из сиенита и гранита.
36. Источник ионов щелочного металла со средней скоростью высвобождения ионов, полученный посредством способа, предусматривающего стадии:
a) объединения содержащего ионы щелочного металла каркасного силиката в виде частиц первого компонента со вторым компонентом, который содержит по меньшей мере один из оксида и гидроксида по меньшей мере одного из щелочноземельного металла и щелочного металла, с образованием твердой смеси, причем мольное отношение кремния к по меньшей мере одному из щелочноземельного металла и щелочного металла второго компонента находится в диапазоне от приблизительно 1,0:0,1 до приблизительно 1,0:0,3; и
b) подвергания твердой смеси гидротермической обработке с образованием геля, который содержит диоксид кремния и щелочной металл из первого компонента, таким образом получая источник ионов щелочного металла, состоящий из содержащего ионы щелочного металла силикатного геля в количестве не менее 10 мас.%, причем источник ионов щелочного металла характеризуется удельной площадью поверхности (БЭТ) от приблизительно 8 м2/г до приблизительно 50 м2/г, причем источник ионов щелочного металла высвобождает не менее 1 г калия на 1 кг источника ионов щелочного металла и не менее 1 мас.% кремниевой кислоты в течение 24 ч при воздействии водного раствора, который ненасыщен по калию и диоксиду кремния.
37. Источник ионов щелочного металла по п. 36, дополнительно содержащий стадию объединения смеси с жидкой водой с образованием смеси жидкости и твердого вещества перед гидротермической обработкой.
38. Источник ионов щелочного металла по п. 37, в котором количество жидкости, находящееся в смеси жидкости и твердого вещества, находится в массовом отношении жидкости к твердому веществу смеси в диапазоне от приблизительно 0,05:1 до 5:1.
39. Источник ионов щелочного металла по п. 38, дополнительно содержащий стадию измельчения твердой смеси.
40. Источник ионов щелочного металла по п. 39, в котором жидкая вода добавлена в твердую смесь перед стадией измельчения.
41. Источник ионов щелочного металла по п. 40, в котором жидкая вода добавлена в твердую смесь после стадии измельчения.
42. Источник ионов щелочного металла по п. 36, в котором щелочной металл, содержащий ионы щелочного металла каркасного силиката в виде частиц, включает по меньшей мере один элемент из группы, состоящей из лития, натрия и калия.
43. Источник ионов щелочного металла по п. 42, в котором щелочной металл, содержащий ионы щелочного металла каркасного силиката в виде частиц, включает калий.
44. Источник ионов щелочного металла по п. 43, в котором содержащий ионы щелочного металла каркасный силикат в виде частиц представляет собой алюмосиликат.
45. Источник ионов щелочного металла по п. 44, в котором содержащий ионы щелочного металла каркасный силикат в виде частиц включает по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из калиевого полевого шпата (KAlSi3O8), лейцита (KAlSi2O6), кальсилита (KAlSiO4) и нефелина (Na3KAl4Si4O16).
46. Источник ионов щелочного металла по п. 45, в котором содержащий ионы щелочного металла каркасный силикат в виде частиц содержит по меньшей мере приблизительно 5 мас.% эквивалентного количества K2O.
47. Источник ионов щелочного металла по п. 45, в котором содержащий ионы щелочного металла каркасный силикат в виде частиц включает по меньшей мере один элемент из группы, состоящей из сиенита, нефелинового сиенита и гранита.
48. Источник ионов щелочного металла по п. 36, у которого массовое отношение фазы тоберморита к сумме фаз микроклина плюс ортоклаза источника ионов щелочного металла составляет от приблизительно 0,1:1 до приблизительно 0:1.
49. Источник ионов щелочного металла по п. 36, у которого массовое процентное содержание геля K(Na)-A-S-H источника ионов щелочного металла составляет от приблизительно 10% до приблизительно 100%.
50. Источник ионов щелочного металла по п. 36, у которого удельная площадь поверхности источника ионов щелочного металла составляет от приблизительно 8 м2/г до 50 м2/г.
51. Источник ионов щелочного металла со средней скоростью высвобождения, полученный посредством способа, предусматривающего стадию измельчения, содержащего ионы щелочного металла каркасного силиката в виде частиц, пока по меньшей мере приблизительно 50 мас.% частиц не будут иметь диаметр равный или меньший 5 мкм, что измерено при помощи лазерного анализа распределения частиц по размерам, чтобы таким образом получить источник ионов щелочного металла с удельной площадью поверхности по Брунауэру-Эмметту-Теллеру (БЭТ) от приблизительно 3 м2/г до приблизительно 10 м2/г.
52. Источник ионов щелочного металла по п. 51, в котором щелочной металл, содержащий ионы щелочного металла каркасного силиката в виде частиц, включает по меньшей мере один элемент из группы, состоящей из лития, натрия и калия.
53. Источник ионов щелочного металла по п. 52, в котором щелочной металл, содержащий ионы щелочного металла каркасного силиката в виде частиц, включает калий.
54. Источник ионов щелочного металла по п. 53, в котором содержащий ионы щелочного металла каркасный силикат в виде частиц представляет собой алюмосиликат.
55. Источник ионов щелочного металла по п. 54, в котором содержащий ионы щелочного металла каркасный силикат в виде частиц включает по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из калиевого полевого шпата (KAlSi3O8), лейцита (KAlSi2O6), кальсилита (KAlSiO4) и нефелина (Na3KAl4Si4O16).
56. Источник ионов щелочного металла по п. 55, в котором содержащий ионы щелочного металла каркасный силикат в виде частиц содержит по меньшей мере приблизительно 5 мас.% эквивалентного количества K2O.
57. Источник ионов щелочного металла по п. 51, в котором содержащий ионы щелочного металла каркасный силикат в виде частиц включает по меньшей мере один элемент из группы, состоящей из сиенита, нефелинового сиенита и гранита.
