[发明专利]制备表面改性的矿物材料的方法、得到的产物及其用途

说明书

本发明涉及为了对矿物材料的表面进行改性、更重要地是为了有助于其脱水以及脱水之后的应用而实施的技术领域。

本发明的第一目的是对至少一种矿物材料的表面的至少一部分进行改性的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤a)以含水饼或悬浮液的形式提供至少一种矿物材料，所述饼或悬浮液具有5~10的pH；

步骤b)向步骤a)的所述矿物材料中添加至少一种试剂；

步骤c)得到所述矿物材料的悬浮液，所述悬浮液具有小于10的pH，且如果步骤a)的所述矿物材料的等电点大于7则该pH大于7且如果所述等电点为7以下则该pH大于步骤a)的所述矿物材料的等电点；

特征在于：

--所述试剂为：

○处于具有小于6的pH的水溶液或稳定的含水胶体的形式；

○通过在含水环境中将至少一种含膦酸的化合物与一种或多种金属阳离子或含金属的阳离子化合物进行混合而形成，其中所述金属选自：铝、锆、锌、钴、铬、铁、铜、锡、钛及其混合物，且其中计量加入所述含膦酸的化合物和所述金属阳离子或含金属的阳离子化合物，使得膦酸盐的羟基:金属阳离子或含金属的阳离子化合物的摩尔比为10:1~2:1；以及

○在步骤b)中以对应于0.04~1 mg试剂干重每m²矿物材料的比表面积的量提供。

本发明的第二目的是通过本发明的方法得到的产物。

本发明的第三目的是其中对通过本发明方法得到的处于悬浮液形式的产物进行脱水以形成低体积滤饼或离心滤饼的方法。

本发明的第四目的涉及至少一种试剂作为在具有5~10的pH的矿物材料的水性悬浮液中的添加剂的用途，所述至少一种试剂为：

○处于具有小于6的pH的水溶液或稳定的含水胶体的形式；

○通过在含水环境中将至少一种含膦酸的化合物与一种或多种金属阳离子或含金属的阳离子化合物进行混合而形成，其中所述金属选自：铝、锆、锌、钴、铬、铁、铜、锡、钛及其混合物，且其中计量加入所述含膦酸的化合物和所述金属阳离子或含金属的阳离子化合物，使得膦酸盐的羟基:金属阳离子或含金属的阳离子化合物的摩尔比为10:1~2:1；以及

○量对应于0.04~1mg试剂干重每m²矿物材料的总表面积。

特征在于，这种添加剂导致在对悬浮液进行脱水时形成低体积、高固体含量的滤饼或离心饼或沉降饼。

出于本发明的目的，矿物材料的等电点是矿物材料的表面不带电荷时的pH且通过在下文中的实施例部分中提供的测量方法可评价。

关于本申请的目的，膦酸包含至少一个PO(OH)₂基团，其中通过共价P-C键将该基团连接到剩余分子上。膦酸可以为非聚合的，或者呈沿聚合物链的侧挂膦酸基团，例如通过含膦酸基团的单体引入聚合物链上。

出于本申请的目的，根据下文中的实施例部分中提供的测量方法，在25℃下测量矿物材料的平衡pH。同样地，根据下文中的实施例部分提供的测量方法在25℃下测量所有其他pH值。

为了调节含有矿物材料的水性悬浮液的固体含量或更通常地为了限制体积-或重量-相关的运输成本，通常通过过滤、离心或蒸发工艺对包含矿物材料的水性悬浮液进行部分或全部脱水。

过滤工艺通过插入仅能够通过流体的介质将流体与固体组分分离。通过在过滤介质方向上对悬浮液施加压力，或通过从过滤器下游产生真空，可帮助流体通过介质的通道。

即使当在无另外的流体通过过滤介质的程度下实施过滤时，保留在过滤器上的固体材料可仍包含流体部分。从许多原因考虑，期望降低过滤的矿物材料的水含量并提高滤饼的紧凑度，所述原因包括：提高过滤室的回收，运输和处理成本的下降以及随后热干燥的能量成本的下降。

另一方面，随后为了在过滤步骤之后以滤饼的形式回收矿物材料，这种材料必须存在某些特征。如果将其重新引入含水环境中，所述矿物材料必须可快速润湿。如果在矿物材料的表面处发生任何反应，则该表面环境必须适于支持这些反应。

申请人已经确认，在该矿物材料的水性悬浮液的过滤之后在过滤器上回收的矿物材料根据如下机理保持水。

首先，如果矿物材料颗粒的特征是存在任何的孔，水会保持在这种材料的孔体积内。将这种水称作“颗粒孔内的水”。