[发明专利]制备合成矿物颗粒的方法

说明书

本发明涉及一种用于制备式(Al_yM_1‑y)₂(Si_xGe_1‑x)₂O₅(OH)₄的合成矿物颗粒的方法，其中，M表示选自由镓和稀土元素组成的组中的至少一种三价金属，所述方法包括以下步骤：通过以下之间的共沉淀反应来制备所述合成矿物颗粒的前体凝胶：选自铝和M的金属的至少一种盐和选自由偏硅酸钾、偏硅酸钠、偏锗酸钾和偏锗酸钠组成的组中的至少一种硅源，在制备所述前体凝胶的过程中(Al_yM_1‑y)/(Si_xGe_1‑x)的摩尔比等于1，在所述共沉淀反应的过程中加入至少一种碱，在250℃～600℃的温度下进行所述前体凝胶的溶剂热处理。

技术领域

本发明涉及一种用于制备合成矿物颗粒的方法和通过该方法可获得的组合物。

背景技术

许多矿物质，如硼酸盐或硅酸盐，被用于各种工业领域。例如，高岭石在工业的许多领域，诸如造纸、聚合物、化妆品、油漆以及清漆，以颗粒形式用作矿物填料。高岭石也用作陶瓷基料。

高岭石(kaolinite)属于页硅酸盐的家族。页硅酸盐(层状硅酸盐)在结构上由结晶性的基本片的规则堆叠组成，基本片的数量从数个单元到数千个单元不等。在页硅酸盐中，尤其包括高岭石和蛇纹石的组的特征在于，每个基本片由四面体层和八面体层缔合形成。1:1页硅酸盐中的八面体层由O^2-和OH^-离子(以1/1O^2-/OH^-的摩尔比)的平面形成。每个四面体层形成四面体的二维网络，其中一个顶点被来自八面体层的氧占据，而另外三个顶点被大致共面的氧占据。

该组对应于1:1页硅酸盐。鉴于它们的结构，1:1页硅酸盐也被称为“TO”(四面体-八面体)。与蒙脱石不同，高岭石被认为是非膨胀的，并且其特征在于在层间间隙(各基本片之间的空间)中缺少水分子和阳离子，因为水分子尤其赋予矿物质以膨胀性质。

在自然界中，高岭石总是与许多其他化合物(如石英)以及铁氧化物和氢氧化物缔合。高岭土(Kaolin)表明高岭石与这些可能以不同比例存在的其他化合物的缔合。除此之外，天然高岭石在其晶体网络中含有诸如镍或铁等的化学元素以及诸如铀或砷等吸附的化学元素。

将高岭土纯化成高岭石的方法耗时、昂贵且复杂。此外，这些方法从没有允许获得真正意义上的高岭石。它们也不可能获得在产品晶体网络中不含任何其他化学元素例如，镍的产品。此外，高岭土的纯化方法不允许除去吸附的化学元素，如铀或砷。

允许控制所制备的颗粒的化学组成的合成高岭石的方法在本领域是已知的。

题为“Influence du pH,du matériau de départ et de la durée de synthèsesur la cristallinitéde la kaolinite”(Fialips et al,C.R.Acad.Sci.Paris,Sciences de la Terre et des planètes 1999,vol 328,pp 515-520)的科学出版物例如描述了通过在220℃下水热处理无定形凝胶35～182天来制备高岭石的方法。

JP H05 170426描述了一种从硅酸钠溶液和硫酸铝溶液开始合成高岭石的方法，其中需要至少五天的水热处理以获得高岭石。

题为“Hydrothermal(200℃)synthesis and crystal chemistry of iron-richkaolinites”(S.Petit et al.,Clay Minerais,vol.25,no.2,01.01.1990,pp.181-196)的科学出版物描述了水热合成富铁高岭石的方法，其中铝被铁取代。水热处理在200℃下进行7～36天。