EA047029B1 - PROCESSING AND PURIFICATION OF CARBONIC MATERIALS - Google Patents
PROCESSING AND PURIFICATION OF CARBONIC MATERIALS Download PDFInfo
- Publication number
- EA047029B1 EA047029B1 EA202290147 EA047029B1 EA 047029 B1 EA047029 B1 EA 047029B1 EA 202290147 EA202290147 EA 202290147 EA 047029 B1 EA047029 B1 EA 047029B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- mixture
- alkali metal
- fluid
- carbonaceous
- carbon black
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 title description 10
- 238000000746 purification Methods 0.000 title description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 178
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 108
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 claims description 102
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims description 102
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 77
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 76
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 68
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 claims description 40
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 claims description 35
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 27
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 27
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 26
- 239000010920 waste tyre Substances 0.000 claims description 20
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims description 17
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 claims description 17
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 claims description 15
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 15
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 claims description 14
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 14
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 14
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 13
- ZRALSGWEFCBTJO-UHFFFAOYSA-N Guanidine Chemical compound NC(N)=N ZRALSGWEFCBTJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 9
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 claims description 9
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 7
- CHJJGSNFBQVOTG-UHFFFAOYSA-N N-methyl-guanidine Natural products CNC(N)=N CHJJGSNFBQVOTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- -1 ammonium halides Chemical class 0.000 claims description 6
- SWSQBOPZIKWTGO-UHFFFAOYSA-N dimethylaminoamidine Natural products CN(C)C(N)=N SWSQBOPZIKWTGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 5
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 claims description 5
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 4
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000002357 guanidines Chemical class 0.000 claims description 4
- 229940083094 guanine derivative acting on arteriolar smooth muscle Drugs 0.000 claims description 4
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims description 2
- 235000019351 sodium silicates Nutrition 0.000 claims description 2
- 241001072332 Monia Species 0.000 claims 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 10
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 6
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910002026 crystalline silica Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- ICIWUVCWSCSTAQ-UHFFFAOYSA-N iodic acid Chemical class OI(=O)=O ICIWUVCWSCSTAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000001139 pH measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000004451 qualitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000000956 solid--liquid extraction Methods 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000007655 standard test method Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Description
Настоящее изобретение относится к способу обработки и/или очистки углеродистых твердых веществ и к применению гидрида азота в качестве диспергирующего агента для получения и/или стабилизации водной суспензии.The present invention relates to a method for treating and/or purifying carbonaceous solids and to the use of nitrogen hydride as a dispersing agent to obtain and/or stabilize an aqueous suspension.
Богатые углеродом материалы, такие как сажа, активированный уголь, некоторые продукты пиролиза, графитовые электроды и многие другие материалы на основе графита, имеют большое промышленное значение.Carbon-rich materials such as carbon black, activated carbon, some pyrolysis products, graphite electrodes and many other graphite-based materials are of great industrial importance.
Важным богатым углеродом материалом является, например, промышленная сажа, также известная как технический углерод. В отличие от обычной сажи, технический углерод получают путем целенаправленного пиролиза углеродистых материалов. Эти особые производственные процессы позволяют синтезировать частицы технического углерода в нанометровом диапазоне, размер первичных частиц и структура поверхности которых могут быть адаптированы к соответствующим областям применения. Годовое производство технического углерода составляло около 8 миллионов тонн в 1996 году и, по оценкам, увеличится до более чем 15 миллионов тонн к 2022 году. Технический углерод используют в основном в качестве добавки во многих резиновых изделиях (сажа для резиновой смеси) и в качестве красителя для пластмасс, красок, покрытий и чернил (черный пигмент). С почти 85% годового производства в мире большая часть его применения приходится на шинную промышленность. Производство нового технического углерода (первичного технического углерода) требует значительного количества сырья и энергии, а также генерирует значительное количество углекислого газа. В то же время Европейский Союз, например, выдает около 3,2 миллиона тонн отработанных шин в год, а Соединенные Штаты Америки даже выдают 4,4 миллиона тонн отработанных шин в год. Уже были предприняты усилия по переработке технического углерода из старых материалов, таких как отработанные шины. Обычно известные процессы рециркуляции основаны на пиролизе отходов с последующей переработкой полученного остатка пиролиза. Однако полученный таким образом технический углерод (извлеченный технический углерод) имеет содержание углерода только приблизительно 80% по сравнению с вновь произведенным техническим углеродом, и это не адекватная альтернатива. В частности, извлеченный технический углерод часто содержит высокую долю золы, которая обычно состоит из сульфида цинка, оксида цинка, диоксида кремния и/или оксида алюминия. Такое высокое содержание золы ограничивает возможные применения и, таким образом, снижает ценность переработанного продукта. При повторном использовании в производстве шин зольные компоненты в извлеченном техническом углероде вызывают, например, снижение прочности и долговечности резины. При использовании в качестве красителя для пластмасс, красок, лаков или чернил меньшее значение интенсивности цвета или степени черноты извлеченного технического углерода является ограничением.An important carbon-rich material is, for example, industrial carbon black, also known as carbon black. Unlike conventional soot, carbon black is produced by targeted pyrolysis of carbonaceous materials. These special manufacturing processes allow the synthesis of carbon black particles in the nanometer range, the primary particle size and surface structure of which can be tailored to the respective application areas. Annual production of carbon black was about 8 million tons in 1996 and is estimated to increase to more than 15 million tons by 2022. Carbon black is used primarily as an additive in many rubber products (rubber compound black) and as a colorant in plastics, paints, coatings and inks (black pigment). With nearly 85% of the world's annual production, most of its use is in the tire industry. The production of new carbon black (primary carbon black) requires significant amounts of raw materials and energy, and also generates significant amounts of carbon dioxide. At the same time, the European Union, for example, produces about 3.2 million tons of waste tires per year, and the United States of America even produces 4.4 million tons of waste tires per year. Efforts have already been made to recycle carbon black from old materials such as waste tires. Typically known recycling processes are based on pyrolysis of waste followed by recycling of the resulting pyrolysis residue. However, the carbon black thus produced (recovered carbon black) has a carbon content of only approximately 80% of that of newly produced carbon black, and is not an adequate alternative. In particular, the recovered carbon black often contains a high proportion of ash, which typically consists of zinc sulfide, zinc oxide, silica and/or alumina. This high ash content limits possible applications and thus reduces the value of the processed product. When reused in tire production, the ash components in the recovered carbon black cause, for example, a decrease in the strength and durability of the rubber. When used as a colorant for plastics, paints, varnishes or inks, the lower color intensity or blackness of the recovered carbon black is a limitation.
Например, способ удаления золы из отработанных шин известен из заявки на патент США US 20150307714 А1. Заявка на патент Китая CN 109266376 относится к способу переработки и растворения отработанных шин с использованием пероксидов и органических растворителей при повышенных температуре и давлении. Заявка на патент Китая CN108384287 также относится к способу переработки и растворения отработанных шин. Заявка на патент США US 2018320082 А1 относится к способу переработки отработанных шин с использованием микроволнового излучения. Из международной заявки на патент WO 2013/175488 А2 известен способ получения технического углерода с пониженным содержанием серы.For example, a method for removing ash from waste tires is known from US patent application US 20150307714 A1. Chinese patent application CN 109266376 relates to a method for recycling and dissolving waste tires using peroxides and organic solvents at elevated temperature and pressure. Chinese patent application CN108384287 also relates to a method for recycling and dissolving waste tires. US patent application US 2018320082 A1 relates to a method for recycling waste tires using microwave radiation. From the international patent application WO 2013/175488 A2, a method for producing carbon black with a low sulfur content is known.
Одним из недостатков известных способов является, например, использование высоких концентраций кислоты или органических растворителей, что является проблематичным с точки зрения здоровья, экологии или обращения с ними. Кроме того, способы предшествующего уровня техники часто имеют длительное время экстракции и/или позволяют извлекать только структурно и морфологически модифицированный технический углерод низкого качества.One of the disadvantages of the known methods is, for example, the use of high concentrations of acid or organic solvents, which are problematic from a health, environmental or handling point of view. In addition, prior art methods often have long extraction times and/or only recover structurally and morphologically modified low quality carbon black.
Желательна разработка нового способа обработки и очистки углеродистых материалов, который не имеет существовавших ранее недостатков. Существует потребность в способе эффективной обработки и очистки углеродистых материалов, особенно технического углерода. Также существует потребность в способе обработки и очистки углеродистых материалов, особенно технического углерода, который не требует высоких концентраций кислоты или органических растворителей. Также существует потребность в способе обработки и очистки углеродистых материалов, особенно технического углерода, который не требует длительного времени экстракции и/или позволяет извлекать в значительной степени не измененные структурно и морфологически богатые углеродом материалы, особенно технический углерод. Кроме того, требуется способ обработки и очистки углеродистых материалов, особенно технического углерода, который обеспечивает продукт высокой чистоты и/или с низким содержанием золы. В частности, существует потребность в способе извлечения и очистки технического углерода из отработанных шин, который обеспечивает извлеченный технический углерод, который аналогичен или, в идеале, имеет такое же качество, что и вновь полученный технический углерод, и в частности, имеет низкую зольность и/или содержание серы и практически в значительной степени не измененные физические свойства по сравнению с первоначально использованным техническим углеродом.It is desirable to develop a new method for processing and purifying carbonaceous materials that does not have pre-existing disadvantages. There is a need for a method for efficiently processing and purifying carbonaceous materials, especially carbon black. There is also a need for a method for treating and purifying carbonaceous materials, especially carbon black, that does not require high concentrations of acid or organic solvents. There is also a need for a method for processing and purifying carbonaceous materials, especially carbon black, that does not require long extraction times and/or allows recovery of substantially intact structurally and morphologically carbon-rich materials, especially carbon black. In addition, a method of processing and purifying carbonaceous materials, especially carbon black, that provides a product of high purity and/or low ash content is required. In particular, there is a need for a process for recovering and purifying carbon black from waste tires that provides recovered carbon black that is similar, or ideally of the same quality, as newly produced carbon black, and in particular has a low ash content and/or or sulfur content and substantially unchanged physical properties compared to the carbon black originally used.
Таким образом, целью настоящего изобретения является создание способа обработки и очистки углеродистых материалов, который не имеет существовавших ранее недостатков. Еще одной целью являIt is therefore an object of the present invention to provide a method for treating and purifying carbonaceous materials that does not have the pre-existing disadvantages. Another goal is
- 1 047029 ется создание способа эффективной обработки и очистки углеродистых материалов, особенно технического углерода. Еще одной целью является создание способа обработки и очистки углеродистых материалов, в частности, технического углерода, который не требует использования высоких концентраций кислоты или органических растворителей. Другой целью является создание способа обработки и очистки углеродистых материалов, особенно технического углерода, который не требует длительного времени экстракции и/или позволяет извлекать в значительной степени не измененный структурно и морфологически технический углерод. Еще одной целью является создание способа обработки и очистки углеродистых материалов, особенно технического углерода, который обеспечивает продукт высокой чистоты и/или с низким содержанием золы. В частности, одной целью настоящего изобретения является создание способа извлечения и очистки технического углерода из отработанных шин, который обеспечивает извлеченный технический углерод, который имеет аналогичное или, в идеале, такое же качество, что и вновь полученный технического углерода, и в частности, имеет низкое содержание золы и/или серы, а также в значительной степени не измененные физические свойства по сравнению с первоначально используемым техническим углеродом.- 1 047029 is the creation of a method for effective processing and purification of carbonaceous materials, especially carbon black. Another goal is to provide a method for treating and purifying carbonaceous materials, particularly carbon black, that does not require the use of high concentrations of acid or organic solvents. Another object is to provide a method for processing and purifying carbonaceous materials, especially carbon black, that does not require long extraction times and/or allows recovery of carbon black that is substantially structurally and morphologically intact. Another object is to provide a method for processing and purifying carbonaceous materials, especially carbon black, that provides a product of high purity and/or low ash content. In particular, one object of the present invention is to provide a method for recovering and purifying carbon black from waste tires that provides recovered carbon black that is of similar or, ideally, the same quality as newly produced carbon black, and in particular has low ash and/or sulfur content, and substantially unchanged physical properties compared to the carbon black originally used.
Одной или более из вышеуказанных целей достигают посредством способа обработки и/или очистки углеродистых твердых веществ согласно настоящему изобретению. Способ обработки и/или очистки углеродистых твердых веществ по изобретению включает стадии:One or more of the above objects is achieved by the method of treating and/or purifying carbonaceous solids according to the present invention. The method for treating and/or purifying carbonaceous solids according to the invention includes the steps of:
a) предоставление смеси, содержащей углеродистое твердое вещество и по меньшей мере одно неорганическое соединение;a) providing a mixture containing a carbonaceous solid and at least one inorganic compound;
b) предоставление водной текучей среды, содержащей гидрид азота;b) providing an aqueous fluid containing nitrogen hydride;
c) предоставление гидроксида щелочного металла и/или щелочного металла;c) providing an alkali metal hydroxide and/or an alkali metal;
d) приведение в контакт смеси стадии (а), текучей среды стадии (b) и гидроксида щелочного металла и/или щелочного металла стадии (с).d) bringing into contact the mixture of step (a), the fluid of step (b) and the alkali metal hydroxide and/or alkali metal of step (c).
e) воздействие на композицию, полученную на стадии (d), пониженной или повышенной температуры и/или пониженного или повышенного давления.e) subjecting the composition obtained in step (d) to reduced or increased temperature and/or reduced or increased pressure.
е) отделение углеродистого твердого вещества от композиции, полученной на стадии (е).e) separating the carbonaceous solid from the composition obtained in step (e).
Неожиданно было обнаружено, что способ по настоящему изобретению можно использовать для селективного удаления неорганических соединений, таких как минералы и/или соли, из богатой углеродом твердой смеси или суспензии из нее. Кроме того, было обнаружено, что физические свойства углерода, присутствующего в исходной смеси, не изменяются или существенно не меняются при выполнении способа по настоящему изобретению. Таким образом, способ по изобретению позволяет получать твердое вещество с очень высоким содержанием углерода и высокой функциональностью для дальнейшей обработки или применения на более поздней стадии.Surprisingly, it has been discovered that the method of the present invention can be used to selectively remove inorganic compounds, such as minerals and/or salts, from a carbon-rich solid mixture or suspension thereof. In addition, it has been found that the physical properties of the carbon present in the starting mixture are not altered or significantly altered by the process of the present invention. Thus, the method according to the invention makes it possible to obtain a solid with a very high carbon content and high functionality for further processing or use at a later stage.
Стадия (а).Stage (a).
На стадии (а) способа по настоящему изобретению предоставляют смесь, которая включает углеродистое твердое вещество и по меньшей мере одно неорганическое соединение.In step (a) of the method of the present invention, a mixture is provided which includes a carbonaceous solid and at least one inorganic compound.
Для целей данного изобретения неорганическое соединение представляет собой соединение, которое не содержит связей углерод-водород и предпочтительно не содержит углерода.For the purposes of this invention, an inorganic compound is a compound that does not contain carbon-hydrogen bonds and preferably does not contain carbon.
Для целей настоящего изобретения под углеродным твердым веществом понимают углеродистый материал, который плохо растворим в воде, предпочтительно очень плохо растворим в воде и более предпочтительно не растворим в воде. Используемый здесь термин плохо растворимый в воде относится к материалу, который растворяется до 1-10 г/л (H2O) при 25°С. Используемый здесь термин очень плохо растворимый в воде относится к материалу, который растворяется до 0,1-1 г/л (H2O) при 25°С, а нерастворимый в воде в контексте настоящего описания относится к материалу, который растворяется до менее 0,1 г/л (H2O) при 25°С (например, от 0,0001 до 0,1 г/л (H2O)).For purposes of the present invention, a carbonaceous solid is defined as a carbonaceous material that is poorly soluble in water, preferably very poorly soluble in water, and more preferably insoluble in water. As used herein, the term poorly soluble in water refers to a material that dissolves to 1-10 g/L (H2O) at 25°C. As used herein, the term very poorly soluble in water refers to a material that dissolves to 0.1-1 g/l (H2O) at 25°C, and insoluble in water as used herein refers to a material that dissolves to less than 0.1 g/l (H2O) at 25°C (for example, from 0.0001 to 0.1 g/l (H2O)).
Углеродистое твердое вещество может состоять по меньшей мере на 80% (например, от 80,0 до 99,8%), предпочтительно по меньшей мере на 90%, более предпочтительно по меньшей мере на 95% (например, от 95,0 до 99,8%) из углерода. В одном из воплощений настоящего изобретения углеродистое твердое вещество присутствует в кристаллической модификации графита.The carbonaceous solid may be at least 80% (e.g., 80.0 to 99.8%), preferably at least 90%, more preferably at least 95% (e.g., 95.0 to 99) .8%) from carbon. In one embodiment of the present invention, the carbonaceous solid is present in the crystalline form of graphite.
Особенно предпочтительно углеродистое твердое вещество содержит технический углерод или состоит из технического углерода. Например, углеродистое твердое вещество может состоять по меньшей мере на 90%, предпочтительно по меньшей мере на 95% из технического углерода. Первичные частицы технического углерода могут иметь диаметр от 1 до 600 нм, предпочтительно от 10 до 300 нм. Диаметр зерна первичных частиц можно измерить методом лазерной дифракции. Первичные частицы технического углерода могут объединяться с образованием агрегатов технического углерода, которые могут иметь диаметр от 80 до 800 нм. Эти агрегаты технического углерода, в свою очередь, могут образовывать сверхструктуры в виде агломератов технического углерода. Кроме того, технический углерод может иметь удельную поверхность от 5 до 1500 м2/г, предпочтительно от 15 до 600 м2/г, измеренную в соответствии с методом БЭТ. В одном воплощении настоящего изобретения углеродистое твердое вещество согласно стадии (а) состоит из технического углерода, включающего элементный состав от 90,0 до 99,7% С, от 0,1 до 0,6% Н, от 0,01 до 0,8% S и от 0,2 до 3,5% О.Particularly preferably, the carbonaceous solid contains or consists of carbon black. For example, the carbonaceous solid may be at least 90%, preferably at least 95%, carbon black. The primary carbon black particles may have a diameter of from 1 to 600 nm, preferably from 10 to 300 nm. The grain diameter of the primary particles can be measured by laser diffraction. Primary carbon black particles can combine to form carbon black aggregates, which can have a diameter of 80 to 800 nm. These carbon black aggregates, in turn, can form superstructures in the form of carbon black agglomerates. In addition, carbon black may have a specific surface area of 5 to 1500 m 2 /g, preferably 15 to 600 m 2 /g, measured according to the BET method. In one embodiment of the present invention, the carbonaceous solid of step (a) consists of carbon black having an elemental composition of 90.0 to 99.7% C, 0.1 to 0.6% H, 0.01 to 0. 8% S and 0.2 to 3.5% O.
По меньшей мере одно неорганическое соединение предпочтительно представляет собой два илиThe at least one inorganic compound is preferably two or
- 2 047029 более неорганических соединений. По меньшей мере одно неорганическое соединение может представлять собой минерал и/или соль, и предпочтительно представляет собой смесь минералов и/или солей. В одном воплощении настоящего изобретения по меньшей мере одно неорганическое соединение выбирают из группы, состоящей из одного или более сульфидов металлов, одного или более оксидов металлов, одного или более силикатов, и их смесей. Например, по меньшей мере одно неорганическое соединение может содержать сульфид цинка, оксид цинка, диоксид кремния, силикаты, оксид алюминия или их смеси или состоять из них.- 2 047029 more inorganic compounds. The at least one inorganic compound may be a mineral and/or a salt, and is preferably a mixture of minerals and/or salts. In one embodiment of the present invention, the at least one inorganic compound is selected from the group consisting of one or more metal sulfides, one or more metal oxides, one or more silicates, and mixtures thereof. For example, the at least one inorganic compound may contain or consist of zinc sulfide, zinc oxide, silica, silicates, alumina, or mixtures thereof.
По меньшей мере одно неорганическое соединение может быть плохо растворимым в воде, предпочтительно очень плохо растворимым в воде и наиболее предпочтительно нерастворимым в воде. Применяют приведенные выше определения выражений плохо растворимый в воде, очень плохо растворимый в воде и нерастворимый в воде.The at least one inorganic compound may be poorly soluble in water, preferably very poorly soluble in water, and most preferably insoluble in water. The above definitions of the expressions sparingly soluble in water, very sparingly soluble in water and insoluble in water apply.
По меньшей мере одно неорганическое соединение предпочтительно представляет собой неорганическое соединение, выбираемое из группы, состоящей из одного или более сульфидов металлов, одного или более оксидов металлов, одного или более силикатов, и их смесей, где по меньшей мере одно неорганическое соединение является по меньшей мере плохо растворимым в воде, более предпочтительно по меньшей мере очень плохо растворимым в воде и наиболее предпочтительно нерастворимым в воде.The at least one inorganic compound is preferably an inorganic compound selected from the group consisting of one or more metal sulfides, one or more metal oxides, one or more silicates, and mixtures thereof, wherein the at least one inorganic compound is at least sparingly soluble in water, more preferably at least very sparingly soluble in water and most preferably insoluble in water.
Смесь может находиться в форме твердой смеси или суспензии. В одном воплощении смесь присутствует в виде суспензии, предпочтительно водной суспензии. В другом воплощении смесь присутствует в виде твердой смеси.The mixture may be in the form of a solid mixture or a suspension. In one embodiment, the mixture is present in the form of a suspension, preferably an aqueous suspension. In another embodiment, the mixture is present in the form of a solid mixture.
Согласно одному воплощению настоящего изобретения смесь стадии (а) содержит углеродистое твердое вещество с молярной долей более 50% (например, от 50 до 99%), предпочтительно более 70% и более предпочтительно более 80% (например, от 80 до 95%), исходя из общего молярного количества смеси, и/или смесь стадии (а) включает по меньшей мере одно неорганическое соединение с молярной долей от 1 до 30%, предпочтительно от 5 до 20% от общего молярного количества смеси.According to one embodiment of the present invention, the mixture of step (a) contains a carbonaceous solid with a mole fraction of more than 50% (for example, from 50 to 99%), preferably more than 70%, and more preferably more than 80% (for example, from 80 to 95%), based on the total molar amount of the mixture, and/or the mixture of step (a) includes at least one inorganic compound with a molar fraction of from 1 to 30%, preferably from 5 to 20% of the total molar amount of the mixture.
Согласно одному воплощению настоящего изобретения смесь стадии (а) содержит углеродистое твердое вещество с молярной долей более 50% (например, от 50 до 99%), предпочтительно более 70% и более предпочтительно более 80% (например, от 80 до 95%), исходя из общего молярного количества смеси, и по меньшей мере одно неорганическое соединение с молярной долей от 1 до 30%, предпочтительно от 5 до 20% от общего молярного количества смеси.According to one embodiment of the present invention, the mixture of step (a) contains a carbonaceous solid with a mole fraction of more than 50% (for example, from 50 to 99%), preferably more than 70%, and more preferably more than 80% (for example, from 80 to 95%), based on the total molar amount of the mixture, and at least one inorganic compound with a molar fraction of from 1 to 30%, preferably from 5 to 20% of the total molar amount of the mixture.
В другом воплощении настоящего изобретения смесь стадии (а) содержит углеродистое твердое вещество в количестве более 50 мас.% (например, от 50 до 99%), предпочтительно более 70 мас.% и более предпочтительно более 80 мас.% (например, от 80 до 95%), исходя из общей массы смеси, и/или смесь стадии (а) включает по меньшей мере одно неорганическое соединение в количестве от 1 до 30 мас.%, предпочтительно от 5 до 20 мас.% от общей массы смеси.In another embodiment of the present invention, the mixture of step (a) contains carbonaceous solids in an amount of more than 50 wt.% (for example, from 50 to 99%), preferably more than 70 wt.%, and more preferably more than 80 wt.% (for example, from 80 up to 95%), based on the total weight of the mixture, and/or the mixture of step (a) includes at least one inorganic compound in an amount of from 1 to 30 wt.%, preferably from 5 to 20 wt.% of the total weight of the mixture.
В одном воплощении настоящего изобретения смесь стадии (а) содержит углеродистое твердое вещество в количестве от 70 до 99 мас.% и более предпочтительно от 80 до 98 мас.%, исходя из общей массы углеродистого твердого вещества и по меньшей мере одного неорганического соединения, и/или смесь стадии (а) включает по меньшей мере одно неорганическое соединение в количестве от 1 до 30 мас.%, предпочтительно от 2 до 20 мас.% от общей массы углеродистого твердого вещества и по меньшей мере одного неорганического соединения.In one embodiment of the present invention, the mixture of step (a) contains a carbonaceous solid in an amount of from 70 to 99% by weight, and more preferably from 80 to 98% by weight, based on the total weight of the carbonaceous solid and at least one inorganic compound, and /or the mixture of step (a) includes at least one inorganic compound in an amount of from 1 to 30 wt.%, preferably from 2 to 20 wt.%, based on the total weight of the carbonaceous solid and at least one inorganic compound.
В одном воплощении настоящего изобретения смесь стадии (а) содержит углеродистое твердое вещество в количестве от 70 до 99 мас.% и более предпочтительно от 80 до 98 мас.%, исходя из общей массы углеродистого твердого вещества и по меньшей мере одного неорганического соединения, и по меньшей мере одно неорганическое соединение в количестве от 1 до 30 мас.%, предпочтительно от 2 до 20 мас.% от общей массы углеродистого твердого вещества и по меньшей мере одного неорганического соединения.In one embodiment of the present invention, the mixture of step (a) contains a carbonaceous solid in an amount of from 70 to 99% by weight, and more preferably from 80 to 98% by weight, based on the total weight of the carbonaceous solid and at least one inorganic compound, and at least one inorganic compound in an amount of from 1 to 30% by weight, preferably from 2 to 20% by weight, based on the total weight of the carbonaceous solid and the at least one inorganic compound.
Массовое процентное содержание углеродистого твердого вещества в смеси стадии (а) и/или по меньшей мере одного неорганического соединения в смеси стадии (а) может быть определено в соответствии со стандартным методом ASTM D150615; Стандартные методы испытаний технического углерода на содержание золы.The weight percentage of carbonaceous solids in the mixture of step (a) and/or at least one inorganic compound in the mixture of step (a) can be determined in accordance with the standard method ASTM D150615; Standard Test Methods for Carbon Black Ash Content.
В одном воплощении настоящего изобретения смесь стадии (а) получают пиролизом углеродистого материала. Предпочтительно смесь стадии (а) получают пиролизом отработанных шин или биомассы, предпочтительно отработанных шин. Таким образом, согласно предпочтительному воплощению смесь стадии (а) получают пиролизом отработанных шин. Согласно другому воплощению смесь стадии (а) получают пиролизом биомассы.In one embodiment of the present invention, the mixture of step (a) is obtained by pyrolysis of carbonaceous material. Preferably, the mixture of step (a) is obtained by pyrolysis of waste tires or biomass, preferably waste tires. Thus, according to a preferred embodiment, the mixture of step (a) is obtained by pyrolysis of waste tires. According to another embodiment, the mixture of step (a) is obtained by pyrolysis of biomass.
Согласно другому предпочтительному воплощению смесь стадии (а) получают при пиролизе отработанных шин, и она содержит углеродистое твердое вещество и по меньшей мере одно неорганическое соединение, где углеродистое твердое вещество включает технический углерод, а по меньшей мере одно неорганическое соединение представляет собой неорганическое соединение, выбранное из группы, состоящей из одного или более сульфидов металлов, одного или более оксидов металлов, одного или более силикатов, и их смесей.According to another preferred embodiment, the mixture of step (a) is obtained from the pyrolysis of waste tires, and it contains a carbonaceous solid and at least one inorganic compound, where the carbonaceous solid comprises carbon black and the at least one inorganic compound is an inorganic compound selected from the group consisting of one or more metal sulfides, one or more metal oxides, one or more silicates, and mixtures thereof.
Согласно другому предпочтительному воплощению смесь стадии (а) получают при пиролизе отраAccording to another preferred embodiment, the mixture of step (a) is obtained by pyrolysis of otra
- 3 047029 ботанных шин, и она содержит углеродистое твердое вещество и по меньшей мере одно неорганическое соединение, где углеродистое твердое вещество включает технический углерод, а по меньшей мере одно неорганическое соединение представляет собой неорганическое соединение, выбранное из группы, состоящей из одного или более сульфидов металлов, одного или более оксидов металлов, одного или более силикатов, и их смесей, и по меньшей мере одно неорганическое соединение является по меньшей мере плохо растворимым в воде, более предпочтительно по меньшей мере очень плохо растворимым в воде и более предпочтительно нерастворимым в воде.- 3 047029 tires, and it contains a carbonaceous solid and at least one inorganic compound, where the carbonaceous solid includes carbon black and the at least one inorganic compound is an inorganic compound selected from the group consisting of one or more sulfides metals, one or more metal oxides, one or more silicates, and mixtures thereof, and at least one inorganic compound is at least sparingly soluble in water, more preferably at least very sparingly soluble in water, and more preferably insoluble in water.
Согласно другому предпочтительному воплощению смесь стадии (а) получают при пиролизе отработанных шин, и она включает углеродистое твердое вещество и по меньшей мере одно неорганическое соединение, причем углеродистое твердое вещество состоит из более чем 90% углерода (например, от 90 до 99,8%), а по меньшей мере одно неорганическое соединение представляет собой неорганическое соединение, выбранное из группы, состоящей из одного или более сульфидов металлов, одного или более оксидов металлов, одного или более силикатов, и их смесей, и смесь включает углеродистое твердое вещество с молярной долей более 70% и по меньшей мере одно неорганическое соединение с молярной долей от 5 до 20%, исходя из общего молярного количества смеси.According to another preferred embodiment, the mixture of step (a) is obtained from the pyrolysis of waste tires and includes a carbonaceous solid and at least one inorganic compound, wherein the carbonaceous solid consists of more than 90% carbon (for example, from 90 to 99.8% carbon). ), and the at least one inorganic compound is an inorganic compound selected from the group consisting of one or more metal sulfides, one or more metal oxides, one or more silicates, and mixtures thereof, and the mixture includes a carbonaceous solid with a mole fraction more than 70% and at least one inorganic compound with a mole fraction of from 5 to 20%, based on the total molar amount of the mixture.
Согласно другому предпочтительному воплощению смесь стадии (а) получают при пиролизе отработанных шин, и она включает углеродистое твердое вещество и по меньшей мере одно неорганическое соединение, причем углеродистое твердое вещество состоит из более чем 90% технического углерода (например, от 90 до 99,8%), и по меньшей мере одно неорганическое соединение представляет собой неорганическое соединение, выбранное из группы, состоящей из одного или более сульфидов металлов, одного или более оксидов металлов, одного или более силикатов, и их смесей, где смесь включает углеродистое твердое вещество с молярной долей более 70% (например, от 70 до 95%) и по меньшей мере одно неорганическое соединение с молярной долей от 5 до 20%, исходя из общего молярного количества смеси.According to another preferred embodiment, the mixture of step (a) is obtained from the pyrolysis of waste tires, and it comprises a carbonaceous solid and at least one inorganic compound, wherein the carbonaceous solid consists of more than 90% carbon black (for example, from 90 to 99.8 %), and the at least one inorganic compound is an inorganic compound selected from the group consisting of one or more metal sulfides, one or more metal oxides, one or more silicates, and mixtures thereof, where the mixture includes a carbonaceous solid with a molar proportions greater than 70% (for example, from 70 to 95%) and at least one inorganic compound with a mole fraction from 5 to 20%, based on the total molar amount of the mixture.
Согласно другому предпочтительному воплощению смесь стадии (а) получают при пиролизе отработанных шин, и она содержит углеродистое твердое вещество и по меньшей мере одно неорганическое соединение, причем углеродистое твердое вещество состоит из более чем 90% углерода (например, от 90 до 99,8%), и по меньшей мере одно неорганическое соединение представляет собой неорганическое соединение, выбранное из группы, состоящей из одного или более сульфидов металлов, одного или более оксидов металлов, одного или более силикатов, и их смесей, причем смесь включает углеродистое твердое вещество в количестве более 70 мас.% (например, от 70 до 95%) и по меньшей мере одно неорганическое соединение в количестве от 5 до 20 мас.% в расчете на общую массу смеси.According to another preferred embodiment, the mixture of step (a) is obtained from the pyrolysis of waste tires, and it contains a carbonaceous solid and at least one inorganic compound, and the carbonaceous solid consists of more than 90% carbon (for example, from 90 to 99.8% ), and the at least one inorganic compound is an inorganic compound selected from the group consisting of one or more metal sulfides, one or more metal oxides, one or more silicates, and mixtures thereof, wherein the mixture includes a carbonaceous solid in an amount of more than 70 wt.% (for example, from 70 to 95%) and at least one inorganic compound in an amount of from 5 to 20 wt.% based on the total weight of the mixture.
Согласно другому предпочтительному воплощению смесь стадии (а) получают при пиролизе отработанных шин, и она содержит углеродистое твердое вещество и по меньшей мере одно неорганическое соединение, причем углеродистое твердое вещество состоит из более чем 90% технического углерода (например, от 90 до 99,8%), и по меньшей мере одно неорганическое соединение представляет собой неорганическое соединение, выбранное из группы, состоящей из одного или более сульфидов металлов, одного или более оксидов металлов, одного или более силикатов, и их смесей, причем смесь включает углеродистое твердое вещество в количестве более 70 мас.% (например, от 70 до 95%) и по меньшей мере одно неорганическое соединение в количестве от 5 до 20 мас.%, исходя из общей массы смеси.According to another preferred embodiment, the mixture of step (a) is obtained from the pyrolysis of waste tires, and it contains a carbonaceous solid and at least one inorganic compound, and the carbonaceous solid consists of more than 90% carbon black (for example, from 90 to 99.8 %), and the at least one inorganic compound is an inorganic compound selected from the group consisting of one or more metal sulfides, one or more metal oxides, one or more silicates, and mixtures thereof, wherein the mixture includes a carbonaceous solid in the amount more than 70 wt.% (for example, from 70 to 95%) and at least one inorganic compound in an amount of from 5 to 20 wt.%, based on the total weight of the mixture.
Стадия (b).Stage (b).
На стадии (b) способа по настоящему изобретению предоставляют водную текучую среду, содержащую гидрид азота. Гидрид азота в контексте настоящего изобретения представляет собой химическое вещество, имеющее по меньшей мере одну связь азот-водород. Водная текучая среда в контексте настоящего изобретения представляет собой водную суспензию, эмульсию, раствор или дисперсию, предпочтительно водный раствор. Водная текучая среда в контексте настоящего изобретения представляет собой текучую среду на водной основе, которая предпочтительно состоит по меньшей мере на 50 мас.% (например, от 50 до 95 мас.%), более предпочтительно на 75 мас.% из воды, исходя из общей массы текучей среды.In step (b) of the method of the present invention, an aqueous fluid containing nitrogen hydride is provided. Nitrogen hydride in the context of the present invention is a chemical substance having at least one nitrogen-hydrogen bond. An aqueous fluid in the context of the present invention is an aqueous suspension, emulsion, solution or dispersion, preferably an aqueous solution. An aqueous fluid in the context of the present invention is a water-based fluid that preferably consists of at least 50 wt.% (for example, from 50 to 95 wt.%), more preferably 75 wt.% water, based on total mass of fluid.
Неожиданно было обнаружено, что использование водной текучей среды, содержащей гидрид азота, предоставляет преимущество для стабильности суспензии углеродистого исходного материала и технологических реагентов. Кроме того, неожиданно было обнаружено, что использование текучей среды, описанной в этом документе, приводит к улучшенному извлечению неорганических соединений из углеродистого исходного материала.Surprisingly, it has been discovered that the use of an aqueous fluid containing nitrogen hydride provides an advantage for the stability of the slurry of carbonaceous feedstock and process reagents. Additionally, it has surprisingly been discovered that use of the fluid described herein results in improved recovery of inorganic compounds from carbonaceous feedstock.
Согласно одному воплощению настоящего изобретения текучая среда стадии (b) содержит гидрид азота, выбранный из группы, состоящей из аммиака, неорганических солей аммония, первичных или вторичных органических аминов и их аммониевых солей, и их смесей.According to one embodiment of the present invention, the fluid of step (b) contains a nitrogen hydride selected from the group consisting of ammonia, inorganic ammonium salts, primary or secondary organic amines and ammonium salts thereof, and mixtures thereof.
Предпочтительно текучая среда включает гидрид азота, выбранный из группы, состоящей из аммиака, гидроксида аммония, галогенидов аммония, гуанидина, производных гуанидина и их аммониевых солей, и их смесей. Более предпочтительно текучая среда включает гидрид(ы) азота, аммиак и/или гидроксид аммония и наиболее предпочтительно гидроксид аммония.Preferably, the fluid comprises a nitrogen hydride selected from the group consisting of ammonia, ammonium hydroxide, ammonium halides, guanidine, guanidine derivatives and ammonium salts thereof, and mixtures thereof. More preferably, the fluid comprises nitrogen hydride(s), ammonia and/or ammonium hydroxide, and most preferably ammonium hydroxide.
В одном воплощении водная текучая среда содержит гидрид азота в концентрации от 0,001 доIn one embodiment, the aqueous fluid contains nitrogen hydride in a concentration of from 0.001 to
- 4 047029- 4 047029
16,5 моль/л, предпочтительно от 0,05 до 5 моль/л и более предпочтительно от 0,09 до 0,9 моль/л. Например, водная текучая среда может содержать гидрид азота в концентрации от 0,05 до 0,25 моль/л.16.5 mol/L, preferably 0.05 to 5 mol/L and more preferably 0.09 to 0.9 mol/L. For example, the aqueous fluid may contain nitrogen hydride at a concentration of 0.05 to 0.25 mol/L.
Согласно одному воплощению настоящего изобретения водную текучую среду стадии (b) обеспечивают в количестве от 2 до 200 л (текучая среда)/1 кг (смесь стадии (а)), предпочтительно от 5 до 150 л (текучая среда)/1 кг (смесь стадии (а)) и более предпочтительно от до 100 л (текучая среда)/1 кг (смесь стадии (а)).According to one embodiment of the present invention, the aqueous fluid of step (b) is provided in an amount of from 2 to 200 L (fluid)/1 kg (mixture of step (a)), preferably from 5 to 150 L (fluid)/1 kg (mixture step (a)) and more preferably from up to 100 l (fluid)/1 kg (mixture of step (a)).
Согласно одному воплощению настоящего изобретения водную текучую среду стадии (b) обеспечивают в количестве от 2 до 200 л (текучая среда)/1 кг (смесь стадии (а)), предпочтительно от 5 до 150 л (текучая среда)/1 кг (смесь стадии (а)), и более предпочтительно от 10 до 100 л (текучая среда)/1 кг (смесь стадии (а)), где водная текучая среда содержит гидрид азота в концентрации от 0,001 до 16,5 моль/л, предпочтительно от 0,05 до 5 моль/л и более предпочтительно от 0,09 до 0,9 моль/л.According to one embodiment of the present invention, the aqueous fluid of step (b) is provided in an amount of from 2 to 200 L (fluid)/1 kg (mixture of step (a)), preferably from 5 to 150 L (fluid)/1 kg (mixture step (a)), and more preferably from 10 to 100 l (fluid)/1 kg (mixture of step (a)), where the aqueous fluid contains nitrogen hydride in a concentration of from 0.001 to 16.5 mol/l, preferably from 0.05 to 5 mol/L and more preferably 0.09 to 0.9 mol/L.
Текучая среда стадии (b) может содержать одно или более веществ в дополнение к гидриду азота. Эти вещества могут быть адаптированы к природе неорганических соединений и/или к количеству неорганических соединений в смеси стадии (а).The fluid of step (b) may contain one or more substances in addition to nitrogen hydride. These substances can be adapted to the nature of the inorganic compounds and/or to the amount of inorganic compounds in the mixture of step (a).
Согласно одному воплощению настоящего изобретения текучая среда содержит одно или более веществ, выбранных из группы, состоящей из спиртов, окислителей, кислот, нитратов и карбонатов.According to one embodiment of the present invention, the fluid contains one or more substances selected from the group consisting of alcohols, oxidizing agents, acids, nitrates and carbonates.
Например, текучая среда может содержать один или более спиртов. Подходящим спиртом является смешивающийся с водой спирт, такой как этанол.For example, the fluid may contain one or more alcohols. A suitable alcohol is a water-miscible alcohol such as ethanol.
Текучая среда также может содержать один или более окислителей. Подходящими окислителями являются, например, озон, йодаты, перманганаты, пероксиды или дихроматы.The fluid may also contain one or more oxidizing agents. Suitable oxidizing agents are, for example, ozone, iodates, permanganates, peroxides or dichromates.
Текучая среда также может содержать одну или более кислот. Подходящими кислотами являются, например, органические кислоты, такие как уксусная кислота и/или щавелевая кислота, или неорганические кислоты, такие как соляная кислота, серная кислота и/или фосфорная кислота. Однако в предпочтительном воплощении в текучую среду не добавляют кислоту.The fluid may also contain one or more acids. Suitable acids are, for example, organic acids such as acetic acid and/or oxalic acid, or inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and/or phosphoric acid. However, in a preferred embodiment, no acid is added to the fluid.
Стадия (с).Stage (c).
На стадии (с) способа по настоящему изобретению предоставляют гидроксид щелочного металла и/или щелочной металл.In step (c) of the method of the present invention, an alkali metal hydroxide and/or an alkali metal is provided.
Предпочтительно на стадии (с) предоставляют гидроксид щелочного металла. Гидроксид щелочного металла может быть предоставлен в виде твердого вещества или в форме раствора или суспензии. Предпочтительно гидроксид щелочного металла находится в виде твердого вещества. В принципе, гидроксид щелочного металла может представлять собой любой известный гидроксид щелочного металла. Однако предпочтительно гидроксид щелочного металла выбран из группы, состоящей из LiOH, NaOH, KOH или их смеси, более предпочтительно из группы, состоящей из NaOH, KOH или их смеси. Наиболее предпочтительно в качестве гидроксида щелочного металла используют NaOH.Preferably, in step (c) an alkali metal hydroxide is provided. The alkali metal hydroxide may be provided as a solid or in the form of a solution or suspension. Preferably, the alkali metal hydroxide is in the form of a solid. In principle, the alkali metal hydroxide can be any known alkali metal hydroxide. However, preferably the alkali metal hydroxide is selected from the group consisting of LiOH, NaOH, KOH or a mixture thereof, more preferably from the group consisting of NaOH, KOH or a mixture thereof. Most preferably, NaOH is used as the alkali metal hydroxide.
В другом воплощении на стадии (с) используют щелочной метал, предпочтительно натрий.In another embodiment, step (c) uses an alkali metal, preferably sodium.
Согласно одному воплощению настоящего изобретения гидроксид щелочного металла и/или щелочной металл на стадии (с) предоставляют в молярном отношении к неорганическим соединениям смеси стадии (а) от 0,25:1 до 2:1. предпочтительно от 0,5:1 до 1,5:1, более предпочтительно от 0,75:1 до 1,25:1 и наиболее предпочтительно от 0,95:1 до 1,05:1.According to one embodiment of the present invention, the alkali metal hydroxide and/or alkali metal in step (c) is provided in a molar ratio to the inorganic compounds of the mixture of step (a) from 0.25:1 to 2:1. preferably from 0.5:1 to 1.5:1, more preferably from 0.75:1 to 1.25:1 and most preferably from 0.95:1 to 1.05:1.
Согласно одному воплощению настоящего изобретения гидроксид щелочного металла, предпочтительно NaOH, предоставляют на стадии (с) в молярном отношении к неорганическим соединениям смеси стадии (а) от 0,25:1 до 2:1, предпочтительно от 0,5:1 до 1,5:1, более предпочтительно от 0,75:1 до 1,25:1 и наиболее предпочтительно от 0,95:1 до 1,05:1.According to one embodiment of the present invention, an alkali metal hydroxide, preferably NaOH, is provided in step (c) in a molar ratio to the inorganic compounds of the mixture of step (a) from 0.25:1 to 2:1, preferably from 0.5:1 to 1, 5:1, more preferably 0.75:1 to 1.25:1, and most preferably 0.95:1 to 1.05:1.
Согласно одному воплощению настоящего изобретения гидроксид щелочного металла, предпочтительно NaOH, предоставляют на стадии (с) в молярном отношении к силикатам, присутствующим в смеси стадии (а), от 0,25:1 до 2:1, предпочтительно от 0,5:1 до 1,5:1, более предпочтительно от 0,75:1 до 1,25:1 и наиболее предпочтительно от 0,95:1 до 1,05:1.According to one embodiment of the present invention, an alkali metal hydroxide, preferably NaOH, is provided in step (c) in a molar ratio to the silicates present in the mixture of step (a) from 0.25:1 to 2:1, preferably from 0.5:1 to 1.5:1, more preferably from 0.75:1 to 1.25:1 and most preferably from 0.95:1 to 1.05:1.
Согласно другому воплощению гидроксид щелочного металла, предпочтительно NaOH, предоставляют на стадии (с) в стехиометрическом количестве по отношению к неорганическим соединениям смеси согласно стадии (а). Согласно другому воплощению гидроксид щелочного металла, предпочтительно NaOH, предоставляют на стадии (с) в стехиометрическом количестве по отношению к силикатам, присутствующим в смеси согласно стадии (а).According to another embodiment, an alkali metal hydroxide, preferably NaOH, is provided in step (c) in a stoichiometric amount relative to the inorganic compounds of the mixture according to step (a). According to another embodiment, an alkali metal hydroxide, preferably NaOH, is provided in step (c) in a stoichiometric amount relative to the silicates present in the mixture according to step (a).
Стадия (d).Stage (d).
На стадии (d) способа по изобретению приводят в контакт смесь стадии (а), водную текучую среду стадии (b) и гидроксид щелочного металла и/или щелочной металл стадии (с).In step (d) of the method according to the invention, the mixture of step (a), the aqueous fluid of step (b) and the alkali metal hydroxide and/or alkali metal of step (c) are brought into contact.
Что касается возможных и предпочтительных воплощений смеси согласно стадии (а), водной текучей среды согласно стадии (b) и гидроксида щелочного металла и/или щелочного металла согласно стадии (с), сделана ссылка на пояснения в предыдущих разделах.With regard to possible and preferred embodiments of the mixture according to step (a), the aqueous fluid according to step (b) and the alkali metal hydroxide and/or alkali metal according to step (c), reference is made to the explanations in the previous sections.
Предоставленные вещества можно привести в контакт на стадии (d) без активного перемешивания, например без использования устройства для перемешивания. Однако предоставленные вещества также можно перемешивать на стадии (d). В предпочтительном воплощении стадия (d) настоящего изобретенияThe provided substances can be brought into contact in step (d) without active mixing, for example without the use of a mixing device. However, the provided substances can also be mixed in step (d). In a preferred embodiment, step (d) of the present invention
- 5 047029 включает перемешивание смеси стадии (а), текучей среды стадии (b) и гидроксида щелочного металла и/или щелочного металла стадии (с).- 5 047029 includes mixing a mixture of step (a), the fluid of step (b) and the alkali metal hydroxide and/or alkali metal of step (c).
Контакт предоставленных веществ можно осуществлять в любом порядке или одновременно. В одном воплощении смесь стадии (а) сначала вводят в контакт с водной текучей средой стадии (b), а затем с гидроксидом щелочного металла и/или щелочным металлом стадии (с). В другом воплощении водную текучую среду стадии (b) сначала приводят в контакт с гидроксидом щелочного металла и/или щелочным металлом стадии (с), а затем со смесью стадии (а). В одном воплощении смесь стадии (а) одновременно приводят в контакт с водной текучей средой стадии (b) и гидроксидом щелочного металла и/или щелочным металлом стадии (с).The contact of the provided substances can be carried out in any order or simultaneously. In one embodiment, the mixture of step (a) is first contacted with the aqueous fluid of step (b), and then with the alkali metal hydroxide and/or alkali metal of step (c). In another embodiment, the aqueous fluid of step (b) is first contacted with the alkali metal hydroxide and/or alkali metal of step (c), and then with the mixture of step (a). In one embodiment, the mixture of step (a) is simultaneously brought into contact with the aqueous fluid of step (b) and the alkali metal hydroxide and/or alkali metal of step (c).
Можно достичь преимущества, если сначала привести смесь стадии (а) в контакт с водной текучей средой стадии (b), а затем добавить гидроксид щелочного металла и/или щелочной металл стадии (с). Таким образом, согласно предпочтительному варианту осуществления стадии (d) сначала смесь стадии (а) приводят в контакт с водной текучей средой стадии (b), а затем с гидроксидом щелочного металла и/или щелочным металлом стадии (с). Согласно более предпочтительному воплощению стадии (d) сначала смесь стадии (а) смешивают с водной текучей средой стадии (b), а затем с гидроксидом щелочного металла и/или щелочным металлом стадии (с).An advantage can be achieved by first contacting the mixture of step (a) with the aqueous fluid of step (b) and then adding the alkali metal hydroxide and/or the alkali metal of step (c). Thus, according to a preferred embodiment of step (d), first the mixture of step (a) is brought into contact with the aqueous fluid of step (b), and then with the alkali metal hydroxide and/or the alkali metal of step (c). According to a more preferred embodiment of step (d), the mixture of step (a) is first mixed with the aqueous fluid of step (b), and then with the alkali metal hydroxide and/or the alkali metal of step (c).
Предоставленные вещества можно приводить в контакт в одном или более реакторах. Например, предоставленные вещества можно смешивать в смесительном блоке. Также возможно смешивать вещества одно за другим в двух разных смесительных блоках. Соответствующие реакторы и устройства знакомы специалисту. Согласно одному воплощению настоящего изобретения смесь стадии (а) сначала смешивают с водной текучей средой стадии (b) в первом смесительном блоке с последующим смешиванием полученной композиции с гидроксидом щелочного металла и/или щелочным металлом стадии (с) во втором смесительном блоке.The provided substances can be brought into contact in one or more reactors. For example, the provided substances can be mixed in a mixing unit. It is also possible to mix the substances one after another in two different mixing units. The corresponding reactors and devices are familiar to the person skilled in the art. According to one embodiment of the present invention, the mixture of step (a) is first mixed with the aqueous fluid of step (b) in the first mixing unit, followed by mixing the resulting composition with the alkali metal hydroxide and/or alkali metal of step (c) in the second mixing unit.
Предпочтительно реактор (реакторы) снабжен перемешивающим устройством. Кроме того, реактор (реакторы) может быть оборудован одним или более насосными устройствами и/или устройствами для добавления твердых веществ. Такие реакторы и устройства знакомы специалисту.Preferably, the reactor(s) are equipped with a stirring device. In addition, the reactor(s) may be equipped with one or more pumping devices and/or solids addition devices. Such reactors and devices are familiar to those skilled in the art.
Также возможно привести предоставленные материалы непосредственно в контакт в реакторе, который затем также можно использовать в условиях стадии (е). Он может представлять собой, например, реактор высокого давления или гидротермальный реактор.It is also possible to bring the provided materials directly into contact in a reactor, which can then also be used under the conditions of step (e). It may be, for example, a high pressure reactor or a hydrothermal reactor.
Также может быть преимущественным нагревание композиции, полученной на стадии (d), для повышения однородности композиции, полученной на стадии (d), и/или растворимости добавленных твердых веществ. Следовательно, стадия (d) включает, согласно одному из воплощений, нагрев полученной композиции. Например, полученная композиция может быть нагрета до температуры от 25 до 100°С.It may also be advantageous to heat the composition obtained in step (d) to increase the uniformity of the composition obtained in step (d) and/or the solubility of the added solids. Therefore, step (d) involves, according to one embodiment, heating the resulting composition. For example, the resulting composition can be heated to a temperature of from 25 to 100°C.
Стадия (е).Stage (e).
На стадии (е) способа по настоящему изобретению композицию, полученную на стадии (d), подвергают воздействию пониженной или повышенной температуры и/или пониженного или повышенного давления. Выражение пониженный или повышенный следует понимать как относящееся к температуре 20°С и/или давлению 1,013 бар (0,1МПа) в качестве контрольных точек.In step (e) of the method of the present invention, the composition obtained in step (d) is subjected to reduced or elevated temperature and/or reduced or elevated pressure. The expression reduced or elevated should be understood to refer to a temperature of 20°C and/or a pressure of 1.013 bar (0.1 MPa) as reference points.
Стадию (е) можно описать как процесс выщелачивания, т.е. тип твердо-жидкостной экстракции, при котором более растворимая фракция, т.е. неорганические соединения, полностью или частично удаляют из нерастворимой, проницаемой твердой фазы, в которой присутствует углеродистое твердое вещество. Для такого процесса могут быть указаны различные условия в зависимости от исходных материалов и реагентов, используемых для процесса.Step (e) can be described as a leaching process, i.e. a type of solid-liquid extraction in which the more soluble fraction, i.e. inorganic compounds are completely or partially removed from the insoluble, permeable solid phase in which the carbonaceous solid is present. For such a process, different conditions may be specified depending on the starting materials and reagents used for the process.
Согласно одному воплощению настоящего изобретения композицию на стадии (е) подвергают воздействию температуры от -35 до 400°С, предпочтительно от 25 до 300°С и более предпочтительно от 80 до 240°С, и/или композицию на стадии (е) подвергают воздействию давления от 100 Па до 20 МПа (от 0,001 до 200 бар), предпочтительно от 0,1 до 10 МПа (от 1 до 100 бар) и более предпочтительно от 0,5 до 5 МПа (от 5 до 50 бар), и/или рН композиции на стадии (е) регулируют до значения от 0 до 14, предпочтительно от 7 до 14 и более предпочтительно от 9 до 13.According to one embodiment of the present invention, the composition in step (e) is exposed to a temperature of -35 to 400°C, preferably from 25 to 300°C, and more preferably from 80 to 240°C, and/or the composition in step (e) is exposed to pressure from 100 Pa to 20 MPa (0.001 to 200 bar), preferably from 0.1 to 10 MPa (1 to 100 bar) and more preferably from 0.5 to 5 MPa (5 to 50 bar), and/ or the pH of the composition in step (e) is adjusted to a value from 0 to 14, preferably from 7 to 14, and more preferably from 9 to 13.
Согласно другому воплощению настоящего изобретения композицию на стадии (е) подвергают воздействию температуры от -35 до 400°С, предпочтительно от 25 до 300°С и более предпочтительно от 80 до 240°С, и давления от 100 Па до 20 МПа (от 0,001 до 200 бар), предпочтительно от 0,1 до 10 МПа (от 1 до 100 бар) и более предпочтительно от 0,5 до 5 МПа (от 5 до 50 бар) и рН композиции на стадии (е) регулируют до значения от 0 до 14, предпочтительно от 7 до 14 и более предпочтительно от 9 до 13.According to another embodiment of the present invention, the composition in step (e) is subjected to a temperature of -35 to 400°C, preferably 25 to 300°C, and more preferably 80 to 240°C, and a pressure of 100 Pa to 20 MPa (0.001 to 200 bar), preferably from 0.1 to 10 MPa (1 to 100 bar) and more preferably from 0.5 to 5 MPa (5 to 50 bar) and the pH of the composition in step (e) is adjusted to a value from 0 to 14, preferably from 7 to 14 and more preferably from 9 to 13.
Согласно предпочтительному воплощению композицию, полученную на стадии (d), подвергают повышенной температуре и/или давлению. Согласно предпочтительному воплощению настоящего изобретения композицию на стадии (е) подвергают воздействию температуры от 50 до 400°С и давления от 0,2 до 20 МПа (от 2 до 200 бар). Согласно предпочтительному воплощению настоящего изобретения композицию на стадии (е) подвергают воздействию температуры от 80 до 400°С и давления от 0,5 до 20 МПа (от 2 до 200 бар).According to a preferred embodiment, the composition obtained in step (d) is subjected to elevated temperature and/or pressure. According to a preferred embodiment of the present invention, the composition in step (e) is subjected to a temperature of 50 to 400° C. and a pressure of 0.2 to 20 MPa (2 to 200 bar). According to a preferred embodiment of the present invention, the composition in step (e) is subjected to a temperature of 80 to 400° C. and a pressure of 0.5 to 20 MPa (2 to 200 bar).
Согласно предпочтительному воплощению настоящего изобретения композицию на стадии (е) подAccording to a preferred embodiment of the present invention, the composition in step (e) is
- 6 047029 вергают воздействию температуры от 80 до 240°С и давления от 0,5 до 20 МПа (от 5 до 200 бар) и рН композиции регулируют до значения от 9 до 13.- 6 047029 is exposed to a temperature of 80 to 240°C and a pressure of 0.5 to 20 MPa (5 to 200 bar) and the pH of the composition is adjusted to a value of 9 to 13.
Период времени для полной обработки композиции согласно стадии (е) может быть определен специалистом в данной области. Для этой цели можно использовать обычные количественные и качественные аналитические методы, такие как измерение проводимости, измерение рН, масс-спектрометрия, порошковая дифракция и т.д.The time period for complete processing of the composition according to step (e) can be determined by one skilled in the art. Conventional quantitative and qualitative analytical methods such as conductivity measurements, pH measurements, mass spectrometry, powder diffraction, etc. can be used for this purpose.
В одном воплощении стадию (е) выполняют в течение периода времени от 1 мин до 24 ч, предпочтительно от 5 мин до 10 ч и более предпочтительно от 15 мин до 2 ч.In one embodiment, step (e) is performed for a period of time from 1 minute to 24 hours, preferably from 5 minutes to 10 hours, and more preferably from 15 minutes to 2 hours.
Стадию (е) согласно изобретению также можно выполнять поэтапно. Это означает, что композицию, полученную на стадии (d), можно сначала подвергать воздействию первого условия температуры и/или давления, а затем второго условия другой температуры и/или давления. Понятно, что такой поэтапный процесс не ограничивается двумя стадиями, но может также включать три или более стадий. Неожиданно было обнаружено, что двух- или более стадийный процесс может улучшить экстракцию определенных неорганических соединений из обрабатываемой композиции. Например, аморфный диоксид кремния может быть извлечен из композиции на одной стадии, а кристаллический диоксид кремния на другой стадии процесса.Step (e) according to the invention can also be carried out in stages. This means that the composition obtained in step (d) can be first subjected to a first condition of temperature and/or pressure, and then a second condition of a different temperature and/or pressure. It will be understood that such a stepwise process is not limited to two steps, but may also include three or more steps. Surprisingly, it has been discovered that a two or more step process can improve the extraction of certain inorganic compounds from the treated composition. For example, amorphous silica may be recovered from the composition at one stage and crystalline silica at another stage of the process.
В одном воплощении настоящего изобретения стадию (е) осуществляют поэтапно, по меньшей мере при двух различных условиях температуры, давления и/или рН, предпочтительно по меньшей мере при двух различных условиях температуры и давления.In one embodiment of the present invention, step (e) is carried out in stages under at least two different conditions of temperature, pressure and/or pH, preferably under at least two different conditions of temperature and pressure.
В одном воплощении настоящего изобретения стадию (е) выполняют в две или более стадий, причем каждая стадия имеет различную температуру и/или давление. Например, стадия (е) может представлять собой двухстадийный процесс, в котором на первой стадии композицию, полученную на стадии (d), подвергают воздействию температуры от 100 до 200°С, предпочтительно от 160 до 180°С и давления от 1 кПа до 5 МПа (от 0,01 до 50 бар) (например, от 0,2 до 5 МПа (от 2 до 50 бар)), предпочтительно от 10 кПа до 1,5 МПа (от 0,1 до 15 бар) (например, от 0,2 до 1,5 МПа (от 2 до 15 бар)), за которым следует вторая стадия при температуре от 150 до 300°С, предпочтительно от 180 до 200°С и давлении от 1 кПа до 5 МПа (от 0,01 до 50 бар) (например, от 0,2 до 5 МПа (от 2 до 50 бар)), предпочтительно от 1 до 2 МПа (от 10 до 20 бар).In one embodiment of the present invention, step (e) is performed in two or more stages, each stage having a different temperature and/or pressure. For example, step (e) may be a two-step process in which, in a first step, the composition obtained in step (d) is subjected to a temperature of 100 to 200°C, preferably 160 to 180°C, and a pressure of 1 kPa to 5 MPa (0.01 to 50 bar) (e.g. 0.2 to 5 MPa (2 to 50 bar)), preferably 10 kPa to 1.5 MPa (0.1 to 15 bar) (e.g. 0.2 to 1.5 MPa (2 to 15 bar)), followed by a second stage at a temperature of 150 to 300°C, preferably 180 to 200°C, and a pressure of 1 kPa to 5 MPa (0 01 to 50 bar) (eg 0.2 to 5 MPa (2 to 50 bar)), preferably 1 to 2 MPa (10 to 20 bar).
Также возможно добавлять дополнительное количество водной текучей среды стадии (b) и/или дополнительное количество гидроксида щелочного металла и/или щелочного металла стадии (с) к композиции на стадии (е). Согласно одному воплощению стадия (е) включает добавление дополнительного количества водной текучей среды согласно стадии (b) и/или дополнительного количества гидроксида щелочного металла и/или щелочного металла согласно стадии (с).It is also possible to add an additional amount of the aqueous fluid of step (b) and/or an additional amount of alkali metal hydroxide and/or an alkali metal of step (c) to the composition in step (e). According to one embodiment, step (e) includes adding an additional amount of aqueous fluid according to step (b) and/or an additional amount of alkali metal hydroxide and/or an alkali metal according to step (c).
Также возможно удалять водную фазу перед добавлением дополнительного количества водной текучей среды согласно стадии (b) и/или дополнительного количества гидроксида щелочного металла и/или щелочного металла согласно стадии (с). Согласно одному воплощению стадия (е) включает удаление водной фазы с последующим добавлением дополнительного количества водной текучей среды согласно стадии (b) и/или дополнительного количества гидроксида щелочного металла и/или щелочного металла согласно стадии (с).It is also possible to remove the aqueous phase before adding an additional amount of aqueous fluid according to step (b) and/or an additional amount of alkali metal hydroxide and/or an alkali metal according to step (c). According to one embodiment, step (e) comprises removing the aqueous phase followed by adding an additional amount of aqueous fluid according to step (b) and/or an additional amount of alkali metal hydroxide and/or an alkali metal according to step (c).
Стадию (е) можно осуществлять в реакторе, рассчитанном на температуру от -35 до 400°С и давление от 100 Па до 20 МПа (от 0,001 до 200 бар). Такие реакторы известны специалисту. Например, стадию (е) можно проводить в реакторе высокого давления или гидротермальном реакторе. Кроме того, стадию (е) можно проводить в реакторе периодического действия, в реакторе полупериодического действия или в проточном реакторе, предпочтительно в реакторе периодического действия или в реакторе полупериодического действия.Step (e) can be carried out in a reactor designed for a temperature of -35 to 400°C and a pressure of 100 Pa to 20 MPa (0.001 to 200 bar). Such reactors are known to those skilled in the art. For example, step (e) can be carried out in a high pressure reactor or a hydrothermal reactor. Moreover, step (e) can be carried out in a batch reactor, a semi-batch reactor or a flow reactor, preferably a batch reactor or a semi-batch reactor.
Стадия (f).Stage (f).
На стадии (f) способа согласно изобретению углеродистое твердое вещество отделяют от композиции, полученной на стадии (е).In step (f) of the process according to the invention, the carbonaceous solid is separated from the composition obtained in step (e).
Углеродистое твердое вещество можно отделять фильтрованием. Согласно предпочтительному воплощению стадия (f) включает фильтрацию углеродистого твердого вещества. В таком случае углеродистое твердое вещество получают в виде остатка и получают водный фильтрат.The carbonaceous solid can be separated by filtration. According to a preferred embodiment, step (f) comprises filtering the carbonaceous solid. In such a case, the carbonaceous solid is obtained as a residue and an aqueous filtrate is obtained.
Специалист в данной области техники выбирает подходящие средства фильтрации. Например, углеродистые твердые частицы можно отделить механической фильтрацией через фильтрующую мембрану. Подходящими фильтрующими мембранами являются, например, мембраны для микрофильтрации. В одном воплощении используют фильтрующую мембрану, которая имеет средний диаметр пор более 1 мкм, предпочтительно от 1 до 100 мкм, более предпочтительно от 1 до 50 мкм и наиболее предпочтительно от 1 до 20 мкм.One skilled in the art will select suitable filtration means. For example, carbonaceous solids can be separated by mechanical filtration through a filter membrane. Suitable filter membranes are, for example, microfiltration membranes. In one embodiment, a filter membrane is used that has an average pore diameter of greater than 1 μm, preferably 1 to 100 μm, more preferably 1 to 50 μm, and most preferably 1 to 20 μm.
Неожиданно было обнаружено, что углеродистое твердое вещество, полученное на стадии (f), имеет такие же физические свойства или лишь немного другие физические свойства, чем углеродистое твердое вещество, присутствующее в смеси стадии (а). Следовательно, углеродистое твердое вещество, присутствующее в смеси стадии (а), может быть получено на стадии (f) в неизменном виде или только в слегка модифицированной форме.Surprisingly, it has been found that the carbonaceous solid obtained in step (f) has the same physical properties or only slightly different physical properties than the carbonaceous solid present in the mixture of step (a). Therefore, the carbonaceous solid present in the mixture of step (a) can be obtained in step (f) unchanged or only in a slightly modified form.
- 7 047029- 7 047029
Согласно одному воплощению углеродистое твердое вещество стадии (f) имеет такие же физические характеристики или лишь немного другие физические характеристики, чем углеродистое твердое вещество, присутствующее в смеси стадии (а). Согласно одному воплощению, углеродистое твердое вещество стадии (f), имеет такую же или лишь немного отличающуюся морфологию от углеродистого твердого вещества, присутствующего в смеси стадии (а). Морфология углеродистого твердого вещества в смысле настоящего изобретения относится к структуре и/или форме материала. Структура и/или форма материала могут быть определены, например, с помощью сканирующей электронной микроскопии (морфология), лазерной дифракции (размер частиц) или рамановской спектроскопии (структура).In one embodiment, the carbonaceous solid of step (f) has the same physical characteristics or only slightly different physical characteristics than the carbonaceous solid present in the mixture of step (a). According to one embodiment, the carbonaceous solid of step (f) has the same or only slightly different morphology from the carbonaceous solid present in the mixture of step (a). The morphology of a carbonaceous solid in the sense of the present invention refers to the structure and/or shape of the material. The structure and/or shape of a material can be determined, for example, by scanning electron microscopy (morphology), laser diffraction (particle size) or Raman spectroscopy (structure).
Согласно одному воплощению настоящего изобретения углеродистое твердое вещество стадии (f) состоит по меньшей мере на 80% (например, от 80 до 99,8%), предпочтительно по меньшей мере на 90%, более предпочтительно по меньшей мере на 95% (например, от 95 до 99,8%) из углерода, и предпочтительно технического углерода, и/или отделенное углеродистое твердое вещество стадии (f) присутствует с неорганическими соединениями в количестве менее 5,0 мас.% (например, от 0,01 до менее 5,0 мас.%), предпочтительно менее 2,0 мас.% и более предпочтительно менее 1,0 мас.%, исходя из общей массы отделенного углеродистого твердого вещества и неорганических соединений.According to one embodiment of the present invention, the carbonaceous solid of step (f) is at least 80% (e.g., 80 to 99.8%), preferably at least 90%, more preferably at least 95% (e.g. 95 to 99.8%) of carbon, and preferably carbon black, and/or the separated carbonaceous solid of step (f) is present with inorganic compounds in an amount of less than 5.0 wt.% (for example, from 0.01 to less than 5 .0 wt.%), preferably less than 2.0 wt.% and more preferably less than 1.0 wt.%, based on the total weight of separated carbonaceous solids and inorganic compounds.
Согласно одному воплощению настоящего изобретения углеродистое твердое вещество стадии (f) состоит по меньшей мере на 80% (например, от 80 до 99,8%), предпочтительно по меньшей мере 90%, более предпочтительно по меньшей мере, 95% (например, от 95 до 99,8%) из углерода.According to one embodiment of the present invention, the carbonaceous solid of step (f) consists of at least 80% (for example, from 80 to 99.8%), preferably at least 90%, more preferably at least 95% (for example, from 95 to 99.8%) from carbon.
Согласно одному воплощению настоящего изобретения углеродистое твердое вещество стадии (f) состоит по меньшей мере на 80% (например, от 80 до 99,8%), предпочтительно по меньшей мере на 90%, более предпочтительно по меньшей мере на 95% (например, от 95 до 99,8%) из углерода, и предпочтительно технического углерода, и присутствует вместе с неорганическими соединениями в количестве менее 5,0 мас.% (например, от 0,01 до менее 5,0 мас.%), предпочтительно менее 2,0 мас.%, а более предпочтительно менее 1,0 мас.%, исходя из общей массы отделенных углеродистого твердого вещества и неорганических соединений.According to one embodiment of the present invention, the carbonaceous solid of step (f) is at least 80% (e.g., 80 to 99.8%), preferably at least 90%, more preferably at least 95% (e.g. from 95 to 99.8%) of carbon, and preferably carbon black, and is present together with inorganic compounds in an amount of less than 5.0% by weight (for example, from 0.01 to less than 5.0% by weight), preferably less 2.0% by weight, and more preferably less than 1.0% by weight, based on the total weight of carbonaceous solids and inorganic compounds separated.
Согласно одному воплощению настоящего изобретения углеродистое твердое вещество стадии (f) состоит по меньшей мере на 80% (например, от 80 до 99,8%), предпочтительно по меньшей мере на 90%, более предпочтительно по меньшей мере на 95% (например, от 95 до 99,8%) из технического углерода.According to one embodiment of the present invention, the carbonaceous solid of step (f) is at least 80% (e.g., 80 to 99.8%), preferably at least 90%, more preferably at least 95% (e.g. from 95 to 99.8%) from carbon black.
Согласно одному воплощению настоящего изобретения углеродистое твердое вещество стадии (f) состоит по меньшей мере на 80%, предпочтительно по меньшей мере на 90% (например, от 80 до 99,8%), более предпочтительно по меньшей мере на 95% (например, от 95 до 99,8%) из углерода, и предпочтительно технического углерода, и присутствует вместе с неорганическими соединениями в количестве менее 5,0 мас.% (например, от 0,01 до менее 5,0 мас.%), предпочтительно менее 2,0 мас.%, а более предпочтительно менее 1,0 мас.%, исходя из общей массы отделенных углеродистого твердого вещества и неорганических соединений.According to one embodiment of the present invention, the carbonaceous solid of step (f) is at least 80%, preferably at least 90% (e.g., 80 to 99.8%), more preferably at least 95% (e.g. from 95 to 99.8%) of carbon, and preferably carbon black, and is present together with inorganic compounds in an amount of less than 5.0% by weight (for example, from 0.01 to less than 5.0% by weight), preferably less 2.0% by weight, and more preferably less than 1.0% by weight, based on the total weight of carbonaceous solids and inorganic compounds separated.
Согласно одному воплощению настоящего изобретения углеродистое твердое вещество стадии (f) состоит по меньшей мере на 80% (например, от 80 до 99,8%), предпочтительно по меньшей мере на 90%, более предпочтительно по меньшей мере на 95% из углерода (например, от 95 до 99,8%), и предпочтительно технического углерода, и присутствует вместе с неорганическими соединениями в количестве менее 5,0 мас.% (например, от 0,01 до менее 5,0 мас.%), предпочтительно менее 2,0 мас.% и более предпочтительно менее 1,0 мас.%, исходя из общей массы отделенных углеродистого твердого вещества и неорганических соединений, где неорганические соединения выбраны из группы, состоящей из одного или более сульфидов металлов, одного или более оксидов металлов, одного или более силикатов и их смесей.According to one embodiment of the present invention, the carbonaceous solid of step (f) consists of at least 80% (for example, from 80 to 99.8%), preferably at least 90%, more preferably at least 95% carbon ( for example, from 95 to 99.8%), and preferably carbon black, and is present together with inorganic compounds in an amount of less than 5.0% by weight (for example, from 0.01 to less than 5.0% by weight), preferably less 2.0 wt.% and more preferably less than 1.0 wt.%, based on the total weight of separated carbonaceous solids and inorganic compounds, wherein the inorganic compounds are selected from the group consisting of one or more metal sulfides, one or more metal oxides, one or more silicates and mixtures thereof.
Особенно предпочтительно углеродистое твердое вещество, отделенное на стадии (f), содержит технический углерод или состоит из технического углерода. Например, углеродистое твердое вещество может состоять по меньшей мере на 90%, предпочтительно по меньшей мере на 95% (например, от 95 до 99,8%) из технического углерода. Физические и химические свойства технического углерода известны специалисту. Например, первичные частицы технического углерода могут иметь диаметр от 1 до 600 нм, предпочтительно от 10 до 300 нм. Диаметр зерна первичных частиц можно измерить с помощью лазерной дифракции. Первичные частицы технического углерода могут объединяться с образованием агрегатов технического углерода, которые могут иметь диаметр от 80 до 800 нм. Эти агрегаты технического углерода, в свою очередь, могут образовывать сверхструктуры в виде агломератов технического углерода. Кроме того, технический углерод может иметь удельную поверхность от 5 до 1500 м2/г, предпочтительно от 15 до 600 м2/г, измеренную в соответствии с методом БЭТ. В одном воплощении настоящего изобретения углеродистое твердое вещество согласно стадии (f) состоит из технического углерода, имеющего элементный состав от 90,0 до 99,7% С, от 0,1 до 0,6% Н, от 0,01 до 0,8% S и от 0,2 до 3,5% О.Particularly preferably, the carbonaceous solid separated in step (f) contains or consists of carbon black. For example, the carbonaceous solid may be at least 90%, preferably at least 95% (eg, 95 to 99.8%) carbon black. The physical and chemical properties of carbon black are known to those skilled in the art. For example, the primary carbon black particles may have a diameter of from 1 to 600 nm, preferably from 10 to 300 nm. The grain diameter of the primary particles can be measured using laser diffraction. Primary carbon black particles can combine to form carbon black aggregates, which can have a diameter of 80 to 800 nm. These carbon black aggregates, in turn, can form superstructures in the form of carbon black agglomerates. In addition, carbon black may have a specific surface area of 5 to 1500 m 2 /g, preferably 15 to 600 m 2 /g, measured according to the BET method. In one embodiment of the present invention, the carbonaceous solid of step (f) consists of carbon black having an elemental composition of 90.0 to 99.7% C, 0.1 to 0.6% H, 0.01 to 0. 8% S and 0.2 to 3.5% O.
Возможные стадии способа.Possible stages of the method.
В дополнение к стадиям (a)-(f), способ по настоящему изобретению может включать дополнительные стадии способа.In addition to steps (a)-(f), the method of the present invention may include additional method steps.
На стадии (f) настоящего изобретения после отделения углеродистого твердого вещества образуется водная фаза. Способ может включать дополнительные стадии обработки водной фазы. Таким образом,In step (f) of the present invention, after separation of the carbonaceous solid, an aqueous phase is formed. The method may include additional steps of treating the aqueous phase. Thus,
- 8 047029 можно получить и/или извлечь дополнительные сырьевые материалы. Обычно эта водная фаза, полученная на стадии (f), содержит по меньшей мере гидрид азота и/или продукты его реакции, гидроксидные соединения и неорганические соединения и/или их продукты реакции. В зависимости от того, какой состав выбран для водной текучей среды, водная фаза, полученная на стадии (f), может также содержать другие вещества. По экологическим и/или экономическим причинам может оказаться целесообразным отделить гидрид азота и/или его продукты реакции, гидроксидные соединения и неорганические соединения и/или их продукты реакции от полученной водной фазы.- 8 047029 additional raw materials can be obtained and/or extracted. Typically, this aqueous phase obtained in step (f) contains at least nitrogen hydride and/or its reaction products, hydroxide compounds and inorganic compounds and/or reaction products thereof. Depending on what composition is selected for the aqueous fluid, the aqueous phase obtained in step (f) may also contain other substances. For environmental and/or economic reasons, it may be advantageous to separate the nitrogen hydride and/or its reaction products, hydroxide compounds and inorganic compounds and/or their reaction products from the resulting aqueous phase.
Согласно одному воплощению способ дополнительно включает стадию (g) обработки и/или рециркуляции водной фазы, полученной на стадии (f).According to one embodiment, the method further includes the step (g) of treating and/or recycling the aqueous phase obtained in step (f).
Согласно одному воплощению стадия (g) включает следующие этапы:According to one embodiment, step (g) includes the following steps:
g1) отделение гидрида азота согласно стадии (b) и/или его продуктов реакции, и/или g2) отделение одного или более неорганических соединений согласно стадии (а) и/или продуктов их реакции, и/или g3) извлечение технологической воды.g1) separation of nitrogen hydride according to step (b) and/or its reaction products, and/or g2) separation of one or more inorganic compounds according to step (a) and/or their reaction products, and/or g3) recovery of process water.
Согласно одному воплощению стадия (g) включает следующие этапы:According to one embodiment, step (g) includes the following steps:
g1) отделение гидрида азота согласно стадии (b) и/или его продуктов реакции, и g2) отделение одного или более неорганических соединений согласно стадии (а) и/или продуктов их реакции, и g3) извлечение технологической воды.g1) separating the nitrogen hydride according to step (b) and/or its reaction products, and g2) separating one or more inorganic compounds according to step (a) and/or their reaction products, and g3) recovering process water.
Согласно одному воплощению стадия (g) включает следующие этапы:According to one embodiment, step (g) includes the following steps:
g1) отделение гидрида азота согласно стадии (b) и/или его продуктов реакции, и g2) отделение одного или более неорганических соединений согласно стадии (а) и/или продуктов их реакции от композиции, полученной на этапе (g1), и g3) извлечение технологической воды из композиции, полученной на этапе (g2).g1) separating the nitrogen hydride according to step (b) and/or its reaction products, and g2) separating one or more inorganic compounds according to step (a) and/or their reaction products from the composition obtained in step (g1), and g3) extracting process water from the composition obtained in step (g2).
Согласно одному воплощению стадия (g) включает следующие этапы:According to one embodiment, step (g) includes the following steps:
g1) отделение гидрида азота и/или его продуктов реакции, а именно, одной или более аммониевых солей, и g2) отделение одного или более неорганических соединений согласно стадии (а) и/или продуктов их реакции, а именно одного или более силикатов натрия от композиции, полученной на этапе (g1), и g3) извлечение технологической воды из композиции, полученной на этапе (g2).g1) separating nitrogen hydride and/or its reaction products, namely one or more ammonium salts, and g2) separating one or more inorganic compounds according to step (a) and/or their reaction products, namely one or more sodium silicates from the composition obtained in step (g1), and g3) extracting process water from the composition obtained in step (g2).
Этапы (g1), (g2) и/или (g3) можно осуществлять с помощью технических приемов и устройств, известных специалисту.Steps (g1), (g2) and/or (g3) can be carried out using techniques and devices known to the person skilled in the art.
ПрименениеApplication
Другим аспектом настоящего изобретения является применение гидрида азота в качестве диспергирующего агента для получения и/или стабилизации водной суспензии, включающей углеродистое твердое вещество и по меньшей мере одно неорганическое соединение.Another aspect of the present invention is the use of nitrogen hydride as a dispersing agent to obtain and/or stabilize an aqueous suspension comprising a carbonaceous solid and at least one inorganic compound.
Термин получение и/или стабилизация водной суспензии в значении настоящего изобретения означает, что может быть образована смесь твердой и жидкой фаз, в которой твердая фаза может быть смешана с диспергирующей средой без осаждения, образования более крупных агрегатов и/или оседания.The term obtaining and/or stabilizing an aqueous suspension within the meaning of the present invention means that a mixture of solid and liquid phases can be formed, in which the solid phase can be mixed with the dispersing medium without sedimentation, formation of larger aggregates and/or sedimentation.
Неожиданно было обнаружено, что гидрид азота можно использовать для стабилизации водной дисперсии или суспензии, которая содержит смесь, содержащую углеродистое твердое вещество и по меньшей мере одно неорганическое соединение.Surprisingly, it has been discovered that nitrogen hydride can be used to stabilize an aqueous dispersion or suspension that contains a mixture containing a carbonaceous solid and at least one inorganic compound.
Предпочтительные воплощения водной текучей среды и смеси, содержащей твердое углеродистое вещество и по меньшей мере одно неорганическое соединение, описаны выше в описании стадии (а) и стадии (b) способа по настоящему изобретению.Preferred embodiments of the aqueous fluid and mixture containing solid carbonaceous matter and at least one inorganic compound are described above in the description of step (a) and step (b) of the method of the present invention.
В одном воплощении гидрид азота используют в качестве диспергирующего агента для образования и/или стабилизации водной суспензии, содержащей углеродистое твердое вещество и по меньшей мере одно неорганическое соединение, где углеродистое твердое вещество представляет собой по меньшей мере на 90% технический углерод (например, от 90 до 99,5%), и по меньшей мере одно неорганическое соединение относится к множеству неорганических соединений, выбранных из группы, состоящей из одного или более сульфидов металлов, одного или более оксидов металлов, одного или более силикатов и их смесей.In one embodiment, nitrogen hydride is used as a dispersing agent to form and/or stabilize an aqueous suspension containing a carbonaceous solid and at least one inorganic compound, where the carbonaceous solid is at least 90% carbon black (for example, from 90 up to 99.5%), and the at least one inorganic compound is a plurality of inorganic compounds selected from the group consisting of one or more metal sulfides, one or more metal oxides, one or more silicates, and mixtures thereof.
В одном воплощении гидрид азота используют в качестве диспергирующего агента для получения и/или стабилизации водной суспензии, содержащей углеродистое твердое вещество и по меньшей мере одно неорганическое соединение, где углеродистое твердое вещество представляет собой по меньшей мере на 90% технический углерод (например, от 90 до 99,5%), где по меньшей мере одно неорганическое соединение относится к множеству неорганических соединений, выбранных из группы, состоящей из одного или более сульфидов металлов, одного или более оксидов металлов, одного или более силикатов и их смесей, и гидрид азота выбран из группы, состоящей из аммиака, неорганических аммониевых солей, первичных или вторичных органических аминов и их аммониевых солей, и их смесей, предпочтительно из группы, состоящей из аммиака, гидроксида аммония, галогенидов аммония, гуанидина, произIn one embodiment, nitrogen hydride is used as a dispersing agent to prepare and/or stabilize an aqueous suspension containing a carbonaceous solid and at least one inorganic compound, where the carbonaceous solid is at least 90% carbon black (for example, from 90 up to 99.5%), wherein the at least one inorganic compound is a plurality of inorganic compounds selected from the group consisting of one or more metal sulfides, one or more metal oxides, one or more silicates and mixtures thereof, and a nitrogen hydride is selected from the group consisting of ammonia, inorganic ammonium salts, primary or secondary organic amines and ammonium salts thereof, and mixtures thereof, preferably from the group consisting of ammonia, ammonium hydroxide, ammonium halides, guanidine, derivatives
- 9 047029 водных гуанидина и их аммониевых солей, и их смесей, более предпочтительно один гидрид азота представляет собой аммиак и/или гидроксид аммония и наиболее предпочтительно гидроксид аммония.- 9 047029 aqueous guanidine and ammonium salts thereof, and mixtures thereof, more preferably one nitrogen hydride is ammonia and/or ammonium hydroxide and most preferably ammonium hydroxide.
Другие воплощенияOther incarnations
В предпочтительном воплощении способ обработки и/или очистки углеродистых твердых веществ по изобретению включает стадии:In a preferred embodiment, the method of treating and/or purifying carbonaceous solids according to the invention includes the steps of:
a) предоставление смеси, содержащей углеродистое твердое вещество, предпочтительно технический углерод, и по меньшей мере одно неорганическое соединение, где смесь включает углеродистое твердое вещество в количестве от 70 до 99 мас.% и более предпочтительно от 80 до 98 мас.%, исходя из общей массы углеродистого твердого вещества и по меньшей мере одного неорганического соединения, и включает по меньшей мере одно неорганическое соединение в количестве от 1 до 30 мас.%, предпочтительно от 2 до 20 мас.%, исходя из общей массы углеродистого твердого вещества и по меньшей мере одного неорганического соединения;a) providing a mixture containing a carbonaceous solid, preferably carbon black, and at least one inorganic compound, where the mixture comprises a carbonaceous solid in an amount of from 70 to 99% by weight, and more preferably from 80 to 98% by weight, based on the total weight of the carbonaceous solid and at least one inorganic compound, and includes at least one inorganic compound in an amount of from 1 to 30 wt.%, preferably from 2 to 20 wt.%, based on the total weight of the carbonaceous solid and at least at least one inorganic compound;
b) предоставление водной текучей среды, содержащей гидрид азота;b) providing an aqueous fluid containing nitrogen hydride;
c) предоставление гидроксида щелочного металла, предпочтительно NaOH;c) providing an alkali metal hydroxide, preferably NaOH;
d) приведение в контакт смеси стадии (а), текучей среды стадии (b) и гидроксида щелочного металла и/или щелочного металла стадии (с);d) bringing into contact the mixture of step (a), the fluid of step (b) and the alkali metal hydroxide and/or alkali metal of step (c);
e) воздействие на композицию, полученную на стадии (d) повышенной температуры в интервале от 80 до 240°С и повышенного давления в интервале от 0,5 до 5 МПа (от 5 до 50 бар);e) exposing the composition obtained in step (d) to elevated temperature in the range of 80 to 240° C. and elevated pressure in the range of 0.5 to 5 MPa (5 to 50 bar);
f) отделение углеродистого твердого вещества от композиции, полученной на этапе (е), где углеродистое твердое вещество, полученное на стадии (f), состоит по меньшей мере на 80%, предпочтительно по меньшей мере на 90%, более предпочтительно по меньшей мере на 95% (например, от 95 до 99,5%) из углерода, и предпочтительно технического углерода, и присутствует вместе с неорганическими соединениями в количестве менее 5,0 мас.% (например, от 0,01 до 5 мас.%), предпочтительно менее 2,0 мас.% и более предпочтительно менее 1,0 мас.%, исходя из общей массы отделенных углеродистого твердого вещества и неорганических соединений.f) separating the carbonaceous solid from the composition obtained in step (e), wherein the carbonaceous solid obtained in step (f) consists of at least 80%, preferably at least 90%, more preferably at least 95% (for example, from 95 to 99.5%) of carbon, and preferably carbon black, and is present together with inorganic compounds in an amount of less than 5.0% by weight (for example, from 0.01 to 5% by weight) preferably less than 2.0% by weight, and more preferably less than 1.0% by weight, based on the total weight of carbonaceous solids and inorganic compounds separated.
Другими аспектами и воплощениями настоящего изобретения являются следующие.Other aspects and embodiments of the present invention are as follows.
[1] Способ обработки и/или очистки углеродистых твердых веществ, включающий стадии:[1] A method for treating and/or purifying carbonaceous solids, comprising the steps of:
a) предоставление смеси, содержащей углеродистое твердое вещество и по меньшей мере одно неорганическое соединение;a) providing a mixture containing a carbonaceous solid and at least one inorganic compound;
b) предоставление водной текучей среды, содержащей гидрид азота;b) providing an aqueous fluid containing nitrogen hydride;
c) предоставление гидроксида щелочного металла и/или щелочного металла;c) providing an alkali metal hydroxide and/or an alkali metal;
d) приведение в контакт смеси стадии (а), текучей среды стадии (b) и гидроксида щелочного металла и/или щелочного металла стадии (с);d) bringing into contact the mixture of step (a), the fluid of step (b) and the alkali metal hydroxide and/or alkali metal of step (c);
e) воздействие на композицию, полученную на стадии (d), пониженной или повышенной температуры и/или пониженного или повышенного давления;e) subjecting the composition obtained in step (d) to reduced or increased temperature and/or reduced or increased pressure;
f) отделение углеродистого твердого вещества от композиции, полученной на стадии (е).f) separating the carbonaceous solid from the composition obtained in step (e).
[2] Способ согласно абзацу [1], в котором смесь стадии (а) включает углеродистое твердое вещество в количестве более 50 мас.%, предпочтительно более 70 мас.% и более предпочтительно более 80 мас.%, исходя из общей массы смеси, и/или смесь стадии (а) включает по меньшей мере одно неорганическое соединение в количестве от 1 до 30 мас.%, предпочтительно от 5 до 20 мас.%, исходя из общей массы смеси.[2] The method according to paragraph [1], wherein the mixture of step (a) includes a carbonaceous solid in an amount of more than 50 wt%, preferably more than 70 wt%, and more preferably more than 80 wt%, based on the total weight of the mixture, and/or the mixture of step (a) includes at least one inorganic compound in an amount of 1 to 30% by weight, preferably 5 to 20% by weight, based on the total weight of the mixture.
[3] Способ согласно абзацу [1] или [2], в котором смесь стадии (а) представляет собой твердую смесь и/или смесь стадии (а) получают пиролизом углеродистого материала, предпочтительно отработанных шин или биомассы.[3] The method according to paragraph [1] or [2], in which the mixture of step (a) is a solid mixture and/or the mixture of step (a) is obtained by pyrolysis of carbonaceous material, preferably waste tires or biomass.
[4] Способ согласно любому из предшествующих абзацев [1]-[3], где углеродистое твердое вещество состоит по меньшей мере на 80%, предпочтительно по меньшей мере на 90%, более предпочтительно по меньшей мере на 95% углерода, и предпочтительно технического углерода, и/или по меньшей мере одно неорганическое соединение представляет собой по меньшей мере один минерал и/или соль, предпочтительно выбираемую из группы, состоящей из одного или более сульфидов металлов, одного или более оксидов металлов, одного или более силикатов и их смесей.[4] The method according to any of the preceding paragraphs [1]-[3], wherein the carbonaceous solid is at least 80%, preferably at least 90%, more preferably at least 95% carbon, and preferably technical carbon, and/or at least one inorganic compound is at least one mineral and/or salt, preferably selected from the group consisting of one or more metal sulfides, one or more metal oxides, one or more silicates and mixtures thereof.
[5] Способ согласно любому из предшествующих абзацев [1]-[4], в котором текучая среда стадии (b) включает гидрид азота, выбираемый из группы, состоящей из аммиака, неорганических аммониевых солей, первичных или вторичных органических аминов и их аммониевых солей и их смесей, предпочтительно из группы, состоящей из аммиака, гидроксида аммония, галогенидов аммония, гуанидина, производных гуанидина и их аммониевых солей и их смесей, более предпочтительно гидрид азота представляет собой аммиак и/или гидроксид аммония и наиболее предпочтительно гидроксид аммония, и/или текучая среда стадии (b) дополнительно содержит одно или более веществ, выбираемых из группы, состоящей из спиртов, окислителей, кислот, нитратов и карбонатов.[5] The method according to any of the preceding paragraphs [1] to [4], wherein the fluid of step (b) includes a nitrogen hydride selected from the group consisting of ammonia, inorganic ammonium salts, primary or secondary organic amines and ammonium salts thereof and mixtures thereof, preferably from the group consisting of ammonia, ammonium hydroxide, ammonium halides, guanidine, guanidine derivatives and ammonium salts thereof and mixtures thereof, more preferably the nitrogen hydride is ammonia and/or ammonium hydroxide and most preferably ammonium hydroxide, and/ or the fluid of step (b) further contains one or more substances selected from the group consisting of alcohols, oxidizing agents, acids, nitrates and carbonates.
[6] Способ согласно любому из предшествующих абзацев [1]-[5], в котором гидроксид щелочного металла и/или щелочной металл стадии (с) предоставляют в молярном отношении к неорганическим соединениям смеси стадии (а) от 0,25:1 до 2:1, предпочтительно от 0,5:1 до 1,5:1, более предпочтительно от 0,75:1 до 1,25:1 и наиболее предпочтительно от 0,95:1 до 1,05:1, и/или текучую среду[6] The method according to any of the preceding paragraphs [1] to [5], wherein the alkali metal hydroxide and/or the alkali metal of step (c) is provided in a molar ratio to the inorganic compounds of the mixture of step (a) from 0.25:1 to 2:1, preferably 0.5:1 to 1.5:1, more preferably 0.75:1 to 1.25:1 and most preferably 0.95:1 to 1.05:1, and/ or fluid
- 10 047029 на стадии (b) предоставляют в количестве от 2 до 200 л (текучая среда)/1 кг (смесь стадии (а)), предпочтительно от 5 до 150 л (текучая среда)/1 кг (смесь стадии (а)) и более предпочтительно от 10 до 100 л (текучая среда)/1 кг (смесь стадии (а)).- 10 047029 in step (b) is provided in an amount of from 2 to 200 l (fluid)/1 kg (mixture of step (a)), preferably from 5 to 150 l (fluid)/1 kg (mixture of step (a)) ) and more preferably from 10 to 100 L (fluid)/1 kg (mixture of step (a)).
[7] Способ согласно любому из предшествующих абзацев [1]-[6], в котором композицию на стадии (е) подвергают воздействию температуры от -35 до 400°С, предпочтительно от 25 до 300°С и более предпочтительно от 80 до 240°С, и/или композицию на стадии (е) подвергают воздействию давления от 0,1 кПа до 20 МПа (от 0,001 до 200 бар), предпочтительно от 0,1 до 10 МПа (от 1 до 100 бар) и более предпочтительно от 0,5 до 5 МПа (от 5 до 50 бар), и/или рН композиции на стадии (е) доводят до значения от 0 до 14, предпочтительно от 7 до 14 и более предпочтительно от 9 до 13.[7] The method according to any of the preceding paragraphs [1] to [6], wherein the composition in step (e) is exposed to a temperature of -35 to 400°C, preferably 25 to 300°C, and more preferably 80 to 240 °C, and/or the composition in step (e) is subjected to a pressure of from 0.1 kPa to 20 MPa (0.001 to 200 bar), preferably from 0.1 to 10 MPa (1 to 100 bar) and more preferably from 0.5 to 5 MPa (5 to 50 bar), and/or the pH of the composition in step (e) is adjusted to a value of from 0 to 14, preferably from 7 to 14 and more preferably from 9 to 13.
[8] Способ согласно любому из предшествующих абзацев [1]-[7], в котором стадию (е) проводят поэтапно, по меньшей мере при двух различных условиях температуры, давления и/или рН, предпочтительно по меньшей мере при двух различных условиях температуры и давления, и/или стадия (f) включает фильтрацию углеродистого твердого вещества.[8] The method according to any of the preceding paragraphs [1] to [7], wherein step (e) is carried out stepwise under at least two different conditions of temperature, pressure and/or pH, preferably under at least two different temperature conditions and pressure, and/or step (f) involves filtering the carbonaceous solid.
[9] Способ согласно любому из предшествующих абзацев [1]-[8], в котором углеродистое твердое вещество стадии (f) состоит по меньшей мере на 80%, предпочтительно по меньшей мере на 90%, более предпочтительно по меньшей мере на 95% из углерода, и предпочтительно технического углерода, и/или отделенное углеродистое твердое вещество стадии (f) присутствует вместе с неорганическими соединениями в количестве по меньшей мере 5,0 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 2,0 мас.% и более предпочтительно по меньшей мере 1,0 мас.%, исходя из общей массы отделенного углеродистого твердого вещества и неорганических соединений.[9] The method according to any of the preceding paragraphs [1] to [8], wherein the carbonaceous solid of step (f) is at least 80%, preferably at least 90%, more preferably at least 95% of carbon, and preferably carbon black, and/or the separated carbonaceous solid of step (f) is present together with inorganic compounds in an amount of at least 5.0 wt.%, preferably at least 2.0 wt.% and more preferably at at least 1.0% by weight, based on the total weight of separated carbonaceous solids and inorganic compounds.
[10] Применение гидрида азота в качестве диспергирующего агента для получения и/или стабилизации водной суспензии, включающей углеродистое твердое вещество и по меньшей мере одно неорганическое соединение.[10] The use of nitrogen hydride as a dispersing agent to obtain and/or stabilize an aqueous suspension comprising a carbonaceous solid and at least one inorganic compound.
ПримерыExamples
Настоящее изобретение дополнительно описано следующими примерами.The present invention is further described by the following examples.
Смесь согласно стадии (а) представляла собой смесь, полученную пиролизом отработанных шин.The mixture according to step (a) was a mixture obtained by pyrolysis of waste tires.
Claims (15)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019210217.4 | 2019-07-10 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA047029B1 true EA047029B1 (en) | 2024-05-27 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2020311602B2 (en) | Processing and purification of carbonaceous materials | |
JP5961617B2 (en) | Production of high purity precipitated calcium carbonate | |
US7794686B2 (en) | Method for making ammonium metatungstate | |
EP1704114B1 (en) | Method for etching phosphate ores | |
EP0487368B1 (en) | Antipolluting treatment of a used refining catalyst and recuperation of metals | |
JP5246510B2 (en) | Method for producing decolorized sodium aluminate aqueous solution | |
CN1334782A (en) | Lime treatment | |
EA047029B1 (en) | PROCESSING AND PURIFICATION OF CARBONIC MATERIALS | |
FR2736908A1 (en) | PROCESS FOR PURIFYING SODIUM ALUMINATE SOLUTIONS CONTAINING SODIUM OXALATE | |
WO2013153846A1 (en) | Method and device for manufacturing calcium fluoride | |
KR100597076B1 (en) | Method for Preparing Nanocrystalline Silica and the Nanocrystalline Silica therefrom | |
JP2007523815A (en) | Low organic carbon content aluminum hydroxide produced by the buyer method | |
JPH0768531B2 (en) | Desalination of coal | |
BR112022000111B1 (en) | PROCESS AND PURIFICATION OF CARBONACEOUS MATERIALS | |
WO2013153847A1 (en) | Method and device for manufacturing calcium fluoride | |
EP0197327A2 (en) | Process for the preparation of fine, very pure calcium carbonate with a high degree of whiteness | |
JP4246648B2 (en) | Method for producing zeolitic modified soil | |
WO2006070400A1 (en) | Process for preparing amorphous silica from kimberlite tailing | |
JP2009203148A (en) | Method for producing gypsum dihydrate | |
JP2004155725A (en) | Method for obtaining high-purity 2, 3-pyridinedicarboxylic acid |