專利名稱：由生產(chǎn)有機(jī)鹵代硅烷所產(chǎn)生的廢料或碎屑的聚結(jié)和鈍化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚結(jié)方法，該方法可以使通過直接法生產(chǎn)有機(jī)鹵代硅烷，更特別地生產(chǎn)甲基氯硅烷時所產(chǎn)生的粉狀廢料和/或粉狀殘余碎屑失活或鈍化、運輸并回收。本發(fā)明還涉及通過這種聚結(jié)方法獲得的產(chǎn)品，并涉及這種產(chǎn)品特別用于回收殘余硅金屬以及諸如銅的金屬的用途。
背景技術(shù)：
按照Rochow反應(yīng)(在銅基催化劑存在下硅金屬與氣態(tài)氯代甲烷的反應(yīng))的甲基氯硅烷的直接合成法在工業(yè)上的實施通常是在流化床中進(jìn)行的。這種方法需要有規(guī)律地排空或清洗流化床，因而導(dǎo)致產(chǎn)生通常所謂的合成廢料和殘余碎屑。這些廢料和/或殘余碎屑是粉狀的，并且除了硅金屬之外還可能包含硅氧化物和諸如氯、氫或氧這樣的元素，以及諸如銅、碳、鐵、鋁、鋅、鈣、錫、錳等這樣的元素。這些粉狀廢料和這些粉狀碎屑具有高反應(yīng)性，從而使得非常難以(甚至是不可能)原樣處理和運輸它們。特別是，它們與液體或蒸汽形式的水反應(yīng)放出氫，并且在與空氣接觸時具有自熱性。因此，所述廢料必須進(jìn)行失活處理。
而且，所述廢料和碎屑包含高比例的諸如硅和銅這樣的成分，如果能夠回收利用則是有利的。
美國專利US-A-5342430公開了一種鈍化方法，在該方法中，廢料與含有水和表面活性劑的含水介質(zhì)反應(yīng)，該反應(yīng)任選地在高溫下進(jìn)行，然后引入粘結(jié)劑如木素磺化鹽、蒙脫石或膨潤土，在該處理之后可以除去水。
EP-A-0287934公開了一種鈍化方法，該方法在于使廢料聚結(jié)(形成丸粒)，然后用有機(jī)粘結(jié)劑浸漬這種聚結(jié)物，以增加該聚結(jié)物的粘結(jié)，并將其與周圍的水汽分離。該粘結(jié)劑可以是粘度足夠低以確保其滲透到聚結(jié)物中的液體有機(jī)粘結(jié)劑，或者它也可以以與有機(jī)溶劑或水形成溶液或乳液的形式使用。雖然水是優(yōu)選的方式，但根據(jù)該文件的實際描述，兩種方式都存在缺陷。有機(jī)溶劑帶來通常的排放問題。水與硅反應(yīng)產(chǎn)生熱，從而需要嚴(yán)格控制操作條件。有機(jī)粘結(jié)劑包括葡萄糖、樹膠、粘合劑、瀝青、蠟、淀粉，以及優(yōu)選地，木質(zhì)素，其為液體形式，尤其是稀水溶液的形式。
EP-A-201199推薦將粉狀廢料與水結(jié)合，進(jìn)行粒化并用惰性無機(jī)粉末涂覆粒料。采用5-50重量％的水(相對于廢料+水混合物計)，以將硅轉(zhuǎn)化成二氧化硅(這可以使硅鈍化)。
WO-A-02/46119公開了鋁硅酸鹽可以讓廢料失活。混合是用傳統(tǒng)的混合器來進(jìn)行的。該方法優(yōu)選存在的水量為10-40％，可以通過將水加入廢料+鋁硅酸鹽形成混合物，或者使用鋁硅酸鹽漿料。水的存在使得在回收生產(chǎn)陶瓷產(chǎn)品時的組合物之前，讓混合物通過擠出機(jī)成為可能。
現(xiàn)有技術(shù)的方法帶來了與使用揮發(fā)性溶劑或水引起的加工條件的問題，和/或?qū)е碌玫降漠a(chǎn)品的水含量與其運輸、裝卸和回收利用不太相容的問題(例如在冶金工業(yè)中)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于處理由直接合成法產(chǎn)生的廢料和/或碎屑的新方法，該方法可以有效地使這些廢料和/或這些碎屑失活或鈍化，并獲得穩(wěn)定的固體產(chǎn)品，該固體產(chǎn)品不與空氣或大氣中的濕氣反應(yīng)，也不是自熱性的，它可以被運輸和裝卸，尤其可以直接進(jìn)行回收利用的操作，尤其是在冶金工業(yè)中的金屬如硅和銅的回收利用。
本發(fā)明的另一個目的是提供這樣一種方法，該方法可以在最低的成本下以最少的步驟數(shù)來實施。
現(xiàn)在出人意料地發(fā)現(xiàn)，這些目的以及其它目的都可以通過一種在不存在游離水、溶劑或者液體粘結(jié)劑(溶液、分散體等形式)的情況下進(jìn)行聚結(jié)的特殊方法來實現(xiàn)。
本發(fā)明的主題因而是一種用于使由生產(chǎn)有機(jī)鹵代硅烷所產(chǎn)生的粉狀廢料和/或粉狀碎屑聚結(jié)的方法，包括(i)將這種廢料和/或碎屑與選自鋁硅酸鹽的粘結(jié)劑混合；(ii)通過在適當(dāng)?shù)膲簷C(jī)中壓縮生產(chǎn)固體聚結(jié)產(chǎn)品。
這種方法可以生產(chǎn)以確定形狀的硬且剛性的固體聚結(jié)物形式存在的非粉狀產(chǎn)品。該聚結(jié)產(chǎn)品是穩(wěn)定或惰性的，也就是說它與空氣和大氣中的濕氣接觸時不會發(fā)生反應(yīng)，并且它是非自熱性的；該聚結(jié)物具有粘結(jié)性，使其可以被裝卸和運輸，并且不含游離水，使其在回收操作中能被輕松處理，例如在冶金工業(yè)中。
措辭“廢料”和“殘余碎屑”具有常規(guī)的含義?？删唧w地涉及由直接合成法產(chǎn)生的廢物和碎屑，因而其主要包含硅金屬，并且可能包含硅氧化物和少量的其它物質(zhì)，如氯、氫、氧、銅、碳、鐵、鋁、鋅、鈣、錫、鈦、錳等。
使用的粘結(jié)劑以干燥的固體形式提供，但也可以被水合至各種程度。根據(jù)本發(fā)明的方法不提供另外的水。但并不超出本發(fā)明范圍的是，提供有限量的水以尤其導(dǎo)致粘結(jié)劑水合。同樣地，盡管這并不是所希望的，但并不排除在粘結(jié)劑中存在或提供殘余量或者減少量的游離水，條件是粘結(jié)劑的所有干燥固體性質(zhì)以及隨后的聚結(jié)操作不會存在問題。十分優(yōu)選地，該粘結(jié)劑不含游離水。
在優(yōu)選的鋁硅酸鹽或硅鋁酸鹽中，可提及的有膨潤土，高嶺土，硅藻土，漂白土，以及更一般地，鋁硅酸鹽的任意水合形式。膨潤土構(gòu)成了一個優(yōu)選方案。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，優(yōu)選使用天然的硅鋁酸鹽。顆粒尺寸并不是關(guān)鍵的參數(shù)，并且在任意情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地通過常規(guī)試驗來選擇合適的硅鋁酸鹽。作為指示，可以規(guī)定用于實施例的膨潤土具有大約35μm的平均粒徑(其中50％數(shù)目的顆粒＜35μm，90％數(shù)目的顆粒＜111μm)。
粘結(jié)劑/廢料之比尤其可以是0.1/1-1.5/1，并且優(yōu)選0.3/1-1/1，以重量計。應(yīng)當(dāng)指出，在整個說明書和權(quán)利要求書中，除非另有說明，當(dāng)涉及到數(shù)值范圍時，端值是包含在內(nèi)的。
壓機(jī)有利地具有旨在通過壓縮模塑賦予聚結(jié)產(chǎn)品以確定形狀的裝置?？墒褂萌我忸愋偷膲嚎s壓機(jī)(用于通過在模型、空腔或模具中壓縮來模塑或聚結(jié)的壓縮壓機(jī)類型)，如沖壓機(jī)和輥型壓塊機(jī)。所使用的壓機(jī)因而包括空腔、模型或模具，在其中產(chǎn)品通過壓縮來聚結(jié)，并且其賦予聚結(jié)的產(chǎn)品以最終的形狀、粘結(jié)性和機(jī)械穩(wěn)定性。
在本發(fā)明中，優(yōu)選餅狀、小磚或小球的形式，其具有圓形或半圓形、圓柱形或半圓柱形等的簡單幾何形狀。
輥型壓塊機(jī)構(gòu)成了一個優(yōu)選的實施方案。其包括彼此面對放置的兩個輥(平行軸)，其中的至少一個輥的設(shè)置使得能夠被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，并且其中的至少一個輥包含確定形狀的空腔。通常，兩個輥均可以被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，尤其是以相反的方向?？梢栽趦蓚€輥之間以一種可調(diào)節(jié)的方式施加壓力。輥之一可以在軸上固定位置，而另一個輥可借助于適當(dāng)?shù)难b置(尤其是通過液壓裝置，如活塞或起重器)壓向前一個輥。兩個輥也可以是可彼此相向移動的，以便提供所需的壓力，例如借助于上面已經(jīng)提到的液壓裝置。輥型壓塊機(jī)因而向在輥間經(jīng)過的材料施以壓力，優(yōu)選是可調(diào)節(jié)的壓力，該材料在確定形狀的空腔中模塑成形，該確定形狀的空腔在這些輥中的至少一個輥的表面上提供。優(yōu)選地，兩個輥均具有互補形狀的空腔。通過選擇所述一個輥或兩個輥的空腔的形狀可以給予最終的模塑壓縮材料任何希望的形狀。
為了獲得良好的聚結(jié)，可以調(diào)節(jié)在壓機(jī)中施加的壓力。通常，對于輥型壓塊機(jī)來說，可調(diào)節(jié)壓力為10-80kN/cm輥寬。
作為示例，可生產(chǎn)單位體積是0.5-20cm3的聚結(jié)物。毫無疑問，這些數(shù)值僅僅是作為示例給出的。
本發(fā)明能夠生產(chǎn)惰性聚結(jié)物，其具有優(yōu)良的粘結(jié)性，可以被裝卸和運輸，而不需要特別的預(yù)防措施；它們尤其便于澆鑄，有利于自動傾卸卡車、料倉等的裝料和卸料。
輥型壓塊機(jī)由諸如法國Raismes的Sahut-Conreur以及美國ElkGrove Village，IIIinois的K.R.Komarek Inc這樣的公司設(shè)計并生產(chǎn)。
起始混合物通過合適的混合器或均化器來生產(chǎn)。可使用任意類型的固體混合器?；旌蠒r間可以為約幾分鐘。本領(lǐng)域技術(shù)人員完全能夠決定用以生產(chǎn)盡可能均勻的混合物的混合條件。
輥型壓塊機(jī)通常通過進(jìn)料裝置來進(jìn)料，該進(jìn)料裝置旨在推動輥間的物料。其尤其可以是螺桿裝置或類似裝置，例如垂直位于兩個輥的相對面之上。根據(jù)一個任選的特征，由混合器得到的混合物經(jīng)過這個進(jìn)料裝置，并且之后經(jīng)過壓機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明方法獲得的聚結(jié)物不會自熱或者與水反應(yīng)。它們因而可以不需要采取政府法規(guī)所要求的特定措施即可裝卸和運輸。
這些沒有游離水的聚結(jié)物還可被用作用以回收硅金屬和其它金屬如銅的原料。它們尤其可被用在商業(yè)中，如用在硅冶金工業(yè)、銅冶金工業(yè)、鐵冶金工業(yè)和鑄造中。該聚結(jié)物還可被用于制造陶瓷、難熔化合物等。
通過實施本發(fā)明方法獲得的，或者能夠通過實施本發(fā)明方法獲得的固體聚結(jié)產(chǎn)品也是本發(fā)明的主題。
本發(fā)明的另一個主題是一種聚結(jié)產(chǎn)品，它包含由直接合成法產(chǎn)生的廢料和/或碎屑、以及選自鋁硅酸鹽的粘結(jié)劑，其中粘結(jié)劑/廢料之比以重量計為0.1/-1.5/1，優(yōu)選0.3/1-1/1，并且其不包含游離水。這種聚結(jié)物以固體剛性產(chǎn)品的形式存在，例如模塑產(chǎn)品，例如為餅狀、小磚或小球的形式，其具有圓形或半圓形、圓柱形或半圓柱形等的簡單幾何形狀，例如具有的單位體積為0.5-20cm3。其尤其是通過實施本發(fā)明方法而獲得的聚結(jié)產(chǎn)品。
在這種聚結(jié)物中，粘結(jié)劑優(yōu)選膨潤土。
本發(fā)明還有一個主題是根據(jù)本發(fā)明的聚結(jié)物作為用于回收存在于廢料或殘余碎屑中的一種或多種金屬的原料的用途。這些金屬已經(jīng)在上面提到過；這種用途的具體目標(biāo)是回收硅金屬和/或銅和/或鐵。因而，本發(fā)明的主題尤其是這些聚結(jié)物在硅冶金工業(yè)，銅冶金工業(yè)或鐵冶金工業(yè)中的用途。
本發(fā)明的另一個主題是根據(jù)本發(fā)明的聚結(jié)物作為制備陶瓷、難熔化合物等的原料的用途。
具體實施例方式
現(xiàn)在將通過用于描述本發(fā)明實施方案的非限制性實施例來描述本發(fā)明。
實施例1將3000g粉狀廢料和3000g粉狀膨潤土(即相當(dāng)于廢料重量的100％)加入到固體混合器-均化器(諸如Lodige臥式混合器或具有行星式旋轉(zhuǎn)葉片的混合器這樣的裝置)中，并混合幾分鐘。然后將混合物通過螺桿進(jìn)料裝置進(jìn)料到輥型壓塊機(jī)中。
螺桿進(jìn)料裝置的旋轉(zhuǎn)速度18轉(zhuǎn)/分鐘。
輥型壓塊機(jī)的特征(Sahut Conreur型D150)間隙7/10mm凹槽體積0.7cm3輥的旋轉(zhuǎn)速度5轉(zhuǎn)/分鐘壓力50kN/cm輥寬。
采用Bowes-Cameron試驗(樣品在140℃的容器溫度下經(jīng)過24小時，依照的是Recommandations relatives au Transport desMarchandises Dangereuses，Manueld′épreuves et de critères，修訂的第3版，聯(lián)合國，紐約和日內(nèi)瓦，1999)測試所獲得的聚結(jié)物無自熱性，并且在與水接觸時不發(fā)生反應(yīng)。
實施例2在與實施例1相同的操作條件下，每3000g廢料加入1285g粉狀膨潤土(即相當(dāng)于廢料重量的43％)。
采用Bowes-Cameron試驗(樣品在140℃的容器溫度下經(jīng)過24小時)測試所獲得的聚結(jié)物無自熱性，并且在與水接觸時不發(fā)生反應(yīng)。
實施例3
在與實施例1相同的操作條件下，每3000g廢料加入900g膨潤土(即相當(dāng)于廢料重量的30％)。
采用Bowes-Cameron試驗(樣品在140℃的容器溫度下經(jīng)過24小時)測試所獲得的聚結(jié)物無自熱性，并且在與水接觸時不發(fā)生反應(yīng)。
應(yīng)當(dāng)清楚地理解，由所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明并不限于在上述說明中所指出的具體實施方案，而是涵蓋了不超出本發(fā)明范圍和精神的其可供選擇的形式。
權(quán)利要求
1.一種用于使由生產(chǎn)有機(jī)鹵代硅烷所產(chǎn)生的粉狀廢料和/或粉狀碎屑聚結(jié)和鈍化的方法，包括(i)將這種廢料和/或碎屑與選自鋁硅酸鹽的粘結(jié)劑混合；(ii)通過在壓機(jī)中壓縮生產(chǎn)固體聚結(jié)產(chǎn)品。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，鋁硅酸鹽是膨潤土。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，粘結(jié)劑/廢料和/或碎屑之比是0.1/1-1.5/1，以重量計。
4.權(quán)利要求3的方法，其特征在于，粘結(jié)劑/廢料和/或碎屑之比是0.3/1-1/1，以重量計。
5.權(quán)利要求1-4中任一項的方法，其特征在于，通過使用配備有壓縮模塑裝置的壓機(jī)來執(zhí)行步驟(ii)。
6.權(quán)利要求5的方法，其特征在于，使用輥型壓塊機(jī)。
7.權(quán)利要求1-6中任一項的方法，其特征在于，制得單位體積為0.5-20cm3的聚結(jié)物。
8.權(quán)利要求1-7中任一項的方法，其特征在于，制得非自熱性聚結(jié)物。
9.能夠通過實施權(quán)利要求1-8中任一項的方法制得的非自熱性的惰性固體聚結(jié)產(chǎn)品。
10.一種非自熱性的惰性固體聚結(jié)產(chǎn)品，包含由生產(chǎn)有機(jī)鹵代硅烷所產(chǎn)生的廢料和/或殘余碎屑，以及鋁硅酸鹽，并且它不含游離水。
11.權(quán)利要求10的產(chǎn)品，其特征在于，鋁硅酸鹽/廢料和/或碎屑之比是0.1/1-1.5/1，以重量計。
12.權(quán)利要求11的產(chǎn)品，其特征在于，該比例為0.3/1-1/1，以重量計。
13.權(quán)利要求10-12中任一項的產(chǎn)品，其特征在于，聚結(jié)物具有0.5-20cm3的單位體積。
14.權(quán)利要求9-13中任一項的聚結(jié)產(chǎn)品用于回收存在于由生產(chǎn)有機(jī)鹵代硅烷所產(chǎn)生的廢料和/或碎屑中的一種或多種金屬的用途。
15.權(quán)利要求14的用途，用于回收硅金屬。
16.權(quán)利要求14的用途，用于回收銅。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于使由生產(chǎn)有機(jī)鹵代硅烷所產(chǎn)生的粉狀廢料和/或粉狀碎屑聚結(jié)和鈍化的方法，包括將這種廢料和/或碎屑與選自鋁硅酸鹽的粘結(jié)劑混合并且通過適當(dāng)?shù)膲簷C(jī)(如輥型壓塊機(jī))壓縮生產(chǎn)固體聚結(jié)產(chǎn)品。本發(fā)明還涉及如此獲得的聚結(jié)產(chǎn)品，以及其用于回收某些金屬如硅和銅的用途。
文檔編號C01G33/00GK1898252SQ200480038969
公開日2007年1月17日 申請日期2004年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月27日
發(fā)明者G·西蒙, D·巴若萊, A·阿克洛克 申請人:羅狄亞化學(xué)公司