耐磨的团聚矿物颗粒、含有此颗粒的粉末及其制造方法

摘要

本发明涉及含矿物颗粒团聚物的颗粒。用整体外层涂覆该团聚物，该层提高了颗粒的耐磨性。本发明还涉及含有本发明颗粒的粉末以及制造本发明粉末的方法，包括团聚步骤和涂覆步骤。

权利要求

1.包含矿物微粒团聚物的颗粒，其特征在于该团聚物涂覆有由矿物形成的整体外层，其中微粒的矿物和/或整体外层的矿物选自钠盐或镁盐。

2.根据权利要求1所述的颗粒，其特征在于微粒的矿物或整体外层的矿物选自氯化钠或氯化镁、碳酸钠和碳酸氢钠。

3.根据权利要求1或2所述的颗粒，其特征在于整体外层的矿物与微粒的矿物相同。

4.根据权利要求1或2所述的颗粒，其特征在于所述微粒的矿物和/或整体外层的矿物为碳酸氢钠。

5.根据权利要求1或2所述的颗粒，其特征在于其不含粘合剂。

6.根据权利要求1或2所述的颗粒，其特征在于整体外层的厚度为0.25-50μm。

7.一种含有如权利要求1-6中任一项所述颗粒的粉末组合物。

8.一种制造根据权利要求7中所述粉末组合物的方法，其中，在第一步中，形成矿物微粒的团聚物，其特征在于，第二步中，用整体外层涂覆团聚物。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于通过压制形成微粒团聚物。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于通过使整体层组成物质的过饱和溶液流过团聚物床来涂覆团聚物。

说明书

耐磨的团聚矿物颗粒、含有此颗粒的粉末及其制造方法

[0001] 本 发 明 涉 及 耐 磨 的 团 聚 矿 物 颗 粒 (granule de substance mineraleagglomeree)。本发明还涉及由该颗粒形成的粉末、其用途和制造方法。

[0002] 许多矿物，如钠盐和镁盐，通常以颗粒状使用。

[0003] 为了有效地使用这些颗粒，通常这些颗粒必须具有适宜的粒径。例如，对于多种应用，如作为清洁剂、药品或者医药添加剂的颗粒，其理想平均粒径为250-1000μm。

[0004] 在颗粒生产工艺中的一个重要指标是其粒径的分布。某些方法造成明显窄的分布。不幸的是，它们的成本通常较高。而通过成本较低的工艺制得的颗粒的粒径分布通常非常宽，因此产生的所有颗粒的粒径几乎不能满足特定的用途。在这些情况下，已知的是按照颗粒粒径对其进行分类，比如使用筛分的方法，以使它们满足不同的应用。

[0005] 为了使制造的所有颗粒得到利用，必须使各种级别的颗粒的消耗量与生产量相适应。但这是一种很少见的情况，并且通常是小颗粒的量远远多于大颗粒的量。

[0006] 另外，用结晶器生产颗粒时，当需要生产大颗粒时，产率(以吨/小时为单位)显著下降。同时生产费用明显增加。

[0007] 为了解决这个问题，已知的是团聚(agglomerer)矿物小颗粒来得到较大的颗粒。可使用的方法有机械团聚法，如压制。然而这些团聚产物都有易碎的缺点。由于这些颗粒的耐磨性差，所以当处理它们时会又出现细颗粒。另外，已知的团聚的方法只适用于容易团聚的矿物。对于其他颗粒，由于这些已知颗粒易碎，所以已知的方法难以使用。

[0008] 为了克服这个缺陷，在制造团聚物的过程中曾经尝试过加入阴离子表面添加剂。例如在EP0452164描述了这种应用，该申请涉及用分离的颗粒团聚物形成的、耐磨性改善的四水合过硼酸钠。所述颗粒的尺寸不超过30μm。然而，对于制造矿物颗粒来说，当要生产高纯度的矿物颗粒时，加入添加剂就有一定缺陷。尤其是在制药工艺中需要这种高纯度的产品。

[0009] 因此，本发明的目的是通过提供团聚矿物的颗粒来克服这些缺陷，该颗粒具有良好的耐磨性，并且可以通过简单、经济、且无须使用任何添加剂的方法制造。

[0010] 因此，本发明涉及一种含矿物颗粒团聚物的颗粒，其特征在于该团聚物覆盖有整体外层。

[0011] 本发明的颗粒可以具有任何形状。其可以具有较小或较大的粒径。在颗粒直径大的情况下，本发明的经济效益将更显著。这是因为本发明生产方法的成本随着粒径增加的幅度小于现有技术。

[0012] 本发明颗粒的优点在于其平均直径为200-5000μm，优选为其平均直径大于250μm。优选地，直径小于2500μm。当颗粒近似为球形时，平均直径为其实际的直径。当颗粒具有任意形状时，将其平均粒径定义为体积与外表面积比值的六倍。

[0013] 本发明适用于任何希望由较小颗粒得到大颗粒的矿物。例如氯化钠或氯化镁、碳酸钠、碳酸氢钠。本发明的优点在于：其适用于团聚机械性能差的矿物颗粒。

[0014] 本发明尤其适用于碳酸氢钠。

[0015] 团聚物包含颗粒的数目由这些颗粒的平均直径和其形成的颗粒的尺寸决定，可以从数十个到几百万个。

[0016] 据本发明所述，团聚物涂覆有整体外层。术语“整体外层”指的是一层基本连续的材料。该材料不是由团聚得到的。用于制备该外层的材料基本上是一种单个的、非团聚的块体。其优选为晶态。该层可以是单晶。更多情况下，其是多晶。该整体层在团聚物表面形成一个外壳，其功能在于可以给颗粒以机械保护。该层可以是非渗透性的或多孔的，或者有某些缺陷，但只要具有上述功能就行。通过团聚物中最初存在裂缝的渗透，覆盖该团聚物的整体层也会在某些位置更深地渗透到团聚物中。

[0017] 涂覆层的厚度应足以满足其上述技术功能，并提供所需的良好机械性能。但是其厚度也无须太大，因为这会降低本发明的经济效益。

[0018] 整体外层的最小厚度由各种不同的参数决定，尤其是形成该整体外层的物质、团聚物的尺寸、形成团聚物的颗粒的平均粒径以及所需的机械强度。总的来说，在各种具体情况下，厚度必须通过常规实验室研究来确定。

[0019] 整体外层厚度一般大于0.25μm。通常该层厚度不超过50μm是有利的。厚度大于0.5μm是特别合适的。优选地，其厚度小于或等于30μm。

[0020] 据本发明所述，用整体外层涂覆团聚物显著提高了其耐磨性。

[0021] 对外涂层材料的选择是由最终所需的性能决定。除了耐磨性以外，例如使用有机材料的涂覆层还能增强抗静电性和防水性。

[0022] 然而，用矿物形成该整体外层是有利的。

[0023] 优选地，整体外层的矿物与颗粒的矿物基本相同。此实施方案的优点在于可以得到高纯度的颗粒。

[0024] 本发明的优选实施方案中，颗粒不含如粘结剂或表面活性剂这样的添加剂。在实施方案的优选形式中，颗粒不含粘合剂。无论是在人类食品还是医药领域中，这种颗粒均能够满足最严格的纯度要求。

[0025] 本发明还涉及含有许多上述这种颗粒的粉末。

[0026] 本发明的粉末可以仅由本发明的颗粒形成。其也可以含有不同比例的其它颗粒。

[0027] 由于颗粒直径分布宽度主要取决于使用的团聚工艺，所以其变化可以很大。

[0028] 本发明的粉末可以应用于不同技术领域。特别是，含碳酸氢钠颗粒的本发明粉末可以应用于清洁剂或药剂的制造。

[0029] 本发明还涉及所述粉末的制造方法，其中，第一步为形成矿物颗粒团聚物；本方法的特征在于，在第二步中，用整体层涂覆团聚物。

[0030] 本发明方法第一步的作用是团聚平均直径对于实际应用太小的颗粒，以形成其平均直径适用于这些应用的团聚物。任何现有的团聚方法均可以采用，例如，烧结、堆垛或压制。

[0031] 如上所述，取决于形成团聚物的矿物以及用于团聚它们的方法，矿物微粒相互之间团聚程度或大或小。但是，为保证团聚物在被涂覆之前粘合，必须具有最低限度的粘合力。

[0032] 在本发明的一个实施方式中，通过压制形成颗粒团聚物。任何适合的压制方法均可以采用。在实现此方法的有益方式中，通过在两个辊子之间进行压缩来压制颗粒，然后粉碎所得固块以得到所需要尺寸的团聚物。筛分粉碎得到的产品，过小粒径的团聚物将再次进行压制。

[0033] 在本发明方法的第二步中，用整体外层涂覆团聚物。所用涂覆方法，例如涂粉、喷涂或浸涂，根据所适用的具体情况进行选择。

[0034] 在本发明方法的一种有益方式中，使整体层组成物的过饱和溶液通过团聚物床以涂覆团聚物。该团聚物床可以是流态化的或者非流态化的。优选流态化的团聚物床。EP0352847(SOLVAY SA)中已经描述了通过使过饱和溶液流过流态化床来使晶体生长。为了将该方法用于本发明，用待涂覆的团聚物形成流态化床。而过饱和溶液可以通过在接触流动层前冷却饱和溶液来获得。

[0035] 在实施方式中，其中用碳酸氢钠制得整体外层和团聚物，流态化床的温度有利地高于30℃。然而，此温度超过或等于70℃就不值得了。

[0036] 在实现此方式的优选方法中，流态化床的温度高于40℃而低于60℃。

[0037] 在本发明方法的另一个有利方式中，为了涂覆团聚物，将整体外层组成物的过饱和溶液喷射到团聚物上。在实现此方式的一个优选方法中，将团聚物连续引入倾斜旋转的、用过饱和溶液喷射的转鼓中。该转鼓的运动确保整体外层均匀分布在团聚物上。经过充分长的时间(尤其由所需的涂层厚度决定，并可通过转鼓的的倾斜度、大小和转速调节)即可从转鼓中取出涂覆的团聚物。

[0038] 参考附图，通过以下描述说明本发明。

[0039] 这幅图说明了本发明方法的一种具体实施方式的设备示意图。

[0040] 该图示意性的说明设备包括辊压机2、粉碎机4、筛架6、浸润槽8、热交换器10、流化态床结晶器12和干燥器14，下面将描述其运转。

[0041] 将碳酸氢钠微粒1加入辊压机2中。在其中形成压饼3。然后将压饼3在粉碎机4中粉碎成团聚物5。通过筛架6从团聚物5中筛选出粒径为500-1000μm的部分7。将尺寸小于500μm筛下料16回收至辊压机2，而将尺寸大于1000μm的筛上料17回收至粉碎机4。将选择的团聚物7加入到结晶器12中，用所说的团聚物形成流化态床。在浸润槽8中形成饱和的碳酸氢钠溶液9。在热交换器10中冷却该溶液以制得过饱和的碳酸氢钠溶液
11。将超饱和溶液11加入结晶器12中，在那里使晶体床流态化。溶液11在与晶体接触后去超饱和，从而逐步用碳酸氢钠的整体层覆盖了晶体。从结晶器12中收集的湿润的、涂覆的碳酸氢盐13在干燥器14中干燥以获得最终产物15。

[0042] 在图中所示设备的优选实施方案中，浸润槽8、交换器10和结晶器12合为一个装置。即EP0352847(SOLVAY SA)中所述的装置。

[0043] 结合下面描述的实施例说明本发明的效果。

[0044] 实施例1(非本发明)

[0045] 对压制且粉碎的、粒径为500-1000μm的碳酸氢钠团聚物进行以下机械研磨测试。

[0046] 在内径为57mm，长为120mm的圆柱形转鼓中，在400g直径为6mm铅珠存在下，加100g碳酸氢钠颗粒。而后转鼓以140rpm的速度旋转30分钟。此处理后，测试颗粒的“耐磨指数”，其定义为该转鼓中通过63μm筛的颗粒重量百分含量。此测试的结果为3％。

[0047] 实施例2(本发明)

[0048] 将100g压制并粉碎的、粒径为500-1000μm的碳酸氢钠团聚物的流化态床放置在流化塔的流化网上，该流化塔与温度设定为50℃的恒温槽相连。当过饱和碳酸氢钠溶液以154m/h的速率上升流过流动孔时，该团聚块层便被流态化。由于溶液流过热交换器时温度会下降1.9℃，因此所述过饱和碳酸氢钠溶液的过饱和度为2.4g/kg。

[0049] 涂覆团聚物持续时间1小时，此后，收集颗粒，并测量涂覆层的平均厚度，为3μm。对用这种方法制备的本发明颗粒进行如上面实施例1中限定的耐磨测试，结果为0.6％。本发明的涂覆层可以非常明显的提高颗粒的耐磨性。

[0050] 实施例3(本发明)

[0051] 除了过饱和碳酸氢钠溶液的过饱和度设定为4.9g/kg，此后在团聚物上沉积10μm涂层之外，此实施例的其他步骤与实施例2中相同。耐磨测试结果为0.1％。这又说明了本发明颗粒的耐磨性有提高。