一種礦物發熱劑的製備方法
2023-07-20 16:32:06
專利名稱：一種礦物發熱劑的製備方法
技術領域：
本發明涉及礦物加工及粉體技術領域，具體涉及一種礦物發熱劑的製備方法。
背景技術：
礦物發熱劑是指利用礦物之間或礦物與其它物質之間通過科學配方發生化學效應，產生的熱量作為熱源而達到發熱目的的物質。由於具有無需電、火及其它任何能源而自發發熱的優點，廣泛地應用於鑄造、冶金、化學、醫學、生活、食品等領域。
合理、高效、充分和集約利用我國的優勢礦產資源，拋棄生產大量的礦產品和原料的老的思維方式，提高礦產資源的綜合利用水平、科技含量和附加值，就應該考慮利用礦石礦物的物理、化學和生物等特性和功能，研究和開發人們需求的、環境友好型的和具有廣泛市場前景的「迷你型」的礦石礦物產品。
近十多年來，我國食品工業在方便、休閒食品方面發展較快，品種也比較多，但都屬於涼食型，而涼食不符合我國傳統食用習慣。當前，我國食物發展進入新的階段，人民收入增加，生活水平提高，對食品的要求也進一步提高。於是在野外的無煤氣、電等加熱源或不能用明火加熱或需簡便快速加熱等場合，一種用於快速加熱食品的礦物發熱劑為人們所需要。
我國是世界上石灰石礦資源豐富的國家之一，以石灰石為主要原料製備的礦物發熱劑應用於食物加熱領域，進一步拓寬了石灰石的應用領域，且產品適應性強、價格低廉、使用方便，便於推廣應用，尤其是反應後的物料對土壤無害，具有重要的環保意義。
礦物發熱劑能自行發熱，徹底甩掉了電能和其它任何能源，這一點在當今以及今後很長一段時間裡，在全球能源緊缺的情況下顯得尤其意義重大。因此，開展礦物發熱劑的研究具有重要的理論和現實意義。
目前，國內製備發熱劑的方法主要有以下幾個(1)用化學純級的AlCl3(無水)、CaO、Al2(SO4)3(無水)、MgSO4(無水)、CaCl2(無水)、MgCl2(無水)化學試劑製備發熱劑；(2)用鋁粉(Al)和生石灰粉(CaO)製備發熱劑；(3)用金屬鋁、赤鐵礦、剛玉、莫來石和石英製備發熱劑；(4)用鐵粉、食鹽、木屑(用作水的載體)、催化劑A、催化劑B製備發熱劑。
現有技術存在的問題(1)用化學純級的化學試劑製備發熱劑成本高，工業化生產難度大，產品推廣不容易；(2)用鋁粉(Al)和生石灰粉(CaO)製備發熱劑發熱速度慢，溫度持續時間短，用量大，使用不方便；(3)用金屬鋁、赤鐵礦、剛玉、莫來石和石英製備發熱劑求起熱溫度高，成份複雜、不適合用在加熱食品和飲品上；(4)用鐵粉、食鹽、木屑(用作水的載體)、催化劑A、催化劑B製備發熱劑，發熱溫度低，無法滿足加熱食品和飲品的需要；(5)功能單一，只有發熱功能，沒有保健功能。
發明內容
根據目前礦物發熱劑製備技術的缺陷，本發明提供一種礦物發熱劑製備的新方法，製備出迅速發熱、高溫持續時間長、安全環保的礦物發熱劑產品。
將石灰石鍛燒，製成氧化鈣，然後，利用氧化鈣和鋁粉的水合反應機理進行發熱，反應步驟如下(1)(2)(3)本發明採用了複合—表面處理製備工藝。首先，將塊狀石灰石(粒度範圍100～300mm)用馬弗爐在900～1000℃下煅燒2～4小時製成活性氧化鈣；然後，將活性氧化鈣用顎式破碎機破碎到5mm以下；再將5mm以下的活性氧化鈣用雷蒙磨機磨細至粒度≤0.076mm，得到活性氧化鈣粉；接著，把活性氧化鈣粉與粒度≤0.076mm的鋁粉在熱混機中於常溫下低速(200～600r/min)混勻0.5～5min；再將負離子粉加入，升溫到40～50℃複合1～5min；將複合後的混合粉與觸發劑在萬能粉碎機中於高速條件下(800～1200r/min)通過高能機械力、剪切力、衝擊力等的複合力的作用，使混合粉得到表面改性15～30S，具有高選擇性、高產率、低成本、工藝流程簡單的特點。然後，包裝形成產品。
其中各物料混合比例以重量比計為活性氧化鈣粉∶鋁粉∶負離子粉∶觸發劑＝(31～35)∶(31～35)∶(1.7～2.3)∶(1.8～2.2)。
主要原料要求如下石灰石，要求CaCO3的含量達到98％以上，粒度100～300mm；鋁粉，要求Al的含量達到99％以上，粒度≤0.076mm；負離子粉，粒度≤0.01mm，化學成分(Na，Ca)(Mg，Fe)2B2Al6Si6(O，OH，F)31，含量95％以上；觸發劑，粒度≤0.15mm；化學成分由燒鹼(NaOH純度95％以上)和蒙脫石((Na，Ca)0.33(Al，Mg)2[Si4O10](OH)2·nH2O純度95％以上)組成，燒鹼含量47.0～53.0％，蒙脫石含量47.0～53.0％。
產品指標如下。
①溫度由常溫上升至90℃時間2min之內；②從90℃降到60℃持續時間20～25min；③釋放負離子濃度30000個/cm3；④可使水的pH達到7.5左右。
產品不受季節和時間影響，發熱速度快，持續時間長，釋放負離子，水呈弱鹼性，對人體具保健作用，成本低。應用野外休閒旅遊、加熱方便食品和飲品。本發明方法具有以下優點選用新型礦物材料，增加發熱劑的保健功能；選用適量的觸發劑，控制礦物發熱劑的發熱速度。
採用複合—表面處理製備工藝，使發熱劑發熱迅速，持續長久。
附圖為本發明方法工藝流程圖。
具體實施例方式
實施採用的主要原料要求如下石灰石，要求CaCO3的含量達到98％以上，粒度100～300mm；鋁粉，要求Al的含量達到99％以上，粒度≤0.076mm；負離子粉，要求粒度≤0.01mm，化學成分(Na，Ca)(Mg，Fe)2B2Al6Si6(O，OH，F)31，含量95％以上，產品規格為1250型，由內蒙物華天寶礦物資源有限公司生產；觸發劑，要求粒度≤0.15mm；化學成分由燒鹼(NaOH純度95％以上)和蒙脫石((Na，Ca)0.33(Al，Mg)2[Si4O10](OH)2·nH2O純度95％以上)組成，燒鹼含量47.0～53.0％，蒙脫石含量47.0～53.0％。
實施例1首先，將塊狀石灰石(粒度範圍100～300mm)用馬弗爐在950℃下煅燒2.5小時製成活性氧化鈣；然後，將活性氧化鈣用顎式破碎機破碎到5mm以下；再將5mm以下的活性氧化鈣用雷蒙磨機磨細至粒度≤0.076mm，得到活性氧化鈣粉；接著，把活性氧化鈣粉與粒度≤0.076mm的鋁粉在熱混機中於常溫下低速(600r/min)混勻1min；再將負離子粉加入，升溫到45℃複合3min；將複合後的混合粉與觸發劑在萬能粉碎機中於高速條件下(1000r/min)通過高能機械力、剪切力、衝擊力等的複合力的作用，使混合粉得到表面改性20S，然後，包裝形成產品。觸發劑要求粒度≤0.15mm；由燒鹼(NaOH純度95％以上)和蒙脫石((Na，Ca)0.33(Al，Mg)2[Si4O10](OH)2·nH2O純度95％以上)組成，燒鹼含量50.0％，蒙脫石含量50.0％。
各物料混合比例以重量比計為活性氧化鈣粉∶鋁粉∶負離子粉∶觸發劑＝33∶33∶2∶2。
實施例2首先，將塊狀石灰石(粒度範圍100～300mm)用馬弗爐在1000℃下煅燒2小時製成活性氧化鈣；然後，將活性氧化鈣用顎式破碎機破碎到5mm以下；再將5mm以下的活性氧化鈣用雷蒙磨機磨細至粒度≤0.076mm，得到活性氧化鈣粉；接著，把活性氧化鈣粉與粒度≤0.076mm的鋁粉在熱混機中於常溫下低速(200r/min)混勻5min；再將負離子粉加入，升溫到50℃複合1min；將複合後的混合粉與觸發劑在萬能粉碎機中於高速條件下(1200r/min)通過高能機械力、剪切力、衝擊力等的複合力的作用，使混合粉得到表面改性15S，然後，包裝形成產品。觸發劑要求粒度≤0.15mm；由燒鹼(NaOH純度95％以上)和蒙脫石((Na，Ca)0.33(Al，Mg)2[Si4O10](OH)2·nH2O純度95％以上)組成，燒鹼含量53.0％，蒙脫石含量47.0％。
各物料混合比例以重量比計為活性氧化鈣粉∶鋁粉∶負離子粉∶觸發劑＝31∶35∶2.3∶1.8。
實施例3首先，將塊狀石灰石(粒度範圍100～300mm)用馬弗爐在900℃下煅燒2小時製成活性氧化鈣；然後，將活性氧化鈣用顎式破碎機破碎到5mm以下；再將5mm以下的活性氧化鈣用雷蒙磨機磨細至粒度≤0.076mm，得到活性氧化鈣粉；接著，把活性氧化鈣粉與粒度≤0.076mm的鋁粉在熱混機中於常溫下低速(400r/min)混勻0.5min；再將負離子粉加入，升溫到40℃複合5min；將複合後的混合粉與觸發劑在萬能粉碎機中於高速條件下(800r/min)通過高能機械力、剪切力、衝擊力等的複合力的作用，使混合粉得到表面改性30S，然後，包裝形成產品。觸發劑要求粒度≤0.15mm；由燒鹼(NaOH純度95％以上)和蒙脫石((Na，Ca)0.33(Al，Mg)2[Si4O10](OH)2·nH2O純度95％以上)組成，燒鹼含量47.0％，蒙脫石含量53.0％。
各物料混合比例以重量比計為活性氧化鈣粉∶鋁粉∶負離子粉∶觸發劑＝35∶31∶1.7∶2.2。
權利要求
1.一種礦物發熱劑的製備方法，其特徵在於採用複合-表面處理製備工藝，首先，將粒度範圍100～300mm的塊狀石灰石在900～1000℃下煅燒2～4小時製成活性氧化鈣；然後，將活性氧化鈣破碎到5mm以下；再將5mm以下的活性氧化鈣磨細至粒度≤0.076mm，得到活性氧化鈣粉；接著，把活性氧化鈣粉與粒度≤0.076mm的鋁粉於常溫在200～600r/min攪拌速率下混勻0.5～5min；再將負離子粉加入，升溫到40～50℃複合1～5min；將複合後的混合粉與觸發劑於800～1200r/min攪拌條件下，表面改性15～30S，然後，包裝形成產品。
2.按照權利要求1所述的礦物發熱劑的製備方法，其特徵在於各物料混合比例以重量比計為活性氧化鈣粉∶鋁粉∶負離子粉∶觸發劑＝(31～35)∶(31～35)∶(1.7～2.3)∶(1.8～2.2)；其中負離子粉粒度≤0.01mm，化學成分(Na，Ca)(Mg，Fe)2B2Al6Si6(O，OH，F)31含量95％以上；觸發劑粒度≤0.15mm；化學成分由純度95％以上燒鹼和純度95％以上蒙脫石((Na，Ca)0.33(Al，Mg)2[Si4O10](OH)2·nH2O)組成，燒鹼含量47.0～53.0％，蒙脫石含量47.0～53.0％。
全文摘要
一種礦物發熱劑的製備方法，採用複合—表面處理製備工藝，首先，將塊狀石灰石在900～1000℃下煅燒2～4小時製成活性氧化鈣；然後，將活性氧化鈣破碎到5mm以下；再將5mm以下的活性氧化鈣磨細至粒度≤0.076mm，得到活性氧化鈣粉；接著，把活性氧化鈣粉與粒度≤0.076mm的鋁粉於常溫低速攪拌下混勻0.5～5min；再將負離子粉加入，升溫到40～50℃複合1～5min；將複合後的混合粉與觸發劑於高速攪拌條件下，表面改性15～30S，然後包裝形成產品。產品不受季節和時間影響，發熱速度快，持續時間長，釋放負離子，水呈弱鹼性，對人體具保健作用，成本低。應用野外休閒旅遊、加熱方便食品和飲品。
文檔編號C09K5/14GK1861735SQ20061004667
公開日2006年11月15日 申請日期2006年5月25日 優先權日2006年5月25日
發明者韓躍新, 任飛, 王蘊, 劉曉華 申請人:東北大學