合成矿物组合物、形成合成矿物组合物的方法和合成矿物组合物的用途

技术领域

本发明涉及一种合成矿物组合物。本发明还涉及一种形成合成矿物组合物的方法。

背景技术

方石英是通过将纯硅砂在大约1550℃的温度、例如1300℃至1700℃的温度下煅烧而获得的一种矿物质。

在室温下，硅砂主要由被称为α-石英的矿物相构成。当将α-石英加热到大约1550℃时，α-石英的晶格经历相变。在加热后，α-石英最初经历相变以形成β-石英。在进一步加热后，β-石英随后形成鳞石英，然后在更高温度下(通常为1300℃至1700℃，在大气压下)形成方石英。

在不同温度和压力下二氧化硅的不同相示出在图1中描绘的相图中。

方石英在化学上稳定并且机械强度高。方石英的商业化形式也具有高白度。由于易于制造，方石英被用于许多应用。例如，方石英被用于工程石材(例如工作表面)和涂料中。

在工程石材市场(有时被称为EGS)中，方石英的最大市场之一是厨房台面的生产。台面由矿物填充剂和树脂组成。台面通常包含高百分率(高达92重量％)的矿物填充剂，而一种或多种树脂(任选地：2K环氧树脂例如Fugante

通常，台面(由矿物填充剂和树脂组成)在安装之前需要切割。台面通常用简单的磨损工具干式切割。这种切割台面的方法产生由树脂和矿物填充剂的混合物组成的粉尘。所述矿物粉尘可能含有方石英、石英或方石英和石英。方石英和石英粉尘可以通过吸入导致与工作相关的细胞矽肺病。

方石英、石英或方石英和石英也用于涂料组合物中。涂料组合物通常包含10至20重量％的这些矿物质。涂料可以是气载粒子的来源，例如这些粒子可以通过喷涂或滚涂涂料或干式砂磨涂料而产生。所述气载粒子可能含有方石英、石英或方石英和石英。正如上文讨论的，方石英和石英气载粒子可以通过吸入导致细胞矽肺病和肺癌。

已调查了方石英和石英的致癌性质。当矿物质被分散在空气中然后吸入时，所述矿物质的致癌性质可能增强。可吸入的方石英和石英的粒径通常低于10μm。粒径低于10μm的方石英和石英可以从高能切割过程产生。

对安全的替代性矿物填充剂存在着需求。US3,926,647公开了含有至多7.5重量％的方石英和/或石英的合成形式的矿物硅灰石和矿物透辉石的生产，其中所述合成透辉石的最高纯度是90重量％的纯度。

至少在EGS和涂料市场中对矿物填充剂存在着需求，所述矿物填充剂可以代替方石英、石英或方石英和石英，或在最终组合物中将方石英、石英或方石英和石英减少到低于1％。

发明内容

本发明公开了一种合成矿物组合物，其可用于全部或部分代替方石英、石英或方石英和石英。

本发明涉及一种具有与方石英相同或相似的物理性质的合成矿物组合物。

本发明如下述条款中所阐述：

1.一种合成矿物组合物，其包含：

90.5重量％或更多的透辉石，

其余为其他矿物质和不可避免的杂质。

2.条款1所述的合成矿物组合物，其中所述组合物包含91重量％或更多的透辉石或91.4重量％或更多的透辉石或97.5重量％或更多的透辉石。

3.条款1或条款2所述的合成矿物组合物，其中所述组合物还包含小于3.0重量％或小于2.5重量％或小于2.0重量％或小于1.5重量％或小于1.0重量％或小于0.5重量％的方石英、石英或方石英和石英。

4.条款1至3中的任一项所述的合成矿物组合物，其中所述合成矿物组合物的颜色为白色或近白色。

5.条款1至4中的任一项所述的合成矿物组合物，其中所述合成矿物组合物具有下述CIELAB比色参数：92至100(L)；-0.3至+0.3(a)；+3.5至+1.5(b)。

6.条款1至5中的任一项所述的合成矿物组合物，其中CIELAB比色性质在HunterLab

7.条款1至6中的任一项所述的合成矿物组合物，其中所述合成矿物组合物包含小于0.5重量％的Fe

8.条款1至7中的任一项所述的合成矿物组合物，其中所述合成矿物组合物包含小于5重量％的Al

9.条款1至8中的任一项所述的合成矿物组合物，其中所述合成矿物组合物具有最小粒径为100μm且最大粒径为500μm的粒径分布(采取粗砂形式)。

10.条款1至8中的任一项所述的合成矿物组合物，其中所述合成矿物组合物具有最大粒径为45μm的粒径分布(采取粉状物形式)。

11.一种人造石，其包含条款1至10中的任一项所述的合成矿物组合物。

12.条款11所述的人造石，其中所述人造石还包含树脂。

13.条款11或条款12所述的人造石，其中人造石包含80至92重量％的合成矿物组合物和8至20重量％的树脂。

14.条款11至13中的任一项所述的人造石，其中所述树脂是环氧树脂、聚酯树脂或聚氨酯树脂；任选地，其中所述树脂是2K环氧树脂。

15.条款11至14中的任一项所述的人造石，其中所述人造石的颜色为白色或近白色。

16.条款11至15中的任一项所述的人造石，其中所述人造石具有下述CIELAB比色参数：92至100(L)；-0.3至+0.3(a)；+3.5至+1.5(b)；任选地，其中CIELAB比色性质在HunterLab

17.一种涂料组合物、或一种油墨组合物、或一种过滤介质、或一种陶瓷组合物、或一种牙科组合物、或一种生物医学组合物、或一种植入材料、或一种燃料电池或一种核废料固定组合物，其包含条款1至11中的任一项所述的合成矿物组合物。

18.一种形成合成矿物组合物的方法，所述方法包括下述步骤：

提供白云石、碳酸钙、石英和煅烧氧化铝，以形成混合物；和

将所述混合物加热到1200至1400℃的温度。

19.条款18所述的方法，其中每种起始原料以下述量存在：30至50重量％的白云石，4至10重量％的碳酸钙，20至60重量％的石英和1至10重量％的煅烧氧化铝。

20.条款18或条款19所述的方法，其中每种起始原料以下述量存在：47重量％±10重量％的白云石，7重量％±10重量％的碳酸钙，39重量％±10重量％的石英和7重量％±10重量％的煅烧氧化铝。

21.一种形成合成矿物组合物的方法，所述方法包括下述步骤：

提供白云石、石英和长石(任选为钠长石)，以形成混合物；和

将所述混合物加热到1200至1400℃的温度。

22.条款21所述的方法，其中每种起始原料以下述量存在：40至80重量％的白云石，20至60重量％的石英和2至6重量％的钠长石(NaAlSi

23.条款21或条款22所述的方法，其中每种起始原料以下述量存在：59重量％±10重量％的白云石，37重量％±10重量％的石英和4重量％±10重量％的钠长石(NaAlSi

24.条款18至24中的任一项所述的方法，其中所述加热步骤进行50至70分钟或60分钟至600分钟。

25.一种合成矿物组合物，其通过或可以通过条款18至24中的任一项所述的方法获得。

附图说明

下面参照附图描述本发明的实施方式。所述附图示出了本公开的系统、方法的各种实施方式和和本公开的各个其他方面的实施方式。本领域普通技术人员将会认识到，图中所示的要素边界(例如框、框组或其他形状)表示边界的一个实例。在某些实例中，可能可以将一个要素设计成多个要素，或者可以将多个要素设计成一个要素。在某些实例中，作为一个要素的内部组分示出的要素可以在另一个要素中作为外部组分实现，反之亦然。此外，要素可能不按比例绘制。参考下述附图描述了非限制性和非穷举性描述。所述附图中的组分不一定按比例，而是代之以强调说明原理。

图1是在不同温度和压力下二氧化硅的相图。

图2是示出了在研磨过程中形成的粒子的粒径(μm)相比于体积(体积％)的图。

具体实施方式

现在将详细讨论本公开的说明其所有特点的某些实施方式。词语“包含”、“具有”、“含有”和“包括”及其其他形式打算在含义上相同并且是开放性的，因为在这些词语中的任一个之后的一个或多个条目并不意味着是该一个或多个条目的详尽列表，或者意味着仅限于所列出的一个或多个条目。

还必须指出，当在本文和权利要求书中使用时，没有具体数目的指称包括复数指称物，除非上下文明确规定不是如此。尽管与本文中描述的相近或等同的任何系统和方法可用于本公开实施方式的实践或试验，但现在描述了优选的系统和方法。

在后文中将参考附图更充分地描述本公开的实施方式，其中在几张附图中相似的数字表示相似的要素，并且在其中示出了示例性实施方式。然而，权利要求书的实施方式可以以许多不同形式体现，并且不应被解释为限于本文中阐述的实施方式。本文中阐述的实例是非限制性实例，并且仅仅是可能的实例中的几个实例。

下面阐述用于描述本发明的某些术语：

“合成矿物组合物”是指在自然界中不存在的矿物质的混合物。

“方石英”是指一种作为石英的高温多晶型物的矿物质。方石英的一个实例是方石英粗砂

“石英”是指由一份硅和两份氧组成的化学化合物(SiO

“白云石”是指一种化学式为CaMg(CO

“透辉石”是指一种化学式为MgCaSi

“煅烧氧化铝”是指氧化铝(Al

“长石”是指具有化学式KAlSi

“CIELAB颜色空间”是指由国际照明委员会定义的颜色空间。它将颜色表示为三个数值：L(亮度)；a(绿色-红色分量)；和b(蓝色-黄色分量)。

“白色”是指一种使用CIELAB颜色空间坐标表示的颜色。白色具有下述参数：100(L)，0(a)，0(b)。

“近白色”是指一种使用CIELAB颜色空间坐标表示的颜色。近白色具有90至小于100(L)、-0.5至+0.5(a)、0至4(b)的CIELAB颜色空间坐标。

“LOI”是指烧失量。这种测量通过将矿物质样品在规定温度下强烈加热并允许任何挥发性物质逸出来进行。这将持续到矿物质的质量停止变化为止。LOI的值表示样品中存在的水分和挥发性物质的质量。

“重量％”是指以每100克组合物中组合物组分的克数计的重量百分率。例如，如果矿物组合物含有25重量％的透辉石，则每100g所述矿物组合物存在25g透辉石。

“不可避免的杂质”是指组合物中存在的不影响所述组合物的性质的组分。不可避免的杂质以小于5重量％、或小于4重量％、或小于3重量％、或小于2重量％、或小于1重量％、或小于0.5重量％或小于0.1重量％的量存在于组合物中。

合成矿物组合物1(SMC1)的形成

在本发明的一个实例中，SMC1从石英、碳酸钙、白云石和煅烧氧化铝形成。

在本发明的这个实例中，石英以39重量％提供。在其他实例中，石英以20至60重量％提供。在本发明的这个实例中，石英以98重量％的纯度提供。在其他实例中，石英以96至100重量％的纯度提供。

在本发明的这个实例中，碳酸钙以7重量％提供。在其他实例中，碳酸钙以4至10重量％提供。在本发明的这个实例中，碳酸钙以96重量％的纯度提供。在其他实例中，碳酸钙以92至100重量％的纯度提供。

在本发明的这个实例中，白云石以47重量％提供。在其他实例中，白云石以30至50重量％提供。在本发明的这个实例中，白云石以96重量％的纯度提供。在其他实例中，白云石以92至100重量％的纯度提供。

在本发明的这个实例中，煅烧氧化铝以7重量％提供。在其他实例中，煅烧氧化铝以1至10重量％提供。在本发明的这个实例中，煅烧氧化铝以95重量％的纯度提供。在其他实例中，煅烧氧化铝以90至100重量％的纯度提供。

在本发明的这个实例中，所述用于SMC1的起始原料包括石英(如上所述)、碳酸钙(如上所述)、白云石(如上所述)、煅烧氧化铝(如上所述)和任选的水和/或氧化铝球。

在这个实例中，提供如下用于SMC1的起始原料：175.5g石英(石英M32)，31.5g碳酸钙(方解石)、211.5g白云石(白云石D-120)和31.5g煅烧氧化铝。在其他实例中，所述用于SMC1的起始原料可以以150至215g石英、5至55g碳酸钙、185至225g白云石和5至40g煅烧氧化铝存在。

在这个实例中，使用含有400g水和450g氧化铝球(所述氧化铝球各自具有20至25mm的直径)的氧化铝罐将所述起始原料一起研磨60分钟。在其他实例中，研磨所述SMC1的起始原料的时间可以是20至180分钟或40分钟至90分钟或60分钟±10％。

在研磨后将所述起始原料干燥。在这个实例中，干燥所述起始原料的温度是110℃。干燥所述起始原料的温度可以低于110℃，例如90至100℃或例如100至110℃。干燥所述起始原料的温度可以高于110℃，例如110至120℃或120至130℃。

在这个实例中，将所述起始原料干燥12小时。可以将所述起始原料干燥少于12小时，例如6至8小时或8至10小时或10至12小时。可以将所述起始原料干燥长于12小时，例如12至14小时或14至16小时或16至18小时。

在这个实例中，将所述起始原料粉碎。通常，粉碎在所述起始原料已被干燥后进行。粉碎可以在研杵和研钵中进行。粉碎可能需要筛。所述筛可以具有1mm的筛孔尺寸。所述筛可以具有小于1mm，例如0.1mm至1mm或0.01mm至0.1mm或0.001mm至0.01mm的筛孔尺寸。

在这个实例中，SMC1通过煅烧形成。SMC1可以在窑中煅烧。通常，所述起始原料在粉碎后煅烧。

任选地，所述煅烧可以使用Nannetti窑进行。

任选地，所述煅烧可以使用氧化铝坩埚进行。进一步任选地，所述坩埚可以具有12cm的直径、9cm的高度和1cm的厚度。任选地，在煅烧之前将50g起始原料置于氧化铝坩埚中。

在这个实例中，所述煅烧在高温下进行。生产SMC1所需的温度是1220℃至1350℃。生产SMC1所需的温度可以是1230℃至1270℃。

在这个实例中，在1220℃至1350℃(任选地1230℃至1270℃)下煅烧的时间是60分钟。在1220℃至1350℃(任选地1230℃至1270℃)下煅烧的时间可以短于60分钟，例如20分钟至60分钟或40分钟至60分钟。在1220℃至1350℃(任选地1230℃至1270℃)下煅烧的时间可以长于60分钟，例如60分钟至180分钟或60分钟至150分钟或60分钟至130分钟或60分钟至90分钟。

在这个实例中，在煅烧后形成的SMC1由矿物质的混合物组成。SMC1包含透辉石。透辉石是SMC1的主要组分，例如占97.5重量％。在其他实例中，透辉石可以以90重量％或更大的量存在。

在这个实例中，SMC1可能包含不可避免的杂质。SMC1的不可避免的杂质可能包含石英和无定形玻璃。SMC1的不可避免的杂质可能例如以2.5重量％存在。在其他实例中，SMC1的不可避免的杂质可能以10重量％或更小的量存在。

在这个实例中，SMC1的不可避免的杂质可以包含1.2重量％的石英和1.3重量％的无定形玻璃。

当与其他矿物质例如石英和方石英的可吸入粒子相比时，SMC1的可吸入粒子减轻或消除致癌作用。SMC1的颜色为白色或近白色。SMC1具有与方石英相同或相似的化学耐受性和机械性质。

SMC1可用于工程石材和涂料以外的应用。SMC1可以在陶瓷组合物中用作增白剂、用作膨胀系数改良剂或用作线性收缩减少剂。SMC1可用于油墨组合物中。SMC1可以在某些陶瓷应用中代替硅酸锆和氧化铝。或者，SMC1可用作过滤介质。SMC1可用于牙科和生物医学应用；作为植入物材料，SMC1可用作生物材料涂层，由于其抗细菌活性而用于防止植入物相关的感染。SMC1在燃料电池技术中具有潜在应用。SMC1在核废料固定化中具有潜在应用。

合成矿物组合物2(SMC2)的形成

在本发明的一个实例中，SMC2从石英、白云石和钠长石形成。

在本发明的这个实例中，石英以37重量％提供。在其他实例中，石英以20至60重量％提供。在其他实例中，石英以35至39重量％提供。在本发明的这个实例中，石英以98重量％的纯度提供。在其他实例中，石英以96至100重量％的纯度提供。

在本发明的这个实例中，白云石以59重量％提供。在其他实例中，白云石以40至80重量％提供。在其他实例中，白云石以55至63重量％提供。在本发明的这个实例中，白云石以96重量％的纯度提供。在其他实例中，白云石以92至100重量％的纯度提供。

在本发明的这个实例中，钠长石(NaAlSi

在本发明的这个实例中，所述用于SMC2的起始原料包括石英(如上所述)、白云石(如上所述)、钠长石(如上所述)和任选的水和/或氧化铝球。

在这个实例中，提供如下用于SMC2的起始原料：166.5g石英(石英M32)、18g钠长石(

在这个实例中，使用含有400g水和450g作为研磨介质的氧化铝球(所述氧化铝球各自具有20至25mm的直径)的氧化铝罐将所述起始原料一起研磨60分钟。在其他实例中，研磨所述SMC2的起始原料的时间可以是20至180分钟或40分钟至90分钟或60分钟±10％。

在研磨后将所述起始原料干燥。在这个实例中，干燥所述起始原料的温度是110℃。干燥所述起始原料的温度可以低于110℃，例如90至100℃或例如100至110℃。干燥所述起始原料的温度可以高于110℃，例如110至120℃或120至130℃。

在这个实例中，将所述起始原料干燥12小时。可以将所述起始原料干燥少于12小时，例如6至8小时或8至10小时或10至12小时。可以将所述起始原料干燥长于12小时，例如12至14小时或14至16小时或16至18小时。

在这个实例中，将所述起始原料粉碎。通常，粉碎在所述起始原料已被干燥后进行。粉碎可以在研杵和研钵中进行。粉碎可能需要筛。所述筛可以具有1mm的筛孔尺寸。所述筛可以具有小于1mm，例如0.1mm至1mm或0.01mm至0.1mm或0.001mm至0.01mm的筛孔尺寸。

在这个实例中，SMC2通过煅烧形成。SMC2可以在窑中煅烧。通常，所述起始原料在粉碎后煅烧。

任选地，所述煅烧可以使用Nannetti窑进行。

任选地，所述煅烧可以使用氧化铝坩埚进行。进一步任选地，所述坩埚可以具有12cm的直径、9cm的高度和1cm的厚度。任选地，在煅烧之前将50g起始原料置于氧化铝坩埚中。

在这个实例中，所述煅烧在高温下进行。生产SMC2所需的温度是1220℃至1350℃。生产SMC2所需的温度可以是1270℃。

在这个实例中，在1220℃至1350℃(任选地1270℃)下煅烧的时间是60分钟。在1220℃至1350℃(任选地1270℃)下煅烧的时间可以短于60分钟，例如20分钟至60分钟或40分钟至60分钟。在1220℃至1350℃(任选地1270℃)下煅烧的时间可以长于60分钟，例如60分钟至180分钟或60分钟至150分钟或60分钟至60分钟或60分钟至90分钟。

在这个实例中，在煅烧后形成的SMC2由矿物质的混合物组成。SMC2包含透辉石。透辉石是SMC2的主要组分，例如占91.4重量％。在其他实例中，透辉石可以以70重量％或75重量％或80重量％或85重量％或90重量％或更大的量存在。

在这个实例中，SMC2可能额外包含石英、方石英、黄长石和无定形玻璃。所述SMC2的额外组分可能例如以8.6重量％存在。在其他实例中，所述额外组分可能以30重量％或25重量％或20重量％或15重量％或10重量％或更少的量存在。

当与其他矿物质例如石英和方石英相比时，SMC2减轻致癌作用。SMC2的颜色为白色或近白色。SMC2具有与方石英相同或相似的化学耐受性和机械性质。

SMC2可用于工程石材和涂料以外的应用。SMC2可以在陶瓷组合物中用作增白剂、用作膨胀系数改良剂或用作线性收缩减少剂。SMC2可用于油墨组合物中。SMC2可以在某些陶瓷应用中代替硅酸锆和氧化铝。或者，SMC2可用作过滤介质。SMC2可用于牙科和生物医学应用；作为植入物材料，SMC2可用作生物材料涂层，由于其抗细菌活性而用于防止植入物相关的感染。SMC2在燃料电池技术中具有潜在应用。SMC2在核废料固定化中具有潜在应用。

实施例

下面是参考表和附图讨论本发明的合成矿物组合物的优点的非限制性实施例。

实施例1：合成矿物组合物1(SMC1)的形成

下面的非限制性实施例讨论了根据目前要求保护的发明的SMC1的制备。

在这个非限制性实施例中，SMC1从4种起始原料即石英M32或方石英M72T、碳酸钙、白云石D-120和煅烧氧化铝SO-143形成。从

在这个实例中，SMC1按照包含下述步骤的方法形成：

1.起始原料的化学分析；

2.起始原料的矿物学分析；

3.煅烧之前起始原料的重量组成的确定；

4.起始原料的准备和混合；

5.煅烧；

6.煅烧过的SMC1的表征。

每个步骤被更详细地讨论：

步骤1.起始原料的化学分析

用于制造SMC1的起始原料的化学组成使用x-射线荧光技术来分析。

此外，在实验室马弗炉上分析每种起始原料的LOI。将所述马弗炉每分钟加热10℃直至达到1000℃。将最终环境维持30分钟。

表1概括了来自于化学组成和LOI分析的结果。

表1：SMC1的起始原料的化学组成和LOI

参考表1，用于制造SMC1的石英M32或方石英M72T中最常见的化学物质是SiO

步骤2.起始原料的矿物学分析

用于制造SMC1的起始原料的矿物学使用X-射线衍射技术来分析。表2示出了作为总重量的百分数的4种矿物质的纯度。

表2：用于形成SMC1的4种矿物质的矿物学

参考表2，石英M32具有98重量％的纯度。参考表2，白云石D-120和碳酸钙具有96重量％的纯度。参考表2，煅烧氧化铝具有95重量％的纯度。在实施例1中使用的所有4种起始原料均具有95重量％或更高的纯度。

步骤3.烧制之前SMC1的重量组成

表3示出了SMC1在烧制之前的组成。

在烧制过程中，组成由于加工条件而改变，即在加热期间发生化学和结构变化。

表3：SMC1的组成

参考表3，实施例1需要白云石D-120和石英M32作为SMC1的主要起始原料组分，分别占41重量％和39重量％。所述组成还包括7重量％的碳酸钙和3重量％的煅烧氧化铝。

步骤4.起始原料的准备和混合

将起始原料(描述在步骤3中)在ORMA Technology天平上称重。称出石英M32(175.5g)、碳酸钙(31.5g)、白云石D-120(211.5g)和煅烧氧化铝(31.5g)并置于氧化铝罐内。所述氧化铝罐的容量为1升。

除了起始原料之外，还向所述氧化铝罐添加直径为20至25mm的氧化铝球(450g)和水(400g)，分别作为研磨体和研磨媒介。

将所述氧化铝罐及其内含物置于Nannetti S.r.l.实验室SPEEDY不连续快速磨机内60分钟。

在比重瓶(已知容积为100ml并且重量为200g)上确定所述氧化铝罐中形成的浆液的密度。所述粒子的密度被确定为大约1550g dm

通过研磨形成的粒径通过MALVERN Mastersizer 2000激光粒度计来确定。表4示出了研磨产物的粒子的粒径(μm)相比于体积(体积％)。所述数据以图的形式进一步示出在图2中。

表4：在研磨过程中形成的粒子的粒径(μm)相比于体积(体积％)

参考表4和图2，研磨产物的粒径在0.363至104.713μm的范围内。具体来说，研磨产物中的大多数粒子具有10.000至26.303μm范围内的粒径。参考表4，所述研磨产物的最常见的粒径是17.378μm。

然后将研磨产物在Nannetti快速干燥机中在110℃干燥12小时。形成粉末。

随后使用氧化铝研钵和研杵将所述粉末粉碎。然后使用筛孔为1mm的筛对所述粉末进行筛分。所述筛分步骤确保在所述浆液中不存在任何错误的大粒子。

所述形成粉末所需的条件是为实验室实验设置的。在其他实例中，对于工业规模的方法来说可以改变所述条件。

步骤5.煅烧

SMC1的煅烧在Nannetti窑上进行。如果需要，这种窑能够达到高达1400℃的温度。

在实施例1中，煅烧在Nannetti窑中，在1270℃的最高温度下进行。

将来自于步骤4的粉末置于所述窑中的氧化铝坩埚中。所述坩埚的维度为12cm的直径、9cm的高度和1cm的厚度。

在这个非限制性实施例中，将50克来自于步骤4的粉末煅烧以形成SMC1。

在这个非限制性实施例中，将坩埚用所述研磨产物装填并置于Nannetti窑的腔室内。将温度每分钟提高10℃，直至达到1270℃的最高温度。将窑的这个最高温度维持60分钟的时间。

在60分钟结束时，将所述坩埚从窑中取出并允许其冷却至室温。

所述在窑中形成SMC1所需的条件是为实验室实验设置的。在其他实例中，对于工业规模的方法来说可以改变煅烧条件。

步骤6.SMC1的表征

对从步骤5形成的SMC1进行表征。此外，确定了SMC1的比色性质。

SMC1的化学组成通过XRF(X-射线荧光)分析来确定。结果示出在表5中。

表5：煅烧之后SMC1的化学组成

参考表5，SMC1中最常见的化学物质是SiO

煅烧之后SMC1的矿物组成通过XRD分析来确定，并示出在表6中。

表6：煅烧之后SMC1的矿物学

参考表6，SMC1中最常见的矿物质是透辉石。

测量了SMC1的比色性质。结果示出在表7中。表7将SMC1粉状物的比色性质与方石英M3000(在商业上用作矿物填充剂以形成由矿物填充剂和树脂组成的台面的粉状物)的比色参数进行了比较。

表7中的参数由CIELAB定义。在评估颜色时参数“b”是重要的。参数“b”越高，所述材料越黄。为了确定SMC1的颜色，在D65/10°的设定灯光下使用颜色比色和球坐标。测量使用比色计进行，型号为HunterLab

表7：SMC1(采取粉状物形式，因为它具有最大粒径为45μm的粒径分布)与方石英粉状物M3000的比色参数的比较

参考表7，SMC1具有与方石英粉状物可比的比色性质。此外，石英和方石英在SMC1中不存在(参见表6)。因此，SMC1将致癌活性降至最低(通过最小化石英和方石英的存在)，同时给出了与方石英粉状物M3000相近或更好的比色性质。

步骤7：SMC1纯度的确定

正如在SMC1的矿物学分析中所确定的，SMC1中最常见的矿物质是透辉石(参见表6)。

以前，合成矿物组合物中透辉石的纯度不超过84％。然而，SMC1中透辉石的纯度为97.5％。

天然透辉石包含0.5至2.5重量％或更高的铁。SMC1包含0.02重量％的铁。较低的铁含量导致改进的比色参数和提高的白度。

实施例2：合成矿物组合物2(SMC2)的形成

下面的非限制性实施例讨论了根据目前要求保护的发明的SMC2的制备。

在这个非限制性实施例中，SMC2从3种起始原料即石英M32或方石英M72T、白云石D-120和钠长石(

在这个实例中，SMC2按照包含下述步骤的方法形成：

1.起始原料的化学分析；

2.起始原料的矿物学分析；

3.煅烧之前起始原料的重量组成的确定；

4.起始原料的准备和混合；

5.煅烧；

6.煅烧过的SMC2的表征；

7.SMC2纯度的确定。

每个步骤被更详细地讨论：

步骤1.起始原料的化学分析

用于制造SMC2的起始原料的化学组成使用x-射线荧光技术来分析。

此外，在实验室马弗炉上分析每种起始原料的LOI。将所述马弗炉每分钟加热10℃直至达到1000℃。将最终环境维持30分钟。

表8概括了来自于化学组成和LOI分析的结果。

表8：SMC2的起始原料的化学组成和LOI

钠长石

参考表8，用于形成SMC2的石英M32或方石英M72T中最常见的化学物质是SiO

步骤2.起始原料的矿物学分析

用于制造SMC2的起始原料的矿物学使用X-射线衍射技术来分析。表9示出了作为总重量的百分数的3种矿物质的纯度。

表9：用于形成SMC2的3种矿物质的矿物学

钠长石

参考表9，石英M32具有98％的纯度。参考表9，白云石D-120具有96％的纯度。参考表9，钠长石具有88％的纯度。使用的所有3种起始原料均具有88％或更高的纯度。

方石英粗砂M72T具有与石英M32相同的化学组成。因此，通过用方石英M72T完全或部分代替石英M32来形成SMC2提供相同的最终产品。

步骤3.烧制之前SMC2的重量组成

表10示出了用于形成SMC2的起始原料的重量百分数。

在烧制过程中，组成由于加工条件而改变，即在加热期间发生化学和结构变化。

表10：用于形成SMC2的起始原料

钠长石

参考表10，实施例2需要白云石D-120和石英M32作为SMC2的主要组分，分别占59重量％和37重量％。所述组成还包括4重量％的钠长石(

步骤4.起始原料的准备和混合

将起始原料(描述在步骤3中)在ORMA Technology天平上称重。称出石英M32(166.5g)、钠长石(

除了起始原料之外，还向所述氧化铝罐添加直径为20至25mm的氧化铝球(450g)和水(400g)，分别作为研磨体和研磨媒介。

将所述氧化铝罐及其内含物置于Nannetti S.r.l.实验室SPEEDY不连续快速磨机内60分钟。

在比重瓶(已知容积为100ml并且重量为200g)上确定所述氧化铝罐中形成的浆液的密度。所述粒子的密度被确定为大约1550g dm

然后将研磨产物在Nannetti快速干燥机中在110℃干燥12小时。形成粉末。

随后使用氧化铝研钵和研杵将所述粉末粉碎。然后使用筛孔为1mm的筛对所述粉末进行筛分。

所述形成粉末所需的条件是为实验室实验设置的。在其他实例中，对于工业规模的方法来说可以改变所述条件。

步骤5.煅烧

SMC2的煅烧在Nannetti窑上进行。如果需要，这种窑能够达到高达1400℃的温度。

在实施例2中，煅烧在Nannetti窑中，在1270℃的最高温度下进行。

将来自于步骤4的粉末置于所述窑中的氧化铝坩埚中。所述坩埚的维度为12cm的直径、9cm的高度和1cm的厚度。

在这个非限制性实施例中，将50克来自于步骤4的粉末煅烧以形成SMC2。

在这个非限制性实施例中，将坩埚用所述研磨产物装填并置于Nannetti窑的腔室内。将温度每分钟提高10℃，直至达到1270℃的最高温度。将窑的这个最高温度维持60分钟的时间。

在60分钟结束时，将所述坩埚及其内含物(即SMC2)从窑中取出并允许其冷却至室温。

所述在窑中形成SMC2所需的条件是为实验室实验设置的。在其他实例中，对于工业规模的方法来说可以改变煅烧条件。

步骤6.SMC2的表征

然后对SMC2进行表征。此外，确定了SMC2的比色性质。

在煅烧之前和之后SMC2的化学组成通过XRF分析来确定。结果示出在表11中。

表11：煅烧之前和之后SMC2的化学组成

参考表11，煅烧之前和之后SMC2中最常见的化学物质是SiO

煅烧之后SMC2的矿物组成通过XRD分析来确定，并示出在表12中。

表12：煅烧之后SMC2的矿物学

参考表12，SMC2中最常见的矿物质是透辉石。

测量了SMC2的比色性质。结果示出在表13和18中。表18将SMC2的比色参数与方石英粉末

表13和表18中的参数由CIELAB定义。在评估颜色时参数“b”是重要的。参数“b”越高，所述材料越黄；这在考虑材料的白度时是重要的，因为与其他颜色(蓝色、红色、绿色、白色、黑色)相比人眼对这种比色参数更加敏感。为了确定SMC2的颜色，在D65/10°的设定灯光下使用颜色比色和球坐标。

当结果在树脂中测量时(即表13)，对于每种样品来说，将12g矿物质粉末和8g环氧树脂(Fugante

表13：SMC2(采取粉状物形式，因为它具有最大粒径为45μm的粒径分布；在环氧树脂中)与方石英粉末

参考表13，当用环氧树脂配制时，SMC2与方石英粉末相比具有可比的比色性质。此外，石英和方石英以非常小的量存在(参见表12)。因此，SMC2将致癌活性降至最低(通过最小化石英和方石英的存在)，同时给出了与方石英粉末相近或更好的比色性质。

在这些非限制性实施例中，与矿物填充剂组合的树脂是Fugante

步骤7：SMC2纯度的确定

正如在SMC2的矿物学分析中所确定的，SMC2中最常见的矿物质是透辉石(参见表12)。

以前，合成矿物组合物中透辉石的纯度不超过84％。然而，SMC2中透辉石的纯度为91.4％。

天然透辉石包含0.5至2.5重量％或更高的铁。SMC2包含0.06重量％的铁。较低的铁含量导致改进的比色参数和提高的白度。

比较例3：分析天然存在的处理过的透辉石

下面的比较例确定了处理过的透辉石样品的矿物组成。

在(可开采的)矿脉或岩体(接近地表的数千立方米)中天然存在的透辉石的浓集极为罕见。因此，在这个实例中，天然存在的透辉石的评估限于评估处理过的岩石的浓度，在所述岩石中透辉石总是伴有其他矿物质(例如硅灰石、滑石、方解石或石英)。

在这个比较例中，分析了两种处理过的透辉石样品：透辉石2019 PROJ-010598Canada，I-123B，PR-018671-001(样品1)，和透辉石2004 TNC04-070，China DI/ZHAC040115(样品2)。

表14示出了两种处理过的透辉石样品的化学组成。

表14：两种处理过的透辉石样品的化学分析和LOI的结果(以重量％计的量)

此外，如表14中所示，处理过的透辉石样品表明在地球化学方面不存在Fe

表15示出了所述两种处理过的透辉石样品的矿物组成。

表15：处理过的透辉石样品1的矿物分析的结果

如表15中所示，处理过的透辉石样品1中最常见的矿物质是透辉石。

如表15中所示，天然存在的透辉石的处理过的样品不具有含有100重量％的透辉石的化学组成。处理过的透辉石样品表明不存在纯的透辉石化学组成(即含有100重量％透辉石的化学组成)。

测量了处理过的透辉石样品的比色性质。结果示出在表16中。

表16：处理过的透辉石样品(两者均采取“松散”粉状物形式，因为它们具有最大粒径为45μm的粒径分布)的比色性质

天然存在的透辉石的样品1和样品2两者均比SMC1和SMC2显著更黄(如上所述)。

从天然存在的透辉石的所述两种处理过的样品，可以确定天然存在的透辉石的理论矿物组成。表17示出了天然存在的透辉石的理论矿物组成。

表17：天然存在的透辉石的理论矿物组成

如表17中所示，理论的天然存在的透辉石含有SiO

实施例4：合成矿物组合物2(SMC2)在涂料中的用途

下面的非限制性实施例研究了在涂料组合物中用SMC2替代

在这个实施例中，将SMC2作为填充剂用于墙涂料配方中。SMC2由于其白度和孔隙率，可以充当涂料增白剂和消光剂。SMC2由于其白度和孔隙度，可以充当涂料中二氧化钛的替代品。因此，SMC2可以以低和高颜料体积浓度(PVC)存在于示例性涂料组合物中。

表18比较了SMC2(采取粉状物形式，因为它具有最大粒径为45μm的粒径分布)与

表18：SMC2与

SMC1也适合用于涂料组合物，因为SMC1具有有益的L*和b*值(参见表7)。

表19示出了SMC2(采取粉状物形式，因为它具有最大粒径为45μm的粒径分布)、

表19：SMC2、

表19显示SMC2(采取粉状物形式)具有与

表20至23示出了涂料组合物，并且将

表20和21是PVC(颜料体积浓度)为50％的涂料组合物。

表20的涂料组合物如下制备：将102.5g脱矿质水、5.0g BYK 154、1.5g ActicideMBS、1.0g BYK 037和2.0g Tylose H6000混合并以500rpm的速度搅拌。然后，向以1000至3000rpm之间的速度搅拌的所述混合物添加70.0g Kronos 2300、106.0g

表21的涂料组合物以与表20的涂料组合物相似的方式制备，区别在于在颜料/填充剂混合物中添加140.0g SMC2代替106.0g

对比率测量按照DIN 53778的第3部分进行。为了确定对比率，通常用四面涂敷器，将涂料以150μm、200μm或300μm的湿厚度涂敷在黑色和白色对比卡上。在干燥24小时后，使用分光光度计在白色(Yw)和黑色背景(Yb)上测量白度Y的值(参见下述公式)。然后根据下述公式计算对比率(CR)：CR＝(Yb/Yw)*100。

类似地，确定ISO亮度，并记录在白色背景上的L、R457和黄度值。

表20：包含

表21：包含SMC2代替

(表20和21中列出的组分源自于下述公司：BYK 154和BYK 037来自于YK-ChemieGmbH；Acticide MBS来自于Thor Group Limited；Tylose H 6000来自于SE Tylose GmbH；Kronos 2300来自于Kronos International；Omyacarb 10-gu和Omyacarb 2来自于OmyaAG；

如表20和21中所示，在涂料组合物中用SMC2代替

如表12中所示，SMC2具有高重量％的透辉石。透辉石具有比方石英更高的折射率。因此有利的是，用SMC2代替

表22：包含SMC2和

表23和24是PVC(颜料体积浓度)为45％的涂料组合物。

表23的涂料组合物如下制备：将96.0g脱矿质水、5.0g BYK 154、1.5g ActicideMBS、1.0g BYK 037、2.0g Tylose H6000和2.5g Natrosol330plus混合并以500rpm的速度搅拌。然后，向以1000至3000rpm之间的速度搅拌的所述混合物添加75.0g Kronos 2300、32.5gOmyacarb 10-gu、32.5g Omyacarb 5-gu、25.0g

表24的涂料组合物以与表23的涂料组合物相似的方式制备，区别在于在颜料/填充剂混合物中添加30.0g SMC2代替25.0g

表23：包含

表24：包含SMC2代替

(表20和21中列出的组分源自于下述公司：BYK 154和BYK 037来自于BYK-ChemieGmbH；Acticide MBS来自于Thor Group Limited；Natrosol 330plus来自于Ashland

如表23和24中所示，在涂料组合物中用SMC2代替

在中等PVC组合物中，碳钙镁石将在墙面涂料的光泽生成中起到中性作用。因此，有利的是，通过用SMC2代替

表25：包含SMC2和

实施例5：合成矿物组合物2(SMC2)在油墨中的用途

下面的非限制性实施例研究了在油墨组合物中包含SMC2。

油墨组合物通常必须包含最大维度不超过1μm的粒子。因此，在包含在油墨组合物中之前，将SMC2研磨以确保SMC2粒子在包含在油墨组合物中之前不具有超过1μm的最大维度。

表26：包含SMC2的油墨组合物

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在前面的描述或权利要求书或附图中公开的以其特定形式或在用于执行所公开的功能的手段或用于获得所公开的结果的方法或过程方面表述的特点，视情况而定可以单独地或以此类特点的任何组合的方式用于以多样化形式实现本发明。