Clay Mineral Synthesis — III Rapid Hydrothermal Crystallization of An Aluminian Smectite

Abstract

An aluminian smectite with about one Al³⁺/Si⁴⁺ replacement per unit cell was batch- synthesized on a large scale (100-gal autoclave) at 3 00°C and 1240 psig with reaction times of several hours rather than days. This rapid crystallization was related to the use of NH₄⁺ as the charge-balancing cation and to partial F/OH substitution. The short synthesis time prompted a study of continuous crystallization. Either of two techniques, flow through a stirred autoclave and through a multi-staged reactor column, produced crystalline product; neither gave the crystallinity of the batch process.

Résumé

Une smectite alumineuse contenant environ un remplacement Al³⁺/Si⁴⁺ par maille a été synthétisée à grande échelle par un processus de lit mobile (autoclave de 100 gai) à 300°C et 1240 psig en nécessitant des temps de réaction de plusieurs heures au lieu de plusieurs jours. Cette cristallisation rapide a été reliée à l’utilisation de NH₄⁺ comme cation compensateur et à une substitution partielle F/OH. Le temps de synthèse qui est court incite à étudier la cristallisation continue. Chacune des deux techniques suivantes, écoulement à travers un autoclave avec agitation et écoulement à travers un réacteur colonne à plusieurs étages, fournit un produit cristallin; aucune des deux ne donne la cristallinité du processus à lit mobile.

Kurzreferat

—Ein Aluminium-Smectit mit etwa einem Al³⁺/Si⁴⁺ Ersatz pro Einheitszelle wurde chargenmässig im Grossmaszstab (100 Gallonen Autoklav) bei 300°C und 1240 psig, mit Reaktionszeiten von einigen Stunden eher als Tagen, synthetisiert. Diese rapide Kristallisation stand in Beziehung zu der Verwendung von NH₄⁺ als dem ladungsausgleichenden Kation und zu teilweisem F/OH Austausch. Die kurze Synthese veranlasste zu einer Studie kontinuierlicher Kristallisation. Jede der beiden Methoden: Strömung durch einen Rührautoklaven sowie durch eine mehrstufige Reaktor@@@kolonne, lieferte ein kristallines Produkt. Keine ergab die Kristallinität des Chargenprozesses.

Резюме

Порция алюмомонтмориллонитовой глины с приблизительно одним Al³⁺/Si‘⁴⁺ обменом на единицу ячейки синтезировалась в крупногабаритном автоклаве емкостью 100 галлонов при температуре 300°С и давлении 1240 фунт/дюйм² со временем реакции несколько часов, а не дней. Эта быстрая кристаллизация произошла благодаря использованию NH₄⁺ в качестве балансирующего загрузку катиона и благодаря частичному замещению F/OH. Короткое время синтезирования повело к изучению непрерывной кристаллизации. По любому из этих методов, пропуску через перемешиваемый автоклав или через многоступенчатую реакционную колонну, получили кристаллический продукт, но ни тот ни другой метод не дали кристалличности периодического процесса.