[发明专利]超细石灰乳组合物

说明书

本发明涉及包含悬浮在水相中的熟石灰颗粒的石灰乳组合物及其制造方法。

熟化水合石灰颗粒的悬浮液，有时也称为石灰乳、石灰膏或石灰浆，在工业上被广泛地用作许多应用中的试剂，特别是用于废水或酸废液的中和、pH调节和可饮(饮用)水的矿化，用于化学反应的中和，例如：诸如作为钙源用于生产环氧乙烷或丙烯、或用于生产维生素C、柠檬酸和沉淀碳酸钙(PCC)中进行沉淀，或者还作为吸附剂用于烟道气中如盐酸(HCl)等酸气体的脱硫和消除。

这种熟石灰颗粒悬浮液或石灰乳通常通过以大量过量水使生石灰熟化或形成熟石灰粉末的悬浮液获得。所得颗粒主要由氢氧化钙组成。

这种熟石灰或氢氧化钙可明显含有每千克占数十克的杂质，即，衍生自SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、MnO、P₂O₅、K₂O和/或SO₃的相。然而，以上述氧化物形式表达的这些杂质的量不超过本发明所述无机矿物填料的质量的5质量％、优选地3质量％、优选地2质量％或甚至1质量％。具体而言，熟石灰有利地含有小于1.0质量％、优选地小于0.5质量％且优选地小于0.3质量％的Fe₂O₃。

这种熟石灰还可含有在熟化期间尚未水合的氧化钙，正如其可含有碳酸钙CaCO₃。根据本发明，碳酸钙可来自于由其衍生的熟石灰的初始石灰石(未燃烧)，或来自于熟石灰与空气接触的部分碳酸化的反应。在本发明的背景下，熟石灰中的氧化钙含量一般小于3质量％、优选地小于2质量％并且有利地小于1质量％。碳酸钙含量小于10质量％，优选地小于6质量％并且有利地小于4质量％，及甚至更有利地小于3质量％。

此熟石灰还可含有氧化镁MgO或者诸如Mg(OH)₂或MgCO₃类型的衍生相，总计每千克占数十克。然而，以MgO形式表达的这些杂质的量不超过本发明所述无机矿物填料的质量的5质量％、优选地3质量％、优选地2质量％或甚至1质量％。

与其它潜在反应物相比，限制石灰乳用途的因素一般与其粘度和其在应用的反应介质中的反应或中和的速率有关。

很容易理解的是期望高反应速率，因为高反应速率可构建较快速方法及因此较短处理时间，并且在工业背景下，使得较小的可能较廉价设备可用于具有较高生产能力的反应和/或工业设备。此外，在某些工艺中，通常需要预定的最小反应速率，以便提供具有所需定性特征的产品。

可惜的是，粘度一般是限制允许有效利用微细石灰乳的因素。实际上，悬浮液必须被泵送以便从一点进给至其他点并计量加入，这对于高度粘性悬浮液而言并不容易。另外，高度粘性悬浮液一般会使分散液的品质降低，其对此类应用的表观反应速率有影响，因为其消耗更多时间和能量以将熟石灰颗粒分散在反应介质中。

石灰乳的粘度和反应速率是与颗粒尺寸相关的两个定量量度。具有减小粒径的颗粒一般具有更高的反应速率，但尤其当必须增加固体含量时，也会导致其中存在的悬浮液的粘度高。

熟石灰颗粒的反应速率通常与熟石灰或氢氧化钙颗粒的溶解速率有关，该反应速率随着颗粒外表面增加和颗粒尺寸减小而提高。根据同样的逻辑，粘度伴随固体含量增加和粒径减小而提高。这一般通过单位体积颗粒含量增加的事实来解释。因此，越来越多的颗粒接近彼此，并因而与彼此及与水相互作用。一些作者认为此种相互作用主要由于熟石灰颗粒的低表面电荷及其与水分子形成氢键的能力而具有有吸引力的性质。这些相互作用随后导致悬浮液中内聚作用提高，并由此导致粘度提高。

在本发明的背景下，必须将表示水合石灰颗粒溶解速率的石灰乳反应性与生石灰反应性(即生石灰与水反应产生熟石灰并且因而生成诸如石灰乳的反应速率)区分开。

事实上，生石灰的反应性一般通过欧洲标准EN459-2中公开的程序来表征和测量，并且通常基于添加150g生石灰以t₆₀(600cm³体积的水从最初20℃达到60℃所需时间)来量化。