專利名稱:基于含鈣鎂化合物的粉末狀組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及基于粉末狀含鈣鎂化合物(composécalco-magnésien)的組合物。
背景技術(shù):
粉末狀含鈣鎂化合物是指符合以下化學(xué)式I的氫氧化物形式或者碳酸鹽形式的固體顆粒的總和xCaA.(1-x)[yMgA+(1-y)MgO],(I)其中A為=(OH)2或=CO3基團(tuán),x和y是摩爾份數(shù),其中0<x≤1且0≤y≤1。
這種含鈣鎂物質(zhì)顯然包含達(dá)到百分之幾的雜質(zhì),例如硅石、氧化鋁等。通常,這種粉末狀物質(zhì)的顆粒尺寸全部地小于1mm,常常小于250μm。
粉末狀含鈣鎂化合物的特定實(shí)例是消石灰,也稱為熟石灰(氫氧化鈣-Ca(OH)2),其也可包含達(dá)到百分之幾的雜質(zhì),例如硅石、氧化鋁、氧化鎂或碳酸鈣,并且包含最多約5%的游離水分,即不與該化合物化學(xué)結(jié)合的水。
這種化合物為眾人所知之處在于其在儲存、處理和傳送期間在流動時缺乏流動性,尤其是在消石灰情況下常常使用的稀釋相氣動傳送時。這些流動問題,尤其是與熟石灰的顆粒細(xì)度相關(guān)的流動問題主要表現(xiàn)為顆粒之間的附聚或者顆粒在器壁上的積聚。這種性能對于所述化合物的使用是有害的-由于化合物在器壁上的逐步沉積而降低了氣動傳送過程中的流速,這可能竟會導(dǎo)致設(shè)備阻塞,-當(dāng)該化合物用作酸性化合物的中和劑時會干擾調(diào)節(jié),對于有時不太容易到達(dá)的位置來說,需要特殊和定期的維護(hù)操作。
目前已知利用有機(jī)液體添加劑,特別是表面活性劑[JP 08-109016,JP 09-165 216]來促進(jìn)粉末的流動。然而,將有時有毒的這些有機(jī)液體引入到無機(jī)化合物(如消石灰)中通常對其應(yīng)用來說是不利的,尤其是在用于凈化廢氣的情況下(由有機(jī)添加劑的釋放所引起的揮發(fā)性有機(jī)化合物的問題)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于獲得一種基于含鈣鎂化合物的粉末狀組合物,其具有高純度并且是完全無機(jī)的,其限制了上述的缺乏流動性的問題,并且不需要求助有機(jī)添加劑。
根據(jù)本發(fā)明,上述問題通過一種基于符合上述化學(xué)式I的含鈣鎂化合物的粉末狀組合物得以解決,該粉末狀組合物包含數(shù)量為小于所述組合物的5重量%的選自蛭石、珍珠巖、硅藻土和硅石的無機(jī)固體流動劑,其為尺寸大于90μm的顆粒形式。
尺寸大于給定值是指至少95%的顆粒將具有最少大于這個尺寸的尺寸。
許多方法可以描述粉末狀產(chǎn)品例如消石灰的流動。這些判斷方法特別基于剪切池(特別是Jenike池)的使用,或者基于流動指數(shù)的測定,該測定基于Carr理論,或者基于摩擦角和落角的測定。
然而,上述流動判斷方法總是涉及應(yīng)力下的流動(“靜態(tài)”方法),無法辨別基于含鈣鎂化合物的各種粉末狀組合物在氣動(動態(tài))傳送流動下(即在空氣流中稀釋相的粉末的真實(shí)流動的過程中)的性能。
因此,看來需要研究一種適合于氣動傳送時粉末狀產(chǎn)物的流動的判斷方法。該方法在于在特定設(shè)備中進(jìn)行動態(tài)粘性試驗(yàn)(DAT)。
這種設(shè)備在唯一的附圖中示出。
它包括粉末傳送回路,該回路由一連串直線導(dǎo)管1、6和8形成,這些導(dǎo)管由肘管2和7連接。直線導(dǎo)管1在粉末注入點(diǎn)下游具有10cm的長度和2.54cm的內(nèi)徑,而直線導(dǎo)管8具有27.5cm的長度和2.54cm的內(nèi)徑。直線導(dǎo)管6由長度8.90cm且入口直徑2.54cm的擴(kuò)口管3、長度30cm且內(nèi)徑4.25cm的套管4、以及長度9.85cm且出口直徑2.54cm的縮口管5組成。連接它們的肘管2和7具有20cm的曲率半徑。
該設(shè)備還包括壓縮機(jī)9形式的壓縮空氣源,其將壓縮的干燥空氣引入導(dǎo)管0。配備有輸送螺桿11的計(jì)量供料裝置10將有待研究的粉末狀物質(zhì)12送入導(dǎo)管1。
最后的直線導(dǎo)管8的出口連接到軟管13,其通過向下的肘管15進(jìn)入儲器14。在儲器14的頂部布置有吸風(fēng)扇16,其具有1200W的功率并且配有過濾器17,該過濾器17具有1.2m2的總過濾面積。經(jīng)過導(dǎo)管的粉末狀物質(zhì)積聚在儲器18的底部。
由計(jì)量供料裝置10供應(yīng)的粉末在回路中由其中產(chǎn)生的空氣流運(yùn)送。在試驗(yàn)后,通過稱重來測定沉積在元件1至8的各個壁上的粉末的總質(zhì)量。這個沉積粉末的總質(zhì)量與計(jì)量質(zhì)量的積分(intégrale)相關(guān)聯(lián),并且它是通過在空氣中稀釋相氣動傳送的粉末的流動性質(zhì)的逆測量。
上述試驗(yàn)的結(jié)果看起來符合粉末狀含鈣鎂化合物的工業(yè)用途實(shí)踐,即,這個試驗(yàn)有效地將存在動態(tài)流動問題的產(chǎn)品與具有令人滿意的性能的產(chǎn)品區(qū)分開。尤其發(fā)現(xiàn),當(dāng)其他條件都相同時,含鈣鎂化合物的顆粒尺寸越小,其在稀釋相中的動態(tài)流動越不好。
為了改善含鈣鎂化合物的動態(tài)流動,無機(jī)固體添加劑最初選自被認(rèn)為防止形成結(jié)快,防止附聚或者是“流動劑”的粉末狀化合物;主要可以提及的是滑石、硅石、海泡石、蛭石、膨潤土、硅藻土和石灰石,以及碳酸鎂、氧化鎂和氫氧化鎂。
令人驚訝地是,在本發(fā)明所提問題的范圍內(nèi),并不是所有的上述防止附聚的添加劑均能夠系統(tǒng)地改善基于含鈣鎂化合物的粉末狀組合物的動態(tài)流動。特別地,添加已知是潤滑劑的滑石并不能對動態(tài)流動產(chǎn)生正面的作用,而甚至?xí)蛊淞踊.?dāng)使用海泡石或膨潤土作為添加劑時,觀察到同樣的情況。
使用碳酸鎂、氧化鎂或氫氧化鎂作為添加劑只會略微地改善動態(tài)流動試驗(yàn)的結(jié)果,該改善不足以解決上述的流動問題。
另一方面,出人意料地是,根據(jù)本發(fā)明添加蛭石,尤其是“未加工”蛭石,珍珠巖或硅藻土,特別是綠坡縷石,或者硅石,特別是砂,將導(dǎo)致基于含鈣鎂化合物的粉末狀組合物的動態(tài)流動明顯改善。
根據(jù)本發(fā)明的基于含鈣鎂化合物的粉末狀組合物包含選自硅石,特別是砂,蛭石、珍珠巖或硅藻土,特別是綠坡縷石的無機(jī)添加劑中的一種或者另一種或者它們的組合,其用量為組合物重量的小于5重量%,優(yōu)選不大于3重量%,特別有利地不大于2重量%。必須保持本發(fā)明組合物中含鈣鎂化合物的純度為大于90%的值,優(yōu)選大于92%,以限制活性含鈣鎂化合物的稀釋,并保持在所尋求的應(yīng)用中的性能。
此外,上述的無機(jī)添加劑具有相當(dāng)粗的顆粒尺寸分布。這是因?yàn)?,與文獻(xiàn)中指出使用微硅石(熱解法氧化硅)或細(xì)碎的無機(jī)物作為添加劑的教導(dǎo)不同,在本發(fā)明含鈣鎂化合物中引入的添加劑具有基本上大于90μm,優(yōu)選大于250μm的顆粒尺寸。
出人意料地是,本發(fā)明的基于含鈣鎂化合物的粉末狀組合物在稀釋相中具有良好的動態(tài)流動,并且對其顆粒的細(xì)度沒有限制,這與在不合添加劑的傳統(tǒng)含鈣鎂化合物情況下觀察到的情形是相反的,在該傳統(tǒng)含鈣鎂化合物中,尤其是,小于20μm的顆粒尺寸對氣動設(shè)備的快速堵塞具有影響。本發(fā)明化合物的該性能使得可以擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。這是因?yàn)?,尤其是在熟石灰的許多應(yīng)用中,例如在凈化廢氣時,細(xì)產(chǎn)品將會更好地反應(yīng)。
現(xiàn)在將利用非限制性的實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1選擇工業(yè)生產(chǎn)的熟石灰作為參比含鈣鎂化合物。其純度是95質(zhì)量%的Ca(OH)2;它具有最高達(dá)250μm的顆粒尺寸分布和1%的游離水含量。將該石灰引入到上述動態(tài)流動試驗(yàn)的計(jì)量供料裝置中。
向該裝置提供預(yù)熱至30℃,流速25m3/小時的干燥壓縮空氣(露點(diǎn)3℃),這提供了大約14米/秒的初始速度。以1千克/小時分配參比熟石灰。該試驗(yàn)規(guī)定如此計(jì)量2kg的物質(zhì)。
在試驗(yàn)結(jié)束時,測定積聚在所有導(dǎo)管的壁上的熟石灰質(zhì)量,并與計(jì)量出的總質(zhì)量(即2千克)相比較。在參比熟石灰的情況下,結(jié)果是65g/kg。
依據(jù)相對于工業(yè)用產(chǎn)品流的性質(zhì)的本發(fā)明動態(tài)試驗(yàn)的校準(zhǔn),作為試驗(yàn)結(jié)果具有小于45g/kg積聚在器壁上的產(chǎn)物的化合物應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為在稀釋相動態(tài)流動下具有非常良好的性能。同樣地,作為試驗(yàn)結(jié)果具有大于58g/kg積聚在器壁上的產(chǎn)物的化合物被認(rèn)為具有在工業(yè)應(yīng)用時會帶來問題的流動性能,尤其是在以稀釋相氣動傳送期間。
實(shí)施例2在這個實(shí)施例2中,在與實(shí)施例1相同的熟石灰中添加用于輸送的工業(yè)產(chǎn)品添加劑。
根據(jù)本發(fā)明,向如此得到的組合物中加入2重量%的“未加工”蛭石,混合以使其均勻。這種添加劑的顆粒尺寸大于90μm。然后令組合物在與實(shí)施例1相同的條件下進(jìn)行動態(tài)流動試驗(yàn)。
在熟石灰與未加工蛭石的本混合物的情況下,試驗(yàn)結(jié)果是40g/kg積聚在器壁上的產(chǎn)物,根據(jù)在實(shí)施例1中所引述的標(biāo)準(zhǔn)(小于45g/kg),這可以將這種組合物歸類為具有非常好的動態(tài)流動性能。
同樣地,本發(fā)明的組合物由實(shí)施例1的熟石灰作為起始來制備,以使得分別包含2重量%的膨脹或片狀剝落蛭石、膨脹珍珠巖和綠坡縷石。這些添加劑的顆粒尺寸大于90μm。相對于計(jì)量重量,試驗(yàn)結(jié)果分別為31、38和39g/kg積聚在器壁上的產(chǎn)物。
為了表明本發(fā)明基于含鈣鎂化合物的粉末狀組合物對其流動性質(zhì)的益處,有用的是該動態(tài)流動試驗(yàn)的結(jié)果以積聚在器壁上的量相對于沒有添加劑的參比含鈣鎂化合物情況下的相應(yīng)量的降低的百分?jǐn)?shù)來表示。對于分別包含未加工蛭石、膨脹蛭石、膨脹珍珠巖和綠坡縷石的化合物,分別達(dá)到38%、52%、42%和40%的降低。
另一方面,如果添加占最終組合物達(dá)2重量%的滑石、海泡石或膨潤土作為添加劑,相對于計(jì)量的質(zhì)量,試驗(yàn)結(jié)果分別是64、60和84g/kg積聚在器壁上的產(chǎn)物。這些添加劑導(dǎo)致獲得具有差的動態(tài)流動性能的配方(結(jié)果>58g/kg),在膨潤土的情況下,與沒有添加劑的化合物相比,甚至極大地降低了流動性能。
所有這些結(jié)果均概括在表1中。
表1.參比熟石灰、本發(fā)明基于這種石灰的組合物、以及具有不改善動態(tài)流動的添加劑的組合物的動態(tài)流動試驗(yàn)的結(jié)果。
實(shí)施例3在這個實(shí)施例3中,通過篩選對實(shí)施例2的添加劑進(jìn)行粒度分離,以便僅保留小于125μm的顆粒。
向與實(shí)施例1相同的熟石灰中,加入重量達(dá)如此獲得的組合物的2重量%的小于125μm的“未加工”蛭石,進(jìn)行混合以使其均勻。然后令組合物在與實(shí)施例1相同的條件下進(jìn)行動態(tài)流動試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明與沒有添加劑的石灰相比,劣化非常嚴(yán)重,有122g/kg的物質(zhì)粘附到壁上。
同樣地,由實(shí)施例1的熟石灰為起始制備組合物,以獲得分別含2重量%的小于125μm的膨脹蛭石、小于125μm的綠坡縷石和小于125μm的砂。相對于計(jì)量的質(zhì)量,試驗(yàn)結(jié)果分別是62、58和57g/kg積聚在器壁上的產(chǎn)物。這些配方因而表現(xiàn)出差的動態(tài)流動性能,分別僅具有5%、11%和13%的粘附器壁量的降低。
這些結(jié)果表明了本發(fā)明中使用的添加劑的顆粒尺寸分布的臨界特征,如果太細(xì),添加劑將失去其功效。
實(shí)施例3的所有結(jié)果均概括于表2中。
表2.參比熟石灰和在基于小于125μm添加劑的配方的情況下的動態(tài)流動試驗(yàn)結(jié)果。
實(shí)施例4在這個實(shí)施例4中,通過篩選對實(shí)施例2的添加劑進(jìn)行粒度分離,以便僅保留大于250μm的顆粒。
向與實(shí)施例1相同的熟石灰中,加入重量達(dá)如此獲得的組合物的2重量%的大于250μm的“未加工”蛭石,進(jìn)行混合以使其均勻。然后令組合物在與實(shí)施例1相同的條件下進(jìn)行動態(tài)流動試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明與沒有添加劑的石灰相比,流動性能明顯改善,只有39g/kg的物質(zhì)粘附到壁上,即與未處理的石灰相比降低41%。
同樣地,由實(shí)施例1的熟石灰為起始來制備組合物,以獲得分別含2重量%的大于250μm的膨脹蛭石、大于250μm的綠坡縷石和大于250μm的砂。相對于計(jì)量的質(zhì)量,試驗(yàn)結(jié)果分別是32、39和42g/kg積聚在器壁上的產(chǎn)物,表明組合物具有非常好的動態(tài)流動性能。分別實(shí)現(xiàn)在器壁上粘附降低52%、40%和35%。
這些結(jié)果證實(shí)了添加劑的顆粒尺寸分布的決定性特征。
但是,如果大于250μm的石灰石或大于250μm的未加工白云石(混合的碳酸鈣和碳酸鎂)被用作實(shí)施例1的石灰的添加劑(其重量為最終混合物的2重量%),則在試驗(yàn)期間粘附至壁上的物質(zhì)分別是53和52g/kg。需要回顧的是,良好的動態(tài)流動性能被表征為在器壁上的粘附程度小于45g/kg。因此這些配方不具有令人滿意的動態(tài)流動性能。
因此,添加劑具有粗的顆粒尺寸(即大于250μm)并不是獲得具有良好動態(tài)流動性能的組合物的充分條件。
實(shí)施例4的所有結(jié)果概括于表3中。
表3.參比熟石灰和在基于大于250μm添加劑的組合物的情況下的動態(tài)流動試驗(yàn)結(jié)果。
實(shí)施例5在動態(tài)分離器中選擇實(shí)施例1的參比熟石灰,以致僅保留小于20μm的顆粒。在與實(shí)施例1相同的條件下,在動態(tài)流動設(shè)備上試驗(yàn)這種選擇的熟石灰。然而,這種選擇的石灰沒有參比石灰的流動性好,因?yàn)槠涓?xì);可以測出在該試驗(yàn)設(shè)備完全堵塞之前僅0.75kg的石灰。相對于計(jì)量的質(zhì)量,在器壁上積聚的質(zhì)量為97g/kg。
由這種選擇的熟石灰為起始來制備本發(fā)明的組合物,以獲得分別包含2%和4%膨脹蛭石的組合物。在這兩種情況下,可以測量出2kg的組合物,設(shè)備沒有堵塞。此外,相對于計(jì)量的質(zhì)量,在器壁上積聚的質(zhì)量對于具有2%蛭石的組合物來說是39g/kg,而對于具有4%蛭石的組合物來說是22g/kg。相對于所選的熟石灰,積聚在器壁上的質(zhì)量降低分別是60%和77%。
實(shí)施例5的所有結(jié)果概括于表4中。
表4.所選熟石灰和本發(fā)明基于這種石灰的組合物的動態(tài)流動試驗(yàn)結(jié)果。
當(dāng)然本發(fā)明并不限于如上所述的實(shí)施方式,而是可以對其進(jìn)行許多改變而不脫離所附權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.基于符合化學(xué)式I的含鈣鎂化合物的粉末狀組合物xCaA.(1-x)[yMgA+(1-y)MgO],(I)其中A為=(OH)2或=CO3基團(tuán),并且x和y是摩爾份數(shù),其中0<x≤1且0≤y≤1,該粉末狀組合物包含數(shù)量為小于所述組合物的5重量%的選自蛭石、珍珠巖、硅藻土和硅石的無機(jī)固體流動劑,其為尺寸大于90μm的顆粒形式。
2.權(quán)利要求1的組合物,其特征在于它包含數(shù)量小于或等于3重量%,優(yōu)選約2重量%的流動劑。
3.權(quán)利要求1和2之一的組合物,其特征在于無機(jī)固體流動劑具有大于125μm,優(yōu)選大于250μm的顆粒尺寸。
4.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的組合物,其特征在于無機(jī)固體流動劑是砂。
5.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的組合物,其特征在于無機(jī)固體流動劑是綠坡縷石。
6.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的組合物,其特征在于無機(jī)固體流動劑是來加工蛭石。
7.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的組合物,其特征在于無機(jī)固體流動劑是膨脹蛭石。
8.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的組合物,其特征在于無機(jī)固體流動劑是膨脹珍珠巖。
9.權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的組合物,其特征在于含鈣鎂化合物在組合物中的純度大于90重量%,優(yōu)選大于92重量%。
10.權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的組合物,其特征在于含鈣鎂化合物具有小于20μm的顆粒尺寸。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于符合化學(xué)式I的含鈣鎂化合物的粉末狀組合物xCaA.(1-x)[yMgA+(1-y)MgO] (I),其中A為=(OH)
文檔編號C01F11/18GK1898159SQ200480038692
公開日2007年1月17日 申請日期2004年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月24日
發(fā)明者A·岡班, A·洛代, O·弗朗索瓦絲 申請人:勒瓦研究開發(fā)股份有限公司