可處理的鈣鎂懸浮液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鈣-鎂水性懸浮液，包含：在水相中濃度大于或等于200g/kg的符 合通式aCa(OH)2.bMg(OH)2.cMgO的固體顆粒，其中，a、b和c表示質(zhì)量分?jǐn)?shù)，它們的總和 具有90~100%的值；和同時(shí)為降粘劑和粘度增加阻滯劑的添加劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 多年來(lái)，各種嘗試已應(yīng)用于通過(guò)分散劑降低鈣-鎂水性懸浮液中使用的水量。
[0003] 從本發(fā)明的意義來(lái)說(shuō)，術(shù)語(yǔ)"鈣-鎂水性懸浮液"是指在水相中濃度大于或等于 200g/kg的符合通式aCa(0H)2.bMg(0H)2.cMgO的固體顆粒的懸浮液，其中，a、b和c表 示質(zhì)量分?jǐn)?shù)，它們的總和具有90~100%的值。顆粒進(jìn)一步含有作為質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0~10% (代表整體每公斤幾十克的）的材料，該材料當(dāng)然可以含有雜質(zhì)，即，來(lái)自Si02、Al203、Fe203、 Mn0、P205和/或SO3的相。這些固體顆粒也可以含有在熟化期間沒(méi)有與水化合的作為原料 的氧化鈣，以及任選以煅燒白云石的形式結(jié)合的碳酸鈣CaCOjP/或碳酸鎂MgC03。因此， 石灰乳將產(chǎn)生在熟石灰的懸浮液時(shí)應(yīng)用的特定情況，即，Mg(011)2或MgO的含量很低并被視 為雜質(zhì)的通式的特定情況。上述通式也可以表示為aCa(0H)2.bMg(0H)2.cMgO.d(其中d 具作為質(zhì)量分?jǐn)?shù)的〇~10%的值）。
[0004] 這種類(lèi)型的鈣-鎂水性懸浮液可以通過(guò)熟化生石灰、含白云石的生石灰、生的煅 燒白云石或者生石灰與比化學(xué)計(jì)量（即比獲得粉末狀熟石灰（含鈣的石灰、含白云石的 石灰）所需的量）大得多的量的水的混合物來(lái)獲得；或者通過(guò)將符合通式aCa(0H)2.b Mg(0H)2.cMgO的固體顆?；旌系剿嘀衼?lái)獲得，其中，a、b和c表示質(zhì)量分?jǐn)?shù)，它們的總和 具有90~100 %的值。
[0005]目前使用的各種參數(shù)能夠表征鈣-鎂水性懸浮液，且主要是粘度、固體顆粒含量、 這些顆粒的粒度和固體顆粒的反應(yīng)性（即溶解速率）。
[0006] 粘度是關(guān)于應(yīng)用和處理（泵送、在導(dǎo)管中運(yùn)輸……）懸浮液的決定性屬性。為了 這個(gè)目的，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌虻贸觯簯腋∫旱膭?dòng)態(tài)粘度應(yīng)該小于2000mPa.s(US5616283)，并且 理想的是不超過(guò)1500mPa.s的動(dòng)態(tài)粘度（W02007110401)。
[0007] 通常，粘度在固體物質(zhì)濃度增大時(shí)和在懸浮顆粒的尺寸減小時(shí)增大。
[0008] 鈣-鎂水性懸浮液的反應(yīng)性是由顆粒的溶解速率決定的。鈣-鎂水性懸浮液的反 應(yīng)性可以通過(guò)將少量懸浮液注入大量脫礦質(zhì)的水中進(jìn)行測(cè)量?；谒靡合嚯妼?dǎo)率的時(shí)間 依賴性變化的記錄，開(kāi)發(fā)該測(cè)量用于監(jiān)測(cè)軟化飲用水的石灰乳的反應(yīng)性（V.VanEckeren等 人，《對(duì)于軟化飲用水的改進(jìn)石灰乳：遺留問(wèn)題的答案》，Aqua，1994年，43 (1)期，1~10頁(yè) (v.VanEckerenetal.Improvedmilk-〇f-limeforsofteningofdrinkingwater:the answertothecarry-overproblem,inAqua, 1994, 43(1)，p. 1-10))。測(cè)量石灰乳的反應(yīng) 性的過(guò)程的更多細(xì)節(jié)可在§6. 11.標(biāo)準(zhǔn)EN12485:2010的"用電導(dǎo)率測(cè)定溶解度指數(shù)"中 得到。
[0009] 鈣-鎂水性懸浮液的反應(yīng)性也決定中和或沉淀操作。
[0010] 已知水性鈣-鎂懸浮的固體顆粒的溶解速率是最快的，因?yàn)轭w粒的尺寸很小。進(jìn) 一步地，顆粒的極好細(xì)度通常會(huì)降低懸浮液的固相的沉淀。
[0011] 通常，經(jīng)濟(jì)上有益的是能夠增大石灰乳的濃度以降低運(yùn)輸成本和設(shè)備的尺寸（貯 存罐、泵......）。
[0012] 調(diào)和低粘度、高濃度和懸浮液中顆粒的尺寸減小的困難是可理解的。
[0013] 遺憾的是，雖然鈣-鎂水性懸浮液在給定時(shí)刻具有小于1500mPa. s的動(dòng)態(tài)粘度，但 是這些懸浮液的粘度已知是不穩(wěn)定的，并因此隨著時(shí)間不斷增大的事實(shí)依舊，這代表在懸 浮液的攪拌成為問(wèn)題時(shí)和在懸浮液難以運(yùn)輸時(shí)應(yīng)用的主要缺點(diǎn)，因?yàn)閼腋∫翰荒鼙３挚杀?送并因此承擔(dān)堵塞并損壞貯存和運(yùn)輸設(shè)備的危險(xiǎn)。
[0014] 為了解決這些穩(wěn)定性問(wèn)題，文獻(xiàn)給出關(guān)于例如添加劑添加到其中或已具體地選擇 固體顆粒的濃縮鈣-鎂水性懸浮液的信息。
[0015] 如何通過(guò)在少量堿金屬氫氧化物的存在下添加分散劑來(lái)提高石灰乳的濃度是已 知的（US5616283)。該制備方法能夠獲得干材料濃度大于40%和動(dòng)態(tài)粘度小于2000mPa. s甚至小于lOOOmPa.s。然而，使用分散劑是昂貴的并且與某些應(yīng)用不相配。
[0016]當(dāng)通過(guò)摻入具有較粗的顆粒尺寸的熟石灰或通過(guò)在促進(jìn)顆粒生長(zhǎng)的條件下熟化 生石灰、例如通過(guò)在熟化期間限制溫度增加、通過(guò)添加諸如硫酸鹽等添加劑來(lái)限制粘度增 大時(shí)，增大懸浮液中固相濃度也是已知的（BE1006655,US4464353)。這些石灰乳是反應(yīng)性 較低的，這限制了其應(yīng)用。而且，如果沒(méi)有添加分散劑，則這些懸浮液沉降更快。
[0017] 通過(guò)文獻(xiàn)EP1663869,也知曉基于石灰或基于粘度可控優(yōu)選很低的石灰化合物的 水性懸浮液，以便能夠在具有根據(jù)BET方法測(cè)定的在懸浮之前的比表面積小于或等于10m2/ g的固體材料顆粒的懸浮液中增大固體材料濃度和/或減小顆粒尺寸
[0018] 分散劑的其它家族已被描述，諸如可溶性多糖的衍生物、聚丙烯酸酯的衍生物、聚 胺的衍生物和二烯丙基氯化銨類(lèi)型的聚合物的衍生物（US4849128,US4610801)。
[0019] 通過(guò)文獻(xiàn)EP594332、EP592169或US4375526,其它分散劑聚合物也是已知的。
[0020] 更具體地，文件W02007110401公開(kāi)了在與石灰乳隨時(shí)間推移的使用、應(yīng)用、最佳 處理相配的水平上通過(guò)維持隨時(shí)間推移的流動(dòng)特性（諸如動(dòng)態(tài)粘度、場(chǎng)應(yīng)力或塑性粘度） 來(lái)穩(wěn)定石灰乳。根據(jù)該文獻(xiàn)的教導(dǎo)，通過(guò)添加選自碳水化合物或如通過(guò)氧化這些碳水化合 物或通過(guò)氫化這些碳水化合物所得到的某些它們的衍生物的一種或多種添加劑來(lái)獲得該 結(jié)果。
[0021] 該文件中描述的添加劑更具體地是單糖、二糖、寡糖和多糖。
[0022] 通過(guò)文獻(xiàn)W02006050567,通過(guò)基于葡萄糖和基于聚羧酸醋的分散劑的組合而在 存期間穩(wěn)定、低粘度的熟石灰的水性懸浮液也是已知的。
[0023] 遺憾的是，這些教導(dǎo)需要添加劑或特定石灰的組合，或者求助于大量和/或與石 灰乳的某些應(yīng)用不相配的添加劑；或者石灰乳不具有在足夠長(zhǎng)的時(shí)期（一天至數(shù)天）中預(yù) 期的粘度穩(wěn)定性。
[0024] 為了解決該問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明提供如上所述根據(jù)本發(fā)明的鈣-鎂水性懸浮液，因 此它初始包含同時(shí)作為降粘劑和阻滯粘度增加的試劑的添加劑，即，能夠在制備期間獲得 小于1500mPa.s、優(yōu)選小于1200mPa.s的可接受粘度，并且能夠在貯存鈣-鎂水性懸浮液的 時(shí)期中和在涉及同時(shí)作為降粘劑和粘度增加阻滯劑的添加劑的含量降低時(shí)減慢粘度增加 的添加劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0025] 為了這個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的鈣-鎂水性懸浮液的特征在于：所述添加劑是膦酸 鹽或膦酸，所述膦酸鹽或膦酸選自含氮或不含氮的有機(jī)膦酸或它們的鹽，更具體地選自由 氨基亞烷基多膦酸（其中所述亞烷基含有1至20個(gè)碳原子）、羥基烷叉多膦酸（其中烷叉 基含有2至50個(gè)碳原子）、膦?；闊N多羧酸（其中烷烴基團(tuán)含有3至12個(gè)碳原子，并且 烷基膦酸基與羧酸基的摩爾比在1:2至1:4的范圍內(nèi)）、它們的諸如鹽的衍生物，和它們的 混合物組成的組。
[0026]因此，根據(jù)本發(fā)明的鈣-鎂水性懸浮液能夠在保持粘度在可接受值內(nèi)，由此獲得 更易于處理和貯存的石灰乳的同時(shí)，獲得比用常規(guī)方法獲得的固體顆粒的濃度更高的固體 顆粒。因此，在高的固體粒子濃度下且有機(jī)材料的規(guī)定與本解決方案所提供的相比更少的 情況下，根據(jù)本發(fā)明的鈣-鎂水性懸浮液是流動(dòng)的。通過(guò)測(cè)量粘度來(lái)確定流動(dòng)性。術(shù)語(yǔ) "流動(dòng)的"是指：粘度適中，小于1500mPa.s、特別是小于或等于1200mPa.s、優(yōu)選小于或等于 lOOOmPa.s、而且更優(yōu)選小于或等于800mPa.s、有利地小于或等于500mPa.s。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的鈣-鎂水性懸浮液中存在的膦酸鹽或膦酸不僅使得鈣-鎂水性懸浮 液的粘度適中，而且能夠起到在貯存期間中使粘度增加停止的作用。
[0028] 因此，在受益于以下兩種效果，即起到降粘劑的作用和起到隨時(shí)間推移的粘度增 加阻滯劑的作用的同時(shí)，可以通過(guò)添加膦酸鹽或添加膦酸來(lái)配制根據(jù)本發(fā)明的固體顆粒高 度濃縮的鈣-鎂水性懸浮液。
[0029] 在本發(fā)明的意義上，術(shù)語(yǔ)"粘度增加阻滯劑"是指在攪拌或不攪拌下貯存至少2 周之后，且優(yōu)選在貯存1個(gè)月以上之后，粘度仍然小于或等于1500mPa.s、優(yōu)選小于或等 于1200mPa.s、更優(yōu)選小于或等于lOOOmPa.s、有利地小于或等于800mPa.s、更有利地小于 500mPa.s〇
[0030] 膦酸鹽或膦酸通常是絡(luò)合劑、螯合劑、對(duì)金屬離子具有活性的多官能試劑。
[0031] 根據(jù)定義，膦酸鹽或膦酸包括與碳原子結(jié)合的酸形式或其相應(yīng)的鹽形式的至少一 種官能團(tuán)p〇32_。膦酸鹽的性質(zhì)尤其來(lái)自于磷-碳鍵。這些性質(zhì)是強(qiáng)陰離子（負(fù)）電荷、水 中溶解度大、在極端溫度和pH條件下的水性體系中穩(wěn)定性，和結(jié)合位點(diǎn)的多重性。因此，膦 酸鹽具有提高水性體系性能的多個(gè)功能，即：
[0032] 通過(guò)閾值效應(yīng)抑制形成水垢，
[0033] 隔離（金屬離子的絡(luò)合/螯合），
[0034] 分散懸浮液的固體顆粒，尤其是減少水垢沉積，
[0035] 抑制電化學(xué)腐蝕。
[0036] 它們的功能特性使得這些試劑能夠在許多領(lǐng)域中應(yīng)用。
[0037] 在本發(fā)明的意義上，術(shù)語(yǔ)"膦酸"或"膦酸鹽"包括酸本身，或它們的共軛鹽或混合 物，該酸可以以尤其是通過(guò)諸如NaOH或K0H的堿性化合物部分或完全中和的形式存在。無(wú) 論添加劑是否是部分或完全中和的酸形式，膦酸鹽或膦酸的濃度以"活性酸"濃度進(jìn)行表 不〇
[0038] 已示出，根據(jù)本發(fā)