R0水具有下表2中所概述的平均質(zhì)量。
[0298]表 2
[0299]
[0300] 根據(jù)置放于投配單元的槽內(nèi)部的電平開關(guān)編程和設(shè)定用R0水和相應(yīng)含量的微粉 化碳酸鈣對(duì)投配單元進(jìn)行的裝填。投配單元中的碳酸鈣懸浮液的初始固體含量在〇. 01至 2g/l(以CaC03表示）范圍內(nèi)變化。在碳酸鈣粉末從置放在投配單元頂部處的投配螺桿添 加至投配單元的同時(shí)，R0水通過栗添加且通過連接至投配單元頂部的管道引入。R0水與微 粉化碳酸鈣二者均相應(yīng)地按比例投配達(dá)到使投配單元中的碳酸鈣水性懸浮液的固體含量 能夠保持恒定的預(yù)先編程的比率。
[0301] 在起動(dòng)程序中用限定的起始固體含量的碳酸鈣懸浮液將投配單元完全填滿。隨 后，碳酸鈣懸浮液從投配單元中栗出以饋入多批系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)各具有1001容量的混 合單元中。
[0302] C02化學(xué)計(jì)量比率的影響
[0303] 使用本發(fā)明多批系統(tǒng)測(cè)試相比于初始碳酸鈣固體含量的不同0)2化學(xué)計(jì)量比率。 C02化學(xué)計(jì)量比率為水性起始漿料的CaCO3摩爾濃度的X-倍數(shù)比且在2倍至6倍變化，將供 給每個(gè)批料線的24至721C02 (在2巴壓力下注入）送至多批系統(tǒng)的1001混合單元中。通 過使用具有時(shí)間控制設(shè)定的單批模式對(duì)500mg/l的CaC03漿料中的初始固體含量下的CaCO3 樣品A(石灰石，(15。= 3. 0μπι)進(jìn)行這些測(cè)試。
[0304] 下表3顯示了在90分鐘的時(shí)間控制批料下以2. 51/min的恒定C(V流動(dòng)速率投配 (在2巴壓力下注入）的不同的測(cè)試0)2化學(xué)計(jì)量比率下，通過使用單批模式獲得的所得碳 酸氫I丐水溶液所測(cè)量的參數(shù)。
[0305]表 3
[0306]
[0307] 下表4示出了在70分鐘的時(shí)間控制批料下以51/min的恒定C(V流動(dòng)速率投配（在 2巴壓力下注入）的不同的測(cè)試0)2化學(xué)計(jì)量比率下，通過使用單批模式獲得的所得碳酸氫 I丐水溶液所測(cè)量的參數(shù)。
[0308]表 4
[0309]
[0310] 這兩組實(shí)施例顯示出，如果相對(duì)于水性起始漿料的CaCOj"始固體含量的C0 2化 學(xué)計(jì)量比率增加，則電導(dǎo)率按比例增加，而濁度以及pH值降低。因此可推斷，投配到相應(yīng)批 料線中的C02越多，溶解于碳酸鈣懸浮液的液相中的碳酸鈣則越多，且因此形成碳酸氫鈣溶 液。
[0311] 0)2投配速率的影響
[0312] 使用本發(fā)明多批系統(tǒng)測(cè)試添加至初始碳酸鈣懸浮液中的限定容量的C02的不同 〇)2投配速率。相對(duì)于起始碳酸鈣水性懸浮液的CaC03摩爾濃度，C02化學(xué)計(jì)量比率對(duì)于預(yù) 定值保持恒定在2倍至6倍之間，將供給每個(gè)批料線的24至721C02 (在2巴壓力下注入） 送至多批系統(tǒng)的1001混合單元中。隨后將預(yù)定容量的C02以在11/min與6. 21/min之間變 化的不同投配速率供至每個(gè)批料線中（在2巴壓力注入下），其中為使栗正常工作4至51/ min的C02投配速率通常為上限。最大C0 2投配速率還取決于試驗(yàn)進(jìn)行的溫度，因?yàn)镃0 2至 水相中的溶解度與溫度成反比。一般而言，低溫使〇)2更好溶解且因此在此情況下允許更大 的〇) 2投配速率。在這方面，在多批系統(tǒng)上進(jìn)行的試驗(yàn)顯示出對(duì)于在15°C下運(yùn)行的試驗(yàn)最 大C02投配速率為51/min(在2巴壓力下注入）且對(duì)于在20°C下運(yùn)行的試驗(yàn)最大C02投配 速率為41/min(在2巴壓力下注入）。所有以下提到的試驗(yàn)通過使用單批模式和500mg/l 的碳酸鈣懸浮液中的初始固體含量下的如上文概述的碳酸鈣樣品A(石灰石，dM= 3. 0μm) 且使用時(shí)間控制設(shè)定來進(jìn)行。
[0313] 下表5示出了在70至90分鐘的時(shí)間控制批料下以恒定的5倍C02化學(xué)計(jì)量比率 (對(duì)應(yīng)于添加601容量的C02，在2巴壓力下注入）的不同的測(cè)試C02投配速率下，通過使用 單批模式獲得的所得碳酸氫鈣水溶液所測(cè)量的參數(shù)。
[0314] 表 5
[0315]
[0316] 由表5可推斷，如果C02投配速率增加，則電導(dǎo)率按比例增加，而濁度以及pH值降 低。因而可推斷，一次供至相應(yīng)批料線中的C02越多，溶解于碳酸鈣懸浮液的液相中的碳酸 鈣則越多，且由此形成碳酸氫鈣溶液。這種趨勢(shì)通常在其它進(jìn)行的試驗(yàn)中已觀察到。
[0317] CaC03水性漿料的起始固體含量的影響
[0318] 已經(jīng)由使用多批系統(tǒng)的不同試驗(yàn)研究碳酸鈣水性懸浮液的初始固體含量，以產(chǎn)生 具有最小C02過量的高度濃縮的碳酸氫鈣溶液，且同時(shí)嘗試實(shí)現(xiàn)盡可能低的濁度水平。以下 試驗(yàn)使用碳酸I丐懸浮液的初始固體含量為500mg/l、700mg/l和1，000mg/l的如上文概述的 CaC03樣品A(石灰石，d5。= 3. 0μm)和相應(yīng)的在存在于起始碳酸鈣懸浮液中的碳酸鈣摩爾 濃度的3倍與6倍之間變化的C02化學(xué)計(jì)量比率進(jìn)行。試驗(yàn)通過使用在30與90分鐘之間 的時(shí)間控制批料的單批模式來進(jìn)行。
[0319] 下表6示出了對(duì)于碳酸鈣懸浮液的不同起始固體含量和其相應(yīng)的C02化學(xué)計(jì)量比 率以41/min的恒定0)2投配速率（在2巴壓力下注入），通過使用單批模式獲得的所得碳 酸氫I丐水溶液所測(cè)量的參數(shù)。
[0320] 表 6
[0321]
[0322] 由表6可推斷，提高碳酸鈣固體含量的初始固體含量會(huì)導(dǎo)致所得碳酸氫鈣溶液所 測(cè)量的電導(dǎo)率變高；甚至C02化學(xué)計(jì)量比率按比例降低。然而，應(yīng)注意碳酸鈣中的一大部 分不溶于碳酸鈣懸浮液的水相中，并且因此保持為碳酸鈣懸浮液，導(dǎo)致濁度升高。當(dāng)試驗(yàn) 在碳酸鈣懸浮液中的高起始固體含量（例如l，〇〇〇mg/l CaC03)下進(jìn)行時(shí)，濁度可達(dá)到高于 400NTU的值。
[0323] 除此之外，相應(yīng)批時(shí)間顯示出對(duì)最終碳酸氫鈣溶液的特性有顯著影響。一般而言， 如果批時(shí)間較長，則觀察到濁度降低和電導(dǎo)率升高。
[0324] 為了降低或消除在試驗(yàn)#13和#16期間獲得的碳酸氫鈣溶液的濁度，通過使用超 濾膜過濾溶液。所得過濾的碳酸氫鈣溶液具有低于檢測(cè)極限的濁度水平，也即〈〇. 1NTU，對(duì) 于電導(dǎo)率來說對(duì)于試驗(yàn)#12 ([CaC03] = 700mg/l)和對(duì)于試驗(yàn)#15 ([CaC03] = 1，OOOmg/ 1)分別高達(dá) 950 和 1，050μS/cm。
[0325] 起始CaC03產(chǎn)品的影響
[0326] 以下中試試驗(yàn)使用不同地質(zhì)來源的兩種碳酸鈣樣品進(jìn)行，一種為基于碳酸鈣樣 品總重量計(jì)含有99. 3%重量碳酸|丐的石灰石，其平均粒子尺寸(15。= 3. 0μπι(樣品A)，并 且一種為基于碳酸鈣樣品總重量計(jì)含有98%重量碳酸鈣的大理石，其平均粒子尺寸d5Q = 3. 5μm(樣品B)。兩種碳酸鈣樣品通過使用單批模式和以41/min的C02投配，分別以500mg/ 1和700mg/l的水性CaC03|料的初始固體含量和5倍或3. 6倍C0 2化學(xué)計(jì)量比率來測(cè)試。
[0327] 下表7顯示出對(duì)于碳酸鈣懸浮液的兩個(gè)不同固體含量和其相應(yīng)C02化學(xué)計(jì)量比率 的不同碳酸鈣樣品，在15分鐘期間以41/min的恒定0)2投配速率（在2巴壓力下注入）在 單批模式中獲得的所得碳酸氫鈣水溶液所測(cè)量的參數(shù)。
[0328]表7
[0329]
[0330] 由表7可推斷，使用大理石地質(zhì)來源（樣品B)的試驗(yàn)#17和#18呈現(xiàn)所得碳酸氫 鈣溶液比從用于試驗(yàn)#9和#11的石灰石地質(zhì)來源（樣品A)的獲得的溶液具有更高的電導(dǎo) 率和更低的濁度。
[0331] 數(shù)值控制批料的影響
[0332] 多批系統(tǒng)允許碳酸氫鈣溶液的制備通過例如pH值、濁度或電導(dǎo)率的主批料線的 監(jiān)測(cè)參數(shù)控制。當(dāng)達(dá)到設(shè)定數(shù)值時(shí)，例如為1，〇〇〇μs/cm的目標(biāo)電導(dǎo)率，則完成相應(yīng)批料且 隨后排出獲得的碳酸氫鈣溶液。在主批料線中達(dá)到此目標(biāo)值的批時(shí)間隨后對(duì)該至少一個(gè)從 批料線實(shí)施，且對(duì)于任何從批料線來說所獲得的碳酸氫鈣溶液也在已達(dá)到此限定批時(shí)間之 后排出。然后針對(duì)每個(gè)單個(gè)運(yùn)行更新達(dá)到設(shè)定值的主批料線的批時(shí)間。
[0333] 已以數(shù)值控制模式，其中以電導(dǎo)率或濁度值或電導(dǎo)率和濁度值二者進(jìn)行不同試 驗(yàn)。以下試驗(yàn)使用碳酸鈣樣品A(石灰石，d5(]= 3.0μπι)以碳酸鈣懸浮液中的不同初始固 體含量和限定的C02化學(xué)計(jì)量比率（在2巴壓力下注入）進(jìn)行。
[0334] 下表8顯示了在不同數(shù)值控制設(shè)定下通過使用單批模式獲得的所得碳酸氫鈣水 溶液所測(cè)量的參數(shù)。要理解的是，在從系統(tǒng)釋放所得碳酸氫鈣水溶液之前必須達(dá)到在"數(shù)值 控制"欄中所給出的相應(yīng)值。
[0335] 表 8
[0336]
[0337] 由表8可推斷，具有500mg/l的初始固體含量的碳酸鈣懸浮液根據(jù)分別使用的C02 化學(xué)計(jì)量比率（也即7. 5倍或6倍）在20或26分鐘內(nèi)達(dá)到小于150NTU的濁度。測(cè)試較高 固體含量的碳酸鈣漿料，其中針對(duì)濁度控制的數(shù)值小于700或800NTU。具有大于1，OOOmg/ 1的初始固體含量的碳酸鈣漿料可之后通過使用例如超濾或微過濾的過濾措施進(jìn)行進(jìn)一步 處理。
[0338] 靜態(tài)混合器的數(shù)目的影響
[0339] 已進(jìn)行使用多批系統(tǒng)的進(jìn)一步測(cè)試，僅實(shí)施一個(gè)靜態(tài)混合器代替用于制備碳酸氫 鈣溶液的所有先前試驗(yàn)的兩個(gè)串聯(lián)的靜態(tài)混合器。以下試驗(yàn)使用碳酸鈣樣品A(石灰石，d5。 =3. 0μπι)以碳酸f丐懸浮液中500mg/l的初始固體含量和以41/min投配的6倍C02化學(xué) 計(jì)量比率（在2巴壓力下注入）來進(jìn)行。
[0340] 下表9顯示出，通過使用恒定工藝設(shè)定和單批模式所得的碳酸氫鈣水溶液所測(cè)量 的參數(shù)。此外，主批料線配備有一個(gè)靜態(tài)混合器。
[0341] 表 9
[0342]
[0343] 由表9可以看出，在使用僅一個(gè)靜態(tài)混合器時(shí)也可實(shí)現(xiàn)高電導(dǎo)率，這意味著形成 碳酸氫鈣溶液。所獲得的pH值也符合預(yù)期值。
[0344] 封閉式槽的影響
[0345] 以下中試試驗(yàn)在包括封閉式槽的多批系統(tǒng)上進(jìn)行。封閉式槽具有1巴的泄壓閥。 用于這些試驗(yàn)的碳酸鈣樣品為水性CaC03|料的初始固體含量為500mg/lCaCO3的樣品 A(石灰石，dM= 3. 0μπι)和B(大理石，d5。= 3. 5μπι)。以41/min進(jìn)行C0 2投配（在2巴 壓力下注入）用于測(cè)試，其中使用5倍的0)2化學(xué)計(jì)量比率且僅使用一個(gè)靜態(tài)混合器進(jìn)行 投配。應(yīng)注意采用封閉式槽的試驗(yàn)在室溫（也即大約25°C)下進(jìn)行，而采用開放式槽進(jìn)行 的試驗(yàn)在大約15°C的溫度下進(jìn)行。
[0346] 下表10顯示出對(duì)于500mg/l的碳酸鈣懸浮液的初始固體含量和其相應(yīng)C02化學(xué) 計(jì)量比率的不同碳酸鈣樣品，在15分鐘期間以41/min的恒定0)2投配速率（在2巴壓力 下注入）在單批模式中獲得的所得碳酸氫鈣水溶液所測(cè)量的參數(shù)。
[0347] 表 10 [03481
[0349] 由表10可推斷，開放式和封閉式系統(tǒng)均達(dá)到電導(dǎo)率、pH值和濁度的預(yù)期值。
[0350] 連續(xù)運(yùn)行（run)的影響
[0351] 多批系統(tǒng)允許在多批系統(tǒng)的每個(gè)單個(gè)批中（也即在主批料線和每個(gè)從批料線中） 和在特定選擇的工藝設(shè)定下進(jìn)行連續(xù)運(yùn)行。在此連續(xù)模式期間，監(jiān)測(cè)主批料線的每個(gè)運(yùn)行 并且記錄例如電導(dǎo)率、濁度、pH值和溫度的工藝參數(shù)。
[0352] 下表11顯示出在不同工藝條件下通過使用連續(xù)批模式獲得的所得碳酸氫鈣水溶 液所測(cè)量的參數(shù)。在2巴壓力下注入C02。
[0353]表11
[0354]
[0355] 由表11可推斷，第一次運(yùn)行導(dǎo)致比之后運(yùn)行更低的電導(dǎo)率水平，然而在第一次運(yùn) 行與之后運(yùn)行之間無法觀察到濁度的特定趨勢(shì)。
[0356] 中試單元實(shí)施例
[0357] 以下的實(shí)施例呈現(xiàn)針對(duì)連續(xù)中試規(guī)模試驗(yàn)使用本發(fā)明系統(tǒng)制備碳酸氫鈣（稱為 calciumbicarbonate(碳酸氫|丐））水溶液的方式。所得碳酸氫|丐溶液然后用于水的再礦 化，所述水可例如是來自地下水或地表水的天然軟水，來自反滲透或蒸餾的脫鹽水，或者降 雨。使用一種碳酸鈣產(chǎn)品作為原料進(jìn)行使用本發(fā)明系統(tǒng)的試驗(yàn)，所述原料也即是在上表1 中列出的樣品A，用于制備碳酸鈣懸浮液，以下稱作漿料，以及在投配二氧化碳之后獲得的 所得碳酸氫鈣溶液。
[0358] 相應(yīng)的微粉化碳酸鈣粉末借助于投配螺桿從用于固體物質(zhì)的儲(chǔ)存容器（42)倒入 投配單元（44)，該投配螺桿使粉末精確投配到投配單元（44)中。來自供水（40)的R0(反 滲透）水被添加到向其中投配了微粉化碳酸鈣的投配單元（44)中，以通過混合制備碳酸鈣 懸浮液。R0水使用反滲透單元現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生并且具有在下表12中給出的平均質(zhì)量。
[0359]表12
[0360]
[0361] 根據(jù)定義的設(shè)定自動(dòng)運(yùn)行利用R0水和相應(yīng)量的微粉化碳酸鈣對(duì)投配單元的裝 填。在投配單元（44)中的碳酸f丐懸浮液的固體含量是400mg/LCaC03。
[0362] 碳酸鈣懸浮液首先在投配單元（44)中制備，然后所得800L的懸浮液通過漿料供 應(yīng)（圖1中的2或圖3中的46)注入主批料線（50)。該主批料線包括氣體投配入口（4)， 在該處二氧化碳可被引入到碳酸鈣水性懸浮液中。出自碳酸鈣水性懸浮液的碳酸鈣的溶解 在二氧化碳的存在下進(jìn)行，以在主批料線（50)中形成碳酸氫鈣濃縮溶液。該0) 2投配在于 將1. 05g/L0)2投配到碳酸鈣懸浮液中，這表示相對(duì)于懸浮液中存在的碳酸鈣的0)2的6倍 的化學(xué)計(jì)量過量。這些中試試驗(yàn)的批時(shí)間被設(shè)定為100分鐘，以通過此工藝進(jìn)行碳酸鈣的 溶解。
[0363] 表13總結(jié)了這個(gè)11-天中試試驗(yàn)的工藝設(shè)定。
[0364]表 13
[0365]
[0366] 在關(guān)于批時(shí)間的0、30、60和100分鐘獲取所得碳酸氫鈣濃縮溶液的樣品，并且分 析參數(shù)如pH值、電導(dǎo)率、濁度。在100分鐘取樣的最終濃縮碳酸氫鈣上除了其它測(cè)量的參 數(shù)之外還測(cè)量堿度和酸度二者。
[0367] 表14匯總了根據(jù)針對(duì)長期運(yùn)行的中試試驗(yàn)設(shè)置的工藝設(shè)定的所得濃縮碳酸氫鈣 的平均人工測(cè)量的參數(shù)。
[0368]表 14
[0369]
[0370] 表15匯總了根據(jù)針對(duì)長期運(yùn)行的中試試驗(yàn)設(shè)置的工藝設(shè)定的所得濃縮碳酸氫鈣 的平均人工測(cè)量的參數(shù)。
[0371] 表 15
[0372]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 用于制備碳酸氫鈣溶液的多批系統(tǒng)，該多批系統(tǒng)包括 a) 至少一個(gè)投配單元， b) 主批料線，包括以環(huán)形連通的 i) 至少一個(gè)氣體投配入口， ii) 至少一個(gè)混合單元，其配備有至少一個(gè)入口和至少一個(gè)出口，和 iii) 至少一個(gè)槽，其配備有至少一個(gè)入口和至少一個(gè)出口， c) 至少一個(gè)從批料線，包括以環(huán)形連通的 i) 至少一個(gè)氣體投配入口， ii) 至少一個(gè)混合單元，其配備有至少一個(gè)入口和至少一個(gè)出口，和 iii) 至少一個(gè)槽，其配備有至少一個(gè)入口和至少一個(gè)出口， 其中該主批料線和該至少一個(gè)從批料線獨(dú)立地連接至該至少一個(gè)投配單元。2. 權(quán)利要求1的多批系統(tǒng)，其中該至少一個(gè)投配單元連接至貯水池和用于固體物質(zhì)的 儲(chǔ)存容器。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的多批系統(tǒng)，其中該主批料線和/或該至少一個(gè)從批料線的該 至少一個(gè)氣體投配入口位于該至少一個(gè)混合單元之前。4. 根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的多批系統(tǒng)，其中該主批料線和/或該至少一個(gè)從批料線 包括一個(gè)混合單元、優(yōu)選至少兩個(gè)混合單元、更優(yōu)選至少兩個(gè)串聯(lián)連接的混合單元。5. 根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的多批系統(tǒng)，其中該主批料線和/或該至少一個(gè)從批料線 的該至少一個(gè)混合單元為垂直和/或水平混合單元，優(yōu)選為垂直混合單元。6. 根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的多批系統(tǒng)，其中該主批料線和/或該至少一個(gè)從批料線 的該至少一個(gè)混合單元為至少一個(gè)靜態(tài)混合器。7. 根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的多批系統(tǒng)，其中該主批料線和/或該至少一個(gè)從批料線 的該至少一個(gè)混合單元位于該至少一個(gè)氣體投配入口與該至少一個(gè)槽之間。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)的多批系統(tǒng)，其中該主批料線和/或該至少一個(gè)從批料線 的該至少一個(gè)混合單元為至少一個(gè)動(dòng)態(tài)混合器。9. 根據(jù)權(quán)利要求8的多批系統(tǒng)，其中該主批料線和/或該至少一個(gè)從批料線的該至少 一個(gè)混合單元位于該至少一個(gè)氣體投配入口與該至少一個(gè)槽之間或者被整合在該至少一 個(gè)槽中。10. 根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的多批系統(tǒng)，其中該主批料線包括至少一個(gè)用于監(jiān)測(cè)PH 值、濁度、電導(dǎo)率、溫度和/或鈣離子濃度（例如通過離子敏感電極）的控制單元。11. 根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的多批系統(tǒng)，其中該多批系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少一個(gè)膜過 濾單元，優(yōu)選交叉流或死端式膜微過濾裝置和/或交叉流或死端式膜超濾裝置。12. 在根據(jù)權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)的多批系統(tǒng)中制備的碳酸氫鈣溶液用于再礦化脫鹽 水或天然軟水的用途。13. 根據(jù)權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)的多批系統(tǒng)用于再礦化脫鹽水或天然軟水的用途。14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13的用途，其中該脫鹽水或天然軟水選自蒸餾水、工業(yè)用水、脫 鹽水、微咸水或鹽水、經(jīng)處理的廢水或天然水如地下水、地表水或降雨。15. 根據(jù)權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)的多批系統(tǒng)用于連續(xù)制備碳酸氫鈣溶液的用途。16. 根據(jù)權(quán)利要求15的用途，其中該碳酸氫鈣溶液以直接模式、單批模式或連續(xù)批模 式制備D17.根據(jù)權(quán)利要求15或16的用途，其中該溶液具有以CaCO 3計(jì)50至1，OOOmg/1、優(yōu)選 以CaCO3計(jì)100至800mg/l且最優(yōu)選以CaCO 3計(jì)500至700mg/l的碳酸氫f丐濃度D
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于制備碳酸氫鈣溶液的多批系統(tǒng)以及這種雙批系統(tǒng)用于制備碳酸氫鈣溶液的用途。
【IPC分類】A23L2/52, A23L2/54, C02F1/68
【公開號(hào)】CN105246838
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480029860
【發(fā)明人】M·斯科夫比, M·普夫特
【申請(qǐng)人】Omya國際股份公司
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2014年5月6日
【公告號(hào)】CA2909343A1, EP2805924A1, EP3003992A1, US20160167000, WO2014187666A1