氢氧化物浆液的制备方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术描述从轻烧碳酸盐粉末中制造高固体含量氢氧化物浆液的方法，浆液对剪切稀释具有相对低的阻力以方便运输，并且在运输和储存中有高的稳定性，在很长时间储存之后，很容易被重新形成，并且颗粒表面有高浓度的化学活性组分。所述方法通过在绝缘反应容器中混合轻烧碳酸盐粉末或者氢氧化物粉末来获得所需特性。充分搅拌浆液使得水化反应引起水沸腾，通过水损失在固定条件下保持水化反应的进行。混合过程最好通过剪切泵进行。例如乙酸等粘度改良剂用来稀释浆液使得混合系统是均质的。当沸腾终止，通过反应器热损失温度降至设定点，反应终止，该过程时间足够长使得浆液能够满足所需的特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术广泛地涉及一种从轻烧碳酸盐粉末中制造高固体含量氢氧化物浆液的方法和装置，该轻烧碳酸盐粉末可从菱镁矿、白云石、石灰石及其混合物的煅烧中生产。温和搅拌贮存数个月后，所述浆液具有剪切稀化低阻力的特性，并且方便重构。
技术介绍
氢氧化物浆液是固体水合氧化物的水性悬浮液。该固体水合氧化物包括溶于水的氢氧化镁、氢氧化钙，或者它们的混合液等。它们被广泛用许多工业生产过程中，例如，它们用于水处理中可以提高pH值和消除气味，特别是适用于污水处理。并且能够沉淀重金属。因为它们这些固有特性，使得这些浆液将逐步取代氢氧化钠。为使浆液具有高的pH值或者pH值约为12.0，熟石灰的Ca(OH)2浆液或者煅烧白云石的Ca(OH)2.Mg(OH)2浆液被使用，而为使浆液的pH值当用水稀释到pH大约为10.4时，氢氧化镁的Mg(OH)2浆液和半煅烧白云石的Mg(OH)2.CaCO3浆液被使用。当用于污水处理时，优先使用氢氧化镁浆液或半煅烧白云石浆液，因为任何过量的氢氧化镁进入消化池均不能够杀死细菌，然而过量的氢氧化钠或者氢氧化钙浆液能够破坏细菌，并且停止消化过程。在除去重金属时，Mg(OH)2浆液或者半煅烧白云石需要合适的pH值范围，该范围能使得两性氢氧化物的有毒金属淀，但能使初始参与的氢氧化钠或氢氧化钙浆重新溶解。通过来自于炉中的石灰，CaO来生产氢氧化钙石浆液，且在过程中使用水化器是属于现有技术。通常，石灰具有足够的活性，光泽能迅速的形成，形成1毫米的颗粒时间通常小于60分钟。该方法可以包括石灰的分级，而一般的方法需要另外添加分散剂，以使反应满足所要求的稳定性，并帮助浆液的生产。在高温下，许多这些分散剂将会被破坏，因此石灰水化器一般需要冷却降温。氢氧化镁浆液通过沉淀的氢氧化镁或者通过矿物菱镁矿的煅烧生成的吸水氧化镁为原料进行生产。氢氧化物浆液的优选特性包括以下几点：1.浆液中必须包含和废水混合时例如能和污水迅速反应的微粒。因此，浆液可能由粒径中值为5μm，并且大约4m2/gm的表面积(通过干粉末气体吸附方法测量)的小微粒，或者粒径中值为20μm，并且大约20m2/gm的较大表面积的粒子组成。一个宽的或者尖锐截止的多峰值粒度分布，能够更好的促进浆液的稳定性。这样的粒度分布可能d90值小于100微米。2.浆液中的粒子表面化学特性很大程度依赖氧化粒子的表面积，它们水化作用后形成浆液，并且浆液的应用范围依赖于这些表面化学特性。因此，生成浆液的氧化微粒表面积为150m2/gm或者更高，与常规表面积为20m2/gm的氧化物相比，外表面化学特性有很大的不同。不受理论的束缚，高表面积氧化物颗粒具有较大的化学能缺陷，例如在晶界的超氧化物和过氧化物。这些种类大量存在水合作用中，使得浆液粒子具有不同的表面化学特性，这些化学特性与最初形成浆液的氧化物表面积有关。3.所述固体物的重量百分比至少为50％，并且较佳的为55-65％。固体含量越高，需要的运输水含量越低。然而，往往需要较高的限制，因为这样的话浆液稀释时阻力更低，因此会有低的表面粘度和低的剪切率。如果固体部分太高，会形成凝胶。凝胶会有高的稀释阻力，高的表面粘度，从而较难的应用于在以上描述的应用中。4.在室温下的表观粘度是50-900厘泊(CPS)，在剪切速率为200rpm或以下，优选为50-300厘泊，以使稀释阻力更低，这样的浆液被视为稀薄，较佳的表观粘度小于100厘泊。生产这种稀的高固体含量的泥浆，通常要求粘度改性剂，以促使凝胶在最小的搅动力下破裂。适宜的薄凝胶具备容易操作，并更适于应用的特点。后续的方法步骤，例如喷涂涂层，实现了期望的高强度的性能，因为低粘度能够便于表面涂层在低水含量下的表面覆盖率，否则会引起破裂和或低强度，当由于水蒸发干燥过程中过高的渗透性干燥。在许多应用中，用于生产浆液的高表面积氧化粒子，能增强稀浆液的表面化学性质，使得其期望性能被扩展。5.因为浆液的稳定性，所以它们可以在生产后很多月后被用完。浆液稳定性特征在某种程度上是任意的，并且可能涉及一些标准，例如：(i)一个标准是可浇注性/流动性，比方说，1立方米容器的一个散装样品，使重量超过80wt％以上，优选大于90wt％，在不受重力沉降的干扰下，7天后倒完；(ii)另一个标准：在不受重力沉降的干扰下，7天后，水分离，在深1米的1立方米容器中的脱水收缩小于30毫米或者30天后脱水缩合小于50毫米。(iii)另一个标准：浆液30天后沉淀少于1％。(iv)另一个标准：浆液30天后脱水缩合少于5％，较佳的少于3％。人们认识到这些薄的高固体含量的浆液的可变的化学反应性，没有很长的固有寿命，并且一定程度上会产生沉淀。在许多应用中，浆液的重悬性比其长时间的同质性更关键，因为在储存时会进行搅拌，而且根据需要在储存期间会进行间歇式搅拌。用于生产稳定的薄的、高固体含量浆液的粘度改良剂和稳定剂的选择与微粒的表面电荷和水的离子强度有关。对于浆液的制造方法来说，粘度改良剂和稳定剂通常不具有特异性。从炉石灰中生产熟石灰浆液的现有技术是众所周知的。美国专利号3,573,002公开了一种两阶段的工艺，并且用蒸汽压力克服了石灰水合作用速率和氧化镁的差异，否则会在制造混合碱土金属氢氧化物浆液过程中出现显著的问题。压力容器的使用会增加浆液装置的复杂性和成本。炉石灰通常会烧石灰过程中，颗粒会被烧结成适度的表面积。这是可以接受的，因为石灰的水化过程会使颗粒在水中因为压力在反应过程中膨胀而破裂。我们需要一个方法，该方法能在不需要高压的条件下，从非烧结材料中生产氢氧化物浆液。传统的石灰水合设备运行时需要外界的压力，需要投入低氧化镁含量的石灰。现有技术中对氢氧化镁浆液的生产，其特征在于用于生产浆液的初始材料符合上述列出的工业要求。要注意的是，这些方法通常不用高压蒸汽，正如被公开的含有氧化镁的熟石灰，能够加速氧化镁的水合反应。这些氧化镁颗粒在水合过程中，通常不会出现显著的破碎。用于制造氧化镁浆液的材料种类如下：a)沉淀的氢氧化镁(PMH)。PMH通常由添加有氢氧化钙的海水中沉淀的氢氧化镁生产。现有技术，描述如下，(i)浆液中的粘度改良剂和(ii)稳定剂促进浆液的稳定性，通过搅拌(絮凝)的水洗涤后，沉淀形成。为了处理水洗涤后出现的大量的残留的氯离子，特异性的粘度改良剂被挑选。因为PMH的粒子大小与所需要的25微米或者更小的浆液粒子大小相似，所以PMH生产浆液时不需要研磨或者水合作用。特别地，日本专利(专利号为54150395)描述了通过研磨的特异粒子大小的干的氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由轻烧碳酸盐粉末或轻烧氢氧化物粉末生产氢氧化物浆液的方法,包括如下步骤:a)在反应容器中用水混合粉末，组成反应混合物；b)用搅拌设备给反应混合物施加剪切力；c)允许水合热将反应混合物的温度升高至临近沸点，和d)随着水和作用的进行，允许反应混合物释放蒸汽，除去多余的热量，并且控制反应最高温度至临近沸点。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.24 AU 20139040961.一种由轻烧碳酸盐粉末或轻烧氢氧化物粉末生产氢氧化物浆液的方法,包括如下步骤:
a)在反应容器中用水混合粉末，组成反应混合物；
b)用搅拌设备给反应混合物施加剪切力；
c)允许水合热将反应混合物的温度升高至临近沸点，和
d)随着水和作用的进行，允许反应混合物释放蒸汽，除去多余的热量，并且控制反应最高温
度至临近沸点。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述方法适用于从反应混合物中生产高固体含量的氢氧化
物浆液，其中所述浆液对剪切稀释具有相对低的阻力。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述方法还包括如下步骤：
e)计量粘度改良剂的投入值，在由粘度改良剂促进稀浆液的条件下，以使所述搅拌设备保持
均匀的混合；
f)允许反应自发的进行，用蒸发来平衡热量的释放直到水的温度达到最大值，温度降至第一
设定点；和
g)将浆液淬火降温到第二设定点。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述最高温度是反应混合物的临近沸点。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述“临近沸点”是指第一设定点范围是85-95℃。
6.如权利要求3所述的方法，其中所述粉末包括研磨颗粒，其中所述的研磨颗粒d90值小于
100微米。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述研磨颗粒的粒子直径分布范围在0.1-150微米。
8.如权利要求3所述的方法，其中在计量沸腾损失的水分之后，所述浆液的最终固体含量为
40-70％。
9.如权利要求8所述的方法，其中在计量蒸发损失的水分之后，所述浆液的最终固体含量为
55-60％。
10.如权利要求3所述的方法，根据需要补充水，以确保最终的固体含量符合浆液产品说明
书中所要求的含量。
11.如权利要求1-10中任一项所述的方法，其中所述方法适用于从反应混合物中生产高固体
成分的浆液，其中所述浆液有一个相对较高浓度的化学活性反应组分。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述浆液中的活性反应组分的浓度通过使用表面积为
100-200m2/gm的腐蚀性粉末来增强，并且进一步的使用表面积超过200m2/gm的腐蚀性粉末
来增强。
13.如权利要求2所述的方法，其中所述步骤(a)中水的温度为10-25℃。
14.如权利要求2所述的方法，其中搅拌设备至少包含一个高剪切搅拌器，较佳的是，该...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·西茨，亚当·文森特，
申请(专利权)人：卡利有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU