製備極細的熟石灰乳的方法及由此獲得的極細的石灰乳與流程

2023-12-09 09:31:06

本發明涉及一種製備極細的石灰乳的方法。
背景技術：
：石灰是鈣-鎂基化合物，在下文中被稱為鈣基化合物。鈣基化合物(如CaO和Ca(OH)2)具有很多實際應用。例如，這些物質用於飲用水、廢水和汙水的處理，煙道氣體的處理，並且作為土壤中和劑和養分，用於建築物的地基加固以及作為建築材料的成分。氧化鈣(CaO)通常被稱為「生石灰」，氫氧化鈣(Ca(OH)2)被稱為「水化石灰」，兩者有時通俗地被稱為「石灰」。生石灰通常為塊狀或卵石狀的形式，但也可為粉末形式。幹的水化石灰通常為粉末。根據目前的工業實踐，為了進一步處理這些化合物並且改善其處理的容易性，可以將幹CaO或幹Ca(OH)2與水混合以形成水性懸浮液(即漿液，也被稱為石灰乳)，該水性懸浮液為熟石灰(也被稱為水化石灰，氫氧化鈣Ca(OH)2)的流體懸浮液，無疑地可能包括百分之幾範圍內的雜質，特別是二氧化矽、氧化鋁、未燃盡的石灰石(CaCO3)、氧化鎂或氫氧化鎂。該懸浮液要麼通過用過量的水使生石灰(氧化鈣—CaO)熟化來獲得，要麼通過將水化石灰與水混合來獲得。所得的水性懸浮液通過以下參數來表徵：固體物質的質量濃度(％固體)、漿液對酸中和的化學反應性和懸浮液中顆粒的尺寸分布(部分控制粘度)。這些特徵決定了漿液的性質，主要是漿液的粘度和反應性。當由水化石灰來獲得石灰乳時，水化石灰顆粒懸浮於水中。水化石灰通過由具有或不具有尺寸分級系統的常見大氣水化器來生產，其中，生石灰以特定質量比添加到預混合器的水中，並能夠在所謂的調配室中與所述水混合在一起。水化器中的溫度低於100℃(212°F)。粒徑分布依據所使用的生石灰起始材料的性質，以及所採用的具體製備方法(是否存在尺寸分級系統、篩選或研磨系統)而變化。由水化石灰製成的石灰乳所具有的粒徑分布與生產其所使用的水化物的粒徑分度相似，並且固體含量可在5w％至20w％之間變化。在商用的連續工藝中，通常由常見的磨漿熟化器、滯留熟化器或球磨熟化器來由生石灰生產石灰乳(Boyton,1980)。在所有的情況下，將生石灰加入至過量的水中並使它們混合在一起，以產生固體含量為5w％至30w％的漿液。在熟化操作期間，水與生石灰顆粒發生放熱反應的形成熟石灰。在用過量水使生石灰熟化期間，水化反應的溫度低於100℃(212°F)。石灰乳的粒徑分布取決於生石灰的性質和包括篩選、沉降和研磨的粗粒去除系統。石灰漿液可以通過分批過程或連續過程的方式來製得。為了降低運輸成本和設備(儲存容器、泵等)的尺寸，若能增加石灰乳的固體含量則通常具有經濟優勢。由於運輸5w％～30w％固體含量的石灰乳需要大型儲罐、泵和設備，所以這種石灰乳的經濟性很差。從而解釋了大多數的石灰乳熟化器都位於使用石灰乳的地方的事實。具有更高固體含量的石灰乳(可在工廠外製備並進行運輸)所面臨的挑戰是，所包含的固體越高，石灰乳就變得越粘稠，從而難以進行泵送和使用。石灰乳的稀薄或粘稠稱為粘度。在本申請中，術語粘度是指以釐泊(cP)單位或毫帕斯卡-秒(mPa.s)單位表示的所測得的動態粘度或絕對粘度。在國際單位制中，1釐泊等於1毫帕斯卡-秒(mPa-s)。對於石灰乳的應用來說，根據經驗能夠確定在一些工業應用中所需的是，粘度不超過約1500mPa.s，優選不超過約400mPa.s。除了固體含量外，粘度還受控於粒徑。固體含量相同但粒徑分布不同的水性懸浮液所具有的粘度值不同。粒度越細，則粘度越高。在廢水處理中，石灰乳的粒徑是考慮相對中和能力或絮凝能力的重要特徵。這涉及石灰乳的反應性，而石灰乳的反應性尤其可通過測定將少量的所述石灰乳稀釋在大體積的軟化水所製成的溶液的導電率來測得。該技術公開在歐洲標準EN12485中。已知在粒徑較小的情況下，軟化水中石灰顆粒的溶解速率更快，換句話說，在石灰乳的構成顆粒較小的情況下，其反應性通常更高。在考慮懸浮液的固相的沉降速率或沉澱速率時，石灰乳的粒徑同樣是重要的特徵。顆粒越粗則石灰乳沉降得越快，而沉降得越快則可能更需要間斷地或連續地混合以維持穩定的固體含量。即使在劇烈攪拌下，沉降或沉積也可能產生難以懸浮的結構緊密的沉澱物。相關領域的技術人員熟知的是，在石灰乳中，平衡高固體含量、低粘度和細粒度的性質有時是一件艱巨的任務。對此，在之前已採用了多種技術。例如，已知的是，如何在少量鹼性金屬氫氧化物存在下，通過添加分散劑來增加石灰乳的固體含量(US5616283、US4849128和US4610801)。這種製備方法能夠實現大於40w％(基於石灰乳的總重量)的乾物質濃度以及小於1200mPa.s的粘度。然而，分散劑的使用並不能改變石灰乳的粒徑，進而不能改變石灰乳的反應性，卻增加了操作成本，並且導致無法用於某些應用。同樣已知的是，如何通過加入具有較粗粒徑的水化石灰或通過在有利於顆粒生長的條件下對生石灰進行熟化以在增加懸浮液中的固體含量同時，限制粘度的增加；例如，通過限制熟化期間的溫度的升高，通過加入添加劑(如硫酸鹽等)(US4464353)。這種石灰乳的反應性較低，從而限制了它的應用。在一些工業應用中(例如在工業水處理應用中)，尤其優選具有高固體含量、相對低的粘度和高反應性的細石灰乳。現有的用於生產石灰乳的生產技術可能滿足或無法滿足這些特定應用的要求。一些已知的用於生產石灰漿液的商業技術包括以下：商品「NeutralacTMSLS45」為45w％固體漿液，粘度小於600mPa.s，且粒徑分布具有以下值：d50為2.5μm～3.5μm且d100小於90μm。具體地，美國專利US5507572中公開的設備和方法是石灰乳生產的另一種常用方法。將生石灰加入到分批罐內的水中，其中，分批罐裝配有用於混合的水平槳。所生成的石灰乳具有的粒徑分布為，d50值為約10μm～20μm。為了降低石灰乳的初始粘度，可以添加石膏來增加粒度。所獲得的固體含量通常在30w％～40w％的範圍內。雖然該類的方法可用於由生石灰生產石灰乳(該石灰乳在土壤穩定類型應用方面表現優異)，但由於漿液的粗粒性和石膏的添加使得該石灰乳通常不適用於水處理和其它具體特定類型的應用。因此，通常，由生石灰製成的石灰乳的一個限制是這種漿液具有不適於泵送且降低石灰乳反應性的粗粒部分。在J.A.H.Oates–「Limeandlimestone」(第229頁～第248頁)以及Boynton–「Chemistryandtechnologyoflimeandlimestone」(第328頁～第337頁)中公開了影響熟石灰質量的變量。現有技術中開發了一些途徑以由生石灰來生產細石灰乳。其中一個途徑是利用高反應性生石灰，該高反應性生石灰已具有小粒徑並且在熟化反應期間能夠生成小顆粒的熟石灰。遺憾地，這種替代方案因此受限於用作起始原料的生石灰的具體類型。事實上，在生產熟石灰的常規工藝中，已知的是，根據起始生石灰的溫升反應性可得到不同質量的漿液。在本文中，生石灰的溫升反應性也被簡稱為生石灰的反應性，其可以根據歐洲標準EN459-2或美國標準ASTMC110來測得。在美國標準ASTMC110中，生石灰的反應性被限定為：在25℃下將100g生石灰加入400mL水時，30秒內所升高的溫度(通常稱為ΔT30)。在歐洲標準EN459-2中，生石灰的反應性被限定為t60溫升，其對應於通過加入150g磨細的生石灰(0mm～1mm)，使600ml水從20℃升高至60℃所需的時間。類似地，我們可限定t30值，其對應於通過加入150g磨細的生石灰(0mm～1mm)的情況下，使600ml水從20℃升高至30℃所需的時間。通常來說，低反應性的生石灰(t60介於3分鐘至20分鐘之間)溶解和水化更緩慢，從而生成較粗的石灰乳。與此相反，高反應性的生石灰(t60小於2.5分鐘，優選小於1分鐘)生成較細的石灰乳。由生石灰生產細石灰乳的其它方法涉及一些行為，例如，諸如通過在較高溫度下利用水來增加熟化反應的溫度。所形成漿液的混合條件是影響所形成的石灰乳中熟石灰顆粒尺寸的另一因素。為了降低石灰乳中熟石灰顆粒的尺寸，也可在熟化中將添加劑加入到水中或直接加入到石灰乳中。除已述及的不足外，這種方法還有導致再團聚現象的缺點，如「Limeandlimestone」-J.A.H.Oates第230頁中所闡述。當然，為了降低顆粒的尺寸，也可以對石灰乳進行溼磨；然而，這種方法需要額外的能耗步驟，導致實施複雜化。遺憾的是，由生石灰製備細石灰乳的所有現存替代方式都存在不足，例如對能夠使用的生石灰類型的限制、不期望團聚物的存在、大量不同的處理步驟、不期望的添加劑(例如硝酸鹽)的存在，或使用高能耗和複雜的裝置(例如顯著導致產率損失的研磨裝置)。因此，目前仍然需要一種可靠且易行的方法來生產極細的石灰乳，同時避免現有技術的上述弊端，特別是對以下條件的限制性依賴：起始原料性質、所需添加劑的存在、大量不同的處理步驟、複雜裝置的使用或者為了得到所需細度而造成能耗和成本對得到特定質量的石灰乳的限制。技術實現要素：為了解決這個問題，本發明提供了一種利用極細的熟石灰乳的特定製備方法來製備如上所述的極細的石灰乳的方法。根據本發明，用於製備極細的石灰乳的方法至少包括以下步驟：a)提供一種石灰化合物，所述石灰化合物選自由預水化石灰、石灰漿及它們的混合物所組成的組，其中，所述預水化石灰、石灰漿是通過向生石灰中添加水而不是向水中添加生石灰來獲得的；以及b)由所述石灰化合物形成極細的熟石灰乳。根據本發明已發現：以特定選擇的起始材料來開始，能夠獲得極細的熟石灰乳，所述起始材料選自預水化石灰、石灰漿的組，其中，所述預水化石灰、石灰漿是通過向生石灰中添加水而不是向水中添加生石灰來獲得的。由於根據本發明獲得的熟石灰乳是極細的，因此具有高反應性，而該高反應性與最初使用的生石灰的反應性沒有必然聯繫。這是無法預料的，因為迄今為止，由生石灰製備的細石灰乳基本上是通過熟化高反應性生石灰方能獲得。事實上，據發現，特定石灰化合物的選定依據這樣的理念：即極細的熟石灰乳的獲得歸因於預水化石灰化合物的存在，其中，所述特定石灰化合物選自由預水化石灰或石灰漿所組成的組，其中，預水化石灰或石灰漿是通過向生石灰中添加水，而不是向水中添加生石灰來獲得。如果由預水化石灰來形成極細的熟石灰乳，則在形成熟石灰乳步驟中所引入的預水化石灰顆粒是預水化顆粒，並且進一步用預定體積的水進行熟化以形成熟石灰乳。在後一種情形下，可以向預水化石灰顆粒中添加一定體積的水，或者相反的，可以向一定體積的水中添加預水化石灰。如果由向生石灰中加入水而不是向水中加入生石灰而獲得的石灰漿來形成極細的熟石灰乳，則在加水期間形成了中間產物預水化石灰，該中間產物一定程度上隨著水的添加逐漸消失，直至形成石灰漿。因為在添加水以形成石灰漿期間達到了高溫，所以由此獲得的石灰漿已經具有出非常細的顆粒。然後通過向石灰漿中添加水或通過向水中添加石灰漿，來進一步稀釋石灰漿以形成所述極細的熟石灰乳。如果石灰化合物是預水化石灰，則其可能是一種商業上存在的預水化石灰或新製備的預水化石灰。已證明，當以預水化石灰作為起始原料時，除實現極細的熟石灰乳這一事實之外，無需非常高等級的生石灰來生成預水化石灰，便能夠得到極細的熟石灰乳。因此，只要形成了預水化石灰，就可用廣泛範圍的起始生石灰來製備極細的石灰乳，其中，對部分水化期間的條件進行控制以形成具有吸收水均勻的預水化石灰。預水化石灰由生石灰(CaO)芯和水化石灰Ca(OH)2包覆層構成的顆粒組成，水化石灰包覆層形成覆蓋CaO芯的臨時保護層或臨時保護膜。這種預水化石灰尤其公開在EP1154958和FR2841895中。根據現有技術，圍繞生石灰芯的水化石灰包覆層的存在對於延遲顆粒的CaO芯的熟化反應(例如在汙泥或水處理中)是特別有用的。如已經提到的，在與水或水相接觸的情況下，生石灰發生非常快速且是放熱的激增性熟化反應。由水化石灰製成的保護層或保護膜延遲了水相與形成顆粒芯的生石灰之間的接觸。例如根據文獻FR2895909中，已知使用預水化石灰來形成懸浮液。根據該文獻，使用經預水化的生石灰來生產石灰的懸浮液，旨在使熟化反應發生在而待處理的表面，用於消毒或除臭目的。因此，使用使溫升反應性延遲至少5分鐘，優選20分鐘，更特別是約60分鐘的預水化石灰顆粒。該延遲意於使使用者能夠在熟化反應發生之前將石灰懸浮液放置在表面上進行處理，從而用於消毒或除臭的所述熟化反應的能量以熱發生形式出現在所述待處理的表面上。然而，由於本發明能夠提供具有極細顆粒的熟石灰乳，所以並沒有公開本發明含義下的熟石灰乳。在根據本發明的方法中，在使用預水化石灰來形成極細的石灰乳時，表現出降低/延遲的溫升反應性的預水化石灰使得存在於其中的CaO在一定滯後時間之後與水反應。測量該滯後時間的一種方法是所述預水化石灰的t30反應性值，如「圖1」所示。據發現，儘管其具有延遲/緩慢的溫升反應性，預水化的生石灰所得到的石灰乳的細度優於在相似的溼法熟化條件下由用初始的生石灰得到石灰乳的細度。從前文可知曉的是，根據本發明的用於製備極細的石灰乳的方法是尤其有用的，這是因為該方法在主要使用常規設備的同時，既不必需要高能耗步驟(如研磨)，又不需要反應性非常好的生石灰，因此能夠以有競爭力的成本容易地獲得極細的熟石灰乳。有利地，通過向形成極細的熟石灰乳的步驟中提供特定選擇的石灰化合物來經後續的熟化步驟或後續的稀釋步驟獲得極細的石灰乳，所述石灰化合物選自由預水化石灰、石灰漿及其混合物所組成的組，其中預水化石灰、石灰漿通過向生石灰中添加水而不是向水中添加生石灰來獲得。在根據本發明的方法的優選實施方式中，所述石灰漿是在攪拌條件下通過向生石灰中逐漸添加水而獲得的。實際上，在這種情況下，可在攪拌下逐漸向石灰中添加水。這產生以下事實：在逐漸添加水期間，形成了第一中間化合物預水化石灰，該預水化石灰隨著水的逐漸添加的完成而逐漸消失。水的這種逐漸添加使得在水化步驟期間，達到高溫，從而形成非常小的顆粒。根據該優選實施方式，水向石灰的所述逐漸添加以水的加入用於控制形成石灰漿時生石灰所吸收的水的添加模式來進行。根據本發明，術語「水的添加模式」是指應當在例如流速，水添加的持續時間，或甚至在連續步驟中製備石灰漿液時，沿加入方向水距石灰的間隔等方面來控制水的添加。如果形成本發明所涉及的石灰漿的步驟是分批過程，則關鍵因素將在於：預定量的石灰所吸收的水量，和/或分批處理中水(任選地包括添加劑)在生石灰上/內的擴散，和/或攪拌參數。在根據本發明方法的另一具體實施方式中，為形成所述石灰漿而進行的所述逐漸添加是連續過程，在此期間，通過調節生石灰進入水化器的供給速率使生石灰逐漸水化，其中，在所述水化器中，供給有預定的大氣，所述預定的大氣含有限定量的水，用於將水添加至生石灰。實際上，如果形成石灰漿的步驟是連續過程，則在水化器或水化器類容器內輸送生石灰，因此存在停留時間。考慮在輸送期間，石灰引入到水化器或水化器類容器的速度，至少水滴的尺寸和/或沿加入方向水距石灰的間隔，可通過水的流速控制生石灰對水的吸收。在一個具體的實施方式中，通過向水化器中噴射水霧來進行所述逐漸添加以形成石灰漿。優選地，所述水霧是所添加水的受控尺寸的液滴。水滴的尺寸同樣能夠控制形成石灰漿的水化反應，從而能夠控制提供至形成極細的熟石灰乳過程的步驟中的石灰化合物的質量。事實上，水滴的尺寸可以證明具有相關的影響，因為水滴應該具有足夠大的尺寸，以便在到達生石灰且使水化反應發生之前不會蒸發，但同時水滴不能太大以避免顆粒局部不均勻水化，該不均勻水化會導致不可取的不均勻的石灰化合物。在根據本發明方法的優選實施方式中，用於形成所述石灰漿而加入的水包含添加劑，所述添加劑選自由碳水化合物，糖類，醇糖、特別是山梨糖醇，二氧化碳，磷酸鹽/酯，硫酸鹽/酯，碳酸氫鹽/酯，矽酸鹽/酯，膦酸鹽/酯，聚丙烯酸鹽/酯，多元羧酸，低分子量有機酸，以及它們的混合物和衍生物所組成的組。在根據本發明的方法的變型中，由預水化石灰來獲得極細的石灰乳，所述預水化石灰通過在所需的控制條件下使生石灰的部分水化以得到均勻水吸收的預水化石灰來獲得。所需的控制條件不僅能夠控制水化的程度(預水化石灰的水吸收)，而且還能夠控制用於進一步熟化步驟的所得到的預水化石灰顆粒對水的溫升反應性。生石灰的水化依據分子反應式(I)來進行。CaO+H2O→Ca(OH)2(I)該反應受到生石灰的溫升反應性t60、水化過程期間石灰的攪拌速度、顆粒尺寸(這是由於顆粒芯內的分子不易接觸水)、溫度、水添加的條件(連續、分批、水量、流速、添加模式、添加的持續時間、添加期間水滴的尺寸)的影響。根據該方法的變型，所需的控制條件如下：a)生石灰的溫升反應性b)攪拌條件c)添加到生石灰中的水的總量d)生石灰的粒徑。在根據本發明的方法中，當使用預水化石灰來形成極細的石灰乳時，生石灰的溫升反應性t60應大於1分鐘。在該方法的同一變型中，已證實了非常重要的是，對部分水化步驟的攪拌條件進行控制以產生儘可能均勻(覆蓋生石灰顆粒的厚度相同)的包覆層。攪拌可通過但不限於水化器或水化器-石灰容器內的螺旋系統，或者螺旋式混合器，槳式混合器或葉式混合器來實現。據認為，預水化石灰顆粒的生石灰芯上的均勻包覆層能夠使預水化石灰呈現出均勻的t30反應性，從而意味著預水化石灰的每個顆粒具由相同的t30值。與初始使用的生石灰相比，提供給熟化步驟的預水化石灰的t30反應性通常是增加的，從而導致熟化反應的延遲，該延遲足以確保預水化石灰顆粒的分散，進而促進溶解度動力學，因而細度降低的同時，還降低了導致團聚物的局部過熱和沸點的風險。此外，還應當以這樣的方式來控制加入到生石灰中以生產用於形成極細的石灰乳的預水化石灰的水的總量：水的總量是亞化學計量的並受限於相對於預水化石灰至多16w％的水吸收，以控制部分水化期間的最高溫升和塵霧(dust)的產生。用來獲得預水化石灰的水量能夠控制溫度，從而限制在製備預水化石灰期間所產生熱。在形成預水化石灰的步驟中，添加一定量的水可為以這樣的水的添加模式向石灰中逐漸添加水：水的添加用於控制在形成預水化石灰時生石灰對水的吸收(在下文中將更詳細地說明)。在根據本發明的方法中，當使用預水化石灰來形成極細的石灰乳時，所使用的生石灰的粒徑d100最多為2mm。根據本發明，術語「水的添加模式」是指應當在例如流速，水添加的持續時間，或甚至在連續步驟中製備石灰漿液時，沿加入方向水距石灰的間隔等方面來控制水的添加。如果形成預水化石灰的步驟是分批過程，則關鍵因素將在於：預定量的石灰所吸收的水量，和/或在分批處理中水(任選地包括添加劑)在生石灰上/內的擴散，和/或攪拌參數。在根據本發明的用於由預水化石灰生產極細的石灰乳的方法的具體實施方式中，為形成所述預水化石灰而進行的所述逐漸添加是連續過程，在此期間，通過調節生石灰進入水化器的供給速率使生石灰逐漸水化，在所述水化器中，供給有預定的大氣，所述預定的大氣含有限定量的水，用於將水添加至生石灰。實際上，如果形成預水化石灰的步驟是連續過程，則在水化器或水化器類容器內輸送生石灰，因此存在停留時間。考慮在輸送期間，石灰引入到水化器或水化器類容器的速度、至少水滴的尺寸和/或沿加入方向水距石灰的間隔，可通過水的流速控制生石灰對水的吸收。特別地，通過向水化器中噴射相比於生石灰為亞化學計量條件的水霧來進行逐漸添加以形成所述預水化石灰。優選地，所述水霧是所添加水的受控尺寸的液滴。水滴的尺寸同樣能夠控制形成石灰漿的水化反應，從而能夠控制提供至形成極細的熟石灰乳過程的步驟中的石灰化合物的質量。事實上，水滴的尺寸可以證明具有相關的影響，因為水滴應該具有足夠大的尺寸，以便在到達生石灰且使水化反應發生之前不會蒸發，但同時水滴不能太大以避免顆粒局部不均勻水化，該不均勻水化會導致不均勻的預水化石灰的不均勻包覆層。在根據本發明方法的優選實施方式中，所述預水化石灰在添加劑的存在下通過生石灰的部分水化來獲得，所述添加劑選自由碳水化合物、糖類、醇糖、二氧化碳、磷酸鹽/酯、硫酸鹽/酯、碳酸氫鹽/酯、矽酸鹽/酯、膦酸鹽/酯、聚丙烯酸鹽/酯、多元羧酸、低分子量有機酸，以及它們的混合物和衍生物所組成的組。根據本發明，當由預水化石灰來製備極細的熟石灰乳時，由所述石灰化合物形成極細的熟石灰乳的步驟是所述預水化石灰的熟化步驟。根據本發明，當由預水化石灰來製備極細的熟石灰乳時，所述預水化石灰包括預水化石灰的顆粒和所述顆粒的團聚物，所述方法進一步包括在形成所述極細的熟石灰乳時，在所述預水化石灰的熟化步驟期間且通過所述預水化石灰的熟化步驟使所述顆粒的團聚物解聚。事實上，據發現，由於生石灰顆粒的水化物包覆層，預水化石灰顆粒團聚在一起並且預水化生石灰的粒徑增加。這是由於生石灰顆粒的表面水化的激增(explosive)特性所產生的孔隙使得水化物體積大於生石灰體積。然而，重要的是，最終石灰乳中的熟石灰顆粒具有非常小的粒徑。因此，在熟化步驟後，預水化石灰的粒徑增加為極細的熟石灰乳的製備提供了支持。此外，由於在水化期間更強的機械應力產生較細的顆粒，所以生石灰的部分水化可導致更嚴重的化學粉碎。據信，在熟化期間，利用預水化石灰的降低/延遲的溫升反應性來使預水化石灰的生石灰分散且潤溼，其中，預水化石灰的降低/延遲的溫升反應性使存在於其中的CaO在一定滯後時間之後與水反應。在又一步驟中，在預水化石灰的Ca(OH)2包覆層發生部分溶解/弱化時，該生石灰芯比未進行預水化的生石灰更容易暴露於水中。因此發生的水化反應越快，產生的水化物顆粒越細。因此，與初始生石灰相比，作為分批生產產物或在連續熟化方法生產的預水化石灰的t30值增加。這就延遲了熟化反應，從而一方面提供了分散/潤溼生石灰顆粒所需的時間，另一方面在該延遲(被認為是均質化時段)之後，得到了陡峭的溫升反應性曲線。從而產生較細的顆粒。對於根據本發明的製備極細的熟石灰乳的兩種替代方案，即當用於形成熟石灰乳的石灰化合物要麼為石灰漿要麼為預水化石灰時，由所述石灰化合物形成極細的熟石灰乳的步驟是向所述石灰化合物添加水的步驟。在根據本發明的製備極細的熟石灰乳方法的變型中，由所述石灰化合物形成極細的熟石灰乳的步驟是向水中添加所述石灰化合物的步驟。不管事實上將水加入到石灰化合物還是將石灰化合物加入到水中，形成極細的熟石灰乳的步驟：a)當由預水化石灰作為起始石灰化合物時，為熟化步驟；b)當由石灰漿作為起始石灰化合物時，僅為稀釋步驟。在根據本發明的優選實施方式中，不管事實上將水加入到石灰化合物還是將石灰化合物加入到水中，形成極細的熟石灰乳的步驟是分批步驟，所述分批步驟通過向預定量的水中添加預定量的所述石灰化合物或者通過向預定量的所述石灰化合物中添加預定量的水以生產所述極細的熟石灰乳。在根據本發明的優選變型實施方式中，不管事實上將水加入到石灰化合物還是將石灰化合物加入到水中，形成極細的熟石灰乳的步驟是連續步驟，所述連續步驟通過以下來進行：將所述石灰化合物供給至容器中，所述容器設置有極細的熟石灰乳的出口、含有石灰的水性懸浮液的且供給有水；以及隨後排出由此所得到的所述極細的熟石灰乳。在根據本發明製備極細的熟石灰乳的方法中，通過向生石灰中逐漸添加水能夠得到作為石灰化合物的預水化石灰或石灰漿。在根據本發明方法的特定實施方式中，所述逐漸添加水通過在形成所述極細的熟石灰乳的步驟期間持續進行，直至得到所述極細的熟石灰乳。在根據本發明方法的另一特定實施方式中，所述逐漸添加水通過增加水的添加量來持續進行，直至加入形成所述極細的熟石灰乳的步驟所述預定量的水，這意味著例如可以在保持連續或逐漸的同時增加水的添加流速。在根據本發明的方法中，當提供用於形成極細的熟石灰乳的步驟的石灰化合物是預水化石灰時，據證實，有利的是在形成極細的熟石灰乳之前，對所述預水化石灰進行溫度控制。在根據本發明的涉及熟化條件的上述變型中，已發現在熟化預水化石灰的情況下，可以得到濃度範圍非常寬的細熟石灰乳。這是更有利的，因為在常規實踐中，由所限生石灰獲得較細熟石灰乳的一種方式是在熟化期間提高石灰乳的固體含量，這是因為低固體濃度導致較粗的石灰乳。為此，典型的熟化裝置通常以其最高可行濃度來生產石灰乳。然而，石灰乳的濃度受溫度的限制。高溫在熟化期間導致塵霧處理問題和引起過熱點的不明顯的均質化問題，並且因此導致再團聚，這也解釋了在由預水化石灰形成極細的熟石灰乳的熟化步驟之前，優選對溫度進行控制的原因。由於這些實際原因，基於漿液的總重量計，常規工業生產的熟石灰乳的濃度通常接近20w％，並在需要較低的濃度時，常規作法是將該熟石灰乳隨後稀釋至應用所需的濃度。根據本發明，據證實，預水化步驟使最終的使用者無需以最高可行濃度來實施該方法的同時，能夠嘗試得到可能的最細的熟石灰乳。事實上，根據本發明，能夠製備相對於石灰乳的總重量為5w％至55w％固體濃度的細熟石灰乳。根據本發明方法中的部分水化程度，在預水化步驟期間已經消除了溼法熟化時產生的一部分熱。因此，能夠提高石灰乳的固體含量。在根據本發明的特別優選的實施方式中，所述預水化石灰包括：相對於所述預水化石灰的總重量，介於40w％至96w％的生石灰成分；以及相對於所述預水化石灰的總重量，介於60％至4w％的熟石灰成分。在所附權利要求中提及了根據本發明方法的其它實施方式。本發明還涉及一種極細的熟石灰乳，所述極細的熟石灰乳包括懸浮於水相中的熟石灰顆粒，其中，所述熟石灰顆粒的d50大於或等於2μm、尤其大於或等於2.5μm，且小於或等於6μm、尤其小於或等於5.5μm。符號dx表示以μm表示的直徑相對於測量顆粒或微粒中X％的直徑更小。因此，根據本發明的極細的熟石灰乳是這樣的石灰乳：不僅d50比常規極細的石灰乳低，且避免了粗粒級團聚物的存在。粗粒級團聚物可能存在於最初提供的預水化石灰中，但在形成熟石灰乳的熟化步驟期間消失；或者當以石灰漿作為起始材料時，該粗粒級團聚物通過簡單的篩選步驟便可除去，由此避免使用現有技術通常需要的研磨步驟。因此，根據本發明的石灰乳可用於多種應用中，例如用於廢水和汙泥處理中，以及用於需要高性能(例如細度和因此高反應性石灰乳)的煙道氣處理。因此，相對於常規工業石灰乳製備方法，根據本發明的熟石灰乳能夠以更低的成本獲得更高的性能，這是因為例如根據本發明位於預水化石灰製備處的螺旋輸送機能夠產生與經溼磨普通石灰乳性能相同的石灰乳，而後者的工藝步驟耗能且實施複雜。有利的是，在根據本發明的熟石灰乳中，所述水相包括添加劑，所述添加劑選自由碳水化合物、糖類、醇糖(特別是山梨糖醇)、二氧化碳、磷酸鹽/酯、硫酸鹽/酯、碳酸氫鹽/酯、矽酸鹽/酯、膦酸鹽/酯、多元羧酸、低分子量有機酸、以及它們的混合物和衍生物所組成的組。在根據本發明的優選實施方式中，相對於石灰乳的總重量，熟石灰乳中熟石灰顆粒的含量大於25w％，優選大於30w％，更優選大於35w％，並且最優選大於40w％；相對於所述熟石灰乳的總重量，所述熟石灰顆粒的含量小於或等於55w％，優選小於或等於50w％，尤其是小於或等於45w％。在根據本發明的優選實施方式中，可以添加穩定添加劑/粘度降低劑/粘度穩定劑以調節熟石灰乳的粘度。優選地，根據本發明的熟石灰乳具有的粘度低於1500mPa.s，優選低於1200mPa.s，尤其低於1000mPa.s，尤其低於900mPa.s，更尤其低於800mPa.s，甚至低於600mPa.s，尤其低於450mPa.s，並且更優選低於300mPa.s。在本發明的上下文中，詞語「粘度」是指動態粘度或絕對粘度。動態粘度或絕對粘度是指以釐泊(cP)或毫帕斯卡-秒(mPa-s)為單位測量的粘度。在根據本發明的尤其有利的實施方式中，根據ASTMC110-11.14測量，極細的熟石灰乳，在24小時後沉降速率介於約1vol％至2vol％之間。根據本發明的熟石灰乳的其他實施方式在所附權利要求中提及。附圖說明在下面的描述中，通過參考附圖和實施例來闡述本發明的其它特徵、細節和優點，但並不限於此。圖1示出了與初始生石灰相比，預水化石灰的滯後時間和t30溫升反應性值。圖2示出了根據實施例2，在製備熟石灰乳中，生石灰或預水化石灰的熟化反應期間的溫度演變圖。圖3示出了根據實施例3，在製備熟石灰乳中，不同固體物質濃度的生石灰在熟化反應期間的溫度演變圖。圖4示出了根據實施例3，在製備本發明的熟石灰乳中，不同固體物質濃度的預水化石灰在熟化反應期間的溫度演變圖。圖5示出了根據實施例4的石灰樣品在溼法熟化期間的溫升反應性曲線，該溫升反應性通過EN459-2依據預水化石灰中存在的水量來測得。圖6示出了根據實施例6的樣品在溼法熟化期間的溫度演變圖。圖7示出了根據實施例9的樣品在溼法熟化期間的溫度演變圖。圖8示出了根據本發明的原理製成的熟石灰乳的粒徑分布圖。圖9示出了本發明的熟石灰乳的粘度隨時間變化的圖。圖10示出了根據本發明的一個實施方式在製備熟石灰乳的過程中得到的溫度曲線圖，示出了反應所達到的最高溫度。圖11示出了根據本發明的一個實施方式在製備熟石灰乳期間得到的溫度曲線與根據現有技術在製備熟石灰乳期間得到的溫度曲線的比較圖。圖12示出了根據本發明的一個實施方式製備的兩種熟石灰乳與現有技術中兩種熟石灰乳之間粒徑分布的比較圖。圖13示出了根據本發明的一個實施方式製備的兩種熟石灰乳與現有技術中熟石灰乳之間粘度隨時間變化的比較圖。具體實施方式本發明涉及一種用於製備極細的熟石灰乳的方法，其包括以下步驟：提供選自由預水化石灰或石灰漿組成的組的石灰化合物的步驟，所述預水化石灰或石灰漿是通過向生石灰中加入水而獲得；通過向石灰化合物加入水或向水中加入石灰化合物來形成極細的熟石灰乳的步驟。如在
背景技術：
部分中簡要說明的，術語「石灰」可涵蓋生石灰(氧化鈣—CaO)、水化石灰(氫氧化鈣—Ca(OH)2)或石灰乳。生石灰通過在高溫窯中將石灰石(碳酸鈣—CaCO3)化學轉化為氧化鈣而製得。水化石灰由生石灰與水發生化合物反應而產生，且通常是粉末形式。熟石灰乳是水化石灰在水中的懸浮液，可由水化石灰或生石灰形成；然而，優選地，本文所使用的熟石灰乳是由通過向石灰中加入水而不是向水中加入石灰來獲得的預水化生石灰或石灰漿來製備的。用於本文討論目的的生石灰可以是「高鈣」石灰，其含有不超過約5％的氧化鎂或氫氧化鎂。優選地，以熟石灰乳的總重量計，本文所使用的熟石灰乳將含有約20w％～55w％的固體，優選約40w％～50w％的固體，並且最優選約45w％的固體。本發明的目的是製備具有細粒徑分布的熟石灰乳。該性質通過根據本發明的分批或連續過程來實現，包括：第一步驟，提供石灰化合物，所述石灰化合物選自由通過預水化石灰和向生石灰添加水獲得的石灰漿所組成的限定組；隨後進行形成所述極細的熟石灰乳的步驟，在優選的形式中，所述極細的熟石灰的粒徑分布為d50介於2μm～5μm之間或甚至介於2.5μm～3.5μm之間，表明熟石灰含量為固體重量的42％～45％。在下面的討論中，通過雷射粒度計測量在甲醇中的粒徑分布(也稱為粒度)；這些分布通過粒徑分布曲線的內插值，例如d50、d90和d98來表徵。尺寸d50、d90和d98分別對應於有50％、90％和98％的顆粒小於該給定值的尺寸。這些石灰乳的粘度通過行業標準方法進行測量，如通過「BrookfieldDVIII流變儀」粘度計用轉子N°3在100rpm下進行測量。一旦粘度計電機開啟，即採用第30秒時的測量值。根據本發明的極細的熟石灰乳可由預水化石灰或石灰漿來獲得，所述預水化石灰或石灰漿通過向生石灰中加入水而不是向水中加入生石灰來得到。事實上，據發現，特定石灰化合物的選擇依據這樣的理念：即極細的熟石灰乳的獲得歸因於預水化石灰化合物的存在，其中，所述特定石灰化合物選自由預水化石灰或石灰漿所組成的組，其中預水化石灰或石灰漿是通過向生石灰中添加水，而不是向水中添加生石灰來獲得。如果由預水化石灰形成極細的熟石灰乳，則在形成熟石灰乳步驟期間中所引入的預水化石灰顆粒是預水化顆粒，並且進一步用預定體積的水進行熟化以形成熟石灰乳。在後一種情形下，可以向預水化石灰顆粒中添加一定體積的水，或者相反的，可以向一定體積的水中添加預水化石灰。如果由向生石灰中加入水而不是向水中加入生石灰而獲得的石灰漿來形成極細的熟石灰乳，則在加水期間形成了中間產物預水化石灰，該中間產物幾乎隨著水的添加逐漸消失，直至形成石灰漿。實施本發明的第一優選方式：由預水化石灰形成極細的熟石灰乳。在根據本發明的一個實施方式中，極細的熟石灰乳由新製備的或可商購的預水化石灰來獲得。然後使預水化石灰進入到通過向該預水化石灰中添加水或向水中添加該預水化石灰來形成極細的熟石灰乳的步驟。在上述兩種情況下，形成極細的熟石灰乳的步驟是熟化步驟，該熟化步驟可為分批步驟，或者連續或逐漸步驟。該替代方案表明，除了歸因於所得到石灰乳由於極細而具有高反應性之外，其它有利效果在於根據本發明方法還能夠在需要時消除現有的質量差異，無論這些差異是由生石灰參數差異或熟化條件而導致的。因此，根據本發明的方法還能夠通過在預水化石灰顆粒上形成包覆層來提高由給定生石灰得到的石灰乳質量，這使得生石灰適合於需要更細的熟石灰乳的應用。根據本發明方法的該優選實施方式中，如果在部分水化步驟期間向生石灰加入的水量低(相對於預水化石灰，Ca(OH)2＜4w％～8w％)，則部分水化步驟可以在現有設備(例如將生石灰傳送至儲存罐的螺旋狀物)中進行。否則，預水化步驟在合適的設備，例如水化器、水化器類容器、攪拌器或拌漿機中進行。在預水化的優選實施方式中，當根據控制條件來對溫度進行控制時，尤其是當在製備預水化石灰期間或之後通過限制由該過程步驟產生的熱來完成這種控制時，可以在水化器的螺旋狀物(screw)內進行冷卻，或在部分水化步驟之後於槳式冷卻器中單獨進行冷卻。在這種情況下，將預水化石灰添加到水化器的前面。槽以小的傾斜角定向。槳葉不具有輸送功能；其設計用於實現最大熱傳遞，在這種情況下無需引入冷空氣便可進行冷卻。由於槳葉軸轉動緩慢，塵霧的形成受到限制，證實了已經優化了該設備以及根據本發明方法的實施方式。在熟化前通過冷卻預水化石灰進行的溫度控制能夠避免團聚物的形成。應當理解，在根據本發明方法的該優選實施方式中，必須小心地控制預水化步驟以使生石灰被圍繞生石灰芯的水化石灰規則層有效地包覆。在根據本發明方法的變型中，預水化石灰可通過使生石灰在不同溫度下穿過含蒸汽的氣體(最終用CO2)以便通過在氣流中通過攪拌生石灰來更好地控制包覆層的厚度而獲得。生石灰芯的包覆層不限於最終包含額外的CaCO3的Ca(OH)2，而可包括能夠延遲溫升反應性並且使溫升反應性曲線在滯後期後顯示更陡的任何類型化學品，例如可溶性磷酸鹽/酯，硫酸鹽/酯，碳酸氫鹽/酯，矽酸鹽/酯，或吸附在石灰顆粒上的有機分子，例如糖類、膦酸鹽/酯、聚丙烯酸鹽/酯、多元羧酸、低分子量有機酸。預水化石灰可通過部分水化步驟而獲得，所述部分水化連續進行直至產生熟石灰乳，其中，在相同條件下或以流速增加的方式來添加至少水(含添加劑或不含添加劑的水)。在本發明的該實施方式中，通過利用水進行連續水化過程使生石灰熟化至例如45w％固體漿液來得到具有細粒徑分布和高百分比固體性質的熟石灰，其中，水以受控方式連續地加入到生石灰中，而不是向器皿或容器內的大量水中添加生石灰，並且如過去那樣分批處理攪拌混合物。或者，預水化石灰可通過連續過程獲得，其中，初始提供至少水的細噴霧，在該步驟之後，進入以穩定的水流形式來添加至少水的階段。然而，在本發明的優選形式中，初始階段包括例如使用全錐形噴嘴來連續受控地噴射至少水的細霧。也可以使用降粘劑或粘度穩定劑。在本發明的範圍內，至少水的受控添加可通過在生石灰上或甚至在預水化石灰上利用至少水的細噴霧來實現。在根據本發明的替代實施方式中，可通過在強攪拌條件下將水穩定地加入到水化器中的生石灰上來獲得預水化石灰。隨後，使由此獲得的預水化石灰進入熟化步驟，在熟化步驟中以分批或連續步驟的方式向預水化石灰中加入水或向水中加入預水化石灰以形成極細的石灰乳。實施本發明的第二優選方式：由石灰漿形成極細的熟石灰乳。根據該優選實施方式，由生石灰得到石灰漿之後，用水稀釋該石灰漿以形成極細的熟石灰乳。為了形成石灰漿，將水優選以至少水霧(含或不含添加劑)的形式通過逐漸方式加入到生石灰中，以達到用於實現細石灰顆粒的高水化溫度。在該逐漸水化期間，預水化石灰作為中間產物形成並且通過持續進行水化過程而發生水化反應直至得到石灰漿。對水的添加進行控制以使得石灰漸進水化而不直接完全熟化，水化比例僅隨著水的添加(繼而隨著時間)而增加。這可以在連續過程或分批處理過程來完成。在以上兩種情況下，對水化進行控制以實現生石灰的逐漸水化。這是通過反向地向水中加入石灰的方式來進行，以產生完全熟化的石灰顆粒並且如果沒有用於額外加入的生石灰的水，則有時會產生熟石灰和生石灰不均勻的混合物。通過向石灰漿中加入水或將向水中加入石灰漿，由此獲得的石灰漿進一步用於形成熟石灰乳顆粒。在一個實施方式中，所述石灰漿通過受控的水化步驟而獲得，所述受控的水化步驟持續進行直至產生石灰乳，其中，在相同條件下或以流速增加的方式來添加至少水(含添加劑或不含添加劑的水)。在本發明的該實施方式中，通過利用水進行連續水化過程使生石灰熟化至例如45w％固體漿液來得到具有細粒徑分布和高百分比固體性質的熟石灰，其中，水以受控方式連續地加入到生石灰中，而不是向器皿或容器內的大量水中添加生石灰，並且如過去那樣分批處理攪拌混合物。或者，石灰漿可通過連續過程獲得，其中，初始提供至少水的細噴霧，在該步驟之後，進入以穩定的水流形式來添加至少水的階段。然而，在本發明的優選形式中，初始階段包括使用例如使用全錐形噴嘴來連續受控地噴射至少水的細霧。也可以使用降粘劑或粘度穩定劑。在本發明範圍內，至少水的受控添加可通過在生石灰上利用至少水的細噴霧來實現。在根據本發明的替代實施方式中，可通過在強攪拌條件下將水穩定地加入到水化器中的生石灰上來獲得石灰漿。隨後，使由此獲得的石灰漿進入熟化步驟，在熟化步驟中以分批或連續步驟的方式向石灰漿中加入水或向水中加入石灰漿以形成極細的石灰乳。因此，在本發明的該實施方式的最優選形式中，新方法是連續或逐漸過程，其中，通過將生石灰在連續或逐漸過程中暴露在至少水的細霧來使生石灰熟化。如果用於霧化操作的水還含有糖類或蔗糖材料例如山梨糖醇，糖醇，則漿液的粒徑和粘度被最佳地控制。優選地，監測生石灰的熟化溫度，並且優選地，使生石灰的熟化溫度在冷卻之前保持在約200℃(約400°F)至約350℃(約650°F)的範圍內，且在冷卻前持續加入水以形成最終極細的石灰乳。該實施方式的一個重要方面在於以下事實：水優選以細霧的形式連續加入到幹生石灰中，在受控制條件下經由預水化石灰形成石灰漿；而不是將幹生石灰引入到混合罐中的大量水中。此外，無需中間步驟便可生產最終極細的石灰乳。由本發明方法的實踐所得到的產品是具有高固體含量(例如40w％至45w％固體)的石灰乳，其具有的粒徑或粒度尺寸d50在2微米～5微米的範圍內，具有的粘度小於400mPa.s，優選甚至小於250mPa.s，從工業角度來看，這些特性都是令人滿意。實施例實施例1：預水化作用對預水化石灰粒度的影響在螺旋傳送機中，通過噴霧4w％的水(基於生石灰的重量)使三批次生石灰(粉碎至d90＜90μm)進行分批預水化以確定生石灰預水化反應對預水化石灰粒度的影響。通過雷射粒度計BeckmanCoulterLS13320來測量生石灰和預水化生石灰的粒度曲線。粒度測量的結果示於表1中。在所獲得的預水化石灰產品中，通過550℃(1022°F)和950℃(1742°F)下的重量損失測量Ca(OH)2和CaCO3的含量，其中，550℃(1022°F)和950℃(1742°F)下的重量損失分別設定為水和CO2的損失。這些數值用於計算根據本發明的預水化石灰中的Ca(OH)2和CaCO3的含量。結果示於表1中。由於幾乎所有加入的水都與CaO反應形成Ca(OH)2，所以在部分水化步驟中幾乎沒有水的蒸發。在預水化石灰中，所形成的Ca(OH)2的量為約17w％。如表1所示，與起始生石灰相比，預水化石灰使粒徑分布更粗。這顯然可以解釋為在預水化期間Ca(OH)2顆粒發生了團聚。表1實施例2：由預水化石灰分批形成極細的石灰乳。在實驗室規模上分別使生石灰樣品和從實施例1獲得的預水化石灰樣品熟化，得到熟石灰固體含量為30w％(相對於石灰乳的總重量)的熟石灰乳。將根據本發明由受控條件下提供的預水化石灰來獲得的熟石灰乳的粒度，與在相似條件下由未經預水化的生石灰熟化來獲得的石灰乳的粒度進行比較。如實施例1所述進行粒度測量。通過在150℃(300°F)的熱天平(準確度0.01％幹含量)上對約10g石灰乳樣品進行乾燥直至其達到恆重，來測量熟石灰乳中熟石灰的幹含量，這些測量的結果示於表2中。表2從表2可以看出，根據本發明的生石灰的預水化作用使熟石灰乳中d50從9μm～13μm減小到約7μm，並且由於d95、d98和d100值的顯著減小，表明幾乎不存在熟石灰顆粒的團聚物。在利用LVMobilesn°61、62和63以100rpm下轉動3周後，使用BrookfieldDVMlUltra流變儀在20℃(68°F)下測量樣品的粘度。由預水化生石灰得到的熟石灰乳具有的粘度值高於由新配製生石灰得到的熟石灰乳所具有的粘度值。這反映了粒徑的減小。Mobilen°61用於測定至多60mPa.s的粘度；Mobilen°62用於60mPa.s和300mPa.s之間的粘度；Mobilen°63用於至多1200mPa.s的粘度。測量的結果示於表3(以mPa.s表示)。同時，遵循歐洲標準EN12485，通過測量熟石灰乳樣品在水中的溶解動力學來確定所形成熟石灰乳的導電反應性。使用以下條件：在攪拌下，將稀釋至2w％幹含量的5ml熟石灰乳於25℃(77°F)下加入至700g軟化水中，同時連續測量導電率。比較達到總導電率的63％、90％和100％時相應所需的時間，並示於表3中。ζ100，ζ90和ζ63的值越低，則熟石灰乳的反應性越高。表3從表3所示的內容可以得出以下結論。熟石灰乳的熟石灰顆粒的細粒度反映在粘度和溶度指數測量中。預水化石灰產生更粘稠和更具反應性的熟石灰乳，這歸因於其具有增加的細度，該增加的細度則與增強的溶解動力學有關。還對根據本發明的用於製備熟石灰乳的預水化石灰在熟化反應期間的溫度演變進行監測，並將其與在現有技術的用於製備熟石灰乳的生石灰在熟化反應期間測量的溫度演變進行比較。在這兩種情況下，除了生石灰/水之比或預水化石灰/水之比適於在所得到石灰乳中獲得30w％的Ca(OH)2之外，使用與EN459-2中提供的相同方案進行測量。結果示出圖2中。從圖2可以看出，生石灰的部分水化增加了達到30℃所需的時間，從而產生滯後時間。達到60℃所需的時間也略有增加。實施例3由預水化石灰分批形成極細的石灰乳。使另一批生石灰(粉碎至d90＜90μm)進行部分水化步驟，得到如實施例1中所述的預水化石灰。以與實施例1中所述的相同方式測量生石灰和預水化石灰的粒度曲線。結果示於表4中。表4生石灰和預水化石灰均用軟化水進行溼法熟化，以生產具有不同固體物質濃度(基於熟石灰乳的總重量的5w％、10w％、15w％、20w％和30w％)的各種石灰乳。使用與EN459-2中提供的相同方案來監測製備前述石灰乳期間的溫度演變。結果示於圖3(根據現有技術，由生石灰生產的不同濃度的熟石灰乳)和圖4(根據本發明，由預水化石灰生產的不同濃度的熟石灰乳)中。如圖3和圖4所示，在由生石灰或從預水化石灰製造熟石灰乳的溼法熟化期間的溫度演變依據石灰乳濃度呈現出不同的曲線。更準確地說，石灰乳中固體物質濃度越高，則在其製備期間將達到更高的溫度。例如，在由預水化石灰來生產石灰乳時，對於含30w％Ca(OH)2的熟石灰乳，達到的最高溫度為75℃(167°F)；而對於含5w％Ca(OH)2的熟石灰乳，達到的最高溫度僅為27℃(80.6°F)。從圖4可以進一步看出，與生石灰相比，相同固體物濃度的預水化石灰需要更長的時間達到30℃(86°F)。此外，與生石灰相比，對於所有熟石灰乳的濃度下，預水化石灰顯示出更陡的曲線。以與實施例1相同的方式測量上述熟石灰乳的粒度。在不同固體物質含量下，將測量結果與由完全水化石灰製備的石灰乳的粒度測量進行比較。結果示於表5和表6中。從表5可以看出，當根據現有技術，由生石灰或完全水化石灰來生產石灰乳時，不可能通過調節固體物質濃度來控制所形成的石灰乳的粒度，這是因為未發現這兩個參數之間存在相關性。然而，從表6可以看出，當根據本發明，由預水化石灰來生產熟石灰乳時，增加固體物質濃度使得所形成的熟石灰乳中的熟石灰顆粒粒度更細。例如，石灰乳濃度從5w％升高到30w％會使得d50值從9.6μm減小到6.3μm。表5表6總而言之，預水化石灰不僅降低了含有30w％Ca(OH)2(相對於熟石灰乳的總重量)的熟石灰乳的粒度，而且還降低了含有較低濃度諸如5w％Ca(OH)2(相對於熟石灰乳的總重量)的熟石灰乳的粒度。實際上，在在由預水化石灰獲得的熟石灰乳的整個濃度範圍內，d50的平均值小於2μm；且在整個濃度範圍內，d100也相當低，約為50μm。這表明該方法不易產生團聚物。在5％幹含量時，溫度升高非常小，從而使得熟化設備不會遇到在用標準生石灰製備細熟石灰乳期間通常遭受的塵霧以及再團聚的問題。還通過測量上述熟石灰乳的溶解度指數來確定它們的導電反應性。結果示於表7中。表7實施例4由預水化石灰分批形成極細的石灰乳使用0w％～16w％(相對於生石灰的量)的不同量的水對生石灰進行了預水化，以得到在圍繞生石灰芯的包覆層中具有不同量Ca(OH)2的預水化石灰。進一步熟化由此獲得的預水化石灰的不同樣品以產生熟石灰乳。將1kg生石灰置於的4L實驗室混合器中，該實驗室混合器由裝配有單槳葉狀混合葉片的固定桶組成。填充生石灰後，用塑料膜覆蓋該桶。在膜中鑽出小孔以用來噴射水。將水快速噴射至生石灰。在完成部分水化反應所需的時間內完成混合。從混合器中取出預水化石灰，並使其在密閉容器中冷卻至室溫，隨後通過熟化得到熟石灰乳。熟化可以在部分水化快速以連續的步驟來完成，或者在部分水化的幾天後來完成。研究生石灰預水化水平對在所得熟石灰中熟石灰顆粒粒度的影響，其中，如實施例1中所述的方式來測量粒度。根據實施例3中公開的步驟來測量所得熟石灰乳的溶解度指數。結果示於表8中。還根據EN459-2來測量前述樣品在溼法熟化期間的溫度演變。結果示於圖5中。表8從表8可以看出，通過在預水化期間增加添加到生石灰中的水量，由此產生在生石灰芯周圍的包覆層中具有增加水平Ca(OH)2的預水化石灰，能夠生產高固體含量的熟石灰乳，並降低熟石灰乳的粒度。當在預水化期間添加的水量高於構成熟石灰包覆層所需的最小水量時，熟石灰乳是較細的。據表明，將16w％的水噴射到生石灰(將16g的水噴射到100g生石灰上)使Ca(OH)2的量增加到近似於理論上所預期的量(理論上是指例如，未發生水損失的情況)。儘管達到了更高的溫度，但實際上能夠得到包含55.5w％Ca(OH)2的預水化石灰，相比之下，理論上得到包含56.7w％Ca(OH)2的預水化石灰。如上所述的用16w％水使生石灰進行部分水化同時達到55w％Ca(OH)2時，在熟化後能夠進一步生產包含45w％熟石灰固體顆粒的熟石灰乳，其中熟化溫度最高達88℃(190°F)。在該實施例中使用的方法不僅增加熟石灰乳的濃度，而且還使d50從7.8μm降低至4.1μm，使d100從194μm降低至16μm。由圖5可以看出，在部分水化期間水含量的增加同樣使滯後時間，從而支持了「包覆層」理論。實施例5由預水化石灰分批地形成極細的石灰乳。用4w％的水使具有不同反應性的四種不同的生石灰預水化。第一種生石灰(A)是在實施例1的分批過程中所使用的生石灰，其被粉碎至d90＜90μm並且根據EN459-2具有192秒的t60。第二種生石灰(B)根據相同的標準具有133秒的溫升反應性t60，平均粒度在0mm～2mm之間，且經篩分使最大粒度達到500μm；而後者(C)也被粉碎至d90＜90μm，具有58秒的溫升反應性t60。在噴射4w％的水用於部分水化之後，進行熟化，並根據實施例1所述的方式來測量所得的熟石灰乳中的顆粒的粒度。用於預水化的生石灰樣品的粒度示於表9中，而所得熟石灰乳中熟石灰顆粒的粒度示於表10中。部分水化的效率與生石灰溫升反應性相關。實際上，熟石灰乳中顆粒的細度隨著起始生石灰反應性的增加而增加，例如較低的t60值(較高的溫升反應性表示在水中達到60℃需要更少的時間)。然而，必須注意的是，由於已知高度反應性生石灰能夠生產細石灰乳，所有部分水化對該種化合物的影響無關緊要。另一方面，部分水化對於低反應性生石灰的影響是特別令人驚訝的，這是因為即使初始生石灰具有有限的溫升反應性t60，它也能夠得到細熟石灰乳。表9表10實施例6由預水化石灰分批形成極細的石灰乳。分別用12w％和16w％的水使實施例1中的生石灰樣品進行預水化。使所得的預水化石灰均進行熟化以分別生產包含40w％和34w％的熟石灰固體顆粒的熟石灰乳。重複該過程，但是這次在為了進行熟化所添加的預定量的水中分別加入相對於生石灰的重量1w％和2w％的蔗糖。根據實施例1所述的方式來測量熟石灰乳中熟石灰顆粒的粒度。結果示於表11中。表11同樣測量了溼法熟化期間的溫度演變，且結果示於圖6中。可以看出，蔗糖顯著地增加了滯後時間，且同時降低了熟石灰乳中熟石灰顆粒的粒度。實施例7.由預水化石灰分批形成極細的石灰乳。在三周中，每周從同一工廠取得生石灰樣品。根據現有技術，使每個樣品的第一部分進行常規溼法熟化以生產包含30w％熟石灰固體顆粒的熟石灰乳。在輸送螺旋中，用相對於生石灰重量4w％的水使每個樣品的第二部分發生預水化。在部分水化之後，使預水化石灰進行溼法熟化以生產根據本發明的熟石灰乳。根據實施例1所述的方法來測量熟石灰乳的粒度。結果示於表12中。表12可以看出，當按照常規使生石灰直接熟化時，d50在8.7μm～13.0μm之間變化。當在受控條件下進行部分水化步驟之後進行溼法熟化時，d50的變化降低至7.0μm～7.3μm。比較例8由預水化石灰的自然老化來形成極細的石灰乳。於室溫下，將生石灰樣品儲存在工作檯上，從而以不同水平吸取水以在圍繞生石灰芯的層中達到最大9w％的Ca(OH)2。然後通過用水使石灰自然老化來生產包含30w％熟石灰固體顆粒的熟石灰乳。對於每個樣品，還後添加了相對於自然老化的石灰(自然預水化石灰—未控制的預水化石灰)重量的2w％水。在溼法熟化期間測量樣品的溫度演變，並根據實施例1所述的方法測量熟石灰乳中熟石灰顆粒的粒度。結果示於表13中。表13可以看出，這種自然部分水化並沒有產生無團聚物的細石灰乳。此外，通過噴射來受控後添加2w％的水(即受控的預水化)也未產生在以生石灰起始時所觀察到的有益效果。實施例9由預水化石灰分批形成極細的石灰乳。在150℃(302°F)下，將與實施例1中所使用的相同的生石灰在1小時內送入含有10％V/V水蒸汽的氣流中，直至重量增加了約4％。在200℃(392°F)下，用含有10％V/V水蒸汽和15％V/VCO2的氣體進行同樣的操作。然後，通過用水使由此獲得的預水化石灰樣品熟化來生產含有30w％固體顆粒的熟石灰乳。測量樣品熟化期間的溫度演變，以及根據實施例1所述的方法來測量熟石灰乳中熟石灰顆粒的粒度。結果示於表14和圖7中。表14可以看出，兩種處理都能生產30％固體顆粒的細石灰乳，該石灰乳所具有的粒度與實施例2中通過使水霧化所得的石灰乳的粒度相同。從圖7可以看出，兩種處理在溫度演變中都產生了滯後時間。實施例10.-由石灰漿經分批處理形成極細的石灰乳。將210克生石灰細粒(<6mm)加入至4L實驗室混合器中。雖然最初的實驗使用生石灰細粒，但也可以使用卵石狀產品或其他尺寸的石灰。混合器的電機應當具有足夠大的功率以能夠轉動幹生石灰以及在過程中所形成的溼的預水化/生石灰塊。由生石灰到漿液的總熟化時間設定為15分鐘。對於以下實施例，水的混合物(含或不含添加劑的水)的流速設定為4.79cm3/s(0.076gpm)，該流速理論上計算用於熟化2100克生石灰的批次，以隨著水霧形式的水混合物的添加來後續形成預水化石灰、石灰漿和極細的石灰乳。從混合器頂部引入水和降粘劑的混合物，使混合器中的所有生石灰與水均等地相互作用，從而在石灰漿之前形成中間物預水化石灰，並最終形成極細的熟石灰乳。將毛巾放置在混合罐開口周圍以控制塵霧和蒸汽的排放。水和降粘劑的混合物應為細霧形式(可稱為錐形霧)。這個條件通過安裝噴嘴以使液體混合物在生石灰上方霧化來實現。在混合器上安裝具有數據記錄器的熱電偶，直接與混合罐中的生石灰、石灰漿和熟石灰乳接觸，以監測熟化過程中的溫度上升。熟化應該同時開始並且連續/逐漸地進行。水混合物最初與生石灰反應，從而形成中間物預水化石灰。在預水化石灰形成後，混合物中過量的水導致顆粒開始結塊在一起。之後，使預水化石灰顆粒形成漿狀物，該漿狀物隨著至少水混合物的連續加入迅速溶解，首先形成熟石灰漿，並且根據所加入的水混合物，最終稀釋直至得到45w％固體含量的熟石灰乳。實施例11由石灰漿形成極細的石灰乳：連續法將344磅(156kg)的粉碎的高鈣生石灰(小於1/2"或1.27cm)放入20立方英尺(566dm3)的漿式混合器中。將具有六個錐形噴嘴的噴射棒放置在混合器上，以4.75加侖/分鐘(18dm3/min)的速率輸送含有4.91磅(2.23kg)山梨糖醇的654磅(296.7kg)的水。將混合器設置為每分鐘37.5轉，16.5分鐘完成一批。通過將水霧連續輸送至生石灰上方，反應溫度達到435°F(224℃)，產生非常細的水化物顆粒。所得漿液具有表15所示的特性。表15％固體45.9初始粘度cP(mPa.s)51130天後的粘度cP(mPa.s)617PSDd50μm2.65實施例12由石灰漿形成極細的石灰：連續法將229磅(103.9kg)粉碎的高鈣生石灰(小於1/2"或1.27cm)置於20立方英尺(566dm3)的槳式混合器中。將具有八個錐形噴嘴的噴射棒放置在混合器上，以3.8gpm(14.4dm3/min)的速率輸送含有3.27磅(1.48kg)山梨糖醇的403磅(182.8kg)的水。8分鐘後，將水流速增加至4.6gpm(17.4dm3/min)。12分鐘後，將1.16磅(0.53kg)分散劑(NeomereTech646)直接加入漿液中，並且將混合器速度從37.5rpm增加到125rpm。將漿液篩分至150μm以除去較粗的團聚物。結果示於表16中。表16％固體46.3初始粘度cP(mPa.s)12730天後的粘度cP(mPa.s)243PSDd10μm0.871PSDd50μm2.55PSDd90μm29.0PSDd98μm82.4篩分漿液的替代方法可為使其通過高剪切解聚機。使含46.3％固體的未篩分漿液的兩部分經歷兩種不同的高速條件(1330rpm和1770rpm)，並且產生如表17所示的粒徑分布。表17d10μmd50μmd90μmd98μmd100μm％固體1330rpm0.8302.2322.671.314349.41775rpm0.8312.2420.863.413048.5實施例13由石灰漿形成極細的石灰乳：連續法。根據實施例10的方法進行。實施例13所用材料的量和比例示於表18中。表18材料量單位生石灰(CaO)2100g水(H2O)4281g降粘劑36g總石灰乳4317液體)g將約12克山梨糖醇(降粘劑)均勻分布在所有三部分水中，其中，前兩個部分通過細霧來施加，最後(第三個)部分傾倒入混合器中。反應溫度為260℃～315℃(500°F～600°F)。粗粒脫離懸浮液，這與<100cP的低粘度值相關，並且在據觀察，產物在一個月內具有穩定的粘度。表19比較了本發明生產的各種石灰乳產品與現有技術的商業漿液。根據標準ASTMC110-11.14，在100cm3量筒中測量沉降速率。在該方法中，我們測量存在於筒中的上清液的高度(以cm3表示)。由於筒具有100cm3的容量，該高度也對應於體積百分比。表19所得石灰乳符合該項目的一般標準。具體地，相對於本發明的方法，根據前文在實施例13中所述方法步驟來熟化工廠A和工廠B的生石灰。在表19中，將它們與現有NeutralacTMSLS45商品和「工廠A商品」進行比較，其中，「工廠A商品」為Portabatch型分批熟化操作，其中，在未進行預水化步驟的情況下，將生石灰加入到水中。對於根據本發明的熟石灰乳(工廠A和工廠B)，它們的初始粘度低於現有技術對照物(NeutraiacTMSLS45)的粘度；在30天後，它們的粘度有限程度的增加，例如增加至近似於現有技術對照物的粘度。根據本發明由於工廠A生石灰和工廠B生石灰製備的熟石灰乳顯示出所需的特性：d50在2.5μm～3.5μm的範圍內；在測試一個月後漿液的粘度穩定低於200mPa.s；基於漿液的重量，固體％的範圍為42w％～44w％；在低初始粘度下，粗粒脫離懸浮液；沉降速率比商品NeutralacSLS45TM慢；圖8和圖9示出了實施例13中所述的根據本發明方法製備的漿液的粒徑分布和粘度隨時間的變化。這些參數都在上述實驗的目的可接受的限度內。實施例10至實施例13中的最關鍵之處在於將細霧引入到生石灰上方，通過使用噴射細霧使水混合物維持均勻分布，以及通過生石灰與水的放熱反應實現目標溫度，即，約260℃～350℃(約500°F～600°F)的反應最高溫度；相比之下，在熟化系統中，一次性將生石灰加入到水中且所達到的最高溫度約為100℃(212°F)。圖10示出了如實施例13所示的根據本發明原理製備的熟石灰乳的熟化溫度曲線，表明在通過連續加入水進行快速冷卻之前，反應的最高溫度在約260℃～350℃(約500°F～600°F)的期望範圍內。由圖11能夠看出實施例13所示的根據本發明製成的熟石灰乳的熟化溫度曲線與現有技術中由「常規熟化的」生石灰製備的石灰乳相比存在顯著差異。現有技術，例如在設備中製成的熟石灰乳在約100℃(212°F)處達到峰值。圖12示出了如實施例13所示的根據本發明原理製備的兩種熟石灰乳的粒徑分布與通過現有技術方法製備的兩種熟石灰乳之間粒徑分布的比較圖。本發明的熟石灰乳被稱為「工廠A生石灰漿液」和「工廠B生石灰漿液」。將它們與NeutralacTMSLS45TM石灰乳和「工廠A商業漿液」(如前所述，在分批熟化操作中，向水中加入生石灰)進行比較。結果表明本發明的熟石灰乳中包括更多細顆粒，但也有大的粗粒部分，該大粗粒部分可以留在高質量的常規漿液中或經篩分而去掉。圖13示出了如實施例13中所示的本發明的兩種漿液(稱為「工廠A生石灰漿液」和「工廠B生石灰漿液」)與現有技術NeutralacSLS45TM漿液之間粘度隨時間變化的比較圖。實施例13中示出的根據本發明原理製備的熟石灰乳在一個月後顯示出低於200mPa.s的粘度。本發明具有數個優點。與通過現有技術方法製備的石灰漿液相比，如實施例13所示的根據本發明連續/逐漸水化方法製備的產品具有相對高的固體含量、高反應性、細的粒徑分布和相對低的粘度。本發明的方法在實踐中比某些現有商業方法更便宜。儘管以數種形式示出了本發明，但本發明並不限於此，並且在不脫離其精神和所附權利要求的情況下，能夠容易對本發明進行各種變化和修改。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp