可處理的鈣鎂懸浮液的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種鈣-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表示質量分數，它們的總和 具有90~100%的值；和同時為降粘劑和粘度增加阻滯劑的添加劑。
【背景技術】
[0002] 多年來，各種嘗試已應用于通過分散劑降低鈣-鎂水性懸浮液中使用的水量。
[0003] 從本發明的意義來說，術語"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 示質量分數，它們的總和具有90~100%的值。顆粒進一步含有作為質量分數的0~10% (代表整體每公斤幾十克的）的材料，該材料當然可以含有雜質，即，來自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合的碳酸鈣CaCOjP/或碳酸鎂MgC03。因此， 石灰乳將產生在熟石灰的懸浮液時應用的特定情況，即，Mg(011)2或MgO的含量很低并被視 為雜質的通式的特定情況。上述通式也可以表示為aCa(0H)2.bMg(0H)2.cMgO.d(其中d 具作為質量分數的〇~10%的值）。
[0004] 這種類型的鈣-鎂水性懸浮液可以通過熟化生石灰、含白云石的生石灰、生的煅 燒白云石或者生石灰與比化學計量（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獲得；或者通過將符合通式aCa(0H)2.b Mg(0H)2.cMgO的固體顆粒混合到水相中來獲得，其中，a、b和c表示質量分數，它們的總和 具有90~100 %的值。
[0005]目前使用的各種參數能夠表征鈣-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性（即溶解速率）。
[0006] 粘度是關于應用和處理（泵送、在導管中運輸……）懸浮液的決定性屬性。為了 這個目的，根據經驗能夠得出：懸浮液的動態粘度應該小于2000mPa.s(US5616283)，并且 理想的是不超過1500mPa.s的動態粘度（W02007110401)。
[0007] 通常，粘度在固體物質濃度增大時和在懸浮顆粒的尺寸減小時增大。
[0008] 鈣-鎂水性懸浮液的反應性是由顆粒的溶解速率決定的。鈣-鎂水性懸浮液的反 應性可以通過將少量懸浮液注入大量脫礦質的水中進行測量。基于所得液相電導率的時間 依賴性變化的記錄，開發該測量用于監測軟化飲用水的石灰乳的反應性（V.VanEckeren等 人，《對于軟化飲用水的改進石灰乳：遺留問題的答案》，Aqua，1994年，43 (1)期，1~10頁 (v.VanEckerenetal.Improvedmilk-〇f-limeforsofteningofdrinkingwater:the answertothecarry-overproblem,inAqua, 1994, 43(1)，p. 1-10))。測量石灰乳的反應 性的過程的更多細節可在§6. 11.標準EN12485:2010的"用電導率測定溶解度指數"中 得到。
[0009] 鈣-鎂水性懸浮液的反應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，因為顆粒的尺寸很小。進 一步地，顆粒的極好細度通常會降低懸浮液的固相的沉淀。
[0011] 通常，經濟上有益的是能夠增大石灰乳的濃度以降低運輸成本和設備的尺寸（貯 存罐、泵......）。
[0012] 調和低粘度、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刻具有小于1500mPa. s的動態粘度，但 是這些懸浮液的粘度已知是不穩定的，并因此隨著時間不斷增大的事實依舊，這代表在懸 浮液的攪拌成為問題時和在懸浮液難以運輸時應用的主要缺點，因為懸浮液不能保持可泵 送并因此承擔堵塞并損壞貯存和運輸設備的危險。
[0014] 為了解決這些穩定性問題，文獻給出關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] 如何通過在少量堿金屬氫氧化物的存在下添加分散劑來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%和動態粘度小于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用不相配。
[0016]當通過摻入具有較粗的顆粒尺寸的熟石灰或通過在促進顆粒生長的條件下熟化 生石灰、例如通過在熟化期間限制溫度增加、通過添加諸如硫酸鹽等添加劑來限制粘度增 大時，增大懸浮液中固相濃度也是已知的（BE1006655,US4464353)。這些石灰乳是反應性 較低的，這限制了其應用。而且，如果沒有添加分散劑，則這些懸浮液沉降更快。
[0017] 通過文獻EP1663869,也知曉基于石灰或基于粘度可控優選很低的石灰化合物的 水性懸浮液，以便能夠在具有根據BET方法測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型的聚合物的衍生物（US4849128,US4610801)。
[0019] 通過文獻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公開了在與石灰乳隨時間推移的使用、應用、最佳 處理相配的水平上通過維持隨時間推移的流動特性（諸如動態粘度、場應力或塑性粘度） 來穩定石灰乳。根據該文獻的教導，通過添加選自碳水化合物或如通過氧化這些碳水化合 物或通過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獲得該 結果。
[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] 通過文獻W02006050567,通過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 灰乳的某些應用不相配的添加劑；或者石灰乳不具有在足夠長的時期（一天至數天）中預 期的粘度穩定性。
[0024] 為了解決該問題，根據本發明提供如上所述根據本發明的鈣-鎂水性懸浮液，因 此它初始包含同時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 時期中和在涉及同時作為降粘劑和粘度增加阻滯劑的添加劑的含量降低時減慢粘度增加 的添加劑。

【發明內容】

[0025] 為了這個目的，根據本發明的鈣-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個碳原子）、羥基烷叉多膦酸（其中烷叉 基含有2至50個碳原子）、膦酰基烷烴多羧酸（其中烷烴基團含有3至12個碳原子，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）、它們的諸如鹽的衍生物，和它們的 混合物組成的組。
[0026]因此，根據本發明的鈣-鎂水性懸浮液能夠在保持粘度在可接受值內，由此獲得 更易于處理和貯存的石灰乳的同時，獲得比用常規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材料的規定與本解決方案所提供的相比更少的 情況下，根據本發明的鈣-鎂水性懸浮液是流動的。通過測量粘度來確定流動性。術語 "流動的"是指：粘度適中，小于1500mPa.s、特別是小于或等于1200mPa.s、優選小于或等于 lOOOmPa.s、而且更優選小于或等于800mPa.s、有利地小于或等于500mPa.s。
[0027] 根據本發明的鈣-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間推移的粘度增 加阻滯劑的作用的同時，可以通過添加膦酸鹽或添加膦酸來配制根據本發明的固體顆粒高 度濃縮的鈣-鎂水性懸浮液。
[0029] 在本發明的意義上，術語"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，且優選在貯存1個月以上之后，粘度仍然小于或等于1500mPa.s、優選小于或等 于1200mPa.s、更優選小于或等于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合劑、螯合劑、對金屬離子具有活性的多官能試劑。
[0031] 根據定義，膦酸鹽或膦酸包括與碳原子結合的酸形式或其相應的鹽形式的至少一 種官能團p〇32_。膦酸鹽的性質尤其來自于磷-碳鍵。這些性質是強陰離子（負）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定性，和結合位點的多重性。因此，膦 酸鹽具有提高水性體系性能的多個功能，即：
[0032] 通過閾值效應抑制形成水垢，
[0033] 隔離（金屬離子的絡合/螯合），
[0034] 分散懸浮液的固體顆粒，尤其是減少水垢沉積，
[0035] 抑制電化學腐蝕。
[0036] 它們的功能特性使得這些試劑能夠在許多領域中應用。
[0037] 在本發明的意義上，術語"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諸如NaOH或K0H的堿性化合物部分或完全中和的形式存在。無 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"濃度進行表 不〇
[0038] 已示出，根據本發