CN101346311A - 研磨方法 - Google Patents

Abstract

用于对选自碳酸钠、碳酸氢钠和倍半碳酸钠或天然碱的物质进行研磨的方法，其中为了获得平均直径小于100μm的粉末并为了抑制研磨机中积垢的形成，将清洁剂引入研磨机中。

Description

研磨方法

本发明涉及选自碳酸钠、碳酸氢钠和倍半碳酸钠或天然碱的物质的研磨，用于精细粉末的连续生产。

本发明更具体的目的是避免用于研磨此类物质的和/或用于处理经研磨获得的粉末的设施的结垢。

物质如碳酸钠、碳酸氢钠和倍半碳酸钠或天然碱通常以精细粉末的形式使用，例如作为烟道气净化的反应物。当该反应物被引入烟道气中时，它必须迅速地与烟道气中含有的杂质进行反应以便获得希望的效率。已知精细粉末(具有小于100μm的平均粒径，有利的是50μm)具有较大的面积与该有待净化的烟道气相接触并且可以更迅速地反应。因此其是优选的。

为了获得这种精细粉末需要对起始物质进行深度的研磨，优选通过冲击式研磨机。

然而，当使用研磨机、特别是冲击式研磨机来生产直径小于100μm粉末例如碳酸氢钠粉末时，在研磨机中已经观察到积垢的形成。术语“积垢”应理解为是指附在研磨机和/或用于处理研磨粉末的设备壁上的研磨材料的积聚。在处理这种精细碳酸氢钠粉末的设施中，特别是位于该研磨机下游的颗粒尺寸分类机中，或者是在将研磨粉末转移到筒仓或工厂所使用的气动设施中也已经发现了这种积垢的形成。研磨机和粉末处理设施的积垢显然构成一种不利因素，因为它迫使研磨和处理设施要定期停机以便对它们进行清理并从中去除积垢。

DE 10357426披露了一种研磨方法，其中三羟甲基丙烷(TMP)被加入研磨机中。

然而，本申请人已经发现TMP可能污染研磨的碳酸氢盐，并且其在所生产的碳酸氢盐中的存在可能造成某些应用问题。

本发明的目的是补救上述在研磨或处理碳酸氢钠粉末时所遇到的缺点。

更具体地说，本发明的目的是提供将选自碳酸钠、碳酸氢钠和倍半碳酸钠或天然碱的物质研磨成粒径小于100μm的粉末状态的方法，其中避免了在研磨机和处理设施下游的积垢，避免了研磨机的加速磨损并降低了污染所获得的产品的风险。

因此，本发明涉及对选自碳酸钠、碳酸氢钠和倍半碳酸钠或天然碱的物质进行研磨的方法，其中将清洁剂与该物质混合并且将该混合物加入研磨机中，其目的是获得平均直径小于100μm的粉末并抑制研磨机中积垢的形成，该方法的特征在于所述清洁剂选自沸石、白云石、碱式碳酸镁、石灰、烃类、滑石、脂肪酸类和脂肪酸盐类。

在根据本发明的方法中，“碳酸钠”的表述总是指无水碳酸钠(Na₂CO₃)或者水合碳酸钠，特别是碳酸钠一水合物(Na₂CO₃·H₂O)、碳酸钠七水合物(Na₂CO₃·7H₂O)或者碳酸钠十水合物(Na₂CO₃·10H₂O)。

该粉末的平均直径通过下述方程定义：

$D_m=\frac{\mathrm{\Σ}{n}_i{D}_i}{\mathrm{\Σ}{n}_i}$

其中n_i表示直径D_i的颗粒的频数(按重量计)。这些粒径参数通过采用Malvern制造的MASTERSIZER S测试仪器(在湿模式下与MS 17DIF2012附件一起使用)用激光散射分析法来确定。

在本发明的一个优选特征中，该研磨在冲击式研磨机中进行。在本发明的上下文下，冲击式研磨机是有待研磨的材料在研磨机中经受移动机械部件冲击的研磨机，所述移动机械部件对所述材料颗粒具有破碎作用。在精细研磨领域中冲击式研磨机是众所周知的。具体地说，它们包括(在下述非穷尽列举中)锤磨机、转轴研磨机、磨碎机、球磨机和笼式磨机。优选锤磨机。由Grinding Technologies and System SRL(MG型)、Officina2000SRL(RTM型)或Hosokawa Alpine AG(APP型)制造的锤磨机是非常适合的。

根据本发明的一个实质特征，将清洁剂与正在被研磨的物质相混合。在本发明的上下文下，术语“清洁剂”具有一种广义的定义，其涉及能除去在工业设施主要是金属设施中存在的碳酸钠、碳酸氢钠和/或倍半碳酸钠或天然碱的积垢的材料。此类物质，例如石灰，用于清洗有积垢的研磨机是已知的。在本发明之前，当出现不能接受的积垢时，将它们定期加入研磨机中。根据本发明，优选在研磨机运行过程中将清洁剂连续地加入研磨机中，这就防止了出现积垢。出人意料的是，研磨效率没有因此受到影响。特别当有待研磨的物质是碳酸氢钠时，甚至从提高研磨机生产能力的意义上来说，也得到了改进。

在本发明的方法中，清洁剂是在研磨前和/或研磨期间被加入并与该物质混合。优选在研磨前将其加入。

在本发明的方法中，经受研磨的物质通常处于固体颗粒状态。该物质的粒径对于本发明的定义并不重要，但在实践中它决定了最适合的研磨机的选择。必须避免过于粗糙的粒径，以便减少研磨的成本。还必须避免太精细的粒径，以便避免该物质的颗粒在存储中的逐步团聚作用。在实践中，推荐选择物质的粒径的特征在于：平均直径Dm大于所获得的粉末的平均直径的两倍，优选在5倍～10倍之间。特别推荐的粒径为平均直径D_m为150～250μm。

在本发明的方法中，该清洁剂含有至少一种选自某些研磨剂、烃类和脂肪酸类或脂肪酸盐类的组分。

当该清洁剂包含一种固态研磨剂时，该研磨剂选自硅酸盐、2A族金属的氧化物、2A族金属的氢氧化物、金属盐类、以及特别是2A族金属的盐类、飞灰(在燃烧烟道气中夹带的灰，特别是在家庭废物燃烧中)、纤维素和淀粉。优选沸石、硅石、白云石、碱式碳酸镁、石灰、氯化钠、氯化锌、硫酸钠和氟化钙。特别优选沸石、白云石、碱式碳酸镁和石灰。已经观察到尽管这些物质是研磨剂，但它们不会通过磨损而损害研磨设备。

在根据本发明方法的特别有利的一个实施方案中，该清洁剂包含烃，如燃料油、脂肪酸或脂肪酸盐(选自硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸镁)和皂类(如Marseille皂)。优选皂类，特别是硬脂酸盐类。

该清洁剂可以包含几种上述的物质。有利地，其完全由这些物质中的一种或多种组成。

在根据本发明的方法中，清洁剂必须以至少足以抑制研磨机中积垢形成并可以确保其除垢(若其含有积垢)的量来使用。在实践中，要使用的清洁剂的量取决于所选择的清洁剂并取决于研磨机的运行条件(处理量、温度等)。在每一具体情况下必须通过定期试验来确定。总之，据观察，在大多数情况下，期望的是以每100重量份被研磨的物质大于0.05(优选至少0.1)重量份的量来使用清洁剂。尽管原则上所使用的清洁剂的量没有上限，但是在实践中由于成本的原因，不值得用太大的量。因此在实践中推荐清洁剂的用量为每100重量份被研磨物质不应该超过20(优选10)重量份。优选每100重量份所述物质0.2～7重量份的清洁剂。

如果所述清洁剂选自固态研磨剂，则每100重量份经受研磨的物质推荐的清洁剂用量为0.5～10(优选1～5)重量份。如果所述清洁剂选自脂肪酸类或脂肪酸盐类，则每100重量份经受研磨的物质推荐研磨剂用量为0.15～1.0(优选0.2～0.5)重量份。

根据本发明的方法防止了研磨机上出现积垢并因此提高了其能力。还已经观察到，特别是当所述清洁剂是脂肪酸或脂肪酸盐例如硬脂酸盐时，所获得的研磨产品的粒径更恒定。

根据本发明的方法特别适用于碳酸钠(要么是无水的要么是水合的形式)、碳酸氢钠和倍半碳酸钠或天然碱粉末的制造，这些粉末旨在用于净化被挥发性酸性化合物(特别是氯化氢)污染的烟道气。这是因为已经出人意料地观察到，旨在用于烟道气净化的根据本发明的清洁剂在粉末中的存在并不损害其效果。这一观察在脂肪酸盐的情况下是特别有益处的。

因此，本发明还涉及对被挥发性酸性化合物污染的烟道气进行净化的方法，其中使选自碳酸钠、碳酸氢钠和倍半碳酸钠或天然碱的反应物经受研磨处理以便将其减小到平均直径小于50μm的粉末状态，并将所述粉末注入烟道气中，该净化方法的特征在于所述研磨是通过如以上定义的本发明的研磨方法来进行的。

在本领域众所周知，通过选自无水的和水合的碳酸钠、碳酸氢钠和倍半碳酸钠或天然碱的一种粉末反应物来净化烟道气以便除去挥发性酸性化合物。文献EP 0740577B1[SOLVAY(SociétéAnonyme)]中已经对此进行了描述。

根据本发明的净化方法特别适用于净化被氯化氢污染的烟道气，特别是由家庭或市政废物焚烧炉以及危险废物焚烧炉所产生的烟道气。已经观察到根据本发明的清洁剂(特别是硬脂酸盐)在反应物中的存在确保后者在气流中更好地分散。这改善了净化效果。

在实施根据本发明的净化方法时，从研磨操作收集的粉末通常在其注射到烟道气中之前经过粒径分类，所述注射通常是通过机械鼓风机来进行。

粒径分类的功能是将粉末分成有用的粒径级别(旨在被注入烟道气中)以及一个或多个旨在被注入烟道气中的更精细的或更粗的粒径级别。粒径分类可以通过任何已知的合适的分粒机来进行，例如一系列的筛子或一个淘选器。

鼓风机必须设计成为在空气流中输送粉末。其通常是离心式的。在根据本发明的方法中，该鼓风机可以位于粒径分类的上游或下游。通常它是位于研磨的下游。

在根据本发明的净化方法中，研磨和分类被有利地调整为使引入烟道气中的粉末具有的粒径特征为平均直径D_m小于50μm且粒径梯度小于5，该粒径梯度由以下方程定义：

$\mathrm{\σ}=\frac{D_{90}-D_{10}}{D_m},$

其中D₉₀以及D₁₀分别代表90％以及10％的粉末颗粒具有分别小于D₉₀和D₁₀的直径。这些粒径参数通过采用如以上描述的测试仪器用激光散射分析法来定义。注入烟道气的粉末的优选粒径对应于10～30μm的平均粒径以及1～3的粒径梯度。关于最佳粒径参数的进一步的信息可以从以上提及的专利EP 0740577B1[SOLVAY(SociétéAnonyme)]中获得。

在根据本发明的净化方法中使用的粒径分类机以及鼓风机存在被反应性粉末颗粒逐渐积垢的风险，这是不利的。

因此，本发明还涉及抑制用于处理平均直径小于50μm的粉末(选自碳酸钠、碳酸氢钠和倍半碳酸钠或天然碱)的设施积垢的方法，该方法的特征在于将本发明的研磨方法中使用的且优选的那些清洁剂与所述粉末进行混合。

本发明还涉及在用于处理粉末的设施中去除选自碳酸钠、碳酸氢钠和倍半碳酸钠或天然碱的积垢的方法，该方法特征在于将本发明的研磨方法中使用的且优选的那些清洁剂加入该设施中。

根据本发明的分别用于抑制积垢和去垢的方法适用于在以上定义的本发明的烟道气净化方法中所使用的用于处理反应物的设施。其特别适用于包括用于处理所述反应物的粒径分类机以及用来将该反应物注入有待净化的烟道气中的机械鼓风机在内的设施。

以下实例用来说明本发明。

在这些实例中，具有约200μm的平均粒径的0/50碳酸氢盐TEC[来自SOLVAY(SociétéAnonyme)]用作起始物质。

实例1(并非根据本发明)

在本实例中，将上述碳酸氢钠原样在配有转轴盘的、型号为100UPZ的ALPINE牌锤磨机中在以下条件下进行研磨：

-研磨机转子的转速：15000rpm；

-物质的送料速率：3kg/h。

研磨被调整为以便在此后获得具有约为10μm的平均粒径的碳酸氢钠粉末。

运行6个小时后，在研磨机的转子上和定子上观察到存在厚的积垢层。将研磨速率降到1kg/h没有改变积垢的出现。

实例2(根据本发明)

在本实例中，以每100重量份5重量份飞灰的量将飞灰与0/50BICAR碳酸氢钠混合。混合物在实验室混合器中生成。所获得的均匀混合物在与实例1相同的条件下进行研磨。

运行6个小时后，在该研磨机的转子上和定子上检测不到实质性的积垢。

实例3(根据本发明)

重复实例2的实验，采用医用滑石作为清洁剂。

运行6个小时后，在该研磨机的转子上和定子上检测不到实质性的积垢。

实例4(根据本发明)

重复实例2的实验，不同的是采用0.2％的硬脂酸钙作为清洁剂。

运行6个小时后，在该研磨机的转子上和定子上检测不到实质的积垢。将研磨速率增加到6kg/h后该性能保持不变。

Claims (9)

1.一种用于对选自碳酸钠、碳酸氢钠和倍半碳酸钠或天然碱的物质进行研磨的方法，其中为了获得平均直径小于100μm的粉末并为了抑制研磨机中形成积垢的目的，将清洁剂与所述物质混合并且将混合物引入研磨机中，所述方法的特征在于所述清洁剂包含至少一种选自沸石、白云石、碱式碳酸镁、石灰、氯化钠、氯化锌、硫酸钠、氟化钙、烃类、滑石、脂肪酸类和脂肪酸盐类的组分。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于所述清洁剂包含脂肪酸或脂肪酸盐。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于所述脂肪酸或脂肪酸盐选自硬脂酸钙、硬脂酸镁和皂类。

4.根据权利要求1～3任意一项的方法，其特征在于所述粉末具有小于75μm的平均直径。

5.根据权利要求1～4任意一项的方法，其特征在于所述清洁剂以每100重量份所述物质0.2～7重量份的量使用。

6.根据权利要求1～5任意一项的方法，其特征在于所述物质以平均直径大于所获得的粉末的平均直径两倍的颗粒状来使用。

7.根据权利要求1～6任意一项的方法，其特征在于所述研磨机为冲击式研磨机。

8.根据前述权利要求的方法，其特征在于所述冲击式研磨机包括锤磨机。

9.一种用于净化被挥发性酸性化合物污染的烟道气的方法，其中对选自碳酸钠、碳酸氢钠和倍半碳酸钠或天然碱的反应物实施研磨操作以便将其减小到平均直径小于50μm的粉末状态，并且将所述粉末注入所述烟道气中，其特征在于所述研磨是通过权利要求1～8任意一项的方法来进行。