KR102076659B1 - 혼성 칼슘 및 마그네슘 화합물 및 그것의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

생석회를 수산화마그네슘 현탁액으로 슬레이킹하여 고체 입자를 형성하는 것을 포함하는 혼성 칼슘 및 마그네슘 화합물의 제조 방법, 및 칼슘 상과 마그네슘 상을 포함하는 혼성 화합물로서, 비-습식 수단에 의한 상기 슬레이킹은 서로 잘 결합되고 부피 분포가 균질한 칼슘 상과 마그네슘 상을 포함하는 상기 고체 입자를 형성한다.

Description

혼성 칼슘 및 마그네슘 화합물 및 그것의 제조 방법{MIXED CALCIUM AND MAGNESIUM COMPOUND AND METHOD FOR PRODUCING SAME}
본 발명은 혼성 칼슘 및 마그네슘 화합물 및 그것의 제조 방법에 관한 것이다.
혼성 칼슘 및 마그네슘 화합물은 문헌 US 5,422,092와 EP 0 623 555에 개시되는데, 이들은 식 Ca(1-x)M2+x(OH)2의 복합 물질을 설명하며, 여기서 M은 인용된 금속의 리스트 중에서 마그네슘을 표시할 수 있다. 이들 복합 물질은 금속 수산화물, 예를 들어 수산화칼슘의 고용체로서, 결정질 구조에서 Mg 또는 다른 금속이 칼슘 원자 대신 치환되어 얻어진다. 반대로, 결정질 구조에서 마그네슘 원자가 칼슘 원자 대신 치환된 수산화마그네슘의 고용체도 얻어질 수 있다.
이러한 복합 물질을 얻기 위하여 금속, 예를 들어 마그네슘이 수산화칼슘의 현탁액, 예를 들어 소석회(slaked lime)의 현탁액에 염화마그네슘 형태로 2시간 동안 120℃에서 오토클레이브에서 첨가된다.
소석회는 일군의 고체 입자들, 주로 식 Ca(OH)2의 이수산화칼슘으로 구성되며, 산업적으로 생석회를 물로 슬레이킹한 결과로서, 이 반응은 수화(hydration)라고도 한다. 이 생성물은 또한 수화 석회라는 명칭으로도 알려져 있다. 이후 이수산화칼륨은 간단히 수산화칼륨이라고도 칭해질 것이다.
적용된 과잉의 물의 양에 따라서 초기 생석회로부터 소석회를 산업적으로 얻을 수 있는 많은 가능성이 존재한다(주로 Boynton, RS, Chemistry and Technology of Lime and Limestone, second ed., New York; Wiley, 1980, xii, pp.327-328 참조). 슬레이킹 방식은 또한 소석회가 드러내는 형태, 즉 건조 수화물, 슬러리, 현탁액/석회 밀크를 결정한다.
"건식 경로를 통한" 슬레이킹 방식에서 첨가되는 물의 양은 슬레이킹 반응에 필요한 양으로 제한되며, 반응의 발열 속성 때문에 스팀으로 손실된 양만큼 증가된다. 수화장치를 빠져나갈 때 얻어진 생성물은 분말이며, 일반적으로 적어도 2%의 잔류 비-수화 CaO와 2% 미만의 습도를 둘 다 포함하며, 습도는 최대 4%이다. 이것은 과립 크기의 제어를 위한 선택적 단계 후에 어떤 예비 건조 및 미립화 단계 없이 포장되고 직접 판매될 수 있다.
이전의 슬레이킹 방식 대안에서 WO 97/14650에 따라 더 많은 과잉의 물을 사용하여 수화가 달성될 수 있다. 이 경우, 얻어진 수화물은 15질량% 내지 30질량% 정도의 습도를 함유한다. 이 습도 때문에 수화 석회는 보관 및 수송 전에 건조 및 미립화 단계가 필요하다. 생산 라인에 건조/미립화 단계를 추가하는 것의 단점은 반응 동안 사용된 과잉의 물이 수화물의 비표면적과 다공질 체적의 발생을 허용하고, 이어서 이들 특징에 의해서 특정 용도에, 주로 산 가스의 처리에 사용될 수 있다는 사실에 의해서 보상된다. WO 97/14650에 따른 이 슬레이킹 방식은 "유사-건식 경로"를 통한 슬레이킹 방식이라 칭해질 것이다.
"습식 경로에 의한" 슬레이킹 방식에서 첨가되는 물의 양은 슬레이킹 반응에 엄격하게 필요한 양과 비교하여 매우 많이 과잉이다. 이어서 "석회 밀크", 즉 소석회 입자들의 수성 현탁액이 얻어진다.
슬레이킹 반응에 사용된 물의 양이 약간 더 적을 때 얻어진 생성물은 페이스트이며, 이것은 "퍼티 경로를 통한" 슬레이킹이라고 한다(석회 퍼티).
본 문헌에서 "비-습식 경로를 통한" 슬레이킹 방식은 건식 경로를 통한, 유사-건식 경로를 통한, 및 이들 둘 사이의 어떤 중간 경로(2%에서 15% 사이에 포함된 습도를 가진 수화물이 얻어짐)를 통한 슬레이킹 방식을 그룹화하여 슬레이킹 방식이라 지칭할 것이며, 습식 경로를 통한 것과 슬러리 경로를 통한 것의 두 슬레이킹 방식은 제외한다.
생석회는 광물성 고체 물질로서, 화학 조성이 주로 산화칼슘 CaO인 것을 의미한다. 생석회는 주로 CaCO3로 구성된 석회암의 소성에 의해 통상 얻어진다. 생석회는 불순물들, 즉 산화마그네슘 MgO, 실리카 SiO2 또는 더 나가 알루미나 Al2O3 등과 같은 화합물을 수 퍼센트의 양으로 함유한다. 이들 불순물들은 상기 언급된 형태로 표현되며, 실제로는 상이한 상으로 드러난다는 것이 이해된다. 이것은 또한 일반적으로 비연소 요소라고 하는 수 퍼센트의 잔류 CaCO3를 함유한다.
석회석 광상(식 CaCO3의 탄산칼슘)에 더해, 돌로마이트 광상(식 CaCO3.MgCO3의 혼성 칼슘 및 마그네슘 카보네이트) 또는 어떤 다른 혼성 칼슘 및 마그네슘 카보네이트가 존재한다. 석회석과 마찬가지로, 돌로마이트나 다른 상기 언급된 혼성 카보네이트는 소성될 수 있고, 이로써 식 CaO,MgO의 속효 돌로마이트 또는 다른 혼성 칼슘 및 마그네슘 산화물을 생성한다. 생석회와 동일한 방식으로, 수화 반응은 속효 돌로마이트 또는 다른 상기 언급된 혼성 산화물이 물과 접촉할 때 개시될 것이다. 그러나, 산화마그네슘의 반응성은 매우 친수성인 생석회의 반응성보다 훨씬 더 낮다. 이들 속효 화합물의 수화는 생석회의 수화보다 훨씬 더 복잡하다.
이 이유 때문에, 대부분의 경우, 건식 경로를 통해서 산업적으로 제조된 수화된 돌로마이트 또는 어떤 다른 혼성 칼슘 및 마그네슘 수산화물은 실제로는 무시할 수 없는 양의 잔류 비-수화된 MgO를 함유하는, 돌로마이트 반수화물 또는 어떤 다른 상기 언급된 혼성 수산화물이다. 상술한 돌로마이트 반수화물은 산화마그네슘의 수화 수준에 따라서 일반적으로 식 Ca(OH)2.MgO 또는 Ca(OH)2.Mg(OH)2.MgO로 표시된다. 다른 상기 언급된 혼성 수산화물은 상이한 칼슘/마그네슘 몰 비율의 동일한 타입의 식을 가진다.
완전히 수화된 생성물(일반식 Ca(OH)2.bMg(OH)2의)을 얻으려는 목적에서 물과 관련하여 속효 돌로마이트 또는 어떤 다른 상기 언급된 속효 화합물의 이런 낮은 반응성을 극복하기 위해, 건식 슬레이킹에 사용된 물의 양보다 분명히 더 많은 양의 물 및/또는 생석회에 대한 표준 수화 반응이 일어나는 것보다 더 높은 온도, 수화 전에 속효 돌로마이트 또는 어떤 다른 상기 언급된 속효 화합물의 밀링, 또는 심지어 열수 반응, 즉 고온 가압 수화(증기 중에서, 7-13bar, 115-165℃)(Boynton, pp 325-326)에 대한 의존이 알려져 있다. 이 종류의 완전 수화된 돌로마이트 생성물은 타입 S로 알려져 있으며, 이 용어는 보통의, 즉 부분 수화된 돌로마이트 수화물을 나타내는 타입 N과 반대이다(Oates, J A H, Lime and Limestone, Weinheim: Wiley-VCH, 1998, pp.222-223).
모든 경우, 이들 안전한 방법은 복잡하며 비싸고, MgO의 일부가 잘 수화되지 않는다는 위험이 있다.
이들이 완전히 수화된 또는 반수화된 돌로마이트이든 어떤 다른 상기 언급된혼성 수산화물이든, 생성물에서 Ca/Mg 비율은 지속되며, 초기 조 돌로마이트 또는 어떤 다른 상기 언급된 혼성 카보네이트의 Ca/Mg 몰 비율에 상응한다.
출원인의 이름인 문헌 EP 0 558 522는 Ca/Mg 비율이 1로 설정되거나 1에 가까운 돌로마이트로부터 칼슘 및 마그네슘 수산화물의 생성을 제공하며, 이것은 완전 수화되기 위해서 먼저 미세하게 밀링되고, 다음에 과잉의 물(물과 CaO 및/또는 MgO 사이의 질량 비율은 2.5이다)로 고온(>80℃)에서 수화된다.
초기 돌로마이트 혼성 화합물은 35㎡/g을 초과하는 비표면적 및 50중량% 미만의 습도 수준을 가진다. 이 생성물은 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 및 이들의 혼합물로부터 선택된 첨가제의 존재하에 얻어진다. 한편, 이 문헌은 얻어진 다공질 체적에 대해서는 침묵한다.
문헌 US 3,869,299는 대기압에서 완전 수화된 돌로마이트의 생성을 허용하는 방법을 개시한다. 이 방법은 상당히 과잉의 온수(습식 경로를 통한 수화가 돌로마이트 밀크를 얻기 위해 발생한다)(50-100℃, 바람직하게 90-100℃) 및 붕소에 기초한 첨가제 사용에 의존한다. 수화 기간은 최대 10시간을 달성할 수 있다. Ca/Mg 비율은 지속되며, 이들이 천연 돌로마이트이므로 계통적으로 등몰 농도에 가깝다.
수화 동안 붕소에 기초한 화합물의 첨가는 붕소에 기초한 화합물의 첨가 없는 유사한 수화와 비교하여 수산화마그네슘만의 다공도 및 비표면적의 발생을 허용한다.
다양한 용도에서, 완전히 수화되고, 조성(칼슘 및 마그네슘 비율)이 제어되고 가변적이며, 칼슘과 마그네슘 화합물이 잘 조합된 혼성 칼슘 및 마그네슘 수화물에 대한 산업적 규모의 필요성이 존재한다. 이들 수화물은 CaO, CaCO3, Al2O3, SiO2, Fe2O3 타입 등의 불순물들과 결합된 혼성 칼슘 및 마그네슘 수산화물이다.
더 구체적으로, 본 발명은 고체 입자의 형성을 수반되는, 수성 매체로 생석회를 슬레이킹하는 단계를 포함하는 칼슘 및 마그네슘 혼성 화합물의 제조 방법에 관한 것이다.
이러한 방법은 문헌 SU1065341에 공지되는데, 이것은 관련하여 염화물-무함유 폐수와 Mg(OH)2의 존재하에 물에 의한 생석회의 수화에 의해서 수화된 석회 현탁액의 제조를 설명한다. Mg(OH)2는 i) 수화 반응의 시작시에 열의 전개를 제한하고, CaO 입자, 심지어 덜 반응성인 입자들의 완전한 수화를 촉진함으로써 활성 CaO의 손실을, ii) 현탁액의 점도를, 그리고 iii) 얻어진 현탁액에서 불순물의 농도를 감소시키기 위해 사용된다. Mg(OH)2는 생석회를 수화하기 전에 수화 물에 모 석회 중의 CaO의 이용가능한 질량의 3% 내지 9%의 양으로 첨가된다. 이 예들에서 사용된 석회는 이용가능한 CaO를 72%만 함유하고, 나머지는 비활성 CaO, CaCO3 및 불순물들인 매우 불순한 석회이다.
이러한 방법은 또한 예를 들어 문헌 WO 98/51614에 공지되는데, 이것은 폐수 처리를 위한 표준 수산화마그네슘의 현탁액을 사용함으로써 얻어진 포착과 비교하여 폐수 중의 많은 양의 산, 금속 및 음이온의 포착에 있어서 가속화와 그에 따른 개선을 허용하는 용액을 제공할 목적으로 이러한 혼성 화합물의 상이한 제조 경로들을 개시한다. 관련된 해결책은 Mg(OH)2의 질량을 기준으로 5% 내지 30%의 칼슘 화합물, 즉 특히 Ca(OH)2를 첨가함으로써 변형된 Mg(OH)2와 같은 마그네슘 화합물의 현탁액을 사용하는 것이다.
이 변형된 현탁액은 상이한 방식으로 앞서 언급된 대로 얻어질 수 있다. 먼저, 설명된 경로 중 하나는 압력하에서 의무적 첨가제의 존재하에 칼슘과 마그네슘 공급원, 즉 MgO와 CaO의 혼합물을 함께 수화하는 것이다. 안정화, 체질 및 미립화 후, 조성물의 총 중량을 기준으로 건성 물질을 55-65% 함유하는 현탁액이 얻어진다.
다음에, 다른 설명된 경로는 대기압에서 매우 긴 기간 동안 의무적 첨가제와 함께 MgO와 CaO 같은 칼슘과 마그네슘 공급원의 혼합물을 수화하는 것으로 구성된다.
마지막으로, 마지막 경로가 설명되는데, 여기서는 Mg(OH)2 현탁액을 제조하는 공지된 기술 중 어느 것에 의해서 미리 제조되며, 현탁액의 총 중량을 기준으로 50-60중량%의 고체 부분을 함유하는 Mg(OH)2의 희석된 마그네슘 현탁액과 칼슘 CaO 공급원을 혼합함으로써 혼성 화합물이 얻어진다. CaO 공급원을 첨가한 후, 현탁액의 교반은 CaO 공급원의 수화와 Ca(OH)2의 형성을 허용한다.
이 문헌의 실시예 1만 Ca(OH)2의 존재에 의해서 변형된 이러한 Mg(OH)2 현탁액의 제조를 설명하고, 나머지 실시예들은 물을 처리하기 위한 현탁액의 사용을 설명한다.
그러나, 이 문헌은 분말 상태의 건성 혼성 화합물을 얻는 것을 개시하지 않으며, 얻어진 화합물은 항상 현탁액으로서 개시된다.
그러나, 예를 들어 난연제로서 사용될 수 있으며, Ca/Mg 비율이 가변적이고, 고려된 용도에 따라서 제어된 비표면적 및 제어된 다공질 체적을 가질 수 있는 화합물처럼, 30중량% 미만의 습도를 갖는 분말로서 나타나는 본질적으로 건성 수산화물로서 칼슘 및 마그네슘 혼성 화합물을 간단하고 저렴한 방식으로 제조하는 것의 필요성이 존재하는 것으로 판명되었다.
본 발명의 목적은 가변적이며 제어된 Ca/Mg 비율을 가지며, 제어가능한 비표면적과 다공질 체적을 가지고, 에너지 소비가 감소되며, 어떤 특별한 인프라구조를 필요로 하지 않아서 화합물의 비용이 감소하여 더 적게 추가된 값의 분야를 포함해서 광범한 사용을 허용할 수 있는, 혼성 칼슘 및 마그네슘 화합물의 제조를 허용하는 방법을 제공함으로써 현재 기술의 단점을 극복하는 것이다.
이 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 따라서 도입부에 나타낸 대로 상기 수성 매체가 수산화마그네슘의 현탁액이고, 고체 입자가 잘 결합된 균질한 체적 분포를 가진 칼슘 상과 마그네슘 상을 포함하는 식 xCa(OH)2.yMg(OH)2.zI의 혼성 화합물의 입자인 것을 특징으로 하는 방법이 제공되며, 여기서 x, y 및 z는 중량 분율로서, x + y는 혼성 화합물의 총 중량을 기준으로 88중량%에서 100중량% 사이에 포함되고, I는 불순물을 나타낸다.
따라서, 본 발명에 따른 고안된 해결책은 Mg(OH)2의 현탁액으로 비-습식 경로를 통해서 종래의 수화장치에서 생석회를 슬레이킹하는 것으로 구성된다. 이 해결책은 완전 수화된 칼슘 및 마그네슘에 기초한 혼성 화합물의 제조에 있어서 앞서 설명된 방법과 비교하여 다양한 이점을 가진다. 사실상 이것은 수화물의 제조에서 제어된 방식으로 Ca/Mg 비율을 변화시킬 수 있는 가능성을 제공한다. 한편, 이 비율 Ca/Mg는 돌로마이트 수화물에서 지속되는데, 그것이 원래 돌로마이트의 조성에 의해서 설정되기 때문이다.
또한, 본 발명에 따른 방법에서 마그네슘은 이미 수산화물의 형태이다. 따라서, 슬레이킹은 수화가 어려운 MgO와는 달리 물의 존재하에 훨씬 더 반응성인 산화칼슘과만 독점적으로 관련된다.
Ca(OH)2를 형성하기 위한 CaO의 슬레이킹 동안 Mg(OH)2의 입자들은 결정 격자에서 어떤 치환 없이 형성된 수산화칼슘에 통합된다.
또한, 본 발명에 따른 방법은 이중 수산화물의 비표면적과 다공질 체적에 관해 유연성을 허용하며, 완전 수화된 돌로마이트에서 이들은 일반적으로 단지 각각 15-25℃/g 정도 및 0.05-0.15㎤/g이다.
이후 "비표면적" 또는 "BET 비표면적"은 질소 흡착 압력계에 의해서 측정되고 BET 방법에 의해서 계산된 비표면적을 의미하고, 한편 "다공질 체적" 또는 "BJH 다공질 체적"은 질소 흡착 압력계에 의해서 측정되고 BJH 방법에 의해서 계산된 17Å 내지 1,000Å의 크기를 가진 기공들의 체저글 의미한다. 이들에 관해서 입자들의 크기는 레이저 과립 크기 결정에 의해서 결정된다.
유익하게, 본 발명에 따른 방법은 생석회의 상기 슬레이킹 전에, 수산화마그네슘 현탁액의 중량을 기준으로 1중량%에서 55중량% 사이에 포함된, 정해진 양의 고체 수산화마그네슘을 물에 현탁함에 의한 상기 수산화마그네슘 밀크의 제조를 포함한다.
대안으로, 생석회의 슬레이킹 반응을 위한 수산화마그네슘 밀크의 준비는 희석되거나 희석되지 않은 상업용 수산화마그네슘 밀크로부터 달성된다.
Mg(OH)2 밀크 또는 현탁액은 고체 Mg(OH)2 입자의 수성 현탁액이다. 그것의 건조 물질 함량은 매우 가변적이며, 1중량%에서 55중량% 사이, 바람직하게 5중량%에서 53중량% 사이, 바람직하게 10중량%에서 40중량% 사이, 더 유익하게 20중량%에서 30중량% 사이에 포함된다.
Mg(OH)2는 통상의 산업적 생성물이며, 밀크 또는 분말로서 판매되고, 이러한 밀크의 분리 및 건조로부터 생긴다.
본 발명에 따른 방법에서 사용된 수산화마그네슘 밀크의 고체 부분은 적어도 88중량%의 Mg(OH)2, 특히 적어도 90%, 바람직하게 적어도 92중량%, 유익하게 적어도 95중량%의 Mg(OH)2를 함유하고, 나머지는 불순물(CaO, Al2O3, SiO2, Fe2O3 등) 및 MgO로서, 그 함량은 2% 미만, 유익하게 1% 미만, 바람직하게 0.5% 미만의 MgO이다.
수산화마그네슘 밀크의 고체 부분의 비표면적은 5㎡/g에서 15㎡/g 사이, 바람직하게 5㎡/g에서 10㎡/g 사이, 유익하게 6㎡/g에서 8㎡/g 사이에 포함된다. 그것의 다공질 체적은 0.02㎤/g에서 0.05㎤/g 사이, 바람직하게 0.02㎤/g에서 0.04㎤/g 사이, 유익하게 0.02㎤/g에서 0.03㎤/g 사이에 포함된다. 이 고체 부분은 5μm에서 20μm에 포함된, 바람직하게 < 15μm, 유익하게 < 10μm의 d90 및 2μm에서 10μm 사이에 포함된, 바람직하게 < 8μm, 유익하게 < 5μm의 d50을 가진다.
dx 표시는 직경을 나타내며, μm로 표시되고, 이것에 상대적으로 측정된 입자의 X%는 더 작다.
특정한 구체예에서, 생석회의 상기 슬레이킹은 건식 경로를 통해 달성된다.
본 발명의 다른 특정한 구체예에서, 생석회의 상기 슬레이킹은 유사-건식 경로에 의해서 달성되며, 건조 및 미립화 단계가 이어진다.
본 발명에 따른 방법은 유익하게 과립 크기 컷오프 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따른 방법의 특히 유익한 구체예에서, 상기 수산화마그네슘 양은 수산화마그네슘 밀크의 총 중량을 기준으로 5중량%에서 53중량% 사이, 바람직하게 10중량%에서 40중량% 사이, 특히 20중량%에서 30중량% 사이에 포함된다.
또한, 특히 유익한 구체예에서, 상기 생석회는 크기가 10μm에서 10mm 사이에 포함된 입자, 바람직하게 5mm 체, 더 구체적으로 2mm 체를 완전히 통과하는 크기인 입자들로 구성된다.
또 다른 구체예에서, 상기 수성 매체는 상기 혼성 화합물에서 Ca(OH)2 입자의 비표면적을 증가시키는 첨가제의 군으로부터 선택된 첨가제는 물론 알코올, 아민 등을 더 포함한다.
이들 첨가제는, 예를 들어 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 및 이들의 혼합물로부터 선택된다.
특정 구체예에서, 상기 수성 매체는 지방산 타입의 첨가제, 특히 스테아레이트, 더 유익하게 칼슘 스테아레이트를 포함한다. 사실상 본 발명에 따른 혼성 화합물에 대해 고려될 수 있는 특정 용도, 특히 중합체에서 필러로서, 특히 중합체에서 난연제로서의 용도에서, 이러한 첨가제는 일반적으로 표면제 또는 커플링제로서 사용된다. 이들은 전하와 중합체 바탕질의 양립성을 개선하기 위하여 표면에서 전하를 처리하기 위해 필요하다.
이들 커플링제는 일반적으로 중합체 부분을 제조하기 위한 방법의 독립적 단계에서 필러와 커플링제의 집중 혼합에 의해서 필러에 첨가된다. 본 발명에 따라서, 이러한 커플링제가 수산화마그네슘 현탁액에 첨가될 수 있으며, 이것은 필러로서 그것을 사용할 목적으로 본 발명에 따른 혼성 화합물의 합성 동안 인시츄 표면 처리를 달성하기에 이른다.
본 발명에 따른 방법의 다른 구체예들은 첨부된 청구항에 나타낸다.
또한, 본 발명의 목적은 고체 및 분말 형태로 칼슘 상과 마그네슘 상을 포함하는 분말 혼성 화합물로서, 일반식 xCa(OH)2.yMg(OH)2.zI을 가지며, 상기 칼슘 상과 상기 마그네슘 상이 균질한 체적의 용액으로 잘 결합되고, 여기서 x, y 및 z는 중량 분율로서, x + y가 혼성 화합물의 총 중량을 기준으로 88중량%에서 100중량% 사이에 포함되고, I는 불순물을 나타내는 것을 특징으로 하는 혼성 화합물이다.
본 발명에 따른 혼성 화합물에서, 입자 크기 d97은 250μm 미만, 바람직하게 200μm 미만, 유익하게 90μm 미만, 더 구체적으로 60μm 미만이다.
유익하게, 본 발명에 따른 혼성 화합물은 혼성 화합물의 총 중량을 기준으로 4중량% 미만, 바람직하게 2중량% 미만, 더 우선적으로 1중량% 미만의 상대 습도 수준을 갖는 건성 수화물의 형태이다.
상기 건성 수화물 형태의 본 발명에 따른 혼성 화합물에서, Mg(OH)2 함량은 화합물의 총 중량을 기준으로 0.4중량%에서 48중량% 사이, 바람직하게 0.5중량%에서 43중량% 사이, 더 구체적으로 0.6중량%에서 40중량% 사이에 포함되고, Ca(OH)2 함량은 혼성 화합물의 총 중량을 기준으로 40중량%에서 99.6중량% 사이, 바람직하게 45중량%에서 99.5중량% 사이, 더 구체적으로 48중량%에서 99.4중량% 사이에 포함된다.
이 방식에 있어서, 본 발명에 따른 혼성 화합물에서 Ca(OH)2의 질량에 기초한 Mg(OH)2 비율은 0.4%에서 120% 사이에 포함된다. 바람직하게, 이 비율은 5%에서 80% 사이, 특히 10%에서 60% 사이, 특정한 경우에는 30%에서 50% 사이에 포함된다. 반대로, 본 발명에 따른 혼성 화합물에서 Mg(OH)2 질량에 기초한 Ca(OH)2 비율은 80%에서 25,000% 사이에 잘 포함된다. 바람직하게, 그것은 125%에서 2,000% 사이, 특히 165%에서 1,000% 사이, 특정한 경우에는 200%에서 350% 사이에 포함된다.
유익하게, 본 발명에 따른 건성 수화물은 5㎡/g에서 20㎡/g 사이에 포함된, 바람직하게 10㎡/g 초과, 특히 13㎡/g에서 17㎡/g 사이에 포함된 BET 비표면적을 가진다.
특히, 본 발명에 따른 건성 수화물은 0.02㎤/g에서 0.1㎤/g 사이에 포함된, 바람직하게 0.03㎤/g 초과, 유익하게 0.04㎤/g에서 0.07㎤/g 사이에 포함된 BJH 다공질 체적을 가진다.
본 발명에 따른 대안에서, 혼성 화합물은 습식 수화물 형태로, 상기 혼성 화합물의 중량을 기준으로 15중량% 내지 30중량%, 바람직하게 17중량% 초과, 또는 유익하게 19중량% 초과의 습도 수준을 가지고, 건조 후에는 4% 미만, 바람직하게 2% 미만, 또는 심지어 1% 미만의 습도를 가진다.
유익하게, 본 발명에 따른 유사-건식 경로를 통해 얻어진 혼성 화합물은 건조물 기준으로, 화합물의 총 중량을 기준으로 0.8중량%에서 58중량% 사이, 바람직하게 0.9중량%에서 53중량% 사이에 포함된 Mg(OH)2 함량, 및 혼성 화합물의 총 중량을 기준으로 30중량%에서 99.2중량% 사이, 바람직하게 35중량%에서 99.1중량% 사이에 포함된 Ca(OH)2 함량을 가진다.
이 방식에 있어서, 본 발명에 따른 혼성 화합물에서 Ca(OH)2의 질량에 기초한 Mg(OH)2 비율은 0.8%에서 200% 사이에 포함된다. 바람직하게, 이 비율은 5%에서 80% 사이, 특히 10%에서 60% 사이, 특정한 경우에는 30%에서 50% 사이에 포함된다. 반대로, 본 발명에 따른 혼성 화합물에서 Mg(OH)2 질량에 기초한 Ca(OH)2 비율은 50%에서 12,500% 사이에 포함된다. 바람직하게, 그것은 125%에서 2,000% 사이, 특히 165%에서 1,000% 사이, 특정한 경우에는 200%에서 350% 사이에 포함된다.
더 구체적으로, 유사-건식 경로를 통해 얻어진 본 발명에 따른 화합물은 20㎡/g에서 50㎡/g 사이, 바람직하게 25㎡/g 이상 및 30㎡/g 이상, 특히 35㎡/g 이상의 BET 비표면적을 가진다.
바람직하게, 특히 유익한 구체예에서, 본 발명에 따른 유사-건식 경로의 혼성 화합물은 0.01㎤/g에서 0.25㎤/g 사이에 포함된, 바람직하게 0.11㎤/g 이상, 유익하게 0.13㎤/g 이상, 특히 0.15㎤/g 이상의 BJH 다공질 체적을 가진다.
본 발명에 따른 혼성 화합물의 다른 구체예들은 첨부된 청구항에 나타낸다.
본 발명의 다른 특징, 상세내용 및 이점들은 첨부된 도면 및 실시예들을 참조하여 이후 주어진 설명으로부터 분명해질 것이며, 이들은 제한하는 것이 아니다.
도 1은 실시예 1과 그 다음 실시예 3 내지 6의 생성물에 대해 기록된 열중량 곡선을 도시하는 그래프이다(공기 중에서 2℃/분의 상승 속도로 20℃에서 950℃까지의 온도).
도 2는 실시예 7 내지 9의 생성물에 대해 기록된 열중량 곡선을 도시하는 그래프이다(공기 중에서 5℃/분의 상승 속도로 20℃에서 950℃까지의 온도).
도면에서 동일하거나 유사한 요소들은 동일한 참조번호를 가진다.
본 발명에 따른 방법은 상이한 연속 단계들로 설명될 수 있으며, 다음과 같이 요약된다:
i) 선택적으로 독립적 방식으로 수행되는, Mg(OH)2 밀크의 제조 단계;
ii) 이렇게 제조된 Mg(OH)2 밀크에 의한 생석회의 수화 단계;
iii) 과잉의 물로 슬레이킹하는 경우, 생성물의 선택적 건조 및 선택적 미립화 단계;
iv) 과립 크기 제어 단계.
생석회의 수화를 위한 단계 ii)는 건식 경로를 통해 생석회를 슬레이킹하기 위한 완전 표준 수화장치에서 수행된다.
본 발명의 방법에 따라서, 수화장치는 단일-단계 수화장치, 즉 중심축과 교반 날개를 장착한 단일 수평 원통형 반응기로 구성된 것(이 반응기는 예비-혼합기로 사용되는 다른 수평 실린더를 구비할 수도 있고 구비하지 않을 수도 있다), 또는 예를 들어 직경이 증가하는 세 개의 연속 수평 반응기로 구성된 다단계 수화장치(여기서 생성물은 수화 반응 동안 점진적으로 적하된다)일 수 있다.
수화장치에는 20μm에서 10mm 사이에 포함된, 바람직하게 < 5mm, 바람직하게 < 2mm의 입자 크기를 갖는 분말 생석회가 공급된다. 생석회는 통상 그것의 화학적 순도 및 반응성에 의해 특정된다.
고순도란 불순물은 수준이 낮고, 즉 석회석에서 초기에 발견되는 종래의 불순물(MgO, SiO2, Al2O3 등)의 일반적으로 5% 미만, 유익하게 4중량% 미만, 바람직하게 3% 미만 또는 심지어 2중량% 미만이고, 이용가능한 석회 함량은 높은 것을 의미한다. 용어 "이용가능한 석회"는 표준 EN 459-2: 2010 단락 5.8 또는 1994년의 ASTM C25 표준에 따라 실제로 CaO 및/또는 Ca(OH)2의 형태인 생석회의 부분을 통상 말한다. 이것은 비연소 물질(CaCO3)이나 칼슘 실리케이트 또는 알루미네이트 타입의 화합물과 같은 칼슘의 다른 가능한 형태는 모두 배제한다. 본 발명에 따른 방법에서 사용된 생석회는 이용가능한 석회를 90중량% 초과, 유익하게 93중량% 초과, 바람직하게 96중량% 초과, 더 유익하게 97중량% 초과하여 함유한다. 본 발명에 따른 방법에서 사용된 생석회에서 비연소 물질의 비율은 보통 3% 미만, 유익하게 2% 미만, 바람직하게 1중량% 미만이다. 생석회의 반응성은 EN 459-2: 2010 단락 6.6 표준에 설명된 반응성 시험에 의해, 특히 t60 값에 의해 특정된다. 본 발명에 따른 방법에서 사용된 석회는 0.3분 내지 8분의 범위, 바람직하게 0.5분에서 5분 사이에 포함된 t60을 가진다.
본 발명에 따른 방법에서 사용된 생석회 유속은 수화된 분말 석회를 생산할 목적으로 석회가 물로 슬레이킹될 뿐인 종래의 건식 경로에서 슬레이킹에 통상 사용된 생석회 유속과 유사하다.
본 발명에 따른 방법에서 사용된 Mg(OH)2 밀크 유속은 최종 생성물에 보유된 Mg(OH)2의 습도 수준에 따라 변한다. 수화장치의 출구에서 생성물의 습도는 1중량%에서 30중량% 사이에 포함된다. 수화장치를 떠나는 생성물에 수분이 많을수록 생성물의 비표면적과 다공질 체적은 더 높아질 것이다.
수화장치의 출구에서 생성물의 최종 습도는 원하는 비표면적 및 다공질 체적에 따라서 설정된다. 다음에, 이 습도를 얻기 위해 생석회에 첨가되어야 하는 물의 양이 생석회 수화 반응의 발열 속성과 관련된 증발을 고려하여 결정된다. 생석회를 수화하는데 필요한 물은 모두 Mg(OH)2 밀크에 의해서 도입된다. 다음에, 최종 생성물에서 Ca(OH)2와 Mg(OH)2의 원하는 각 비율에 따라서 생석회에 첨가되어야 하는 Mg(OH)2의 양이 계산된다.
주어진 수화 기간 동안, 수화장치에 도입되는 생석회 양에 첨가되어야 하는 물의 양과 Mg(OH)2의 양을 계산하는 것이 가능하다. 물과 Mg(OH)2의 이들 양은 수화 전에 접촉되는데, 이것은 기존의(희석되거나 희석되지 않은) Mg(OH)2 밀크를 사용하여 물과 Mg(OH)2의 원하는 질량을 구함으로써, 또는 원하는 양의 물에 원하는 양의 Mg(OH)2 분말을 분산시킴으로써 이루어진다.
이렇게 제조된 밀크는 제조 동안 잘 균질화되고, 단순한 구멍을 통해서, 또는 막힘을 피할 수 있도록 Mg(OH)2 입자의 직경에 맞는 분무 노즐을 통해서 생석회 위로 수화장치에 주입하기 위해서 펌프된다.
전체 수화 기간 동안 Mg(OH)2 밀크는 Mg(OH)2 입자의 어떤 침전을 피하기 위해서 교반하면서 유지된다. 수화장치의 출구에서 규칙적인 샘플링이 수행되고, 이들 샘플의 습도가 측정된다. 이 습도가 원하는 습도에 상응하면 추가 조정은 필요하지 않다. 이 습도가 너무 낮으면 Mg(OH)2 밀크 유속을 증가시키거나 또는 생석회 유속을 감소시키는 것이 가능하다. 이 습도가 너무 높으면 Mg(OH)2 유속이 감소될 수 있거나 또는 생석회의 유속이 증가될 수 있다. 수화장치를 떠나는 생성물이 2% 미만 또는 심지어 4% 미만의 습도를 가지면 과립 크기 제어 단계 iv)로 바로 보내질 수 있다.
한편, 습도가 4%에서 30% 사이에 포함되면 생성물은 건조되어야 한다. 이러한 과잉의 습도는 수산화칼슘 입자(Ca(OH)2)들의 다소 뚜렷한 응집을 초래하므로 동시에 미립화되어야 한다. 이 건조 및 미립화 단계는 산업적으로, 바람직하게 "케이지 밀" 타입의 밀링 머신에서 수행된다. 장비, 특히 "플래시 건조기" 타입의 다른 부분들도 사용될 수 있다. 이 단계 후에 생성물은 2% 미만의 습도, 바람직하게 1% 미만의 습도를 함유해야 하고, 입자는 1mm 미만, 바람직하게 500μm 미만, 유익하게 200μm 미만의 크기를 가져야 하며, 이것은 d97이 상기 언급된 크기 미만이어야 한다는 것을 의미한다.
대부분의 경우, 수화된 석회 또는 반수화되거나 완전히 표준 수화된 돌로마이트는 다양한 용도에서 사용되기 전에 과립 크기 제어를 통과한다. 이 과립 크기 제어는 가장 거친 입자들(특히 비연소 물질)을 제거할 수 있는 가능성을 제공하며, 고려된 용도를 위한 반응성 수화물을 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 방법의 경우, 유사한 과립 크기 제어 단계가 바람직하다. 이 단계는 공기 분리기에서 산업적으로 수행되는데, 체질(sifting)에 의해서 수행될 수 있다. 컷아웃은 일반적으로 < 250μm, 바람직하게 < 200μm, 바람직하게 < 90μm, 또는 심지어 때로 < 60μm를 갖는 생성물을 목표로 이루어진다.
본 발명에 따른 방법을 사용하여 얻어진 생성물은 칼슘과 마그네슘에 기초한 혼성 생성물이며, 이들 원소들은 둘 다 대부분 수산화물 형태(Ca(OH)2 및 Mg(OH)2)로 발견된다. 본 발명에 따른 방법으로부터 최종 생성물에서 발견되는 Mg(OH)2는 그것이 밀크 형태일 때 수화 전과 동일한 특징을 가진다. 실제로 Mg(OH)2는 수화 반응 동안 변형되지 않으며, 따라서 상기 설명된 것들과 동일한 기준의 화학적 순도와 다공도를 보유한다. 최종 생성물에서 발견되는 Ca(OH)2는 생석회와 Mg(OH)2 밀크에 의해서 수화장치에 도입된 물 사이에 일어난 수화 반응의 생성물이다.
최종 생성물은 xCa(OH)2.yMg(OH)2.zI 타입의 일반식으로 설명될 수 있으며, Ca(OH)2는 대부분 상기 칼슘 상을 나타내고, Mg(OH)2는 상기 마그네슘 상을 나타낸다. 이들 상들은 모두 잘 결합되며, 균질한 체적 분포를 나타낸다. x, y 및 z는 중량 분율이다. y는 더 구체적으로 0.4%에서 58% 사이, 바람직하게 3%에서 53% 사이, 유익하게 5%에서 44% 사이, 더 유익하게 10%에서 30% 사이에 포함된다. 그러나, x와 y의 합계는 혼성 화합물의 총 중량을 기준으로 88%에서 100% 사이에 포함되며, 전형적으로 100% 이하라는 것을 주지함이 중요하다. 사실상 거의 대부분의 분율인 Ca(OH)2와 Mg(OH)2에 더하여, 최종 생성물은 Mg(OH)2 밀크에 의해서 도입된 불순물은 물론 I로 표시된 생석회에 의해서 도입된 불순물과 비연소 물질(CaCO3)을 함유한다. 더욱이, 생석회의 수화는 본 발명에 따른 방법에서 완전하지 않아서 최종 생성물에 잔류 생석회 CaO의 존재를 초래하는 것이 가능하다. 그러나, 최종 생성물에서 잔류 CaO 함량은 가능한 낮으며, 또한 I에 포함되는데, 0.1%에서 3% 사이에 포함되고, 바람직하게 2% 미만, 유익하게 1중량% 미만이다. 또한, MgO 함량도 최종 생성물에서 I에 포함되며, 2% 미만, 바람직하게 1% 미만, 특히 0.5중량% 미만이다. 우선적으로 불순물과 비연소 물질의 함량은 가능한 낮고, x와 y의 합계는 90% 초과, 바람직하게 92%, 유익하게 95%, 특히 97%, 극히 우선적으로 98%를 초과한다. 생성물이 유사-건식 경로를 통해서 얻어졌을 때 본 발명에 따른 혼성 화합물의 건조 동안 칼슘 상의 부분적 탄화가 있으며, 이것은 건식 경로를 통해 얻어진 혼성 화합물과 비교하여 중량 분율 z의 값을 증가시킨다는 것이 주지되어야 한다.
실제로 최종 생성물에서 Mg(OH)2의 비율은 수화장치의 출구에서 생성물의 습도에 의존한다. 사실상 수화 반응에 필요한 모든 물은 최대 농도가 55중량% 정도인 Mg(OH)2 밀크에 의해서 도입된다는 것이 상기 언급되었다. 따라서, 수화장치의 출구에서 주어진 습도에 도달하려면 주어진 양의 물이 수화 반응을 위해 생석회에 첨가되어야 하며, 첨가되는 Mg(OH)2의 양은 이 양의 물의 최대 122%와 동일하다(이 밀크는 최대 55%의 Mg(OH)2와 45%의 물을 함유하므로). 상기 문단에서 표시된 y의 비율은 수화장치의 출구에서 1중량%에서 30중량% 사이에 포함된 습도를 갖는 생성물에 상응한다.
이 습도와 관련하여, 그것은 수화장치의 출구에서 1중량%에서 30중량% 사이에 포함되며, 두 바람직한 부류의 생성물이 있다.
본 발명에 따른 생성물의 제1 부류는 수화장치의 출구에서 4중량% 미만, 바람직하게 2중량% 미만, 바람직하게 1중량% 미만의 습도를 가진다. 이 부류는 과립 크기 제어 및 포장 단계 전에 건조가 필요하지 않은 건성 수화물의 부류에 상응한다. 수화장치의 출구에서 생성물의 습도에 대한 Mg(OH)2 비율의 의존성을 지적한 상기 주지사항을 고려하면, 이 부류의 생성물은 0.4% 내지 48%의 Mg(OH)2와 40% 내지 99.6%의 Ca(OH)2를 함유한다. 바람직하게, 최종 생성물에서 Mg(OH)2의 비율은 0.5중량%에서 43중량% 사이, 특히 0.6중량%에서 40중량% 사이에 포함된다. 따라서, Ca(OH)2의 비율은 바람직하게 45중량%에서 99.5중량% 사이, 바람직하게 48중량%에서 99.4중량% 사이에 포함된다(x와 y의 합계는 88%에서 100%까지의 범위이다). 이 부류의 생성물은 표준 건식 경로를 통해서 얻어진 통상의 수화된 석회와 동일한 정도의 크기인 비표면적 및 다공질 체적을 가진다. 과립 크기 제어 단계 후, 이 부류의 생성물의 전체 입자들은 < 250μm, 바람직하게 < 200μm, 유익하게 < 90μm, 또는 심지어 때로는 < 60μm의 크기를 가진다. 이것은 d97이 상기 언급된 크기 미만인 것을 의미한다.
본 발명에 따른 바람직한 생성물의 제2 부류는 수화장치의 출구에서 15중량%에서 30중량% 사이에 포함된, 바람직하게 17중량% 초과, 특히 19중량% 초과, 바람직하게 25중량% 미만, 특히 22중량% 미만의 습도를 가진다. 이 부류는 과립 크기 제어 및 포장 단계 전에 예비 건조 단계를 필요로 하는 생성물 부류에 상응한다. 건조 단계가 종료되면 이 부류의 생성물은 이상적으로 2중량% 미만, 바람직하게 1중량% 미만의 습도를 가진다. 건조는 미립화 단계와 동시에 또는 전에 달성될 수 있으며, 일반적으로 상기 방법과 관련한 부분에서 설명된 것과 같은 과립 크기 제어 단계가 이어지고, 다음에 이 부류의 생성물의 입자들 전체는 본 발명에 따른 방법이 종료되면 <250μm, 바람직하게 <200μm, 유익하게 <90μm, 또는 심지어 <60μm의 크기를 가진다. 이것은 d97이 상기 언급된 크기 미만인 것을 의미한다.
수화장치의 출구에서 생성물의 습도에 대한 Mg(OH)2 비율의 의존성을 지적한 상기 주지내용을 고려하면, 이 부류의 생성물은 일단 이들이 건조된 후 0.8% 내지 58%의 Mg(OH)2와 30% 내지 99.2%의 Ca(OH)2를 함유한다. 바람직하게, 최종 생성물에서 Mg(OH)2의 비율은 0.9중량%에서 53중량% 사이, 바람직하게 1.0중량%에서 51중량% 사이에 포함되고, Ca(OH)2의 비율은 바람직하게 35중량%에서 99.1중량% 사이, 바람직하게 37중량%에서 99.0중량% 사이에 포함된다(x와 y의 합계는 88% 내지 100%이다). 이 부류의 생성물은 높은 비표면적과 높은 다공질 체적을 가진다. 이들의 비표면적은 20㎡/g 초과, 바람직하게 25㎡/g 초과, 특히 30㎡/g 초과이고, 50㎡/g 미만, 특히 45㎡/g 미만, 특히 40㎡/g 미만, 또는 심지어 35㎡/g 미만이다. 이들의 다공질 체적은 0.10㎤/g 초과, 바람직하게 0.11㎤/g 초과, 유익하게 0.13㎤/g 초과이고, 0.25㎤/g 미만, 특히 0.20㎤/g 미만, 특히 0.18㎤/g 미만, 또는 심지어 0.16㎤/g 미만이다.
생성물의 이들 부류 모두에서, 비표면적 및 다공질 체적은 Ca(OH)2 및 Mg(OH)2의 x와 y에 의존한다. 사실상 Mg(OH)2의 비표면적 및 다공질 체적은 본 발명에 따른 방법에서 설명된 반응 동안 변형되지 않고 낮게 유지된다. 수화장치의 출구에서 생성물의 습도와 무관하게, 본 발명에 따른 방법에 의해서 설명된 반응 동안 형성된 Ca(OH)2의 비표면적 및 다공질 체적은 이 방법에 포함된 Mg(OH)2보다 더 높다. 따라서, 생성물에서 Mg(OH)2의 비율이 클수록 Ca(OH)2와 Mg(OH)2에 기초한 최종 생성물의 비표면적 및 다공질 체적은 낮아진다. Mg(OH)2 비율이 증가함에 따른 생성물의 비표면적 및 다공질 체적의 이런 감소 효과는 모두 생성물의 제2 부류의 경우 더욱 뚜렷하다. 사실상 수화장치의 출구에서 습도가 높을 때 생석회의 수화 동안 형성된 Ca(OH)2의 비표면적 및 다공질 체적은 높고, 이 혼합물에서 이 타입의 Ca(OH)2에 첨가된 낮은 비표면적 및 다공질 체적을 가진 Mg(OH)2의 각 퍼센트는 비표면적 및 다공질 체적에 있어서 비례하는 감소를 초래한다.
모든 경우, CaO의 Ca(OH)2로의 수화 반응 동안 수화장치에서 균질한 현탁액 형태로 Mg(OH)2를 첨가하는 것은 Ca(OH)2와 Mg(OH)2 화합물 사이의 잘 섞인 혼합물을 얻을 수 있는 가능성을 제공하며, Ca(OH)2와 Mg(OH)2의 단순한 물리적 혼합물의 경우보다 분명히 더 잘 섞인 혼합물이 얻어진다.
실시예
이후 나타낸 모든 실시예에서 제조에 사용된 실험실용 수화장치는 단일-단계 수화장치이다. 수평 실린더는 직경 25cm 길이 약 80cm로 측정된다. 이 비율은 산업용 단일-단계 수화장치의 비율에 상응하며, 이들 치수는 산업용 수화장치의 치수보다 6 내지 7배 더 작다. 이 실린더는 뜨겁거나 차가운 유체의 순환에 의해서 온도를 제어할 수 있는 가능성을 제공하는 재킷을 구비한다. 수화장치 안의 날개를 구비한 축이 수화 동안 생성물을 균질화하고, 생성물을 입구(실린더의 한 단부)로부터 출구(나머지 한 단부)로 밀기 위해 사용된다.
생석회 유속 조정 전에 미리 보정된, 웜 스크류를 통해서 수화장치에 석회를 도입한다. 마찬가지로, Mg(OH)2 밀크를 생석회의 흡입구에 가까운, 수화장치의 뚜껑에 위치된 각 직경 약 5mm인 두 개의 구멍에서 수화장치에 도입한다. 생성물이 수화장치의 전 길이를 덮었을 때 그것은 오버플로우에 의해 간단히 수화장치를 떠난다. 일반적으로, 수화장치의 충전 수준은 50부피% 정도로서, 즉 생성물의 층이 축 높이 근처에 도달한다. 아래 모든 실시예에서 수화장치는 재킷 내의 90℃의 순환하는 물에 의해 70-80℃까지 예열된다. 이 예열은 연속 작동에 의해서 산업적으로 취득된, 출발 조건을 시뮬레이션할 수 있는 가능성을 제공하고, 수화장치가 냉각될 때 수화장치의 벽에서 생석회의 수화 반응에 의해 생성된 증기의 응축을 방지한다. 다음에, 수화장치에서 수화 반응이 시작되면 재킷을 비운다.
과잉의 물에 의한 수화의 경우(실시예 1 내지 6의 유사-건식 경로), 수화장치에서 생성물의 드릴링 시간은 15분 정도이다. 건식 경로를 통한 수화의 경우(실시예 7 내지 9), 드릴링 시간은 더 길어서 약 25분 정도이다.
실시예 1:
Ca/Mg의 몰 비율이 1에 가까운 높은 비표면적과 다공질 체적을 가진 완전 수화된 혼성 화합물의 제조
아래 설명된 특정 조건의 Mg(OH)2 밀크로 상기 설명된 실험실 수화장치에서 생석회 제1번(이것의 특성은 표 1에 반복된다)을 수화한다. 생석회 유속은 300g/분으로서, 이것은 이론적으로 396g의 Ca(OH)2/분, 즉 5.34mol의 Ca(OH)2/분에 상응한다. 다음에, 등몰 혼성 혼합물을 얻기 위해서 5.34mol의 Mg(OH)2/분, 즉 312g의 Mg(OH)2/분이 첨가되어야 한다.
이 실시예에서 사용된 Mg(OH)2는 Mg(OH)2 공급원 제1번으로 주지되며(이것의 주요 특성은 표 2에 설명된다), 처음에는 53%의 고체 물질을 함유하는 밀크로서 나타난다. 따라서, 약 1의 Ca(OH)2/Mg(OH)2 비율을 얻기 위해 이 밀크는 589g/분이 수화장치에 첨가되어야 한다. 그러나, 수화물에 다공도를 발생시킬 목적에서 과잉의 물이 수화 반응 동안 필요하다. 이런 특정한 경우에, 과잉의 물은 수화장치의 출구에서 16%에서 22% 사이에 포함된 습도를 갖는 생성물을 얻을 수 있는 가능성을 제공해야 한다. 589g/분의 Mg(OH)2 밀크까지 반응 동안 도입된 물은 이 습도 수준에 도달하기에 충분하지 않아서 추가의 물이 첨가되어야 한다. 실제로 이 물은 수화장치에 도입 전에 Mg(OH)2 밀크에 첨가된다.
수화장치를 30분 동안 이들 작동 조건에서 계속 작동시켜서 25kg을 초과하는 분말 수분 생성물이 제조된다. 이 제조 동안, 150℃에서 신속 건조 동안 질량 손실에 의해서 측정되는 생성물의 습도를 제어하기 위해서 몇 번 샘플링한다.
제조가 종료되면 생성물을 "스핀 플래시 건조기"에 의해 뜨거운 기류를 간단히 통과시켜 건조 및 미립화한다. 생성물이 거치는 온도는 130℃ 정도이다. 여기서 과립 크기 제어 단계는 없다. 일단 건조되면 생성물을 열중량 분석에 의해 특성화하는데(2℃/분으로 온도를 상승시키며 실온에서부터 최대 950℃까지), 이것은 300℃에서 400℃ 사이와 다음에 400℃에서 600℃ 사이에서 관찰된 질량 손실 후 생성물에서 Mg(OH)2와 Ca(OH)2의 실제 비율의 결정을 허용하며, 이것은 각각 Mg(OH)2와 Ca(OH)2의 탈수산화에 상응한다. 이 생성물에 대해 기록된 열중량 곡선은 도 1에 도시된다. 몇 시간 동안 190℃에서 생성물의 탈기를 수행한 후 질소 흡착 압력계 측정을 또한 수행한다. 이 측정은 BET 방법에 의해 생성물의 비표면적의 결정을 허용하며, 마찬가지로 BJH 방법은 크기가 17Å에서 1000Å 사이에 포함된 기공들의 체적의 평가를 허용한다. 이 생성물에 대한 모든 결과는 표 3의 첫 번째 칼럼에 분류된다.
실시예 2:
Ca/Mg의 몰 비율이 1에 가까운 높은 비표면적과 다공질 체적을 가진 완전 수화된 혼성 화합물의 제조
이 실시예는 실시예 1과 아주 유사하다. 유일한 차이는 이번엔 Mg(OH)2 밀크가 실시예 1에서 Mg(OH)2 밀크에 첨가된 것보다 더 많은 양의 물로 미리 희석된다는 점이며, 여기서 목표는 실시예 1의 경우처럼 단지 16% 내지 22%가 더 이상 아니라 수화장치의 출구에서 26% 내지 28%의 습도를 함유하는 수분 생성물을 얻는 것이다.
이렇게 얻어진 생성물을 실시예 1의 생성물과 유사한 방식으로 건조시켜 특성화하며, 측정 결과는 표 3의 두 번째 칼럼에 나타낸다.
수화 반응 동안 사용된 과잉의 물은 나타낸 대로 높은 비표면적과 높은 다공질 체적의 발생을 허용한다. 26% 내지 28%의 습도를 가진 생성물(실시예 2)은 수화장치의 출구에서 습도가 16-22%였던 생성물(실시예 1)과 동등한 비표면적을 갖지만, 다공질 체적은 실시예 2에서 더 많이 발생된다. 따라서, 과잉의 물의 최소량이 다공도 발생에 필요하지만(수화장치의 출구에서 습도 ≥15%), 높은 비표면적만 추구되는 경우에는 물의 양이 정확히 제어될 필요가 없다. 그러나, 특히 수화장치에서 점착성의 더 이상 분말이 아닌 페이스트 생성물의 생성을 피하기 위해 한계(습도 ≤30%) 미만으로 유지되어야 한다.
실시예 3:
Ca(OH) 2 의 질량 기준으로 약 5%의 Mg(OH) 2 를 함유하는 높은 비표면적과 다공질 체적을 가진 완전 수화된 혼성 화합물의 제조
이 실시예는 실시예 1로부터 강한 영감을 받았다.
생석회 유속은 이전 실시예들에서와 같이 300g/분을 유지하며, 이것은 항상 이론적으로 396g의 Ca(OH)2/분에 상응한다. 다음에, 약 20g/분의 Mg(OH)2, 즉 약 38g/분의 Mg(OH)2 밀크가 첨가되어야 하며, 초기 고체 물질은 53%이다. 이 소량의 밀크에 의해서 제공된 물은 석회의 완전한 수화와 또한 수화물의 다공도의 발생을 보증하기에 분명히 불충분했다. 다음에, 수화장치의 출구에서 16% 내지 22% 정도의 습도를 가진 생성물을 얻기 위해서 물을 첨가한다. 실제로 이 물은 수화장치에 도입 전에 Mg(OH)2 현탁액에 첨가된다.
이렇게 얻어진 생성물을 실시예 1의 생성물과 유사한 방식으로 건조시켜 특성화한다. 열중량 분석 곡선은 도 1에 도시된다. 첫 번째 질량 손실(300-400℃)은 실시예 1의 샘플에서 관찰된 것보다 분명히 더 작으며, 이것은 Mg(OH)2의 더 낮은 비율을 표시한다. 한편, 두 번째 질량 손실(400-600℃)은 더욱 뚜렷하고, 이것은 실시예 1의 생성물과 비교하여 Ca(OH)2의 더 큰 비율을 나타낸다. 상이한 측정 결과는 표 3의 세 번째 칼럼에 나타낸다.
실시예 4:
Ca(OH) 2 의 질량 기준으로 약 10%의 Mg(OH) 2 를 함유하는 높은 비표면적과 다공질 체적을 가진 완전 수화된 혼성 화합물의 제조
이 실시예는 Mg(OH)2의 퍼센트를 제외하고 실시예 3과 유사하다. 생석회 유속은 이전 실시예들에서와 같이 300g/분을 유지하며, 이것은 항상 이론적으로 396g의 Ca(OH)2/분에 상응한다. 다음에, 약 40g/분의 Mg(OH)2, 즉 약 75g/분의 초기 Mg(OH)2 밀크가 첨가되어야 하며, 고체 물질은 53%이다. 다음에, 수화장치의 출구에서 16% 내지 22% 정도의 습도를 가진 생성물을 얻기 위해서 다시 한번 물을 첨가한다. 실제로 이 물은 수화장치에 도입 전에 Mg(OH)2 밀크에 첨가된다.
이렇게 얻어진 생성물을 실시예 1의 생성물과 유사하게 건조시켜 특성화한다. 열중량 분석 곡선은 도 1에 도시된다. 이 곡선은 실시예 3의 생성물에 상응하는 곡선에 매우 가깝다. 그러나, 이 실시예 4의 생성물에 대해 300℃ 내지 400℃에서 약간 더 큰 질량 손실은 실시예 3의 경우보다 Mg(OH)2의 더 높은 비율을 표시한다. 상이한 측정 결과는 표 3의 네 번째 칼럼에 나타낸다.
실시예 5:
Ca(OH) 2 의 질량 기준으로 약 30%의 Mg(OH) 2 를 함유하는 높은 비표면적과 다공질 체적을 가진 완전 수화된 혼성 화합물의 제조
이 실시예는 Mg(OH)2의 퍼센트를 제외하고 실시예 3 및 4와 유사하다.
생석회 유속은 이전 실시예들에서와 같이 300g/분을 유지하며, 이것은 항상 이론적으로 396g의 Ca(OH)2/분에 상응한다. 다음에, 약 119g/분의 Mg(OH)2, 즉 약 225g/분의 초기 Mg(OH)2 밀크가 첨가되어야 하며, 고체 물질은 53%이다. 다음에, 수화장치의 출구에서 16% 내지 22% 정도의 습도를 가진 생성물을 얻기 위해서 다시 한번 물을 첨가한다. 실제로 이 물은 수화장치에 도입 전에 Mg(OH)2 밀크에 첨가된다.
이렇게 얻어진 생성물을 실시예 1의 생성물과 유사한 방식으로 건조시켜 특성화한다. 열중량 분석 곡선은 도 1에 도시된다. 300℃ 내지 400℃에서 질량 손실은 실시예 3 및 4에서보다 훨씬 더 크며, 한편 400℃ 내지 600℃에서는 더 작은데, 이것은 Mg(OH)2의 더 높은 비율과 Ca(OH)2의 더 낮은 비율에 의해서 모두 표시된다. 상이한 측정 결과는 표 3의 다섯 번째 칼럼에 나타낸다.
실시예 6:
Ca(OH) 2 의 질량 기준으로 약 30%의 Mg(OH) 2 를 함유하는 높은 비표면적과 다공질 체적을 가진 완전 수화된 혼성 화합물의 제조
이 실시예는 실시예 5와 유사하다. 그렇지만 공급원 제1번으로 주지되어 실시예 1 내지 5에서 사용된 Mg(OH)2 공급원이 여기서 Mg(OH)2 공급원 제2번으로 대체되며, 이것에 대한 주요 특성은 표 2에 제시된다. 이때 Mg(OH)2는 더 이상 밀크로서 나타나지 않으며, 건조 분말로서 나타난다.
상기 실시예 5에서와 마찬가지로, Ca(OH)2와 Mg(OH)2의 원하는 비율을 얻기 위해서 300g/분의 생석회 유속에 대해 119g/분의 Mg(OH)2가 첨가되어야 한다. 다음에, 30분의 제조는 3570g의 Mg(OH)2에 상응한다. 이 양의 Mg(OH)2를 잘 결정된 양의 물과 혼합하고, 이 현탁액을 펌프하여 수화장치에 도입한다. 이 밀크의 제조에 사용된 물의 양은 수화장치의 출구에서 생성물의 습도가 먼저의 16%에서 22% 사이에 포함되도록 하는 양이다.
이렇게 얻어진 생성물을 실시예 1의 생성물과 유사한 방식으로 건조하여 특성화한다. 열중량 분석 곡선은 도 1에 도시된다. 이 곡선은 실시예 5의 생성물에 상응하는 곡선과 아주 비슷하며, 이것은 Mg(OH)2 및 Ca(OH)2 비율의 측면에서 이들 생성물 둘에 대해 비슷한 조성을 나타낸다. 상이한 측정 결과는 표 3의 여섯 번째 칼럼에 나타낸다.
실시예 7:
Ca(OH) 2 의 질량 기준으로 약 5%의 Mg(OH) 2 를 함유하는 완전 수화된 혼성 화합물의 제조
이번에 생성물은 순수한 칼슘(소석회)이든 돌로마이트든 표준 건성 수화물과 비교하여 비표면적 및 다공질 체적의 측면에서 특이성을 갖지 않는다.
이 목표를 달성하기 위해서 생석회 제2번(표 1에 설명된)을 이전 실시예들에서 사용된 생석회 제1번 대신에 사용한다. 이번에는 유속을 단지 200g/분으로 조정하는데, 이것은 이론적으로 264g의 Ca(OH)2/분에 상응한다. 다음에, 약 13g/분의 Mg(OH)2가 첨가되어야 한다. Mg(OH)2 공급원은 다시 여기서는 공급원 제1번, 즉 53질량%의 Mg(OH)2를 함유하는 밀크이다. 13g/분의 Mg(OH)2를 수화장치에 도입하는 것은 초기 고체 물질이 53%인 Mg(OH)2 밀크 24.5g을 거기에 도입하는 것에 이른다. 이 소량의 밀크에 의해서 도입된 물은 이 실시예에서 수화물의 다공도를 발생시킬 의도가 없음에도 석회의 완전한 수화를 보증하기에 불충분하다는 것이 아주 분명하다. 다음에, 수화장치의 출구에서 1% 내지 4% 정도의 습도를 갖는 생성물을 얻기 위해서 물을 첨가한다. 실제로 이 물은 수화장치에 도입 전에 Mg(OH)2의 현탁액에 첨가된다.
이전 실시예들과는 달리, 생성물을 건조시키지도 미립화하지도 않는다. 그것을 실시예 1의 생성물과 유사한 방식으로 특성화한다. 열중량 분석 곡선은 도 2에 도시된다. 이번에는 상기 실시예들의 생성물을 특성화하는데 사용된 2℃/분 대신 5℃/분의 가열 속도로 측정을 수행했다. 따라서, Mg(OH)2의 분해는 이번에 350℃ 내지 450℃에서 일어나고, Ca(OH)2의 분해는 450℃ 내지 650℃에서 일어난다. 상이한 측정 결과는 표 3의 일곱 번째 칼럼에 나타낸다.
실시예 8:
Ca(OH) 2 의 질량 기준으로 약 10%의 Mg(OH) 2 를 함유하는 완전 수화된 혼성 화합물의 제조
이 실시예는 Mg(OH)2의 퍼센트를 제외하고 실시예 7과 유사하다.
생석회 유속을 200g/분으로 유지하는데, 이것은 이론적으로 264g의 Ca(OH)2/분에 상응한다. 다음에, 약 26g/분의 Mg(OH)2, 즉 49g의 Mg(OH)2 밀크가 첨가되어야 하며, 초기 고체 물질은 53%이다. 이 소량의 밀크에 의해서 도입된 물은 이 실시예에서 수화물의 다공도를 발생시킬 의도가 없음에도 석회의 완전한 수화를 보증하기에 불충분하다는 것이 아주 분명하다. 다음에, 수화장치의 출구에서 1% 내지 4% 정도의 습도를 갖는 생성물을 얻기 위해서 물을 첨가한다. 실제로 이 물은 수화장치에 도입 전에 Mg(OH)2 밀크에 첨가된다.
이렇게 얻어진 생성물을 실시예 1의 생성물과 유사한 방식으로 특성화한다. 열중량 분석 곡선은 도 2에 도시된다. 앞서 도 1의 생성물과 같이, 실시예 7의 곡선과 비교하여 첫 번째 질량 손실(350-450℃)의 증가와 두 번째 질량 손실(450-650℃)의 감소는 Ca(OH)2 비율의 감소와 나란히 Mg(OH)2 비율의 증가를 나타낸다. 상이한 측정 결과는 표 3의 여덟 번째 칼럼에 나타낸다.
실시예 9:
Ca(OH) 2 의 질량 기준으로 약 30%의 Mg(OH) 2 를 함유하는 완전 수화된 혼성 화합물의 제조
이 실시예는 Mg(OH)2의 퍼센트를 제외하고 실시예 7 및 8과 유사하다.
생석회 유속을 200g/분으로 유지하는데, 이것은 이론적으로 264g의 Ca(OH)2/분에 상응한다. 다음에, 약 79g/분의 Mg(OH)2, 즉 149g의 Mg(OH)2 밀크가 첨가되어야 하며, 초기 고체 물질은 53%이다. 다음에, 수화장치의 출구에서 1% 내지 4% 정도의 습도를 갖는 생성물을 얻기 위해서 물을 첨가한다. 실제로 이 물은 수화장치에 도입 전에 Mg(OH)2 밀크에 첨가된다.
이렇게 얻어진 생성물을 실시예 1의 생성물과 유사한 방식으로 특성화한다. 열중량 분석 곡선은 도 2에 도시된다. 실시예 8에서 이루어진 관찰은 유효하게 유지되는데, 350℃ 내지 450℃의 질량 손실은 더욱 더 뚜렷히 증가하고, 450℃ 내지 650℃의 질량 손실은 더 많이 감소한다. 상이한 측정 결과는 표 3의 마지막 칼럼에 나타낸다.
일반적으로, 표 3은 도 1 및 2의 열중량 곡선에 따라서 발견된 Ca(OH)2의 비율에 상대적으로 표시된 Mg(OH)2의 바율이 예상된 값에 가깝다는 것을 나타낸다. 건식 경로를 통한 수화의 경우(실시예 7 내지 9), 실제 비율은 원하는 비율보다 아주 약간 적다. 이 편차는 실시예 1 내지 6의 과잉의 물을 사용한 수화의 경우보다 더 큰, 건식 경로를 통한 수화의 경우에 유의한 증기 형성에 의해서 설명될 수 있다. 특정 미세 입자들, 주로 과립 크기가 아주 미세한 Mg(OH)2가 이 증기에서 현탁액으로 발견되며, 증기 추출 시스템에 의해서 수화장치로부터 추출되는데, 이로부터 반응 동안 Mg(OH)2의 소량의 "손실"이 있다. 논리적으로 이들 "손실"은 온도가 더 낮고 증기 생성이 더 낮은 과잉의 물을 사용한 수화의 경우에(실시예 1 내지 6) 덜 유의하며, 실제 값은 결론적으로 실시예 7 내지 9에서보다 원하는 값에 실시예 1 내지 6에서 더 가깝다.
더욱이, 표 3의 결과에 따르면, 과잉 양의 물을 사용한 수화는(실시예 1 내지 6) 높은 비표면적과 다공질 체적을 가진 생성물을 초래하는 반면에, 건식 경로를 통한 수화는 다공도가 명백히 더 낮은 생성물을 초래한다. 생성물의 비표면적은 Mg(OH)2의 비율에 의존하는데, Ca(OH)2와 비교하여 Mg(OH)2의 비율이 높을수록 생성물의 비표면적은 더 낮다. 이 차이는 과잉의 물을 사용한 수화의 경우에(실시예 1 내지 6) 더 뚜렷하며, 이 경우 생성물은 높은 비표면적(약 40㎡/g)을 가진 초기 Mg(OH)2와 수화된 석회 Ca(OH)2의 복합체 또는 적어도 잘 섞인 혼합물로서 간주될 수 있다.
비교예 1
실시예 1을 재현하는데, 이번에는 분말로서 나타난 Mg(OH)2 공급원 제2번을 밀크로서 나타난 Mg(OH)2 공급원 제1번 대신에 사용한다. 실시예 6과 같은 밀크를 제조하기 위해서 물에 Mg(OH)2 공급원 제2번을 분산시키는 대신, 이번에는 Mg(OH)2 공급원 제2번을 생석회와 혼합하고, 생석회/Mg(OH)2 혼합물을 생석회 대신 수화장치에 도입하며, 이 혼합물의 수화는 단지 물에 의해서만 보장된다.
이 실시예에는 생석회 제1번을 사용하고, 유속은 300g/분으로 설정한다. 실시예 1과 마찬가지로, 다음에 몰 농도에 가까운 Ca/Mg를 갖는 생성물을 생성하는데 필요한 Mg(OH)2 유속은 312g/분이다. 30분의 총 제조 동안 분말로서 9000g의 생석회와 9360g의 Mg(OH)2가 실험실 혼합기에서 혼합되고, 이어서 생석회를 실험실 수화장치에 공급하는데 통상 사용되는 계량 장치에 도입된다. 이 계량 장치는 수화장치에 분당 612g의 생석회 + Mg(OH)2 혼합물을 도입하도록 보정된다. CaO를 완전히 수화하고, 높은 비표면적과 높은 다공질 체적을 가진 칼슘-마그네슘 생성물을 제조할 목적에서 수화장치에 첨가되어야 하는 물의 양은 수화장치를 떠나는 생성물이 15% 정도의 습도를 갖도록 결정된다.
제조가 종료되면 실시예 1에서 설명된 것들과 동일한 건조, 미립화 단계와 동일한 특성화를 적용한다. 최종 생성물에서 Ca(OH)2와 Mg(OH)2의 질량 비율의 결정을 허용하는 열중량 분석 결과에 따라서, 이 최종 생성물은 건조 후 바람직했던 1의 비율 대신 1.21의 Ca/Mg 몰 비율을 가진다. 그러나, 상기 실시예에서 밀크로서 수화장치에 Mg(OH)2를 도입함으로써 비슷한 등몰 생성물을 생성하는 것을 목표로한 동일한 수화는 Ca/Mg 몰 비율이 1.01인 예상에 매우 가까운 생성물을 초래했다.
따라서, 밀크로서 Mg(OH)2 공급원을 수화장치에 도입하는 것이 생석회와 혼합된 분말로서 도입하는 것보다 분명히 더 나은 것같다. 한편, 분말들의 혼합물은 그것의 완벽한 균질성을 보증하도록 제조하는 것이 복잡하다. 다른 한편, Mg(OH)2가 분말로서 수화장치에 이미 건조된 상태로 도달한 경우, 상기 설명된 현상이 일어나는 것이 가능한데, 실제로 미세한 Mg(OH)2 분말 입자들이 생석회의 수화에 의해서 생성된 증기에서 현탁된 상태로 발견되고, 증기 추출 시스템에 의해서 수화장치로부터 추출되며, 이로써 Mg(OH)2의 "손실"을 초래한다는 것이 고려될 수 있다. 그러나, Mg(OH)2가 밀크로서 수화장치에 도입된 경우에는, Mg(OH)2 분말만큼 미세한 입자들이 물로 코팅되고, 증기에 현탁액으로 발견되려면 건조되어야 하는데, 이것은 추출 시스템에 의한 Mg(OH)2의 "손실"을 제한한다.
본 발명은 상기 설명된 구체예들에 제한되지 않는다는 것과 첨부된 청구항들의 범위로부터 벗어나지 않고 많은 변형이 이루어질 수 있다는 것이 잘 이해된다.
Figure 112014119259736-pct00001
Figure 112014119259736-pct00002
Figure 112014119259736-pct00003

Claims (18)

  1. 생석회를 수성 매체로 슬레이킹하여 고체 입자를 형성하는 단계를 포함하는 혼성 칼슘 및 마그네슘 화합물의 제조 방법으로서, 상기 수성 매체는 수산화마그네슘의 현탁액이고, 상기 슬레이킹은 비-습식 경로를 통한 슬레이킹이며, 잘 결합되고 부피 분포가 균질한 칼슘 상과 마그네슘 상을 포함하는 식 xCa(OH)2.yMg(OH)2.zI의 혼성 화합물의 상기 고체 입자가 형성되며, 식에서 x, y 및 z는 중량 분율로서, x + y가 혼성 화합물의 총 중량을 기준으로 88에서 100중량% 사이에 포함되고, I는 불순물을 나타내는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 생석회의 상기 슬레이킹 전에, 수산화마그네슘 현탁액의 중량을 기준으로 1에서 55중량% 사이에 포함된 수산화마그네슘의 정해진 양을 물에 현탁함으로써 상기 수산화마그네슘 현탁액을 제조하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 생석회 슬레이킹은 건식 경로를 통해서 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 생석회 슬레이킹은 유사-건식 경로를 통해서 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 고체 입자를 건조하는 단계를 더 포함하며, 선택적으로 미립화 단계가 이어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 과립 크기 컷오프 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 수산화마그네슘 양은 수산화마그네슘 현탁액의 총 중량을 기준으로 5에서 53중량% 사이, 10에서 40중량% 사이, 또는 20에서 30중량% 사이에 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수성 매체는 상기 혼성 화합물의 Ca(OH)2 입자의 비표면적을 증가시키는 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 일반식 xCa(OH)2.yMg(OH)2.zI를 갖는 칼슘 상과 마그네슘 상을 포함하는 분말 혼성 화합물로서, 상기 칼슘 상과 상기 마그네슘 상은 잘 결합되고, 부피 분포가 균질하며, 여기서 x, y 및 z는 중량 분율로서, x + y가 분말 혼성 화합물의 총 중량을 기준으로 88에서 100중량% 사이에 포함되고, I는 불순물을 나타내는 분말 혼성 화합물.
  10. 제 9 항에 있어서, 분말 혼성 화합물의 입자 d97의 크기는 250μm 미만, 200μm 미만, 90μm 미만, 또는 60μm 미만인 것을 특징으로 하는 분말 혼성 화합물.
  11. 제 9 항에 있어서, 분말 혼성 화합물의 총 중량을 기준으로 4중량% 미만, 2중량% 미만, 또는 1중량% 미만의 상대 습도 수준을 갖는 건성 수화물인 것을 특징으로 하는 분말 혼성 화합물.
  12. 제 11 항에 있어서, Mg(OH)2 함량은 분말 혼성 화합물의 총 중량을 기준으로 0.4에서 48중량% 사이, 0.5에서 43중량% 사이, 또는 0.6에서 40중량% 사이에 포함되고, Ca(OH)2 함량은 분말 혼성 화합물의 총 중량을 기준으로 40에서 99.6중량% 사이, 45에서 99.5중량% 사이, 또는 48에서 99.4중량% 사이에 포함되는 것을 특징으로 하는 분말 혼성 화합물.
  13. 제 11 항에 있어서, 5에서 20㎡/g 사이, 10㎡/g 초과 내지 20㎡/g 이하, 또는 13에서 17㎡/g 사이에 포함된 BET 비표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 분말 혼성 화합물.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 0.02에서 0.1㎤/g 사이, 0.03㎤/g 초과 내지 0.1㎤/g 이하, 또는 0.04에서 0.07㎤/g 사이에 포함된 BJH 다공질 체적을 갖는 것을 특징으로 하는 분말 혼성 화합물.
  15. 제 9 항에 있어서, 습윤 수화물로서 상기 분말 혼성 화합물의 중량을 기준으로 15 내지 30중량%, 17중량% 초과 내지 30중량% 이하, 또는 19중량% 초과 내지 30중량% 이하의 습도 함량을 가지며, 건조 후 4중량% 미만의 습도를 갖는 것을 특징으로 하는 분말 혼성 화합물.
  16. 제 15 항에 있어서, 건조물 기준으로 분말 혼성 화합물의 총 중량을 기준으로 0.8에서 58중량% 사이, 또는 0.9에서 53중량% 사이에 포함된 Mg(OH)2 함량을 갖고, 분말 혼성 화합물의 총 중량을 기준으로 30에서 99.2중량% 사이, 또는 35에서 99.1중량% 사이에 포함된 Ca(OH)2 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 분말 혼성 화합물.
  17. 제 15 항에 있어서, 20에서 50㎡/g 사이, 25㎡/g에서 50㎡/g 사이, 30㎡/g에서 50㎡/g사이, 또는 35㎡/g에서 50㎡/g사이의 BET 비표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 분말 혼성 화합물.
  18. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 0.10에서 0.25㎤/g 사이, 0.11㎤/g 초과 내지 0.25㎤/g 이하, 0.13㎤/g에서 0.25㎤/g 사이, 또는 0.15㎤/g에서 0.25㎤/g사이의 BJH 다공질 체적을 갖는 것을 특징으로 하는 분말 혼성 화합물.
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