NL194757C - Werkwijze voor het bereiden van een suspensie van calciumhydroxide en/of magnesiumhydroxide in water. - Google Patents

Description

1 194757

Werkwijze voor het bereiden van een suspensie van calciumhydroxide en/of magnesiumhydroxide in water

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bereiden van een suspensie van 5 Ca(OH)2 en/of Mg(OH)2 in water, waarbij men CaO en/of MgO blust met een waterige oplossing die ten minste een anion van een anorganisch zuur gekozen uit S032' en S042" bevat

Het is bekend om suspensies in water van calciumhydroxide (kalkmelk) en/of magnesiumhydroxide te bereiden door het laten reageren van CaO, MgO of CaO-MgO met water, of door het mengen van calciumhydroxide en/óf magnesiumhydroxide in een waterig milieu.

10 Bij de bereiding van kalkmelk door reactie van ongebluste kalk met water, is de gemiddelde deeltjesgrootte van het calciumhydroxide zeer klein, zodat voor het verkrijgen van een voldoende vloeibaarheid of verpompbaarheid van de melk, het gehalte aan calciumhydroxidedeeltjes in de melk lager moet zijn dan 20-30 gew.%.

Om dit gehalte te verhogen tot aan 60 gew.% beschrijft het document EP-A-0.313.483 het gebruik als 15 maalmiddel bij de bereiding van een waterige suspensie van kalk van een polymeer en/of copolymeer dat gevormd is uit ten minste één ethenisch onverzadigd monocarbonzuurmonomeer met een molecuulgewicht tussen 200 en 1900. Het verkregen product heeft een deeltjesgrootte van minder dan 4 pm.

Het is eveneens bekend dat het verhogen van de grootte van de calciumhydroxidedeeltjes, het soortelijke oppervlak daarvan doet dalen, en dat als men de grootte van de calciumhydroxidedeeltjes iaat toenemen 20 het mogelijk is om de viscositeit van de kalkmelk te laten dalen of bij een van tevoren bepaalde viscositeit het gehalte aan droge stof van de melk te verhogen.

Voor het verhogen van de grootte van de deeltjes van Ca(0H)2 en daardoor het verlagen van de viscositeit van de kalkmelk, heeft men in US 4.464.353 reeds voorgesteld om de ongebluste kalk te blussen in een waterig milieu in aanwezigheid van 0,5-5 gew.% calciumsulfaat berekend op het gewicht van de te 25 blussen ongebluste kalk. Volgens deze referentie blust men de ongebluste kalk totdat de temperatuur van het reactiemengsel ongeveer 85°C is.

Proeven tonen aan dat kalkmelken die verkregen zijn met een dergelijke werkwijze een gehalte aan droge stof in de orde van maximaal 40-45 gew.% hebben.

Zoals uiteengezet is op bladzijde 335 van Chemistry and Technology of Lime and Limestone, Second 30 Edition, Robert S. Boynton, leidt het gebruik van water dat S02 bevat voor het blussen van ongebluste kalk tot een vermindering van de hydratatiesnelheid van de kalk en geeft het aanleiding tot het ontstaan van grove deeltjes die snel sedimenteren. De kalkmelken die bereid zijn door het blussen van ongebluste kalk in aanwezigheid van CaS04 vertonen, als gevolg van deze snelle sedimentatie, geen in de tijd constant blijvende stabiliteit.

35 De onderhavige uitvinding heeft tot doel deze nadelen te ondervangen. Volgens de uitvinding wordt dit doel bereikt door vóór, tijdens of na de blusreactie van calciumoxide of magnesiumoxide in aanwezigheid van S032' en/of S042' een polyanion aan de waterige oplossing toe te voegen.

Derhalve voorziet de uitvinding in een werkwijze als in de aanhef omschreven, met het kenmerk, dat men aan de waterige oplossing vóór, tijdens of aan het einde van de blusreactie een polyanion toevoegt, dat een 40 polymeer of copolymeer is dat anionische monomeereenheden bevat die afkomstig zijn van monomeren die zijn gekozen uit de groep van acrylzuur en zouten daarvan, methacrylzuur en zouten daarvan, vinylbenzyl-sulfonzuur en zouten daarvan, acrylamino-2-methylpropaansulfonzuur en zouten daarvan en 2-sulfo-ethylmethacrylaat en zouten daarvan, door welke toevoeging de suspensie een viscositeit van minder dan 1,5 Pa.s en een gehalte aan droge stof, berekend als Ca(OH)2 of Mg(OH)2, van meer dan 60 gew.% heeft. 45 Tijdens de blusreactie wordt het anion van het anorganische zuur, dat S032', S042* of een mengsel daarvan is, toegevoegd in een zodanige hoeveelheid dat de concentratie tussen 1 en 50 g/l en bij voorkeur tussen 6 en 30 g/l ligt

Het anion leidt tot het ontstaan van een calcium- of magnesiumzout van het anorganische zuur, in het bijzonder CaS04 (bij voorkeur als CaS04.1/2 H20), MgS04 (bij voorkeur als MgS04.7H20) en mengsels 50 daarvan.

De concentratie van het polyanion in de suspensie is bijvoorbeeld 1-50 g/l, maar bij voorkeur tussen 10 en 30 g/l.

Polyanionen die de voorkeur hebben, zijn de acrylpolymeren of -copolymeren, in het bijzonder de polyacrylaten, polymethacrylaten, copolymeren van acryl- en methacrylzuuresters en mengsels daarvan.

55 De suspensie die zijn verkregen met de werkwijze volgens de uitvinding hebben in hun uitvoeringsvormen een viscositeit tussen 500 centipoise (0,5 Pa.s) en 1500 centipoise (15 Pa.s) en een gehalte aan droge stof van meer dan 60 gew.%.

194757 2

De suspensies die zijn verkregen met de werkwijze volgens de uitvinding, hebben een belangrijk gehalte aan grove deeltjes, zoals deeltjes met een deeltjesgrootte groter dan 100 pm.

Zo bevat de suspensie die verkregen is met de werkwijze volgens de uitvinding, in haar uitvoeringsvormen, calciumhydroxidedeeltjes en/ot magnesiumhydroxidedeeltjes met een belangrijke korrelgrootte. De 5 suspensies die verkregen zijn met de werkwijze volgens de uitvinding hebben een goede stabiliteit of een belangrijke weerstand tegen sedimentatie, hetgeen hun transport en toepassing vergemakkelijkt.

Met voordeel heeft ten minste 20%, bij voorkeur ten minste 30% van de calciumhydroxidedeeltjes een korrelgrootte groter dan 100 pm. Bij voorkeur heeft in een dergelijke suspensie meer dan 80% van de ' calciumhydroxidedeeltjes een korrelgrootte groter dan 20 pm.

10 De suspensie die is bereid met de werkwijze volgens de uitvinding bevat bij voorkeur in hoofdzaak alleen Ca(OH)2. Bij voorkeur bevat de suspensie dus minder dan 5 gew.%, in het bijzonder minder dan 1 gew.%, zelfs nagenoeg 0 gew.% magnesiumhydroxide, betrokken op het gewicht van het totaal van calciumhydroxide en magnesiumhydroxide.

De blusreactie van CaO, MgO, of mengsels daarvan wordt met voordeel uitgevoerd met behulp van een 15 oplossing die 1-50 g/l, en in het bijzonder 6-30 g/l S042' bevat

Tijdens deze blusreactie houdt men het reactiemedium in beweging en houdt men de temperatuur van het medium op ongeveer 40°C.

Men controleert met voordeel de blusreactie door het bepalen van de viscositeit van het reactiemedium. Zo voegt men bijvoorbeeld calciumoxide en/of magnesiumoxide toe aan de oplossing totdat een viscositeit 20 is verkregen die ligt tussen 300 en 1200 centipoise (tussen 0,3 en 1,2 Pa.s).

Bij een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding blust men het calciumoxide en/of magnesiumoxide in een waterige oplossing die ten minste een anion van een anorganisch zuur, in het bijzondër S042' bevat, totdat een reactiemengsel is verkregen met een viscositeit tussen 300 en 1200 centipoise, waarna men aan het mengsel een acrylpolymeer of -copolymeer, bij voorkeur gekozen uit een 25 polyacrylaat of polymethacrylaat of een copolymeer van acrylzuuresters en methacrytzuuresters of een mengsel daarvan, als middel voor de verlaging van de viscositeit, toevoegt en vervolgens calciumoxide en/of magnesiumoxide aan het mengsel toevoegt om dit te blussen, tot een viscositeit tussen 300 en 1200 centipoise wordt verkregen.

De suspensie van calciumhydroxide en/of magnesiumhydroxide die bijvoorbeeld verkregen is op de 30 hiervoor beschreven wijze kan vervolgens onderworpen worden aan een fasescheidlng (bijvoorbeeld filtratie), om een vaste fase (die uit deeltjes bestaat) en een vloeibare fase te verkrijgen.

De vaste fase, die met voordeel aan een droogbehandeling wordt onderworpen, wordt vervolgens fijngemaakt om microblaadjes te vormen, in het bijzonder van calciumhydroxide. Deze microblaadjes kunnen vervolgens indien nodig onderworpen worden aan een droging.

35 Na het opnieuw mengen van deze microblaadjes met water, is het mogelijk om een suspensie van calciumhydroxide en/of magnesiumhydroxide te verkrijgen die een complex van microblaadjes van calciumhydroxide en/of magnesiumhydroxide bevat

Dergelijke microblaadjes hebben bij voorkeur een dikte kleiner dan 0,5 pm, bij voorkeur kleiner dan 0,3 pm en kunnen, in bepaalde uitvoeringsvormen, een onderkant en een bovenkant parallel aan elkaar 40 hebben, waarbij het oppervlak van deze kanten kleiner is dan 200 pm2, bij voorkeur kleiner dan 100 pm2.

Als men het reactiemedium slechts onderwerpt aan een fasescheiding zoals een filtratie en eventueel een droging, verkrijgt men korrels of deeltjes van Ca(OH)2 in de vorm van een amalgaam van microblaadjes, in het bijzonder van microblaadjes met een dikte kleiner dan 0,5 pm, bij voorkeur kleiner dan 0,3 pm. De microblaadjes hebben bij voorkeur een onderkant en een bovenkant parallel aan elkaar, waarbij 45 het oppervlak van deze kanten kleiner is dan 200, bij voorkeur kleiner dan 100 pm2.

Dergelijke korrels hebben een gemiddelde deeltjesgrootte groter dan 20 pm, bij voorkeur groter dan 50 pm. Bij voorkeur heeft meer dan 80% van de deeltjes of korrels een deeltjesgrootte groter dan 20 pm.

De korrels die in het bijzonder van voordeel zijn, zijn die met een deeltjesgrootte groter dan 100, bij voorkeur groter dan 250 pm.

50 Dergelijke korrels hebben grove poriën (bijvoorbeeld tussen 30 en 50 pm), en derhalve worden ze met voordeel toegepast voor het vangen of gevangen houden van grove deeltjes.

Van de figuren is figuur 1 een schematisch overzicht van een inrichting die gebruikt kan worden voor de bereiding van een suspensie volgens de uitvinding, en geven de figuren 2 en 3 een beeld van een 55 calciumhydroxidekorrel bereid met de werkwijze volgens de uitvinding.

De inrichting die gebruikt wordt voor de bereiding van de suspensie volgens de uitvinding omvat een 3 194757 reactievat 1 omgeven door een koeimantel 11 en uitgerust met een roerder 12 (bij voorkeur een anker-roerder). Het calciumoxide en/of magnesiumoxide dat aanwezig is in een bunker 2 wordt aan het reactievat 1 toegevoerd door een wormschroef 3. De snelheid van de roerder ligt bijvoorbeeld tussen 200 en 600 toeren per minuut.

5 Het water, het anion van een anorganisch zuur en het tweede polyanion worden door de toevoerieidin-gen 41,42 respectievelijk 43 aan het reactievat 1 toegevoegd.

Het reactievat 1 heeft in de buurt van de bodem een afvoerleiding 5 voor de gevormde suspensie van calciumhydroxide en/of magnesiumhydroxide.

Het reactievat 1 is met voordeel uitgerust met een inrichting 6 voor het bepalen van de viscositeit, welke 10 inrichting 6 verbonden is met een bedieningstoestel 7, dat aangesloten is op de motor 8 die de wormschroef aandrijft. Dit bedienignstoestei 7 maakt het derhalve mogelijk om de snelheid van het inbrengen van CaO en/of MgO te beheersen om de van te voren bepaalde viscositeit te verkrijgen, dat wil zeggen dat aan het einde van de werkwijze een product verkregen wordt met een van te voren bepaalde viscositeit

Een temperatuurwaarnemer 9 is verbonden met een beheersingssysteem 10 van een afsluitschuif 21 15 voor het inbrengen van een koelvloeistof in de koeimantel 11 van het reactievat 1. Op deze wijze is het mogelijk om ervoor te zorgen dat de temperatuur van het mengsel dat in het reactievat aanwezig is niet boven een van te voren bepaalde temperatuur komt, in het bijzonder 40°C, bij voorkeur 30°C.

De suspensie volgens de uitvinding wordt met voordeel gebruikt voor de behandeling van industriële effluenten zoals zure effluenten (vloeistoffen of gassen), effluenten die zware metalen bevatten enzovoorts, 20 in het bijzonder dankzij de vorm de grootte van de deeltjes (microblaadjes, macroporiën, belangrijke korrelgrootte, laag watergehalte (20-30 gew.%)). De korrels volgens de uitvinding, in het bijzonder het gedeelte daarvan dat een korrelgrootte groter dan 200 pm heeft, worden met voordeel toegepast bij de vervaardiging van filterbedden. Dergelijke korrels hebben een laag specifiek oppervlak (9 nr^/g in vergelijking met 20-25 m2/g voor Ca(0H)2 van een bekende kalkmelk), maar vertonen macroporiën of kooien van 25 20-30 pm.

Tenslotte wordt door het fijn maken van de korrels van een kalkmelk, verkregen door filtratie en drogen, een mengsel van microblaadjes van Ca(0H)2 verkregen. Dergelijke blaadjes worden, gezien hun geringe dikte (0,2-0,3 pm) en gezien hun oppervlak (25-30 pm2), met voordeel toegepast bij de vervaardiging van films en bladen uit synthetisch materiaal en cellulosemateriaal (bijvoorbeeld papier). Dergelijke micro-30 blaadjes gedragen zich als vlamwerend materiaal.

De in deze beschrijving gegeven viscositeiten zijn bepaald met een Brookfield viscosimeter met naald nummer 3 bij een rotatiesnelheid van 60 toeren per minuut.

Voorbeelden 35 Voorbeeld 1

Men voegt calciumoxide toe aan een waterige oplossing die 10 g/l CaS04.1/2 HzO bevat Tijdens de exotherme hydratatiereactie houdt men de temperatuur van het medium op 40°C. De hydratatiereactie wordt uitgevoerd onder roeren (roersnelheid: 440 toeren per minuut).

Het calciumsulfaat dat aanwezig is in de oplossing remt de hydratatiereactie, dat wil zeggen, reduceert 40 de hydratatiesnelheid en maakt daardoor een betere afvoer van de tijdens de reactie vrijkomende warmte mogelijk.

Als de viscositeit van het reactiemengsel 0,8 Pa.s is, voegt men natriumpolyacrylaat toe in een hoeveelheid die overeenkomt met 1 gew.% van de gewenste hoeveelheid calciumhydroxide in de kalkmelk. Na deze toevoeging vertoont het mengsel dat onderworpen wordt aan roeren een viscositeit van 300 een-45 tipoise (0,3 Pa.s). Men gaat vervolgens door met het toevoegen van calciumoxide aan het mengsel totdat de viscositeit daarvan ongeveer 0,8 Pa.s is. Tijdens de hydratatiereactie van het calciumoxide houdt men de temperatuur van het reactiemedium op ongeveer 40°C.

De zo verkregen melk had een Ca(OH)2-concentratie van ongeveer 65 gew.%.

50 Voorbeeld 2

Men herhaalde voorbeeld 1, behalve dat men in een eerste stap een oplossing bereidde die 10 g/l CaS04.1/2 H20 en 6 g/l natriumpolyacrylaat bevatte, en men in een tweede stap de ongebluste kalk bluste met behulp van deze oplossing tot een viscositeit van 0,8 Pa.s was verkregen. De zo verkregen melk had een Ca(OH)2-concentratie van ongeveer 65-70 gew.%.

55 Door filtratie won men uit deze melk Ca(OH)2-deeltjes die weergegeven zijn in figuren 2 en 3. Deze deeltjes zijn aanwezig in de vorm van een complex of amalgaam van microblaadjes. Deze microblaadjes hebben een dikte in de orde van 0,1-0,2 pm. Deze microblaadjes hebben een onderkant en een bovenkant 194757 4 die parallel zijn aan elkaar. Het oppervlak van deze kanten is ongeveer 25-50 pm2.

De volgende tabel geeft een overzicht van de deeltjesgrootteverdeling van de kalkmelk die in dit voorbeeld is bereid en de deeltjesgrootteverdeling van een kalkmelk volgens de stand van de techniek.

5 TABEL 1

Melk volgens dit voorbeeld Bekende kalkmelk gew.% Ca(OH)2 65-70 25-35 10 gew.% deeltjes met korrelgrootte groter dan 500 pm 5 groter dan 250 pm 17 groter dan 200 pm 25 groter dan 100 pm 36 1S groter dan 80 pm 40 groter dan 10 pm 5 groter dan 5pm 15 groter dan 2pm 50 20

Zoals uit tabel 1 te zien is, wordt de melk van dit voorbeeld volgens de uitvinding gekenmerkt door de aanwezigheid van deeltjes of korrels met een gemiddelde korrelgrootte die veel groter is dan 20 pm (ongeveer 50 pm). In feite heeft meer dan 80 gew.% van de deeltjes een korrelgrootte groter dan 20 pm. Een belangrijk aantal van de deeltjes heeft een korrelgrootte groter dan 250 pm.

25

Voorbeeld 3

Men herhaalde voorbeeld 1, behalve dat een oplossing werd gebruikt die 20 g/l MgS04.7H20 bevatte in plaats van een oplossing die 10. g/l CaS04.1/2 H20 bevatte. Men bereidde hieruit een kalkmelk die ongeveer 65 gew.% Ca(OH)2 bevatte.

30 Niettegenstaande het feit dat een belangrijke hoeveelheid van de korrels een korrelgrootte groter dan 200 pm had, is gebleken dat deze kalkmelk een uitstekende stabiliteit had van meer dan 24 uur zonder beweging en van meer dan 15 dagen bij een lichte beweging (100 toeren per minuut).

De volgende tabel 2 geeft de viscositeit van de kalkmelk die in een reactievat is geplaatst en zachtjes wordt bewogen.

35 TABEL 2

Verblijftijd (dagen) viscositeit (Pa.s) 40 1 0,315 2 0,310 3 0,320 4 0,315 5 0,307 45 6 0,315

Een dergelijke kalkmelk kan dankzij de stabiliteit daarvan eenvoudig worden getransporteerd door tankwagens en daaruit worden ontladen.

50

Voorbeeld 4

Men herhaalde voorbeeld 2 behalve dat men het medium niet op een temperatuur van ongeveer 40°C hield.

De volgende tabel 3 geeft de temperatuur van een medium na toevoegen van 150 g CaO in 600 ml van een waterige oplossing die eventueel CaS04.1/2 H20 en natriumpolyacrylaat bevatte.

Claims (3)

5 194757 TABEL 3 Toevoeging 5 CaS04.1/2 H20 0 2 g/l 10 g/l Natriumpolyacrytaat 0 2 g 2 g Temperatuur in eC na X minuten 0 20 20 20 1 48 40 37 10 3 54 49 44 5 60 55 48 Dit voorbeeld toont dat, hoewel het niet mogelijk is om korrels van Ca(0H)2 volgens de uitvinding te 15 bereiden in afwezigheid van een tweede polyanion (natriumpolyacrylaat) het CaS04 het mogelijk maakt om de snelheid van de hydratatiereactie van de kalk terug te brengen en daarom de snelheid van het vrijkomen van warmte bij deze reactie te reduceren. 20 Conclusies

1. Werkwijze voor het bereiden van een suspensie van Ca(OH)z en/of Mg(OH)2 in water, waarbij men CaO en/of MgO blust met een waterige oplossing die ten minste een anion van een anorganisch zuur gekozen uit S032' en S042' bevat, met het kenmerk, dat men aan de waterige oplossing vóór, tijdens of aan het 25 einde van de blusreactie een polyanion toevoegt, dat een polymeer of copolymeer is dat anionische monomeereenheden bevat die afkomstig zijn van monomeren die gekozen zijn uit de groep van acrylzuur en zouten daarvan, methacrylzuur en zouten daarvan, vinylbenzylsulfonzuur en zouten daarvan, acrylamino- 2-methylpropaansulfonzuur en zouten daarvan en 2-sulfo-ethylmethacrylaat en zouten daarvan, door welke toevoeging de suspensie een viscositeit van minder dan 1,5 Pa.s en een gehalte aan droge stof berekend 30 als Ca(0H)2 of Mg(OH)2, van meer dan 60 gew.% heeft

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men vóór, tijdens of aan het einde van de blusreactie zo veel polyanion toegevoegd dat een concentratie tussen 1 en 50 g/l verkregen wordt

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat men het reactiemedium in beweging houdt en op een temperatuur van ongeveer 40°C houdt Hierbij 2 bladen tekening