可处理的钙镁悬浮液的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钙-镁水性悬浮液，包含：在水相中浓度大于或等于200g/kg的符 合通式aCa(OH)2.bMg(OH)2.cMgO的固体颗粒，其中，a、b和c表示质量分数，它们的总和 具有90~100%的值；和同时为降粘剂和粘度增加阻滞剂的添加剂。
【背景技术】
[0002] 多年来，各种尝试已应用于通过分散剂降低钙-镁水性悬浮液中使用的水量。
[0003] 从本发明的意义来说，术语"钙-镁水性悬浮液"是指在水相中浓度大于或等于 200g/kg的符合通式aCa(0H)2.bMg(0H)2.cMgO的固体颗粒的悬浮液，其中，a、b和c表 示质量分数，它们的总和具有90~100%的值。颗粒进一步含有作为质量分数的0~10% (代表整体每公斤几十克的）的材料，该材料当然可以含有杂质，即，来自Si02、Al203、Fe203、 Mn0、P205和/或SO3的相。这些固体颗粒也可以含有在熟化期间没有与水化合的作为原料 的氧化钙，以及任选以煅烧白云石的形式结合的碳酸钙CaCOjP/或碳酸镁MgC03。因此， 石灰乳将产生在熟石灰的悬浮液时应用的特定情况，即，Mg(011)2或MgO的含量很低并被视 为杂质的通式的特定情况。上述通式也可以表示为aCa(0H)2.bMg(0H)2.cMgO.d(其中d 具作为质量分数的〇~10%的值）。
[0004] 这种类型的钙-镁水性悬浮液可以通过熟化生石灰、含白云石的生石灰、生的煅 烧白云石或者生石灰与比化学计量（即比获得粉末状熟石灰（含钙的石灰、含白云石的 石灰）所需的量）大得多的量的水的混合物来获得；或者通过将符合通式aCa(0H)2.b Mg(0H)2.cMgO的固体颗粒混合到水相中来获得，其中，a、b和c表示质量分数，它们的总和 具有90~100 %的值。
[0005]目前使用的各种参数能够表征钙-镁水性悬浮液，且主要是粘度、固体颗粒含量、 这些颗粒的粒度和固体颗粒的反应性（即溶解速率）。
[0006] 粘度是关于应用和处理（泵送、在导管中运输……）悬浮液的决定性属性。为了 这个目的，根据经验能够得出：悬浮液的动态粘度应该小于2000mPa.s(US5616283)，并且 理想的是不超过1500mPa.s的动态粘度（W02007110401)。
[0007] 通常，粘度在固体物质浓度增大时和在悬浮颗粒的尺寸减小时增大。
[0008] 钙-镁水性悬浮液的反应性是由颗粒的溶解速率决定的。钙-镁水性悬浮液的反 应性可以通过将少量悬浮液注入大量脱矿质的水中进行测量。基于所得液相电导率的时间 依赖性变化的记录，开发该测量用于监测软化饮用水的石灰乳的反应性（V.VanEckeren等 人，《对于软化饮用水的改进石灰乳：遗留问题的答案》，Aqua，1994年，43 (1)期，1~10页 (v.VanEckerenetal.Improvedmilk-〇f-limeforsofteningofdrinkingwater:the answertothecarry-overproblem,inAqua, 1994, 43(1)，p. 1-10))。测量石灰乳的反应 性的过程的更多细节可在§6. 11.标准EN12485:2010的"用电导率测定溶解度指数"中 得到。
[0009] 钙-镁水性悬浮液的反应性也决定中和或沉淀操作。
[0010] 已知水性钙-镁悬浮的固体颗粒的溶解速率是最快的，因为颗粒的尺寸很小。进 一步地，颗粒的极好细度通常会降低悬浮液的固相的沉淀。
[0011] 通常，经济上有益的是能够增大石灰乳的浓度以降低运输成本和设备的尺寸（贮 存罐、泵......）。
[0012] 调和低粘度、高浓度和悬浮液中颗粒的尺寸减小的困难是可理解的。
[0013] 遗憾的是，虽然钙-镁水性悬浮液在给定时刻具有小于1500mPa. s的动态粘度，但 是这些悬浮液的粘度已知是不稳定的，并因此随着时间不断增大的事实依旧，这代表在悬 浮液的搅拌成为问题时和在悬浮液难以运输时应用的主要缺点，因为悬浮液不能保持可泵 送并因此承担堵塞并损坏贮存和运输设备的危险。
[0014] 为了解决这些稳定性问题，文献给出关于例如添加剂添加到其中或已具体地选择 固体颗粒的浓缩钙-镁水性悬浮液的信息。
[0015] 如何通过在少量碱金属氢氧化物的存在下添加分散剂来提高石灰乳的浓度是已 知的（US5616283)。该制备方法能够获得干材料浓度大于40%和动态粘度小于2000mPa. s甚至小于lOOOmPa.s。然而，使用分散剂是昂贵的并且与某些应用不相配。
[0016]当通过掺入具有较粗的颗粒尺寸的熟石灰或通过在促进颗粒生长的条件下熟化 生石灰、例如通过在熟化期间限制温度增加、通过添加诸如硫酸盐等添加剂来限制粘度增 大时，增大悬浮液中固相浓度也是已知的（BE1006655,US4464353)。这些石灰乳是反应性 较低的，这限制了其应用。而且，如果没有添加分散剂，则这些悬浮液沉降更快。
[0017] 通过文献EP1663869,也知晓基于石灰或基于粘度可控优选很低的石灰化合物的 水性悬浮液，以便能够在具有根据BET方法测定的在悬浮之前的比表面积小于或等于10m2/ g的固体材料颗粒的悬浮液中增大固体材料浓度和/或减小颗粒尺寸
[0018] 分散剂的其它家族已被描述，诸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铵类型的聚合物的衍生物（US4849128,US4610801)。
[0019] 通过文献EP594332、EP592169或US4375526,其它分散剂聚合物也是已知的。
[0020] 更具体地，文件W02007110401公开了在与石灰乳随时间推移的使用、应用、最佳 处理相配的水平上通过维持随时间推移的流动特性（诸如动态粘度、场应力或塑性粘度） 来稳定石灰乳。根据该文献的教导，通过添加选自碳水化合物或如通过氧化这些碳水化合 物或通过氢化这些碳水化合物所得到的某些它们的衍生物的一种或多种添加剂来获得该 结果。
[0021] 该文件中描述的添加剂更具体地是单糖、二糖、寡糖和多糖。
[0022] 通过文献W02006050567,通过基于葡萄糖和基于聚羧酸醋的分散剂的组合而在 存期间稳定、低粘度的熟石灰的水性悬浮液也是已知的。
[0023] 遗憾的是，这些教导需要添加剂或特定石灰的组合，或者求助于大量和/或与石 灰乳的某些应用不相配的添加剂；或者石灰乳不具有在足够长的时期（一天至数天）中预 期的粘度稳定性。
[0024] 为了解决该问题，根据本发明提供如上所述根据本发明的钙-镁水性悬浮液，因 此它初始包含同时作为降粘剂和阻滞粘度增加的试剂的添加剂，即，能够在制备期间获得 小于1500mPa.s、优选小于1200mPa.s的可接受粘度，并且能够在贮存钙-镁水性悬浮液的 时期中和在涉及同时作为降粘剂和粘度增加阻滞剂的添加剂的含量降低时减慢粘度增加 的添加剂。
【发明内容】
[0025] 为了这个目的，根据本发明的钙-镁水性悬浮液的特征在于：所述添加剂是膦酸 盐或膦酸，所述膦酸盐或膦酸选自含氮或不含氮的有机膦酸或它们的盐，更具体地选自由 氨基亚烷基多膦酸（其中所述亚烷基含有1至20个碳原子）、羟基烷叉多膦酸（其中烷叉 基含有2至50个碳原子）、膦酰基烷烃多羧酸（其中烷烃基团含有3至12个碳原子，并且 烷基膦酸基与羧酸基的摩尔比在1:2至1:4的范围内）、它们的诸如盐的衍生物，和它们的 混合物组成的组。
[0026]因此，根据本发明的钙-镁水性悬浮液能够在保持粘度在可接受值内，由此获得 更易于处理和贮存的石灰乳的同时，获得比用常规方法获得的固体颗粒的浓度更高的固体 颗粒。因此，在高的固体粒子浓度下且有机材料的规定与本解决方案所提供的相比更少的 情况下，根据本发明的钙-镁水性悬浮液是流动的。通过测量粘度来确定流动性。术语 "流动的"是指：粘度适中，小于1500mPa.s、特别是小于或等于1200mPa.s、优选小于或等于 lOOOmPa.s、而且更优选小于或等于800mPa.s、有利地小于或等于500mPa.s。
[0027] 根据本发明的钙-镁水性悬浮液中存在的膦酸盐或膦酸不仅使得钙-镁水性悬浮 液的粘度适中，而且能够起到在贮存期间中使粘度增加停止的作用。
[0028] 因此，在受益于以下两种效果，即起到降粘剂的作用和起到随时间推移的粘度增 加阻滞剂的作用的同时，可以通过添加膦酸盐或添加膦酸来配制根据本发明的固体颗粒高 度浓缩的钙-镁水性悬浮液。
[0029] 在本发明的意义上，术语"粘度增加阻滞剂"是指在搅拌或不搅拌下贮存至少2 周之后，且优选在贮存1个月以上之后，粘度仍然小于或等于1500mPa.s、优选小于或等 于1200mPa.s、更优选小于或等于lOOOmPa.s、有利地小于或等于800mPa.s、更有利地小于 500mPa.s〇
[0030] 膦酸盐或膦酸通常是络合剂、螯合剂、对金属离子具有活性的多官能试剂。
[0031] 根据定义，膦酸盐或膦酸包括与碳原子结合的酸形式或其相应的盐形式的至少一 种官能团p〇32_。膦酸盐的性质尤其来自于磷-碳键。这些性质是强阴离子（负）电荷、水 中溶解度大、在极端温度和pH条件下的水性体系中稳定性，和结合位点的多重性。因此，膦 酸盐具有提高水性体系性能的多个功能，即：
[0032] 通过阈值效应抑制形成水垢，
[0033] 隔离（金属离子的络合/螯合），
[0034] 分散悬浮液的固体颗粒，尤其是减少水垢沉积，
[0035] 抑制电化学腐蚀。
[0036] 它们的功能特性使得这些试剂能够在许多领域中应用。
[0037] 在本发明的意义上，术语"膦酸"或"膦酸盐"包括酸本身，或它们的共轭盐或混合 物，该酸可以以尤其是通过诸如NaOH或K0H的碱性化合物部分或完全中和的形式存在。无 论添加剂是否是部分或完全中和的酸形式，膦酸盐或膦酸的浓度以"活性酸"浓度进行表 不〇
[0038] 已示出，根据本发