由灰,特别是纸灰生产碱性产品的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及由灰，特别是纸灰生产碱性产品的方法。碱性产品可用作碱化剂（碱 水替代品），用作吸附剂，用于地基加固，或者用作填料。尤其是，该方法涉及用于进一步产 品生产的工业灰和焚烧灰的节能循环和规定改进。 现有技术
[0002] 至今为止，工业灰和焚烧灰之类的物质主要用作废料用于建筑和水泥工业。
[0003] 由于灰之类的原料的材料性质，它们含有大量重要组分如Ca0、Mg0、Al20 3和Na 20， 废物产品再循环到将重新引入工业工艺（例如纸处理和木材处理，或地基加固）中的碱性 产品中将是具有经济和生态意义的。
[0004] DE 10 2005 029500 A描述到通过间接使用高碱金属氧化物和碱土金属氧化物含 量，在纸循环和木桨漂白中可以使用再循环灰代替碱水作为碱化剂。
[0005] 至今采用常规方法对灰之类的原料进行再循环，特别是用常规研磨机器如球磨机 在湿法工艺中进行研磨。但是，在常规湿磨方法中，由于研磨工具的磨损或设备的堵塞经常 出现工业问题和高停机时间。湿磨的另一个问题在于该工艺在大气条件下进行，在研磨过 程中直接发生反应。但是，使用常规研磨机器，由于研磨机器中的结块和堵塞物，尽管干燥 工艺对碱性产品的使用非常有益，例如能够避免后续的干燥工艺，却仍然不能使用干法工 -H- 〇
[0006] 而且，已经发现在常规方法中，不能实现碱性产品规定的粒度和高反应性，或者仅 仅在高能耗的情况下才能实现。因此，至今为止，由于需要高能量，工业灰和焚烧灰之类的 原料的再循环是不经济的。
[0007] 此外，用常规方法生产的碱性产品往往团聚并形成聚集体，从而导致不能实现规 定的粒度，碱性产品的反应性低，因此由于低品质而仅仅只能有限地重新引入工业过程中。
[0008] 至今为止，这些情况妨碍了大量原料有效地再循环用作可市场化碱性产品并对其 进一步处理成为终产品。
[0009] 发明详述
[0010] 针对发明背景，本发明的目的是提供一种能由灰生产碱性产品的方法，所述碱性 产品具有规定的粒度和高反应性，因此能整合到工业方法中而无需造成使用高能量而造成 不经济。
[0011] 通过权利要求1的特征限定的方法实现该目的。本发明的有益改进见从属权利要 求。
[0012] 本发明是基于"非接触"研磨的理念。特别是，在本发明的方法中，使原料的各颗 粒破碎，能带来明显较高的表面活性，同时降低能量输入。而且，非接触研磨机可以在干法 工艺和湿法工艺中工作。干法工艺的优点是能够很大程度上省略后续干燥处理，所得的碱 性产品基本上可以直接（例如）用于地基加固。在非接触研磨方法中，假设在各颗粒中存 在水，假设由于高频脉冲（压力波）该水是气态的，促进颗粒的破碎。还假设颗粒本身被压 力波激发并共振，然后爆裂。
[0013] 通过深入研宄，发明人已经开发了一种适用于节能地生产具有规定粒度的反应性 碱性产品的方法。
[0014] 该方法包括提供颗粒形式的灰作为原料，通过压力波压碎原料颗粒，原位分离 至少两个具有不同平均粒度的部分，依据ISO 13320确定干产品的平均粒度，依据沉降 方法使用含该产品的常规水性浆液的X射线吸收来确定湿产品的平均粒度，所述水性浆 液通常通过乙醇稀释而被设定在可测量的稠度，以防止小颗粒溶解。通常，灰的平均密 度为3. Og/cm3,对于液相，由于高度稀释，采用的是乙醇的数据（密度0. 7764g/cm3,粘度 0.9144mPa · s)。
[0015] 在下文中将更详细地描述该方法。
[0016] 在本发明范围内，反应性应理解为物质在其与该物质所处的介质的表面处进入化 学反应或化学/物理键的能力。反应性表面越大，物质的反应性越高。
[0017] 在本发明术语中，逆反应应理解为一种过程，在该过程中物质在研磨过程后立即 丧失由于研磨处理带来的状态。在逆反应中，例如，由于研磨处理产生的表面可以丧失其活 性，例如通过与研磨介质反应丧失其活性，或者通过反复形成团聚体（再团聚）丧失其活 性。
[0018] 在本发明方法中，原料可以作为水性溶液，例如作为悬浮液，分散体或乳液提供， 或者以干状态提供，按照图2中描述，可以调节压力，原料的温度或干含量，以及向原料中 添加添加剂如二氧化碳或试剂。
[0019] 优选地，以干状态提供原料，例如通过吹风机循环原料来进行温度和/或干含量 的设定。为此目的，在空气或空气/气体气氛中提供原料，优选使用含〇) 2的气体。
[0020] 原料全部是颗粒灰，特别是晶体颗粒灰，本发明的方法特别适用于纸灰以及灰和 纸灰的混合物。
[0021] 所述灰包括所有类型的焚烧灰和工业灰，特别优选的灰是具有高含量CaO、MgO、 Al203、Na20的灰，例如具有低惰性含量（例如SiO2)和/或低重金属含量的纸灰或木灰。根 据本发明，纸灰包含来自纸/纸板以及例如它们热后处理之后的残余物质和残余物再循环 得到的灰。所述灰进一步包括来自燃烧工艺的灰，所述燃烧工艺在低于或高于850°C的温度 下或在不同压力下（例如湿氧化）进行。此外，灰可以干态存在。
[0022] 例如，如图2所示，原料还可以是灰与矿物质、无机和/或有机固体的混合物。无 机物质优选包括焙烧物质，特别优选是大理石或焙烧粘土。无机物质优选包括颜料、纤维、 塑料、橡胶、豆类和其它固体。矿物质优选包括未燃、燃烧或烧结的矿物质，特别优选的是粘 土或含粘土物质，氧化钙，氢氧化钙，氧化镁，以及含这些矿物的物质。
[0023] 原料可以颗粒形式提供，依据本发明，提供颗粒形式的物质包括任何形态的颗粒 形式的原料。具体而言，原料的平均粒度为〇. 01 ym-lcm，优选为0. 1 μπι-lOmm。
[0024] 在本发明方法中，利用相对旋转的转子通过干法和湿法压碎颗粒，具体的装置内 部设置取决于待研磨的材料。由此，以干形式，优选在高空气流下，在振动传递介质中，在高 频压力脉冲压碎机（下文中称为HFPI或HFPI压碎机）中使用无向压力脉冲产生高频压力 波（在下文中也称为压力脉冲，例如大于8kHz的频率），然后进行原位分离，如图2中称为 "HFPI压碎机和原位分离"。
[0025] 在HFPI压碎机中，通过压力波以非接触方式压碎原料颗粒。高频冲击压力波前 (例如频率大于8kHz)应理解为压力波或压力脉冲。通过使用压力波，固有频率分裂、晶体 水分裂和颗粒之间振荡的相互刺激有助于压碎待研磨材料并增加待研磨材料的微孔隙率。 利用压力波压碎的操作在振动传递介质中进行。
[0026] 例如，在DE 102 59 456 Al中描述了这种非接触研磨或破碎工艺，其中脉冲时间 小于10 μ S的冲击压力波前（压力波）和大于8kHz的后续频率对颗粒进行冲击。在该方 法中，后续频率可以改变。进一步的详细内容参见DE 102 59 456 A1。
[0027] 例如，WO 91/07223中描述了压碎的另一方法，优选适用于以湿法压碎颗粒。
[0028] 上述振荡传递介质是液体，例如水，水-溶剂混合物，其中一种或多种溶剂任选地 被乳化，以及两种或更多种溶剂的溶剂混合物，空气或空气/气体混合物。特别优选的介质 是任意组合的空气，空气/气体和/或气体的混合物，优选的是包含含有CO 2的气体的空气 /气体混合物。如果含有CO2，可以通过钝化保护颗粒，避免发生逆反应。优选在干状态下， 尤其在高空气流下压碎原料。
[0029] 以干法和湿法实施的HFPI压碎可任选地在一个步骤或数个步骤中进行，在数个 步骤中，HFPI压碎在数个依次排成行或串联的HFPI压碎机中进行。
[0030] 此外，在压碎之前，压碎过程中或压碎之后，可任选地加入添加剂，该添加剂直接 与颗粒反应或者例如通过钝化作用保护颗粒。添加剂特别是一种或多种气体或浓缩气体， 优选是含二氧化碳的气体，特别优选是来自火力发电站、蒸气发电站