由灰,特別是紙灰生產(chǎn)堿性產(chǎn)品的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及由灰，特別是紙灰生產(chǎn)堿性產(chǎn)品的方法。堿性產(chǎn)品可用作堿化劑（堿 水替代品），用作吸附劑，用于地基加固，或者用作填料。尤其是，該方法涉及用于進(jìn)一步產(chǎn) 品生產(chǎn)的工業(yè)灰和焚燒灰的節(jié)能循環(huán)和規(guī)定改進(jìn)。 現(xiàn)有技術(shù)
[0002] 至今為止，工業(yè)灰和焚燒灰之類的物質(zhì)主要用作廢料用于建筑和水泥工業(yè)。
[0003] 由于灰之類的原料的材料性質(zhì)，它們含有大量重要組分如Ca0、Mg0、Al20 3和Na 20， 廢物產(chǎn)品再循環(huán)到將重新引入工業(yè)工藝（例如紙?zhí)幚砗湍静奶幚?，或地基加固）中的堿性 產(chǎn)品中將是具有經(jīng)濟(jì)和生態(tài)意義的。
[0004] DE 10 2005 029500 A描述到通過(guò)間接使用高堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物含 量，在紙循環(huán)和木槳漂白中可以使用再循環(huán)灰代替堿水作為堿化劑。
[0005] 至今采用常規(guī)方法對(duì)灰之類的原料進(jìn)行再循環(huán)，特別是用常規(guī)研磨機(jī)器如球磨機(jī) 在濕法工藝中進(jìn)行研磨。但是，在常規(guī)濕磨方法中，由于研磨工具的磨損或設(shè)備的堵塞經(jīng)常 出現(xiàn)工業(yè)問(wèn)題和高停機(jī)時(shí)間。濕磨的另一個(gè)問(wèn)題在于該工藝在大氣條件下進(jìn)行，在研磨過(guò) 程中直接發(fā)生反應(yīng)。但是，使用常規(guī)研磨機(jī)器，由于研磨機(jī)器中的結(jié)塊和堵塞物，盡管干燥 工藝對(duì)堿性產(chǎn)品的使用非常有益，例如能夠避免后續(xù)的干燥工藝，卻仍然不能使用干法工 -H- 〇
[0006] 而且，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在常規(guī)方法中，不能實(shí)現(xiàn)堿性產(chǎn)品規(guī)定的粒度和高反應(yīng)性，或者僅 僅在高能耗的情況下才能實(shí)現(xiàn)。因此，至今為止，由于需要高能量，工業(yè)灰和焚燒灰之類的 原料的再循環(huán)是不經(jīng)濟(jì)的。
[0007] 此外，用常規(guī)方法生產(chǎn)的堿性產(chǎn)品往往團(tuán)聚并形成聚集體，從而導(dǎo)致不能實(shí)現(xiàn)規(guī) 定的粒度，堿性產(chǎn)品的反應(yīng)性低，因此由于低品質(zhì)而僅僅只能有限地重新引入工業(yè)過(guò)程中。
[0008] 至今為止，這些情況妨礙了大量原料有效地再循環(huán)用作可市場(chǎng)化堿性產(chǎn)品并對(duì)其 進(jìn)一步處理成為終產(chǎn)品。
[0009] 發(fā)明詳述
[0010] 針對(duì)發(fā)明背景，本發(fā)明的目的是提供一種能由灰生產(chǎn)堿性產(chǎn)品的方法，所述堿性 產(chǎn)品具有規(guī)定的粒度和高反應(yīng)性，因此能整合到工業(yè)方法中而無(wú)需造成使用高能量而造成 不經(jīng)濟(jì)。
[0011] 通過(guò)權(quán)利要求1的特征限定的方法實(shí)現(xiàn)該目的。本發(fā)明的有益改進(jìn)見(jiàn)從屬權(quán)利要 求。
[0012] 本發(fā)明是基于"非接觸"研磨的理念。特別是，在本發(fā)明的方法中，使原料的各顆 粒破碎，能帶來(lái)明顯較高的表面活性，同時(shí)降低能量輸入。而且，非接觸研磨機(jī)可以在干法 工藝和濕法工藝中工作。干法工藝的優(yōu)點(diǎn)是能夠很大程度上省略后續(xù)干燥處理，所得的堿 性產(chǎn)品基本上可以直接（例如）用于地基加固。在非接觸研磨方法中，假設(shè)在各顆粒中存 在水，假設(shè)由于高頻脈沖（壓力波）該水是氣態(tài)的，促進(jìn)顆粒的破碎。還假設(shè)顆粒本身被壓 力波激發(fā)并共振，然后爆裂。
[0013] 通過(guò)深入研宄，發(fā)明人已經(jīng)開發(fā)了一種適用于節(jié)能地生產(chǎn)具有規(guī)定粒度的反應(yīng)性 堿性產(chǎn)品的方法。
[0014] 該方法包括提供顆粒形式的灰作為原料，通過(guò)壓力波壓碎原料顆粒，原位分離 至少兩個(gè)具有不同平均粒度的部分，依據(jù)ISO 13320確定干產(chǎn)品的平均粒度，依據(jù)沉降 方法使用含該產(chǎn)品的常規(guī)水性漿液的X射線吸收來(lái)確定濕產(chǎn)品的平均粒度，所述水性漿 液通常通過(guò)乙醇稀釋而被設(shè)定在可測(cè)量的稠度，以防止小顆粒溶解。通常，灰的平均密 度為3. Og/cm3,對(duì)于液相，由于高度稀釋，采用的是乙醇的數(shù)據(jù)（密度0. 7764g/cm3,粘度 0.9144mPa · s)。
[0015] 在下文中將更詳細(xì)地描述該方法。
[0016] 在本發(fā)明范圍內(nèi)，反應(yīng)性應(yīng)理解為物質(zhì)在其與該物質(zhì)所處的介質(zhì)的表面處進(jìn)入化 學(xué)反應(yīng)或化學(xué)/物理鍵的能力。反應(yīng)性表面越大，物質(zhì)的反應(yīng)性越高。
[0017] 在本發(fā)明術(shù)語(yǔ)中，逆反應(yīng)應(yīng)理解為一種過(guò)程，在該過(guò)程中物質(zhì)在研磨過(guò)程后立即 喪失由于研磨處理帶來(lái)的狀態(tài)。在逆反應(yīng)中，例如，由于研磨處理產(chǎn)生的表面可以喪失其活 性，例如通過(guò)與研磨介質(zhì)反應(yīng)喪失其活性，或者通過(guò)反復(fù)形成團(tuán)聚體（再團(tuán)聚）喪失其活 性。
[0018] 在本發(fā)明方法中，原料可以作為水性溶液，例如作為懸浮液，分散體或乳液提供， 或者以干狀態(tài)提供，按照?qǐng)D2中描述，可以調(diào)節(jié)壓力，原料的溫度或干含量，以及向原料中 添加添加劑如二氧化碳或試劑。
[0019] 優(yōu)選地，以干狀態(tài)提供原料，例如通過(guò)吹風(fēng)機(jī)循環(huán)原料來(lái)進(jìn)行溫度和/或干含量 的設(shè)定。為此目的，在空氣或空氣/氣體氣氛中提供原料，優(yōu)選使用含〇) 2的氣體。
[0020] 原料全部是顆?；?，特別是晶體顆?；?，本發(fā)明的方法特別適用于紙灰以及灰和 紙灰的混合物。
[0021] 所述灰包括所有類型的焚燒灰和工業(yè)灰，特別優(yōu)選的灰是具有高含量CaO、MgO、 Al203、Na20的灰，例如具有低惰性含量（例如SiO2)和/或低重金屬含量的紙灰或木灰。根 據(jù)本發(fā)明，紙灰包含來(lái)自紙/紙板以及例如它們熱后處理之后的殘余物質(zhì)和殘余物再循環(huán) 得到的灰。所述灰進(jìn)一步包括來(lái)自燃燒工藝的灰，所述燃燒工藝在低于或高于850°C的溫度 下或在不同壓力下（例如濕氧化）進(jìn)行。此外，灰可以干態(tài)存在。
[0022] 例如，如圖2所示，原料還可以是灰與礦物質(zhì)、無(wú)機(jī)和/或有機(jī)固體的混合物。無(wú) 機(jī)物質(zhì)優(yōu)選包括焙燒物質(zhì)，特別優(yōu)選是大理石或焙燒粘土。無(wú)機(jī)物質(zhì)優(yōu)選包括顏料、纖維、 塑料、橡膠、豆類和其它固體。礦物質(zhì)優(yōu)選包括未燃、燃燒或燒結(jié)的礦物質(zhì)，特別優(yōu)選的是粘 土或含粘土物質(zhì)，氧化鈣，氫氧化鈣，氧化鎂，以及含這些礦物的物質(zhì)。
[0023] 原料可以顆粒形式提供，依據(jù)本發(fā)明，提供顆粒形式的物質(zhì)包括任何形態(tài)的顆粒 形式的原料。具體而言，原料的平均粒度為〇. 01 ym-lcm，優(yōu)選為0. 1 μπι-lOmm。
[0024] 在本發(fā)明方法中，利用相對(duì)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子通過(guò)干法和濕法壓碎顆粒，具體的裝置內(nèi) 部設(shè)置取決于待研磨的材料。由此，以干形式，優(yōu)選在高空氣流下，在振動(dòng)傳遞介質(zhì)中，在高 頻壓力脈沖壓碎機(jī)（下文中稱為HFPI或HFPI壓碎機(jī)）中使用無(wú)向壓力脈沖產(chǎn)生高頻壓力 波（在下文中也稱為壓力脈沖，例如大于8kHz的頻率），然后進(jìn)行原位分離，如圖2中稱為 "HFPI壓碎機(jī)和原位分離"。
[0025] 在HFPI壓碎機(jī)中，通過(guò)壓力波以非接觸方式壓碎原料顆粒。高頻沖擊壓力波前 (例如頻率大于8kHz)應(yīng)理解為壓力波或壓力脈沖。通過(guò)使用壓力波，固有頻率分裂、晶體 水分裂和顆粒之間振蕩的相互刺激有助于壓碎待研磨材料并增加待研磨材料的微孔隙率。 利用壓力波壓碎的操作在振動(dòng)傳遞介質(zhì)中進(jìn)行。
[0026] 例如，在DE 102 59 456 Al中描述了這種非接觸研磨或破碎工藝，其中脈沖時(shí)間 小于10 μ S的沖擊壓力波前（壓力波）和大于8kHz的后續(xù)頻率對(duì)顆粒進(jìn)行沖擊。在該方 法中，后續(xù)頻率可以改變。進(jìn)一步的詳細(xì)內(nèi)容參見(jiàn)DE 102 59 456 A1。
[0027] 例如，WO 91/07223中描述了壓碎的另一方法，優(yōu)選適用于以濕法壓碎顆粒。
[0028] 上述振蕩傳遞介質(zhì)是液體，例如水，水-溶劑混合物，其中一種或多種溶劑任選地 被乳化，以及兩種或更多種溶劑的溶劑混合物，空氣或空氣/氣體混合物。特別優(yōu)選的介質(zhì) 是任意組合的空氣，空氣/氣體和/或氣體的混合物，優(yōu)選的是包含含有CO 2的氣體的空氣 /氣體混合物。如果含有CO2，可以通過(guò)鈍化保護(hù)顆粒，避免發(fā)生逆反應(yīng)。優(yōu)選在干狀態(tài)下， 尤其在高空氣流下壓碎原料。
[0029] 以干法和濕法實(shí)施的HFPI壓碎可任選地在一個(gè)步驟或數(shù)個(gè)步驟中進(jìn)行，在數(shù)個(gè) 步驟中，HFPI壓碎在數(shù)個(gè)依次排成行或串聯(lián)的HFPI壓碎機(jī)中進(jìn)行。
[0030] 此外，在壓碎之前，壓碎過(guò)程中或壓碎之后，可任選地加入添加劑，該添加劑直接 與顆粒反應(yīng)或者例如通過(guò)鈍化作用保護(hù)顆粒。添加劑特別是一種或多種氣體或濃縮氣體， 優(yōu)選是含二氧化碳的氣體，特別優(yōu)選是來(lái)自火力發(fā)電站、蒸氣發(fā)電站