Композиция гашеной извести и способ ее получения
Изобретение относится к композиции гашеной извести, содержащей частицы Са(ОН)2 кристаллической морфологии в виде пластинок, характеризующихся диаметром D окружности, описанной вокруг пластинки, толщиной е, и коэффициентом формы, представляющим собой соотношение между указанным диаметром окружности, описанной вокруг пластинки, и указанной толщиной, с содержанием пластинок в композиции от 50 до 100% по отношению к общему количеству частиц Са(ОН)2 и коэффициентом формы от 10 до 300, а также к способу получения композиции. Технический результат заключается в получении частиц определенной морфологии для улучшения свойств гидроксидов кальция. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.
Настоящее изобретение относится к композициям гашеной извести, содержащим частицы Са(ОН)2 пластинчатой кристаллической морфологии, называемые пластинками, при этом указанные пластинки имеют определенный диаметр окружности, описанной вокруг пластинки, и толщину, а также коэффициент формы, представляющий собой соотношение между указанным диаметром окружности, описанной вокруг пластинки, и указанной толщиной.
Гашеная известь представляет собой совокупность твердых частиц, в основном дигидроксида кальция Ca(OH)2, которая является результатом промышленной гидратации или гашения негашеной извести при помощи воды. Ее называют также гидратированной известью. В дальнейшем дигидроксид кальция будет называться просто «гидроксидом кальция».
Под негашеной известью следует понимать минеральное твердое вещество, в химический состав которого в основном входит оксид кальция СаО. Негашеную известь обычно получают путем обжига известняка, в основном содержащего СаСО3. Негашеная известь содержит примеси, такие как оксид магния MgO, кремнезем SiO2 или глинозем Аl2O3 и т.д. в количестве нескольких процентов. Подразумевается, что эти примеси имеют вышеуказанные формы, но в действительности они могут присутствовать в различных фазах. Кроме того, негашеная известь содержит серосодержащие соединения; обычно сера присутствует в негашеной извести в количестве от 0,01 до 0,2 мас.%.
В варианте «сухого гашения» количество добавляемой воды ограничивают количеством, необходимым для реакции гашения, увеличенным на количество, теряемое в виде водяного пара по причине экзотермического характера реакции; получают продукт в виде порошка.
В варианте «влажного гашения» количество добавляемой воды присутствует в большом избытке по отношению к количеству, стехнометрически необходимому для реакции гашения. В этом случае получают «известковое молоко», то есть водную суспензию частиц гашеной извести.
В случае, который является промежуточным между двумя предыдущими, полученный продукт является тестообразным, и в этом случае говорят о «тестообразном гашении» (Lime putty на английском языке).
Как правило, полученная гашеная известь может содержать вышеупомянутые примеси, перешедшие из негашеной извести.
Обычно принято регулировать реакцию гидратации при помощи растворения СаО-повторного осаждения Са(ОН)2, ограниченного диффузией воды внутри твердого вещества СаО. В начале при контакте между негашеной известью и водой частицы извести растворяются на поверхности в наиболее активных центрах, способствующих образованию Са(ОН)2. Эта реакция сопровождается увеличением объема и выделением тепла. При этом частицы негашеной извести подвергаются воздействию напряжения, растрескиваются и способствуют образованию каналов для проникновения воды для гашения извести и продолжению реакции. Реакция прекращается, когда вся известь превращается в гидроксид кальция или когда вся вода системы израсходована.
Кинетика реакции гидратации негашеной извести в значительной степени зависит от реакционной способности негашеной извести. Негашеная известь, полученная в результате мягкого обжига, имеет повышенную пористость и большую поверхность контакта с водой для гашения извести. В этом случае реакция гидратации является очень быстрой, часто называемой взрывной. Локально температура может повышаться до 100°С, что приводит к реакции в паровой фазе. Для извести, обожженной в большей степени, и даже для пережженной извести, поверхность контакта между известью и водой ограничена, так как поры такой извести являются более закрытыми, и, следовательно, реакция гидратации проходит более медленно. Во всех случаях гашеная известь представляет собой совокупность неупорядоченных агломератов кристаллов Са(ОН)2 очень малого размера, которые могут иметь любую случайную морфологию, иногда считающуюся аморфной.
Таким образом, речь идет о нескольких явлениях: диффузии воды, разрыве зерен и реакции в ядре зерен. Наблюдение гашеной извести, в частности, при помощи электронного сканирующего микроскопа (ЭСМ) показывает:
- преобладающее количество агломератов любой неоднородной морфологии;
- несколько гексагональных кристаллов, свидетельствующих о вторичном и незначительном растворении Ca(OH)2 - рекристаллизации Са(ОН)2.
Чтобы развить отдельные свойства и улучшить существующие свойства гидроксидов кальция, необходимо получить гидроксиды кальция, в основном состоящие из частиц определенной морфологии, в частности, в виде пластинок вместо обычно встречающихся агломератов Ca(OH)2 случайной морфологии.
Известны синтетические гидроксиды кальция (портландит), полученные из гидроксида натрия и хлорида кальция, кристаллы которых имеют форму пластинок (см., например, Yasue et al. (Gypsum and lime, 1984), Yilmaz et al. (Journal of Materials Science Letters, 1991)). Эти кристаллы синтетического гидроксида кальция приводят к получению специфических продуктов, которые не являются кристаллами гашеной извести. Кроме того, ссылка Yilmaz et al. относится к композиции цемента и к влиянию суперпластификатора SMF на морфологию и кристаллизацию портландита.
Известен также усовершенствованный способ получения гексагональных кристаллов либо путем изменения механизмов гидратации негашеной извести, либо путем выдержки уже сформированного теста или водной суспензии для растворения Са(ОН)2 - рекристаллизации Са(ОН)2. Однако выдержка является слишком медленным и очень ограниченным процессом.
Для специалиста ясно как изменять механизмы гидратации путем замедления реакции гашения с целью контроля или изменения морфологии частиц Ca(OH)2. Хорошо известным средством для достижения более медленного гашения является использование пережженной негашеной извести. Однако наблюдение через ЭСМ показывает, что такое гашение не приводит к образованию пластинок или к другим специальным морфологиям.
Кроме того, можно изменять механизмы реакции гашения негашеной извести за счет применения добавок, в частности, для того, чтобы улучшить механизм растворения СаО/рекристаллизации Са(ОН)2 путем замедления кинетики гидратации.
Например, патент ЕР 0152008 раскрывает водную суспензию гашения, в которой присутствует сульфат кальция, а также органическое вещество, в частности оксикарбоновая кислота для замедления гашения негашеной извести. В этом документе не упомянуты кристаллы в виде пластинок.
Документ US 5332436 также раскрывает химические реагенты, изменяющие реакцию гашения, такие как этаноламин, этиленгликоль и их производные (см. столбец 2, строка 54 - столбец 3, строка 5). В нем также упоминается использование диэтиленгликоля (ДЭГ). Эти химические вещества замедляют реакцию гашения. При этом никаких минеральных добавок не вводят. Кроме того, в документе раскрыта кристаллизация в виде пластинок с целью увеличения удельной поверхности получаемой таким образом гашеной извести. Доля пластинок по отношению к агломератам любой морфологии не указана; их толщина тоже не раскрыта.
Объектом документа BE 1017305 являются частицы гидроксида кальция и/или магния с высокой реакционной способностью, отличающиеся тем, что они имеют дифракционную полосу при облучении рентгеновскими лучами, типичную для гашеной извести, интенсивностью, меньшей 50%, предпочтительно меньшей 20% (уменьшение не менее чем на 75%) интенсивности для традиционной гидратированной извести, что свидетельствует о слабой кристаллизации, причем дифракционная полоса в рентгеновских лучах тем интенсивнее, чем выше кристаллизация. Действительно, предпочтительно не менее 50 мас.%, предпочтительно не менее 75 или 85 мас.% частиц имеют вид очень слабо кристаллизованных мицелл. Согласно документу BE 1017305, эту гашеную известь получают при помощи простой реакции измельченной негашеной извести с водой в количестве, соответствующем специфическому массовому соотношению вода/извести 0,60/1, и, в случае необходимости, она может содержать добавки из семейства силоксанов или органических полимеров, содержащих одну или несколько эфирных и спиртовых функциональных групп и их смеси. В качестве предпочтительного варианта, этот документ упоминает, что не менее 50 мас.% частиц образовано пластинками, имеющими толщину менее 150 мкм, в частности менее 75 мкм (см. с.12, стр.24-26).
В документе KR 2002 0004916 раскрыто гашение, во время которого постепенно и при контролируемой температуре добавляют добавки в присутствии сорастворителя. Добавки являются замедлителями гашения и поверхностно-активными веществами или диспергаторами, добавляемыми в большом количестве, от 1 до 3% по отношению к воде гашения, то есть от 3% до 15% по отношению к массе негашеной извести.
Документ BE 1006655, на имя заявителя, касается способа получения известкового молока, имеющего низкую вязкость, с очень высокой концентрацией твердого вещества (до 60%). Это известковое молоко получают в присутствии минерального аниона (сульфата, сульфита или хлорида) и полианиона (полиакрилата, полиметакрилата, метакриловой кислоты…). Минеральный анион добавляют отдельно от органического полианиона, при этом минеральное соединение добавляют в начале, в ходе или в конце реакции, предпочтительно в ходе или в конце реакции, что связано с его ролью. Минеральный анион предназначен для замедления гидратации негашеной извести и должен способствовать образованию более крупных кристаллов Са(ОН)2, при этом полианион выполняет функцию диспергатора. Молоко, полученное этим методом, содержит микроскопические чешуйки Са(ОН)2. Эти микроскопические чешуйки имеют толщину менее 0,5 мкм, предпочтительно менее 0,3 мкм и могут иметь параллельные нижнюю и верхнюю поверхности, при этом площадь указанных поверхностей меньше 200 мкм2, предпочтительно меньше 100 мкм2.
В документе JP 60086066 раскрыто использование металлической соли сильной кислоты индивидуально или в комбинации с полиолом с целью получения кристаллов гашеной извести в виде пластинок. В этом документе не указано процентное содержание кристаллов специфической морфологии относительно неоднородных частиц Са(ОН)2. Температуру реакции поддерживают ниже 50°С, чтобы ограничить скорость реакции гидратации.
В уровне техники описаны различные механизмы, вызывающие замедляющий эффект добавок на реакцию гидратации негашеной извести:
- блокировка наиболее активных центров негашеной извести, в частности, за счет адсорбции добавок на поверхности частиц негашеной извести;
- образование вокруг частиц негашеной извести малорастворимого слоя, который замедляет реакцию гашения;
- адсорбция добавок на поверхности зародышей Са(ОН)2, препятствующая росту кристаллов;
- образование комплексов между добавками и ионами Са++ в растворе.
Для замедления кинетики гидратации негашеной извести предусматривают, в частности, использование сульфатов (а также сульфитов и бисульфитов). В частности, было показано, что использование сульфата способствует образованию пластинчатых гексагональных кристаллов гидроксида кальция. Однако процентное содержание гексагональных кристаллов остается небольшим, и, как правило, ширина пластинок остается незначительной по сравнению с их толщиной.
Добавление сульфата в качестве единственной добавки во время гашения, например, согласно JP 60086066, позволяет увидеть через ЭСМ пластинки, имеющие небольшой размер (диаметр <5 мкм) и большую толщину (толщина: 1-5 мкм).
Использование ДЭГ во время гашения в качестве единственной добавки, например, как в US 5332436 или в JP 60086066, не позволяет наблюдать в ЭСМ существенного количества пластинок или аналогичных им форм, которые находятся в незначительном количестве по сравнению со всей совокупностью частиц.
Как было указано выше, существует потребность в получении композиций гидроксида кальция, большинство частиц в которых имеет специфическую морфологию.
Настоящее изобретение призвано устранить недостатки известных технических решений и создать композиции гашеной извести с большим процентным содержанием частиц Са(ОН)2, имеющих определенную морфологию, в отличие от предшествующего уровня, в котором присутствие пластинок является случайным и/или не контролируемым, и во всех случаях пластинчатая морфология остается незначительной.
Для решения этой задачи изобретение предлагает композицию гашеной извести с содержанием пластинок от 50 до 100% по отношению к общему количеству частиц Са(ОН)2 и с коэффициентом формы от 10 до 300.
Композиция в соответствии с настоящим изобретением содержит преимущественную часть частиц Са(ОН)2, которые имеют форму пластинок, причем образование этих пластинок является контролируемым и воспроизводимым, при этом количество частиц Са(ОН)3 определенной морфологии превышает 50% по отношению к общему количеству частиц, включая обычно встречаемые частицы случайной морфологии.
Кроме того, в композиции в соответствии с настоящим изобретением указанные пластинки имеют поверхность характеристического размера D, превышающего толщину е. Характеристический размер D является диаметром окружности, описанной вокруг поверхности пластинки.
Действительно, необходимо, чтобы трехмерные кристаллы Са(ОН)2 определенной морфологии (частицы пластинчатой кристаллической морфологии) имели соотношение D/e, превышающее или равное 10.
Это соотношение в рамках настоящего изобретения называется «коэффициентом формы». В вышеупомянутых документах не раскрыта гашеная известь, содержащая такие частицы гидроксида кальция.
В частности, частицы с пластинчатой кристаллической морфологией имеют соотношение D/e, составляющее от 10 до 300, предпочтительно от 20 до 200, еще предпочтительнее от 30 до 100 и предпочтительно от 45 до 80.
Предпочтительно частицы композиции гашеной извести в соответствии с настоящим изобретением имеют, по существу, гексагональную пластинчатую кристаллическую морфологию.
Под выражением «по существу, гексагональная пластинчатая кристаллическая морфология» следует понимать трехмерные кристаллизованные частицы гашеной извести, одна из поверхностей которых после завершения кристаллизации имеет неправильное, правильное или усеченное гексагональное сечение.
Предпочтительно композиция гашеной извести имеет содержание пластинок, превышающее 70%, в частности, превышающее 80% и предпочтительно превышающее 90% по отношению к общему количеству частиц Са(ОН)2, включая обычно встречающиеся частицы случайной морфологии.
Предпочтительно размер D находится в пределах от 1 мкм до 80 мкм. Большинство частиц с пластинчатой кристаллической морфологией будет иметь размер D в пределах от 2 до 40 мкм и предпочтительно от 3 мкм до 30 мкм.
Предпочтительно толщина е составляет от 0,05 мкм до 1 мкм и предпочтительно от 0,1 до 0,5 мкм.
Предпочтительно композицию в соответствии с настоящим изобретением получают путем добавления, по меньшей мере, одного минерального соединения, содержащего серу, и органического соединения, а именно диэтиленгликоля (ДЭГ). Следовательно, композиция в соответствии с настоящим изобретением имеет содержание серы предпочтительно от 0,01% до 1,5% по отношению к массе композиции. Кроме того, в предпочтительном варианте композиция в соответствии с настоящим изобретением имеет содержание ДЭГ от 0,1% до 2% по отношению к массе композиции.
Таким образом, композиция гашеной извести в соответствии с настоящим изобретением позволяет поддерживать относительно высокую концентрацию Са(ОН)2, что обеспечивает повышенную чистоту композиции.
Предпочтительно гидроксид кальция присутствует в количестве от 80 мас.% до 98 мас.% по отношению к общей массе композиции, предпочтительно в количестве от 85% до 97%, в частности, от 90% до 96% и более предпочтительно от 92% до 95 мас.% по отношению к общей массе композиции.
Действительно, предпочтительно, чтобы при всех совпадающих морфологиях композиция гашеной извести в соответствии с настоящим изобретением имела высокую чистоту.
Предпочтительно содержание щелочного металла (в частности, натрия или калия) в композиции в соответствии с настоящим изобретением меньше 3 мас.%, в частности, меньше 2% и даже меньше 1 мас.% по отношению к общей массе композиции.
Другие варианты выполнения композиции в соответствии с настоящим изобретением указаны в прилагаемой формуле изобретения.
Объектом настоящего изобретения является также способ получения гашеной извести из негашеной извести.
Этот способ характеризуется тем, что содержит:
- смешивание негашеной извести, воды для гашения, серосодержащей минеральной добавки и ДЭГ,
- гашение указанной негашеной извести при помощи указанной воды для гашения в присутствии указанной серосодержащей минеральной добавки и ДЭГ,
- образование пластинок Са(ОН)2, имеющих диаметр окружности, описанной вокруг пластинки, и толщину, а также коэффициент формы, представляющий собой отношение указанного диаметра окружности, описанной вокруг пластинки, к толщине, составляющий от 10 до 300 при содержании пластинок от 50 до 100% по отношению к общему количеству образовавшихся частиц Са(ОН)2.
Композицию гашеной извести в соответствии с настоящим изобретением можно получить при помощи способа гашения негашеной извести с использованием пары добавок, при этом одна из них имеет минеральное происхождение (серосодержащая минеральная добавка), а другая - органическое (ДЭГ).
Указанную серосодержащую минеральную добавку и ДЭГ можно добавлять либо в негашеную известь, либо в воду гашения, вместе или раздельно (одну в негашеную известь, другую в воду). Во всех случаях эти две добавки должны присутствовать в момент введения в контакт воды с негашеной известью.
В предпочтительном варианте выполнения указанную серосодержащую минеральную добавку добавляют в негашеную известь, а ДЭГ добавляют в воду гашения.
В предпочтительном варианте выполнения указанную серосодержащую минеральную добавку и ДЭГ добавляют в воду гашения.
Как можно отметить, способ в соответствии с настоящим изобретением требует всего лишь наличия оборудования, в котором производят гашение обычным путем. Действительно, способ является исключительно гибким, так как добавки добавляют либо в негашеную известь, либо в воду гашения. Вместе с тем, предпочтительно добавлять комбинацию добавок в воду гашения.
Предпочтительно серосодержащую минеральную добавку выбирают из группы серосодержащих соединений, в которую предпочтительно входят сульфаты, сульфиты, бисульфаты и бисульфиты с растворимостью (при 20°С)≥1 г/дм3, их производные и их смеси. В частности, указанную минеральную добавку выбирают из группы, в которую входят CaSO4 (например, в виде гипса CaSO4, 2H2O), MgSO4, Na2SO4, Na2SO3, NaHSO4 и NaHSO3, их производные и их смеси.
Серосодержащей минеральной добавкой в соответствии с настоящим изобретением является соль или соответствующая кислота, выбираемая таким образом, чтобы она могла образовать малорастворимое соединение с ионами кальция в растворе в момент реакции гидратации негашеной извести. Предпочтительно это малорастворимое соединение имеет растворимость в воде от 0,05 до 3 г/дм3 при 20°С.
Предпочтительно указанную серосодержащую минеральную добавку добавляют в количестве от 0,1% до 5%, в частности, от 0,3% до 2,5% и предпочтительно от 0,5% до 1,5 мас.% обезвоженной добавки по отношению к массе негашеной извести.
Таким образом, общее количество серы, содержащейся в негашеной извести и в указанной серосодержащей минеральной добавке, присутствующей в среде до гашения, составляет от 0,03% до 1,75%,
Часть серы, присутствующей в среде до гашения, можно, разумеется, удалить при помощи избыточной воды, и считают, что доля серы, остающаяся в композиции в соответствии с настоящим изобретением, колеблется от 50% до 100% серы, первоначально присутствовавшей в среде перед гашением.
Кроме того, предпочтительно ДЭГ добавляют в количестве от 0,1 мас.% до 2,5 мас.% по отношению к массе негашеной извести, в частности, от 0,2% до 1% и предпочтительно от 0,3% до 0,6 мас.% по отношению к массе негашеной извести.
Предпочтительно указанную воду добавляют для гашения при массовом соотношении негашеная известь/вода, составляющем от 1/1,5 до 1/12. Предпочтительно негашеную известь добавляют в воду. При этом получают продукт в виде теста или известкового молока.
В некоторых вариантах выполнения время реакции составляет от 1 до 5 часов, в частности 2 часа. Предпочтительно реакционную среду перемешивают в течение всей реакции или в течение части времени реакции.
Способ не требует никакого контроля температуры.
Время выдержки указанной смеси с перемешиванием или без него, составляет несколько часов, в частности от 12 ч до 24 ч, выдержку можно применять также для реакционной среды. Последующий этап удаления воды, в случае необходимости, в сочетании с дроблением или измельчением позволяет получить порошкообразный продукт.
Этот способ обеспечивает регулирование морфологии, благодаря вышеуказанной комбинации добавок.
Другие варианты выполнения способа в соответствии с настоящим изобретением указаны в прилагаемой формуле изобретения.
Другие отличительные признаки, детали и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего не ограничительного описания со ссылками на примеры и на фигуры.
Фиг.1 - вид в электронный сканирующий микроскоп, сфокусированный на пластинке Са(ОН)2, полученной в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.2 - вид в электронный сканирующий микроскоп совокупности пластинок Са(ОН)2 композиции в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.3 - вид в электронный сканирующий микроскоп, сфокусированный на пластинке Са(ОН)2 композиции в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.4 - графическая иллюстрация влияния серосодержащей минеральной добавки (гипс) и ДЭГ на кинетику реакции гашения негашеной извести в соответствии с настоящим изобретением.
Как показано на фиг.1 и 3, композиция в соответствии с настоящим изобретением содержит частицы Са(ОН)2 в виде, по существу, гексагональных пластинок, имеющих высокий коэффициент формы (небольшая толщина е и большой диаметр D описанной окружности). На фиг.2 показана совокупность полученных частиц, среди которых в большом количестве присутствуют пластинки.
Как можно констатировать, частицы имеют, по существу, гексагональную пластинчатую (небольшая толщина е и большой диаметр D) кристаллическую морфологию. Это значит, что при кристаллизации проявляется тенденция к образованию правильных или неправильных гексагональных кристаллов, включая все промежуточные формы, показанные на фиг.2.
На фиг.4 показано изменение температуры в зависимости от времени гашения, когда 150 г промышленной негашеной извести гидратируют в 600 мл воды при первоначальной температуре 20°С. Здесь представлены четыре варианта: 1) контрольный раствор без добавки; 2) гашение негашеной извести водой, содержащей 0,5% ДЭГ; 3) гашение негашеной извести водой, содержащей 1% гипса; и 4) гашение негашеной извести водой, содержащей 1% гипса и 0,5% ДЭГ. Процентное содержание вышеупомянутых добавок выражено по отношению к массе негашеной извести.
Как можно понять из фиг.4, сам по себе ДЭГ практически не изменяет кривую по сравнению с контрольным раствором. Кроме того, формирование пластинок не наблюдается (см., в частности, сравнительный пример №2). Что же касается гипса, то он сам по себе позволяет замедлить реакцию. Задержка гидратации показана значением t60, то есть временем, необходимым для достижения 60°С в суспензии гашеной извести при первоначальной температуре воды 20°С. При этом наблюдается пластинчатая морфология, но коэффициент формы остается невысоким (см., в частности, сравнительный пример №1).
При одновременном использовании гипса и ДЭГ на фиг.4 отмечается синергизм двух добавок, при этом добавление ДЭГ приводит к дополнительному эффекту замедления по сравнению с добавлением только одного гипса. Наблюдается пластинчатая морфология с высоким коэффициентом формы (см., в частности, пример №1).
Эти результаты дают основание предположить, что минеральная добавка с содержанием серы влияет на контроль морфологии, тогда как ДЭГ влияет на контроль толщины пластинок.
Далее при помощи не ограничительных примеров следует более детальное описание изобретения.
Примеры
Примеры 1-10
Все испытания проводились с использованием 150 г промышленной негашеной извести одинакового происхождения, за исключением примера 7. Массу воды для реакции гидратации вычислили по выбранному для этой реакции массовому соотношению CaO/H2O, как показано в таблице 1 ниже. Для каждой реакции вычисленную массу воды, предварительно нагретой до 20°С, залили в емкость, оборудованную системой перемешивания. Систему перемешивания выбрали таким образом, чтобы диаметр лопастей мешалки соответствовал примерно 50% внутреннего диаметра изотермической емкости.
В воду добавили добавки: сначала минеральную добавку, затем органическую (ДЭГ); различные используемые добавки, а также количества, в которых их вводят, представлены в таблице 1 ниже. Количества добавок выражены по отношению к массе негашеной извести.
Перемешивание осуществляли в течение нескольких минут, чтобы обеспечить хорошую однородность системы. По истечении этого времени в смесь вода/добавки вводили 150 негашеной извести. Эту реакционную среду перемешивали в течение 2 часов, затем полученное при помощи этого способа известковое молоко выдерживали в течение ночи, после чего фильтровали на бумаге и сушили при 105°С. Характеристику гидратированных продуктов получают при помощи электронного сканирующего микроскопа (ЭСМ).
Пример 11
Пример 1 повторили с 20 кг негашеной извести. Продукт, полученный в данных условиях с 20 кг негашеной извести, аналогичен продукту, полученному в тех же экспериментальных условиях с 150 г негашеной извести. Количество полученных пластинок превышает 90%, диаметр D пластинок составляет от 3 до 45 мкм, тогда как толщина е достигала 0,2-0,3 мкм. Коэффициент формы составил от 10 до 225.
Сравнительные примеры
Сравнительный пример 1
Повторили пример 1, но без добавления органического соединения. Масса серы в негашеной извести равна 0,015 г, тогда как масса серы, вносимой минеральной добавкой, равна 0,353 г. Масса первоначальной твердой смеси равна 151,5 г, и количество серы в первоначальной смеси составляет, таким образом, 0,24. Результаты показаны в таблице 2. Как можно отметить, произошел синтез многочисленных частиц гашеной извести Са(ОН)2 с пластинчатой кристаллической морфологией, но пластинки являются очень мелкими, а коэффициент формы является низким.
Сравнительный пример 2
Повторили пример 1, но без добавления минеральной добавки. Результаты показаны в таблице 2. Как можно отметить, образование пластинок не наблюдается.
Сравнительный пример 3
Повторили пример 1, но минеральной добавкой является сульфат натрия, и отношение негашеной извести по отношению к количеству воды составила 1/0,6. Результаты показаны в таблице 2. Как можно отметить, образование пластинок не наблюдается, что, по всей видимости, можно объяснить тем, что пропорциональное количество негашеной извести по отношению к количеству воды является слишком большим.
Сравнительный пример 4
Повторили пример 2, но добавкой является шестиводный нитрат магния. Результаты показаны в таблице 2. Как можно отметить, образование пластинок не наблюдается.
Сравнительный пример 5
Повторили пример 2, но в качестве добавки использовали четырехводный йодат магния. Результаты показаны в таблице 2. Как можно отметить, пластинки присутствуют в очень небольшом количестве, они являются слишком мелкими, и коэффициент формы является слишком низким.
Сравнительный пример 6
Повторили пример 1, но минеральной добавкой, добавленной в количестве 1% обезвоженной минеральной добавки по отношению к массе негашеной извести, является SrSO4, который является малорастворимым носителем серы (растворимость в воде при 20°С=0,14 г/дм3). Масса серы в негашеной извести равна 0,015 г, тогда как масса серы, вносимой минеральной добавкой, равна 0,261 г. Масса первоначальной твердой смеси равна 151,5 г, и процентное содержание серы в первоначальной смеси составляет 0,18. Результаты показаны в таблице 2. Как можно отметить, образование пластинок гашеной извести Са(ОН)2 с пластинчатой кристаллической морфологией очень ограничено.
Сравнительный пример 7
Повторили пример 1, но минеральной добавкой, добавленной в количестве 1% обезвоженной минеральной добавки по отношению к массе негашеной извести, является пятиводный Na2S2O3, то есть растворимый носитель серы, но образующий с ионами Са++ в растворе, поступающими из негашеной извести, высоко растворимое соединение (растворимость в воде при 20°С СаS2O3 является очень высокой). Масса серы в негашеной извести равна 0,015 г, тогда как масса серы, вносимой минеральной добавкой, равна 0,608 г. Масса первоначальной твердой смеси равна 151,5 г, и процентное содержание серы в первоначальной смеси составляет 0,41. Результаты показаны в таблице 2. Как можно отметить, образование пластинок не наблюдается.
Сравнительный пример 8
Повторили пример 1, но уменьшили пропорцию воды в смеси. На этот раз 500 г негашеной извести добавили в 500 г деминерализованной воды при 20°С, что соответствует соотношению СаО/Н2O 1/1 вместо 1/4, как в примере 1. Этот случай можно рассматривать как тестообразную/сухую гидратацию. Перемешивание изменили, чтобы получить однородную смесь. Масса серы в негашеной извести равна 0,05 г, тогда как масса серы, вносимой минеральной добавкой, равна 1,176 г. Масса первоначальной твердой смеси равна 505 г, и процентное содержание серы в первоначальной смеси составляет 0,24. Результаты показаны в таблице 2. Как можно отметить, образование пластинок не наблюдается.
Сравнительный пример 9
Повторили пример 1, но органическую добавку, используемую в примере 1, заменили моноэтиленгликолем (МЭГ) в количестве 0,5% от массы негашеной извести. Масса серы в негашеной извести равна 0,015 г, тогда как масса серы, вносимой минеральной добавкой, равна 0,353 г. Масса первоначальной твердой смеси равна 151,5 г, и процентное содержание серы в первоначальной смеси составляет 0,24. Результаты показаны в таблице 3. Как можно отметить, полученные пластинки являются мелкими, а их коэффициент формы невысоким. Полученные частицы гашеной извести Са(ОН)2 с пластинчатой кристаллической морфологией подобны пластинкам, полученным в сравнительном примере 1 только в присутствии гипса, что свидетельствует о том, что МЭГ не оказывает дополнительного влияния по сравнению с только одним гипсом.
Сравнительный пример 10
Повторили пример 1, но ДЭГ, используемый в качестве органической добавки в примере 1, заменили триэтиленгликолем (ТЭГ) в количестве 3% от массы негашеной извести. Масса серы в негашеной извести равна 0,015 г, тогда как масса серы, вносимой минеральной добавкой, равна 0,353 г. Масса первоначальной твердой смеси равна 151,5 г, и процентное содержание серы в первоначальной смеси составляет 0,24. Результаты показаны в таблице 3. Как можно отметить, полученные пластинки являются мелкими, а их коэффициент формы невысоким. Полученные частицы гашеной извести Ca(OH)2 с пластинчатой кристаллической морфологией подобны пластинкам, полученным в сравнительном примере 1 только в присутствии гипса, что свидетельствует о том, что ТЭГ не оказывает дополнительного влияния по сравнению с только одним гипсом.
Сравнительный пример 11
Повторили пример 1, но ДЭГ, используемый в качестве органической добавки в примере 1, заменили диэтаноламином (ДЭА) в количестве 3% от массы негашеной извести. Масса серы в негашеной извести равна 0,015 г, тогда как масса серы, вносимой минеральной добавкой, равна 0,353 г. Масса первоначальной твердой смеси равна 151,5 г, и процентное содержание серы в первоначальной смеси составляет 0,24. Результаты показаны в таблице 3. Как можно отметить, полученные пластинки являются мелкими, а их коэффициент формы невысоким. Полученные частицы гашеной извести Са(ОН)2 с пластинчатой кристаллической морфологией подобны пластинкам, полученным в сравнительном примере 1 только в присутствии гипса, что свидетельствует о том, что ДЭА не оказывает дополнительного влияния по сравнению с только одним гипсом.
| Таблица 3 сравнительных примеров | |||
| Пример | 9 | 10 | 11 |
| Минеральная добавка | CaSO4·2Н2О | CaSO4·2H2O | CaSO4·2H2O |
| Соотношение1 | 1 | 1 | 1 |
| Органическая добавка | MEG | TEG | DEA |
| Соотношение2 | 0,5 | 3 | 3 |
| СаО/Н2О3 | 1/4 | 1/4 | 1/4 |
| Р, %6 | 90 | 80 | 80 |
| D, мкм4 | <10 | <10 | 2-15 |
| е, мкм5 | 1-5 | 13 | 0.5-2 |
| D/e7 | 2-10 | 3-10 | 1-30 |
| Соотношение1 - мас.% обезвоженного соединения по отношению к массе СаО. | |||
| Соотношение2 - мас.% органической добавки по отношению к массе СаО. | |||
| Соотношение3 - массовое отношение количества негашеной извести к количеству воды. | |||
| D, мкм4 - диаметр пластинок в мкм=диаметр окружности, описанной вокруг пластинки, в мкм. | |||
| е, мкм5 - толщина пластинок в мкм. | |||
| Р, %6 - пропорциональное количество частиц, имеющих морфологию пластинок, по отношению к количеству частиц Са(ОН)2. | |||
| D/e7 - коэффициент формы=отношение диаметра (мкм) к толщине (мкм) пластинок. |
Разумеется, настоящее изобретение не ограничивается описанными выше вариантами выполнения, и в него можно вносить различные изменения, не выходя за рамки прилагаемой формулы изобретения.
1. Композиция гашеной извести, содержащая частицы Са(ОН)2 кристаллической морфологии в виде пластинок, характеризующихся диаметром D окружности, описанной вокруг пластинки, и толщиной е, а также коэффициентом D/e формы, представляющим собой соотношение между указанным диаметром окружности, описанной вокруг пластинки, и указанной толщиной равное от 10 до 300, отличающаяся тем, что содержание пластинок в композиции гашеной извести составляет от 50 до 100% по отношению к общему количеству частиц Са(ОН)2.
2. Композиция гашеной извести по п.1, в которой указанный коэффициент D/e формы составляет от 20 до 200, предпочтительно от 30 до 100 и более предпочтительно от 45 до 80.
3. Композиция гашеной извести по п.1 или 2, в которой указанные частицы имеют, по существу, гексагональную пластинчатую кристаллическую морфологию.
4. Композиция гашеной извести по п.1 или 2, в которой указанное содержание пластинок превышает 70%, в частности, превышает 80% и предпочтительно превышает 90% по отношению к общему количеству частиц Са(ОН)2.
5. Композиция гашеной извести по п.1 или 2, в которой диаметр D находится в пределах от 1 мкм до 80 мкм, в частности от 2 до 40 мкм и предпочтительно от 3 мкм до 30 мкм.
6. Композиция гашеной извести по п.1 или 2, в которой указанная толщина е составляет от 0,05 мкм до 1 мкм и предпочтительно от 0,1 до 0,5 мкм.
7. Композиция гашеной извести по п.1 или 2, в которой содержание серы составляет предпочтительно от 0,01% до 1,5% по отношению к массе композиции.
8. Композиция гашеной извести по п.1 или 2, в которой содержание диэтиленгликоля (ДЭГ) составляет предпочтительно от 0,1% до 2% по отношению к массе композиции.
9. Композиция гашеной извести по п.1 или 2, в которой гидроксид кальция присутствует в количестве от 80% до 98% по отношению к общей массе композиции, предпочтительно в количестве от 85% до 97%, в частности от 90% до 96% и более предпочтительно от 92% до 95% по отношению к общей массе композиции.
10. Способ получения гашеной извести из негашеной извести, отличающийся тем, что он включает:
- смешивание негашеной извести, воды для гашения, серосодержащей минеральной добавки и ДЭГ,
- гашение указанной негашеной извести при помощи указанной воды для гашения в присутствии указанной серосодержащей минеральной добавки и ДЭГ,
- образование пластинок Са(ОН)2, имеющих диаметр окружности, описанной вокруг пластинки, и толщину, а также коэффициент формы, представляющий собой отношение указанного диаметра окружности, описанной вокруг пластинки, к толщине и составляющий от 10 до 300 при содержании пластинок от 50 до 100% по отношению к общему количеству образовавшихся частиц Са(ОН)2.
11. Способ по п.10, в котором указанную серосодержащую минеральную добавку добавляют в негашеную известь, а ДЭГ добавляют в воду для гашения.
12. Способ по п.10, в котором указанную серосодержащую минеральную добавку и ДЭГ добавляют в воду для гашения.
13. Способ по любому из пп.10-12, который дополнительно включает выдержку указанной смеси в течение от 12 ч до 24 ч.
14. Способ по любому из пп.10-12, в котором указанную серосодержащую минеральную добавку выбирают из группы, в которую входят сульфаты, сульфиты, бисульфаты и бисульфиты с растворимостью (при 20°С), превышающей или равной 1 г/дм3, и, в частности, выбирают из группы, в которую входят CaSO4, MgSO4, Na2SO4, Na2SO3, NaHSO4 и NaHSO3, их производные и их смеси.
15. Способ по любому из пп.10-12, в котором указанную серосодержащую минеральную добавку добавляют в количестве от 0,1% до 5%, в частности от 0,3% до 2,5% и предпочтительно от 0,5% до 1,5% обезвоженной добавки по отношению к массе негашеной извести.
16. Способ по любому из пп.10-12, в котором ДЭГ добавляют в количестве от 0,1% до 2,5% по отношению к массе негашеной извести, в частности от 0,2% до 1% и предпочтительно от 0,3% до 0,6% по отношению к массе негашеной извести.
17. Способ по любому из пп.10-12, в котором указанную воду добавляют для гашения при массовом соотношении негашеная известь/вода, составляющем от 1/1,5 до 1/12.
18. Способ по любому из пп.10-12, который дополнительно включает стадию удаления воды, в случае необходимости, в сочетании с дроблением или измельчением.
