(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）生石灰を水に添加する代わりに水を生石灰に添加して、石灰のペーストを得るステップ、及び
ｂ）前記石灰のペーストを用いて粉末度の大きい消石灰乳を形成するステップ
を少なくとも含む、粉末度の大きい石灰乳を製造する方法であって、
前記石灰乳は、懸濁液の水相中に消石灰粒子を含み、前記消石灰粒子は、メタノール中でレーザー粒度計を用いて測定された２μｍ以上、６μｍ以下のｄ５０を有する、上記方法。
【請求項２】
前記石灰のペーストが、撹拌条件下で、水を生石灰に徐々に添加することによって得られる、請求項１に記載の粉末度の大きい石灰乳を製造する方法。
【請求項３】
前記水を生石灰に徐々に添加することが、石灰のペーストを形成するときの生石灰による水の取り込みを制御するための、水を添加するパターンを呈している、請求項２に記載の粉末度の大きい石灰乳を製造する方法。
【請求項４】
前記徐々に添加して石灰のペーストを形成することが連続プロセスであり、そのプロセスの間に、生石灰を徐々に水和することがハイドレーター内への生石灰の供給速度を調整することによって行われ、ここでは、水を生石灰に添加するために一定限度量の水を含む所定の雰囲気が供給される、請求項２又は３に記載の粉末度の大きい石灰乳を製造する方法。
【請求項５】
徐々に添加して石灰のペーストを形成することが、水のミストをハイドレーター内に噴霧することによって行われる、請求項２から４のいずれか一項に記載の粉末度の大きい石灰乳を製造する方法。
【請求項６】
前記水のミストが、添加する水の制御されたサイズの液滴である、請求項５に記載の粉末度の大きい石灰乳を製造する方法。
【請求項７】
前記石灰のペーストを形成するために添加される水が、炭水化物、糖、糖アルコール、ソルビトール、二酸化炭素、リン酸塩、硫酸塩、炭酸水素塩、ケイ酸塩、ホスホン酸塩、ポリアクリル酸塩、ポリカルボン酸、低分子量の有機酸、これらの混合物及び誘導体からなる群から選択される添加剤を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の粉末度の大きい石灰乳を製造する方法。
【請求項８】
前記消石灰粒子が、メタノール中でレーザー粒度計を用いて測定された２．５μｍ以上、５．５μｍ以下のｄ５０を有する、請求項１に記載の粉末度の大きい石灰乳を製造する方法。
【請求項９】
前記石灰のペーストを用いて粉末度の大きい消石灰乳を形成するステップが、水を石灰のペーストに添加するステップである、請求項１から８のいずれか一項に記載の粉末度の大きい石灰乳を製造する方法。
【請求項１０】
前記石灰のペーストを用いて粉末度の大きい消石灰乳を形成するステップが、石灰のペーストを水に添加するステップである、請求項１から８のいずれか一項に記載の粉末度の大きい石灰乳を製造する方法。
【請求項１１】
前記粉末度の大きい消石灰乳を形成するステップが、バッチステップであり、所定量の前記石灰のペーストを所定量の水中に添加することによって、又は所定量の水を所定量の前記石灰のペースト中に添加することによって、前記粉末度の大きい消石灰乳を生成する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の粉末度の大きい石灰乳を製造する方法。
【請求項１２】
前記粉末度の大きい消石灰乳を形成するステップが、連続ステップであり、その連続ステップは、前記石灰のペーストを、粉末度の大きい消石灰乳の送出口を備え、石灰の水性懸濁液を含有する容器内に供給するステップ、及び、前記容器に水を供給し、続いてそれによって得られた前記粉末度の大きい消石灰乳を送出するステップを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の粉末度の大きい石灰乳を製造する方法。
【請求項１３】
石灰のペーストが、水を生石灰に徐々に添加することによって作製され、前記水を徐々に添加することが、前記粉末度の大きい消石灰乳を形成するステップの間に、前記粉末度の大きい消石灰乳に達するまで続行される、請求項１から１０及び１２のいずれか一項に記載の粉末度の大きい石灰乳を製造する方法。
【請求項１４】
石灰のペーストが、水を生石灰に徐々に添加することによって作製され、前記水を徐々に添加することが、前記粉末度の大きい消石灰乳を形成するステップの間に、前記粉末度の大きい消石灰乳に達するまで続行される、請求項１１に記載の粉末度の大きい石灰乳を製造する方法。
【請求項１５】
前記水を徐々に添加することが、前記粉末度の大きい消石灰乳を形成するステップの前記所定量の水が添加されるまで、水を添加する量を増加することによって行われる、請求項１４に記載の粉末度の大きい石灰乳を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末度の大きい石灰乳（ｍｉｌｋ  ｏｆ  ｌｉｍｅ  ｏｆ  ｇｒｅａｔ  ｆｉｎｅｎｅｓｓ）を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石灰は、カルシウム−マグネシウム化合物であり、本明細書では以下、カルシウム系化合物と呼ぶ。
【０００３】
ＣａＯ及びＣａ（ＯＨ）２などのカルシウム系化合物には、多くの実用的用途がある。例えば、これらの物質は、飲料水、廃水及び下水の処理において、煙道ガスの処理において、土壌の中和剤及び養分として、構造物のための地盤安定化のために、並びに建築材料の構成成分として使用される。
【０００４】
酸化カルシウムであるＣａＯは、「生石灰（ｑｕｉｃｋｌｉｍｅ）」と呼ばれることが多く、一方、水酸化カルシウムであるＣａ（ＯＨ）２は、「水和石灰（ｈｙｄｒａｔｅｄ  ｌｉｍｅ）」と呼ばれ、両方とも略式に「石灰（ｌｉｍｅ）」と呼ばれることもある。生石灰は、通常は塊又は小石状の形態であるが、粉末の形態の場合もある。乾燥水和石灰は、通常は粉末である。
【０００５】
現在の工業の慣行によれば、これらの化合物をさらに加工してそれらの扱いの容易さを向上させるために、乾燥ＣａＯ又は乾燥Ｃａ（ＯＨ）２を水と混合して、水性懸濁液、すなわち、石灰乳とも呼ばれるスラリーを形成することがある。この石灰乳は、水和石灰（水酸化カルシウム−Ｃａ（ＯＨ）２）とも呼ばれる消石灰（ｓｌａｋｅｄ  ｌｉｍｅ）の液体懸濁液であり、それは、不純物、特に、シリカ、アルミナ、未燃焼の石灰石（ＣａＣＯ３）、酸化マグネシウム又は水酸化マグネシウムを数パーセント程度まで明らかに含むことがある。
【０００６】
そのような懸濁液は、生石灰（酸化カルシウム−ＣａＯ）を大過剰の水で消化することによって、又は水和石灰を水と混合することによって得られる。
【０００７】
得られた水性懸濁液は、固形物の質量濃度（固形分％）、酸を中和するスラリーの化学反応性、及び懸濁液中の粒径分布（粘度を一部制御する）によって、特徴付けられる。
【０００８】
これらの特徴は、スラリーの特性、主にその粘度及び反応性を決定する。
【０００９】
石灰乳が水和石灰から得られるとき、水和石灰の粒子は水中に懸濁する。水和石灰は、一般的な大気によるハイドレーター（ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  ｈｙｄｒａｔｏｒ）（分粒システムを備えていても備えていなくてもよい）によって生成され、そこにおいて、生石灰はプレミキサー内で特定の質量比で水に添加され、シーズニングチャンバー（ｓｅａｓｏｎｉｎｇ  ｃｈａｍｂｅｒ）と呼ばれる場所で、前記水と一緒に混合される。ハイドレーター内の温度は１００℃（２１２°Ｆ）未満である。粒径分布は、使用する生石灰出発物質の性質、並びに用いる特定の製造プロセス（分級システムの存在又は非存在、篩分けシステム又は粉砕システム）に応じて変動することとなる。水和石灰から作製した石灰乳は、それを生成した元の水和物のものと同様の粒径分布を有することとなり、固形分は５重量％から２０重量％まで変動し得る。
【００１０】
生石灰から商業的な連続プロセスで作製された石灰乳は、典型的には、一般的なペースト型石灰消化機（ｐａｓｔｅ  ｓｌａｋｅｒ）、滞留型石灰消化機（ｄｅｔｅｎｔｉｏｎ  ｓｌａｋｅｒ））、又はボールミル型石灰消化機（ｂａｌｌ  ｍｉｌｌ  ｓｌａｋｅｒ）（Ｂｏｙｔｏｎ、１９８０）によって生成される。すべての場合において、生石灰は過剰量の水に添加され、一緒に混合されて、５〜３０重量％の範囲の固形分を有するスラリーを生成する。水は消化操作（ｓｌａｋｉｎｇ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）の間に発熱反応で生石灰粒子と反応して、消石灰を形成する。生石灰を過剰な水で消化する間、水和の温度は１００℃（２１２°Ｆ）未満である。石灰乳の粒径分布は、生石灰の性質と、篩分け（ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ）、沈降（ｓｅｔｔｌｉｎｇ）及び粉砕（ｍｉｌｌｉｎｇ）を含めた粗粒分を除去するシステムとの両方に応じて変化する。
【００１１】
石灰スラリーは、バッチ又は連続プロセスのいずれかで作製することができる。
【００１２】
一般に、輸送費用及び設備（貯蔵所、ポンプなど）の規模を低減させるために、石灰乳の固形分を増加させることができると、経済的に有利である。
【００１３】
固形分５〜３０重量％の石灰乳の移送は、大きい貯蔵タンク、ポンプ、及び設備を必要とするために経済性に乏しい。このことは、石灰乳の消化機（ｓｌａｋｅｒ）のほとんどが、石灰乳が使用されている場所に設置されているという事実を説明している。オフサイトで作製して移送できるようにした、固形分を高めた石灰乳に伴う課題は、それらが固体を多く含有すればするほど濃くなり（ｔｈｉｃｋｅｒ）、ポンプ輸送及び使用が困難になることである。石灰乳の薄さ又は濃さ（ｔｈｉｎｎｅｓｓ  ｏｒ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）は、粘度と呼ばれる。粘度という用語は、本出願では、センチポアズ（ｃＰ）という単位又はミリパスカル・秒（ｍＰａ・ｓ）という単位で測定される動的又は絶対粘度を意味する。１センチポアズは、国際単位系では１ミリパスカル・秒（ｍＰａ・ｓ）に等しい。石灰乳の用途に関しては、約１５００ｍＰａ．ｓの粘度を超えないことが望ましく、ある工業的用途では、好ましくは約４００ｍＰａ．ｓを超えないことが望ましいということを、経験から確立することができている。
【００１４】
固形分に加えて、粘度は粒径によっても制御される。固形分が同じであるが粒径分布が異なる水性懸濁液は、粘度の値が異なることとなる。粒径が細かいほど、粘度が高くなる。
【００１５】
石灰乳の粒径は、廃水処理における相対的な中和又は凝集能力を考慮する上で重要な特性である。これは石灰乳の反応性と呼ばれ、その反応性は、特に、少量の前記石灰乳を大量の脱塩水で希釈することによって作製した溶液の導電性を測定することによって測定できる。この技法は、欧州規格ＥＮ１２４８５に開示されている。脱塩水への石灰の粒子の溶解速度は、粒径が小さくなれば速くなることが知られている。換言すると、石灰乳の反応性は、その構成粒子が小さくなれば通常は高くなる。
【００１６】
石灰乳の粒径は、懸濁液の固相の沈降速度（ｓｅｔｔｌｉｎｇ  ｒａｔｅ）又は堆積速度（ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｒａｔｅ）を考慮する上でも重要な特性である。粒子が粗くなればなるほど石灰乳は速く沈降し、それが速く沈降するほど、一定の固形分を維持するために断続的な又は連続的な混合が必要となる。沈降又は堆積によって、硬く密集した堆積物が生成する可能性があり、そのような堆積物は激しく撹拌しても容易に懸濁しない。
【００１７】
石灰乳において、高固形分、低粘度及び微粒径という特性を両立させるのは往々にして困難な作業であることは、関連技術の当業者にはよく理解されている。幾つもの技術がこれまでに用いられてきている。
【００１８】
例えば、少量のアルカリ金属水酸化物の存在下で分散剤を添加することによって石灰乳の固形分を増加させる方法が知られている（米国特許第５，６１６，２８３号、４，８４９，１２８号、及び４，６１０，８０１号）。この調製方法によって、石灰乳の総重量に基づいて４０重量％超の乾燥物質の濃度、及び１２００ｍＰａ．ｓ未満の粘度を実現することが可能となる。しかしながら、分散剤を使用しても石灰乳の粒径は変わらず、したがってその反応性は変わらず、操作の費用を増大させ、特定の用途には適合しない。
【００１９】
より粗い粒径を有する水和石灰を配合することにより、又は結晶粒の成長に好ましい条件下で生石灰を消化することにより、例えば、消化中の温度の上昇を制限することによって、例えば、硫酸塩などの添加剤を添加することによって、粘度の増加を制限しながら、懸濁液中の固形分を増加させる方法もまた知られている（米国特許第４，４６４，３５３号）。そのような石灰乳は反応性がより低く、それによってその使用が限定される。
【００２０】
高固形分で比較的粘度が低く、反応性が高い、微粒の石灰乳は、幾つかの工業的用途において、例えば、工業用水処理用途において特に好ましい。石灰乳を生成するための既存の生成技術は、そのような専門化された用途の必要条件を満たしている場合もそうでない場合もある。石灰スラリーを生成するための既知の商業用技術の幾つかとして以下のものが挙げられる：
【００２１】
市販品である「Ｎｅｕｔｒａｌａｃ（商標）ＳＬＳ４５」は、固形分４５重量％のスラリーであり、６００ｍＰａ．ｓ未満の粘度、並びに次の値の粒径分布、すなわち２．５〜３．５μｍのｄ５０及び９０μｍ未満のｄ１００を有する。
【００２２】
米国特許第５５０７５７２号に特に開示されているような設備及びプロセスは、石灰乳生成の別の一般的手法である。生石灰は、混合用に横型パドルを備えたバッチタンク内で水に添加される。得られた石灰乳の粒径分布、ｄ５０値は、約１０〜２０μｍである。石灰乳の初期粘度を低減させるために、石膏を添加して粒径を増大させることもできる。得られる固形分は、一般に、３０〜４０重量％の範囲内である。このタイプのプロセスは、土壌安定化タイプの用途に優れた石灰乳を生石灰から生成するために使用することができるが、一般に、スラリーの粗い性質及び石膏の添加によって、水処理及び他の特化されたタイプの用途には不適当となる。
【００２３】
したがって、生石灰から作製された石灰乳の１つの制限は、典型的には、そのようなスラリーは、ポンプ輸送には不適当で且つ石灰乳の反応性を低減させる粗粒分を有することである。
【００２４】
消石灰の品質に影響を及ぼす変数は、Ｊ．Ａ．Ｈ．Ｏａｔｅｓ−「石灰及び石灰石（Ｌｉｍｅ  ａｎｄ  ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ）」（２２９〜２４８頁）並びにＢｏｙｎｔｏｎ−「石灰及び石灰石の化学及び技術（Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｏｆ  ｌｉｍｅ  ａｎｄ  ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ）」（３２８〜３３７頁）に開示されている。
【００２５】
生石灰から微粒の石灰乳を生成するために、幾つかのルートが先行技術で開発された。それらのうちの１つは、既に小さい粒径を示し、消化反応中に消石灰の小粒子を生じる、反応性の高い生石灰を使用する。
【００２６】
結果として、そのような選択肢は、残念ながら特定のタイプの生石灰を出発物質として使用することに制限される。
【００２７】
実際に、消石灰乳を生成する一般的なプロセスの間に、出発物質としての生石灰の温度上昇反応性（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｒｉｓｅ  ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ）に応じて、異なる品質のスラリーに達する可能性があることが知られている。
【００２８】
生石灰の温度上昇反応性は、欧州規格ＥＮ４５９−２又は米国規格ＡＳＴＭ  Ｃ１１０に従って測定することができ、本明細書では以下、生石灰の反応性とも短く呼ばれる。
【００２９】
米国規格ＡＳＴＭ  Ｃ１１０では、生石灰の反応性は、１００ｇの生石灰を４００ｍＬの水中に２５℃で添加したときに３０秒で発生する温度上昇によって定義される（通常ΔＴ３０と呼ばれる）。
【００３０】
欧州規格ＥＮ４５９−２では、生石灰の反応性はｔ６０温度上昇として定義され、これは、粉末にした１５０ｇの生石灰（０〜１ｍｍ）を添加したときに６００ｍｌの水を２０℃から６０℃にするのに要する時間に相当する。
【００３１】
同様に、粉末にした１５０ｇの生石灰（０〜１ｍｍ）を添加したときに６００ｍｌの水を２０℃から３０℃にするのに要する時間に相当する、ｔ３０値を定義することができる。
【００３２】
典型的には、反応の遅い生石灰（ｔ６０が３分〜２０分の間）は、より遅く溶解及び水和し、それによってより粗い石灰乳が生成する。反対に、反応性の高い生石灰（ｔ６０が２．５分未満、好ましくは１分未満）は、より微粒の石灰乳を生成する。
【００３３】
生石灰から微粒の石灰乳を生成するための他の手法には、幾つかのアクション、例えば、消化反応中に温度を上昇させる（例えば、より高温で水を使用するなど）が含まれる。形成されたスラリーの混合条件は、形成された石灰乳中の消石灰の粒子のサイズに影響を及ぼす別の要因である。石灰乳中の消石灰粒子のサイズを減少させるために、消化水（ｓｌａｋｉｎｇ  ｗａｔｅｒ）又は石灰乳に直接、添加剤を添加することもできる。このような手法には、欠点が認識されているが、「石灰及び石灰石（Ｌｉｍｅ  ａｎｄ  ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ）」−Ｊ．Ａ．Ｈ．Ｏａｔｅｓの２３０頁に説明されているような再凝集現象につながるという不利益もある。
【００３４】
当然のことながら、粒子のサイズを小さくするために石灰乳を湿式粉砕することもできるが、そのような手法は、実施するのが複雑な、エネルギーを消費する追加的なステップを必要とする。
【００３５】
残念なことに、生石灰から微粒の石灰乳を生成するための既存の選択肢はすべて、欠点を示し、その欠点は、例えば、使用可能な生石灰のタイプに対する制限、望ましくない凝集体の存在、数多くの別個のプロセスステップ、硝酸塩などの望ましくない添加剤の存在、又は、著しく生産性の低下を招く磨砕デバイスなどの高エネルギーを消費する複雑なデバイスの使用などである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
したがって、現在のところ、先行技術の上述の欠点を回避しながら粉末度の大きい石灰乳を生成するための確実で簡単な方法に対する必要性が依然として存在しており、特に、出発物質の特性に制限的に依存すること、必要とされる添加剤、数多くの別個のプロセスステップが存在すること、複雑なデバイスを使用すること、又はそのデバイスで所望の粉末度を実現するのにエネルギーを消費する若しくは費用がかかることが、ある一定の品質の石灰乳に達することへの制約となっている。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
この問題を解決するために、本発明は、粉末度の大きい消石灰乳（ｍｉｌｋ  ｏｆ  ｓｌａｋｅｄ  ｌｉｍｅ  ｏｆ  ｇｒｅａｔ  ｆｉｎｅｎｅｓｓ）の特定の製造方法を使用することによる、上述のような粉末度の大きい石灰乳を製造する方法を提供する。
【００３８】
本発明による粉末度の大きい石灰乳を製造する方法は、
ａ）予備水和された石灰（ｐｒｅｈｙｄｒａｔｅｄ  ｌｉｍｅ）、生石灰を水に添加する代わりに水を生石灰に添加することによって得られる石灰のペースト、及びこれらの混合物からなる群から選択される１種の石灰化合物を用意するステップ、並びに
ｂ）前記石灰化合物を用いて粉末度の大きい消石灰乳を形成するステップ
を少なくとも含む。
【００３９】
本発明によれば、予備水和された石灰、及び生石灰を水に添加する代わりに水を生石灰に添加することによって得られる石灰のペーストの群から選択される、特別に選択された出発物質から出発することによって、粉末度の大きい消石灰乳を得ることができることが見出された。
【００４０】
したがって、本発明によって得られる消石灰乳は、その大きい粉末度によって、最初に使用する生石灰の反応性と必ずしも関連せずに、高い反応性を示す。これは予想外であった。なぜなら、今まで生石灰から作製される微粒の石灰乳は、高反応性の生石灰を消化することによって実質的に得られたからである。
【００４１】
実際に、予備水和された石灰、又は生石灰を水に添加する代わりに水を生石灰に添加することによって得られる石灰のペースト、からなる群から選択される特定の石灰化合物を選択することは、粉末度の大きい消石灰乳は予備水和された石灰化合物が存在することによって得られるということと、概念を共有しているということが見出された。
【００４２】
粉末度の大きい消石灰乳が予備水和された石灰から形成される場合、消石灰乳を形成するステップの間に導入される予備水和された石灰の粒子は、予備水和された粒子であって、所定量の水でさらに消化されて消石灰乳を形成する。この後者の場合、その量の水は予備水和された石灰の粒子に添加されても、又は反対に予備水和された石灰がその量の水に添加されてもよい。
【００４３】
粉末度の大きい消石灰乳が、生石灰を水に添加する代わりに水を生石灰に添加することによって得られる石灰のペーストから形成される場合、予備水和された石灰が水を添加する間の中間生成物として形成され、その中間生成物は、水の添加につれて、石灰のペーストが形成されるまでに程度の差はあるが徐々に消滅する。
【００４４】
そのように得られた石灰のペーストは、水を添加して石灰のペーストを形成する間に高温が得られるために、既に非常に微細な粒子を示す。
【００４５】
石灰のペーストは、前記粉末度の大きい消石灰乳を形成するために、水を石灰のペーストに添加するか、又は石灰のペーストを水に添加するかのいずれかによって、その後さらに希釈される。
【００４６】
石灰化合物が予備水和された石灰である場合、これは、既存の市販品である予備水和された石灰であっても、新たに作製された予備水和された石灰であってもよい。予備水和された石灰から出発した場合、粉末度の大きい消石灰乳が得られることに加えて、予備水和された石灰を形成するために極めて高いグレードの生石灰を使用することを必要とせずに、粉末度の大きい消石灰乳に達することができることが示されている。したがって、予備水和された石灰を形成する場合に、均一な水の取り込みを用いて予備水和された石灰を形成するように部分水和の間の条件が制御される限り、粉末度の大きい石灰乳は、広範囲の出発物質である生石灰から作製することができる。
【００４７】
予備水和された石灰は、コアである生石灰（ＣａＯ）と、ＣａＯコアを覆う保護層又は薄膜を一時的に形成している水和石灰Ｃａ（ＯＨ）２のコーティングとからなる粒子によって作製される。かかる予備水和された石灰は、とりわけ欧州特許第１１５４９５８号及び仏国特許第２８４１８９５号に開示されている。
【００４８】
先行技術によれば、生石灰のコアの周りに水和石灰のコーティングが存在すると、例えば汚泥又は水処理において、粒子のＣａＯコアの消化反応を遅延させるのにとりわけ有用である。既に述べたように、生石灰は、水又は水相と接触すると、極めて速く発熱を伴う爆発的な消化反応を起こす。水和石灰からなる保護層又は薄膜は、水相と粒子のコアを形成している生石灰との間の接触を遅延させる。
【００４９】
予備水和された石灰を使用して懸濁液を形成することは、例えば、文献ＦＲ２８９５９０９から公知である。この文献によれば、予備水和されている生石灰は、消毒又は脱臭するために処理しようとする表面上で消化反応を起こすことを目的として、石灰の懸濁液を生成するために使用される。したがって、少なくとも５分、好ましくは２０分、より特には約６０分の温度上昇反応性の遅延を有する予備水和された石灰粒子が使用される。この遅延によって意図されるのは、消化反応が起こる前に使用者が処理しようとする表面上に石灰の懸濁液を噴射することを可能にすることであり、それによって消毒又は脱臭するための発熱という意味での前記消化反応のエネルギーを、処理しようとする前記表面上に生じさせることである。しかし、本発明の意味での消石灰乳は、これまでに決して開示されていない。その理由は、本発明は粉末度の大きい粒子を有する消石灰乳を提供できるからである。
【００５０】
本発明の方法では、予備水和された石灰を使用して粉末度の大きい石灰乳を形成する場合、減少した／遅延した温度上昇反応性を示す予備水和された石灰によって、その中に存在するＣａＯが、ある特定の遅延時間の後に水と反応することが可能となる。そのような遅延時間を測定する１つの方法は、「図１」に示すように、前記予備水和された石灰のｔ３０反応性値によるものである。予備水和された生石灰は、その遅延した／遅い温度上昇反応性にもかかわらず、元の生石灰を用いて同様の湿式消化（ｗｅｔ  ｓｌａｋｉｎｇ）条件で得られるはずのものよりも粉末度の大きい石灰乳をもたらすことが見出された。
【００５１】
上記のことから理解できるように、本発明による粉末度の大きい石灰乳を製造する方法は、主に従来の設備を使用しながら、粉砕のような高エネルギーを消費するステップを必ずしも必要とせず、極めて反応しやすい生石灰を必要ともしないので、粉末度の大きい消石灰乳が競争力あるコストで容易に得られるという点で、特に有用である。
【００５２】
粉末度の大きい石灰乳は、有利なことに、予備水和された石灰、及び生石灰を水に添加する代わりに水を生石灰に添加することによって得られる石灰のペースト、並びにこれらの混合物からなる群から選択される、特別に選択された石灰化合物を、その後の消化ステップ又はその後の希釈ステップのいずれかによる、粉末度の大きい消石灰乳を形成するステップに提供することによって得られた。
【００５３】
本発明による方法の好ましい実施形態によれば、前記石灰のペーストは、撹拌条件下で、水を生石灰に徐々に添加すること（ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ  ａｄｄｉｔｉｏｎ）によって得られる。
【００５４】
実際に、この場合、石灰への水の添加は撹拌下で徐々に（ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｌｙ）行うことができる。これによって、水を徐々に添加する間に、予備水和された石灰である最初の中間化合物が形成され、それは、水を徐々に添加し終わると徐々に消滅することになる。このように水を徐々に添加すると、水和ステップの間に高温に達することが可能となり、それによって極めて小さい粒子が形成される。
【００５５】
この好ましい実施形態によれば、前記水を生石灰に徐々に添加することは、石灰のペーストを形成するときに生石灰によって吸収される水を制御するための、水を添加するパターンを呈している（ｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇ）。
【００５６】
水を添加するパターンという用語は、本発明によれば、石灰のペーストが連続ステップで作製される場合、水の添加が、例えば、その流量、水を添加する継続時間に関して、又は水が石灰に添加される距離に関しても、制御されるべきであることを意味する。
【００５７】
本発明によって検討される石灰のペーストを形成するステップがバッチプロセスである場合、重要な要因は、所定量の石灰によって吸収される水の量であり、場合によって、添加剤の含有、及び／又はバッチプロセスにおける生石灰の上／中への水の散布、及び／又は撹拌パラメーターであろう。
【００５８】
本発明による方法の別の特定の実施形態では、前記徐々に添加して石灰のペーストを形成することは連続プロセスであり、そのプロセスの間に、生石灰を徐々に水和することがハイドレーター内への生石灰の供給速度を調整することによって行われ、ここでは、水を生石灰に添加するために一定限度量の水を含む所定の雰囲気（ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ）が供給される。
【００５９】
実際に、石灰のペーストを形成するステップが連続プロセスである場合、生石灰はハイドレーター又はハイドレーター様容器内で移送され、よって滞留時間を有する。生石灰による水の吸収を制御するために、ハイドレーター又はハイドレーター様容器内に移送する間の石灰導入速度、少なくとも水の液滴のサイズ、及び／又は水が添加される距離を考慮に入れて、水の流量を操作することができる。
【００６０】
特定の実施形態では、前記徐々に添加して石灰のペーストを形成することは、水のミストをハイドレーター内に噴霧すること（ｓｐｒａｙｉｎｇ）によって行われる。
【００６１】
好ましくは、前記水のミストは、添加する水の制御されたサイズの液滴である。水滴のサイズによって、石灰のペーストを形成する水和反応を制御することも可能となり、よって、粉末度の大きい消石灰乳を形成するプロセスのステップに提供される、得られた石灰化合物の品質を制御することも可能となる。実際に、水滴のサイズが適切な影響を与える可能性がある。なぜなら、水滴は、生石灰に達して水和反応を起こす前に蒸発しない程度に大きいサイズを有しているべきであり、しかし同時に、水滴は、望ましくない不均一な石灰化合物につながる、局所的で不均一な粒子の水和が起きないように、大きすぎないサイズを有しているべきだからである。
【００６２】
本発明による方法の好ましい実施形態によれば、前記石灰のペーストを形成するために添加される水は、炭水化物、糖、糖アルコール（ａｌｃｏｈｏｌ  ｓｕｇａｒｓ）、特にソルビトール、二酸化炭素、リン酸塩、硫酸塩、炭酸水素塩、ケイ酸塩、ホスホン酸塩、ポリアクリル酸塩、ポリカルボン酸、低分子量の有機酸、これらの混合物及び誘導体からなる群から選択される添加剤を含む。
【００６３】
本発明による方法の変形例では、粉末度の大きい石灰乳は、予備水和された石灰から得られ、その予備水和された石灰は、均一に水を取り込んだ予備水和された石灰になるように必要とされる制御された条件下で、生石灰を部分水和することによって得られる。必要とされる制御された条件によって、水和の程度（予備水和された石灰の水の取り込み）だけでなく、得られた予備水和された石灰粒子の水に対する温度上昇反応性を、さらなる消化ステップのために制御することも可能となる。
【００６４】
生石灰の水和は、分子反応（Ｉ）によって支配される。
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）２  （Ｉ）
【００６５】
この反応は、生石灰の温度上昇反応性ｔ６０、水和プロセスを受けている石灰の撹拌速度、粒径（粒子のコア内の分子は水に接触しにくいため）、温度、水を添加する条件（連続、バッチでの添加、水の量、流量、添加のパターン、添加の継続時間、水の添加中の液滴のサイズ）によって影響を受ける。
【００６６】
本方法の変形例による、必要とされる制御された条件は、以下の通りである。
ａ）  生石灰の温度上昇反応性
ｂ）  撹拌条件
ｃ）  生石灰に添加される水の総量
ｄ）  生石灰の粒径
【００６７】
本発明の方法では、予備水和された石灰を使用して粉末度の大きい石灰乳を形成する場合、生石灰の温度上昇反応性ｔ６０は１分より大きくなければならない。
【００６８】
本方法の同じ変形例において、できるだけ規則的なコーティング（生石灰粒子を覆う厚さが同じ）を生成するために、部分水和ステップの撹拌条件を制御することも極めて重要であることが示されている。撹拌は、限定されないが、ハイドレーター若しくはハイドレーター様容器内のスクリューシステム、又はオーガー（ａｕｇｅｒ）型ミキサー、パドル型ミキサー、又はピンミキサーによって遂行することができる。予備水和された石灰粒子の生石灰コア上のそのような規則正しいコーティングによって、均一なｔ３０反応性を示す予備水和された石灰（すなわち、予備水和された石灰の個々の粒子それぞれが同じｔ３０値を示す）に達することが可能となると考えられる。消化ステップに提供される予備水和された石灰のｔ３０反応性は、最初に使用する生石灰と比較して概して増加しており、それによって予備水和された石灰粒子が確実に分散するのに十分なほど消化反応が遅延し、今度はそれによって溶解性の反応速度（ｋｉｎｅｔｉｃ  ｏｆ  ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ）が加速し、よって粉末度が上がる一方で、凝集体をもたらす局所的な過熱の危険性と沸騰する箇所がともに低減する。
【００６９】
さらに、粉末度の大きい石灰乳を形成することを目的として、予備水和された石灰を生成するために生石灰に添加される水の総量も制御されるべきであり、その制御は、その水の総量が準化学量論的であり、且つ水の取り込みが予備水和された石灰に対して最大で１６重量％になるように制限されて、部分水和の間の最大温度上昇及び発塵が制御される。
【００７０】
予備水和された石灰を得るために使用される水の量によって、温度を制御し、それによって予備水和された石灰を製造する間の発熱を制限することが可能となる。
【００７１】
予備水和された石灰を形成するステップの間、その量の水の添加は、本明細書において後でより詳しく説明するように、予備水和された石灰を形成するときに生石灰による水の取り込みを制御するための、水を添加するパターンを呈しながら、水を石灰に徐々に添加することであってもよい。
【００７２】
本発明の方法では、予備水和された石灰を使用して粉末度の大きい石灰乳を形成する場合、使用する生石灰の粒径は、最大で２ｍｍのｄ１００を示していなければならない。
【００７３】
水を添加するパターンという用語は、本発明によれば、予備水和された石灰が連続ステップで作製される場合、水の添加が、例えば、その流量、水を添加する継続時間に関して、又は水が石灰に添加される距離に関しても、制御されるべきであることを意味する。
【００７４】
予備水和された石灰を形成するステップがバッチプロセスである場合、重要な要因は、所定量の石灰によって吸収される水の量であり、場合によって、添加剤の含有、及び／又はバッチプロセスにおける生石灰の上／中への水の散布、及び／又は撹拌パラメーターであろう。
【００７５】
予備水和された石灰から粉末度の大きい石灰乳を製造するための本発明による方法の特定の実施形態では、前記徐々に添加して予備水和された石灰を形成することは連続プロセスであり、そのプロセスの間に、生石灰を徐々に水和することがハイドレーター内への生石灰の供給速度を調整することによって行われ、ここでは、水を生石灰に添加するために一定限度量の水を含む所定の雰囲気（ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ）が供給される。
【００７６】
実際に、予備水和された石灰を形成するステップが連続プロセスである場合、生石灰はハイドレーター又はハイドレーター様容器内で移送され、よって滞留時間を有する。生石灰による水の吸収を制御するために、ハイドレーター又はハイドレーター様容器に移送する間の石灰導入速度、水の液滴のサイズ、及び／又は水が添加される距離を考慮に入れて、水の流量を操作することができる。
【００７７】
特に、徐々に添加して予備水和された石灰を形成することは、生石灰と比較して準化学量論的条件下で、水のミストをハイドレーター内に噴霧することによって行われる。
【００７８】
好ましくは、前記水のミストは、添加する水の制御されたサイズの液滴である。水滴のサイズによって、部分的水和反応を制御することも可能となり、よって、プロセスの消化ステップに提供される、得られた予備水和された石灰の品質を制御することも可能となる。実際に、水滴のサイズが適切な影響を与える可能性がある。なぜなら、水滴は、生石灰に達して部分的水和反応を起こす前に蒸発しない程度に大きいサイズを有しているべきであり、しかし同時に、水滴は、望ましくない不均一な予備水和された石灰につながり、不均等なコーティングを生じることとなる、局所的で不均一な粒子の水和が起きないように、大きすぎないサイズを有しているべきだからである。
【００７９】
本発明による方法の好ましい実施形態によれば、予備水和された石灰は、炭水化物、糖、糖アルコール（ａｌｃｏｈｏｌ  ｓｕｇａｒｓ）、二酸化炭素、リン酸塩、硫酸塩、炭酸水素塩、ケイ酸塩、ホスホン酸塩、ポリアクリル酸塩、ポリカルボン酸、低分子量の有機酸、これらの混合物及び誘導体からなる群から選択される添加剤の存在下で、生石灰を部分水和することによって得られる。
【００８０】
本発明によれば、粉末度の大きい消石灰乳が予備水和された石灰から作製されるとき、前記石灰化合物を用いて前記粉末度の大きい消石灰乳を形成する前記ステップは、前記予備水和された石灰の消化ステップである。
【００８１】
本発明によれば、粉末度の大きい消石灰乳が予備水和された石灰から作製されるとき、前記予備水和された石灰は、予備水和された石灰の粒子及び前記粒子の凝集体（ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｅｓ）を含み、前記方法は、前記粉末度の大きい消石灰乳を形成するときに、前記予備水和された石灰を消化するステップの間の及びそのステップによる、粒子の凝集体の解凝集（ｄｅｓａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ）をさらに含む。
【００８２】
実際に、生石灰粒子の水和物のコーティングのため、予備水和された石灰粒子がともに凝集し、その予備水和された生石灰の粒径が増加することが見出された。これは、生石灰粒子の表面の水和の爆発的な性質によって細孔が作成されるために、水和物の体積が生石灰より大きいことに起因する。しかし、重要なことに、最終的な石灰乳中の消石灰粒子は、極めて小さい粒径を示す。したがって、消化ステップ後の予備水和された石灰の粒径の増大は、より微粒の消石灰乳の生成をサポートする。さらに、生石灰を部分水和すると、水和の間の機械的応力が強くなるために化学粉砕が激しくなり、それによって粒子がさらに微粒になる可能性がある。
【００８３】
予備水和された石灰の中にＣａＯを存在させて、ある特定の遅延時間の後に水と反応するようにした、その予備水和された石灰が有する減少した／遅延した温度上昇反応性が、消化の間に利用されて、予備水和された石灰の生石灰を湿らせ、分散させると考えられる。さらなるステップにおいて、予備水和された石灰のＣａ（ＯＨ）２コーティングの部分的な可溶化／脆弱化が起こると、コアの生石灰は、予備水和しなかったときに起こるよりも急激に水に曝露される。
【００８４】
したがって、起こる水和反応が速くなるので、より微細な水和物の粒子が得られる。
【００８５】
結果として、バッチで生成された生成物としての、又は連続的な消化プロセスにおける、予備水和された石灰のｔ３０値は、最初の生石灰と比較して増加する。これによって消化反応が遅延するので、一方では、生石灰粒子を分散させる／湿らせるのに必要な時間が与えられ、もう一方では、この遅延（均質化期間と考えられる）の後に急勾配の温度上昇反応性曲線が得られる。これによって、より微細な粒子が得られる。
【００８６】
本発明による粉末度の大きい消石灰乳を製造する方法の両方の選択肢について、消石灰乳を形成するための石灰化合物が、石灰のペースト又は予備水和された石灰のいずれかであるとき、前記石灰化合物を用いて粉末度の大きい消石灰乳を形成するステップは、水を石灰化合物に添加するステップを意味する。
【００８７】
本発明による粉末度の大きい消石灰乳を製造する方法の変形例において、前記石灰化合物を用いて粉末度の大きい消石灰乳を形成するステップは、石灰化合物を水に添加するステップである。
【００８８】
水を石灰化合物に添加するか又は石灰化合物を水に添加するかということにかかわらず、粉末度の大きい消石灰乳を形成するステップは、
ａ）予備水和された石灰である石灰化合物から出発した場合は、消化ステップ
ｂ）石灰のペーストである石灰化合物から出発した場合にのみ、希釈ステップ
のいずれかである。
【００８９】
本発明による好ましい実施形態では、水を石灰化合物に添加するか又石灰化合物を水に添加するかということにかかわらず、粉末度の大きい消石灰乳を形成するステップは、バッチステップであり、所定量の前記石灰化合物を所定量の水中に添加することによって、又は所定量の水を所定量の前記石灰化合物中に添加することによって、前記粉末度の大きい消石灰乳を生成する。
【００９０】
本発明による好ましい変形実施形態では、水を石灰化合物に添加するか又石灰化合物を水に添加するかということにかかわらず、粉末度の大きい消石灰乳を形成するステップは、連続ステップであり、その連続ステップに先立って、粉末度の大きい消石灰乳の送出口を備えた容器であって、石灰の水性懸濁液を含有し且つ水が供給される容器内に、前記石灰化合物が供給され、その連続ステップの後に、それによって得られた前記粉末度の大きい消石灰乳が送出される。
【００９１】
本発明による粉末度の大きい消石灰乳を製造する方法では、石灰化合物としての予備水和された石灰又は石灰のペーストのいずれにも、水を生石灰に徐々に添加することによって達することができる。
【００９２】
本発明による方法の特定の実施形態では、前記水を徐々に添加することは、前記粉末度の大きい消石灰乳を形成するステップの間に、前記粉末度の大きい消石灰乳に達するまで続行される。
【００９３】
本発明の方法による別の特定の実施形態では、前記水を徐々に添加することは、前記粉末度の大きい消石灰乳を形成するステップの前記所定量の水を添加するまで、水を添加する量を増加させること（すなわち、例えば、連続的に又は徐々に行いつつ、水添加の流量を増加させてもよい）によって続行される。
【００９４】
本発明による方法では、粉末度の大きい消石灰乳を形成するステップに提供される石灰化合物が予備水和された石灰である場合、粉末度の大きい消石灰乳を形成する前に、前記予備水和された石灰に対して温度制御を行うと有利であることが示されている。
【００９５】
本発明による上述の変形例において、消化の条件に関連して、予備水和された石灰を消化すると、極めて広範囲の濃度の微粒の消石灰乳を得ることができることが見出された。
【００９６】
これはさらに有利である。なぜなら、固体濃度が低いと石灰乳が粗くなるので、一般的な方法において、定められた生石灰からより微粒の消石灰乳を得る一つの方法は、消化の間の石灰乳の固形分を上げることであるからである。この理由から、典型的な消化ユニットは、可能な限り最も高い濃度で石灰乳を生成することが多い。しかし、石灰乳の濃度は温度によって制限される。温度が高くなると消化の間の粉塵処理の問題が生じ、また均質化がはっきりしなくなることから過熱点が生じ、それによって再凝集が生じる。こうしたことから、予備水和された石灰から粉末度の大きい消石灰乳を形成するための消化ステップの前に、なぜ温度が好ましく制御されなければならないのかが説明される。
【００９７】
これらの実用的な理由から、工業的に生成された典型的な消石灰乳の濃度は、スラリーの総重量に基づいて２０重量％に近いことが多く、より低い濃度が所望される場合は、このような消石灰乳を、その用途に必要な濃度まで希釈することが一般的な方法である。
【００９８】
本発明によれば、予備水和ステップによって、最終使用者は、可能な限り最も微粒の消石灰乳を得ようとして実現可能な最大濃度までプロセスを引き延ばすことから解放されることが示されている。実際に、本発明によれば、石灰乳の総重量に対して５重量％から５５重量％の固体濃度の微粒の消石灰乳を生成することが可能である。
【００９９】
本発明の方法における部分水和レベルに応じて、湿式消化（ｗｅｔ  ｓｌａｋｉｎｇ）の間に発生する熱の一部が、予備水和ステップの間に既に除去されている。その結果、石灰乳の固形分を高めることができる。
【０１００】
本発明による特に好ましい実施形態では、前記予備水和された石灰は、前記予備水和された石灰の前記総重量に対して４０〜９６重量％の間を含む生石灰含有量、及び前記予備水和された石灰の前記総重量に対して６０〜４重量％の間を含む水和石灰含有量を含む。
【０１０１】
本発明による方法の他の実施形態は、添付の特許請求の範囲に述べられている。
【０１０２】
本発明はまた、懸濁液の水相中に消石灰粒子を含む、粉末度の大きい消石灰乳に関するものであり、その消石灰粒子は、２μｍ以上、特に２．５μｍ以上であり、且つ、６μｍ以下、特に５．５μｍ以下のｄ５０を示す。
【０１０３】
ｄｘという表記は、μｍで表現される直径であって、それに対して測定された粒子又は結晶粒（ｇｒａｉｎ）のＸ％が、それより小さい直径を表す。
【０１０４】
したがって、本発明による粉末度の大きい消石灰乳は、従来の粉末度の大きい石灰乳と比較してｄ５０が減少しているだけでなく、粗粒分の凝集体の存在が回避された石灰乳である。これらの凝集体は、最初に用意された予備水和された石灰中に存在していた可能性はあるが、消石灰乳を形成する消化ステップの間に消滅するか、又は、石灰のペーストから出発したときは、単純な篩分けステップによって除去されるので、先行技術によれば典型的には必要とされる磨砕（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）ステップを使用しなくて済むようになる。
【０１０５】
したがって、本発明による石灰乳は、複数の用途に使用することができ、例えば、廃水及び汚泥処理だけでなく、煙道ガス処理（例えば、粉末度及びそれによる高い反応性を有する石灰乳などの高性能が要求される）にも使用することができる。
【０１０６】
したがって、本発明による消石灰乳によって、一般的な工業用石灰乳製造プロセスと比較して、低いコストで高い性能を得ることが可能となる。なぜなら、例えば、本発明による予備水和された石灰が生成される場所に設置された搬送スクリューが、石灰乳の性能という点で、一般的な石灰乳を湿式粉砕するのと同じ結果をもたらすことができるからである（この湿式粉砕プロセスステップは、エネルギーを消費し、実施するのが複雑である）。
【０１０７】
有利には、本発明による消石灰乳において、前記水相は、炭水化物、糖、糖アルコール、特にソルビトール、二酸化炭素、リン酸塩、硫酸塩、炭酸水素塩、ケイ酸塩、ホスホン酸塩、ポリアクリル酸塩、ポリカルボン酸、低分子量の有機酸、これらの混合物及び誘導体からなる群から選択される添加剤を含む。
【０１０８】
本発明による好ましい実施形態では、消石灰乳は、石灰乳の総重量に対して２５重量％超、好ましくは３０重量％超、より好ましくは３５重量％超、最も好ましくは４０重量％超であり、消石灰乳の前記総重量に対して５５重量％以下、好ましくは５０重量％以下、特に４５重量％以下である消石灰粒子含有量を示す。
【０１０９】
本発明による好ましい実施形態では、安定化添加剤／粘度降下剤／粘度安定剤を添加して、消石灰乳の粘度を調整することができる。
【０１１０】
好ましくは、本発明による消石灰乳は、１５００ｍＰａ．ｓ未満、好ましくは１２００ｍＰａ．ｓ未満、特に１０００ｍＰａ．ｓ未満、特に９００ｍＰａ．ｓ未満、より特に８００ｍＰａ．ｓ未満、さらには６００ｍＰａ．ｓ未満、特に４５０ｍＰａ．ｓ未満、より好ましくは３００ｍＰａ．ｓ未満の粘度を有する。
【０１１１】
本発明のコンテキストにおいて、粘度という用語は、動的又は絶対粘度を指すために使用した。動的粘度又は絶対粘度は、センチポアズ（ｃＰ）又はミリパスカル−秒（ｍＰａ・ｓ）という単位のいずれかで測定される粘度を指す。
【０１１２】
本発明による特に有利な実施形態では、粉末度の大きい消石灰乳は、ＡＳＴＭ  Ｃ１１Ｏ−１１．１４に従って測定すると、２４時間後に約１〜２体積％の間を含む沈降速度を示す。
【０１１３】
本発明による消石灰乳の別の実施形態は、添付の特許請求の範囲に述べられている。
【０１１４】
本発明の他の特徴、詳細、及び利点を、本明細書に基づいて、図及び実施例を参照することによって以下の記述で説明するが、それらに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】予備水和された石灰の遅延時間及びｔ３０温度上昇反応性値を、最初の生石灰と比較して示す図である。
【図２】例２によって消石灰乳を製造する場合の、生石灰又は予備水和された石灰のいずれかの消化反応の間の温度変化を示すグラフである。
【図３】例３によって固形物濃度が異なる石灰乳を製造する場合の、生石灰の消化反応の間の温度変化を示すグラフである。
【図４】例３によって固形物濃度が異なる本発明の消石灰乳を製造する場合の、予備水和された石灰の消化反応の間の温度変化を示すグラフである。
【図５】ＥＮ４５９−２に従って測定された、湿式消化中の例４による石灰試料の、予備水和された石灰中に存在する水の量に応じた、温度上昇反応性曲線を示すグラフである。
【図６】例６による試料の湿式消化中の温度変化を示すグラフである。
【図７】例９による試料の湿式消化中の温度変化を示すグラフである。
【図８】本発明の原理によって作製された消石灰乳の粒径分布を示すグラフである。
【図９】本発明の消石灰乳の経時的な粘度変化を示すグラフである。
【図１０】本発明の一実施形態によって消石灰乳を製造する間に得られる温度プロファイルを示し、実現される反応の最大温度を示すグラフである。
【図１１】本発明の一実施形態によって消石灰乳を製造する間に得られる温度プロファイルを、先行技術によって消石灰乳を製造する間に得られる温度プロファイルと比較するグラフである。
【図１２】本発明の一実施形態によって作製された２種の消石灰乳の粒径分布を２種の先行技術の消石灰乳と比較するグラフである。
【図１３】本発明の一実施形態によって作製された２種の消石灰乳の経時的な粘度変化を先行技術の消石灰乳に対して比較するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０１１６】
本発明は、粉末度の大きい消石灰乳を製造する方法であって、予備水和された石灰、又は水を生石灰に添加することによって得られる石灰のペースト、からなる群から選択される石灰化合物を、水を石灰化合物に添加する、又は石灰化合物を水に添加することによって粉末度の大きい消石灰乳を形成するステップに提供するステップを含む方法に関する。
【０１１７】
背景技術の項で簡単に考察したように、「石灰」という用語は、生石灰（酸化カルシウム−ＣａＯ）、水和石灰（水酸化カルシウム−Ｃａ（ＯＨ）２）又は石灰乳を包含することができる。生石灰は、高温の窯炉の中で石灰石（炭酸カルシウム−ＣａＣＯ３）を酸化カルシウムに化学的に変換することによって製造される。水和石灰は、生石灰が水と化学的に反応するときに生成され、一般に粉末の形態である。
【０１１８】
消石灰乳は、水和石灰の水中懸濁液であり、水和石灰又は生石灰のいずれかから形成することができる。しかし、本明細書で使用される好ましい消石灰乳は、予備水和された生石灰か、又は石灰を水に添加するのではなく水を石灰に添加することによって得られた石灰のペーストから生成される。本明細書で考察する目的のために使用される生石灰は、約５パーセント以下の酸化マグネシウム又は水酸化マグネシウムを含有する「高石灰質」石灰であってもよい。
【０１１９】
本明細書で使用される好ましい消石灰乳は、消石灰乳の総重量に基づいて約２０〜５５重量％の固体、好ましくは約４０〜５０重量％の固体、最も好ましくは約４５重量％の固体を含有することとなる。
【０１２０】
本発明の目的は、微粒の粒径分布を有する消石灰乳を生成することである。この特性は、本発明によるバッチ又は連続プロセスによって実現され、該プロセスは、予備水和された石灰、及び水を生石灰に添加することによって得られる石灰のペースト、からなる制限された群から選択される石灰化合物を提供する最初のステップ、それに続く、前記粉末度の大きい消石灰乳を形成するステップを含み、該消石灰乳は、その好ましい形態において、２〜５μｍの間又はさらには２．５〜３．５μｍの間を含む粒径分布ｄ５０を示し、４２〜４５重量％の固体である消石灰含有量を示す。
【０１２１】
以下の考察において、粒径分布（粒度分布とも呼ばれる）は、メタノール中でレーザー粒度計を用いることによって測定される。これらの分布は、例えば、粒径分布曲線の補間値である、ｄ５０、ｄ９０及びｄ９８という点から特徴付けられる。ｄ５０、ｄ９０及びｄ９８という大きさは、所与の値より粒子のそれぞれ５０％、９０％及び９８％が小さいという大きさに相当する。
【０１２２】
これらの石灰乳の粘度は、「Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ  ＤＶ  ＩＩＩ  Ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ」粘度計を３番のスピンドルを用いて１００ｒｐｍで使用するように、標準的な工業の慣行に従って測定される。測定は、粘度計のモーターの電源を入れた後３０秒目に行った。
【０１２３】
本発明による粉末度の大きい消石灰乳は、予備水和された石灰、又は生石灰を水に添加する代わりに水を生石灰に添加することによって得られる石灰のペーストのいずれかから得ることができる。
【０１２４】
実際に、予備水和された石灰、又は生石灰を水に添加する代わりに水を生石灰に添加することによって得られる石灰のペースト、からなる群から選択される特定の石灰化合物を選択することは、粉末度の大きい消石灰乳は予備水和された石灰化合物が存在することによって得られるということと、概念を共有しているということが見出された。
【０１２５】
粉末度の大きい消石灰乳が予備水和された石灰から形成される場合、消石灰乳を形成するステップの間に導入される予備水和された石灰の粒子は、予備水和された粒子であって、所定量の水でさらに消化されて消石灰乳を形成する。この後者の場合、その量の水は予備水和された石灰の粒子に添加されても、又は反対に予備水和された石灰がその量の水に添加されてもよい。
【０１２６】
粉末度の大きい消石灰乳が、生石灰を水に添加する代わりに水を生石灰に添加することによって得られる石灰のペーストから形成される場合、予備水和された石灰が水を添加する間の中間生成物として形成され、その中間生成物は、水の添加につれて、石灰のペーストが形成されるまでに程度の差はあるが徐々に消滅する。
【０１２７】
本発明を実施するための第１の好ましい手法：予備水和された石灰から粉末度の大きい消石灰乳を形成。
本発明による一実施形態では、粉末度の大きい消石灰乳は予備水和された石灰から得られ、それは新たに生成されたものでも市販のものでもよい。予備水和された石灰は、次に粉末度の大きい消石灰乳を形成するステップに供給されて、水が予備水和された石灰に添加されるか、又は予備水和された石灰が水に添加される。いずれの場合においても、粉末度の大きい消石灰乳を形成するステップは消化ステップであり、それはバッチステップであっても、連続又は漸進的（ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ）ステップであってもよい。
【０１２８】
この選択肢は、得られる石灰乳の粉末度の大きさに起因するその有利な高反応性に加えて、他の有利な効果を示すが、それは、本発明による方法が、必要であれば既存の品質の変動を（それが生石灰のパラメーターの変動によるものであろうと消化条件によるものであろうと）平坦化することもできるということにある。したがって、本発明による方法は、予備水和された石灰の粒子上にコーティングを形成することによって石灰乳の品質を所与の生石灰からアップグレードすることもできるので、生石灰が、より微粒の消石灰乳を必要とする用途に適したものとなる。
【０１２９】
本発明による方法のこの好ましい実施形態では、部分水和ステップの間に生石灰に添加される水の量が少ない場合（予備水和された石灰に対して、≦４〜８重量％のＣａ（ＯＨ）２）、部分水和ステップは、生石灰を貯蔵タンクに搬送するスクリューなどの既存の設備内で行うことができる。
【０１３０】
そうでない場合は、予備水和ステップは、ハイドレーター、ハイドレーター様容器、ブルガー（ｂｌｕｇｅｒ）、又はパグミルなどの適当な設備内で行われる。
【０１３１】
予備水和の好ましい実施形態では、温度の制御が制御された条件として行われる場合、特に、そのような制御が、予備水和された石灰を製造する間又は後に、かかるプロセスステップによって発生する熱を制限することによってなされる場合、冷却は、ハイドレーターのスクリュー内で、又は別に部分水和ステップの後にパドルクーラー内で行うことができる。
【０１３２】
この場合、予備水和された石灰は、ハイドレーターの正面部に添加される。トラフは小さな傾斜角で配向される。パドルは移送機能を持たず、熱伝達が最大になるように設計され、この場合、冷却の際に冷却用空気を導入する必要はない。この設備は本発明の方法の実施形態と同様に、ゆっくり回転するパドル軸によって発塵が制限されるので、最適化されていることが示されている。消化前に予備水和された石灰を冷却することによる温度制御により、凝集体の形成を回避することが可能となる。
【０１３３】
本発明による方法のこの好ましい実施形態では、予備水和ステップは、生石灰が生石灰のコアの周りの規則的な水和石灰の層で効果的にコーティングされるように、注意深く制御されなければならないことが理解されなければならない。本発明による方法の変形例では、予備水和された石灰は、蒸気を含むガス、最終的にはＣＯ２を含有する様々な温度のガス下に生石灰を投入することにより、コーティングの厚さをより良く制御するために生石灰をガス流の中で撹拌することによって、得ることができる。
【０１３４】
生石灰のコアのコーティングは、Ｃａ（ＯＨ）２に限定されず、最終的にさらなるＣａＣＯ３を含むが、温度上昇反応性を遅延させ、遅延期間の後により急勾配の温度上昇反応性曲線を示すものであればいかなる種類の化学物質でもよく、そのようなものには、可溶性のリン酸塩、硫酸塩、炭酸水素塩、ケイ酸塩、又は石灰粒子上に吸着する有機分子、例えば、糖、ホスホン酸塩、ポリアクリル酸塩、ポリカルボン酸、低分子量の有機酸などがある。
【０１３５】
予備水和された石灰は、部分水和ステップによって得られ、そのステップは、少なくとも水（添加剤を含む又は含まない水）の添加を同じ条件下で又は流量を増加して続行しながら、消石灰乳が生成されるまで連続して続行される。本発明のこの実施形態では、過去のバッチプロセスで行われていたように生石灰を容器又はコンテナ中の一体の水に添加して混合物を撹拌するのではなく、水を生石灰に制御された様式で連続的に添加する連続水和プロセスを利用することにより、微粒の粒径分布及び高率の固形分（例えば、固形分４５重量％のスラリー）という消石灰乳の特性が、生石灰の消化によって実現される。
【０１３６】
代替として、予備水和された石灰は連続プロセスによって得てもよく、その連続プロセスでは、少なくとも水の微粒の噴霧ミストを最初に施してもよく、そのステップの後に少なくとも水が水の定常流として添加される段階が続く。しかし、本発明の好ましい形態では、例えばフルコーンスプレーノズルで実現される、少なくとも水の微粒のミストが連続的に制御されて噴霧されることを含む初期段階が存在する。粘度降下剤又は粘度安定剤を利用することもできる。本発明の範囲内で少なくとも水を制御して添加することは、生石灰上に又はさらには予備水和された石灰上にも、少なくとも水の微粒の噴霧ミストを利用することによって実現することができる。
【０１３７】
本発明による代替的な実施形態では、予備水和された石灰は、ハイドレーター内において撹拌性の高い条件下で、水を生石灰上に一定量添加することによって得てもよい。それによって得られた予備水和された石灰は、次に消化ステップに供給され、そのステップに、バッチ又は連続ステップで、水が予備水和された石灰に添加され、又は予備水和された石灰に水が添加されて、粉末度の大きい石灰乳が形成される。
【０１３８】
本発明を実施するための第２の好ましい手法：石灰のペーストから粉末度の大きい消石灰乳を形成。
この好ましい実施形態によれば、石灰のペーストを生石灰から得た後に水で希釈して、粉末度の大きい消石灰乳を形成する。
【０１３９】
石灰のペーストを形成する場合、高い水和温度に達して石灰の微粒子になるように、水は徐々に生石灰に添加され、好ましくは少なくとも水（添加剤を含む又は含まない）のミストの形態で添加される。このように徐々に水和される間に、予備水和された石灰が中間生成物として形成され、水和プロセスを続行することによって、石灰のペーストに達するまで水和される。水の添加は、石灰が徐々に水和され、直接完全に消化されないように制御されるが、単に水の添加とともに、したがって時間とともに水和の比率が増加するように行うだけである。これは、連続プロセスで行ってもバッチプロセスで行ってもよい。両方の場合において、水和は、生石灰が徐々に水和されるように制御される。これを、反対に石灰を水に添加することによって行うと、完全な消石灰粒子が生じ、さらに添加される生石灰のために水が残っていない場合は、消石灰と生石灰の不均一な混合物が生じることがある。
【０１４０】
こうして得られた石灰のペーストは、水を石灰のペーストに添加するか、又は石灰のペーストを水に添加することによって、消石灰乳粒子を形成するためにさらに使用される。
【０１４１】
一実施形態では、石灰のペーストは、制御されたステップによって得られ、そのステップは、少なくとも水（添加剤を含む又は含まない水）の添加を、同じ条件下で又は流量に関して増加して続行しながら、石灰乳が生成するまで連続して続行される。本発明のこの実施形態では、過去のバッチプロセスで行われていたように生石灰を容器又はコンテナ中の一体の水に添加して混合物を撹拌するのではなく、水を生石灰に制御された様式で連続的に添加する連続水和プロセスを利用することにより、微粒子の粒径分布及び高率の固形分（例えば、固形分４５重量％のスラリー）という消石灰乳の特性が生石灰の消化によって実現される。
【０１４２】
代替として、石灰のペーストは連続プロセスによって得てもよく、その連続プロセスでは、少なくとも水の微粒の噴霧ミストを最初に施してもよく、そのステップの後に少なくとも水が水の定常流として添加される段階が続く。しかし、本発明の好ましい形態では、例えばフルコーンスプレーノズルで実現される、少なくとも水の微粒のミストが連続的に制御されて噴霧されることを含む初期段階が存在する。粘度降下剤又は粘度安定剤を利用することもできる。
【０１４３】
本発明の範囲内で少なくとも水を制御して添加することは、生石灰上に少なくとも水の微粒の噴霧ミストを利用することによって実現することができる。
【０１４４】
本発明による代替的な実施形態では、石灰のペーストは、ハイドレーター内において撹拌性の高い条件下で、水を生石灰上に一定量添加することによって得てもよい。それによって得られた石灰のペーストは、次に希釈ステップに供給され、そのステップに、バッチ又は連続ステップで、水が石灰のペーストに添加され、又は石灰のペーストが水に添加されて、粉末度の大きい石灰乳が形成される。
【０１４５】
このように、本発明の実施形態のその最も好ましい形態では、新規プロセスは連続又は漸進的プロセスであり、そのプロセスにおいて、生石灰を少なくとも水の微粒のミストに連続又は漸進的プロセスで曝露することによって、生石灰が消化される。ミスト操作に使用される水が、糖又はスクロース材料、例えば、ソルビトール、糖アルコールも含有している場合、スラリーの粒径及び粘度は最もよく制御される。水が継続して添加されて最終的な粉末度の大きい石灰乳が形成されるとき、生石灰の消化温度は好ましくはモニタリングされ、好ましくは約２００℃（約４００°Ｆ）〜約３５０℃（約６５０°Ｆ）の範囲内に維持され、その後冷却される。
【０１４６】
この実施形態の重要な態様は、乾燥生石灰が混合タンク中の一体の水に導入されるのではなく、好ましくは微粒のミストの形態である水が連続的に乾燥生石灰に添加されて、制御された条件下で予備水和された石灰を経由することによって、石灰のペーストが形成されることである。最終的な粉末度の大きい石灰乳を生成する中間ステップも必要がない。
【０１４７】
本発明の方法の実施から生じる生成物は、固形分が高い石灰乳であり、例えば固形分４０〜４５重量％であり、２〜５ミクロンのサイズの範囲内の粒径、又は粒度の大きさ、ｄ５０を有し、粘度が４００ｍＰａ．ｓ未満、好ましくはさらには２５０ｍＰａ．ｓ未満である、すべて工業的観点から見て極めて望ましい特性を有する。
【実施例】
【０１４８】
（例１）予備水和された石灰の粒度分布に対する予備水和の影響
予備水和された石灰の粒度分布に対する、生石灰の予備水和の影響を判定するために、生石灰の３種のバッチ（ｄ９０＜９０μｍに達するまで破砕したもの）を、４重量％の水（生石灰の重量に基づく）を噴霧することによる搬送スクリュー内でのバッチ予備水和に投入する。
【０１４９】
生石灰及び予備水和された生石灰の粒度分布曲線を、レーザー粒度計Ｂｅｃｋｍａｎ  Ｃｏｕｌｔｅｒ  ＬＳ１３３２０で測定する。粒度分布（ｇｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ）測定の結果を表１に示す。
【０１５０】
得られた予備水和された石灰生成物中のＣａ（ＯＨ）２及びＣａＣ０３含有量を、それぞれ５５０℃（１０２２°Ｆ）及び９５０℃（１７４２°Ｆ）での重量減少（それぞれ水及びＣＯ２と考えられる）によって測定する。これらの値を使用して、本発明による予備水和された石灰中のＣａ（ＯＨ）２及びＣａＣＯ３含有量を算出する。その結果を表１に示す。
【０１５１】
添加したほとんどすべての水がＣａＯと反応してＣａ（ＯＨ）２を形成するために、部分水和ステップの間に水の蒸発はほとんどない。予備水和された石灰中に形成されたＣａ（ＯＨ）２の量は約１７重量％である。
【０１５２】
表１に示すように、予備水和された石灰は、出発物質としての生石灰と比較して粒径分布が粗くなる。これは、特に、予備水和の間のＣａ（ＯＨ）２粒子の凝集によって説明される。
【表１】
0006630339.tif 000002
【０１５３】
（例２）予備水和された石灰から粉末度の大きい石灰乳をバッチで形成
生石灰、及び例１で得られた予備水和された石灰の試料を、それぞれ実験室規模で消化して、消石灰の固形分が石灰乳の総重量に対して３０重量％の消石灰乳を得た。
【０１５４】
制御された条件下で提供された予備水和された石灰から本発明によって得られた、消石灰乳の粒度分布を、同様の条件下であるが生石灰（すなわち予備水和されていない）から消化された、石灰乳の粒度分布と比較する。
【０１５５】
粒度分布測定を例１のように行う。消石灰乳中の消石灰の乾燥含有量（ｄｒｙ  ｃｏｎｔｅｎｔ）を、熱天秤（精度０．０１％、乾燥含有量）上で約１０ｇの石灰乳の試料を１５０℃（３００°Ｆ）で一定の重量に達するまで乾燥させることによって、測定する。これらの測定の結果を表２に示す。
【表２】
0006630339.tif 000003
【０１５６】
表２からわかるように、本発明に従って生石灰を予備水和すると、消石灰乳が生じ、その消石灰乳では、ｄ５０が９〜１３μｍから約７μｍに減少し、ｄ９５、ｄ９８及びｄ１００値が劇的に減少していることから消石灰粒子の凝集体がほとんどない。
【０１５７】
試料の粘度もまた、２０℃（６８°Ｆ）でＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ  ＤＶ  ＩＩＩ  Ｕｌｔｒａレオメーターを用いて、１００ｒｐｍで回転するＬＶ可動部（ｍｏｂｉｌｅ）６１番、６２番、及び６３番を使用しながら３週間にわたって測定した。予備水和された生石灰からの消石灰乳の粘度は、新たな生石灰からの消石灰乳より高い粘度値を有する。これは、粒径の減少を反映している。
【０１５８】
可動部６１番は６０ｍＰａ．ｓまでの粘度に使用し、可動部６２番は６０〜３００ｍＰａ．ｓの間の粘度に使用し、可動部６３番は１２００ｍＰａ．ｓまでの粘度に使用する。測定の結果を表３に示す（単位ｍＰａ．ｓ）。
【０１５９】
そのように形成された消石灰乳の導電性反応性（ｃｏｎｄｕｃｉｔｉｖｉｔｙ  ｒｉａｃｔｉｖｉｔｙ）も、欧州規格ＥＮ１２４８５の教示に従って、消石灰乳試料の水への溶解の反応速度（ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｋｉｎｅｔｉｃ  ｉｎ  ｗａｔｅｒ）を測定することによって判定した。
【０１６０】
以下の条件を使用した。乾燥含有量２重量％に希釈した消石灰乳５ｍｌを２５℃（７７°Ｆ）の脱塩水７００ｇに撹拌下で添加し、その間連続的に導電性を測定した。全導電率のそれぞれ６３、９０及び１００％に達するのに必要な時間を比較し、表３に示す。ζ１００、ζ９０及びζ６３の値が低いほど、消石灰乳はより反応しやすくなる。
【表３】
0006630339.tif 000004
【０１６１】
表３からわかるように、次のような結論を出すことができる。消石灰乳の消石灰粒子の微粒の粒度分布は、粘度及び溶解性指数（ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ  ｉｎｄｅｘ）の測定値に反映されている。予備水和された石灰は、溶解の反応速度の強化に関連し得るその増加した粉末度によって、より粘性でより反応性の高い消石灰乳を生成する。
【０１６２】
本発明による消石灰乳を製造するための予備水和された石灰の消化反応の間の温度変化もまたモニタリングし、先行技術の消石灰乳を製造するための生石灰の消化反応の間に測定された温度変化と比較した。両方の場合において、測定は、得られる石灰乳中に３０重量％のＣａ（ＯＨ）２が得られるように生石灰／水の比率又は予備水和された石灰／水の比率を適合させたことを除いて、ＥＮ４５９−２に示されるものと同じ手順を使用することによって行った。その結果を図２に示す。
【０１６３】
図２からわかるように、生石灰を部分水和すると３０℃に達するまでに必要な時間が増加し、そのために遅延時間が発生する。６０℃に達するまでに必要な時間もわずかに増加する。
【０１６４】
（例３）予備水和された石灰から粉末度の大きい石灰乳をバッチで形成
別の生石灰のバッチ（ｄ９０＜９０μｍに達するように破砕したもの）を、例１で説明したように、予備水和された石灰をもたらす部分水和ステップに投入した。
【０１６５】
生石灰と予備水和された石灰の両方の粒度分布曲線を、例１に開示したのと同じように測定する。その結果を表４に示す。
【表４】
0006630339.tif 000005
【０１６６】
異なる固形物濃度（消石灰乳の総重量に基づいて５、１０、１５、２０及び３０重量％）を有する様々な石灰乳を生成するために、生石灰と予備水和された石灰を両方とも脱塩水で湿式消化した（ｗｅｔ  ｓｌａｋｅｄ）。前記の石灰乳を製造する間の温度変化を、ＥＮ４５９−２に示されるものと同じ手順を使用してモニタリングした。その結果を図３（先行技術によって生石灰から生成された異なる濃度の消石灰乳）及び図４（本発明に従って予備水和された石灰から生成された異なる濃度の消石灰乳）に示す。
【０１６７】
図３及び図４に示すように、生石灰又は予備水和された石灰のいずれかから消石灰乳を製造するための、湿式消化中の温度変化は、石灰乳の濃度に応じて異なるプロファイルを示す。より正確には、石灰乳中の固形物の濃度が高くなるほど、それを製造する間に達する温度が高くなる。例えば、石灰乳が予備水和された石灰から生成されるとき、Ｃａ（ＯＨ）２が３０重量％の消石灰乳の場合、達する最大温度は７５℃（１６７°Ｆ）であるが、Ｃａ（ＯＨ）２が５重量％の消石灰乳の場合、それは２７℃（８０．６°Ｆ）に過ぎない。
【０１６８】
図４からさらにわかるように、予備水和された石灰は、同じ固形物濃度の生石灰と比較して、３０℃（８６°Ｆ）に達するのに長い時間を必要とする。その上、予備水和された石灰はさらに、生石灰と比較して、消石灰乳のすべての濃度について、急勾配の曲線を示す。
【０１６９】
上記の消石灰乳の粒度分布を例１と同じように測定した。それらを、完全に水和された石灰から様々な固形物含有量で生成した石灰乳の粒度分布と比較した。その結果を表５及び表６に示す。
【０１７０】
表５からわかるように、生石灰、又は完全に水和された石灰のいずれかから先行技術によって石灰乳を生成したとき、固形物濃度を調整することによってそのように形成した石灰乳の粒度分布を制御することはできない。なぜなら、これらの２つのパラメーターの間に相関関係を認めることができないからである。
【０１７１】
しかし、表６からわかるように、予備水和された石灰から本発明に従って消石灰乳を生成したとき、そのように形成した消石灰乳では、固形物濃度が増加すると消石灰粒子の粒度分布が微粒になる。例えば、石灰乳濃度を５重量％から３０重量％に上げると、ｄ５０値は９．６μｍから６．３μｍに減少する。
【表５】
0006630339.tif 000006
【表６】
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【０１７２】
結論として、予備水和された石灰は、消石灰乳の総重量に対して３０重量％のＣａ（ＯＨ）２の消石灰乳の粒度分布だけでなく、消石灰乳の総重量に対して５重量％のＣａ（ＯＨ）２などのはるかに低い濃度の粒度分布も低減させる。実際に、予備水和された石灰から得られた消石灰乳の場合、平均値であるｄ５０はすべての濃度範囲を通して２μｍ低く、ｄ１００もすべての濃度範囲を通して約５０μｍとかなり低い。これは、この方法には凝集体を生成しにくい傾向があることを示している。
【０１７３】
温度上昇は、５％の乾燥含有量ではほんのわずかなので、標準的な生石灰であれば微粒の消石灰乳を製造する間に通常遭遇する、粉塵並びに再凝集の問題に、消化設備が直面することはないと見込まれる。
【０１７４】
上記の消石灰乳の導電性反応性も、それらの溶解性指数の測定により判定した。その結果を表７に示す。
【表７】
0006630339.tif 000008
【０１７５】
（例４）予備水和された石灰から粉末度の大きい石灰乳をバッチで形成
生石灰のコアの周りのコーティング中に異なる量のＣａ（ＯＨ）２を含む予備水和された石灰を得るために、生石灰を、生石灰の量に対して０〜１６重量％の異なる量の水で、予備水和した。それによって得られた予備水和された石灰の異なる試料をさらに消化して、消石灰乳を生成した。
【０１７６】
１ｋｇの生石灰を、単一のパドル様混合羽根が装着された固定のボウルから構成される４Ｌの実験室用ミキサー内に入れる。生石灰を充填した後、プラスチック製フィルムでボウルを覆う。水を噴霧するために、フィルムに小さい穴を作製する。水を生石灰上にすばやく噴霧する。部分水和反応を完了させるのに必要な時間の間、混合する。
【０１７７】
予備水和された石灰をミキサーから取り出し、消石灰乳に消化する前に、密閉したコンテナ内で室温に達するまでそのまま冷却する。消化は、部分水和の後にかかるステップに続けてすぐに行っても、部分水和の数日後に行っても、いずれであってもよい。
【０１７８】
得られた消石灰乳中の消石灰粒子の粒度分布に対する、生石灰の予備水和レベルの影響を調査し、その粒度分布を、例１で説明したように測定した。
【０１７９】
例３に開示した手順に従って、得られた消石灰乳の溶解性指数も測定した。その結果を表８に示す。
【０１８０】
前記の試料の湿式消化中の温度変化も、ＥＮ４５９−２に従って測定した。その結果を図５に示す。
【表８】
0006630339.tif 000009
【０１８１】
表８からわかるように、予備水和の間に生石灰上に添加する水の量を増やし、それによって生石灰のコアの周りのコーティング中のＣａ（ＯＨ）２のレベルが増加された予備水和された石灰を生成することによって、高固形分の消石灰乳を生成することが可能であり、且つ、消石灰乳の粒度分布を低減させることが可能であった。
【０１８２】
予備水和の間に添加する水の量が、消石灰のコーティングを構築するのに必要な最小量の水より多い場合、消石灰乳は微粒になる。
【０１８３】
１６重量％の水を生石灰上に噴霧すると（１００ｇの生石灰上に１６ｇの水）、Ｃａ（ＯＨ）２の量が理論上で予測したものと同様の量まで増加することが示される（理論上とは、水の損失が起こらない場合などを意味する）。実際に、より高い温度に達していたにもかかわらず、５６．７重量％のＣａ（ＯＨ）２（理論上の計算値）と比較して、５５．５重量％のＣａ（ＯＨ）２を含有する予備水和された石灰に達することが可能であった。
【０１８４】
生石灰を１６重量％の水で部分水和すると、既に述べたように５５重量％のＣａ（ＯＨ）２に達する一方で、さらに、消化後に４５重量％の消石灰の固体粒子を含有する消石灰乳を生成することもでき、この際に達する最大の消化温度は８８℃（１９０°Ｆ）である。この例で使用するプロセスは、消石灰乳の濃度を増加させるだけでなく、ｄ５０を７．８μｍから４．１μｍに、ｄ１００を１９４μｍから１６μｍに減少させる。
【０１８５】
図５からわかるように、部分水和の間の水分含有量を増加させると、同様に遅延時間も増加することから、「コーティング」理論が裏付けられる。
【０１８６】
（例５）予備水和された石灰から粉末度の大きい石灰乳をバッチで形成
異なる反応性を示す異なる４種の生石灰を、４重量％の水で予備水和した。
【０１８７】
第１の生石灰（Ａ）は、バッチプロセス例１で使用された生石灰であり、ｄ９０＜９０μｍに達するように破砕され、ＥＮ４５９−２に従って１９２秒のｔ６０を示す。第２の生石灰（Ｂ）は、同じ規格に従う１３３秒の温度上昇反応性ｔ６０を有し、０〜２ｍｍの間の平均粒径を有し、最大粒径が５００μｍに達するように篩分けされており（ｓｉｅｖｅｄ）、一方、同様にｄ９０＜９０μｍに達するように破砕された後者の（Ｃ）は、５８秒の温度上昇反応性ｔ６０を示す。
【０１８８】
部分水和するために４重量％の水を噴霧した後、消化を行い、得られた消石灰乳の粒子の粒度分布を、例１で説明したように測定した。
【０１８９】
予備水和のために使用した生石灰試料の粒度分布を表９に示し、得られた消石灰乳の消石灰粒子の粒度分布を表１０に示す。
【０１９０】
部分水和の効率は、生石灰の温度上昇反応性と相関していると思われる。実際に、消石灰乳中の粒子の粉末度は、出発物質である生石灰の反応性が増加するとともに、例えばｔ６０値が低くなるとともに、増加する（温度上昇反応性が高くなるということは、水中で６０℃に達するまでの時間が少なくなるということを意味する）。
【０１９１】
しかしながら、反応性の高い生石灰は微粒の石灰乳を生成することが既に知られているので、部分水和の影響は、かかる化合物にはあまり関係がないことに留意しなければならない。その一方で、反応性の低い生石灰については部分水和の影響は特に驚くべきことであり、なぜなら、それによって、たとえ最初の生石灰が制限的な温度上昇反応性ｔ６０を有していたとしても、微粒の消石灰乳に達することが可能となるからである。
【表９】
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【表１０】
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【０１９２】
（例６）予備水和された石灰から粉末度の大きい石灰乳をバッチプロセスで形成
例１の生石灰試料を、それぞれ１２重量％及び１６重量％の水で予備水和した。得られた予備水和された石灰を両方とも消化して、それぞれ４０重量％及び３４重量％の消石灰の固体粒子を含有する消石灰乳を生成した。手順を再現したが、今回は、生石灰の重量に対して１重量％及び２重量％のサッカロースを、消化のために添加する所定量の水にそれぞれ添加した。消石灰乳中の消石灰粒子の粒度分布を、例１で説明したように測定した。その結果を表１１に示す。
【表１１】
0006630339.tif 000012
【０１９３】
湿式消化中の温度変化も測定し、その結果を図６に示す。
【０１９４】
見てわかるように、サッカロースは、劇的に遅延時間を増加させており、それとともに消石灰乳中の消石灰粒子の粒度分布も低減させている。
【０１９５】
（例７）予備水和された石灰から粉末度の大きい石灰乳をバッチで形成
生石灰の試料を、３週間の間、毎週同じプラントから取り出した。
【０１９６】
各試料の第１の部分を、先行技術に従って、一般的に湿式消化し、３０重量％の消石灰の固体粒子を含有する消石灰乳を生成した。
【０１９７】
各試料の第２の部分を、搬送用スクリュー内で、生石灰の重量に対して４重量％の水で予備水和した。部分水和の後に、本発明による消石灰乳を生成するために、予備水和された石灰を湿式消化に供した。
【０１９８】
消石灰乳の粒度分布を例１のように測定した。その結果を表１２に示す。
【表１２】
0006630339.tif 000013
【０１９９】
見てわかるように、従来行われているように生石灰を直接消化すると、ｄ５０は８．７μｍから１３．０μｍまで変動する。湿式消化の前に制御された条件下で部分水和ステップを行うと、ｄ５０の変動は７．０〜７．３μｍに減少する。
【０２００】
（比較例８）自然熟成させ予備水和された石灰から粉末度の大きい石灰乳をバッチで形成
生石灰試料を、実験台上の室内雰囲気で保存し、異なるレベルに吸水させ、生石灰のコアを取り囲む層中のＣａ（ＯＨ）２が、最大９重量％に達するようにした。次いで、そのように自然熟成させた石灰（ｎａｔｕｒａｌｌｙ  ａｇｅｄ  ｌｉｍｅ）を水で消化することによって、３０重量％の消石灰の固体粒子を含有する消石灰乳を生成した。各試料について、自然熟成させた石灰（自然熟成させた石灰−制御されていない予備水和された石灰）の重量に対して２重量％の水も、後から添加した。試料を湿式消化する間の温度変化を測定し、例１で説明したように消石灰乳中の消石灰粒子の粒度分布を測定した。その結果を表１３に示す。
【表１３】
0006630339.tif 000014
【０２０１】
見てわかるように、この自然部分水和では、凝集体を含まない微粒の石灰乳は生成されない。その上、生石灰から出発すると、噴霧することによる制御下での２重量％の水の事後添加（すなわち、制御された予備水和）を行っても、認められる有益な効果を生じない。
【０２０２】
（例９）予備水和された石灰から粉末度の大きい石灰乳をバッチで形成
例１で使用したものと同じ生石灰を、約４％の重量増加が得られるまで、１０％Ｖ／Ｖの水蒸気を含有する１５０℃（３０２°Ｆ）のガス流に、１時間の間、投入する。同じことを、１０％Ｖ／Ｖの水蒸気及び１５％Ｖ／ＶのＣＯ２を含有する２００℃（３９２°Ｆ）のガスで行う。
【０２０３】
次いで、それによって得られた予備水和された石灰試料を水で消化することによって、３０重量％の固体粒子を含有する消石灰乳を生成した。試料を消化する間の温度変化を測定し、例１で説明したように消石灰乳中の消石灰粒子の粒度分布を測定した。その結果を表１４及び図７に示す。
【表１４】
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【０２０４】
見てわかるように、いずれの処理でも、例２のように水を霧状にすることによって得られるものと同じ粒度分布の、微粒の３０％固体粒子の石灰乳を生成することができる。図７からわかるように、いずれの処理でも、温度変化において遅延時間を生じる。
【０２０５】
（例１０）石灰のペーストから粉末度の大きい石灰乳を形成：バッチプロセス
２１００グラムの生石灰微粉（＜６ｍｍ）を４Ｌの実験室用ミキサーに導入する。最初の実験では生石灰の微粉を使用したが、小石状製品又は他のサイズの石灰も使用可能であった。ミキサーのモーターは、乾燥生石灰だけでなく、プロセスの間に形成される湿った予備水和された／生石灰の凝集塊も回転させるのに十分なほど強力であるべきである。生石灰からスラリーまでの総消化時間は、１５分に設定した。
【０２０６】
以下の例では、水混合物（添加剤を含む又は含まない水）の流量を４．７９ｃｍ３／秒（０．０７６ｇｐｍ）に設定した。それは、ミストの形態での水混合物の添加にともなって、予備水和された石灰、石灰のペースト、及び粉末度の大きい石灰乳を続けて形成するために、２１００グラムの生石灰を消化するバッチに対して理論的に算出したものである。水と粘度降下剤の混合物をミキサーの最上部から導入して、ミキサー内のすべての生石灰を均等に水と相互作用させ、それによって中間体の予備水和された石灰を形成し、その後に石灰のペースト、及び最終的に前記粉末度の大きい消石灰乳を形成できるようにした。
【０２０７】
ミキサーボウルの開口部周辺にタオルを置いて、粉塵及び水蒸気の放出を制御した。水と粘度降下剤の混合物は、円錐形ミストと呼ばれることもある微粒のミストの形態であるべきである。この状態は、液体混合物を生石灰の上方に吹き付けるノズルを設置することによって実現される。消化プロセス中の温度上昇を追跡するために、データロガーを有する熱電対を、ミキシングボウル中の生石灰、石灰のペースト及び消石灰乳に文字通り接触するようにミキサーに設置した。消化は、同時に開始すべきであり、連続的／漸進的である。水の混合物は初めに生石灰と反応し、それによって中間体である予備水和された石灰を形成する。予備水和された石灰を形成した後、混合物中の過剰な水により、粒子は互いに凝集し始める。次いで、予備水和された石灰粒子は泥を形成するが、それは少なくとも水の混合物を継続的に添加するにつれて速やかに崩壊して最初に消石灰のペーストを形成し、最終的に、水の混合物を添加すると、固形分４５重量％の消化石灰乳に達するまで希釈される。
【０２０８】
（例１１）石灰のペーストから粉末度の大きい石灰乳を形成：連続プロセス
３４４ポンド（１５６ｋｇ）の破砕した高石灰質生石灰（１／２インチ又は１．２７ｃｍ未満）を、２０立法フィート（５６６ｄｍ３）のパドルミキサー内に入れた。６つの円錐形スプレーノズルを備えたスプレーバーをミキサー上に置いて、４．９１ポンド（２．２３ｋｇ）のソルビトールを含有する６５４ポンド（２９６．７ｋｇ）の水を、１分当たり４．７５ガロン（１８ｄｍ３／分）の速度で放出した。ミキサーを１分当たり３７．５回転に設定し、バッチは１６．５分で完了した。水のミストを生石灰の上方に連続的に放出することによって、反応温度は４３５°Ｆ（２２４℃）に達し、それによって極めて微粒の水和物の粒子が生成した。得られたスラリーは、表１５に示す特性を有していた。
【表１５】
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【０２０９】
（例１２）石灰のペーストから粉末度の大きい石灰を形成：連続プロセス
２２９ポンド（１０３．９ｋｇ）の破砕した高石灰質生石灰（１／２インチ又は１．２７ｃｍ未満）を、２０立法フィート（５６６ｄｍ３）のパドルミキサー内に入れた。８つの円錐形スプレーノズルを備えたスプレーバーをミキサー上に置いて、３．２７ポンド（１．４８ｋｇ）のソルビトールを含有する４０３ポンド（１８２．８ｋｇ）の水を、３．８ｇｐｍ（１４．４ｄｍ３／分）の速度で放出した。８分後に、水の流量を４．６ｇｐｍ（１７．４ｄｍ３／分）に増加させた。１２分後に、１．１６ポンド（０．５３ｋｇ）の分散剤（Ｎｅｏｍｅｒｅ  Ｔｅｃｈ  ６４６）をスラリーに直接添加し、ミキサー速度を３７．５ｒｐｍから１２５ｒｐｍに増加させた。スラリーを１５０μｍまで篩分けし、それより粗い凝集物（ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎｓ）を除去した。その結果を表１６に示す。
【表１６】
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【０２１０】
スラリーを篩分けする代わりに、高せん断解凝集（ｄｉｓａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ）機に通すことができる。固形分４６．３％の篩分けしていないスラリーの２つの部分を、１３３０ｒｐｍ及び１７７０ｒｐｍでの２つの異なる高速条件に投入し、表１７に示すような粒径分布を得た。
【表１７】
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【０２１１】
（例１３）石灰のペーストから粉末度の大きい石灰乳を形成：連続プロセス
例１０による手順に従った。例１３に使用した材料の量及び比率を表１８に示す。
【表１８】
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【０２１２】
およそ１２グラムのソルビトール（粘度降下剤）を３つの部分の水すべてに均等に分配し、最初の２つの部分を微粒のミストとして施し、最後（３番目）の部分をミキサー内に一括して入れた。反応の温度は２６０〜３１５℃（５００〜６００°Ｆ）に達した。懸濁液からの粗粒（ｇｒｉｔ）が落下したが、それは＜１００ｃＰの低粘度値に関連するものであり、生成物は１ヶ月の間安定した粘度を有することが認められた。
【０２１３】
表１９は、本発明によって生成された様々な石灰乳生成物を、先行技術の市販のスラリーに対して比較したものである。
【０２１４】
沈降の速度は、規格ＡＳＴＭ  Ｃ１１０−１１．１４に従って、１００ｃｍ３のメスシリンダー内で測定した。この方法では、シリンダー内に存在する上清の高さ（ｃｍ３で表現する）を測定した。シリンダーの容量は１００ｃｍ３なので、これらの高さは体積百分率にも相当する。
【表１９】
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【０２１５】
得られた石灰乳は、本プロジェクトに設定した一般的基準に適合した。具体的には、プラントＡ及びプラントＢの生石灰は、本発明の方法に関して例１３に記載した方法ステップによって、消化した。表１６において、それらを、既存の市販品であるＮｅｕｔｒａｌａｃ（商標）ＳＬＳ４５、及び予備水和ステップを行わずに生石灰を水に添加するＰｏｒｔａｂａｔｃｈ型のバッチ消化操作であった「プラントＡ市販」と比較した。
【０２１６】
本発明による消石灰乳の場合（プラントＡ及びプラントＢ）、それらの初期粘度は参照用である先行技術の１つ（Ｎｅｕｔｒａｌａｃ（商標）ＳＬＳ４５）より低いが、３０日後にそれらの粘度は増加した。しかし、それは、参照用である先行技術の１つと同じような限られた程度までであった。
【０２１７】
本発明に従って調製した、プラントＡの生石灰及びプラントＢの生石灰からの消石灰乳は、以下の所望の特性を示した：
２．５〜３．５μｍの範囲内のｄ５０；
試験後１ヶ月で２００ｍＰａ．ｓ未満である、粘度が安定したスラリー；
スラリーの重量に基づいて４２〜４４重量％の範囲内の固形分（％）；
低い初期粘度での懸濁液からの粗粒（ｇｒｉｔ）の落下；
市販品Ｎｅｕｔｒａｌａｃ  ＳＬＳ４５（商標）より遅い沈降速度；
【０２１８】
図８及び９は、例１３に記載の本発明の方法によって作製されたスラリーの粒径分布及び経時的な粘度変化を示す。これらのパラメーターは両方とも、上で概説した実験の目的に対して許容限度内である。
【０２１９】
例１０〜１３において最も重要な点は、Ｐｏｒｔａｂａｔｃｈ（登録商標）消化システムと比較して（このシステムでは、生石灰は水に一度で添加され、約１００℃（２１２°Ｆ）の最大温度に達する）、微粒のミストが生石灰の上方に導入されること、微粒の噴霧ミストの使用によって水の混合物の均等な分布が維持されること、及び生石灰の水との発熱反応による目標温度、すなわち、約２６０℃〜３５０℃（約５００〜６００°Ｆ）の範囲内の反応の最大温度が実現されることである。
【０２２０】
図１０は、例１３に例示したように、本発明の原理に従って調製した消石灰乳の消化温度プロファイルを示しており、それによって、反応の最大温度が所望される約２６０℃〜３５０℃（約５００〜６００°Ｆ）の範囲内であり、その後、水の添加を継続すると急速に冷却することを示している。例１３に例示したように、本発明に従って作製した消石灰乳の消化温度プロファイルは、「通常通りに消化した（ｒｅｇｕｌａｒｌｙ  ｓｌａｋｅｄ）」生石灰から生成した先行技術の石灰乳と比較すると、劇的に異なることが、図１１からわかる。例えばＰｏｒｔａｂａｔｃｈ（登録商標）装置内で作製された先行技術の消石灰乳は、約１００℃（２１２°Ｆ）で頭打ちとなる。
【０２２１】
図１２は、例１３に開示したように、本発明の原理によって作製した２種の消石灰乳の粒径分布の比較を示すグラフであり、先行技術の方法によって作製した２種の消石灰乳と比較したグラフである。本発明の消石灰乳は、「プラントＡ生石灰スラリー」及び「プラントＢ生石灰スラリー」として指定する。これらを、Ｎｅｕｔｒａｌａｃ（商標）ＳＬＳ４５（商標）石灰乳、及び前述のように生石灰を水に添加するバッチ消化操作である「プラントＡ市販スラリー」と比較する。その結果は、本発明の消石灰乳中の粒子の方が微粒であることを示すだけでなく、粗粒分が粗いことも示しており、粗粒分は、高品質の通常のスラリーにも残されてもよいし、篩分けして除去されてもよい。
【０２２２】
図１３は、例１３に開示したように、本発明の２種のスラリーの経時的な粘度のグラフであり、本発明の２種のスラリーは、「プラントＡ生石灰スラリー」及び「プラントＢ生石灰スラリー」として指定され、先行技術のＮｅｕｔｒａｌａｃ  ＳＬＳ４５（商標）スラリーと比較されている。例１３で例示した本発明の原理によって作製した消石灰乳は、１ヶ月後に２００ｍＰａ．ｓ未満の粘度を示す。
【０２２３】
発明には幾つかの利点がある。例１３に例示した本発明の連続的に／徐々に水和するプロセスによって作製した生成物は、先行技術のプロセスによって作製した石灰スラリーと比較して、比較的高い固形分、高い反応性、微細な粒度分布及び比較的低い粘度を有する。本発明の方法はまた、ある特定の既存の商業的プロセスを実施するよりも安価であろう。
【０２２４】
本発明をその幾つかの形態で示してきたが、そのように限定されるものではなく、その趣旨及び添付の特許請求の範囲から逸脱することなく様々な改変及び変更が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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