EA 027297B1 20170731 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2017\PDF/027297 Полный текст описания [**] EA201491462 20130124 Регистрационный номер и дата заявки EP12153877.1 20120203 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок EP2013/051331 Номер международной заявки (PCT) WO2013/113614 20130808 Номер публикации международной заявки (PCT) EAB1 Код вида документа [PDF] eab21707 Номер бюллетеня [GIF] EAB1\00000027\297BS000#(1494:1106) Основной чертеж [**] УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ МИНЕРАЛОВ, ПИГМЕНТОВ И/ИЛИ НАПОЛНИТЕЛЕЙ И/ИЛИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОСАЖДЕННОГО КАРБОНАТА ЩЕЛОЧНО-ЗЕМЕЛЬНОГО МЕТАЛЛА Название документа [8] C09C 1/02, [8] C09C 3/04 Индексы МПК [CH] Бури Маттиас, [CH] Ренч Самуэль, [CH] Гейн Патрик А.С., [CH] Блум Рене Винценц Сведения об авторах [CH] ОМИА ИНТЕРНЭШНЛ АГ Сведения о патентообладателях [CH] ОМИА ИНТЕРНЭШНЛ АГ Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea000027297b*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Установка для минерализации воды, причем данная установка включает находящиеся в сообщении по текучей среде: a) по меньшей мере один смесительный блок, оборудованный по меньшей мере тремя впусками и по меньшей мере двумя выпусками, причем исходный материал подается в по меньшей мере один из указанных впусков, b) по меньшей мере один измельчительный блок, включающий измельчительные средства, оборудованный по меньшей мере одним впуском и по меньшей мере одним выпуском, и c) по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок, оборудованный по меньшей мере одним впуском и по меньшей мере одним выпуском, причем по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного смесительного блока присоединен к по меньшей мере одному впуску по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока и по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока присоединен к по меньшей мере одному впуску по меньшей мере одного смесительного блока, причем по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного смесительного блока присоединен к по меньшей мере одному впуску по меньшей мере одного измельчительного блока и по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного измельчительного блока присоединен к по меньшей мере одному впуску по меньшей мере одного смесительного блока.

2. Установка по п.1, в которой по меньшей мере один смесительный блок включает перемешивающее устройство.

3. Установка по п.1 или 2, в которой по меньшей мере один смесительный блок включает нагревательное устройство, выполненное с возможностью нагрева содержимого по меньшей мере одного смесительного блока до температуры, составляющей от 5 до 90°С и предпочтительно от 20 до 50°С.

4. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один измельчительный блок представляет собой по меньшей мере одно размельчительное устройство и/или по меньшей мере одно дробильное устройство, и предпочтительно он представляет собой по меньшей мере одно размельчительное устройство.

5. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один измельчительный блок представляет собой по меньшей мере одно вертикальное размельчительное устройство и/или по меньшей мере одно вертикальное дробильное устройство или по меньшей мере одно горизонтальное размельчительное устройство и/или по меньшей мере одно горизонтальное дробильное устройство.

6. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один измельчительный блок представляет собой коническую шаровую мельницу с кольцевым зазором.

7. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один измельчительный блок включает измельчительные средства, имеющие массовый медианный диаметр частиц (значение d 50 ) от 0,01 до 100 мм, предпочтительно от 0,1 до 75 мм и наиболее предпочтительно от 0,5 до 5 мм.

8. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один измельчительный блок включает подвижные шарики в качестве измельчительных средств, изготовленные из материала, выбранного из группы, включающей кварцевый песок, стекло, фарфор, оксид циркония, силикат циркония и их смеси, необязательно включая незначительные количества дополнительных минералов.

9. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой измельчительные средства по меньшей мере одного измельчительного блока изготовлены из минерала, пигмента и/или материала-наполнителя, предпочтительно измельчительные средства и минералы, пигменты и/или наполнители должны быть очищенными и/или изготовленными из одинакового материала.

10. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок представляет собой перекрестноточное мембранное фильтрационное устройство, причем он предпочтительно представляет собой перекрестноточное мембранное микрофильтрационное устройство и/или перекрестноточное мембранное ультрафильтрационное устройство.

11. Установка по п.10, в которой перекрестноточное мембранное фильтрационное устройство включает по меньшей мере одну трубчатую фильтрационную мембрану, имеющую внутренний диаметр трубки, составляющий от 0,01 до 25 мм и предпочтительно от 0,1 до 10 мм.

12. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок включает по меньшей мере одну мембрану, имеющую размер пор, составляющий от 0,01 до 10 мкм, предпочтительно от 0,05 до 5 мкм и наиболее предпочтительно от 0,1 до 2 мкм.

13. Установка по п.12, в которой мембранный материал выбран из группы, включающей спеченный материал, пористый фарфор, синтетические полимеры, такие как полиэтилен, полипропилен или тефлон, а также их смеси.

14. Установка по любому из пп.10-13, в которой мембранно-фильтрационное устройство предназначено для скоростей потока по меньшей мере через одну мембрану, составляющих от 0,1 до 10 м/с, предпочтительно от 0,5 до 5 м/с и наиболее предпочтительно от 1 до 4 м/с, и/или давление на впуске перекрестноточного мембранного фильтрационного устройства составляющее от 0 до 30 бар, предпочтительно от 0,2 до 10 бар и наиболее предпочтительно от 0,5 до 5 бар.

15. Установка по любому из предшествующих пунктов, включающая в себя по меньшей мере три выпуска, предпочтительно по меньшей мере четыре выпуска и более предпочтительно по меньшей мере пять выпусков, и/или установка включает в себя по меньшей мере четыре впуска, предпочтительно по меньшей мере пять впусков и более предпочтительно по меньшей мере шесть впусков.

16. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один смесительный блок включает по меньшей мере четыре впуска.

17. Установка по любому из предшествующих пунктов, включающая в себя по меньшей мере один газовый впуск, предпочтительно впуск СО 2 .

18. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один смесительный блок включает в себя по меньшей мере два впуска, которые представляют собой жидкостные впуски, предпочтительно по меньшей мере три жидкостных впуска и предпочтительнее по меньшей мере четыре жидкостных впуска.

19. Установка по любому из предшествующих пунктов, причем данная установка включает по меньшей мере один управляющий блок, которым регулируются уровень наполнения по меньшей мере одного смесительного блока, производительность насоса, рН, электропроводность, концентрация ионов кальция (например, с использованием ионоселективного электрода) и/или температура.

20. Установка по любому из предшествующих пунктов, причем данная установка включает по меньшей мере один насос, расположенный между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним мембранным фильтрационным блоком.

21. Установка по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающая в себя по меньшей мере один насос, расположенный между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним измельчительным блоком.

22. Установка по любому из пп.20, 21, в которой производительность по меньшей мере одного насоса (м 3 /ч по сумме), питающего по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок, составляет произведение от 0,01 до 100 на объем по меньшей мере одного смесительного блока, и/или соотношение производительности по меньшей мере одного насоса (м 3 /ч по сумме), питающего по меньшей мере один измельчительный блок, и производительности по меньшей мере одного насоса (м 3 /ч по сумме), питающего, по меньшей мере, мембранный фильтрационный блок, составляет от 1:1 до 1:1000 и предпочтительно от 1:5 до 1:250.

23. Установка по любому из пп.1-20, в которой, по меньшей мере, измельчительный блок интегрирован по меньшей мере в один смесительный блок.

24. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один впуск, представляющий собой газовый впуск, расположен между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним измельчительным блоком, предпочтительнее между питающим насосом по меньшей мере одного измельчительного блока и по меньшей мере одним измельчительным блоком и наиболее предпочтительно на впуске измельчительного блока.

25. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один впуск, представляющий собой газовый впуск, представляет собой инжектор Вентури, который расположен между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним измельчительным блоком, причем предпочтительно он расположен между выпуском по меньшей мере одного смесительного блока и впуском по меньшей мере одного измельчительного блока.

26. Установка по п.23, в которой по меньшей мере один впуск, представляющий собой газовый впуск, расположен сверху полого вала перемешивающего устройства по меньшей мере одного смесительного блока.

27. Установка для минерализации воды, причем данная установка включает находящиеся в сообщении по текучей среде: a) по меньшей мере один смесительный блок, оборудованный по меньшей мере двумя впусками и по меньшей мере одним выпуском, причем исходный материал подается в по меньшей мере один из указанных впусков, b) по меньшей мере один измельчительный блок, интегрированный в по меньшей мере один смесительный блок, и c) по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок, оборудованный по меньшей мере одним впуском и по меньшей мере одним выпуском, причем по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного смесительного блока присоединен к по меньшей мере одному впуску по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока и по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока присоединен к по меньшей мере одному впуску по меньшей мере одного смесительного блока.

28. Применение установки по любому из пп.1-27 для очистки минералов, пигментов и/или наполнителей.

29. Применение установки по любому из пп.1-27 для изготовления осажденного карбоната щелочно-земельного металла.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

1. Установка для минерализации воды, причем данная установка включает находящиеся в сообщении по текучей среде: a) по меньшей мере один смесительный блок, оборудованный по меньшей мере тремя впусками и по меньшей мере двумя выпусками, причем исходный материал подается в по меньшей мере один из указанных впусков, b) по меньшей мере один измельчительный блок, включающий измельчительные средства, оборудованный по меньшей мере одним впуском и по меньшей мере одним выпуском, и c) по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок, оборудованный по меньшей мере одним впуском и по меньшей мере одним выпуском, причем по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного смесительного блока присоединен к по меньшей мере одному впуску по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока и по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока присоединен к по меньшей мере одному впуску по меньшей мере одного смесительного блока, причем по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного смесительного блока присоединен к по меньшей мере одному впуску по меньшей мере одного измельчительного блока и по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного измельчительного блока присоединен к по меньшей мере одному впуску по меньшей мере одного смесительного блока.

2. Установка по п.1, в которой по меньшей мере один смесительный блок включает перемешивающее устройство.

3. Установка по п.1 или 2, в которой по меньшей мере один смесительный блок включает нагревательное устройство, выполненное с возможностью нагрева содержимого по меньшей мере одного смесительного блока до температуры, составляющей от 5 до 90°С и предпочтительно от 20 до 50°С.

4. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один измельчительный блок представляет собой по меньшей мере одно размельчительное устройство и/или по меньшей мере одно дробильное устройство, и предпочтительно он представляет собой по меньшей мере одно размельчительное устройство.

5. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один измельчительный блок представляет собой по меньшей мере одно вертикальное размельчительное устройство и/или по меньшей мере одно вертикальное дробильное устройство или по меньшей мере одно горизонтальное размельчительное устройство и/или по меньшей мере одно горизонтальное дробильное устройство.

6. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один измельчительный блок представляет собой коническую шаровую мельницу с кольцевым зазором.

7. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один измельчительный блок включает измельчительные средства, имеющие массовый медианный диаметр частиц (значение d 50 ) от 0,01 до 100 мм, предпочтительно от 0,1 до 75 мм и наиболее предпочтительно от 0,5 до 5 мм.

8. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один измельчительный блок включает подвижные шарики в качестве измельчительных средств, изготовленные из материала, выбранного из группы, включающей кварцевый песок, стекло, фарфор, оксид циркония, силикат циркония и их смеси, необязательно включая незначительные количества дополнительных минералов.

9. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой измельчительные средства по меньшей мере одного измельчительного блока изготовлены из минерала, пигмента и/или материала-наполнителя, предпочтительно измельчительные средства и минералы, пигменты и/или наполнители должны быть очищенными и/или изготовленными из одинакового материала.

10. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок представляет собой перекрестноточное мембранное фильтрационное устройство, причем он предпочтительно представляет собой перекрестноточное мембранное микрофильтрационное устройство и/или перекрестноточное мембранное ультрафильтрационное устройство.

11. Установка по п.10, в которой перекрестноточное мембранное фильтрационное устройство включает по меньшей мере одну трубчатую фильтрационную мембрану, имеющую внутренний диаметр трубки, составляющий от 0,01 до 25 мм и предпочтительно от 0,1 до 10 мм.

12. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок включает по меньшей мере одну мембрану, имеющую размер пор, составляющий от 0,01 до 10 мкм, предпочтительно от 0,05 до 5 мкм и наиболее предпочтительно от 0,1 до 2 мкм.

13. Установка по п.12, в которой мембранный материал выбран из группы, включающей спеченный материал, пористый фарфор, синтетические полимеры, такие как полиэтилен, полипропилен или тефлон, а также их смеси.

14. Установка по любому из пп.10-13, в которой мембранно-фильтрационное устройство предназначено для скоростей потока по меньшей мере через одну мембрану, составляющих от 0,1 до 10 м/с, предпочтительно от 0,5 до 5 м/с и наиболее предпочтительно от 1 до 4 м/с, и/или давление на впуске перекрестноточного мембранного фильтрационного устройства составляющее от 0 до 30 бар, предпочтительно от 0,2 до 10 бар и наиболее предпочтительно от 0,5 до 5 бар.

15. Установка по любому из предшествующих пунктов, включающая в себя по меньшей мере три выпуска, предпочтительно по меньшей мере четыре выпуска и более предпочтительно по меньшей мере пять выпусков, и/или установка включает в себя по меньшей мере четыре впуска, предпочтительно по меньшей мере пять впусков и более предпочтительно по меньшей мере шесть впусков.

16. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один смесительный блок включает по меньшей мере четыре впуска.

17. Установка по любому из предшествующих пунктов, включающая в себя по меньшей мере один газовый впуск, предпочтительно впуск СО 2 .

18. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один смесительный блок включает в себя по меньшей мере два впуска, которые представляют собой жидкостные впуски, предпочтительно по меньшей мере три жидкостных впуска и предпочтительнее по меньшей мере четыре жидкостных впуска.

19. Установка по любому из предшествующих пунктов, причем данная установка включает по меньшей мере один управляющий блок, которым регулируются уровень наполнения по меньшей мере одного смесительного блока, производительность насоса, рН, электропроводность, концентрация ионов кальция (например, с использованием ионоселективного электрода) и/или температура.

20. Установка по любому из предшествующих пунктов, причем данная установка включает по меньшей мере один насос, расположенный между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним мембранным фильтрационным блоком.

21. Установка по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающая в себя по меньшей мере один насос, расположенный между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним измельчительным блоком.

22. Установка по любому из пп.20, 21, в которой производительность по меньшей мере одного насоса (м 3 /ч по сумме), питающего по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок, составляет произведение от 0,01 до 100 на объем по меньшей мере одного смесительного блока, и/или соотношение производительности по меньшей мере одного насоса (м 3 /ч по сумме), питающего по меньшей мере один измельчительный блок, и производительности по меньшей мере одного насоса (м 3 /ч по сумме), питающего, по меньшей мере, мембранный фильтрационный блок, составляет от 1:1 до 1:1000 и предпочтительно от 1:5 до 1:250.

23. Установка по любому из пп.1-20, в которой, по меньшей мере, измельчительный блок интегрирован по меньшей мере в один смесительный блок.

24. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один впуск, представляющий собой газовый впуск, расположен между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним измельчительным блоком, предпочтительнее между питающим насосом по меньшей мере одного измельчительного блока и по меньшей мере одним измельчительным блоком и наиболее предпочтительно на впуске измельчительного блока.

25. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один впуск, представляющий собой газовый впуск, представляет собой инжектор Вентури, который расположен между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним измельчительным блоком, причем предпочтительно он расположен между выпуском по меньшей мере одного смесительного блока и впуском по меньшей мере одного измельчительного блока.

26. Установка по п.23, в которой по меньшей мере один впуск, представляющий собой газовый впуск, расположен сверху полого вала перемешивающего устройства по меньшей мере одного смесительного блока.

27. Установка для минерализации воды, причем данная установка включает находящиеся в сообщении по текучей среде: a) по меньшей мере один смесительный блок, оборудованный по меньшей мере двумя впусками и по меньшей мере одним выпуском, причем исходный материал подается в по меньшей мере один из указанных впусков, b) по меньшей мере один измельчительный блок, интегрированный в по меньшей мере один смесительный блок, и c) по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок, оборудованный по меньшей мере одним впуском и по меньшей мере одним выпуском, причем по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного смесительного блока присоединен к по меньшей мере одному впуску по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока и по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока присоединен к по меньшей мере одному впуску по меньшей мере одного смесительного блока.

28. Применение установки по любому из пп.1-27 для очистки минералов, пигментов и/или наполнителей.

29. Применение установки по любому из пп.1-27 для изготовления осажденного карбоната щелочно-земельного металла.


Евразийское ои 027297 (13) В1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.07.31
(21) Номер заявки 201491462
(22) Дата подачи заявки
2013.01.24
(51) Int. Cl. C09C1/02 (2006.01) C09C 3/04 (2006.01)
(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ МИНЕРАЛОВ, ПИГМЕНТОВ И/ИЛИ НАПОЛНИТЕЛЕЙ И/ИЛИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОСАЖДЕННОГО КАРБОНАТА ЩЕЛОЧНО-ЗЕМЕЛЬНОГО
МЕТАЛЛА
(31) 12153877.1; 61/597,201
(32) 2012.02.03; 2012.02.10
(33) EP; US
(43) 2014.11.28
(86) PCT/EP2013/051331
(87) WO 2013/113614 2013.08.08
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ОМИА ИНТЕРНЭШНЛ АГ (CH)
(72) Изобретатель:
Бури Маттиас, Ренч Самуэль, Гейн
Патрик А.С., Блум Рене Винценц (CH)
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU)
(56) FR-A-1068403 US-A-4615868 EP-A1-2447213
(57) Изобретение относится к установке для очистки минералов, пигментов и/или наполнителей и/или изготовления осажденного карбоната щелочно-земельного металла и/или минерализации воды и к использованию такой установки для очистки минералов, пигментов и/или наполнителей и/или минерализации воды и/или изготовления осажденного карбоната щелочно-земельного металла.
Изобретение относится к установке для очистки минералов, пигментов и/или наполнителей и/или изготовления осажденного карбоната щелочно-земельного металла и/или минерализации воды и к применению такой установки для очистки минералов, пигментов и/или наполнителей и/или минерализации воды и/или изготовления осажденного карбоната щелочно-земельного металла.
Чистые минералы, пигменты и/или наполнители широко используются в бумаге, бумажных покрытиях, пластмассах и красках, а также в пищевой промышленности и производстве кормов, для минерализации воды и в фармацевтической промышленности. Например, карбонат кальция, имеющий низкую стоимость и высокую белизну наполнителя, широко используется, чтобы увеличивать белизну и матовость листов бумажных изделий. Его использование резко увеличивается в последние десятилетия вследствие перехода от кислотного к щелочному процессу изготовления бумаги на целлюлозно-бумажных заводах. Как природный, так и синтетический карбонат кальция находит применение в бумажной промышленности. Например, природный карбонат кальция, такой как мрамор, мел и известняк, измельчают, получая частицы малого размера, перед его использованием в бумажном производстве, в то время как синтетический карбонат кальция изготавливают посредством реакции осаждения, и, таким образом, он называется термином "осажденный карбонат кальция".
Помимо использования в целлюлозно-бумажной промышленности природный и синтетический карбонат кальция также используются для других разнообразных целей, например в качестве наполнителя или пигмента в производстве красок, а также в качестве функционального наполнителя, чтобы изготавливать пластические материалы, пластизоли, герметизирующие соединения, печатные краски, каучук, зубные пасты, косметические изделия, продукты питания, фармацевтические средства и т.д. В дополнение к этому карбонат кальция можно также использовать для обработки и минерализации воды.
По вышеописанным причинам в промышленности существует значительный спрос на эффективные и экономичные устройства и системы, которые производят чистые минералы, пигменты и/или наполнители. Термин "чистые минералы, пигменты и/или наполнители", в частности, означает соответствующие фазы минералов, пигментов и/или наполнителей, в которых не содержатся химические добавки или нежелательные примеси, которые ограничивают использование во многих приложениях вследствие низкой белизны окрашенных примесей. Такие примеси образуются из силикатов и/или технологических добавок, таких как жирные амины или четвертичные аммониевые соединения, используемые в процессе флотации.
В данном отношении заявителю известны несколько установок для очистки минералов, пигментов и/или наполнителей. Например, известны установки, используемые для процессов пенной флотации, например установки, которые описал Maurice С. Fuerstenau в книге "Пенная флотация, век инновации", опубликованной Горным обществом (Литлтон, штат Колорадо, США), 2007 г., с. 635-757.
Однако описанные установки и процессы имеют недостаток в том, что требуются определенные добавки, такие как коллекторы, пенообразователи или антиколлекторы, которые также загрязняют получаемые фазы минералов, пигментов и/или наполнителей. Как правило, такие примеси препятствуют использованию данных получаемых фаз минералов, пигментов и/или наполнителей, например, в качестве питательных веществ в продуктах питания и кормах, или в качестве альтернативы требуется дополнительная дорогостоящая и трудоемкая стадия очистки.
Кроме того, следует отметить, что эффективность вышеупомянутых установок и процессов быстро уменьшается при уменьшении размера частиц соответствующих примесей в фазах минералов, пигментов и/или наполнителей таким образом, что оказывается более сложным выделение определенной части минералов из смеси минералов, например выделение карбоната кальция из смеси загрязненного мрамора. В частности, селективность вышеупомянутых установок и процессов уменьшается, потому что отделение различных минеральных фаз друг от друга существенно зависит от степени срастания частиц в фазах минералов, пигментов и/или наполнителей.
Термин "степень срастания частиц" (размер высвобождающихся частиц) в контексте настоящей заявки означает размер частиц, при котором различные фазы минералов, пигментов и/или наполнителей отделяются друг от друга.
Кроме того, в технике известны физические разделительные устройства. Однако, например, оптическая сортировка имеет также недостаток ограниченной селективности вследствие степени срастания частиц, и, кроме того, требуется достаточная цветовая контрастность частиц, подлежащих разделению. Другие физические разделительные устройства, в том числе рентгеновская сортировка, электрическая сортировка, классификация и/или фильтрация, сталкиваются с такими же проблемами.
В данном отношении одна типичная установка предшествующего уровня техники представлена в схематическом изображении на фиг. 1. Примерная установка включает смесительный блок (1), такой как резервуар, оборудованный мешалкой, один впуск для введения воды (14), один газовый впуск (не представленный на чертеже), например впуск СО2, и дополнительный впуск для введения минералов, пигментов и/или наполнителей, подлежащих очистке (6), которые предпочтительно поступают в форме суспензии. Смесительный блок дополнительно включает один впуск и один выпуск, которые независимо присоединяются к фильтрационному блоку (4). Соответственно фильтрационный блок (4) также включает один впуск и один выпуск, которые независимо присоединяются к смесительному блоку (1). Другими
словами, фильтрационный блок (4) и смесительный блок (1) находятся в круговой конфигурации, т.е. оба блока находятся в сообщении по текучей среде друг с другом. Кроме того, фильтрационный блок (4) оборудован дополнительным выпуском (не представленным на чертеже), чтобы выпускать фильтрат (10), получаемый в процессе фильтрации. Выпускаемый фильтрат (10) можно подвергать дополнительной обработке (16), такой как физическая и/или химическая обработка и/или введение добавок. С другой стороны, задерживаемый фильтром продукт или ретентат, получаемый в мембранном фильтрационном блоке (4), возвращается обратно в смесительный блок (1).
Однако описанные в настоящем документе минералы, пигменты и/или наполнители, которые подлежат очистке, до настоящего времени нельзя было очищать, или их очистка была весьма неэффективной. В частности, срастание частиц в фазах минералов, пигментов и/или наполнителей ограничивает селективность и, таким образом, эффективность очистки описанной установки. Таким образом, для очистки минералов, пигментов и/или наполнителей в качестве исходных материалов можно было использовать только зернистые материалы, имеющие частицы определенного размера, которые, однако, являются доступными лишь в ограниченной степени. Кроме того, вышеупомянутые физические разделительные устройства имеют ограничение в том, что их эффективность в значительной степени зависит от степени срастания частиц в фазах минералов, пигментов и/или наполнителей. Таким образом, селективность вышеупомянутых устройств также уменьшается при увеличении степени срастания частиц.
Кроме того, специалисты также обнаруживают недостатки, если частицы, которые срастаются в фазах минералов, пигментов и/или наполнителей, разделяются сразу и/или ниже своей степени срастания частиц, поскольку образующиеся в результате частицы в фазах минералов, пигментов и/или наполнителей являются ультратонкими. В частности, внезапное разделение частиц может приводить к проблемам селективности, например, в процессе флотации, потому что минеральный шлам может проявлять в своем поведении меньшее осаждение. В результате это может приводить к нерегулируемому перетоку мелких частиц с пенным концентратом. В данном отношении часто наблюдается добыча минерального сырья, составляющая лишь 50 мас.% или даже менее. В настоящее время вышеописанные проблемы являются хорошо известными в промышленности, и для их преодоления требуется технологическая стадия, называемая термином "удаление шлама" из соответствующей суспензии. Удаление шлама из суспензии означает, что ультратонкая фракция частиц в суспензии механически выделяется, отделяется от общей массы и выпускается. Вплоть до половины ценных минералов, добыча которых является дорогостоящей и трудоемкой, заканчивает свой путь в отвалах хвостов обогащения. В результате изготовление концентрата приводит к высокой стоимости производства.
Для лучшего понимания проблемы срастания в фазах минералов, пигментов и/или наполнителей следует рассмотреть в Энциклопедии химической промышленности Ульмана, раздел "Соединения калия", часть 4.1 "Срастание и степень свободы", июнь 2002 г., издательство Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA.
Таким образом, основной недостаток существующих в настоящее время устройств и установок заключается в том, что их селективность по-прежнему остается весьма ограниченной. В частности, степень срастания частиц в фазах минералов, пигментов и/или наполнителей представляет собой решающий лимитирующий фактор. Кроме того, реакционная способность твердых частиц в значительной степени зависит от химических свойств поверхности частиц. Например, поверхность частиц может модифицироваться, если на нее воздействует атмосфера (например, воздух), вода или другие факторы окружающей среды, такие как, например, электромагнитные излучения, и это, таким образом, влияет на скорость реакции, адсорбцию и/или поверхностные свойства минералов, пигментов и/или наполнителей. Данный аспект оказывается особенно актуальным, если, например, доломитовые минералы должны использоваться для реминерализации опресненной морской воды, потому что реакционная способность доломита по отношению к СО2 является сравнительно низкой. Соответствующие промышленные процессы, которые известны в технике, не являются способными преодолевать проблемы, связанные с такой модифицированной поверхностью частиц.
Кроме того, заявителю также известны устройства и установки для изготовления осажденного карбоната щелочно-земельного металла, такого как осажденный карбонат кальция (РСС), который можно получать, осаждая оксид кальция/гидроксид кальция в водной среде посредством использования газообразного CO2. Установку предшествующего уровня техники, которая представлена в схематическом изображении на фиг. 1, можно также использовать для изготовления осажденного карбоната щелочноземельного металла, такого как осажденный карбонат кальция (РСС). Однако вышеупомянутые реакции осаждения в таких установках часто оказываются неудовлетворительными, потому что инкапсулированные СаО и Са(ОН)2 или соответствующие частицы могут находиться в форме агрегатов образующегося РСС или осажденного карбоната щелочно-земельного металла. В частности, оказывается затруднительным регулирование образующихся в процессе осаждения границ между газовой и твердой фазами при содержании твердой фазы, составляющей, например, 15 мас.% и более. В данном контексте, кроме того, следует отметить, что после осаждения и образования осажденного карбоната щелочно-земельного металла, такого как РСС, в водной среде такие инкапсулированные остаточные щелочные частицы могут мигрировать в процессе хранения из агрегатов осажденного карбоната щелочно-земельного металла в
водную фазу, что может приводить к повышению значения рН суспензии нерегулируемым образом вплоть до уровня рН, превышающего 12. Однако такое повышение уровня рН может ухудшать свойства суспензии осажденного карбоната щелочно-земельного металла и может влиять на последующее применение, в том числе в изготовлении бумажных покрытий и наполнителей. Осаждающие устройства и установки, которые известны в технике, не способны решать эти проблемы.
В технике предлагаются несколько подходов к решению представленных выше проблем. Например, европейская патентная заявка ЕР 1764346 А1 описывает устройство и способ для измельчения РСС после осаждения. В течение этого процесса высвобождаются остаточные инкапсулированные СаО и Са(ОН)2 в агрегатах и увеличивается значение рН образующейся в результате суспензии. Это может не только снова приводить к ухудшению свойств суспензии РСС в последующих приложениях, таких как изготовление бумажных покрытий и наполнителей, но могут также разрушаться и растворяться размольные шары, используемые в течение данного процесса.
С учетом вышеизложенного улучшение очистки минералов, пигментов и/или наполнителей и/или изготовления осажденного карбоната щелочно-земельного металла по-прежнему представляют собой интерес для специалиста в данной области техники. Оказывается особенно желательным предложение альтернативной и усовершенствованной системы для очистки минералов, пигментов и/или наполнителей и/или изготовления осажденного карбоната щелочно-земельного металла и/или минерализации воды, причем данная система должна применяться более эффективным, экономичным и экологичным путем и, в частности, обеспечивать достаточную селективность и/или реакционную способность для изготовления чистых минералов, пигментов и/или наполнителей и/или осажденных карбонатов щелочно-земельных металлов.
Вышеописанные и другие задачи решает предложенная установка для очистки минералов, пигментов и/или наполнителей и/или изготовления осажденного карбоната щелочно-земельного металла и/или минерализации воды, причем данная установка включает находящиеся в сообщении по текучей среде:
a) по меньшей мере один смесительный блок, оборудованный по меньшей мере двумя впусками и по меньшей мере одним выпуском,
b) по меньшей мере один измельчительный блок, включающий измельчительные средства, и
c) по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок, оборудованный по меньшей мере одним впуском и по меньшей мере одним выпуском,
где по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного смесительного блока присоединяется по меньшей мере к одному впуску по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока и по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока присоединяется по меньшей мере к одному впуску по меньшей мере одного смесительного блока.
При использовании в настоящем документе термин "в сообщении по текучей среде" означает, что блоки и/или устройства, которые представляют собой части установки согласно настоящему изобретению, соединяются друг с другом таким образом, что оказывается возможным движение текучей среды, такой как суспензия, необязательно в сочетании по меньшей мере с одним обратным аэрозолем (таким как содержащая очень мелкие ячейки пена) из одного блока и/или устройства установки согласно настоящему изобретению в другой блок и/или устройство установки согласно изобретению; такое движение может осуществляться посредством одного или нескольких промежуточных (а также особо не упомянутых и не описанных) компонентов аппаратов, устройств или других предметов, таких как трубки, линии и насосы. Термин "обратный аэрозоль" следует истолковывать в широком смысле, и он означает любой газ, суспендированный в жидкости, например очень мелкие пузырьки углекислого газа в воде.
Термин "очистка" следует истолковывать в широком смысле, и он означает любое удаление соединений, которые не являются приемлемыми или желательными в фазах минералов, пигментов и/или наполнителей.
Термин "минерализация" при использовании в настоящем изобретении означает увеличение содержания основных неорганических ионов в воде, в которой неорганические ионы не содержатся совсем или присутствуют в недостаточном количестве, для получения воды, которая имеет привлекательный вкус. Минерализацию можно осуществлять посредством добавления по меньшей мере карбоната кальция в воду, которая подлежит обработке. Необязательно, например, чтобы обеспечивать пользу для здоровья или осуществлять надлежащее введение некоторых других незаменимых неорганических ионов и микроэлементов, дополнительные вещества можно смешивать с карбонатом кальция и затем добавлять в воду в течение процесса реминерализации. Согласно государственным положениям о здравоохранении и качестве питьевой воды продукт реминерализации может включать дополнительные минералы, содержащие магний, калий или натрий, например карбонат магния, сульфат магния, гидрокарбонат калия, гидрокарбонат натрия или другие минералы, содержащие незаменимые микроэлементы.
"Тонкодисперсный карбонат кальция" (GCC) в значении настоящего изобретения представляет собой карбонат кальция, получаемый из природных источников, включающих мрамор, мел или известняк, и перерабатываемый в ходе таких процессов, как помол, просеивание и/или фракционирование во влажном и/или сухом состоянии, например, с использованием циклона.
"Осажденный карбонат щелочно-земельного металла" в значении настоящего изобретения пред
ставляет собой синтезированный материал, получаемый, как правило, посредством осаждения после реакции диоксида углерода и, например, извести в водной среде или посредством осаждения щелочноземельных металлов источником карбоната в воде или посредством осаждения щелочно-земельных и карбонатных ионов, например CaCl2 и Na2CO3, из суспензии. Например, существуют три основные кристаллические формы осажденного карбоната кальция: кальцит, арагонит и фатерит, а также существуют и другие многочисленные полиморфные модификации (кристаллические структуры) для каждой из данных кристаллических форм. Кальцит имеет тригональную структуру с типичными формами кристаллов, такими как скаленоэдрическая (S-РСС), ромбоэдрическая (R-PCC), гексагональная призматическая, пи-накоидальная, коллоидная (С-РСС), кубическая и призматическая (Р-РСС). Арагонит представляет собой орторомбическую структуру с типичной формой кристаллов, представляющих собой сдвоенные гексагональные призматические кристаллы, а также широкое разнообразие тонких удлиненных призматических, изогнутых клиновидных, ступенчатых пирамидальных, долотообразных кристаллов, а также форм, напоминающих деревья, кораллы и червей.
Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что такая установка позволяет специалисту в данной области техники изготавливать минералы, пигменты и/или наполнители и/или осажденные карбонаты щелочно-земельных металлов высокой чистоты эффективным, экономичным и экологичным способом. Авторы настоящего изобретения, кроме того, неожиданно обнаружили, что такая установка позволяет специалисту в данной области техники изготавливать минерализованную воду с высокой эффективностью экономичным и экологичным способом. В частности, эту задачу можно решить, используя по меньшей мере один смесительный блок по меньшей мере один измельчительный блок и по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок, которые находятся в сообщении по текучей среде. Кроме того, по меньшей мере один впуск и по меньшей мере один выпуск мембранного фильтрационного блока независимо присоединяются по меньшей мере к одному смесительному блоку.
Таким образом, установка согласно настоящему изобретению обеспечивает увеличение суммарной селективности процесса очистки минералов, пигментов и/или наполнителей, который осуществляет установка для очистки минералов, пигментов и/или наполнителей, и/или изготовление осажденного карбоната щелочно-земельного металла.
Согласно следующему аспекту настоящего изобретения предлагается применение вышеупомянутой установки для очистки минералов, пигментов и/или наполнителей и/или минерализации воды. Согласно следующему аспекту настоящего изобретения предлагается применение вышеупомянутой установки для изготовления осажденного карбоната щелочно-земельного металла.
Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения определяются в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.
Когда в последующем описании делается ссылка на предпочтительные варианты осуществления или технические детали установки согласно настоящему изобретению, следует понимать, что эти предпочтительные варианты осуществления или технические детали также распространяются на применение установки согласно настоящему изобретению для очистки минералов, пигментов и/или наполнителей и/или минерализации воды и/или изготовления осажденного карбоната щелочно-земельного металла, как определено в настоящем документе, и наоборот (насколько это является применимым). Если, например, определяется, что по меньшей мере один смесительный блок установки согласно настоящему изобретению включает перемешивающее устройство, то по меньшей мере один смесительный блок для применения согласно настоящему изобретению также включает перемешивающее устройство.
Далее настоящее изобретение будет описано по отношению к конкретным вариантам осуществления и со ссылкой на определенные чертежи, настоящее изобретение ограничивается не данными вариантами или чертежами, но только формулой изобретения. Термины, которые используются в настоящем документе, как правило, следует понимать в их обычном смысле, если не определены другие условия.
Если термин "содержащий" используется перед перечислением в описании и формуле настоящего изобретения, это не исключает другие неперечисленные элементы, имеющие главное или вспомогательное значение.
Для целей настоящего изобретения термин "состоящий из" следует понимать как предпочтительный вариант осуществления термина "содержащий". Если в настоящем документе определено, что группа включает по меньшей мере определенное число вариантов осуществления, это также следует понимать как описание группы, которая предпочтительно состоит только из данных вариантов осуществления.
Если используются термины "включающий" или "имеющий", данные термины следует понимать как эквивалентные термину "содержащий", который определен выше.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один смесительный блок включает перемешивающее устройство.
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один смесительный блок включает нагревательное устройство, способное нагревать содержимое по меньшей мере одного смесительного блока до температуры, составляющей от 5 до 90°С и предпочтительно от 20 до 50°С.
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один измельчительный блок представляет собой по меньшей мере одно размельчительное устройство и/или по меньшей мере одно дробильное устройство, причем он предпочтительно представляет собой по меньшей мере одно размельчительное устройство.
Согласно одному варианту осуществления изобретения по меньшей мере один измельчительный блок представляет собой по меньшей мере одно вертикальное размельчительное устройство и/или по меньшей мере одно вертикальное дробильное устройство или по меньшей мере одно горизонтальное размельчительное устройство и/или по меньшей мере одно горизонтальное дробильное устройство.
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один измельчительный блок представляет собой коническую шаровую мельницу с кольцевым зазором.
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один измельчительный блок включает измельчительные средства, имеющие массовый медианный диаметр частиц (значение d50) от 0,01 до 100 мм, предпочтительно от 0,1 до 75 мм и наиболее предпочтительно от 0,5 до 5 мм.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один измель-чительный блок включает подвижные шарики как измельчительные средства, изготовленные из материала, который выбирается из группы, включающей кварцевый песок, стекло, фарфор, оксид циркония, силикат циркония и их смеси, необязательно включающий незначительные количества дополнительных минералов.
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения, измельчительные средства по меньшей мере одного измельчительного блока изготовлены из минерала, пигмента и/или материала-наполнителя, предпочтительно эти измельчительные средства и минералы, пигменты и/или наполнители подлежат очистке и/или должны быть изготовлены из одинакового материала.
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок представляет собой перекрестноточное мембранное фильтрационное устройство, причем он предпочтительно представляет собой перекрестноточное мембранное микрофильтрационное устройство и/или перекрестноточное мембранное ультрафильтрационное устройство. Оказывается предпочтительным, что перекрестноточное мембранное фильтрационное устройство включает по меньшей мере одну трубчатую фильтрационную мембрану, имеющую внутренний диаметр трубки, составляющий от 0,01 до 25 мм и предпочтительно от 0,1 до 10 мм.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок включает по меньшей мере одну мембрану, имеющую размер пор, составляющий от 0,01 до 10 мкм, предпочтительно от 0,05 до 5 мкм и наиболее предпочтительно от 0,1 до 2 мкм. Оказывается предпочтительным, что мембранный материал выбран из группы, включающей спеченный материал, пористый фарфор, синтетические полимеры, такие как полиэтилен, полипропилен или тефлон (Teflon(r)), а также их смеси.
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения скорость потока по меньшей мере через одну мембрану перекрестноточного мембранного фильтрационного устройства составляет от 0,1 до 10 м/с, предпочтительно от 0,5 и 5 м/с и наиболее предпочтительно от 1 и 4 м/с, и/или давление на впуске перекрестноточного мембранного фильтрационного устройства составляет от 0 бар (0 МПа) до 30 бар (3 МПа), предпочтительно от 0,2 бар (0,2 МПа) до 10 бар (1 МПа) и наиболее предпочтительно от 0,5 бар (0,05 МПа) до 5 бар (0,5 МПа).
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения установка включает по меньшей мере три выпуска, предпочтительно по меньшей мере четыре выпуска и предпочтительнее по меньшей мере пять выпусков, и/или установка включает по меньшей мере четыре впуска, предпочтительно по меньшей мере пять впусков и предпочтительнее по меньшей мере шесть впусков.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один смесительный блок включает по меньшей мере два выпуска и/или по меньшей мере три впуска и предпочтительно по меньшей мере четыре впуска.
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один впуск, предусмотренный в установке, представляет собой газовый впуск, предпочтительно впуск CO2.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один смесительный блок включает по меньшей мере два впуска, которые представляют собой жидкостные впуски, предпочтительно по меньшей мере три жидкостных впуска и предпочтительнее по меньшей мере четыре жидкостных впуска.
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения установка включает по меньшей мере один управляющий блок, посредством которого регулируются уровень наполнения по меньшей мере одного смесительного блока, производительность насоса, рН, электропроводность, концентрация ионов кальция (например, с использованием ионоселективного электрода) и/или температура.
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения установка включает по меньшей мере один насос, расположенный между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним мембранным фильтрационным блоком.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного смесительного блока присоединяется по меньшей мере к одному впуску по меньшей мере одного измельчительного блока и по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного измельчительного блока присоединяется по меньшей мере к одному впуску по меньшей мере одного смесительного блока.
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения установка дополнительно включает по меньшей мере один насос, расположенный между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним измельчительным блоком.
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения производительность по меньшей мере одного насоса (м3/ч по сумме), питающего по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок, составляет произведение от 0,01 до 100 на объем по меньшей мере одного смесительного блока и/или соотношение производительности по меньшей мере одного насоса (м3/ч по сумме), питающего по меньшей мере один измельчительный блок, и производительности по меньшей мере одного насоса (м3/ч по сумме), питающего по меньшей мере мембранный фильтрационный блок, составляет от 1:1 до 1:1000 и предпочтительно от 1:5 до 1:250.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один измель-чительный блок интегрирован по меньшей мере в один смесительный блок.
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один впуск, представляющий собой газовый впуск, расположен между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним измельчительным блоком, предпочтительнее между питающим насосом по меньшей мере одного измельчительного блока и по меньшей мере одним измельчительным блоком и наиболее предпочтительно на впуске измельчительного блока.
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один впуск, представляющий собой газовый впуск, представляет собой инжектор Вентури (Venturi), который расположен между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним измельчи-тельным блоком. Предпочтительно инжектор Вентури расположен между выпуском по меньшей мере одного смесительного блока и впуском по меньшей мере одного измельчительного блока.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один впуск, представляющий собой газовый впуск, расположен сверху полого вала перемешивающего устройства по меньшей мере одного смесительного блока.
Далее настоящее изобретение будет описано более подробно.
Таким образом, настоящее изобретение предлагает установку для очистки минералов, пигментов и/или наполнителей и/или минерализации воды и/или изготовления осажденного карбоната кальция, причем данная установка включает находящиеся в сообщении по текучей среде:
a) по меньшей мере один смесительный блок, оборудованный по меньшей мере двумя впусками и по меньшей мере одним выпуском,
b) по меньшей мере один измельчительный блок, включающий измельчительные средства, и
c) по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок, оборудованный по меньшей мере одним впуском и по меньшей мере одним выпуском,
где по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного смесительного блока присоединяется по меньшей мере к одному впуску по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока и по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока присоединяется по меньшей мере к одному впуску по меньшей мере одного смесительного блока.
Установка согласно настоящему изобретению является применимой к любому процессу очистки, который осуществляется в реакторной системе, где используются минералы, пигменты и/или наполнители, независимо от степени срастания частиц, и/или осуществляется минерализация воды и/или изготовление осажденного карбоната щелочно-земельного металла.
Например, почти чистый осажденный карбонат щелочно-земельного металла можно изготавливать в установке согласно настоящему изобретению, исключая примесный материал.
В качестве осажденного карбоната щелочно-земельного металла, который можно изготавливать, предпочтительно выбирается кристаллический карбонат кальция в форме кальцита, арагонита или фате-рита, а также магнезит и гидромагнезит, или он представляет собой смесь вышеупомянутых веществ.
Очистку и изготовление осажденного карбоната щелочно-земельного металла можно предпочтительно осуществлять в воде по меньшей мере одно вещество включает, например по меньшей мере один карбонат щелочно-земельного металла и необязательно по меньшей мере один гидроксид щелочноземельного металла, где по меньшей мере одно вещество предпочтительно присутствует в сухой форме или в форме водной суспензии, и CO2.
По меньшей мере одно вещество, включающее по меньшей мере один карбонат щелочноземельного металла и необязательно по меньшей мере один гидроксид щелочно-земельного металла, предпочтительно выбирают из природного карбоната кальция и/или карбоната магния, содержащего неорганические вещества или соли, или синтетического карбоната кальция и/или карбоната магния, содержащего неорганические вещества или соли.
Например, по меньшей мере одно вещество, включающее по меньшей мере один карбонат щелоч-но-земельного металла и необязательно по меньшей мере один гидроксид щелочно-земельного металла, предпочтительно выбирают из группы, которую составляют мрамор, известняк, мел, частично обожженная известь, обожженная известь, доломитовый известняк, известковый доломит, частично обожженный доломит, обожженный доломит, и осажденные карбонаты щелочно-земельных металлов, такие как осажденный карбонат щелочно-земельного металла, например минерал, имеющий кристаллическую структуру кальцита, арагонита и/или фатерита, например, полученные путем умягчения воды посредством добавления Са(ОН)2.
Пригодные для использования, встречающиеся в природе неорганические вещества представляют собой, например, мрамор, известняк, мел, доломитовый мрамор и/или доломит. Синтетические вещества представляют собой, например, модификации осажденного карбоната кальция, имеющие кристаллические структуры кальцита, арагонита и/или фатерита. Однако предпочтительными являются встречающиеся в природе неорганические вещества, такие как, например, мрамор, известняк, мел, доломитовый мрамор и/или доломит.
Необязательный по меньшей мере один гидроксид щелочно-земельного металла представляет собой предпочтительно гидроксид кальция и/или гидроксид магния. Вследствие того, что Mg^ETb имеет очень низкую растворимость в воде по сравнению с Са(ОН)2, скорость реакции Mg(OH)2 с CO2 является весьма ограниченной, и в присутствии Са(ОН)2 в суспензии реакция CO2 с Са(ОН)2 является весьма предпочтительной. Неожиданно в результате использования установки согласно настоящему изобретению оказалось возможным получение обогащенной Mg(HCO3)2 суспензии гидрокарбоната щелочноземельного металла также в присутствии Са(ОН)2 в суспензии.
По меньшей мере одно вещество, включающее по меньшей мере один карбонат щелочноземельного металла и необязательно по меньшей мере один гидроксид щелочно-земельного металла, предпочтительно имеет массовый медианный размер частиц (d50), составляющий от 0,1 мкм до 1 мм, предпочтительно составляющий от 0,2 до 100 мкм и предпочтительнее составляющий от 0,5 до 25 мкм, например, от 0,7 до 3 мкм.
В качестве дополнения или в качестве альтернативы по меньшей мере одно вещество, включающее по меньшей мере один карбонат щелочно-земельного металла и необязательно по меньшей мере один гидроксид щелочно-земельного металла имеет удельную площадь поверхности (SSA), составляющую предпочтительно от 0,01 до 200 м2/г и предпочтительнее составляющий от 1 до 100 м2/г, например от 1 до 15 м2/г. Для определения удельной площади поверхности использовали устройство Mastersizer 2000 от компании Malvern Instruments GmbH (Германия).
Термин "удельная площадь поверхности" (SSA) в контексте настоящего изобретения означает свойство пигментов/минералов/твердых материалов, которое измеряется как отношение площади поверхности к массе материала. Единицей является м2/г.
Термин "суммарная площадь поверхности частиц" (SSAtotal) в контексте настоящего изобретения означает суммарную площадь поверхности на тонну суспензии S.
Во всем тексте настоящей заявки размер частиц продукта, представляющего собой минерал, пигмент и/или наполнитель, описывается посредством распределения его частиц по размеру. Значение dx представляет собой такой диаметр, что х мас.% частиц имеют диаметры, составляющие менее чем dx. Таким образом, значение d20 представляет собой такой размер частиц, что размер 20 мас.%, всех частиц составляет менее чем данное значение, а значение d75 представляет собой такой размер частиц, что размер 75 мас.% всех частиц составляет менее чем данное значение. Таким образом, значение d50 представляет собой массовый медианный размер частиц, т.е. размер 50 мас.% всех частиц составляет менее или более чем данное значение. Для цели настоящего изобретения размер частиц представлен как массовый медианный размер частиц d50, если не определено другое условие. Данные значения измеряли с использованием устройства Mastersizer 2000 от компании Malvern Instruments GmbH (Германия).
Кроме того, по меньшей мере одно вещество, включающее по меньшей мере один карбонат щелоч-но-земельного металла и необязательно по меньшей мере один гидроксид щелочно-земельного металла, может иметь нерастворимое в хлористоводородной кислоте (HCl) содержимое, составляющее от 0,02 до 90 мас.% и предпочтительно от 0,05 до 15 мас.% по отношению к суммарной массе сухого вещества. Нерастворимое в HCl содержимое может представлять собой, например, минералы, такие как кварц, силикат, слюда и/или пирит.
В качестве воды предпочтительно выбирается дистиллированная вода, водопроводная вода, опресненная вода, концентрированный солевой раствор, слабоминерализованная вода, обработанная сточная вода или природная вода, такая как грунтовая вода, поверхностная вода, морская вода или дождевая вода. Вода может содержать NaCl в количестве, составляющем от 0 до 200 мг/л.
Морскую воду или слабоминерализованную воду можно сначала выкачивать из моря, используя заборные устройства в открытом море или подземные заборные устройства, такие как скважины, а затем она подвергается различным процессам предварительной физической обработки, таким как процессы фильтрации, седиментации или отделения песка. Дополнительные стадии обработки, такие как коагуляция и флокуляция могут оказаться необходимыми для снижения риска возможного засорения мембран,
используемых в установке согласно настоящему изобретению. Предварительно обработанную морскую воду или слабоминерализованную воду можно подвергать последующей дистилляции, например, с использованием таких процессов, как многоступенчатая мгновенная дистилляция, многоступенчатая дистилляция или мембранная фильтрация, такая как ультрафильтрация или обратный осмос, для отделения оставшихся тонкодисперсных и растворенных веществ.
В качестве СО2 предпочтительно выбирают газообразный диоксид углерода, жидкий диоксид углерода, твердый диоксид углерода или газообразную смесь, содержащую диоксид углерода и по меньшей мере еще один газ, и предпочтительно СО2 представляет собой газообразный диоксид углерода. Когда СО2 представляет собой газообразную смесь, содержащую диоксид углерода и по меньшей мере еще один газ, то данная газообразная смесь представляет собой диоксид углерода, содержащий отходящий газ, образующийся в промышленных процессах, таких как процессы сгорания или процессы прокаливания и т.п. Можно также производить СО2 посредством реакции карбоната щелочного и/или щелочноземельного металла с кислотой. Кислота, используемая согласно настоящему изобретению, предпочтительно представляет собой неорганическую кислоту, такую как серная кислота, хлористоводородная кислота, фосфорная кислота, и предпочтительнее она представляет собой серную кислоту или фосфорную кислоту. Предпочтительно карбонат щелочного и/или щелочно-земельного металла для изготовления CO2 представляет собой карбонат кальция, включающий карбонат щелочно-земельного металла; предпочтительнее карбонат щелочного и/или щелочно-земельного металла имеет такое же качество, как по меньшей мере один карбонат щелочно-земельного металла. Если СО2 получают посредством реакции карбоната щелочного и/или щелочно-земельного металла с кислотой, то кислоту предпочтительно дозируют непосредственно в смесительный блок (в том случае, где измельчительный блок интегрирован в смесительный блок) или в систему после выпуска смесительного блока и перед впуском измельчитель-ного блока (например, для системы, представленной на фиг. 2). Кроме того, его можно производить посредством сжигания органических соединений, таких как этиловый спирт, лесоматериала и т.п., или в процессе брожения. Когда используется газообразная смесь, содержащая диоксид углерода и по меньшей мере еще один газ, то присутствующий в смеси диоксид углерода составляет приблизительно от 8 до 99 об.% и предпочтительно он составляет от 10 до 98 об.%, например 95 об.%. Содержание СО2 в газе может также составлять более чем 99 об.%, например не менее чем 99,9 об.%.
В качестве дополнения или в качестве альтернативы СО2 предпочтительно имеет скорость радиоактивного распада 14С, составляющую по меньшей мере 500, предпочтительнее по меньшей мере 800 и наиболее предпочтительно по меньшей мере от 850 до 890 распадов в час на 1 г С в СО2.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения молярное количество используемого СО2 для получения 1 моль по меньшей мере одного гидрокарбоната щелочноземельного металла в водной суспензии из содержащего карбонат кальция материала составляет только от 0,5 до 4 моль, предпочтительно составляет только от 0,5 до 2,5 моль, предпочтительнее составляет только от 0,5 до 1,0 моль и наиболее предпочтительно составляет только от 0,5 до 0,65 моль.
В частности, вода по меньшей мере одно вещество, включающее по меньшей мере один карбонат щелочно-земельного металла и необязательно по меньшей мере один гидроксид щелочно-земельного металла, и СО2 можно объединять, чтобы получать суспензию S, у которой значение рН составляет от 6 и 9, причем в образующейся в результате суспензии S содержатся частицы. В качестве альтернативы вода и по меньшей мере одно вещество, включающее по меньшей мере один карбонат щелочно-земельного металла и необязательно по меньшей мере один гидроксид щелочно-земельного металла объединяют, чтобы получать щелочную водную суспензию, содержащую по меньшей мере одно вещество, включающее по меньшей мере один карбонат щелочно-земельного металла и необязательно по меньшей мере один гидроксид щелочно-земельного металла, а после этого данную щелочную водную суспензию объединяют с СО2, чтобы получать суспензию S, у которой значение рН составляет от 6 и 9, причем в образующейся в результате суспензии S содержатся частицы.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения водная суспензия, содержащая по меньшей мере одно вещество, включающее по меньшей мере один карбонат щелочно-земельного металла и необязательно по меньшей мере один гидроксид щелочно-земельного металла в незначительном количестве по отношению к карбонату щелочно-земельного металла, изготавливают в свежем состоянии посредством смешивания воды и вещества, включающего по меньшей мере один карбонат щелочно-земельного металла и необязательно по меньшей мере один гидроксид щелочноземельного металла в незначительном количестве по отношению к карбонату щелочно-земельного металла.
Термин "водная суспензия" в контексте настоящего изобретения означает смесь, в которой содержатся практически нерастворимые твердые вещества и вода, а также необязательно дополнительные добавки, причем твердые вещества обычно содержатся в больших количествах, и, таким образом, она является более вязкой и, как правило, имеет более высокую плотность, чем жидкость, из которой она изготовлена. Однако термин "практически нерастворимый" не исключает, что твердые вещества, по меньшей мере, частично растворяются в воде в определенных условиях, например в условиях обработки воды.
Изготовление водной суспензии на месте использования может оказаться предпочтительным, по
скольку для предварительного смешивания водных суспензий может потребоваться введение дополнительных веществ, таких как стабилизирующие вещества или дезинфицирующие вещества. Если требуется дезинфекция, предпочтительно оказывается необходимым впуск для дозировки пероксида водорода. Если суспензия содержит остаточный NaCl, дезинфекцию можно осуществлять предпочтительно посредством установки оборудования для электролиза под действием постоянного тока, в процессе которого образуется в следовых количествах Cl2 в качестве дезинфицирующего вещества. Кроме того, оборудование для электролиза под действием постоянного тока можно присоединять к детектору Cl2 и регулировать через него.
Объединение и смешивание воды и вещества, включающего по меньшей мере один карбонат ще-лочно-земельного металла и необязательно по меньшей мере один гидроксид щелочно-земельного металла, таким образом, что образуется водная суспензия, содержащая по меньшей мере одно вещество, включающее по меньшей мере один карбонат щелочно-земельного металла и необязательно по меньшей мере один гидроксид щелочно-земельного металла, предпочтительно осуществляют, используя по меньшей мере один смесительный блок, оборудованный по меньшей мере двумя впусками и по меньшей мере одним выпуском, как требуется для установки согласно настоящему изобретению.
В данном отношении следует понимать, что по меньшей мере один смесительный блок может представлять собой резервуар и/или сосуд любого типа, который является хорошо известным специалисту в данной области техники, для объединения и/или смешивания и/или перемешивания суспензий, включающих минералы, пигменты и/или наполнители.
Например, по меньшей мере один смесительный блок может представлять собой резервуар и/или сосуд, объем которого составляет от 1 л до 100000 кл, предпочтительно от 50 л до 50000 кл и предпочтительнее от 1000 л до 25000 кл.
В качестве дополнения или в качестве альтернативы установка согласно настоящему изобретению включает один смесительный блок.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один смесительный блок включает перемешивающее устройство. Например, в качестве перемешивающего устройства выбирают механические перемешивающие устройства, такие как перемешивающие лопасти, как правило, используемые для перемешивания и смешивания суспензий, включающих минералы, пигменты и/или наполнители, в резервуаре и/или сосуде. В качестве альтернативы в качестве перемешивающего устройства выбирают устройства для смешивания порошков и жидкостей, как правило, используемые для перемешивания и смешивание более концентрированных суспензий, включающих минералы, пигменты и/или наполнители, в резервуаре и/или сосуде.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения перемешивающее устройство представляет собой смеситель, причем данный смеситель обеспечивает одновременное смешивание водной суспензии и дозирование газа, например, СО2.
Согласно следующему предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один смесительный блок может быть оборудован газовым впуском, который может быть расположен таким образом, что введение газа, например СО2 по меньшей мере в один смесительный блок приводит к достаточному перемешиванию водной суспензии. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один впуск, представляющий собой газовый впуск, располагается сверху полого вала перемешивающего устройства по меньшей мере одного смесительного блока. Когда газовый впуск располагается сверху полого вала перемешивающего устройства, газ, например CO2, вводится в смесительный блок под действием вакуума, который создается вращением перемешивающих лопастей. Однако газ, например CO2, можно также вводить в смесительный блок через верхнюю часть полого вала перемешивающего устройства посредством приложения по меньшей мере некоторого давления. Следует отметить, что согласно предпочтительному варианту осуществления для введения газа используется один, причем данный газ вводится в смесительный блок под действием вакуума, который создается вращением перемешивающих лопастей. Кроме того, по меньшей мере один смесительный блок может включать перемешивающую среду, такую как перемешивающие шарики.
В зависимости от концентрации образующейся в результате водной суспензии S продолжительность перемешивания может составлять от 5 до 600 мин, от 10 до 200 мин, от 20 до 100 мин или от 30 до 50 мин.
Образующаяся в результате водная суспензия S имеет значение рН, которое предпочтительно составляет от 6,5 до 9, предпочтительнее составляет от 6,7 до 7,9 и наиболее предпочтительно составляет
от 6,9 до 7,7 при 20°С.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения водная фаза образующейся в результате водной суспензии S имеет концентрацию ионов кальция, составляющую от 1 до 700 мг/л, предпочтительно от 50 до 650 мг/л и наиболее предпочтительно от 70 до 630 мг/л. Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения водная фаза водной суспензии S, которая включает по меньшей мере один гидрокарбонат щелочно-земельного металла, имеет концентрацию ионов магния, составляющую от 1 до 200 мг/л, предпочтительно от 2 до 150 мг/л и наиболее предпочтительно от 3 до
125 мг/л.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения образующийся в результате водный раствор, пропущенный по меньшей мере через один мембранный фильтрационный блок, имеет концентрацию ионов кальция, составляющую от 1 до 700 мг/л, предпочтительно от 50 до 650 мг/л и наиболее предпочтительно от 70 до 630 мг/л. Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения водный раствор, пропущенный по меньшей мере через один мембранный фильтрационный блок, включающий по меньшей мере один гидрокарбонат щелочно-земельного металла, имеет концентрацию ионов магния, составляющую от 1 до 200 мг/л, предпочтительно от 2 до 150 мг/л и наиболее предпочтительно от 3 до 125 мг/л.
В качестве дополнения или в качестве альтернативы образующийся в результате водный раствор, пропущенный по меньшей мере через один мембранный фильтрационный блок, имеет значение мутности, составляющее менее чем 1,0 NTU, предпочтительно менее чем 0,5 NTU и наиболее предпочтительно менее чем 0,3 NTU.
"Мутность" в контексте настоящего изобретения означает матовость или непрозрачность текучей среды, которую вызывают отдельные частицы (суспендированные твердые частицы), которые, как правило, остаются невидимыми для невооруженного глаза. Мутность представляет собой основное исследуемое качество воды, и ее измерение можно осуществлять, используя нефелометр. При использовании в настоящем изобретении единицы мутности, которую измеряет калиброванный нефелометр, определяются как нефелометрические единицы мутности (NTU).
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один смесительный блок включает нагревательное устройство, способное осуществлять нагревание содержимое по меньшей мере одного смесительного блока до желательной температуры. Содержимое по меньшей мере одного смесительного блока, как правило, нагревается посредством нагревательного устройства до температуры, составляющей от 5 до 90°С и предпочтительно от 20 до 50°С. Например, содержимое по меньшей мере одного смесительного блока нагревается посредством нагревательного устройства до температуры, составляющей от 20 до 40°С и предпочтительно от 20 до 30°С.
Следует понимать, что нагревательное устройство может представлять собой нагревательное устройство любого типа, которое является известным специалисту в данной области техники и предназначается для изменения и регулирования температуры в сосуде и/или резервуаре.
Водная суспензия S, которая образуется по меньшей мере в одном смесительном блоке, имеет содержание твердых веществ, составляющее от 0,1 до 50 мас.%, предпочтительно составляющее от 3 до 35 мас.% и предпочтительнее составляющее от 5 до 25 мас.% по отношению к суммарной массе образующейся в результате суспензии S. Получаемые частицы, которые содержит образующаяся в результате суспензия S, имеют суммарную площадь поверхности частиц (SSAtotal), которая составляет по меньшей мере 5000 м2 на тонну образующейся в результате суспензии S. Суспензию S можно изготавливать в смесительном блоке посредством смешивания воды, порошка минералов и/или суспензии (также называемой термином "взвесь") карбоната кальция.
По меньшей мере часть образующейся в результате суспензии S, которую получают по меньшей мере в одном смесительном блоке, фильтруют, пропуская по меньшей мере часть образующейся в результате суспензии S по меньшей мере через один мембранный фильтрационный блок, чтобы получать водный раствор, содержащий по меньшей мере один гидрокарбонат щелочно-земельного металла и, кроме того, по меньшей мере некоторые из частиц образующейся в результате суспензии S подвергаются стадии измельчения частиц. Следует отметить, что, по меньшей мере, частично фильтрация образующейся в результате суспензии S осуществляется параллельно стадии измельчения частиц.
Образующуюся в результате суспензию S можно выпускать в периодическом или непрерывном режиме по меньшей мере из одного смесительного блока по меньшей мере через один выпуск, расположенный по меньшей мере у одного смесительного блока. Этот периодический выпуск можно осуществлять, например, используя периодически открывающиеся клапаны, вращающиеся клапаны, спускные опоры и т.п. Непрерывный выпуск, как правило, осуществляется посредством использования непрерывно работающего управляющего клапана. Положение одного или нескольких клапанов, используемых для периодического или непрерывного выпуска, регулируется таким образом, что оно находится ниже типичного уровня наполнения образующейся в результате суспензии по меньшей мере в одном смесительном блоке. Предпочтительно один или несколько клапанов, которые используются для периодического или непрерывного выпуска, располагаются в нижней части по меньшей мере одного смесительного блока.
Таким образом, одно определенное требование изобретения заключается в том, что установка включает по меньшей мере один измельчительный блок, содержащий измельчительные средства.
Следует понимать, что по меньшей мере один измельчительный блок представляет собой устройство, способное измельчать твердые частицы и газовые пузырьки, таким образом, что наблюдается уменьшение размера частиц и/или газовых пузырьков в получаемой суспензии.
По меньшей мере один измельчительный блок может представлять собой устройство любого типа, которое является хорошо известным специалисту в данной области техники и, как правило, используется для измельчения и/или уменьшения размера частиц твердых веществ в суспензиях, включающих мине
ралы, пигменты и/или наполнители.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один измельчительный блок представляет собой размельчительное устройство и/или дробильное устройство любого типа. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один измельчительный блок представляет собой размельчительное устройство. Например, по меньшей мере один измельчительный блок может представлять собой любое традиционное размельчительное устройство, в котором измельчение преимущественно осуществляется в результате столкновений с вторичными телами; например, так работает шаровая мельница, стержневая мельница, вибрационная мельница, центробежная ударная мельница, шаровая мельница с кольцевым зазором, вертикальная шаровая мельница, истирающая мельница или другие подобные устройства, которые известны специалисту в данной области техники.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения в качестве по меньшей мере одного измельчительного блока выбирается вертикальное размельчительное устройство и/или вертикальное дробильное устройство. В качестве альтернативы по меньшей мере один измель-чительный блок представляет собой горизонтальное размельчительное устройство и/или горизонтальное дробильное устройство.
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один измельчительный блок представляет собой по меньшей мере одно измельчительное устройство, способное уменьшать размер твердых частиц и размер газовых пузырьков. Данный вариант осуществления имеет преимущество в том, что две технологические стадии, т.е. уменьшение размера твердых частиц и размера газовых пузырьков, можно осуществлять, используя единственный компонент установки, в данном случае измельчительный блок. В результате отсутствует необходимость использования двух различных компонентов, чтобы осуществлять уменьшение размера твердых частиц и размера газовых пузырьков, что приводит к экономии средств и пространства, а также обеспечивается оптимальный размер частиц обоих реагентов в одно и то же время.
Один измельчительный блок, который можно, в частности, интегрировать с установкой согласно настоящему изобретению, представляет собой коническую шаровую мельницу с кольцевым зазором. Предпочтительной является коническая шаровая мельница с кольцевым зазором, в которой помольная зона образуется в пространстве между коническим рабочим резервуаром, используемым в качестве статора, и коническим ротором. Данный зазор предпочтительно составляет от 4 до 25 мм, предпочтительнее составляет от 5 до 20 мм и наиболее предпочтительно составляет от 6 до 15 мм, в том числе составляет от 6,5 до 13 мм. При движении ротора приводятся в радиальное движение измельчительные средства (металлические, стеклянные или керамические шарики). Момент движения усиливает движение наружу таким образом, что воздействующее на продукт усилие сдвига увеличивается непрерывно в процессе осуществления помола. Измельчительные средства, такие как размольные (или мелющие) шарики, автоматически возвращаются в поток продукта, когда он поступает в размольную камеру, таким образом, что осуществляется непрерывная циркуляция измельчительных средств в размольной камере. Геометрия размольной камеры обеспечивает однородность размера частиц и их распределение. Продукт подается внешним насосом, обеспечивающим переменную скорость потока. Окружная скорость ротора, ширина размольного зазора, материал и диаметр измельчительных средств, объем заполнения измельчительных средств и скорость потока могут быть использованы, чтобы регулировать получаемое в результате уменьшение размера частиц. Каждый из данных параметров можно регулировать по желанию, чтобы создавать оптимальные условия для каждого продукта.
Шаровые мельницы с кольцевым зазором известны специалисту в данной области техники. Один тип шаровых мельниц с кольцевым зазором, которые могут оказаться подходящими для установки согласно настоящему изобретению, представляет собой шаровые мельницы с кольцевым зазором, которые поставляет компания Romaco FrymaKoruma (Германия) под наименованиями моделей FrymaKoruma Co-Ball MS12, FrymaKoruma CoBall MS18, FrymaKoruma CoBall MS32 или FrymaKoruma CoBall MS50.
Следует понимать, что по меньшей мере один измельчительный блок включает измельчительные средства. В качестве измельчительных средств можно выбирать измельчительные средства любых типов, которые являются известными специалисту в данной области техники и, как правило, используются для влажного помола. В частности, подходящими являются измельчительные средства любого типа, которые являются износоустойчивыми в типичных условиях, используемых для влажного помола, в частности, в нейтральной или щелочной среде (точнее при значении рН, составляющем 6 или более, предпочтительно при значении рН, составляющем от 6 до 13, и предпочтительнее при значении рН, составляющем от 6 до 11), и/или при температурах, превышающих 10°С (точнее при температуре от 10 до 90°С, предпочтительно при температуре от 15 до 70°С и предпочтительнее при температуре от 20 до 50°С).
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения измельчи-тельные средства представляют собой подвижные шарики, предпочтительно подвижные шарики, имеющие, в основном, неправильную форму. В данном отношении следует понимать, что измельчительные средства, которые представляют собой часть по меньшей мере одного измельчительного блока, имеют массовый медианный диаметр частиц (значение d50) от 0,01 до 100 мм, предпочтительно от 0,1 до 75 мм
и наиболее предпочтительно от 0,5 до 5 мм.
Измельчительные средства, которые предпочтительно присутствуют в форме подвижных шариков и представляют собой часть по меньшей мере одного измельчительного блока, изготовлены из минерала, пигмента и/или материала-наполнителя. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, минералы, пигменты и/или наполнители, которые подлежат очистке и/или подготовке, предпочтительно изготовлены из одинакового материала.
Например, если минералы, пигменты и/или наполнители, которые подлежат очистке, представляют собой мрамор, то измельчительные средства также должны быть изготовлены из мрамора. Если минералы, пигменты и/или наполнители, которые подлежат очистке, представляют собой известняк, то измель-чительные средства также должны быть изготовлены из известняка. Если минералы, пигменты и/или наполнители, которые подлежат очистке, представляют собой мел, то измельчительные средства также должны быть изготовлены из мела. Если минералы, пигменты и/или наполнители, которые подлежат очистке, представляют собой доломит, то измельчительные средства также должны быть изготовлены из доломита. Таким образом, следует понимать, что измельчительные средства предпочтительно изготавливают, используя мрамор, известняк, мел, доломит и их смеси.
В качестве альтернативы измельчительные средства, предпочтительно в форме подвижных шариков, которые представляют собой часть по меньшей мере одного измельчительного блока и минералы, пигменты и/или наполнители, которые подлежат очистке и/или изготовлению, предпочтительно изготовлены из различных материалов. В таком случае материал шариков может быть выбран независимо от материала минералов, пигментов и/или наполнителей, которые подлежат очистке и/или подготовке.
Соответственно следует понимать, что измельчительные средства, которые предпочтительно присутствуют в форме подвижных шариков и представляют собой часть по меньшей мере одного измельчи-тельного блока, изготовлены из материала, выбранного из группы, включающей кварцевый песок, стекло, фарфор, оксид циркония, силикат циркония и их смеси, необязательно включая незначительные количества дополнительных минералов.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения измельчи-тельные средства представляют собой плавленые смеси оксида циркония и оксида церия и/или оксида иттрия, наиболее предпочтительно измельчительные средства представляют собой смесь, содержащую от 80 до 84 мас.% оксида циркония и от 20 до 16 мас.% оксида церия.
В данном отношении по меньшей мере частично суспензия S, изготовленная по меньшей мере в одном смесительном блоке, направляется в вышеупомянутый по меньшей мере один измельчительный блок для уменьшения размера частиц, содержащихся в суспензии S, и газовых пузырьков. Согласно предпочтительному варианту осуществления по меньшей мере один измельчительный блок представляет собой размельчительное и/или дробильное устройство, причем наиболее предпочтительно он представляет собой размельчительное устройство. Уменьшение размера частиц, содержащихся в суспензии S, и газовых пузырьков по меньшей мере в одном измельчительном блоке представляет собой преимущество того, что скорость (химических) реакций в установке согласно настоящему изобретению увеличивается посредством непрерывного образования свежеизготовленного и, следовательно, имеющего активную поверхность вещества, включающего по меньшей мере один карбонат щелочно-земельного металла и необязательно по меньшей мере один гидроксид щелочно-земельного металла. Кроме того, данное уменьшение размера частиц, содержащихся в суспензии S, и газовые пузырьки по меньшей мере в одном измельчительном блоке обеспечивает непрерывное осуществление процесса.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения водная суспензия, получаемая пропусканием по меньшей мере через один измельчительный блок имеет жесткость от 5 до 130°dH, предпочтительно от 10 до 60°dH и наиболее предпочтительно от 15 до 50°dH.
Для цели настоящего изобретения жесткость означает жесткость в немецких градусах и определяется как "степень жесткости в немецких градусах" (°dH). В данном отношении жесткость означает суммарное количество ионов щелочно-земельного металла в водном растворе, содержащем гидрокарбонат щелочно-земельного металла, и измеряется методом комплексонометрического титрования при рН 10, причем используется этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA) и эриохром Т в качестве индикатора эквивалентной точки титрования.
Водная суспензия, получаемая пропусканием по меньшей мере через один измельчительный блок, имеет значение рН, которое предпочтительно составляет от 6,5 до 9, предпочтительнее составляет от 6,7 до 7,9 и наиболее предпочтительно составляет от 6,9 до 7,7 при 20°С.
В качестве дополнения или в качестве альтернативы водная фаза водной суспензии, получаемой пропусканием по меньшей мере через один измельчительный блок, имеет концентрацию ионов кальция, составляющую от 1 до 700 мг/л, предпочтительно от 50 до 650 мг/л и наиболее предпочтительно от 70 до 630 мг/л. Согласно следующему варианту осуществления водная фаза водной суспензии, получаемой пропусканием по меньшей мере через один измельчительный блок, имеет концентрацию ионов магния, составляющую от 1 до 200 мг/л, предпочтительно от 2 до 150 мг/л и наиболее предпочтительно от 3 до 125 мг/л.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения водная фаза водной сус
пензии, получаемой пропусканием по меньшей мере через один измельчительный блок, имеет значение мутности, составляющее менее чем 1,0 NTU, предпочтительно менее чем 0,5 NTU и наиболее предпочтительно менее чем 0,3 NTU.
Установка согласно настоящему изобретению включает по меньшей мере один измельчительный блок, таким образом, что его собирают в параллельной конфигурации по отношению по меньшей мере к одному мембранному фильтрационному блоку или вводят по меньшей мере в один смесительный блок. По меньшей мере один измельчительный блок можно изготавливать таким образом, что только часть образующейся в результате суспензии S, которая содержится по меньшей мере в одном смесительном блоке, проходит по меньшей мере через один измельчительный блок перед возвращением обратно по меньшей мере в один смесительный блок ("параллельная конфигурация"). Если по меньшей мере один измельчительный блок вводится по меньшей мере в один смесительный блок, образующаяся в результате суспензия S частично или полностью проходит по меньшей мере через один измельчительный блок.
До и/или одновременно и/или после того как образующаяся в результате суспензия S по меньшей мере из одного смесительного блока проходит по меньшей мере через один измельчительный блок, суспензия S проходит по меньшей мере через один мембранный фильтрационный блок.
Таким образом, одно определенное требование настоящего изобретения заключается в том, что установка включает по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок, оборудованный по меньшей мере одним впуском и по меньшей мере одним выпуском.
Следует понимать, что по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок присоединяется по меньшей мере к одному смесительному блоку. Предпочтительно по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок присоединяется по меньшей мере к одному смесительному блоку таким образом, что задерживаемый фильтром продукт или ретентат, получаемый по меньшей мере в одном мембранном фильтрационном блоке, возвращается обратно по меньшей мере в один смесительный блок установки согласно настоящему изобретению.
Термин "задерживаемый фильтром продукт" или "ретентат" при использовании в настоящей заявке означает часть суспензии S, которая удерживается по меньшей мере в одном мембранном фильтрационном блоке, потому что она не может проходить через поры мембраны, которая представляет собой часть мембранного фильтрационного блока, и, таким образом, не пропускается через фильтрационную систему по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока.
По меньшей мере один мембранный фильтрационный блок, который представляет собой часть установки, может представлять собой мембранный фильтр любого типа, который является известным специалисту в данной области техники и, как правило, используется для фильтрации водных суспензий, включающих минералы, пигменты и/или наполнители. Например, может быть использована микрофильтрационная мембрана и/или ультрафильтрационная мембрана.
Следует понимать, что существует перепад давления между внутренним пространством мембранного фильтрационного блока и окружающей средой таким образом, что суспендированные частицы отделяются от суспензии, и получается прозрачный раствор. Предпочтительно давление внутри мембранного фильтрационного блока составляет более чем давление окружающей среды.
Микрофильтрационная мембрана представляет собой мембрану, имеющую размер пор, который составляет от 0,1 до 10 мкм, и, как правило, используемую для отделения суспендированных частиц от суспензии. Микрофильтрационные мембраны можно изготавливать, используя керамические, полимерные или другие синтетические материалы. Предпочтительно вышеупомянутые мембраны имеют способность создавать обратный импульс, т.е. обратный поток фильтрата под действием давления через мембрану в сторону концентрированной водной суспензии удаляет скопления загрязняющих веществ, которые, как правило, уменьшают скорость потока через мембрану. В отличие от микрофильтрационной мембраны ультрафильтрационная мембрана представляет собой мембрану, которая имеет размер пор от 0,001 до 0,1 мкм и используется для отделения эмульсий, белков и высокомолекулярных соединений от суспензии. Конструкционные материалы, как правило, являются такими же, как в случае микрофильтрационных мембран. Ультрафильтрационные мембраны имеют возможность обратного импульса, как описано выше, или обратного промывания посредством закрытия клапана фильтрата в течение некоторого периода времени.
Например, по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок представляет собой перекре-стноточное мембранное фильтрационное устройство. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок представляет собой перекрестноточное мембранное микрофильтрационное устройство. В качестве дополнения или в качестве альтернативы по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок представляет собой перекрестноточное мембранное ультрафильтрационное устройство.
Перекрестноточные мембранные фильтрационные устройства известны специалисту в данной области техники. Одно перекрестноточное мембранное фильтрационное устройство, которое может оказаться подходящим для установки согласно настоящему изобретению, включает перекрестноточное мембранное фильтрационное устройство, поставляемое под наименованием Mycrodyn Modul CMB 150 от компании Microdyn-Nadir GmbH (Германия).
Следует понимать, что по меньшей мере в один мембранный фильтрационный блок включается по меньшей мере одна пластинчатая фильтрационная мембрана и/или трубчатая фильтрационная мембрана и/или капиллярная фильтрационная мембрана. Предпочтительно по меньшей мере в один мембранный фильтрационный блок включается по меньшей мере одна трубчатая фильтрационная мембрана. Если по меньшей мере в один мембранный фильтрационный блок включается по меньшей мере одна трубчатая фильтрационная мембрана, эта трубчатая фильтрационная мембрана предпочтительно имеет внутренний диаметр трубки, составляющий от 0,01 до 25 мм, предпочтительнее от 0,1 до 10 мм и наиболее предпочтительно от 0,1 до 7,5 мм. Например, трубчатая фильтрационная мембрана имеет внутренний диаметр трубки, составляющий от 1 до 7,5 мм и предпочтительно от 2,5 до 7,5 мм.
Если по меньшей мере в один мембранный фильтрационный блок включается по меньшей мере одна капиллярная фильтрационная мембрана, эта капиллярная фильтрационная мембрана предпочтительно имеет внутренний диаметр капилляра, составляющий от 0,01 до 0,5 мм и предпочтительнее от 0,05 до 0,2 мм.
Трубчатые фильтрационные мембраны являются предпочтительными, поскольку они обеспечивают превосходные условия потока для отделения твердых веществ при относительно низких рабочих давлениях и высоких скоростях рециркуляционных потоков, поскольку турбулентный поток образуется на поверхности мембраны.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок включает по меньшей мере одну мембрану, имеющую размер пор, составляющий от 0,01 до 10 мкм, предпочтительно от 0,05 до 5 мкм и наиболее предпочтительно от 0,1 до 2 мкм.
Кроме того, следует отметить, что скорость потока по меньшей мере через одну мембрану перекре-стноточного мембранного фильтрационного устройства составляет от 0,1 до 10 м/с, предпочтительно от 0,5 до 5 м/с и наиболее предпочтительно от 1 до 4 м/с.
В качестве дополнения или в качестве альтернативы давление на впуске перекрестноточного мембранного фильтрационного устройства составляет от 0 бар (0 МПа) до 30 бар (3 МПа), предпочтительно от 0,2 бар (0,02 МПа) до 10 бар (1 МПа) и наиболее предпочтительно от 0,5 бар (0,05 МПа) до и 5 бар (0,5
МПа).
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одна мембрана изготовлена из материала, выбранного из группы, включающей спеченный материал, пористый фарфор, синтетические полимеры, такие как полиэтилен, полипропилен или тефлон, а также их смеси.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения водный раствор, получаемый пропусканием по меньшей мере через один мембранный фильтрационный блок, имеет жесткость, составляющую от 5 до 130°dH, предпочтительно от 10 до 60°dH и наиболее предпочтительно от 15 до 50°dH.
Водный раствор, получаемый пропусканием по меньшей мере через один мембранный фильтрационный блок, имеет значение рН, предпочтительно составляющее от 6,5 до 9, предпочтительнее составляющее от 6,7 до 7,9 и наиболее предпочтительно составляющее от 6,9 до 7,7 при 20°С.
В качестве дополнения или в качестве альтернативы водный раствор, получаемый пропусканием по меньшей мере через один мембранный фильтрационный блок, имеет концентрацию ионов кальция, составляющую от 1 до 700 мг/л, предпочтительно от 50 до 650 мг/л и наиболее предпочтительно от 70 до 630 мг/л. Согласно следующему варианту осуществления водный раствор, получаемый пропусканием по меньшей мере через один мембранный фильтрационный блок, имеет концентрацию ионов магния, составляющую от 1 до 200 мг/л, предпочтительно от 2 до 150 мг/л и наиболее предпочтительно от 3 до 125 мг/л.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, водный раствор, получаемый пропусканием по меньшей мере через один мембранный фильтрационный блок, имеет значение мутности, составляющее менее чем 1,0 NTU, предпочтительно менее чем 0,5 NTU и наиболее предпочтительно менее чем 0,3 NTU.
Установка согласно настоящему изобретению включает по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок таким образом, что он собран в параллельной конфигурации по отношению по меньшей мере к одному измельчительному блоку и/или в последовательной конфигурации, если по меньшей мере один измельчительный блок вводится по меньшей мере в один смесительный блок. По меньшей мере один мембранный фильтрационный блок можно устанавливать таким образом, что только часть образующейся в результате суспензии S, которая содержится по меньшей мере в одном смесительном блоке, поступает по меньшей мере в один мембранный фильтрационный блок перед тем, как получаемый, задерживаемый фильтром продукт или ретентат (т.е. часть суспензии S, которая удерживается по меньшей мере в одном мембранном фильтрационном блоке, потому что он не может проходить через поры мембраны, которая представляет собой часть мембранного фильтрационного блока) возвращается обратно по меньшей мере в один смесительный блок. Если по меньшей мере один измельчительный блок вводится по меньшей мере в один смесительный блок, то образующаяся в результате суспензия S частично или полностью поступает по меньшей мере в один мембранный фильтрационный блок таким образом, что
получаемый, задерживаемый фильтром продукт или ретентат возвращается обратно по меньшей мере в один измельчительный блок, который вводится по меньшей мере в один смесительный блок.
Одно конкретное требование к установке согласно настоящему изобретению заключается в том, что требуемые блоки, которые представляют собой части установки, находятся в сообщении по текучей среде. Другими словами, отдельные блоки установки не присоединяются непосредственно или косвенно через одну или несколько трубок или линий, которые проходят внутри, насквозь и/или между блоками, таким образом, что гидравлическое соединение (или трубопровод) проходит из выпуска одного блока и присоединяется к впуску другого блока.
Таким образом, следует понимать, что установка включает по меньшей мере три выпуска, предпочтительно по меньшей мере четыре выпуска и предпочтительнее по меньшей мере пять выпусков. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения установка включает по меньшей мере три выпуска или по меньшей мере пять выпусков. В качестве дополнения или в качестве альтернативы установка включает по меньшей мере четыре впуска, предпочтительно по меньшей мере пять впусков и предпочтительнее по меньшей мере шесть впусков. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения установка включает по меньшей мере пять впусков или по меньшей мере шесть впусков.
Например, установка включает по меньшей мере три выпуска, предпочтительно по меньшей мере четыре выпуска и предпочтительнее по меньшей мере пять выпусков или по меньшей мере четыре впуска, предпочтительно по меньшей мере пять впусков и предпочтительнее по меньшей мере шесть впусков. В качестве альтернативы установка включает по меньшей мере три выпуска, предпочтительно по меньшей мере четыре выпуска и предпочтительнее по меньшей мере пять выпусков и по меньшей мере четыре впуска, предпочтительно по меньшей мере пять впусков и предпочтительнее по меньшей мере шесть впусков. В частности, установка включает по меньшей мере три выпусков и по меньшей мере пять впусков, например три выпуска и пять впусков. В качестве альтернативы установка включает по меньшей мере пять выпусков и по меньшей мере шесть впусков, например пять выпусков и шесть впусков.
Предпочтительно все выпуски, которыми оборудована установка, представляют собой жидкостные выпуски.
Одно конкретное требование к установке согласно настоящему изобретению заключается в том, что по меньшей мере один смесительный блок оборудован по меньшей мере двумя впусками и по меньшей мере одним выпуском.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один смесительный блок оборудован по меньшей мере двумя выпусками. В качестве дополнения или в качестве альтернативы по меньшей мере один смесительный блок оборудован по меньшей мере тремя впусками и предпочтительно по меньшей мере четырьмя впусками. Предпочтительно по меньшей мере один смесительный блок оборудован по меньшей мере одним выпуском и по меньшей мере тремя впусками, предпочтительно по меньшей мере четырьмя впусками. Например, по меньшей мере один смесительный блок оборудован одним выпуском и тремя впусками, предпочтительно четырьмя впусками. Согласно следующему предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один смесительный блок оборудован по меньшей мере двумя выпусками и по меньшей мере тремя впусками, предпочтительно по меньшей мере четырьмя впусками. Например, по меньшей мере один смесительный блок оборудован двумя выпусками и тремя впусками, предпочтительно четырьмя впусками. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения по меньшей мере один смесительный блок оборудован множеством впусков и множеством выпусков.
Оказывается предпочтительным, что по меньшей мере один впуск, расположенный по меньшей мере у одного смесительного блока, представляет собой порошковый впуск.
Кроме того, следует отметить, что по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок оборудован по меньшей мере одним впуском и по меньшей мере одним выпуском. Предпочтительно по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок оборудован по меньшей мере одним впуском и по меньшей мере двумя выпусками. Предпочтительнее по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок оборудован множеством впусков и множеством выпусков.
Одно определенное требование заключается в том, что по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного смесительного блока присоединяется по меньшей мере к одному впуску по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока, и по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока присоединяется по меньшей мере к одному впуску по меньшей мере одного смесительного блока. В данном отношении следует понимать, что задерживаемый фильтром продукт или ретентат, получаемый по меньшей мере в одном мембранном фильтрационном блоке, возвращается обратно по меньшей мере в один смесительный блок установки согласно изобретению.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере часть фильтрата, т.е. профильтрованного водного раствора, содержащего растворимые соли минералов, пигментов и/или наполнителей, который получается посредством пропускания образующейся в результате суспензии S через фильтрационную систему по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока, можно выпускать по меньшей мере из одного мембранного фильтрационного блока. Соответственно по
меньшей мере один мембранный фильтрационный блок предпочтительно оборудован выпуском, подходящим, чтобы выпускать по меньшей мере часть профильтрованного водного раствора, содержащего растворимые соли минералов, пигментов и/или наполнителей.
Очистку минералов, пигментов и/или наполнителей и/или изготовление осажденных карбонатов щелочно-земельных металлов и/или минерализацию воды можно осуществлять, используя CO2, который вводится в установку. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один впуск, которым оборудована установка, представляет собой газовый впуск.
Предпочтительно по меньшей мере один газовый впуск представляет собой впуск CO2. Например, установка согласно настоящему изобретению включает один газовый впуск.
Следует понимать, что по меньшей мере один газовый впуск может быть расположен у смесительного блока и/или между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним из-мельчительным блоком. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один газовый впуск располагается у смесительного блока или между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним измельчительным блоком.
Если по меньшей мере один газовый впуск располагается между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним измельчительным блоком, газовый впуск представляет собой предпочтительно инжектор Вентури. Предпочтительнее инжектор Вентури располагается между выпуском по меньшей мере одного смесительного блока и впуском по меньшей мере одного измельчительного блока. В контексте настоящей патентной заявки инжектор Вентури представляет собой подобное насосу устройство, в котором используются пузырьки сужающегося сопла для преобразования энергии давления движущейся текучей среды в кинетическую энергию, что создает зону низкого давления, которая втягивает и захватывает текучую среду посредством всасывания. После прохождения через сужение инжектора смешанная текучая среда расширяется, и ее скорость уменьшается, что приводит к повторному повышению давления смешанной текучей среды посредством обратного превращения кинетической энергии в энергию давления. Движущаяся текучая среда может представлять собой жидкость, пар или другой газ. Текучая среда, увлекаемая посредством всасывания, может представлять собой газ, жидкость, взвесь или содержащий пыль газовый поток.
Инжектор Вентури может быть расположен до (т.е. ближе к смесительному блоку) или после (т.е. ближе к измельчительному блоку) по меньшей мере одного насоса, который располагается между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним измельчительным блоком. Одно преимущество использования инжектора Вентури заключается в том, что газ, например CO2, который образуется в производстве энергии, можно вводить в процесс, который может осуществляться с использованием установки согласно настоящему изобретению таким образом, что данный процесс может оказаться почти нейтральным в отношении образования СО2.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один газовый впуск располагается по меньшей мере у одного смесительного блока. Например, по меньшей мере один газовый впуск может быть расположен таким образом, что обеспечивается введение газа в водную суспензию, содержащую по меньшей мере один карбонат щелочно-земельного металла и необязательно по меньшей мере один гидроксид щелочно-земельного металла.
Согласно следующему предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения перемешивающее устройство объединяется с газовым впуском таким образом, что получается достаточное смешивание или перемешивание в водной суспензии, содержащей по меньшей мере один карбонат ще-лочно-земельного металла и необязательно по меньшей мере один гидроксид щелочно-земельного металла.
Например, если по меньшей мере один измельчительный блок интегрирован по меньшей мере в один смесительный блок по меньшей мере один впуск, представляющий собой газовый впуск, располагается сверху полого вала перемешивающего устройства по меньшей мере одного смесительного блока.
Можно использовать регулирующий поток клапан или другое приспособление, чтобы регулировать скорость потока диоксида углерода в суспензии, содержащей минералы, пигменты и/или наполнители, которые подлежат очистке. Например, можно использовать дозирующий СО2 блок и встроенное, измеряющее СО2 устройство, чтобы регулировать скорость потока CO2. Дозировка диоксида углерода предпочтительно регулируется посредством значения рН изготавливаемого водного раствора гидрокарбоната щелочно-земельного металла.
Соответственно следует понимать, что по меньшей мере один смесительный блок включает по меньшей мере два впуска, которые представляют собой жидкостные впуски. Предпочтительно по меньшей мере один смесительный блок включает по меньшей мере три жидкостных впуска и предпочтительнее по меньшей мере четыре жидкостных впуска.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один смесительный блок включает по меньшей мере два впуска, которые представляют собой жидкостные впуски, предпочтительнее по меньшей мере три впуска, которые представляют собой жидкостные впуски, и по меньшей мере один впуск, представляющий собой газовый впуск. Например, по
меньшей мере один смесительный блок включает два впуска, которые представляют собой жидкостные впуски, предпочтительнее три впуска, которые представляют собой жидкостные впуски, и один впуск, представляющий собой газовый впуск. Предпочтительно по меньшей мере один смесительный блок включает три впуска, которые представляют собой жидкостные впуски, и один впуск, представляющий собой газовый впуск.
Согласно следующему предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один смесительный блок включает по меньшей мере три впуска, которые представляют собой жидкостные впуски, предпочтительнее по меньшей мере четыре впуска, которые представляют собой жидкостные впуски.
В том случае, где по меньшей мере один газовый впуск располагается по меньшей мере у одного смесительного блока по меньшей мере один смесительный блок предпочтительно оборудован дополнительно по меньшей мере тремя впусками, которые представляют собой жидкостные впуски. Например, по меньшей мере один смесительный блок оборудован одним впуском, представляющим собой газовый впуск, и тремя впусками, которые представляют собой жидкостные впуски.
В качестве дополнения или в качестве альтернативы по меньшей мере один смесительный блок дополнительно включает по меньшей мере один впуск, который представляет собой порошковый впуск.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один измель-чительный блок включает по меньшей мере один впуск и по меньшей мере один выпуск. Предпочтительно по меньшей мере один измельчительный блок включает один впуск и один выпуск. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один из-мельчительный блок оборудован множеством впусков и множеством выпусков.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного смесительного блока присоединяется по меньшей мере к одному впуску по меньшей мере одного измельчительного блока и по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного измельчительного блока присоединяется по меньшей мере к одному впуску по меньшей мере одного смесительного блока.
В качестве альтернативы по меньшей мере один измельчительный блок интегрирован по меньшей мере в один смесительный блок. Предпочтительно, если по меньшей мере один измельчительный блок интегрирован по меньшей мере в один смесительный блок по меньшей мере один впуск, представляющий собой газовый впуск, располагается сверху полого вала перемешивающего устройства по меньшей мере одного смесительного блока.
Предпочтительно, если по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного смесительного блока присоединяется по меньшей мере к одному впуску по меньшей мере одного измельчительного блока и по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного измельчительного блока присоединяется по меньшей мере к одному впуску по меньшей мере одного смесительного блока по меньшей мере один впуск, представляющий собой газовый впуск, располагается между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним измельчительным блоком. Предпочтительнее, если по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного смесительного блока присоединяется по меньшей мере к одному впуску по меньшей мере одного измельчительного блока и по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного измельчительного блока присоединяется по меньшей мере к одному впуску по меньшей мере одного смесительного блока по меньшей мере один впуск, представляющий собой газовый впуск, располагается между питающим насосом по меньшей мере одного измельчительного блока и по меньшей мере одним измельчительным блоком. Наиболее предпочтительно по меньшей мере один впуск, представляющий собой газовый впуск, располагается у впуска по меньшей мере одного измельчи-тельного блока.
Если по меньшей мере один впуск, представляющий собой газовый впуск, располагается между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним измельчительным блоком по меньшей мере один смесительный блок предпочтительно оборудован только жидкостными впусками. Предпочтительно по меньшей мере один смесительный блок оборудован по меньшей мере тремя жидкостными впусками, предпочтительнее по меньшей мере четырьмя жидкостными впусками. Например, по меньшей мере один смесительный блок оборудован четырьмя жидкостными впусками.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения установка включает по меньшей мере один управляющий блок, посредством которого регулируются уровень наполнения по меньшей мере одного смесительного блока, производительность насоса, рН, электропроводность, концентрация ионов кальция (например, с помощью ионоселективного электрода) и/или температура. По меньшей мере один управляющий блок, посредством которого регулируются уровень наполнения по меньшей мере одного смесительного блока, производительность насоса, рН, электропроводность, концентрация ионов кальция (например, с помощью ионоселективного электрода) и/или температура, может работать совместно или отдельно.
Движение текучей среды из одного блока, который представляет собой часть установки, в другой блок, который представляет собой часть установки, можно осуществлять посредством одного или нескольких промежуточных (и особо не упомянутых и не описанных) устройств, насосов или аппаратов.
Кроме того, у такого потока может существовать или нет возможность селективного прерывания, для которого используются, например, клапаны, переключатели, управляющие блоки и/или другие подходящие компоненты.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения установка включает по меньшей мере один насос, предпочтительно по меньшей мере два насоса и наиболее предпочтительно по меньшей мере три насоса, для направления водной суспензии S из одного блока установки в другой блок, который представляет собой часть установки. Например, установка включает по меньшей мере один насос, расположенный между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним мембранным фильтрационным блоком. Данный насос предпочтительно сконструирован таким образом, что водная суспензия S направляется по меньшей мере из одного смесительного блока по меньшей мере в один мембранный фильтрационный блок.
В качестве дополнения или в качестве альтернативы установка включает по меньшей мере один насос, расположенный между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним измельчительным блоком. Данный насос предпочтительно сконструирован таким образом, что водная суспензия S направляется по меньшей мере из одного смесительного блока по меньшей мере в один из-мельчительный блок. Следует понимать, что по меньшей мере один насос, расположенный между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним мембранным фильтрационным блоком, предпочтительно представляет собой инжектор Вентури. Предпочтительнее инжектор Вентури располагается между выпуском по меньшей мере одного смесительного блока и впуском по меньшей мере одного измельчительного блока. Например, инжектор Вентури располагается у соединений, такого как трубки или линии между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним измельчительным блоком. Следует отметить, что вышеизложенное распространяется только на варианты осуществления, в которых по меньшей мере один измельчительный блок не является интегрированным в смесительный блок.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения установка включает по меньшей мере два насоса, причем один насос расположен между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним мембранным фильтрационным блоком, и один насос расположен между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним измельчи-тельным блоком.
Например, если по меньшей мере один измельчительный блок интегрирован по меньшей мере в один смесительный блок, установка предпочтительно включает только один насос, расположенный между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним мембранным фильтрационным блоком. В качестве альтернативы установка предпочтительно включает два насоса. Если установка включает два насоса, один насос предпочтительно расположен между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним мембранным фильтрационным блоком, в то время как другой насос предпочтительно расположен между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним измельчительным блоком.
Кроме того, следует отметить, что производительность по меньшей мере одного насоса (м3/ч по сумме), питающего по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок, составляет произведение 0,01 до 100 на объем по меньшей мере одного смесительного блока.
В качестве дополнения или в качестве альтернативы соотношение производительности по меньшей мере одного насоса (м3/ч по сумме), питающего по меньшей мере один измельчительный блок, и производительности по меньшей мере одного насоса (м3/ч по сумме), питающего по меньшей мере мембранный фильтрационный блок, составляет от 1:1 до 1:1000. Предпочтительно соотношение производительности по меньшей мере одного насоса (м3/ч по сумме), питающего по меньшей мере один измельчительный блок, и производительности по меньшей мере одного насоса (м3/ч по сумме), питающего по меньшей мере мембранный фильтрационный блок, составляет от 1:5 до 1:250.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения установка оборудована таким образом, что осуществляется непрерывная очистка минералов, пигментов и/или наполнителей и/или изготовление осажденного карбоната щелочно-земельного металла. Однако установка согласно настоящему изобретению можно также быть оборудована таким образом, что осуществляется полупериодический режим очистки минералов, пигментов и/или наполнителей и/или изготовления осажденного карбоната щелочно-земельного металла. В таком случае образующаяся в результате суспензия S может, например, иметь суммарную поверхность частиц, которая составляет приблизительно 1000000 м2/т, и поступать в установку согласно настоящему изобретению. Тогда продукт, т.е. водный раствор гидрокарбоната щелочно-земельного металла, выпускается из установки до тех пор, пока образующаяся в результате суспензия S не проявляет суммарную поверхность частиц, которая составляет приблизительно 1000 м2/т, и затем новое количество по меньшей мере одного вещества, включающего по меньшей мере один карбонат щелочно-земельного металла и необязательно по меньшей мере один гидроксид ще-лочно-земельного металла в незначительном количестве по отношению к карбонату щелочно-земельного металла, поступает в установку согласно настоящему изобретению. Следует отметить, что суммарную поверхность частиц можно определять в каждый момент времени непрерывной работы установки по
средством определения удельной площади поверхности (SSAtotai) водной суспензии S, а также содержания сухих веществ в водной суспензии S.
Если установка работает в непрерывном режиме, данная установка предпочтительно регулируется посредством количества выпускаемого водного раствора, содержащего по меньшей мере один гидрокарбонат щелочно-земельного металла. Количество выпускаемого водного раствора, содержащего по меньшей мере один гидрокарбонат щелочно-земельного металла, можно определять объемно-метрическим методом, используя, например, расходомер, или гравиметрическим методом, используя, например, весы. Данное значение, т.е. количество выпускаемого водного раствора, содержащего по меньшей мере один гидрокарбонат щелочно-земельного металла, предпочтительно используется для управления питающего клапана (пресной) воды.
Измерение содержания твердых веществ в водной суспензии S осуществляется гравиметрически.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения разнообразные блоки установки можно совместно или раздельно снабжать электроэнергией для работы. Предпочтительно по меньшей мере часть или вся электроэнергия, которая требуется для установки согласно настоящему изобретению, производится из солнечной энергии, например посредством термических и/или вольтамперометрических солнечных панелей.
Получаемая в результате изготовления суспензия S имеет содержание твердых веществ, которое находится предпочтительно в интервале от 0,1 до 80 мас.%, предпочтительно в интервале от 3 до 50 мас.% и предпочтительнее в интервале от 5 до 35 мас.% по отношению к суммарной массе образующейся в результате суспензии S. В качестве дополнения или в качестве альтернативы частицы в суспензии S, которая получается пропусканием по меньшей мере через один измельчительный блок, проявляют удельную площадь поверхности (SSAtotal), составляющую от 5000 до 5000000 м2 на тонну образующейся в результате суспензии S, предпочтительно от 10000 до 5000000 м2 на тонну образующейся в результате суспензии S и предпочтительнее от 70000 до 500000 м2 на тонну образующейся в результате суспензии S,
например, от 100000 до 500000 м2/т.
Образующаяся в результате суспензия S и/или водный раствор, который получается пропусканием по меньшей мере через один измельчительный блок и/или по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок, предпочтительно включает по меньшей мере один гидрокарбонат щелочно-земельного металла.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения водная суспензия S и/или водный раствор, получаемый пропусканием по меньшей мере через один измельчительный блок и/или по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок, предпочтительно включает гидрокарбонат кальция, предпочтительно в количестве, составляющем от 25 до 150 мг/л, и/или гидрокарбонат магния предпочтительно в количестве, составляющем от 0 до 50 мг/л. В качестве дополнения или в качестве альтернативы водная суспензия S и/или водный раствор, получаемый пропусканием по меньшей мере через один измельчительный блок и/или по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок, предпочтительно включает смесь гидрокарбонатов кальция и магния, предпочтительно в суммарном количестве, составляющем от 25 до 200 мг/л.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения водная суспензия S и/или водный раствор, получаемый пропусканием по меньшей мере через один измельчи-тельный блок и/или по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок, предпочтительно включает 45 мг/л гидрокарбоната кальция или от 80 до 120 мг/л гидрокарбоната кальция и от 20 до 30 мг/л гидрокарбоната магния.
Смесь гидрокарбонатов кальция и магния можно получать, когда материал, содержащий доломит, частично обожженный и/или полностью обожженный доломит, используется в качестве вещества, включающего карбонат щелочно-земельного металла. В значении настоящего изобретения обожженный доломит включает оксид кальция (СаО) и оксид магния (MgO), в то время как частично обожженный доломит включает Mg в форме оксида магния (MgO) и Са в форме карбоната кальция (СаСО3), но он может также включать некоторое незначительное количество оксида кальция (СаО).
При нагревании образующийся в результате раствор пермеата, который получается пропусканием по меньшей мере через один измельчительный блок и по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок, вода испаряется из раствора и в определенный момент времени карбонат щелочно-земельного металла начинает осаждаться из раствора.
Вышеупомянутое нагревание образующегося в результате раствора пермеата, который получается пропусканием по меньшей мере через один измельчительный блок и по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок, можно осуществлять по меньшей мере в одном смесительном блоке, включающем нагревательное устройство. В качестве альтернативы образующийся в результате раствор пермеата, получаемый пропусканием по меньшей мере через один измельчительный блок и по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок, можно направлять в другой смесительный блок, включающий нагревательное устройство.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения раствор пермеата, как правило, нагревают с помощью нагревательного устройства до температуры, составляю
щей от 45 до 90°С и предпочтительно от 55 до 80°С.
Далее настоящее изобретение разъясняется более подробно в сочетании с чертежами по отношению к двум вариантам осуществления установок.
Как представлено на фиг. 2, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения установка включает смесительный блок (1), оборудованный мешалкой (2) по меньшей мере один впуск для воды (14) и минералы, пигменты и/или наполнители (6), которые подлежат очистке и/или подготовке, в том числе в сухой или водной форме. С выпуском смесительного блока (1) соединяется мембранный фильтрационный блок (4), оборудованный по меньшей мере одним впуском и по меньшей мере одним выпуском, в который поступает по меньшей мере часть образующейся в результате суспензии S, получаемой в смесительном блоке (1). Мембранный фильтрационный блок (4) предпочтительно задерживает крупные частицы, которые содержатся в водной суспензии S, т.е. все частицы, имеющие размер, составляющий по меньшей мере 0,2 мкм. По меньшей мере часть образующейся в результате суспензии S, которая выходит из мембранного фильтрационного блока (4), возвращается обратно через соединение (12), такое как трубка или линия, в смесительный блок (1). Соответственно мембранный фильтрационный блок (4) присоединяется к смесительному блоку таким образом, что содержимое мембранного фильтрационного блока (4) может возвращаться в смесительный блок (1). В частности, следует отметить, что задерживаемый фильтром продукт или ретентат, получаемый в мембранном фильтрационном блоке (4), возвращается обратно в смесительный блок (1). Таким образом, одно определенное требование к установке согласно настоящему изобретению заключается в том, что по меньшей мере один выпуск смесительного блока (1) присоединяется по меньшей мере к одному впуску мембранного фильтрационного блока (4), и по меньшей мере один выпуск мембранного фильтрационного блока (4) присоединяется по меньшей мере к одному впуску смесительного блока (1).
Необязательно по меньшей мере часть профильтрованного водного раствора, содержащего растворимые соли минералов, пигментов и/или наполнителей, которые подлежат очистке и/или подготовке, т.е. фильтрат (10), можно выпускать через выпуск из мембранного фильтрационного блока (4). Соответственно мембранный фильтрационный блок (4) может быть оборудован другим выпуском, чтобы выпускать по меньшей мере частично водный раствор, содержащий растворимые соли минералов, пигментов и/или наполнителей, т.е. фильтрат (10), получаемый пропусканием образующейся в результате суспензии S через фильтрационную систему по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока (4).
Выпускаемый раствор, содержащий растворимые соли минералов, пигментов и/или наполнителей, т.е. фильтрат (10), можно необязательно подвергать дополнительной обработке (16), такой как, например, механическая обработка, предпочтительно используя дегазирующее устройство, такое как, например, ультразвуковое и/или вакуумное устройство. Наиболее предпочтительно образующаяся в результате газовая фаза, получаемая посредством дегазирующего устройства, повторно вводится через газовую трубу в процесс посредством инжектора Вентури, такого как трубки или линии, между смесительным блоком (1) и измельчительным блоком (18), и данный инжектор Вентури предпочтительно производит вакуум. Кроме того, биоциды или другие добавки можно вводить в процесс, чтобы изменять рН раствора (например, добавляется основание, такое как NaOH), электропроводность раствора или жесткость раствора. В качестве дополнительного варианта прозрачный водный раствор, содержащий растворимые соли минералов, пигментов и/или наполнителей, т.е. фильтрат (10), выпускаемый из мембранного фильтрационного блока (4), можно разбавлять дополнительной водой. Крупные частицы минералов, пигментов и/или наполнителей, которые содержатся в водной суспензии S и которые задерживаются в фильтрационном устройстве, можно необязательно возвращать в реактор, т.е. по меньшей мере в один смесительный блок (1), чтобы они могли подвергаться последующей переработке и/или очистке.
Параллельно мембранному фильтрационному блоку (4) установка включает измельчительный блок (18), содержащий измельчительные средства. Размельчительное устройство (18) присоединяется к смесительному блоку (1) таким образом, что по меньшей мере часть содержимого измельчительного блока (18) можно возвращать в смесительный блок (1). Соответственно по меньшей мере один выпуск смесительного блока (1) присоединяется по меньшей мере к одному впуску измельчительного блока (18). Кроме того, по меньшей мере один выпуск измельчительного блока (18) присоединяется по меньшей мере к одному впуску смесительного блока (1).
Часть образующейся в результате суспензии S, которая получается в смесительном блоке (1) и имеет значение рН, составляющее от 6 и 9, поступает через соединение (8), такое как трубка или линия, в мембранный фильтрационный блок (4), в то время как другая часть образующейся в результате суспензии S, которая получается в смесительном блоке (1) и имеет значение рН, составляющее от 6 и 9, поступает в измельчительный блок (18). Согласно данному варианту осуществления CO2 (22) предпочтительно поступает в установку перед измельчительным блоком (18). Образующаяся в результате измельченная водная суспензия, получаемая после измельчительного блока (18), затем возвращается (24) из измельчи-тельного блока (18) обратно в смесительный блок (1).
Как представлено на фиг. 3, установка согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения включает смесительный блок, в который интегрирован измельчительный блок (1). Объединенный смесительный/измельчительный блок (1) оборудован мешалкой (2) и дополнительными измельчи
тельными средствами, такими как размольные шарики. Кроме того, установка включает по меньшей мере один впуск, чтобы впускать воду (14) и минералы, пигменты и/или наполнители (6), которые подлежат очистке и/или подготовке, в том числе в сухой или водной форме. К выпуску объединенного смеси-тельного/измельчительного блока (1) присоединяется мембранный фильтрационный блок (4), оборудованный по меньшей мере одним впуском и по меньшей мере одним выпуском, через который проходит по меньшей мере часть образующейся в результате суспензии S, которая получается в объединенном смесительном/измельчительном блоке (1). Мембранный фильтрационный блок (4) предпочтительно задерживает крупные частицы, которые содержатся в водной суспензии, т.е. все частицы, имеющие размер, составляющий по меньшей мере 0,2 мкм. По меньшей мере часть образующейся в результате суспензии S, которая выходит из мембранного фильтрационного блока (4), возвращается обратно через соединение (12), такое как трубка или линия, в объединенный смесительный/измельчительный блок (1). Соответственно мембранный фильтрационный блок (4) присоединяется к объединенному смесительно-му/измельчительному блоку (1) таким образом, что содержимое мембранного фильтрационного блока (4) можно возвращать в объединенный смесительный/измельчительный блок (1). В частности, следует отметить, что задерживаемый фильтром продукт или ретентат, получаемый в мембранном фильтрационном блоке (4), возвращается обратно в объединенный смесительный/измельчительный блок (1). Одно определенное требование к установке согласно настоящему изобретению, таким образом, заключается в том, что по меньшей мере один выпуск объединенного смесительного/измельчительного блока (1) присоединяется по меньшей мере к одному впуску мембранного фильтрационного блока (4), и по меньшей мере один выпуск мембранного фильтрационного блока (4) присоединяется по меньшей мере к одному впуску объединенного смесительного/измельчительного блока (1).
Необязательно по меньшей мере часть профильтрованного водного раствора, содержащего растворимые соли минералов, пигментов и/или наполнителей, которые подлежат очистке и/или подготовке, т.е. фильтрат (10), можно выпускать через выпуск из мембранного фильтрационного блока (4). Соответственно мембранный фильтрационный блок (4) может быть оборудован другим выпуском, чтобы выпускать по меньшей мере часть водного раствора, содержащий растворимые соли минералов, пигментов и/или наполнителей, т.е. фильтрат (10), получаемый пропусканием образующейся в результате суспензии S через фильтрационную систему по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока (4).
Выпускаемый раствор, содержащий растворимые соли минералов, пигментов и/или наполнителей, т.е. фильтрат (10), можно необязательно подвергать дополнительной обработке (16), такой как, например, механическая обработка или введение биоцидов или других добавок, чтобы изменять значение рН раствора (например, добавляется основание, такое как NaOH), электропроводность раствора или жесткость раствора. В качестве дополнительного варианта прозрачный водный раствор, содержащий растворимые соли минералов, пигментов и/или наполнителей, выпускаемый из мембранного фильтрационного блока (4), можно разбавлять дополнительно водой. Крупные частицы минералов, пигментов и/или наполнителей, которые содержатся в суспензии и задерживаются в фильтрационном устройстве, можно необязательно возвращать в реактор, т.е. в объединенный смесительный/измельчительный блок (1), чтобы их можно было подвергать последующей переработке и/или очистке.
Соответственно по меньшей мере часть образующейся в результате суспензии S, которая получается в объединенном смесительном/измельчительном блоке (1) и имеет значение рН, составляющее от 6 и 9, поступает через соединение (8), такое как трубка или линия, в мембранный фильтрационный блок (4). Согласно данному варианту осуществления CO2 (22) предпочтительно поступает в объединенный смеси-тельный/измельчительный блок (1) установки.
Предпочтительно мешалка (2) представляет собой смеситель, в котором оказывается возможным одновременное смешивание водной суспензии и введение СО2 (4).
Фиг. 4 представляет инжектор Вентури (26), который можно использовать в качестве газового впуска для установки согласно настоящему изобретению. Инжектор Вентури представляет собой подобное насосу устройство, в котором используются пузырьки сужающегося сопла для преобразования энергии давления движущейся текучей среды в кинетическую энергию, что создает зону низкого давления, которая втягивает и захватывает текучую среду посредством всасывания. После прохождения через сужение инжектора смешанная текучая среда расширяется, и ее скорость уменьшается, что приводит к повторному повышению давления смешанной текучей среды посредством обратного превращения кинетической энергии в энергию давления. Движущаяся текучая среда может представлять собой жидкость, пар или другой газ. Текучая среда, увлекаемая посредством всасывания, может представлять собой газ, жидкость, взвесь или содержащий пыль газовый поток.
В данном случае инжектор Вентури используется для всасывания углекислого газа в суспензию S, которая поступает из смесительного блока, чтобы получать водную суспензию S, в которой содержатся пузырьки СО2.
Инжектор Вентури может быть расположен до (т.е. ближе к смесительному блоку) или после (т.е. ближе к измельчительному блоку) по меньшей мере одного насоса, который располагается между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним измельчительным блоком. Одно преимущество использования инжектора Вентури заключается в том, что газ, например СО2, который
образуется в производстве энергии, можно вводить в процесс, который может осуществляться с использованием установки согласно настоящему изобретению, таким образом, что данный процесс может оказаться почти нейтральным в отношении образования СО2.
Описание чертежей
Фиг. 1 иллюстрирует установку, которая описана в документах предшествующего уровня техники;
фиг. 2 - вариант осуществления установки согласно настоящему изобретению, включающей смесительный блок, измельчительный блок и мембранный фильтрационный блок, в которой по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного смесительного блока присоединяется по меньшей мере к одному впуску по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока, и по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока присоединяется по меньшей мере к одному впуску по меньшей мере одного смесительного блока;
фиг. 3 - вариант осуществления установки согласно настоящему изобретению, включающей из-мельчительный блок, интегрированный в смесительный блок, и мембранный фильтрационный блок, в которой по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного смесительного блока присоединяется по меньшей мере к одному впуску по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока, и по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока присоединяется по меньшей мере к одному впуску по меньшей мере одного смесительного блока;
фиг. 4 - инжектор Вентури, который можно использовать в качестве газового впуска с установкой согласно настоящему изобретению.
Объем и эффект настоящего изобретения можно лучше понимать на основании следующих примеров, которые предназначаются, чтобы проиллюстрировать определенные варианты осуществления настоящего изобретения, и не являются ограничительными.
Примеры
Удельная площадь поверхности (SSA) материала.
Удельную площадь поверхности (SSA) измеряли с использованием прибора Malvern Mastersizer 2000 на основании уравнения Фраунгофера (Fraunhofer).
Распределение частиц по размерам (массовая процентная доля частиц, имеющих диаметр меньше X) и массовый медианный диаметр (d50) зернистого материала.
Массовый медианный диаметр частиц и массовое распределение частиц зернистого материал по диаметру определяли с использованием прибора Malvern Mastersizer 2000 на основании уравнения Фра-унгофера.
Значение рН водной суспензии или раствора.
Значение рН измеряли с использованием измерителя рН компании Mettler-Toledo. Калибровку электрода для измерения рН осуществляли с использованием стандартных растворов, имеющих значения рН 4,01, 7,00 и 9,21.
Содержание твердых веществ в водной суспензии.
Содержание твердых веществ в водной суспензии (также используется термин "сухая масса") определяли с использованием анализатора влажности HR73 компании Mettler-Toledo (Швейцария) в следующих условиях: температура 120°С, автоматическое переключение в 3 положения, стандартное высушивание от 5 до 20 г суспензии.
Мутность.
Мутность измеряли, используя лабораторный турбидиметр Hach Lange 2100AN IS, калибровку осуществляли, используя стандартные образцы StabCal для измерения мутности (формазиновые стандартные образцы), мутность которых составляла менее чем 0,1, 20, 200, 1000, 4000 и 7500 NTU.
Определение жесткости, выраженной в немецких градусах и обозначенной "°dH"
"Жесткость" означает суммарное количество ионов щелочно-земельного металла в водной суспензии, содержащей гидрокарбонат щелочно-земельного металла, и ее измеряют методом комплексономет-рического титрования, в котором используются этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA; товарное наименование Titriplex III) и эриохром Т в качестве индикатора эквивалентной точки титрования.
Хелатообразующее вещество EDTA образует с ионами Са2+ и Mg2+ растворимые устойчивые хелат-ные комплексы. В 100 мл исследуемого образца воды добавляли 2 мл раствора 25% аммиака, буферный раствор аммиака и ацетата аммония (рН 10) и индикатор эриохром черный Т. Индикатор и буферный раствор обычно выпускаются в форме так называемой "индикаторно-буферной таблетки". Когда индикатор замаскирован желтым красителем, он образует окрашенный в красный цвет комплекс с ионами Са2+ и Mg2+. В конце титрования, т.е. когда все ионы оказываются связанными хелатообразующим веществом, оставшийся индикатор эриохром черный Т находится в своей свободной форме, которая имеет зеленый цвет. Когда индикатор не замаскирован, пурпурный цвет превращается в синий. Суммарную жесткость можно вычислять по использованному количеству EDTA.
Приведенная ниже табл. 1 представляет коэффициенты пересчета различных единиц жесткости воды.
Таблица 1
Коэффициенты пересчета различных единиц жесткости воды [1]
°dH
°fH
ч/млн
мэкв/л
ммоль/
Немецкие градусы жесткости
1 °dH=
1,253
1,78
17,8
0,357
0,1783
Английские градусы жесткости
1 °е=
0,798
1,43
14,3
0,285
0,142
Французские градусы жесткости
1 °ffl=
0,560
0,702
0,2
0,1
Содержание СаСОз, частей на миллион (США)
1 ч/млн=
0,056
0,07
0,1
0,02
0,01
Содержание ионов щелочноземельных металлов, мэкв/л
1 мэкв/л=
2,8
3,51
0,50
Содержание ионов щелочноземельных металлов, ммоль/л
1 ммоль/л=
5,6
7,02
10,00
100,0
2,00
[1] В данном отношении единица "частей на миллион" используется в значении 1 мг/л СаСО3. Сравнительная установка.
Общая технологическая схема установки, используемой для данного сравнительного примера, представлена на фиг. 1 (устройство А). Эта установка включает питающий резервуар, причем данный питающий резервуар имеет объем, составляющий 50 л, в который вводили 45 л суспензии, и представляет собой смесительный блок, включающий мешалку, и перекрестноточный мембранный микрофильтр, причем суспензию, содержащую минералы, пигменты и/или наполнители, которую вводили в смесительный блок, выпускали через выпуск, расположенный у смесительного блока, а затем направляли и пропускали через перекрестноточный мембранный микрофильтр. По меньшей мере часть фильтрата, выходящего из перекрестноточного мембранного микрофильтра, направляли обратно в смесительный блок. У перекрестноточного мембранного микрофильтра суммарная площадь мембраны составляла 0,6 м2 (три последовательных модуля по 0,2 м2 на модуль) и внутренний диаметр трубки составлял 6 мм.
Установки согласно изобретению.
Общая технологическая схема одной установки согласно настоящему изобретению представлена на фиг. 2 (устройство В). Данная установка включает питающий резервуар, причем данный питающий резервуар имеет объем, составляющий 50 л, в который вводили 45 л суспензии, и представляет собой смесительный блок, включающий мешалку, а также перекрестноточный мембранный микрофильтр и из-мельчительный блок, которые установлены параллельно. Суспензия, содержащая минералы, пигменты и/или наполнители вводится в смесительный блок, и ее можно, таким образом, выводить одновременно или независимо по меньшей мере через два выпуска, расположенных у смесительного блока, а затем направлять и пропускать через перекрестноточный мембранный микрофильтр и/или измельчительный блок. По меньшей мере часть фильтрата, выходящего из перекрестноточного мембранного микрофильтра, и/или суспензии, выходящей из измельчительного блока, направляли обратно в смесительный блок. У перекрестноточного мембранного микрофильтра суммарная площадь мембраны составляла 0,6 м2 (три последовательных модуля по 0,2 м2 на модуль) и внутренний диаметр трубки составлял 6 мм.
Общая технологическая схема другой установки согласно настоящему изобретению представлена на фиг. 3 (устройство С). Данная установка включает смесительный блок, с которым интегрирован из-мельчительный блок и который оборудован мешалкой и содержит размольные шарики, изготовленные из оксида циркония. Установка дополнительно включает перекрестноточный мембранный микрофильтр таким образом, что суспензия, которая содержит минералы, пигменты и/или наполнители и вводится в смесительный/измельчительный блок, выпускается через выпуск, расположенный у смесительно-го/измельчительного блока, а затем направляется и пропускается через перекрестноточный мембранный микрофильтр. По меньшей мере часть фильтрата, выходящего из перекрестноточного мембранного микрофильтра, направляли обратно в смесительный/измельчительный блок.
Питающую воду, используемую в примерах согласно настоящему изобретению, получали, используя ионообменное оборудование типа Elite IBTH от компании Christ (Эш, Швейцария), причем данная питающая вода имела следующие показатели после ионообменника:
натрий 169 мг/л,
кальций 2 мг/л, магний <1 мг/л, °dH 0,3.
Пример 1. Microdol extra (доломит).
В настоящем примере доломит Microdol extra, получаемый от компании Norwegian Talc (Кнарре-вик), использовали как по меньшей мере один карбонат щелочно-земельного металла.
Задача исследований в примере 1 заключалась в том, чтобы получить из доломита суспензию гидрокарбоната щелочно-земельного металла, имеющую рН 7,2±0,1 при комнатной температуре.
Исходный доломитовый материал в начале исследования имел d10=0,35 мкм, d50=2,75 мкм и d90=10,53 мкм.
Условия реакций и работы установки представлены в табл. 2 и 3. Сравнительное устройство. Исследование (а).
Устройство А (температура резервуара 23°С).
Скорость потока в перекрестноточный мембранный микрофильтр: 2,0 м3/ч.
Таблица 2
Исходное
Скорость
Жесткость
Скорость
Скорость
Давление
Удельная
Значе
dio
содержание
потока
пермеата
потока
потока
скорость
ние рН
dso
твердых
со2
(°dH)
пермеата
пермеата
мембране
потока
перме
d9o
веществ (%
(мл/мин)
(л/ч)
при
(бар, 0,1
пермеата
ата
масс.)/
жесткое
МПа)
при
продолжите ль
ти 10°dH
жесткое
ность работы
(л/ч)
ти 10°dH
(минут)
(л/ч/м2)
15% масс.-
200
32,5
138
231
7,14
0,35
180 минут
мкм 2,68
мкм
10,5
мкм
Устройство согласно настоящему изобретению. Исследование (b).
Устройство В (температура резервуара 25°С).
Скорость потока в перекрестноточный мембранный микрофильтр: 2,0 м3/ч. Скорость потока в измельчительное устройство: 0,20 м3/ч.
Таблица 3
Исходное
Скорость
Жесткость
Скорость
Скорость
Давление
Удельная
Значе
dio
содержание
потока
пермеата
потока
потока
скорость
ние рН
dso
твердых
со2
(°dH)
пермеата
пермеата
мембране
потока
перме
d9o
веществ (%
(мл/мин)
(л/ч)
при
(бар, 0,1
пермеата
ата
масс.)/
жесткое
МПа)
при жест
продолжите ль
ти 10°dH
кости
ность работы
(л/ч)
10°dH
(минут)
(л/ч/м2)
15% масс.-
250
209
349
7,3
0,28
165 минут
мкм 1,05 мкм 3,74 мкм
На основании табл. 3 (настоящее изобретение) можно сделать вывод, что удельная скорость потока пермеата (л/ч/м2) с использованием оборудования согласно настоящему изобретению увеличивается в 1,5 раза по сравнению с удельной скоростью потока пермеата, получаемой с использованием оборудования предшествующего уровня техники, как представляет табл. 2 (предшествующий уровень техники). В частности, медианный диаметр (d50) частиц суспензии S, получаемой с использованием оборудования согласно настоящему изобретению, составлял 1,05 мкм, в то время как медианный диаметр (d50) частиц
суспензии S, получаемой с использованием оборудования предшествующего уровня техники, остается почти постоянным. Мутность образца пермеата, получаемого в оборудовании согласно настоящему изобретению и взятого через 165 мин, составляла менее чем 0,3 NTU. Пример 2. Microdol extra (доломит).
В настоящем примере доломит Microdol extra, который описан в примере 1, использовали в качестве по меньшей мере одного карбоната щелочно-земельного металла.
Задача исследований в примере 2 заключалась в том, чтобы получить из доломита суспензию гидрокарбоната щелочно-земельного металла, имеющую рН 7,8±0,1 при повышенной температуре, составляющей 40°С.
Исходный доломитовый материал в начале исследования имел d10=0,35 мкм, d50=2,75 мкм и d90=10,53 мкм.
Условия реакций и работы установки представлены в табл. 4. Устройство согласно настоящему изобретению. Исследование (с).
Устройство В (температура резервуара 40°С).
Скорость потока в перекрестноточный мембранный микрофильтр: 2,0 м3/ч. Скорость потока в измельчительное устройство: 0,20 м3/ч.
Таблица 4
Исходное
Скорость
Жесткость
Скорость
Скорость
Давление
Удельная
Значе
dio
содержание
потока
пермеата
потока
потока
скорость
ние рН
dso
твердых
со2
(°dH)
пермеата
пермеата
мембране
потока
перме
d9o
веществ (%
(мл/мин)
(л/ч)
при
(бар, 0,1
пермеата
ата
масс.)/
жесткое
МПа)
при
продолжите ль
ти 10°dH
жесткое
ность работы
(л/ч)
ти 10°dH
(минут)
(л/ч/м2)
8% масс-
100
280
467
7,7
0,32
165 минут
мкм 1,26 мкм 3,72 мкм
На основании табл. 4 можно сделать вывод, что удельная скорость потока пермеата (л/ч/м2) с использованием оборудование согласно настоящему изобретению при 40°С увеличивается в 1,33 раза по сравнению с удельной скоростью потока пермеата, получаемой с использованием оборудования согласно настоящему изобретению при 25°С, и увеличивается даже в 2,0 раза по сравнению с удельной скоростью потока пермеата, получаемой с использованием оборудования предшествующего уровня техники, которое представляет табл. 2 (предшествующий уровень техники). Данные примеры четко представляют улучшение эффективности установок согласно настоящему изобретению при сравнении исследований (b) и (с) с исследованием (а).
Пример 3. Неочищенный мрамор (Каринтия, Австрия).
В настоящем примере использовали неочищенный мрамор из австрийской области Каринтия. Содержание нерастворимых в HCl веществ составляло 7,5 мас.% (приблизительно 90 мас.% слюды и 10 мас.% кварца согласно данным рентгенофазового анализа (РФА)).
Исходный мраморный материал в начале исследования имел d10=1,0 мкм, d50=24,5 мкм и d90=104 мкм. Удельная площадь поверхности (SSA) составляла менее чем 0,1 м2/г.
Условия реакций и работы установки представлены в табл. 5.
Исследование (d).
Устройство В (температура смесительного резервуара 24°С).
Скорость потока в перекрестноточный мембранный микрофильтр: 2,0 м3/ч.
Скорость потока в измельчительное устройство: 0,065 м3/ч.
Таблица 5
Исходное
Скорость
Жесткость
Скорость
Скорость
Давление
Удельная
Значе
dio
содержание
потока
пермеата
потока
потока
скорость
ние
dso
твердых
со2
(°dH)
пермеата
пермеата
мембране
потока
d9o
веществ (%
(мл/мин)
(л/ч)
при
(бар, 0,1
пермеата
перме
Удель
масс.)/
жесткое
МПа)
при
ата
ная
продолжите ль
ти 10°dH
жесткое
пло
ность работы
(л/ч)
ти 10°dH
щадь
(минут)
(л/ч/м2)
повер
хнос
(SSA)
200
5,4
13,5
7,17
0,30
мкм
1,18
5% масс/105
мкм
минут
6,16
мкм
3,07
м2/г
300
42,5
42,2
179
299
6,7
0,32
мкм
1,2
мкм
5% масс/165
5,56
минут
мкм
опре
деле
300
40,0
79,6
318
351
6,7
5% масс/180
опре
минут
деле
Суммарная площадь поверхности частиц (SSAtotal) суспензии S, получаемой с использованием оборудования согласно настоящему изобретению и взятой через 105 мин, составляла 185000 м2 на тонну суспензии S.
Мутность образца пермеата, получаемого с использованием оборудования согласно настоящему изобретению и взятого через 165 мин, составляла менее чем 0,3 NTU.
Два литра прозрачного пермеата, полученного через 180 мин, нагревали в течение 2 ч при 70°С, и образующийся в результате осадок собирали путем фильтрации, используя лабораторный дисковый мембранный фильтр, имеющего диаметр 50 мм и размер пор 0,2 мкм (изготовлен компанией Millipore).
Рентгенофазовый анализ образующегося в результате осадка представляет следующие результаты.
Арагонитовый РСС 97,3 мас.%.
Кальцитовый РСС 2,7 мас.%.
Диоксид кремния/силикаты (слюда) <0,1 мас.%.
Нерастворимые в HCl вещества <0,1 мас.%.
Следовательно, результаты РФА и содержание нерастворимых в HCl веществ показывают, что получается очень чистый раствор СаНСО3, а также очень чистый осажденный карбонат кальция из исходного материала, в котором нерастворимые в HCl вещества (примеси) составляют 7,5 мас.%.
Данный пример четко демонстрирует, что установка согласно настоящему изобретению производит очень чистые экстракционные растворы, а также минералы, пигменты и/или наполнители из загрязненного исходного материала. Данный пример представляет использование установки согласно настоящему изобретению в качестве экономически эффективной альтернативы процессам, в которых используются химические реагенты для отделения фаз минералов, пигментов и/или наполнителей.
Пример 4. Смесь доломит/известняк. Исследование экспериментальной установки.
В настоящем примере одну часть доломита Microdol extra, который описан в примере 1, смешивали с двумя частями известняка из французской области Авиньон и использовали в качестве смеси карбонатов щелочно-земельных металлов.
Задача исследования в примере 4 заключалась в том, чтобы производить на экспериментальной установке раствор гидрокарбоната щелочно-земельного металла, у которого значение рН составляет от 6,5 до 6,7.
Смесь карбонатов щелочно-земельных металлов в начале исследования имела d10=0,43 мкм, d50=2,43 мкм и d90=6,63 мкм.
Данная смесь поступала как водная суспензия, содержащая 50 мас.%. Условия реакций и работы установки представлены в табл. 6. Устройство согласно настоящему изобретению. Исследование (е).
Устройство В (температура резервуара 18,5°С).
Данная установка включает питающий резервуар, у которого объем составляет 1000 л, как смесительный блок, включающий мешалку и перекрестноточный полиэтиленовый мембранный микрофильтр как перекрестноточный мембранный микрофильтрационный блок и измельчительный блок, которые установлены параллельно. Суспензию, которая содержала минералы, пигменты и/или наполнители и поступала в смесительный блок, можно, таким образом, выпускать одновременно или независимо по меньшей мере через два выпуска, расположенных у смесительного блока, а затем направлять и пропускать через перекрестноточный мембранный микрофильтрационный блок и/или измельчительный блок. По меньшей мере часть фильтрата, выходящего из перекрестноточного мембранного микрофильтрационного блока, и/или суспензии, выходящей из измельчительного блока, направляли обратно в смесительный блок. Перекрестноточный полиэтиленовый мембранный микрофильтр имеет суммарную площадь мембраны 8 м2, внутренний диаметр трубки 5,5 мм и длину 3 м. Кроме того, микрофильтр имеет диаметр пор, составляющий 1,0 мкм, и включает 174 трубки в параллельной конфигурации (фильтрационный модуль Seprodyn SE 150 ТР 1L/DF от компании Microdyn).
Питающая вода: деионизированная вода, получаемая из ионообменного оборудования от компании Christ (Эш, Швейцария), содержащая менее чем 1 мг/л карбоната щелочно-земельного металла.
Скорость потока исходной суспензии S в перекрестноточный мембранный блок: 36 м3/ч, скорость потока через мембраны: 3 м/с.
Давление на впуске перекрестноточной мембраны: 1 бар (0,1 МПа).
Давление на выпуске перекрестноточной мембраны: 0,3 бар (0,03 МПа).
Давление на выпуске раствора: 0,05 бар (0,05 МПа).
Скорость потока суспензии S в измельчительное устройство: 0,40 м3.
Давление на впуске измельчительного блока: от 0,7 до 0,8 бар (от 0,07 до 0,08 МПа).
Скорость потока СО2: 2,0 л/мин при давлении от 1,5 до 1,6 бар (от 0,15 до 0,16 МПа).
Содержание твердых веществ в исходной суспензии S: 15 мас.%.
Результаты измеряли после 44 ч непрерывной работы.
Таблица 6
талла (суммарное содержание СаСО3 и MgCO3), изготавливали разбавлением пермеата, полученного в данном исследовании, питающей водой. Получаемая в результате производительность в данном исследовании соответствует приблизительно 6,7 м3/ч при концентрации, составляющей 45 мг/л карбоната ще-лочно-земельного металла.
Водопроводную воду второго качества, содержащую 100 мг/л карбоната первого щелочноземельного металла (СаСО3) и от 10 до 15 мг/л карбоната второго щелочно-земельного металла (MgCO3), изготавливали разбавлением пермеата, полученного в данном исследовании, питающей водой. Получаемая в результате производительность в данном исследовании соответствует приблизительно 2,7 м3/ч при концентрации, составляющей 100 мг/л СаСО3 и от 10 до 15 мг/л MgCO3.
Суммарное потребление электроэнергии установки согласно настоящему изобретению для получения 1 м3 водопроводной воды второго качества составляло от 0,07 до 0,12 кВтхч на 1 м3 водопроводной воды второго качества.
Суммарное потребление электроэнергии измельчительного блока установки согласно настоящему изобретению для получения 1 м3 водопроводной воды второго качества составляло от 0,06 до 0,09 кВтхч на 1 м3 водопроводной воды второго качества.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Установка для минерализации воды, причем данная установка включает находящиеся в сообщении по текучей среде:
a) по меньшей мере один смесительный блок, оборудованный по меньшей мере тремя впусками и по меньшей мере двумя выпусками, причем исходный материал подается в по меньшей мере один из указанных впусков,
b) по меньшей мере один измельчительный блок, включающий измельчительные средства, оборудованный по меньшей мере одним впуском и по меньшей мере одним выпуском, и
c) по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок, оборудованный по меньшей мере одним впуском и по меньшей мере одним выпуском,
причем по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного смесительного блока присоединен к по меньшей мере одному впуску по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока и по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока присоединен к по меньшей мере одному впуску по меньшей мере одного смесительного блока, причем по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного смесительного блока присоединен к по меньшей мере одному впуску по меньшей мере одного измельчительного блока и по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного измельчительного блока присоединен к по меньшей мере одному впуску по меньшей мере одного смесительного блока.
2. Установка по п.1, в которой по меньшей мере один смесительный блок включает перемешивающее устройство.
3. Установка по п.1 или 2, в которой по меньшей мере один смесительный блок включает нагревательное устройство, выполненное с возможностью нагрева содержимого по меньшей мере одного смесительного блока до температуры, составляющей от 5 до 90°С и предпочтительно от 20 до 50°С.
4. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один измельчи-тельный блок представляет собой по меньшей мере одно размельчительное устройство и/или по меньшей мере одно дробильное устройство, и предпочтительно он представляет собой по меньшей мере одно раз-мельчительное устройство.
5. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один измельчи-тельный блок представляет собой по меньшей мере одно вертикальное размельчительное устройство и/или по меньшей мере одно вертикальное дробильное устройство или по меньшей мере одно горизонтальное размельчительное устройство и/или по меньшей мере одно горизонтальное дробильное устройство.
6. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один измельчи-тельный блок представляет собой коническую шаровую мельницу с кольцевым зазором.
7. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один измельчи-тельный блок включает измельчительные средства, имеющие массовый медианный диаметр частиц (значение d50) от 0,01 до 100 мм, предпочтительно от 0,1 до 75 мм и наиболее предпочтительно от 0,5 до 5 мм.
8. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один измельчи-тельный блок включает подвижные шарики в качестве измельчительных средств, изготовленные из материала, выбранного из группы, включающей кварцевый песок, стекло, фарфор, оксид циркония, силикат циркония и их смеси, необязательно включая незначительные количества дополнительных минералов.
9. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой измельчительные средства по меньшей мере одного измельчительного блока изготовлены из минерала, пигмента и/или материала-наполнителя, предпочтительно измельчительные средства и минералы, пигменты и/или наполнители
2.
должны быть очищенными и/или изготовленными из одинакового материала.
10. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок представляет собой перекрестноточное мембранное фильтрационное устройство, причем он предпочтительно представляет собой перекрестноточное мембранное микрофильтрационное устройство и/или перекрестноточное мембранное ультрафильтрационное устройство.
11. Установка по п.10, в которой перекрестноточное мембранное фильтрационное устройство включает по меньшей мере одну трубчатую фильтрационную мембрану, имеющую внутренний диаметр трубки, составляющий от 0,01 до 25 мм и предпочтительно от 0,1 до 10 мм.
12. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок включает по меньшей мере одну мембрану, имеющую размер пор, составляющий от 0,01 до 10 мкм, предпочтительно от 0,05 до 5 мкм и наиболее предпочтительно от 0,1 до 2 мкм.
13. Установка по п.12, в которой мембранный материал выбран из группы, включающей спеченный материал, пористый фарфор, синтетические полимеры, такие как полиэтилен, полипропилен или тефлон, а также их смеси.
14. Установка по любому из пп.10-13, в которой мембранно-фильтрационное устройство предназначено для скоростей потока по меньшей мере через одну мембрану, составляющих от 0,1 до 10 м/с, предпочтительно от 0,5 до 5 м/с и наиболее предпочтительно от 1 до 4 м/с, и/или давление на впуске пе-рекрестноточного мембранного фильтрационного устройства составляющее от 0 до 30 бар, предпочтительно от 0,2 до 10 бар и наиболее предпочтительно от 0,5 до 5 бар.
15. Установка по любому из предшествующих пунктов, включающая в себя по меньшей мере три выпуска, предпочтительно по меньшей мере четыре выпуска и более предпочтительно по меньшей мере пять выпусков, и/или установка включает в себя по меньшей мере четыре впуска, предпочтительно по меньшей мере пять впусков и более предпочтительно по меньшей мере шесть впусков.
16. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один смесительный блок включает по меньшей мере четыре впуска.
17. Установка по любому из предшествующих пунктов, включающая в себя по меньшей мере один газовый впуск, предпочтительно впуск СО2.
18. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один смесительный блок включает в себя по меньшей мере два впуска, которые представляют собой жидкостные впуски, предпочтительно по меньшей мере три жидкостных впуска и предпочтительнее по меньшей мере четыре жидкостных впуска.
19. Установка по любому из предшествующих пунктов, причем данная установка включает по меньшей мере один управляющий блок, которым регулируются уровень наполнения по меньшей мере одного смесительного блока, производительность насоса, рН, электропроводность, концентрация ионов кальция (например, с использованием ионоселективного электрода) и/или температура.
20. Установка по любому из предшествующих пунктов, причем данная установка включает по меньшей мере один насос, расположенный между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним мембранным фильтрационным блоком.
21. Установка по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающая в себя по меньшей мере один насос, расположенный между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним измельчительным блоком.
22. Установка по любому из пп.20, 21, в которой производительность по меньшей мере одного насоса (м3/ч по сумме), питающего по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок, составляет произведение от 0,01 до 100 на объем по меньшей мере одного смесительного блока, и/или соотношение производительности по меньшей мере одного насоса (м3/ч по сумме), питающего по меньшей мере один измельчительный блок, и производительности по меньшей мере одного насоса (м3/ч по сумме), питающего, по меньшей мере, мембранный фильтрационный блок, составляет от 1:1 до 1:1000 и предпочтительно от 1:5 до 1:250.
23. Установка по любому из пп.1-20, в которой, по меньшей мере, измельчительный блок интегрирован по меньшей мере в один смесительный блок.
24. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один впуск, представляющий собой газовый впуск, расположен между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним измельчительным блоком, предпочтительнее между питающим насосом по меньшей мере одного измельчительного блока и по меньшей мере одним измельчительным блоком и наиболее предпочтительно на впуске измельчительного блока.
25. Установка по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один впуск, представляющий собой газовый впуск, представляет собой инжектор Вентури, который расположен между по меньшей мере одним смесительным блоком и по меньшей мере одним измельчительным блоком, причем предпочтительно он расположен между выпуском по меньшей мере одного смесительного блока и впуском по меньшей мере одного измельчительного блока.
26. Установка по п.23, в которой по меньшей мере один впуск, представляющий собой газовый
впуск, расположен сверху полого вала перемешивающего устройства по меньшей мере одного смесительного блока.
27. Установка для минерализации воды, причем данная установка включает находящиеся в сообщении по текучей среде:
a) по меньшей мере один смесительный блок, оборудованный по меньшей мере двумя впусками и по меньшей мере одним выпуском, причем исходный материал подается в по меньшей мере один из указанных впусков,
b) по меньшей мере один измельчительный блок, интегрированный в по меньшей мере один смесительный блок, и
c) по меньшей мере один мембранный фильтрационный блок, оборудованный по меньшей мере одним впуском и по меньшей мере одним выпуском,
причем по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного смесительного блока присоединен к по меньшей мере одному впуску по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока и по меньшей мере один выпуск по меньшей мере одного мембранного фильтрационного блока присоединен к по меньшей мере одному впуску по меньшей мере одного смесительного блока.
28. Применение установки по любому из пп.1-27 для очистки минералов, пигментов и/или наполнителей.
29. Применение установки по любому из пп.1-27 для изготовления осажденного карбоната щелоч-но-земельного металла.
28.
Суспензия S ; i Суспензия S + СО,
Фиг. 4
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
027297
- 1 -
027297
- 1 -
027297
- 1 -
027297
- 1 -
027297
- 4 -
027297
- 31 -