具有优异流动性的碳酸氢钠产品及其制造方法技术

本披露提供一种具有优异流动性的微粒碳酸氢钠产品，其特征是小于30度的静止角。小于27.5的静止角是特别良好的。该产品优选地是呈卵形或球形颗粒的形式，因为这些颗粒具有至少0.5的平均轴比。在一些实施例中，该碳酸氢钠产品具有平滑的颗粒表面，其中该颗粒表面的小于75%被尖峰覆盖。这些颗粒可以具有至少75微米但小于300微米的平均直径D50。该微粒碳酸氢钠产品包含包埋在其多晶结构中的无机和有机杂质，例如至少75ppm的TOC；或至少30ppm的Ca；或从1至18ppm的Mg；或多于0.6g/kg的NaCl；和/或从100到少于500ppm的Si。一种用于制造这种产品的方法，及其用于处理气体中的污染物如去除酸性气体的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有优异流动性的碳酸氢钠产品及其制造方法相关申请的交叉引用本申请要求以下申请的优先权：于2011年6月1日提交的美国临时申请号61/492373、2011年6月16日提交的美国临时申请号61/497901、以及2011年12月1日提交的欧洲申请号11191616.9，出于所有目的这些申请各自的全部内容均通过引用结合在此。专利技术的
本专利技术涉及一种具有特定形态和/或优异流动性的碳酸氢钠产品，并且涉及一种用于从由天然碱矿石得到的碳酸钠液体获得它的方法。专利技术背景天然碱矿石是包含约90%-95%的倍半碳酸钠（Na2CO3.NaHCO3.2H2O）的一种矿物。在靠近绿河（GreenRiver）的怀俄明州（Wyoming）西南部发现了大量的矿物天然碱的矿床。这种矿床包括天然碱和混合的天然碱以及石盐（岩盐或NaCl）的床层，它覆盖约2600km2。主要天然碱床层的大小范围从少于428km2到至少1870km2。据保守的估计，这些主要的天然碱床层包括大约750亿公吨的矿石。这些不同的床层彼此交叠，并且是通过页岩层被分隔开的。该天然碱的品质根据它在岩层中的具体位置而变化。对在绿河中开采的天然碱矿石的典型分析如下：表A在天然碱矿石中发现的倍半碳酸钠是一种络盐，这种络盐可溶于水并且溶解以产生大致5重量份的碳酸钠（Na2CO3）和4份的碳酸氢钠（NaHCO3），如以上分析中所示。对该天然碱矿石进行处理以去除不可溶的材料、有机物质以及其他多种杂质，以便回收天然碱中包含的有价值的碱。从天然碱生产的最有价值的碱是碳酸钠。碳酸钠是在美国制造的最大量的碱类商品的其中一种。在1992年，来自怀俄明州的基于天然碱的碳酸钠包括了整个美国苏打灰产量的大约90%。碳酸钠的主要用途是在玻璃制造工业中并且用于生产小苏打、洗涤剂以及纸制品。从天然碱矿石生产碳酸钠的一种常见的方法被称为“一水碱法”。在该方法中，将粉碎的天然碱矿石煅烧（即，加热）成粗碳酸钠，然后将该粗碳酸钠溶解在水中。将所生成的水溶液纯化并且进给到一台结晶器中，在该结晶器中纯的一水碳酸钠晶体发生结晶。将这些一水合物晶体从其母液中分离出并且随后干燥成无水碳酸钠。然而，天然碱矿石中包含的可溶性杂质倾向于在结晶器中积聚。为了避免杂质的堆积，必须将母液清洗。该清洗液（代表用于工业的一水合物工厂的重要的量）常见地被送到蒸发池里。因此，该清洗液中包含的大量的碱被遗失。此外，大量清洗液储存在蒸发池中引起了环境问题，原因是新的区域用于储存的利用率不足。另一方面，碳酸氢钠是一种具有宽范围的吸引人的特性和非常宽范围的应用的产品，从用于制药工业的高科技成分到人类食品和动物饲料、并且到用于烟道气处理中。在烟道气处理中，碳酸氢钠很有可能是处于用来去除宽范围的污染物（最值得注意地是酸性污染物如HCl和硫氧化物）的最有效的化学品之列，并且它的用途仅受限于那些有效程度更低但更为廉价的化学品（如石灰或甚至石灰石）的竞争。目前碳酸氢钠的生产几乎完全通过碳酸钠的碳酸化作用来进行。在欧洲，碳酸化作用通常是由在苏打灰的生产过程中共同产生的CO2在苏打灰工厂内原处进行的（CO2主要在石灰窑中产生）。在美国，碳酸化作用通常在多个单独的工厂中进行，这些工厂独立地购买苏打灰和CO2并将它们结合。因为生产碳酸氢盐的这种最重要的方法的本质，碳酸氢盐的价格高于苏打灰的价格。由于这种经济学情况，碳酸氢盐的用途将始终受限于更为廉价的代用品的竞争，最值得注意的是在烟道气处理中。US2003/0017099披露了一种用于联合生产碳酸钠和碳酸氢钠的方法，根据该方法，将固体天然碱溶解在水中，并且将所生成的水溶液进给到一台一水合物结晶器中，以便生产碳酸钠。将该清洗液引入一台十水合物结晶器中，并且将这些十水合物晶体转化为碳酸氢钠。已经观察到，当该清洗液（取决于该天然碱源）包含高水平的杂质时，这种方法无效。特别地，天然碱矿石中的氯化钠含量可以取决于所开发的确切的天然碱矿脉而变化。该清洗液中高水平的氯化钠阻止了十水合物的平稳结晶。专利技术概述本专利技术一方面目的在于减少这些蒸发池中损失的碱的量，并且另一方面目的在于以一种简单且廉价的方法从天然碱、并且特别是从一个苏打灰工厂的结晶器清洗流生产具有优异流动性和/或表面特征的低成本碳酸氢钠，从而开拓所生成的微粒碳酸氢钠产品的新的应用，其中分配和/或分散是易用性的重要品质。本专利技术的一个第一方面涉及一种微粒碳酸氢钠产品。本专利技术的该第一方面的一个第一实施例涉及一种具有优异流动性的微粒碳酸氢钠产品，其特征是低（例如，小于30度）的静止角。该静止角优选地是29度或更小、或28度或更小、或甚至27.5度或更小。本专利技术的该第一方面的一个第二实施例涉及一种呈卵形或球形颗粒形式的新形态的碳酸氢钠产品，该产品与已知的碳酸氢钠产品不同，差异在于本专利技术的微粒碳酸氢钠产品不是从具有更大大小的颗粒形成（如通过研磨和/或碾磨），和/或在于本专利技术的微粒碳酸氢钠产品不是通过去除细粉和/或具有较大大小的颗粒（如通过筛分）来形成。在本专利技术的第一方面的构架内，这些卵形或球形颗粒是具有基本上弯曲的表面、没有尖锐边缘的颗粒。它们通常具有可以从晶状体到理想球体变化的旋转轮廓。根据这个实施例，根据本专利技术的一种碳酸氢钠产品是呈卵形颗粒的形式，这些卵形颗粒具有至少0.5、优选大于0.7、更优选大于0.8的平均轴比，所述平均轴比是由以下关系定义的：其中ai和bi分别表示一个颗粒的最小和最大轴向尺寸，n表示碳酸氢钠颗粒的代表性样品中颗粒的数目。0.75与0.98之间或0.8与0.95之间的平均轴比是特别优选的。近似球形的颗粒是最优选的。在本专利技术的第一方面的第二实施例中，这些卵形或球形颗粒优选地是整体的。‘整体颗粒’应理解为表示从碳酸氢钠的非附聚的单元块形成的颗粒。根据本专利技术，这些整体颗粒有利地是结晶的。每个颗粒优选地是一个多晶体。在本专利技术的第一方面的第二实施例的变化形式中，所述碳酸氢钠颗粒具有平滑的颗粒表面。换句话说，所述颗粒表面的小于75%、优选该颗粒表面的小于50%被尖峰覆盖。根据本专利技术的第一方面的一个第三实施例（其是特别有利的），根据本专利技术的一种微粒碳酸氢钠产品是呈具有小于300微米的平均直径‘D50’的颗粒的形式。该平均直径D50优选地是275微米或更小、或260微米或更小、或甚至250微米或更小。该平均直径D50可以是至少75微米，或至少80微米，或至少100微米，或至少125微米。被定义为D50的平均直径是这样一个粒径，它使得半数（以重量计）的颗粒都具有小于该特定值的直径。对于非球形颗粒，该平均直径是其等效大小，即6乘以这些颗粒的体积值除以它的外表面积。形成根据这个第三实施例的微粒碳酸氢钠产品的这些颗粒的最优平均直径取决于它的预期用途。因此，非常适合于本专利技术中的大多数应用的一种微粒碳酸氢钠产品可以具有在80与300微米之间、或在100与250微米之间、或在120与240微米之间的平均粒径D50。D50的优选更窄范围可以是从130至190微米或从200至240微米。在该第三实施例的一个变化形式中，其中DX是这样一个直径值，它使得x百分比的颗粒具有小于该值的直径，该碳酸氢钠产品可以具有在25与100微米之间、优选在40与100μm之间的D10直径。另外地或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有优异流动性的微粒碳酸氢钠产品，其特征为小于30度的静止角，该产品是呈包含至少75ppm的总有机碳（TOC）的颗粒的形式。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.01 EP 11191616.9;2011.06.01 US 61/492,373;1.一种具有优异流动性的微粒碳酸氢钠产品，其特征为小于30度的静止角，该产品是呈包含至少75ppm的总有机碳（TOC）的颗粒的形式，所述静止角根据如下方法测量：•测量100ml的待测试的碳酸氢钠产品样品，•测定该样品重量至0.1g，•将具有内径为1.5cm的孔口的漏斗的底部覆盖，并且将样品转移到漏斗中，•去除盖子并且使该样品自由地流动到大张纸上，•在纸上在堆的相对边缘处放置标记以便测定该堆的直径（D），•测量该堆的高度（H），•通过使用tang（α）=2H/D计算静止角α。2.根据以上权利要求所述的产品，其中所述静止角是29度或更小。3.根据以上权利要求中任一项所述的产品，其中所述静止角是小于27.5度。4.根据权利要求1所述的产品，所述产品是呈卵形或球形颗粒的形式。5.根据权利要求1所述的产品，其中所述碳酸氢钠颗粒具有平滑的颗粒表面，其中所述颗粒表面的小于75%被尖峰覆盖。6.根据权利要求1所述的产品，其中所述颗粒具有小于300微米的平均直径D50；和/或至少75微米的平均直径D50。7.根据权利要求1所述的产品，其中所述颗粒的平均粒径D50是在80与300微米之间。8.根据权利要求1所述的产品，其中所述颗粒具有在25与100微米之间的D10大小；和/或在175与500µm之间的D90大小。9.根据权利要求1所述的产品，其中所述碳酸氢钠产品中按重量计小于10%的所述颗粒具有小于45微米的大小。10.根据权利要求1所述的产品，其中所述颗粒包含至少100ppm的总有机碳（TOC）。11.根据权利要求10所述的产品，其中所述颗粒包含至少110ppm的TOC。12.根据权利要求1所述的产品，其中所述颗粒包含至多500ppm的总有机碳（TOC）。13.根据权利要求12所述的产品，其中所述颗粒包含至多400ppm的TOC。14.根据权利要求1所述的产品，其中所述颗粒包含从4至18ppm的Mg；和/或从30至200ppm的Ca。15.根据权利要求1所述的产品，其中所述颗粒包含作为二氧化硅测量的从100ppm的Si到...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·M·汉森，T·威尔森，J·A·莫特，J·D·菲利普，
申请(专利权)人：索尔维化学有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US