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CN107107008A - 包括钙镁化合物的作为压块的组合物 - Google Patents

包括钙镁化合物的作为压块的组合物 Download PDF

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CN107107008A
CN107107008A CN201680005051.0A CN201680005051A CN107107008A CN 107107008 A CN107107008 A CN 107107008A CN 201680005051 A CN201680005051 A CN 201680005051A CN 107107008 A CN107107008 A CN 107107008A
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calcium
compound
briquetting
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Application number
CN201680005051.0A
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纪尧姆·克里内尔
蒂埃里·肖宾
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Original Assignee
Lhoist Recherche et Developpement SA
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Abstract

本发明公开了一种组合物以及该组合物的制备方法，所述组合物包括至少一种钙‑镁化合物和第二化合物，所述第二化合物选自由以下项所组成的组：B2O3，NaO3，铝酸钙，硅酸钙，诸如Ca2Fe2O5或CaFe2O4的铁酸钙，Al，Mg，Fe，Mn，Mo，Zn，Cu，Si，CaF2，C，CaC2，CaSi，CaMg，CaFe，FeMn，FeSi，FeSiMn，FeMo，TiO2，钼、铜、锌的氧化物或氢氧化物，以及它们的混合物，所述组合物为由钙‑镁化合物的压实且成型的颗粒形成的压块的形式，具有小于20％的坠落试验指数。

Description

包括钙镁化合物的作为压块的组合物
技术领域
本发明涉及一种组合物，所述组合物包括至少一种钙-镁化合物，所述至少一种钙-镁化合物符合式aCaCO3.bMgCO3.xCaO.yMgO.zCa(OH)2.tMg(OH)2.uI，其中，I为杂质，基于所述至少一种钙-镁化合物的总重量，a、b、z、t和u各自为≥0wt％且≤50wt％的质量分数，x和y各自为≥0wt％且<≤100wt％的质量分数，其中，x+y≥50wt％。
背景技术
钙-镁化合物用于许多工业中，诸如炼钢、气体处理、水和污泥处理、农业、建筑业、土木工程等。它们可以卵石状物或块状物的形式使用，或者以细粒(尺寸通常小于7毫米)的形式使用。不过，在某些工业中，优选卵石形状。例如，在炼钢中，在将钙-镁化合物加入到氧化转炉或电弧炉中的情况下，优选卵石形状。
为了便于这种化合物的运输、处理和使用，使用压块将更方便。
数年来，许多地区都试图将原来粉末形式的化合物转化为压块(诸如，块状物或片状物)，以有助于并确保其运输、处理和使用。
然而，由于这些粉末的化学组成或物理特性，使得极其难以将粉末形式的某些化合物以足够进行工业操作的速率压实，尤其是压实成片状物，且具有用于最终应用的足够品质和机械强度。事实上，一些粉末可能具有非常强的粘蚀(seizing)能力，这可能导致在压实成片状物之后难以将它们从模具中取出。
在本发明意义上，“粘蚀”是指当从压实装置中取出片状物时所产生的阻力，其可被定义为待施加在片状物上以从模具中取出该片状物的力。
在钙-镁化合物，诸如石灰或煅烧白云石的情况下，由于这些化合物的化学性质，难以将它们压实成片状物。实际上，它们表面上氢键的存在增加了粉末与压实装置的模具中的壁之间的粘附水平，使得难以从压实装置中取出所得到的片状物。
因此，仍然需要生产易于产生粘蚀的粉末形式的化合物(尤其是钙-镁化合物)的工业压块，期望具有良好的机械强度、均匀的品质，并且需要该生产具有使产率足够高而与工业开发相容的足够速率。
在煅烧之前和煅烧过程中以及后续处理和操作期间，石灰生产商始终保持卵石状钙-镁化合物与所产生的细粒之间的物料平衡。然而，在某些情况下，会生产过量的细粒。这些细粒随后可以以块状物及其类似物的形式聚集在一起，这不仅提供了去除过量细粒的可能性，而且还通过加入这些块状物及其类似物来人为地增加了卵石状钙-镁化合物的产率。
通常，这些块状物及其类似物所具有的机械强度低于卵石状钙-镁化合物的机械强度。它们在储存或处理过程中往往也具有比钙卵石化合物要低得多的耐老化性。通常，不但存在宏观缺陷，该宏观缺陷为这些不太好的性质的源由，而且在晶粒之间的界面处不存在强的化学键。这就解释了在实践中，现今工业上不太使用钙-镁化合物细粒的块状化(briquetting)。考虑到由这种方法所形成的压块品质低，由于在需要回收步骤的该成型化方法的输出处存在如此多的不可用压块，故估计该方法的产量小于50％。
在本发明的意义上，术语“宏观缺陷”是指在光学显微镜或扫描电子显微镜(SEM)下，用肉眼能够观察到的任何类型的裂缝、裂纹、裂开面等。
多年来，使用了数种添加剂(诸如，硬脂酸钙或纸纤维)来提高钙-镁化合物的块状物及其类似物的强度和耐久性，但未带来足够的改善。此外，在许多情况下，目前用于其它成型工业产品的添加剂的使用是受限的，特别是制备钙-镁化合物的块状物的情况，这是因为钙-镁化合物与水剧烈反应，或者是因为这些添加剂对钙-镁化合物的块状物的最终使用具有潜在不利影响。
专利US 7105114要求保护一种用于(含白云石)的熟石灰细粒的成型化方法，所述成型化方法使用0.5wt％至5wt％的含假塑性碳链的粘合剂，其显著地改善了块状物的机械性能，并且不具有前文所述的不便。然而，该方法仅能够获得这样的块状物：一半的块状物在0.9m和1.8m之间掉落(3英尺至6英尺之间掉落)时发生破坏，这表示机械强度完全不足。
基于钙-镁化合物的块状物及其类似物也可通过在非常高的温度下进行热处理而固化，从而导致所述块状物及其类似物的烧结。例如，在烧制的白云石压块的情况下，已知在高于1200℃的温度下，甚至理想地高于1300℃的温度下，进行1小时至几小时的热处理，使得所述块状物的机械性能的增加。然而，这种在非常高的温度下进行的热处理导致上述块状物的结构特征随时间变化，特别是导致比表面积和孔体积的大大降低。同时如EN 459-2：2010E标准中所述，还伴随有与水的反应性的大大降低，从而在某些应用中存在许多问题。
因此，真正需要开发一种含钙-镁化合物的工业压块产品，该工业压块产品与现今已知的块状物形式的产品的区别在于：耐掉落性的非常明显的改进，以及优选地在潮湿的气氛中更好的耐老化性，同时保持成型前钙-镁化合物的固有特性(结构特征)，尤其是其比表面积和/或其孔体积。
发明内容
本发明的目的是通过提供如本文开始时所提及的组合物来克服现有技术中存在的不足，所述组合物包括至少一种钙-镁化合物的颗粒，所述至少一种钙-镁化合物符合式aCaCO3.bMgCO3.xCaO.yMgO.zCa(OH)2.tMg(OH)2.uI，其中，I为杂质，a、b、z、t和u各自为≥0wt％且≤50wt％的质量分数，x和y各自为≥0wt％且≤100wt％的质量分数，其中，x+y≥50wt％，该组合物与现今已知的产品的区别在于，尤其高的耐掉落性以及在潮湿的气氛中好的耐老化性，同时具有有利的构造特性，尤其是高比表面积和/或孔体积。
优选地，该压块产品为基于钙和/或镁氧化物，例如包括钙、镁或含白云石的生石灰或煅烧白云石(煅烧的白云石)的压块产品。在该产物中，a、b、z、t和u可适用0％至50％之间的任何值。
该组合物可源自于或多或少被煅烧、或多或少被水合或未被水合的天然产品，但是其将总是包括至少50wt％的生石灰产物，即，基于钙和/或镁氧化物。该组合物可源自于一种或数种钙或镁的化合物的混合物。该组合物可包括一种以上如上文所述的钙-镁化合物或其它加入的矿物产品或有机产品。
钙-镁化合物中的CaCO3、MgCO3、CaO、MgO、Ca(OH)2和Mg(OH)2的含量可通过常规方法来容易地确定。例如，它们可通过X荧光分析，根据EN 15309标准中所述的步骤，结合根据EN 459-2:2010E标准进行灼烧损失的测量以及CO2体积的测量来确定。
在最简单的情况下，也可通过相同的方法来确定组合物中钙和镁以氧化物形式计的含量。在更复杂的情况下，诸如包括多种矿物添加剂或有机添加剂组合物的情况下，本领域技术人员将能够调整所施加的表征技术的电位以确定钙和镁以氧化物形式计的含量。作为实例且是非穷举的，可以使用可选地在惰性气氛下进行的热重分析(TGA)和/或热差分析(TDA)，或者进一步地使用与Rietvelt型半定量分析相关的X射线衍射分析(XRD)。
为了解决该问题，根据本发明提供了如本文开始时所提出的组合物，其特征在于：
所述至少一种钙-镁化合物为颗粒的形式；
基于所述组合物的总重量，所述组合物具有大于或等于20wt％的钙和镁以氧化物形式计的累积含量；
所述组合物进一步包括至少一种第二化合物，所述至少一种第二化合物选自由以下项所组成的组：B2O3，NaO3，铝酸钙，硅酸钙，诸如Ca2Fe2O5或CaFe2O4的铁酸钙，金属Al，金属Mg，金属Fe，金属Mn，金属Mo，金属Zn，金属Cu，元素Si，CaF2，C，CaC2，诸如CaSi、CaMg、CaFe、FeMn、FeSi、FeSiMn、FeMo的合金，TiO2，基于钼的氧化物，基于铜的氧化物，基于锌的氧化物，基于钼的氢氧化物，基于铜的氢氧化物，基于锌的氢氧化物，以及它们的混合物；
所述组合物为压块的形式，每个压块由钙-镁化合物的压实且成型的颗粒形成，所述压块具有小于20％的坠落试验指数。
“压块”是指被压实或压缩成片状物形式的细粒或细粒(尺寸通常小于7mm)的混合物。
在本发明的意义中，“片状物”是指由两个冲头(一个在高位置，另一个在低位置)对放置在腔室内的细粒的组合作用来进行的工业上压实或压缩细粒的技术所成型的物体。因此，术语“片状物”把属于片状物、锭状物或其它压缩的片状物，以及通常具有不同三维整体形状(诸如基本上圆柱形、八边形、立方体或矩形形状)的物体家族的所有成型物体组合在一起，所述成型物体的下(底)部和上(顶)部之间具有细微不对称。所述技术通常使用旋转压力机或液压机。
这种类型的工业压实方法具有每个压实装置(压力机)大于或等于0.1tph(吨/小时)、优选大于或等于0.5tph、有利地大于或等于1tph的生产率。在这种方法中，例如使用液压机或旋转压力机(诸如来自Eurotab的Titan旋转压力机)制造的工业压块，在其下部和上部之间存在表面差异。因此，来自本发明的片状物形式的工业压块产品将呈现不对称的形状，尤其能够达到高水平的生产率，从而能够达到工业应用，而且根据本发明的压块也是工业可接受的。实际上，不对称形状也使得最终压块中缺陷的减少。
特别地，如果我们放大该现象，在压块呈现整体圆柱形三维形状的情况下，则这种不对称性将导致压块可被视为截头锥体。
有利地，片状物的上部表面(顶部表面)与下部表面(底部表面)之间的差异大于或等于0.5％、优选大于或等于1％，且小于或等于10％、优选小于或等于5％、尤其小于或等于3％、特别是约2％。
该差异为如下计算出的相对差异：用顶部(上部)表面减去底部(下部)表面，并且将该结果除以压块的中间截面，即按照[(上部表面-下部表面)/压块的中间截面]。本文中将压块的上部(顶部)指定为大于压块的下部(底部)。中间直径对应于在压块的中间高度处测量的直径。当压块在示例性实施方式的模具中时，上部的表面是在制造过程中面向上的表面，下部的表面是面向下的表面。当然，根据制造压块的方法、设备，相反也是可能的。类似地，当铺设在如同在地板上或桌子的表面时，上部的表面也可以面向下或沿任何方向。在本发明的意义下，术语“坠落试验指数”是指对于最初尺寸大于10mm的0.5kg产品在4次2米掉落之后产生的小于10mm的细粒的质量百分比。这4次掉落是通过使用长度为2米、直径为40厘米以及具有可移除的底部的管(容器)来实现。容器的底座是厚度为3mm的聚丙烯板。容器搁置在混凝土地面上。
考虑内部结构，本发明的片状物形式的压块产品将相对区别于由石灰石或白云卵石的煅烧所得到的卵石状产品。利用光学显微镜或利用扫描电子显微镜(SEM)，通过简单的肉眼观察，可容易地发现本发明的压块产品的构成颗粒不同于煅烧的卵石状产品，该卵石状产品具有均匀的表面且其中构成颗粒是难以识别的。
此外，通过同样考虑内部结构，本发明的片状物形式的压实产品还将与迄今为止已知的块状物及其类似物形式的产品区别开来。本发明的压实产品没有对于耐掉落性具有不利影响的宏观的缺陷或宏观缺陷(如裂缝或裂纹)，这与迄今为止已知的块状物及其类似物形式的产品不同，其包含在光学显微镜下或在扫描电子显微镜(SEM)，通过简单的肉眼观察下可容易检测到的几百微米至几毫米长、几微米至几百微米宽的裂纹。
根据本发明，组合物显示为具有高度耐掉落性以及在潮湿气氛中耐老化性的压块产品，这对于不能应用细粒的后续用途是特别重要的。因此，根据本发明的组合物能够在钙-镁化合物颗粒的应用中使用迄今为止禁止使用的d100小于或等于7mm的钙-镁化合物的细颗粒。
因此，根据本发明的所述至少一种钙-镁化合物至少由生石灰、含白云石的生石灰、镁质生石灰或由天然石灰石或白云石煅烧的煅烧白云石构成，并且可包括熟石灰、含白云石的熟石灰、镁质熟石灰。
杂质特别包括天然石灰石和白云石中所含有的所有杂质，诸如硅铝酸盐型的粘土、硅石(silica)、基于铁或镁的杂质等。
因此，根据本发明的组合物还可包括钙或镁的碳酸盐，诸如天然石灰石或白云石的燃烧所得到的不烧灼的材料；或者钙-镁化合物的再碳化作用的其它产品。最后，其可包括来自钙-镁化合物的水合作用(熟化)的钙或镁的氢氧化物。
在根据本发明的组合物的替代方式中，钙-镁化合物全部或部分来自于回收的副产物，尤其是来自转炉的钢铁工业的炉渣。这种炉渣通常具有质量含量为40％至70％的CaO以及质量含量为3％至15％的MgO。
在根据本发明的优选实施方式中，基于所述组合物的总重量，所述第二化合物在所述组合物中的含量等于或大于1wt％，所述第二化合物选自由以下项所组成的组：B2O3，NaO3，铝酸钙，硅酸钙，诸如Ca2Fe2O5或CaFe2O4的铁酸钙，金属Al，金属Mg，金属Fe，金属Mn，金属Mo，金属Zn，金属Cu，元素Si，CaF2，C，CaC2，诸如CaSi、CaMg、CaFe、FeMn、FeSi、FeSiMn、FeMo的合金，TiO2，基于钼的氧化物，基于铜的氧化物，基于锌的氧化物，基于钼的氢氧化物，基于铜的氢氧化物，基于锌的氢氧化物，以及它们的混合物。
在根据本发明组合物的具体实施方式中，所述第二化合物选自由以下项所组成的组：B2O3，NaO3，金属Al，金属Mg，金属Fe，金属Mn，金属Mo，金属Zn，金属Cu，元素Si，诸如CaSi、CaMg、CaFe、FeMn、FeSi、FeSiMn、FeMo的合金，TiO2，基于钼的氧化物，基于铜的氧化物，基于锌的氧化物，基于钼的氢氧化物，基于铜的氢氧化物，基于锌的氢氧化物，以及它们的混合物；并且基于所述组合物的总重量，所述第二化合物在所述组合物中的含量等于或小于20wt％，优选等于或小于10wt％，尤其等于或小于5wt％。
在根据本发明组合物的另一具体实施方式中，所述第二化合物选自由以下项所组成的组：CaF2，诸如Ca2Fe2O5或CaFe2O4的铁酸钙，以及它们的混合物；并且基于所述组合物的总重量，所述第二化合物在所述组合物中的含量等于或小于40wt％，优选等于或小于30wt％，尤其等于或小于20wt％。
在根据本发明组合物的又一具体实施方式中，所述第二化合物选自由以下项所组成的组：铝酸钙、硅酸钙、碳以及它们的混合物；并且基于所述组合物的总重量，所述第二化合物在所述组合物中的含量等于或小于60wt％，优选等于或小于50wt％，尤其等于或小于40wt％。
在根据本发明的有利替代方式中，基于所述至少一种钙-镁化合物的总重量，所述至少一种钙-镁化合物具有这样的质量分数：x+y≥60wt％，优选≥75wt％，优选≥80wt％，尤其≥85wt％，且甚至更优选≥90wt％，更尤其≥93wt％，或者甚至≥95wt％。
在该有利的替代方式中，所述至少一种钙-镁化合物主要为基于钙和/镁的氧化物的化合物，并且因此是活性的钙-镁化合物。
在尤其有利的实施方式中，基于所述至少一种钙-镁化合物的总重量，所述至少一种钙-镁化合物具有这样的质量分数：x≥60wt％，优选≥75wt％，优选≥80wt％，尤其≥85wt％，且甚至更优选≥90wt％，更尤其≥93wt％或甚至≥95wt％。
在该有利的实施方式中，所述至少一种钙-镁化合物主要为基于钙氧化物的化合物，并且因此是活性的钙化合物。
在另一有利的实施方式中，根据本发明的组合物具有：基于全部组合物的总量，大于或等于40wt％，有利地≥60wt％，优选≥80wt％，尤其≥85wt％，尤其≥90wt％，优选≥93wt％或者甚至等于95wt％的钙和镁以氧化物形式计的累积含量。
在尤其有利的实施方式中，根据本发明的组合物具有：基于全部组合物的重量，大于或等于40wt％，有利地≥60wt％，优选≥80wt％，尤其≥85wt％，尤其≥90wt％，优选≥93wt％或者甚至等于95wt％的钙以氧化物形式计的含量。
有利地，所述压块具有小于15％，优选小于10％，尤其小于8％的坠落试验(Shatter Test)指数。更具体地，根据本发明，所述压块具有小于6％的坠落试验指数。更有利地，所述压块具有小于4％的坠落试验指数。并且甚至更有利地，所述压块具有小于3％的坠落试验指数。
有利地，通过在真空脱气后，在190℃下氮吸附至少2小时来进行的测压法来测量并且根据如ISO 9277:2010E标准中所述的多点BET法来计算，根据本发明的组合物具有大于或等于0.4m2/g，优选大于或等于0.6m2/g，更优选大于或等于0.8m2/g，甚至更优选大于或等于1.0m2/g，且尤其大于或等于1.2m2/g的比表面积，这远远大于烧结产品的比表面积(通常小于或等于0.1m2/g)。
在该方式下，与上述烧结的块状物相比，该组合物具有相对较高的比表面积，特别是通过在成型之前保留钙-镁化合物的固有特性/结构特征。
所述组合物的特征还在于其总孔体积(根据ISO 15901-1：2005E标准的第1部分介绍的孔隙率测定法进行确定，该测定法为用在30000psia(207Mpa)下测量的骨架密度与在0.51psia(3.5kPa)下测量的表观密度之间的差除以该骨架密度)大于或等于20％，优选大于或等于25％，且甚至更优选大于或等于30％，这远远高于烧结产品的总孔体积(通常小于或等于10％)。
有利地，与上述烧结块状物相比，根据本发明的组合物具有相对较高的总孔体积，特别是通过在成型之前保留钙-镁化合物的固有特性/结构特征。
有利地，所述组合物在压块内具有均匀的密度分布。所提出的使用单轴压机的压实方法实际上能够形成沿纵向方向(即，沿着冲头的纵向移动轴)以及沿横向方向(即垂直于纵向移动轴)具有基本相同密度的压块。
特别是当只有一个冲头相对于另一个冲头运动时，沿纵向方向可能存在低密度梯度，其中最高的密度出现在活动冲头侧，而最低的密度出现冲头不活动的相对侧。
根据本发明，在30℃，75％的相对湿度(即22.8g/m3的绝对湿度)下，进行2小时1级加速老化测试后，所述压块还具有小于20％、优选小于10％的坠落试验指数。
在本发明的意义上，“加速老化测试”是指在天气室进行2小时的老化，开始时，将尺寸大于或等于10mm的0.5kg的产品以单层的形式放置自身置于容器上方的网格上，使得产品和湿润气氛之间的接触是最佳的，即产品的每个构成压块与其它压块间隔开至少1cm。用老化期间质量的增加来量化吸水率，从而量化组合物的水合作用。
老化后测得的坠落试验指数由开始时产品的总数来获得的，即，即便加速老化测试本身也产生细粒，仍然适当地将它们计数在最终结果中。可在不同的温度和相对湿度条件(且由此的绝对湿度)下进行加速老化测试，以便调节其强度。使用从1(较不严格的测试)至4(最严格的测试)的四个强度水平：
1级：30℃和75％的相对湿度，引起绝对湿度为22.8g/m3；
2级：40℃和50％的相对湿度，引起绝对湿度为25.6g/m3；
3级：40℃和60％的相对湿度，引起绝对湿度为30.7g/m3；
4级：40℃和70％的相对湿度，引起绝对湿度为35.8g/m3。
有利地，在40℃，50％的相对湿度(即绝对湿度为25.6g/m3)下进行2级加速老化测试后，所述压块具有小于20％、优选小于10％的坠落试验指数。
更有利地，在40℃，60％的相对湿度(即绝对湿度为30.7g/m3)下进行2小时3级加速老化测试后，所述压块具有小于20％、优选小于10％的坠落试验指数。
甚至更有利地，在40℃，70％的相对湿度(即绝对湿度为35.8g/m3)下进行2小时4级加速老化测试后，所述压块具有小于20％、尤其小于10％、更尤其小于5％且甚至最尤其小于3％的坠落试验指数。
根据本发明，该组合物还可进一步包括至少一种第三化合物，所述至少一种第三化合物选自由有机添加剂、氧化物、氢氧化物所组成的组，所述有机添加剂选自由粘合剂、润滑剂以及它们的混合物所组成的组，所述氧化物选自由基于铝的氧化物、基于硅的氧化物、基于铁的氧化物、基于锰的氧化物以及它们的混合物所组成的组，所述氢氧化物选自由基于铝的氢氧化物、基于硅的氢氧化物、基于铁的氢氧化物、基于锰的氢氧化物以及它们的混合物所组成的组；基于所述组合物的总重量，所述至少一种第三化合物的含量优选等于或大于1wt％，且等于或小于40wt％。
根据本发明的组合物存在的有机碳百分比可通过总碳的百分比和矿物来源碳的百分比之间的差异来计算。总碳例如根据ASTM C25(1999)标准通过C/S分析来测量，而矿物来源的碳例如根据EN 459 2：2010E标准通过计量CO2体积来测量。
可以看出，根据本发明的组合物可进一步包括：基于组合物的总重量，以Al2O3当量表示的含量尤其在1wt％至40wt％的范围内且优选5wt％至30wt％的一种或多种基于铝的氧化物，例如刚玉、勃姆石或其它无定形氧化铝。
根据本发明的组合物还可进一步包括：基于组合物的总重量，以Al2O3当量表示的含量尤其在1wt％至40wt％的范围内且优选5wt％至30wt％的一种或多种基于铝的氢氧化物，例如勃姆石、三水铝矿或其它水铝石。
该组合物还可包括：基于组合物的总重量，以SiO2当量表示的含量尤其在1wt％至30wt％的范围内且优选5wt％至20wt％的一种或若干种基于硅的氧化物，例如热解二氧化硅或其它沉淀二氧化硅。
在有利的实施方式中，可以看出，该组合物还可包括：基于组合物的总重量，以SiO2当量表示的含量尤其在1wt％至30wt％的范围内且优选5wt％至20wt％的一种或若干种基于硅的氢氧化物。
在另一实施方式中，根据本发明的组合物进一步包括：基于组合物的总重量，以Fe2O3当量表示的含量尤其在1wt％至30wt％的范围内且优选5wt％至20wt％的一种或若干种基于铁的氧化物，例如赤铁矿、磁铁矿或其它方铁矿。
在另一实施方式中，根据本发明的组合物进一步包括：基于组合物的总重量，以Fe2O3当量表示的含量尤其在1wt％至30wt％的范围内且优选5wt％至20wt％的一种或若干种基于铁的氢氧化物，例如针铁矿或其它褐铁矿。
在又一实施方式中，根据本发明的组合物包括：基于组合物的总重量，以MnO当量表示的含量尤其在1wt％至10wt％的范围内且优选1wt％至5wt％的一种或若干种基于锰的氧化物，例如软锰矿或其它一氧化锰MnO。
在又一实施方式中，根据本发明的组合物包括：基于组合物的总重量，以MnO当量表示的含量尤其在1wt％至10wt％的范围内且优选1wt％至5wt％的一种或若干种基于锰的氢氧化物。
在根据本发明组合物的具体实施方式中，通过光学显微镜或扫描电子显微镜能够观察到，所述颗粒具有小于或等于7mm的尺寸，并且在压实之前，例如通过筛分测量，其具有小于或等于7mm，尤其小于或等于5mm的粒径d100。
因此，根据本发明，该组合物显示为这样的压块的形式：最初由d100小于或等于7mm的钙-镁化合物颗粒的细微复合物开始，并且最终获得高度耐掉落性和在潮湿气氛中的耐老化性，这对于不能应用细粒的后续用途是特别重要的。因此，如上所述，根据本发明的组合物能够在钙-镁化合物颗粒的应用中尤其使用迄今为止禁止使用的d100小于或等于7mm的钙-镁化合物的细颗粒。
符号dX代表以mm表示的直径，其中测量颗粒的X质量％小于或等于该直径。
在本发明的尤其有利的实施方式中，所述钙-镁化合物的颗粒在压实前具有小于或等于3mm，尤其小于或等于2mm的d90。
更具体地，所述钙-镁化合物的颗粒在压实前具有小于或等于1mm，尤其小于或等于500μm的d50以及大于或等于0.1μm，尤其大于或等于0.5μm，尤其大于或等于1μm的d50。
根据本发明的另一有利的实施方式，所述压块具有整体规则且均匀的形状，通常为经干法途径由成型细粒的方法得到的产品(例如所述形状选自片状物的组)，但在所述压块的下部(底部)和上部(顶部)之间具有细微不对称性，并且所述压块具有介于10mm和100mm之间，优选大于或等于15mm，优选大于或等于20mm，且优选小于或等于70mm，尤其小于或等于50mm的尺寸(例如中值直径)。
压块的尺寸是指那些穿过例如具有方形网格的筛子或筛网的尺寸。
更具体地，在本发明的意义上，所述压块具有每个压块为至少1g，优选至少5g，优选至少10g且尤其至少15g的平均重量。
在本发明的优选实施方式中，所述压块具有每个压块为小于或等于200g，优选小于或等于150g，优选小于或等于100g且尤其小于或等于50g的平均重量。
有利地，所述压块具有介于1.5g/cm3和3g/cm3之间，有利地介于1.5g/cm3和2.8g/cm3且优选介于1.7g/cm3和2.6g/cm3之间的表观密度(体积质量)。
在本发明的有利实施方式中，所述压块包括通孔。
这些压块产品的形状很容易区别于煅烧石灰石或白云石后通常获得的卵石状钙-镁化合物的形状。
根据本发明的组合物优选地包装在容积大于1m3类型的工业容器中，例如大袋、容器、筒仓以及其它，优选密封用于运输和储存，以避免CaO和/或MgO与环境湿度反应。在某些情况下，卡车、火车或船舶能够将工业压块从作为储存仓的一个工业容器运输到另一工业容器(诸如另一储存仓)，但在任何情况下，对于许多钙镁生石灰化合物来说，越快越好。
根据本发明的组合物的其它实施方式在所附权利要求书中提及。
本发明还涉及一种复合材料，所述复合材料包括用于形成多层结构的若干个连续的层，其中，至少一个层由根据本发明的组合物的压块产品来形成。
根据本发明的复合材料的其它实施方式在所附权利要求书中提及。
本发明还涉及一种用于制备压块形式的组合物的方法，所述方法包括以下连续的步骤：
a)提供至少一种钙-镁化合物的颗粒，所述至少一种钙-镁化合物符合式aCaCO3.bMgCO3.xCaO.yMgO.zCa(OH)2.tMg(OH)2.uI，其中，I代表杂质；基于所述钙-镁化合物的总重量，a、b、z、t和u各自为≥0wt％且≤50wt％的质量分数，x和y各自为≥0wt％且≤100wt％的质量分数，其中，x+y≥50wt％，
b)将至少一种第二化合物加入至所述至少一种钙-镁化合物的颗粒中，所述至少一种第二化合物选自由以下项所组成的组：B2O3，NaO3，铝酸钙，硅酸钙，诸如Ca2Fe2O5或CaFe2O4的铁酸钙，金属Al，金属Mg，金属Fe，金属Mn，金属Mo，金属Zn，金属Cu，元素Si，CaF2，C，CaC2，诸如CaSi、CaMg、CaFe、FeMn、FeSi、FeSiMn、FeMo的合金，TiO2，基于钼的氧化物，基于铜的氧化物，基于锌的氧化物，基于钼的氢氧化物，基于铜的氢氧化物，基于锌的氢氧化物，以及它们的混合物；并且基于所述组合物的总重量，所述第二化合物的含量等于或大于1wt％；
c)使所述颗粒与所述第二化合物混合，直至得到均匀的组合物；
d)将所述均匀的组合物放置到两个冲头之间的受限空间中，所述冲头具有介于1cm2和40cm2之间、有利地介于1cm2和20cm2之间，优选介于1cm2和10cm2之间、尤其介于2cm2和10cm2之间的截面；
e)通过施加200MPa和800MPa之间、优选介于250MPa和600MPa之间，更优选介于300MPa至500MPa之间且甚至更优选介于350MPa和500MPa之间的压实压力，压实所述均匀的组合物以形成具有三维形状的压块产品；
f)释放所述压实压力；以及
g)从所述受限空间排出所述压块产品。
有利地，根据本发明的方法包括：另一步骤h)，将所得到的压实产品包装到如前所述的容器中，优选为密封的容器。
如前文所述，通过在所述压块产物的上部分和下部分之间产生表面差别能够且有效地在工业规模上从该受限空间中取出所得到的压块产物。在优选的实施方式中，该特征能够通过使用具有内部壁的模具来获得，所述内部壁限定了至少受限空间具有向下减小的截面。更精确地说，容纳该压块的受限空间的下截面优选地小于容纳该压块的受限空间的上截面。
事实上，由于压块的不对称形状，在取出步骤一开始时，其表面几乎不再与压实装置的壁相接触，因此限制了粘蚀的问题并且减少了最终压块中的缺陷。这有助于从容纳该压块的受限空间中取出压块，并且因此受限空间仅用作导向件的作用。
因此，根据本发明的方法具有与工业开发相容的高生产率。
具体地，根据本发明的方法赋予了每个压实装置大于或等于0.1tph(吨/小时)，优选大于或等于0.5tph、有利地大于或等于1tph，且小于或等于20tph的生产率。
有利地，根据本发明的方法赋予了每个压实装置大于或等于100cpm(压块/分钟)，优选大于或等于500cpm，尤其大于或等于1000cpm，并且小于或等于20000cpm、优选小于或等于10000cpm的生产率。
这些生产率的值用于表示压实设备(压力机)。显然，如果同时使用数个压实设备，则生产率将相应地增加。
在根据本发明方法的具体实施方式中，所述第二化合物选自由以下项所组成的组：B2O3，NaO3，金属Al，金属Mg，金属Fe，金属Mn，金属Mo，金属Zn，金属Cu，元素Si，CaF2，C，CaC2，诸如CaSi、CaMg、CaFe、FeMn、FeSi、FeSiMn、FeMo的合金，TiO2，基于钼的氧化物，基于铜的氧化物，基于锌的氧化物，基于钼的氢氧化物，基于铜的氢氧化物，基于锌的氢氧化物，以及它们的混合物；并且基于所述组合物的总重量，所述第二化合物在所述组合物中的含量等于或小于20wt％，优选等于或小于10wt％，尤其等于或小于5wt％。
在根据本发明方法的另一具体实施方式中，所述第二化合物选自由以下项所组成的组：CaF2，诸如Ca2Fe2O5或CaFe2O4的铁酸钙，以及它们的混合物；并且基于所述组合物的总重量，所述第二化合物在所述组合物中的含量等于或小于40wt％，优选等于或小于30wt％，尤其等于或小于20wt％。
在根据本发明方法的又一具体实施方式中，所述第二化合物选自由以下项所组成的组：铝酸钙、硅酸钙、碳以及它们的混合物；并且基于所述组合物的总重量，所述第二化合物在所述组合物中的含量等于或小于60wt％，优选等于或小于50wt％，尤其等于或小于40wt％。
有利地，根据本发明的方法包括：在将所述均匀的组合物放置到受限空间的步骤d)之前，加入第三化合物的另一步骤，所述第三化合物选自由有机添加剂、氧化物、氢氧化物所组成的组，所述有机添加剂选自由粘合剂、润滑剂以及它们的混合物所组成的组，所述氧化物选自由基于铝的氧化物、基于硅的氧化物、基于铁的氧化物、基于锰的氧化物以及它们的混合物所组成的组，所述氢氧化物选自由基于铝的氢氧化物、基于硅的氢氧化物、基于铁的氢氧化物、基于锰的氢氧化物以及它们的混合物所组成的组；所述第三化合物具有以莫氏尺度表示的大于或等于5的硬度，以及小于或等于200μm、优选小于或等于150μm且更优选小于或等于100μm的粒径d100。
下文可以看出，所提供的颗粒组合物可包括但不必须包括：要么有机性质的添加剂，诸如常规粘合剂或润滑剂；要么矿物性质的添加剂，诸如以Al2O3当量表示的含量在尤其为1％至40％且优选5％至30％的基于铝的氧化物或氢氧化物，以SiO2当量表示的含量在尤其为1％至30％且优选5％至20％的基于硅的氧化物或氢氧化物，以Fe2O3当量表示的含量尤其为1％至30％且优选5％至20％的基于铁的氧化物或氢氧化物、以MnO当量表示的含量尤其为1％至10％且优选1％至5％的基于锰的氧化物或氢氧化物，或者以莫氏尺度计硬度大于或等于5的其它矿物添加剂，其特征在于，它们的颗粒具有小于或等于200μm、优选小于或等于150μm，且更优选小于或等于100μm的尺寸d100。
有利地，对用于提供颗粒组合物的步骤进行控制，并且使该步骤以这样的方式进行：在两个冲头之间的受限空间中总是放置相同量的相同组合物。
在根据本发明方法的另一实施方式中，通过润滑步骤对所述两个冲头之间的受限空间进行预先润滑，在所述润滑步骤期间，将粉末形式的润滑剂，诸如钙或镁的硬脂酸盐放置到限定在所述两个冲头之间的所述受限空间的表面上，粉末形式的所述润滑剂与所述组合物的颗粒一起被压实，并且基于所述压实产品的总重量，所述润滑剂有利地占0.01wt％至0.3wt％，优选0.02wt％至0.1wt％。因此，该实施方式给出了提供比内部润滑更经济的外部润滑(即冲头和模具的润滑)的可能性，内部润滑直接在待压实的组合物内添加润滑剂，并且通常需要0.25wt％至1wt％的润滑剂。这进一步避免了在待压实的组合物中添加补充化合物，从而避免了变性的风险。
该方法能够基于一种或若干种钙-镁化合物形成压块，所形成的压块具有极好的耐掉落性和良好的耐老化性。
此外，通过考虑内部构造，所述方法得到的压块将与迄今为止已知的产品，诸如，利用具有辊的压力机由成型方法所得到的块状物区别开来。根据本发明的压块没有宏观缺陷，诸如裂缝、裂纹或裂开面，这与迄今为止已知的块状物及其类似物形式的产品不同，已知的块状物及其类似物形式的产品包含在光学显微镜下或在扫描电子显微镜(SEM)，通过简单的肉眼观察可容易检测到的几百微米至几毫米长、几微米至几百微米宽的裂纹。
根据实施方式，旋转压力机用于进行压缩，但是通常，压实系统可为任何类型，例如也可使用液压机。原则上，这些压实系统包括限定其内部壁部分的模具，其内部可以滑动一个或两个冲头，这些元件形成组合物放置在其中以进行压实的所述受限空间。
在填充由所述至少一种钙-镁化合物和所述至少一种第二化合物制成的均质粉末组合物期间，模具的内壁部分内的空间被形成底部壁的冲头封闭。
冲头的作用是施加形成压块所需的压实应力。所施加的压实应力可使得组合物达到确定的压实压力，其对应于使两个冲头之间的限定空间得到一定体积，因此对应于冲头的一定位置，并且可选地使这些冲头在该位置保持确定的时间(可为约一百毫秒)，同时意识到在该位置保持更长的持续时间并不是有害的，而是没有任何额外的好处。
限定压块的一定体积的冲头的所述位置限定了模具的被称为压块部分的部分，而模具的剩余部分被称为引导部分(后者可在模具的压实部分之上和/或之下)。模具的压块部分是在压块生产结束时容纳压块的部分，由于压实，填充时的体积大于排出时的体积。
内壁内部的压块部分包括上截面和下截面，分别对应于示例性实施方式中的压块的上部表面(顶部表面)和压块的下部表面(底部表面)。
模具内部压块部分的上截面和下截面的差异相应地大于或等于0.5％，优选大于或等于1％，且小于或等于10％，优选小于或等于5％、尤其小于或等于3％，特别小于或等于2％。
该差异为如下计算出的相对差异：用模具内部压块部分的上截面减去模具内部压块部分的下截面，并将该结果除以压块的中间截面，即按照[(压块部分的上截面-压块部分的下截面)/压块的中间截面]。本文中将上截面指定为大于压块部分的下截面。当压块在示例性实施方式的模具中时，上截面是在制造过程中面向上的部分，而下截面是面向下的部分。当然，根据制造压块的方法、设备，相反也是可能的。
在具体实施方式中，模具的内壁优选地是线性内表面，并且限定被称为受限空间的空间，该受限空间至少在压块部分具有向下减小的截面，随着形成压块部分底部的冲头向上排出压块。
在根据本发明的另一实施方式中，可以预见到压块向下排出。在这种情况下，模具的内壁优选地是线性内表面，并且限定被称为受限空间的空间，该受限空间至少在压块部分具有向上减小的截面，随着形成压块部分顶部的冲头向下排出压块。
具有冲头的旋转压力机在高压实压力下运行。原则上，压实系统包括旋转平台，其具有形成模具的腔室，其中可滑动一个或两个冲头，这些元件形成组合物放置在其中以进行压实的所述受限空间。
旋转压力机的几何形状和操作使得能够更好地将压力传递到待压实的产品上，从而在压块产生更好的密度分布均匀性，并且因此具有更好的机械强度和更少的结构缺陷。
此外，使用旋转压力机来形成基于钙-镁氧化物的压块产品提供了更好地控制压实的动力学和运动学的机会，能够预先包装和/或预压实，从而能够提供更好致密化的粉末并排出空气，从而避免形成诸如裂缝或帽化(capping)的缺陷。
有利地，在根据本发明的方法中，随后，在700℃至1200℃下，对所述收集的压块产品进行热处理，且持续预定的时段，所述预定的时段介于1分钟和90分钟之间，优选大于或等于5分钟，且小于或等于60分钟，更尤其大于或等于10分钟且小于或等于30分钟。
有利地，该热处理在高于800℃，有利地高于900℃，且低于1100℃，优选低于1000℃下进行。
此外，在具体实施方式中，热处理还包括使温度升温和降低的尽可能短，从而使得所述热处理的生产率是最佳的。
该方法能够基于一种或若干种钙-镁化合物形成压块，所形成的压块具有极好的耐掉落性和极好的耐老化性。
根据实施方式，使用水平炉诸如隧道式炉、通道式炉、辊道窑或其它网带窑来进行热处理。可替代地，可使用任何其它类型的传统炉，但不会例如由于过大的磨损而导致压块的完整性的改变。
在又一实施方式中，根据本发明的方法进一步包括：如果存在热处理则可选地在热处理之后，在大于或等于50℃，优选大于或等于100℃，优选大于或等于150℃，且小于或等于700℃，有利地小于或等于500℃，优选小于或等于400℃，尤其小于或等于300℃，有利地小于或等于250℃下，在含CO2和蒸汽的气流下对收集的压块产品进行表面处理的步骤，且持续介于5分钟和60分钟之间、优选介于10分钟和30分钟之间的时间。
有利地，气流包括介于5体积％至25体积％之间，优选介于5％至15％之间的蒸汽浓度。
优选地，气流包括气体中浓度为5体积％至40体积％、优选为10％至25％的CO2。
更具体地，所使用的气流来自燃烧烟雾，例如来自传统的石灰窑。
利用该方法，能够基于一种或数种钙-镁化合物形成压块，所形成的压块具有极好的耐掉落性和极好的耐老化性。
根据实施方式，使用通过顶部供给压块且通过底部供给气体的垂直逆流反应器来进行所述表面处理。
有利地，可通过注入已经为热气体或先前预热的气体来直接实现压块温度的升高，因为这是源自于燃烧烟雾的气体的情况。
虽然不是必需的，但是出于经济、环境和可持续性活动方面的原因，更好理解使用燃烧烟雾而不是含有二氧化碳和蒸汽的合成气体来进行表面处理的益处。
在一个替代方式中，本发明涉及一种用于制造复合材料的方法，所述复合材料包括若干个连续的层以形成多层结构，其中，至少一个层通过根据本发明的方法的组合物的压块产品来形成，并且进一步包括：在所述排出步骤之前，用于压实所述压块产品的所述至少一个层以及另一压实层的至少一个层额外的步骤。
根据本发明的方法的其它实施方式在所附权利要求书中提及。
本发明的目的还在于根据本发明或源自于本发明方法的组合物在炼钢、尤其是在氧气转炉或电弧炉中的应用，或者在废气处理，水处理，污泥和废水处理，农业，建筑业，以及土工工程、诸如土壤加固中的应用。
根据本发明的其它形式的应用在所附权利要求书中提及。
参照所附的实施例，以非限制进行的下文描述中，将更加清楚本发明的其它特征、细节和优点。
具体实施方式
实施例
实施例1.
使用容量为10dm3的粉末混合器Gericke GCM450，设置有以350rpm(即2.6m/s)旋转的半径为7cm的标准叶片。该混合器以连续模式使用以制备包括85wt％的0mm至3mm的生石灰细粉和15wt％的0mm至6mm的CaF2粉末(萤石CaF2)的混合物。粉末的总流速为300kg/h，停留时间为3.5s。所得到的混合物是非常均匀的，这意味着对于在最终混合物中取出10g的不同样品，CaF2的量基于组合物的总重量每次均介于14wt％和16wt％之间。
使用“Titan”型旋转压力机Eurotab。这种旋转压力机包括模具，该模具具有限定至少所述受限空间的内壁，所述受限空间具有向下减小的截面。容纳压块的受限空间的下部截面小于容纳压块的受限空间的上部截面，以便于使压块从受限空间中排出，并且提供至少100cpm(压块/分钟)的生产率。从约30千克、0mm至3mm的熟石灰细粒开始，将12.7克该混合物依次倒入具有大致圆柱形状且直径约21mm的工具的每个模具中，其中，该大致圆柱形状具有对于压块部分向下减小的截面。压缩在500MPa的压缩压下进行，冲头的闭合速度为115mm/s，保持时间为100ms。
获得重数千克且大致为圆柱形状的压块，每个压块重12.6g且中值直径平均值为21.4mm。压块的上(顶)部的上直径具有21.51mm的平均值，压块的下(底)部的下直径具有21.29mm的平均值，分别产生平均值为363mm2的上部的上表面和356mm2的下部的下表面。因此，所述压块的平均上表面和平均下表面的差除以压块的平均中间截面等于2.06％[(上部的平均上表面-下部的平均下表面)/压块的中间截面]。高度为15.9mm，密度为2.20g/cm3。这些压块具有均匀的品质，并且没有宏观缺陷。
这些压块产生1.8m2/g BET表面积(在真空脱气后，在190℃下氮吸附至少2小时来进行的测压法来测量并根据如ISO 9277:2010E标准中所述的多点BET法来计算)，总汞孔体积为34％(根据ISO 15901-1：2005E标准的第1部分介绍的孔隙率测定法进行确定，该测定法为用在30000psi下测量的骨架密度与在0.51psia下测量的表观密度之间的差除以该骨架密度)。
通过用0.5kg的这些压块连续进行4次2米掉落来进行坠落试验。称重在这4次跌落结束时产生的小于10毫米的细粒量。获得2.8％的坠落试验指数。
实施例2.
使用容量为10dm3的粉末混合器Gericke GCM450，设置有以350rpm(即2.6m/s)旋转的半径为7cm的标准叶片。该混合器以连续模式使用以制备包括85wt％的0mm至3mm的生石灰细粉和15wt％的0mm至6mm的CaF2粉末(萤石CaF2)的混合物。粉末的总流速为300kg/h，停留时间为3.5s。所得到的混合物是非常均匀的，这意味着对于在最终混合物中取出10g的不同样品，CaF2的量基于组合物的总重量每次均介于14wt％和16wt％之间。
使用如实施例1所述的“Titan”型旋转压力机Eurotab。从约30千克、0mm至3mm的熟石灰细粒开始，将12.7克该混合物依次倒入具有大致圆柱形状且直径约21mm的工具的每个模具中，其中，大致圆柱形状具有对于压块部分向下减小的截面。压缩在430MPa的压缩压下进行，冲头的闭合速度为115mm/s，保持时间为100ms。
获得数千克重且大致为圆柱形状的压块，每个压块重12.6g且中值直径为21.5mm。高度为17.4mm，密度为2.1g/cm3。这些压块具有均匀的品质，并且没有宏观缺陷。
这些压块产生1.6m2/g BET表面积(在真空脱气后，在190℃下氮吸附至少2小时来进行的测压法来测量并根据如ISO 9277:2010E标准中所述的多点BET法来计算)，总汞孔体积为42％(根据ISO 15901-1：2005E标准的第1部分介绍的孔隙率测定法进行确定，该测定法为用在30000psia下测量的骨架密度与在0.51psia下测量的表观密度之间的差除以该骨架密度)。
通过用0.5kg的这些压块连续进行4次2米掉落来进行坠落试验。称重在这4次跌落结束时产生的小于10毫米的细粒量。获得7.9％的坠落试验指数。
实施例3.
使用容量为10dm3的粉末混合器Gericke GCM450，设置有以350rpm(即2.6m/s)旋转的半径为7cm的标准叶片。该混合器以连续模式使用以制备包括70wt％的0mm至3mm的生石灰细粉和30wt％的0mm至6mm的CaF2粉末(萤石CaF2)的混合物。粉末的总流速为300kg/h，停留时间为3.5s。所得到的混合物是非常均匀的，这意味着对于在最终混合物中取出10g的不同样品，CaF2的量基于组合物的总重量每次均介于28wt％和32wt％之间。
使用如实施例1所述的“Titan”型旋转压力机Eurotab。从约30千克由50％的0mm至3mm的熟石灰细粒和50wt％的0mm至3mm的熟化煅烧白云石细粒组成的混合物开始，将12.5克该混合物依次倒入具有大致圆柱形状且直径约21mm的工具的每个模具中，其中，大致圆柱形状具有对于压块部分向下减小的截面。压缩在590MPa的压缩压下进行，冲头的闭合速度为115mm/s，保持时间为105ms。
获得数千克重压块，每个压块重12.5g且中间直径平均值为21.4mm。高度为15.6mm，密度为2.32g/cm3。这些压块具有均匀的品质，并且没有宏观缺陷。
这些压块产生1.5m2/g BET比表面积，35％的总汞孔体积。
通过用0.5kg的这些压块连续进行4次2米掉落来进行坠落试验。称重在这4次跌落结束时产生的小于10毫米的细粒量。获得5.2％的坠落试验指数。
实施例4.
使用容量为10dm3的粉末混合器Gericke GCM450，设置有以350rpm(即2.6m/s)旋转的半径为7cm的标准叶片。该混合器以连续模式使用以制备包括70wt％的0mm至3mm的生石灰细粉和30wt％的0mm至6mm的CaF2粉末(萤石CaF2)的混合物。粉末的总流速为300kg/h，停留时间为3.5s。所得到的混合物是非常均匀的，这意味着对于在最终混合物中取出10g的不同样品，CaF2的量基于组合物的总重量每次均介于28wt％和32wt％之间。
使用如实施例1所述的“Titan”型旋转压力机Eurotab。从约30千克0mm至3mm的熟石灰细粒开始，将9.4克这些细粒依次倒入具有大致圆柱形状且直径约21mm的工具的每个模具中，其中，大致圆柱形状具有对于压块部分向下减小的截面。压缩在480MPa的压缩压下进行，冲头的闭合速度为115mm/s，保持时间为100ms。
获得重数千克的压块，每个压块的重量为13.5g并具有21.3mm的平均尺寸(中间直径)。高度为17.85mm，密度为2.1g/cm3。
这些压块产生1.3m2/g BET比表面积，40％的总汞孔体积。
通过用0.5kg的这些压块连续进行4次2米掉落来进行坠落试验。称重在这4次跌落结束时产生的小于10毫米的细粒量。获得8.5％的坠落试验指数。
实施例5.
使用容量为10dm3的粉末混合器Gericke GCM450，设置有以350rpm(即2.6m/s)旋转的半径为7cm的标准叶片。该混合器以连续模式使用以制备这样的混合物：89.75wt％的0mm至3mm的熟石灰细粉，以及10.25wt％的碳(Blaskohle Luxcarbon 97DCE 0mm至2mm)和丙三醇的混合物(97.5wt％的碳和2.5wt％的丙三醇)。粉末的总流速为300kg/h，停留时间为3.5s。所得到的混合物是非常均匀的。这意味着对于在最终混合物中取出10g的不同样品，碳含量的量总是介于9wt％和11wt％之间(相对地+/-10％)。
使用如实施例1所述的“Titan”型旋转压力机Eurotab。从约30千克的混合物开始，将12.8克该混合物依次倒入具有大致圆柱形状且直径约21mm的工具的每个模具中，其中，大致圆柱形状具有对于压块部分向下减小的截面。压缩在500MPa的压缩压下进行，冲头的闭合速度为115mm/s，保持时间为105ms。
获得数千克重压块，每个压块重12.8g且中值直径为21.4mm。压块的上(顶)部的上直径具有21.48mm的平均值，压块的下(底)部的下直径具有21.32mm的平均值，分别产生平均值为362mm2的上部的上表面和357mm2的下部的下表面。因此，所述压块的平均上表面和平均下表面的差除以压块的平均中间截面等于1.50％[(上部的平均上表面-下部的平均下表面)/压块的中间截面]。高度为16.4mm，密度为2.25g/cm3。这些压块具有均匀的品质，并且没有宏观缺陷。
通过用0.5kg的这些压块连续进行4次2米掉落来进行坠落试验。称重在这4次跌落结束时产生的小于10毫米的细粒量。获得5.0％的坠落试验指数。
实施例6.
使用容量为10dm3的粉末混合器Gericke GCM450，设置有以350rpm(即2.6m/s)旋转的半径为7cm的标准叶片。该混合器以连续模式使用来制备这样的混合物：45wt％的0mm至3mm的熟石灰细粒、15wt％的0μm至200μm的金属Al、30wt％的Al2O3(0mm至3mm)以及10wt％的熟石灰。粉末的总流速为300kg/h，停留时间为3.5s。所得到的混合物是非常均匀的。这意味着对于在最终混合物中取出10g的不同样品，铝化合物(金属Al或Al2O3)含量总是介于13wt％和17wt％之间以及28wt％和32％之间(相对地+/-10％)。
使用如实施例1所述的“Titan”型旋转压力机Eurotab。将12.8克该混合物依次倒入具有大致圆柱形状且直径约21mm的工具的每个模具中，其中，大致圆柱形状具有对于压块部分向下减小的截面。压缩在470MPa的压缩压下进行，冲头的闭合速度为115mm/s，保持时间为105ms。
获得数千克重压块，每个压块重12.8g且中值直径为21.2mm。高度为16.4mm，密度为2.25g/cm3。这些压块具有均匀的品质，并且没有宏观缺陷。
这些压块产生4.8m2/g BET比表面积，37％的总汞孔体积。
通过用0.5kg的这些压块连续进行4次2米掉落来进行坠落试验。称重在这4次跌落结束时产生的小于10毫米的细粒量。获得3.0％的坠落试验指数。
明显的是，本发明决不限于上述实施方式，并且在不脱离所附权利要求书的范围的情况下可以提供许多修改。

Claims (29)

1.一种组合物，所述组合物包括至少一种钙-镁化合物，所述至少一种钙-镁化合物符合式aCaCO3.bMgCO3.xCaO.yMgO.zCa(OH)2.tMg(OH)2.uI，其中，I为杂质，基于所述至少一种钙-镁化合物的总重量，a、b、z、t和u各自为≥0wt％且≤50wt％的质量分数，x和y各自为≥0wt％且≤100wt％的质量分数，其中，x+y≥50wt％，
其特征在于，
所述至少一种钙-镁化合物为颗粒的形式；
基于所述组合物的总重量，所述组合物具有大于或等于20wt％的钙和镁以氧化物形式计的累积含量，
所述组合物进一步包括至少一种第二化合物，所述至少一种第二化合物选自由以下项所组成的组：B2O3，NaO3，铝酸钙，硅酸钙，诸如Ca2Fe2O5或CaFe2O4的铁酸钙，金属Al，金属Mg，金属Fe，金属Mn，金属Mo，金属Zn，金属Cu，元素Si，CaF2，C，CaC2，诸如CaSi、CaMg、CaFe、FeMn、FeSi、FeSiMn、FeMo的合金，TiO2，基于钼的氧化物，基于铜的氧化物，基于锌的氧化物，基于钼的氢氧化物，基于铜的氢氧化物，基于锌的氢氧化物，以及它们的混合物；
所述组合物为压块的形式，每个压块由钙-镁化合物的压实且成型的颗粒形成，所述压块具有小于20％的坠落试验指数。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，基于所述组合物的总重量，所述第二化合物在所述组合物中的含量等于或大于1wt％，所述第二化合物选自由以下项所组成的组：B2O3，NaO3，铝酸钙，硅酸钙，诸如Ca2Fe2O5或CaFe2O4的铁酸钙，金属Al，金属Mg，金属Fe，金属Mn，金属Mo，金属Zn，金属Cu，元素Si，CaF2，C，CaC2，诸如CaSi、CaMg、CaFe、FeMn、FeSi、FeSiMn、FeMo的合金，TiO2，基于钼的氧化物，基于铜的氧化物，基于锌的氧化物，基于钼的氢氧化物，基于铜的氢氧化物，基于锌的氢氧化物，以及它们的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述第二化合物选自由以下项所组成的组：B2O3，NaO3，金属Al，金属Mg，金属Fe，金属Mn，金属Mo，金属Zn，金属Cu，元素Si，CaC2，诸如CaSi、CaMg、CaFe、FeMn、FeSi、FeSiMn、FeMo的合金，TiO2，基于钼的氧化物，基于铜的氧化物，基于锌的氧化物，基于钼的氢氧化物，基于铜的氢氧化物，基于锌的氢氧化物，以及它们的混合物；并且基于所述组合物的总重量，所述第二化合物在所述组合物中的含量等于或小于20wt％，优选等于或小于10wt％，尤其等于或小于5wt％。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的组合物，其中，所述第二化合物选自由以下项所组成的组：CaF2，诸如Ca2Fe2O5或CaFe2O4的铁酸钙，以及它们的混合物；并且基于所述组合物的总重量，所述第二化合物在所述组合物中的含量等于或小于40wt％，优选等于或小于30wt％，尤其等于或小于20wt％。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的组合物，其中，所述第二化合物选自由以下项所组成的组：铝酸钙、硅酸钙、碳，以及它们的混合物；并且基于所述组合物的总重量，所述第二化合物在所述组合物中的含量等于或小于60wt％，优选等于或小于50wt％，尤其等于或小于40wt％。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的组合物，其中，基于所述至少一种钙-镁化合物的总重量，所述至少一种钙-镁化合物具有的质量分数为：x+y≥60wt％，优选≥75wt％，优选≥80wt％且进一步更优选≥90wt％，更尤其≥93wt％，或者甚至≥95wt％。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的组合物，其中，所述压块具有小于15％，有利地小于10％，尤其小于8％，优选小于6％，且更优选小于4％，尤其小于3％的坠落试验指数。
8.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，基于所述组合物的总重量，钙和镁以氧化物形式计的累积含量大于或等于40wt％，有利地≥60wt％，优选≥80wt％，尤其≥90wt％，优选≥93wt％，或者甚至等于95wt％。
9.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，所述组合物进一步包括至少一种第三化合物，所述至少一种第三化合物选自由有机添加剂、氧化物、氢氧化物所组成的组，所述有机添加剂选自由粘合剂、润滑剂以及它们的混合物所组成的组，所述氧化物选自由基于铝的氧化物、基于硅的氧化物、基于铁的氧化物、基于锰的氧化物以及它们的混合物所组成的组，所述氢氧化物选自由基于铝的氢氧化物、基于硅的氢氧化物、基于铁的氢氧化物、基于锰的氢氧化物以及它们的混合物所组成的组；基于所述组合物的总重量，所述至少一种第三化合物的含量等于或大于1wt％且等于或小于40wt％。
10.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，通过光学显微镜和扫描电子显微镜能够观察所述颗粒具有小于或等于7mm的尺寸，并且在压实之前，所述颗粒具有小于或等于7mm、尤其小于或等于5mm的粒径d100。
11.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，在压实之前，所述至少一种钙-镁化合物的颗粒具有小于或等于3mm的d90。
12.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，在压实之前，所述至少一种钙-镁化合物的颗粒具有小于或等于1mm的d50。
13.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，所述压块具有整体规则且均匀的形状，通常为经干法途径由成型细粒的方法得到的产品，例如所述形状选自由锭状物、片状物或压缩的片状物的组，而且在所述压块的下部(底部)和上部(顶部)之间具有细微的不对称性，并且所述压块具有介于10mm和100mm之间、优选大于或等于15mm、优选大于或等于20mm且优选小于或等于70mm、优选小于或等于50mm的尺寸。
14.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，所述压块具有每个压块为至少1g、优选至少5g、优选至少10g且尤其至少15g的平均重量。
15.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，所述压块具有每个压块为小于或等于200g、优选小于或等于150g、优选小于或等于100g且尤其小于或等于50g的平均重量。
16.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，所述压块具有介于1.5g/cm3和3g/cm3之间、有利地介于1.5g/cm3和2.8g/cm3且优选介于1.7g/cm3和2.6g/cm3之间的表观密度。
17.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，所述压块包括通孔。
18.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，基于简单目测检查、在光学显微镜下的检查或者进一步利用扫描电子显微镜(SEM)的检查，所述压块没有宏观缺陷。
19.一种复合材料，所述复合材料包括用于形成多层结构的若干个连续的层，其中，至少一个层由根据前述权利要求中任一项所述的组合物的压块产品来形成。
20.一种用于制备压块形式的组合物的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供至少一种钙-镁化合物的颗粒，所述至少一种钙-镁化合物符合式aCaCO3.bMgCO3.xCaO.yMgO.zCa(OH)2.tMg(OH)2.uI，其中，I代表杂质；基于所述钙-镁化合物的总重量，a、b、z、t和u各自为≥0wt％且≤50wt％的质量分数，x和y各自为≥0wt％且≤100wt％的质量分数，其中，x+y≥50wt％，
b)将至少一种第二化合物加入至所述至少一种钙-镁化合物的颗粒中，所述至少一种第二化合物选自由以下项所组成的组：B2O3，NaO3，铝酸钙，硅酸钙，诸如Ca2Fe2O5或CaFe2O4的铁酸钙，金属Al，金属Mg，金属Fe，金属Mn，金属Mo，金属Zn，金属Cu，元素Si，CaF2，C，CaC2，诸如CaSi、CaMg、CaFe、FeMn、FeSi、FeSiMn、FeMo的合金，TiO2，基于钼的氧化物，基于铜的氧化物，基于锌的氧化物，基于钼的氢氧化物，基于铜的氢氧化物，基于锌的氢氧化物，以及它们的混合物；并且基于所述组合物的总重量，所述第二化合物的含量等于或大于1wt％；
c)使所述颗粒与所述第二化合物混合，直至得到均匀的组合物；
d)将所述均匀的组合物放置到两个冲头之间的受限空间中，所述冲头具有介于1cm2和40cm2之间，有利地介于1cm2和20cm2之间，优选介于1cm2和10cm2之间，尤其介于2cm2和10cm2之间的截面；
e)通过施加介于200MPa和800MPa之间、优选介于250MPa和600MPa之间、更优选介于300MPa至500MPa之间且甚至更优选介于350MPa和500MPa之间的压实压力，压实所述均匀的组合物以形成具有三维形状的压块产品；
f)释放所述压实压力；以及
g)从所述受限空间排出所述压块产品。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述第二化合物选自由以下项所组成的组：B2O3，NaO3，金属Al，金属Mg，金属Fe，金属Mn，金属Mo，金属Zn，金属Cu，元素Si，CaC2，诸如CaSi、CaMg、CaFe、FeMn、FeSi、FeSiMn、FeMo的合金，TiO2，基于钼的氧化物，基于铜的氧化物，基于锌的氧化物，基于钼的氢氧化物，基于铜的氢氧化物，基于锌的氢氧化物，以及它们的混合物；并且基于所述组合物的总重量，所述第二化合物在所述组合物中的含量等于或小于20wt％，优选等于或小于10wt％，尤其等于或小于5wt％。
22.根据权利要求20或21所述的方法，其中，所述第二化合物选自由以下项所组成的组：CaF2，诸如Ca2Fe2O5或CaFe2O4的铁酸钙，以及它们的混合物；并且基于所述组合物的总重量，所述第二化合物在所述组合物中的含量等于或小于40wt％，优选等于或小于30wt％，尤其等于或小于20wt％。
23.根据权利要求20或21所述的方法，其中，所述第二化合物选自由以下项所组成的组：铝酸钙、硅酸钙、碳以及它们的混合物；并且基于所述组合物的总重量，所述第二化合物在所述组合物中的含量等于或小于60wt％，优选等于或小于50wt％，尤其等于或小于40wt％。
24.根据权利要求20至23中任一项所述的方法，其中，所述方法包括：在将所述均匀的组合物放置到受限空间的步骤d)之前，加入第三化合物的另一步骤，所述第三化合物选自由有机添加剂、氧化物、氢氧化物所组成的组，所述有机添加剂选自由粘合剂、润滑剂以及它们的混合物所组成的组，所述氧化物选自由基于铝的氧化物、基于硅的氧化物、基于铁的氧化物、基于锰的氧化物以及它们的混合物所组成的组，所述氢氧化物选自由基于铝的氢氧化物、基于硅的氢氧化物、基于铁的氢氧化物、基于锰的氢氧化物以及它们的混合物所组成的组；所述第三化合物具有以莫氏尺度表示的大于或等于5的硬度，以及小于或等于200μm、优选小于或等于150μm且更优选小于或等于100μm的粒径d100。
25.根据权利要求20至24中任一项所述的方法，其中，通过润滑步骤对受限于所述两个冲头之间的所述空间进行预先润滑，在所述润滑步骤期间，将粉末形式的润滑剂，诸如钙或镁的硬脂酸盐放置到受限于所述两个冲头之间的所述空间的表面上，使所述粉末形式的润滑剂与颗粒的组合物的颗粒一起被压实，并且基于所述压块产品的总重量，所述粉末形式的润滑剂有利地占0.01wt％至0.3wt％，优选0.02wt％至0.1wt％。
26.根据权利要求20至25中任一项所述的方法，其中，随后，在700℃至1200℃下，对收集的压块产品进行热处理，且持续预定的时段，所述预定的时段介于1分钟和90分钟之间，优选大于或等于5分钟且小于或等于60分钟，更尤其大于或等于10分钟且小于或等于30分钟。
27.根据权利要求20至26中任一项所述的方法，其中，所述方法进一步包括：如果存在热处理则可选地在热处理之后，在大于或等于50℃，优选大于或等于100℃，优选大于或等于150℃，且小于或等于700℃，有利地小于或等于500℃，优选小于或等于400℃，尤其小于或等于300℃，有利地小于或等于250℃下，在含CO2和蒸汽的气流下对收集的压块产品进行表面处理的步骤，且持续介于5分钟和60分钟之间、优选介于10分钟和30分钟之间的时间。
28.一种用于制造复合材料的方法，所述复合材料包括若干个连续的层以形成多层结构，其中，至少一个层由根据权利要求20至27中任一项所述的方法得到的组合物的压块产品来形成，并且所述方法进一步包括：在所述排出步骤之前，用于所述压块产品的所述至少一个层以及另一压实层的额外的压实步骤。
29.根据权利要求1至19所述的组合物或由权利要求20至28的方法得到的组合物在炼钢，尤其是在碱性氧气转炉、电弧炉中的应用；或者在二次冶金，废气处理，水处理，污泥和废水处理，农业，建筑业，以及土工工程，诸如土壤加固中的应用。
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