專利名稱：生產(chǎn)碳酸鈣的方法
生產(chǎn)碳酸鈣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碳酸鈣的生產(chǎn)。特別地，本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于制備碳酸鈣優(yōu)選沉淀碳酸鈣的方法。
根據(jù)這種方法，在多個(gè)碳酸化(carbonation)單元中，將氧化鈣原料在水相中與二氧化碳接觸。
本領(lǐng)域公知若干生產(chǎn)碳酸鈣，本文也稱為沉淀碳酸鈣(PCC)的方法。在現(xiàn)有技術(shù)方案中，氣態(tài)二氧化碳通常冒泡成氫氧化鈣的水性漿液，將其在大槽混合。槽反應(yīng)器的操作通?；凇皠┝吭瓌t”并且生產(chǎn)時(shí)間是2至8小時(shí)，這取決于溫度。起點(diǎn)可為氧化鈣CaO，隨后將其處理成CaC03。然而，還可能從天然石灰石開始，將天然石灰石煅燒以使其分解成氧化鈣和二氧化碳。
1. CaCO3 — Ca0+C02
將氧化鈣的水合過程后生成的氫氧化鈣(反應(yīng)2)
2. CaCHH2O — Ca (OH) 2
依據(jù)反應(yīng)3碳酸化(carbonate)為碳酸鈣。
3. Ca (OH) 2+C02 — CaC03+H20
在較早專利申請(qǐng)(WO 2007/057509)中，我們描述了一套改進(jìn)的用于生產(chǎn)碳酸鈣的設(shè)備，其中水合氧化鈣的碳酸化在碳酸化單元進(jìn)行，該單元包括封閉的反應(yīng)器容器，其中碳酸化反應(yīng)可在超壓下進(jìn)行。優(yōu)選提供有內(nèi)循環(huán)的裝置，并且該產(chǎn)物的再循環(huán)量多達(dá)進(jìn)料到碳酸化單元的水合氧化鈣量的5至20倍。通常，所指的碳酸化單元是環(huán)管反應(yīng)器。如WO 2007/057509中所指出的，還可能串聯(lián)或并聯(lián)排列多個(gè)環(huán)管反應(yīng)器。
通過公知方法，還可能產(chǎn)生平均粒度最大約500nm并且大于Inm的顆粒。優(yōu)選范圍是2-500nm，特別為約10_500nm。
本發(fā)明的目的是提供生產(chǎn)碳酸鈣的新方法。特別地，目的是提供替代的碳酸化方法，其中可基本上在一個(gè)和同一裝置產(chǎn)生大量碳酸鈣產(chǎn)物。
本發(fā)明基于以下概念不同PH值下在兩個(gè)碳酸化區(qū)或單元中進(jìn)行碳酸化反應(yīng)。通常，在第一碳酸化區(qū)，使PH保持在堿性范圍，而在第二碳酸化區(qū)，使pH保持在酸性或中性范圍。
優(yōu)選地，用于通過在水相中將氧化鈣(照原樣或水合形式)碳酸化來生產(chǎn)碳酸鈣的方法包括以下步驟
一從第一碳酸化單元排出(withdraw)含有碳酸鈣和氫氧化鈣并且pH超過11. 0 的漿液，和
一隨后在第二碳酸化單元中繼續(xù)氫氧化鈣的碳酸化，直至pH降至低于6. 9。
更特別地，本發(fā)明方法的特征為權(quán)利要求1特征部分所說明的。
本發(fā)明具有很多優(yōu)點(diǎn)。因此，本發(fā)明使得可能在一套處理裝置中基本上使用同一原材料，以產(chǎn)生不同種類的產(chǎn)物——分子量分布窄的單分散顆粒和分子量分布寬的多分散顆粒兩者。這些產(chǎn)物可用于不同目的，例如油漆、紙、紙板、橡膠和塑料中的顏料和填料以及各種建筑材料的構(gòu)件包括水硬性膠結(jié)劑的混合物。
因此，依據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明提供在第一生產(chǎn)期期間生產(chǎn)一種顏料或填料級(jí) (filler grade)以及在第二生產(chǎn)期期間生產(chǎn)第二種顏料或填料級(jí)。
依據(jù)優(yōu)選實(shí)施方案，本發(fā)明在反應(yīng)器級(jí)聯(lián)中實(shí)施，其包括在第一碳酸化區(qū)以及任選還在第二碳酸化區(qū)中的至少一個(gè)環(huán)管反應(yīng)器。在該實(shí)施方案中，環(huán)管反應(yīng)器提供高熱轉(zhuǎn)移率并且允許在加壓條件下運(yùn)行。
本發(fā)明進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)將從以下包括工作實(shí)施例的詳述看出。參考附圖，其中


圖1是顯示本發(fā)明實(shí)施方案工藝結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是顯示本發(fā)明另一實(shí)施方案工藝結(jié)構(gòu)的示意圖3是顯示本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施方案工藝結(jié)構(gòu)的示意圖4是顯示本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施方案工藝結(jié)構(gòu)的示意圖5是顯示本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施方案工藝結(jié)構(gòu)的示意圖6顯示實(shí)施例1產(chǎn)物的掃描電子顯微鏡圖像；
圖7顯示實(shí)施例2產(chǎn)物的掃描電子顯微鏡圖像；
圖8顯示實(shí)施例3產(chǎn)物的掃描電子顯微鏡圖像；
圖9顯示實(shí)施例4產(chǎn)物的掃描電子顯微鏡圖像以及
圖10顯示實(shí)施例5產(chǎn)物的掃描電子顯微鏡圖像。
圖11顯示實(shí)施例6產(chǎn)物的掃描電子顯微鏡圖像。
如上文簡(jiǎn)要論述的，本發(fā)明涉及碳酸鈣特別為沉淀碳酸鈣的生產(chǎn)，這通過在水性環(huán)境中將合適的氧化鈣原材料碳酸化。碳酸化過程分為至少兩部分，其在不同PH條件以及任選還在其它不同處理?xiàng)l件例如溫度、壓力和停留時(shí)間下進(jìn)行。
在碳酸化期間，該過程開始時(shí)的反應(yīng)速率大于后來的反應(yīng)速率。依據(jù)本發(fā)明，因此碳酸化首先在第一段時(shí)期期間在堿性條件下進(jìn)行，并且在第一步以后，移出反應(yīng)區(qū)的流出物并且在第二段時(shí)期期間在酸性條件下，進(jìn)行第二步反應(yīng)。通常，第一反應(yīng)時(shí)期比第二反應(yīng)時(shí)期短。特別地，第一反應(yīng)時(shí)期的長(zhǎng)度與第二反應(yīng)時(shí)期的長(zhǎng)度的比率等于1 1000至 1 1. 5，優(yōu)選 1 100 至 1 2。
本方法的原材料(starting materials/raw-materials)包括
一氧化鈣源
一二氧化碳源和
—水。
所用水可為常規(guī)工業(yè)用水，任選通過常規(guī)手段的去離子化。
氧化鈣源通常源自碳酸鹽礦物例如石灰石(CaCO3)，或源自各種碳酸鹽礦物的混合物，其可經(jīng)煅燒或燃燒(概括為“熱處理”)以去除二氧化碳從而提供氧化鈣。氧化鈣源可包含經(jīng)煅燒材料本身，然后以粉末形式將其加入第一反應(yīng)器(參照?qǐng)D5的實(shí)施方案)，或其可包含水合產(chǎn)物、氫氧化鈣(Ca (OH)2或熟石灰)，其作為漿液進(jìn)料到第一反應(yīng)器。若氧化鈣是經(jīng)煅燒獲得的粉末，則本反應(yīng)器裝置可包括用于熟化氧化鈣的分離單元、預(yù)處理或熟化單元。這就熱控制而言是有利的，因?yàn)槭旎趸}釋放過量的熱。
不論氧化鈣是作為粉末還是作為熟石灰加入，均在第一碳酸化單元中形成水性氧化鈣漿液，其中根據(jù)總漿液的總重量計(jì)算，氧化鈣的濃度為約2%至約25%，優(yōu)選約5至15%?？蓪㈩~外的水單獨(dú)進(jìn)料到碳酸化單元或漿液的水可與熟化漿液提供。
將二氧化碳源提供給至少第一碳酸化單元。二氧化碳源可包含含有二氧化碳或能夠釋放二氧化碳的氣體或液體。優(yōu)選地，至少第一以及還任選第二碳酸化單元在含有二氧化碳的氣氛下運(yùn)行。二氧化碳?xì)怏w可以是純的或其可以是富含二氧化碳的氣體。實(shí)例包括富含二氧化碳的空氣、任選含有惰性氣體組分以氣態(tài)形式的二氧化碳和煙道氣。通過采用超壓，可按液體形式任選甚至在超臨界條件下提供二氧化碳。
通常，碳酸化氣體包含至少5%體積，優(yōu)選至少10%體積，特別為約15至100%體積的二氧化碳。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，可注意的是，下列參考數(shù)字用于圖1至4:
10 ；20 ；30 和 50消和器
11，12 ；21-23 ；31-33 ；第一單元的環(huán)管反應(yīng)器
71-73
51-53第一單元的塞流反應(yīng)器
13，14 ；24-26 ；34-36 ；第一單元的環(huán)管反應(yīng)器的循環(huán)泵
74-76
16第二單元的環(huán)管反應(yīng)器
17第二單元環(huán)管反應(yīng)器的循環(huán)泵
28 ；43 ；63 ；83 第二單元的間歇式反應(yīng)器
15 ；27 ；42 ；61 ；77用于將流出物從第一單元轉(zhuǎn)移至第二單元的導(dǎo)管
18 ；29 ；44 ；64 用于熟石灰的進(jìn)料管
38-40 ；58-60 用于熟石灰的進(jìn)料管嘴
70、72、78粉末化氧化鈣的進(jìn)料管
54-56 ；82第一單元的反應(yīng)器流出物的出料管嘴
3,41,81 ；84 ；85 閥
用于用水熟化氧化鈣的消和器10、20、30和50可包括任何一種攪拌槽反應(yīng)器，鑒于熟化反應(yīng)的強(qiáng)烈放熱特性，優(yōu)選提供有冷卻/熱回收。將在消和器中形成的漿液進(jìn)料到第一碳酸化區(qū)或單元，在附圖中將其命名為“A”。在附圖中將第二碳酸化區(qū)或單元命名為 “B”。
為簡(jiǎn)單起見，進(jìn)入該過程的二氧化碳用指向第一單元A的進(jìn)料管18 ；29 ；44 ；64的箭頭表示。然而應(yīng)指出的是，如下文將解釋的，二氧化碳可進(jìn)入第一和第二單元兩者，并且二氧化碳可單獨(dú)進(jìn)料至每個(gè)反應(yīng)器中，或其可僅進(jìn)料至碳酸化反應(yīng)器之一中。
反應(yīng)單元A和B可作為間歇式反應(yīng)器、連續(xù)操作反應(yīng)器或半間歇式反應(yīng)器操作。依據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，連續(xù)式操作第一單元。依據(jù)另一實(shí)施方案，連續(xù)式操作第二單元。依據(jù)第三個(gè)實(shí)施方案，間歇式操作第二單元。
每一碳酸化單元，特別為第一碳酸化單元，可僅包括一個(gè)反應(yīng)器或優(yōu)選包括至少2 個(gè)，優(yōu)選2-10個(gè)反應(yīng)器的級(jí)聯(lián)。反應(yīng)器還可并聯(lián)排列或串聯(lián)/并聯(lián)排列，但通常優(yōu)選至少將反應(yīng)器的主要部分作為級(jí)聯(lián)操作。
如將看到的，本發(fā)明可在1至10個(gè)或更多個(gè)第一反應(yīng)器與1至10個(gè)或更多個(gè)第二反應(yīng)器的組合中進(jìn)行。
“級(jí)聯(lián)”意指在先反應(yīng)器的流出物形成下一反應(yīng)器的供料或進(jìn)料。
本發(fā)明一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案包括使用環(huán)管反應(yīng)器，更準(zhǔn)確為該過程第一階段至少2個(gè)環(huán)管反應(yīng)器11、12以及該過程第二階段環(huán)管反應(yīng)器16的級(jí)聯(lián)。該實(shí)施方案在圖 1中說明。
關(guān)于本發(fā)明，已發(fā)現(xiàn)環(huán)管反應(yīng)器是用于本目的特別有用的反應(yīng)器，這是由于其提供均質(zhì)和有效混合。有效混合使溫度和濃度梯度的形成最小化。該過程可經(jīng)控制和調(diào)節(jié)， 例如以取得所需產(chǎn)物或產(chǎn)物分布。有效混合適用于碳酸化反應(yīng)，這是因?yàn)樵摲磻?yīng)以全聚集狀態(tài)進(jìn)行。
可能給每一反應(yīng)器單元提供如圖1 (參考數(shù)字13、14和17)所示的內(nèi)部再循環(huán)。還可能僅給環(huán)管反應(yīng)器安裝內(nèi)部再循環(huán)，參照?qǐng)D2 (參考數(shù)字M至26)和圖3 (參考數(shù)字34 至36)。這意指僅僅將部分流出物進(jìn)料入到下一反應(yīng)器，或在間歇式操作情況下，沒有流出物如此
依據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，每一上述碳酸化單元包括多個(gè)環(huán)管反應(yīng)器。這些可排列成級(jí)聯(lián)或以并聯(lián)或其中一些反應(yīng)器與其它反應(yīng)器并聯(lián)的級(jí)聯(lián)排列，使在不間斷操作情況下得以對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行維護(hù)。
圖2顯示的實(shí)施方案類似于圖1，不同之處在于，第一單元在級(jí)聯(lián)對(duì)至沈中包括 3個(gè)環(huán)管反應(yīng)器，并且第二反應(yīng)單元包括間歇式反應(yīng)器，即攪拌槽反應(yīng)器觀。第二反應(yīng)器還可為儲(chǔ)槽。
在兩個(gè)實(shí)施方案中，將熟石灰進(jìn)料到第一單元A的反應(yīng)器級(jí)聯(lián)的第一反應(yīng)器13 ； 24，并且來自該單元的最后一個(gè)反應(yīng)器14 ；26的流出物被直接引導(dǎo)至第二單元B的反應(yīng)器 17 ；28 ο
依據(jù)又一個(gè)實(shí)施方案，第一單元作為間歇式反應(yīng)器操作并且第二單元以間歇或連續(xù)方式操作。第一單元的間歇式反應(yīng)器可為上述結(jié)合圖2中單元B所解釋類型的攪拌槽反應(yīng)器，但其還可通過間歇方式操作的至少一個(gè)環(huán)管反應(yīng)器而形成。該實(shí)施方案在圖3中說明，該圖顯示三個(gè)并聯(lián)環(huán)管反應(yīng)器31至33，每一個(gè)提供有用于熟石灰的單獨(dú)進(jìn)料管嘴38至 40，以及提供有內(nèi)循環(huán)以允許間歇式操作。反應(yīng)器可通過與循環(huán)泵34至36連接排列的排孔(outtake)而獨(dú)立排空。當(dāng)然還可能間歇式操作圖1、2和4的單元A的每一環(huán)管反應(yīng)器
圖4顯示第四個(gè)實(shí)施方案，其中第一單元的反應(yīng)器通過塞流反應(yīng)器51至53而形成。
圖5顯示第五個(gè)實(shí)施方案，類似于圖3的實(shí)施方案，區(qū)別在于反應(yīng)區(qū)A和B的處理反應(yīng)器之前沒有熟化單元。相反，用循環(huán)泵74至76使氧化鈣直接經(jīng)過導(dǎo)管78、72和73以干粉末狀形式進(jìn)料到第一反應(yīng)單元，其包括環(huán)管反應(yīng)器71至73。第一反應(yīng)單元可間歇式操作，如將結(jié)合實(shí)施例6解釋的，但當(dāng)然還可能連續(xù)處理。環(huán)管反應(yīng)器的流出物經(jīng)導(dǎo)管77引導(dǎo)至第二單元，其可為如圖5所示的間歇式反應(yīng)器83。石灰/碳酸鈣漿液的流動(dòng)用閥調(diào)節(jié)并且加料管嘴可位于相對(duì)間歇式反應(yīng)器的任何合適位置(在任何高度，反應(yīng)器中攪拌混合物表面的上方或下方)。
如結(jié)合實(shí)施例6所解釋的，按級(jí)聯(lián)中的兩個(gè)間歇式過程操作圖5的反應(yīng)器配置，可產(chǎn)生單分散產(chǎn)物。
在所有上述實(shí)施方案中，以及通常在本發(fā)明的方法中，反應(yīng)條件例如溫度、壓力和停留時(shí)間可自由變化。
在一個(gè)實(shí)施方案中，其可與任何前述實(shí)施方案以及特別可與使用環(huán)管反應(yīng)器的實(shí)施方案結(jié)合，碳酸化反應(yīng)在加壓條件下在至少一個(gè)碳酸化單元中進(jìn)行。特別地，碳酸化反應(yīng)在0. 1至25巴特別為約0. 5至10巴的超壓下進(jìn)行。
通常并且在上述任一實(shí)施方案中，在第一碳酸化單元A中氧化鈣原料的停留時(shí)間短。通常，在其中的停留時(shí)間為約0. 1至1000秒，特別為約1至300秒。
依據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，在第二碳酸化單元B中氫氧化鈣的停留時(shí)間長(zhǎng)于約1分鐘。因此，在第二碳酸化單元中氫氧化鈣的停留時(shí)間可長(zhǎng)于約3分鐘，特別為長(zhǎng)于約5分鐘。這特別對(duì)包括儲(chǔ)槽的第二碳酸化單元同樣如此。
通過分別控制第一和第二反應(yīng)階段A和B中反應(yīng)物的pH、碳酸化程度和停留時(shí)間， 可能調(diào)節(jié)產(chǎn)物的質(zhì)量。依據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，在用于產(chǎn)生單分散碳酸鈣產(chǎn)物的第二碳酸化單元中，氫氧化鈣的停留時(shí)間長(zhǎng)于約30分鐘。特別地，在用于產(chǎn)生單分散碳酸鈣產(chǎn)物的第二碳酸化單元中，氫氧化鈣的停留時(shí)間約為0. 1至100小時(shí)。
如上文所討論的，通過本方法可產(chǎn)生若干不同種類的碳酸鈣材料。因此，在一個(gè)實(shí)施方案中，從第二碳酸化單元排出并任選回收包含具有平均粒度范圍為40至IOOOnm碳酸鈣顆粒的碳酸鈣漿液。
在此情況中，優(yōu)選從第一碳酸化單元排出含有5至50%重量的未反應(yīng)氫氧化鈣的漿液，并且隨后在第二碳酸化單元中繼續(xù)進(jìn)行碳酸化，直至碳酸化反應(yīng)基本完成。
從第二碳酸化單元排出的碳酸鈣顆粒具有介于40-2000nm之間的寬粒度分布。
另一實(shí)施方案包括間歇式操作第一碳酸化單元，以使基于摩爾計(jì)算的至少90%氧化鈣材料碳酸化，并且對(duì)從第一碳酸化單元排出的碳酸鈣漿液繼續(xù)進(jìn)行碳酸化，以產(chǎn)生包含具有平均粒度范圍為40至90nm碳酸鈣顆粒的碳酸鈣漿液。
從第二碳酸化單元排出的碳酸鈣顆粒于是通常具有窄的粒度分布，其中大于 120nm的顆粒部分小于全部顆粒重量的20%，特別為小于10%。
依據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，本方法產(chǎn)生結(jié)晶碳酸鈣顆粒，通常為方解石或六方碳鈣石。
以下非限制性實(shí)施例說明本發(fā)明。
實(shí)施例1
在連續(xù)攪拌槽消和器和環(huán)管反應(yīng)器碳酸化裝置中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。根據(jù)碳酸化單元的有效性，以脈沖方式向石灰消和器加入300g/min生石灰和31/min水。使消和器的溫度保持在90°C。在第一碳酸化單元中，漿液和CO2-氣體在6巴壓力下反應(yīng)。58%的碳酸化在包括一個(gè)環(huán)管反應(yīng)器的第一單元發(fā)生，并依據(jù)碳酸化程度調(diào)節(jié)停留時(shí)間。第一單元中的碳酸化之后，石灰混合物繼續(xù)到第二單元，在此進(jìn)行最終碳酸化。第一和第二單元中的PH分別為 11. 4和6. 2。使碳酸化溫度保持低于40 0C。
基于掃描電子顯微鏡圖像，粒度在介于50-1000nm之間變化，其中d9(1%< 750nm，這可從圖1看出。
實(shí)施例2
在類似于實(shí)施例1中提出的方法中進(jìn)行試驗(yàn)，不同之處在于由多個(gè)環(huán)管反應(yīng)器組成的第一單元以串聯(lián)偶聯(lián)。將含有68g/l Ca(OH)2的石灰漿液進(jìn)料到第一單元，此處pH超過11. 6并且>80%的碳酸化在此進(jìn)行，其中停留時(shí)間低于2分鐘。最終碳酸化在pH 6.3的第二單元進(jìn)行，其后排出產(chǎn)物。
基于掃描電子顯微鏡圖像，產(chǎn)物粒度在介于50-1000nm之間變化，其中(19(1%約 400nm，這可從圖2看出。
實(shí)施例3
通過在堿性條件(pH 11. 6)下間歇式操作第一碳酸化單元并且在pH 6. 3水平以連續(xù)方式操作第二單元來進(jìn)行碳酸化實(shí)驗(yàn)。將68gCa(0H)2/l的漿液進(jìn)料到包括多個(gè)環(huán)管反應(yīng)器的第一單元。繼續(xù)進(jìn)行該反應(yīng)直至8% Ca(OH)2仍未反應(yīng)。此后將漿液混合物運(yùn)送到第二單元，用于最終碳酸化。
產(chǎn)物是粒度約50nm的單分散產(chǎn)物(基于掃描電子顯微鏡圖像，參見圖3)。
實(shí)施例4
通過連續(xù)操作第一碳酸化單元并且以間歇方式操作第二單元來進(jìn)行碳酸化實(shí)驗(yàn)。 將68g Ca(OH)2/!的漿液進(jìn)料到包括環(huán)管反應(yīng)器的第一單元，在堿性環(huán)境中在pH 11. 6繼續(xù)進(jìn)行該反應(yīng)，直至轉(zhuǎn)化率為40%，其中停留時(shí)間> 0. 25分鐘。此后將漿液混合物運(yùn)送到第二單元，用于從堿性PH至pH低于6. 5的最終碳酸化。
產(chǎn)物包括粒度介于50-500nm之間的針狀顆粒(基于掃描電子顯微鏡圖像，參見圖4)。
實(shí)施例5
碳酸化實(shí)驗(yàn)在包括管狀反應(yīng)器裝置的第一單元和包括間歇式反應(yīng)器的第二單元中進(jìn)行。將42g Ca(OH)2/!漿液進(jìn)料到第一單元并且在此部分碳酸化(95%的轉(zhuǎn)化率)。此后將漿液進(jìn)料到第二單元，用于從堿性PH至pH低于6. 5的最終碳酸化。
產(chǎn)物粒度介于50-1000nm之間(基于掃描電子顯微鏡圖像，參見圖5)。
實(shí)施例6
對(duì)類似于實(shí)施例3中提出的方法進(jìn)行試驗(yàn)，該方法無任何單獨(dú)熟化過程(參照?qǐng)D5)。在管狀反應(yīng)器裝置中，將50g石灰(CaOVl(H2O)以間歇式直接碳酸化。在第一單元中在碳酸化期間pH超過11. 6。最終碳酸化在第二單元進(jìn)行，此處pH為約6. 3。
產(chǎn)物是粒度約50nm的單分散產(chǎn)物(基于掃描電子顯微鏡圖像，參見圖11)。
權(quán)利要求
1.生產(chǎn)碳酸鈣的方法，依據(jù)該方法，在多個(gè)碳酸化單元中在水相中將氧化鈣材料與二氧化碳接觸，所述方法特征在于在第一碳酸化單元中于PH超過11. 0的水性漿液中，使所述氧化鈣材料碳酸化，以使碳酸鈣生成水性漿液；從所述第一碳酸化單元排出由含有碳酸鈣和氫氧化鈣的水性漿液形成的流出物；和在第二碳酸化單元中使排出的流出物的氫氧化鈣碳酸化，以產(chǎn)生PH小于6. 9的碳酸鈣漿液。
2.權(quán)利要求1的方法，其包括從所述第一碳酸化單元排出PH超過11.5、特別為約12. 0 至13. OpH范圍的漿液。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其包括在所述第二碳酸化單元中使氫氧化鈣碳酸化直至實(shí)現(xiàn)PH小于6. 5，特別為pH在5. 5至6. 3的范圍。
4.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中所述第一碳酸化單元包括氧化鈣漿液，其中根據(jù)總漿液的總重量計(jì)算，氧化鈣的濃度為約2%至約25%、優(yōu)選約5至15%。
5.權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的方法，其包括在至少所述第一碳酸化單元中提供二氧化碳源。
6.權(quán)利要求5的方法，其中所述二氧化碳源包括含有二氧化碳的氣體或液體。
7.權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的方法，其包括在含有二氧化碳的氣氛中操作至少所述第一碳酸化單元以及還任選所述第二碳酸化單元。
8.權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)的方法，其包括提供含有至少5%體積，優(yōu)選至少10%體積，特別約15至100%體積二氧化碳的氣體。
9.權(quán)利要求8的方法，其中所述氣體選自富含二氧化碳的空氣、任選含有惰性氣體組分的氣態(tài)二氧化碳以及煙道氣。
10.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其包括將所述第一單元作為間歇式反應(yīng)器操作。
11.權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)的方法，其包括連續(xù)式操作所述第一單元。
12.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中所述第一碳酸化單元包括至少2個(gè)反應(yīng)器，優(yōu)選2至10個(gè)反應(yīng)器的級(jí)聯(lián)。
13.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其包括將至少一個(gè)環(huán)管反應(yīng)器用作碳酸化單元。
14.權(quán)利要求13的方法，其中每一碳酸化單元包括多個(gè)環(huán)管反應(yīng)器。
15.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其包括從所述第二碳酸化單元排出包含具有平均粒度范圍為40至IOOOnm碳酸鈣顆粒的碳酸鈣漿液。
16.權(quán)利要求15的方法，其包括從所述第一碳酸化單元連續(xù)排出含有5至50%重量未反應(yīng)氫氧化鈣的漿液，并且在所述第二碳酸化單元中繼續(xù)進(jìn)行碳酸化，直至碳酸化反應(yīng)基本完成。
17.權(quán)利要求15或16中任一項(xiàng)的方法，其中從所述第二碳酸化單元排出的碳酸鈣顆粒具有寬的粒度分布，其中20%的顆粒低于240nm并且80%的全部顆粒低于1300nm。
18.權(quán)利要求15至17中任一項(xiàng)的方法，其包括間歇式操作所述第一碳酸化單元，以使基于摩爾計(jì)算的至少90%氧化鈣材料碳酸化，并且對(duì)從所述第一碳酸化單元排出的碳酸鈣漿液繼續(xù)進(jìn)行碳酸化，以產(chǎn)生包含具有平均粒度范圍為40至90nm碳酸鈣顆粒的碳酸鈣漿液。
19.權(quán)利要求18的方法，其中從所述第二碳酸化單元排出的碳酸鈣顆粒的具有窄的粒度分布，其中大于120nm的顆粒部分小于全部顆粒重量的20%，特別為小于10%。
20.權(quán)利要求15至17中任一項(xiàng)的方法，其包括連續(xù)式操作所述第一碳酸化單元和所述第二碳酸化單元。
21.權(quán)利要求15至17中任一項(xiàng)的方法，其包括將所述第一單元作為間歇式反應(yīng)器操作并且將所述第二單元以間歇或連續(xù)方式操作。
22.權(quán)利要求21的方法，其中所述第二反應(yīng)器是儲(chǔ)槽。
23.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中產(chǎn)生結(jié)晶碳酸鈣顆粒。
24.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中碳酸化反應(yīng)在加壓條件下在至少一個(gè)所述碳酸化單元中進(jìn)行。
25.權(quán)利要求M的方法，其中碳酸化反應(yīng)在0.1至25巴、特別為約0. 5至10巴的超壓下進(jìn)行。
26.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中在所述第一碳酸化單元中氧化鈣材料的停留時(shí)間為約0. 1至1000秒、特別為約1至300秒。
27.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中在所述第二碳酸化單元中氫氧化鈣的停留時(shí)間長(zhǎng)于約1分鐘。
28.權(quán)利要求27的方法，其中在所述第二碳酸化單元中氫氧化鈣的停留時(shí)間長(zhǎng)于約3 分鐘、特別為長(zhǎng)于約5分鐘。
29.權(quán)利要求27或觀的方法，其中在用于產(chǎn)生單分散碳酸鈣產(chǎn)物的第二碳酸化單元中氫氧化鈣的停留時(shí)間長(zhǎng)于約30分鐘。
30.權(quán)利要求27或觀的方法，其中在用于產(chǎn)生單分散碳酸鈣產(chǎn)物的第二碳酸化單元中氫氧化鈣的停留時(shí)間為約0.1至100小時(shí)。
31.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中在所述第一碳酸化單元中將氫氧化鈣用作氧化鈣材料。
32.權(quán)利要求1至31中任一項(xiàng)的方法，其中在所述第一碳酸化單元中將氧化鈣優(yōu)選氧化鈣粉末形式用作氧化鈣材料。
全文摘要
生產(chǎn)碳酸鈣的方法。在該方法中，將氧化鈣原料在水相中與多個(gè)碳酸化單元中的二氧化碳接觸。依據(jù)本發(fā)明，在第一碳酸化單元中于pH超過11.0的水性漿液中，使所述氧化鈣原料碳酸化，以使碳酸鈣生成水性漿液；從所述第一碳酸化單元排出通過含有碳酸鈣和氫氧化鈣的水性漿液形成的流出物；和隨后在第二碳酸化單元中使排出的流出物的氫氧化鈣碳酸化，以產(chǎn)生pH小于6.9的碳酸鈣漿液。該方法使得產(chǎn)生分子量分布窄的單分散顆粒和分子量分布寬的多分散顆粒兩者。
文檔編號(hào)C01F11/18GK102482111SQ201080027086
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月12日
發(fā)明者M·斯納雷 申請(qǐng)人:諾德卡爾克有限公司