[發明專利]生產沉淀碳酸鈣的改進方法

有效

• 申請號: 201580067498.6
• 申請日: 2015-12-08
• 公開（公告）號: CN107001062B
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: M·莫瑞爾;M·斯克瑞普扎克;L·佩德瑞索;H·斯皮格爾
• 申請（專利權）人: OMYA國際股份公司
• 主分類號: C01F11/18
• 分類號: C01F11/18;D21H17/37;D21H17/67;D21H19/38
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 張力更

本發明涉及一種允許更為可持續地且成本有效地使用石灰乳的制備沉淀碳酸鈣的方法。可獲得的產物顯示出良好的光學性能和細顆粒尺寸分布。

技術領域

本申請涉及一種生產沉淀碳酸鈣的方法。

背景技術

碳酸鈣通常廣泛用于造紙工業中作為紙中的填料組分或涂布顏料。其是一種用于增加紙張白度及不透明度的低成本、高白度的填料。在過去的幾十年里，由于造紙廠由酸性造紙轉變為堿性造紙，因此碳酸鈣的用途已顯著增加。無論是研磨天然碳酸鈣(GCC)還是合成碳酸鈣均可用于造紙工業。典型地，天然碳酸鈣源(如石灰石)在其用于紙中之前被研磨至小顆粒尺寸，而合成碳酸鈣通過沉淀反應制造且因此被稱為沉淀碳酸鈣(PCC)。

除了其在造紙工業中的用途之外，沉淀碳酸鈣也用于各種其它目的，例如在油漆工業中用作填料或顏料，以及作為功能性填料用于制造塑料材料、增塑溶膠、密封配混物、印刷墨水、橡膠、牙膏、化妝品等。

沉淀碳酸鈣以三種初級晶形存在：方解石、霰石及球霰石，且對于這些晶形中的每一晶形而言存在許多不同的多形體(晶體慣態)。方解石具有三角結構，該三角結構具有典型的晶體慣態如偏三角面體的(S-PCC)、斜方六面體的(R-PCC)、六角形棱柱的、軸面的、膠體的(C-PCC)、立方的以及棱柱的(P-PCC)。霰石為正斜方晶結構，該正斜方晶結構具有成對六角形棱晶的典型晶體慣態，以及細長棱柱的、彎曲葉片狀的、陡錐狀、鑿尖晶體、分叉樹以及珊瑚或蠕蟲狀的形式的多種分類。

在這些晶形當中，方解石的偏三角面體形式尤其適合于在造紙工業中用作增量顏料，因為其生產相對不貴并且其具有希望的光散射性能。

通常，沉淀碳酸鈣通過在碳酸化步驟中將二氧化碳引入氫氧化鈣的水性懸浮液(所謂的“石灰乳”)中來制備：

Ca(OH)₂+CO₂→CaCO₃↓+H₂O。

典型地，相比于研磨天然碳酸鈣，通過石灰乳碳酸化所獲得的沉淀碳酸鈣當在紙應用中用作填料或涂布顏料時顯示出優良的不透明性能和增白效果。

在現有技術中，還已知通過將氫氧化鈣的水性懸浮液引入至碳酸化的水中通過所謂的“逆”碳酸化來制備沉淀碳酸鈣。另外可選地，沉淀碳酸鈣也可以是在水性環境中鈣與碳酸鹽(如氯化鈣和碳酸鈉)的接觸產物。沉淀碳酸鈣例如被描述于EP 2 447 213、EP 2524 898和EP 2 371 766中。

如上文已描述的，用于生產沉淀碳酸鈣的最常用方法涉及石灰乳的碳酸化，而石灰乳可通過在所謂消化過程中使氧化鈣(也被稱作燒石灰或生石灰)與水接觸來獲得：

CaO+H₂O→Ca(OH)₂。

氫氧化鈣的水溶性差并且顯示出1.2-1.7g/l水的溶解度。因此，由上述消化過程得到的產品以懸浮液的形式獲得。

在實踐中，這些氫氧化鈣懸浮液所具有的最大固體含量基于所述懸浮液的總重量計為最高大約40％重量。但是，在EP 2 371 766中，描述了在不添加降低粘度物質的情況下已變得難以制備和處置具有超過30％重量的固體含量的石灰乳。

在制備和碳酸化石灰乳時的另一個主要問題涉及砂礫(grit)的存在，所述砂礫是在碳酸化過程中顯示無反應性或僅有低反應性的粒狀材料。

砂礫對二氧化碳的低反應性可通過其化學組成來解釋。典型地，砂礫由50至90％重量且通常70至90％重量碳酸鈣和其它無機礦物組成。存在于砂礫級分中的其它組分可因此是其它不溶性或低溶性的碳酸鹽(例如碳酸鎂)并且還有非常常見的砂。而且，砂礫也可含有少量氫氧化鈣，例如呈現至少部分地由碳酸鈣覆蓋的氫氧化鈣顆粒的形式。