制备碳酸钙产物的方法和装置、所述产物及其用途制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种制备由小（小于１００ｎｍ）粒径的分离的碳酸钙颗粒形成的碳酸钙产物的方法和装置。通过按照销棒粉碎机的原理操作的分解和喷雾装置（１４）将氢氧化钙加至包含用于沉淀碳酸钙颗粒的二氧化碳且在沉淀反应器（１０）内的气体。沉淀反应器中的温度保持低于６５℃。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种制备由小的碳酸钙颗粒形成的碳酸钙产物的方法和装置。更具体地讲，本专利技术涉及一种制备沉淀的碳酸钙的方法和装置，将氢氧化钙以小滴和/或颗粒的形式加至包含二氧化碳且位于沉淀反应器内的气体中。已知技术通常使用二氧化碳，由氢氧化钙淤渣通过沉淀制备碳酸钙。传统上使用间歇法用于制备，其中二氧化碳气体以微气泡的形式加至氢氧化钙淤渣中，直至达到合适的碳酸化水平。因此，氢氧化钙淤渣的干物质含量必须不是太高，使得气泡能进入淤渣。例如美国专利4,927,618提出使用干物质含量为7.68％的氢氧化钙淤渣。该制备方法需要长时间来碳酸化，在该美国专利的第一个实施例中提到碳酸化耗时31分钟。另一方面，早期还提出在连续操作装置中沉淀碳酸钙。例如美国专利4,133,894提出在三个连续的高塔中沉淀碳酸钙，其中使用喷雾喷射，将滴径为1-2mm的氢氧化钙淤渣从塔顶喷雾至从塔底向上流动的二氧化碳气体中。从第三个塔的底部收集细(小于100nm粒径)颗粒形式的产生的碳酸钙。在这种情况下，氢氧化钙淤渣也必须非常稀，即其干物质含量必须低，约0.1-10％。在第一个塔中，仅有5-15％的氢氧化钙碳酸化。大多数在第二个塔中碳酸化。在沉淀的碳酸钙(PCC)的许多应用中，最好能使用非常小的碳酸钙颗粒(小于100nm粒径)，它们质量均匀且大小几乎相同。这些应用类型例如用于药物、化妆品和食品行业。还发现油漆、塑料、橡胶、颜料和纸行业(包括工业化学)使用此类碳酸钙产物。-->专利技术目的本专利技术的目的为提供了一种制备主要由分离、稳定和非常小的(小于100nm粒径)碳酸钙颗粒形成的碳酸钙产物的改进的方法和装置。因此，本专利技术的目的还提供了一种制备具有大比表面积的碳酸钙产物的改进的方法和装置。本专利技术的目的还提供了一种由氢氧化钙快速沉淀碳酸钙颗粒的方法和装置，与以前的方法相比，较少依赖于使用的氢氧化钙产物的粒径和/或干物质含量。因此，本专利技术的目的还提供了一种方法和装置，使得可保持反应温度低于碳酸化过程(即沉淀碳酸钙的过程)正常的温度。本专利技术的目的还提供了一种连续的操作方法和装置，在制备碳酸钙时能同时加入和使用各种添加剂。本专利技术的目的还提供了一种方法和装置，从而易实现完全或几乎完全碳酸化矿物质(通常为氢氧化钙)。本专利技术为了实现上述目的，本专利技术的方法和装置的特征在于在本专利申请后面的独立的专利权利要求书的特征部分。本专利技术涉及一种以连续操作法，制备小粒径(通常小于100nm，因此具有大的比表面积)沉淀的碳酸钙的方法和装置。所述产物的碳酸钙颗粒主要为分离、稳定、均匀和相同大小。所述方法通常包括：-为了碳酸化氢氧化钙，即为了在沉淀反应器中制备沉淀的碳酸钙(CaCO3)，向包含二氧化碳且在沉淀反应器内的气体中连续加入细滴和/或颗粒形式的氢氧化钙(Ca(OH)2)。在本专利技术的解决方案中，氢氧化钙或其他合适的Ca++离子源可用作活性矿物质，使用二氧化碳，由其制备碳酸钙。通常，在本发-->明的解决方案中，氢氧化钙作为氢氧化钙淤渣(即作为分散于水中的氢氧化钙，例如石灰乳)加至沉淀反应器，但也可以氢氧化钙溶液的形式加入。最好通过位于反应器内或与反应器相连的分解和喷雾装置将物料加至反应器。所述分解和喷雾装置通常为所谓的冲击混合器，通过该装置由氢氧化钙淤渣或溶液形成非常细的滴和/或颗粒。所述冲击混合器通常同时作为沉淀反应器或作为沉淀反应器的一部分操作，因此最好还可将氢氧化钙与在该反应器中用于引发碳酸化反应的二氧化碳接触。使用按照销棒粉碎机的原理使用的冲击混合器还可将干物质含量高的氢氧化钙淤渣混合至二氧化碳气体中。分解和喷雾装置通常安装于沉淀反应器的顶部，但也可安装于适于氢氧化钙加料的沉淀反应器组件的另一个位置。除了氢氧化钙淤渣以外，还可将进行沉淀且可为纯的或几乎纯的二氧化碳的包含二氧化碳的气体、燃烧气体或其他合适的包含二氧化碳的气体连续加至沉淀反应器。可使用单独的气体加料装置，从其底部、从两侧或从顶部，将所述气体直接加至沉淀反应器。包含二氧化碳的气体最好通过顶部与氢氧化钙同时加至沉淀反应器。包含二氧化碳的气体可通过分解和喷雾装置加至沉淀反应器，在这种情况下在该装置中已开始碳酸化反应。但是，如果需要，可使用另一种合适的气体加料装置且在沉淀反应器的某些其他位置加入二氧化碳气体。为了保持沉淀反应器中物料平衡，包含碳酸钙的物料也从反应器中连续除去。现已确定，为了制备所需小颗粒(通常粒径小于100nm)或具有所需大比表面积的分散的碳酸钙颗粒，最好使沉淀反应在降低的反应温度(低于65℃)下进行，通常为10-65℃，更通常为30-65℃，最通常小于40℃。可采用几种不同的方法使沉淀反应器中的温度保持在所需的较低水平。-->在本专利技术的典型的方法和装置中，通过冷却保持沉淀反应器的低温。有几种冷却方法可一次使用一种或同时使用几种方法。因此，可通过以下方法降低沉淀反应器内的温度：-在降低的温度下，将至少某些氢氧化钙或其他相应的Ca++离子源加至沉淀反应器；-在降低的温度下，将至少某些二氧化碳加至沉淀反应器，甚至以干冰的形式加入；-通过安装在沉淀反应器内的冷却元件，例如安装在沉淀反应器内的冷却套筒；-将包含碳酸钙的物料和/或包含二氧化碳的气体从沉淀反应器循环至配备换热器的冷却器，随后从冷却器循环回沉淀反应器；-通过冷却器将包含碳酸钙的物料和/或包含二氧化碳的气体从第一沉淀反应器引入第二沉淀反应器；和/或-使用另一种合适的方法。通过位于沉淀反应器中的分解和喷雾装置，从沉淀反应器循环至冷却器的碳酸钙物料可返回相同的沉淀反应器或至下一个沉淀反应器。现已确定，通过调节加至沉淀反应器的氢氧化钙的温度可在本质上影响待形成的碳酸钙产物的粒径。加入的氢氧化钙的温度越低，产生的颗粒就越小。如果需要小的粒径，最好于小于30℃，通常为5-30℃，最好为10-20℃，最通常小于17℃的温度下向沉淀反应器中加入至少某些(最好大多数)氢氧化钙。当考虑技术-经济方面时，通常不可能使用非常低的起始温度。此外，当在碳酸化反应过程中冷却氢氧化钙淤渣时，可制得还更小的碳酸钙颗粒。使用本专利技术的解决方案可制备其中碳酸钙颗粒的粒径d50小于100nm，通常小于70nm，最好小于40nm的碳酸钙产物。主要由分离的碳酸钙颗粒组成的碳酸钙产物的比表面积大于20m2/g，通常大于40m2/g，最好大于60m2/g。-->最好将氢氧化钙直接加至沉淀反应器或通过安装于反应器中的分解和喷雾装置加入。在最好按照销棒粉碎机的原理操作的分解和喷雾装置中(即为所谓的冲击混合器或通流混合器)，待加至沉淀反应器的物料受配备销棒、叶片或相应元件的高速转子的强冲击或双倍冲击作用，非常有效地分解和喷雾通过所述装置的物料。相邻转子或相邻转子和定子的环的速度差为5-400m/s，通常为5-200m/s。加至沉淀反应器的氢氧化钙或其他Ca++离子源在按照销棒粉碎机的原理操作的分解和喷雾装置中的停留时间少于10秒，通常少于2秒，最通常少于1秒。在本专利技术的各沉淀反应器中，有效的碳酸化时间(即雾和/或滴形式的氢氧化钙或其他相应的Ca++离子源与二氧化碳气体有效接触的时间)非常短，通常少于1分钟，通常少于30秒，最通常少于10秒。如果存在几个连续的沉淀反应器或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在一个或几个连续的沉淀反应器（１０，１０′，１０″，１０′″）中制备包含小碳酸钙颗粒的碳酸钙产物的方法，所述方法包括：　　　　－为了制备沉淀的碳酸钙颗粒，向包含二氧化碳且在沉淀反应器内的气体中加入滴和／或颗粒形式的氢氧化钙（Ｃａ（ＯＨ）↓［２］）或其他相应的Ｃａ↑［＋＋］离子源，其特征在于　　　　－通过按照销棒粉碎机的原理操作且安装在反应器内或与反应器相连的分解和喷雾装置（１４，４４）向沉淀反应器中加入氢氧化钙或其他相应的Ｃａ↑［＋＋］源，其中　　　　－保持沉淀反应器中的温度小于６５℃，制备由基本永久分离的小于１００ｎｍ的小尺寸颗粒形成的碳酸钙产物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FI 2004-7-13 200409761.一种在一个或几个连续的沉淀反应器(10，10′，10″，10)中制备包含小碳酸钙颗粒的碳酸钙产物的方法，所述方法包括：-为了制备沉淀的碳酸钙颗粒，向包含二氧化碳且在沉淀反应器内的气体中加入滴和/或颗粒形式的氢氧化钙(Ca(OH)2)或其他相应的Ca++离子源，其特征在于-通过按照销棒粉碎机的原理操作且安装在反应器内或与反应器相连的分解和喷雾装置(14，44)向沉淀反应器中加入氢氧化钙或其他相应的Ca++源，其中-保持沉淀反应器中的温度小于65℃，制备由基本永久分离的小于100nm的小尺寸颗粒形成的碳酸钙产物。2.权利要求1的方法，其特征在于通过以下方法降低沉淀反应器内的温度：-在降低的温度下，将至少某些氢氧化钙或其他相应的Ca++离子源加至沉淀反应器；-在降低的温度下，将至少某些二氧化碳加至沉淀反应器，或甚至以干冰的形式加入；-在沉淀反应器中排列冷却元件(13，15，15′)，例如冷却套筒(13)；-将包含碳酸钙的物料和/或包含二氧化碳的气体通过冷却器从第一沉淀反应器引入第二沉淀反应器；和/或-将包含碳酸钙的物料和/或包含二氧化碳的气体从沉淀反应器循环至冷却器，并从冷却器循环回沉淀反应器。3.权利要求2的方法，其特征在于在低于30℃，通常为5-30℃，最好为10-20℃，最通常低于17℃的温度下将至少某些氢氧化钙加至沉淀反应器。4.权利要求1的方法，其特征在于：-沉淀反应器的温度通常保持为10-65℃，更通常为30-65℃，最通常低于40℃。5.权利要求1的方法，其特征在于沉淀反应器(10，10′，10″，10)连续操作，其中-至少氢氧化钙和二氧化碳连续加至沉淀反应器；和-包含碳酸钙的物料连续从沉淀反应器中除去。6.权利要求1的方法，其特征在于将从第一沉淀反应器(10)中除去的至少某些包含碳酸钙的物料冷却并循环回第一沉淀反应器(10)，或通过按照销棒粉碎机的原理操作的装置引向下一个沉淀反应器(10′，10″，10)。7.权利要求1的方法，其特征在于以氢氧化钙溶液和/或氢氧化钙淤渣的形式向沉淀反应器中加入氢氧化钙，其中-在按照销棒粉碎机的原理操作的分解和喷雾装置(14，44)中，通过安装在装置(14，44)中的以5-250m/s的环速度移动的销棒、叶片或相应的元件产生的冲击和双倍冲击作用于淤渣和/或溶液，将氢氧化钙淤渣或溶液的滴径和/或粒径降至粒径小于200μm。8.权利要求1或6的方法，其特征在于包含氢氧化钙的物料和/或包含碳酸钙的循环物料在分解和喷雾装置(14，44)中的停留时间少于10秒，通常少于2秒，最通常少于1秒。9.权利要求1或6的方法，其特征在于包含氢氧化钙的物料和/或包含碳酸钙的循环物料在沉淀反应器(10，10′，10″，10)内的有效碳酸化时间少于1分钟，通常少于30秒，最通常少于10秒。10.权利要求1的方法，其特征在于通过以下方法将二氧化碳加至沉淀反应器：-通过按照销棒粉碎机的原理操作的分解和喷雾装置(14，44)；和/或-使用单独的气体加料装置直接加至沉淀反应器的沉淀器(12)。11.权利要求1的方法，其特征在于所述方法包括多步连续操作的碳酸化过程，其中-在通常为主要阶段的所述过程的第一阶段，在第一沉淀反应器(10)中由氢氧化钙沉淀碳酸钙，随后在所述过程的第一阶段沉淀的碳酸钙和...

【专利技术属性】
技术研发人员：M迈贾拉，R迈贾拉，B拉克斯，J托洛南，T特祖林，
申请(专利权)人：FP颜料有限公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]