AT375277B - METHOD FOR PRODUCING A STABLE PUMPABLE SUSPENSION OF A CALCIUM CARBONATE MINERAL - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING A STABLE PUMPABLE SUSPENSION OF A CALCIUM CARBONATE MINERAL

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AT375277B
AT375277B AT0539478A AT539478A AT375277B AT 375277 B AT375277 B AT 375277B AT 0539478 A AT0539478 A AT 0539478A AT 539478 A AT539478 A AT 539478A AT 375277 B AT375277 B AT 375277B
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Description

       

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer stabilen pumpbaren Suspension eines Calciumcarbonat-Minerals, welche   z. B.   als Pigment in Papierüberzügen oder Emulsionsfarben oder als Füllstoff für Gummi- und Kunststoffmaterialien verwendet werden kann. Der Ausdruck Calciumcarbonat-Mineral umfasst hier natürlichen Kalk, Calcit,   Calcitmarmor,   Kalkstein oder Dolomit. 



   Es ist bekannt,   Calciumcarbonat-Minerale   auf feine Teilchengrösse,   z. B.   auf eine Grösse, bei der mindestens 60 Gew.-% aus Teilchen mit einem einem sphärischen Durchmesser entsprechenden Durchmesser unter 2 um bestehen, zu mahlen, indem eine konzentrierte wässerige Suspension des Calciumcarbonat-Minerals in Gegenwart eines Entflockungsmittels gebildet wird und die entflockte wässerige Suspension mit einem teilchenförmigen Mahlmedium wie Siliciumdioxydsand durch Abrieb gemahlen wird. 



   Eine übliche Form, in welcher ein feingemahlenes Calciumcarbonat-Mineral transportiert und in den Handel gebracht werden kann, ist eine entflockte wässerige Suspension mit einem Feststoffgehalt, bei welchem wenig oder gar keine Sedimentation der Teilchen während des Transports und der Lagerung auftritt. Um diese Forderung zu erfüllen, sollte der Feststoffgehalt der Suspension hoch,   d. h.   etwa 65 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise im Bereich von 70 bis 85 Gew.-%, sein. 



  Es wurde auch allgemein gefunden, dass die Suspension nicht mehr als etwa 1 Gew.-% an Teilchen erhalten sollte, die grösser als 50   11m   sind, und dass mindestens 3, 7 kWh Energie/t trockenes Calciumcarbonat-Mineral auf die Suspension einwirken gelassen werden soll, um sicherzustellen, dass eine gleichmässige und stabile Suspension gebildet wird. 



   Es wäre wünschenswert, alle notwendigen Bearbeitungsschritte für das Calciumcarbonat- - Mineral in einer wässerigen Suspension mit einem Feststoffgehalt nahe jenem, welcher für die transportierte und in den Handel gebrachte Aufschlämmung gefordert wird, durchzuführen, weil bei der Bearbeitung einer verdünnten Suspension die Zugabe von Wasser zu dem rohen Calciumcarbonat-Mineral, welches im natürlichen Zustand bis zu 20   Gew.-%   Wasser enthalten kann, und danach eine Entwässerung der Suspension notwendig wäre. Solche Entwässerungsschritte sind schwierig und teuer. 



   Ein Problem, welches bei der Herstellung wässeriger Suspensionen fein gemahlener Calciumcarbonat-Minerale mit hohem Feststoffgehalt auftritt, besteht darin, dass selbst nach Mahlen mit einem teilchenförmigen Mahlmedium und Durchgang der Suspension von gemahlenem Calciumcarbonat- - Mineral durch ein Sieb, um im wesentlichen alle Teilchen mit Grössen über 50   11m   zu entfernen, 
 EMI1.1 
 auch Teilchen von harten Verunreinigungen, wie Siliciumdioxyd, welche Abriebprobleme mit sich bringen, wenn das gemahlene Calciumcarbonat als Pigment oder Füllstoff verwendet wird. 



   Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung einer stabilen, pumpbaren Suspension eines Calciumcarbonat-Minerals, vorzugsweise im kontinuierlichen Betrieb, das dadurch gekennzeichnet ist, dass abreibende Teilchen aus einer entflockten,   konzentrierten wässerigen   Suspension eines Calciumcarbonat-Minerals mit einem Feststoffgehalt von mindestens 65   Gew.-%   durch Zentrifugieren der Suspension unter Bedingungen entfernt werden, bei welchem das Produkt einer Verweilzeit der wässerigen Suspension in der Zentrifuge und einer Beschleunigung, der die Suspension ausgesetzt wird, mindestens 12000 g s beträgt, um die Menge an Teilchen mit einem einen sphärischen Durchmesser von mehr als 10   11m   entsprechenden Durchmesser zu vermindern. 



   Das Calciumcarbonat-Mineral wird vorzugsweise unter Bedingungen zerkleinert, bei welchen eine entflockte wässerige Suspension mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 70 bis 85   Gew.-%   erhalten wird. Das Calciumcarbonat-Mineral wird vorzugsweise so weit zerkleinert, dass mindestens 60   Gew.-%,   vorzugsweise mindestens 80   Gew.-%,   aus Teilchen mit Durchmessern unter 2 um bestehen. Die Suspension wird vorzugsweise mit 0, 05 bis   0, 5 Gew.-%   auf Basis des Gewichtes des trockenen Calciumcarbonats an einem Dispersionsmittel oder Entflockungsmittel entflockt, welches ein organisches Polymeres,   z.

   B.   ein wasserlösliches Salz einer Polyacryl- oder Polymethacrylsäure mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von maximal 5000 oder ein Copolymeres von der in der GB-PS   Nu . 1,   413,964 beschriebenen Art, ist. 



   Das Verfahren zur Zerkleinerung des Calciumcarbonat-Minerals hängt zu einem gewissen 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 
Ausmass von seiner Natur   ab :   Wenn das Mineral ein natürlicher Kalk ist   (d. h.   ein Mineral, das in der geologischen Kreidezeit aus Coccolithen gebildet wurde), entspricht das angewendete
Verfahren vorzugsweise dem in der GB-PS Nr. 1, 215, 576 beschriebenen. Wenn das Calciumcarbonat- - Mineral ein Kalkstein oder ein Marmor ist, entspricht das angewendete Verfahren vorzugsweise jenem der GB-PS Nr. 1, 569, 969. 



   Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung wird ein natürlicher Kalk zerkleinert, indem zuerst der rohe Kalk aus dem Steinbruch durch einen Sägezahnbrecher gebrochen wird, wie er in "Chemical Engineers'Handbook" von Robert H. Perry und Cecil H. Chilton, Mc Graw-Hill Bock Company, New York, 1973, Seiten 8 bis 22 beschrieben wird. Der gebrochene Kalk wird dann einer kontinuierlichen konischen Kugelmühle mit einem Trommelsieb   (z.

   B.   wie von Hardinge-Koppers
Company hergestellt und auf Seiten 8 bis 28 bis 29 von"Chemical Engineers'Handbook"beschrie- ben) zusammen mit ausreichend Wasser zur Bildung einer wässerigen Suspension mit einem Fest- stoffgehalt im Bereich von 65 bis 75   Gew.-%,   vorzugsweise 68 bis 72   Gew.-%,   sowie 0, 05 bis
0, 5 Gew.-% auf Basis des Gewichtes des trockenen rohen Kalkes an einem Dispersionsmittel zugeführt. In der Mühle werden keine Mahlkugeln verwendet, da das Mahlen autogen mit den Flinten stattfindet, welche im rohen Kalk vorhanden sind, und welche als Mahlkörper für den Kalk wirken. 



  Die entflockte wässerige Suspension des Kalks fliesst durch die Öffnungen in der Trommel und wird dann durch ein Sieb mit Maschenweiten von 0, 25 mm gesiebt. Die durch das Sieb gelaufene Suspension wird dann einer Sandmühle ausgesetzt, wie sie in der GB-PS Nr.   1, 469, 028   beschrieben ist, bis die Teilchengrössenverteilung des zerkleinerten Materials derart ist, dass mindestens 60   Gew.-%   aus Teilchen mit einem einem sphärischen Durchmesser entsprechenden Durchmesser von unter 2   11m   bestehen und nicht mehr als 5   Gew.-%   aus Teilchen mit einem einem sphärischen Durchmesser entsprechenden Durchmesser über 10   11m,   sowie nicht mehr als 0, 05 Gew.-% aus Teilchen, die auf einem Sieb mit einer Maschenweite von 53   11m   zurückgehalten werden, bestehen.

   Die Suspension des fein gemahlenen Kalks wird aus der Sandmühle durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0, 25 mm entnommen und dann entweder direkt einer Zentrifuge gemäss der Vorgangsweise der Erfindung zugeführt oder zuvor noch durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 45   11m   geschickt. 



   Die im erfindungsgemässen Verfahren verwendete Zentrifuge sollte imstande sein, eine Beschleunigung von mindestens 300 g zu erzeugen. 



   Das Produkt sollte vorzugsweise nicht mehr als 0, 5 Gew.-% Teilchen mit einem einem sphärischen Durchmesser entsprechenden Duchmesser über 10   11m   enthalten und einen Abrieb (gemessen nach dem Valley-Abriebtest) von vorzugsweise nicht über 30 besitzen. Der   Valley-Abriebtest   wurde dabei in der gleichen Weise und unter Verwendung der gleichen Apparatur wie in der GB-PS Nr.   1, 600, 862 durchgeführt.   



   Der die abreibenden Teilchen enthaltende Rückstand sollte vorzugsweise einen Feststoffgehalt von mindestens 85 Gew.-% haben, so dass das Material im wesentlichen trocken und nicht klebrig ist und dementsprechend bei der Entfernung aus der Zentrifuge nicht zusammenhaftet. 



   Die Zentrifuge kann absatzweise oder kontinuierlich funktionieren. Eine absatzweise arbeitende Zentrifuge kann kontinuierlich mit einer Suspension für eine gegebene Zeitdauer beschickt werden, und während dieser Zeit fliesst die das Produkt darstellende Suspension, welche im wesentlichen frei von abreibenden Teilchen ist, über, jedoch muss nach dieser bestimmten Zeit die Zufuhr der Suspension unterbrochen werden und der Rückstand, d. h. das die abreibenden Teilchen enthaltende Material, aus dem Zentrifugengefäss entfernt werden. Ein Beispiel für eine geeignete Zentrifuge dieser Art ist eine Schälzentrifuge, wie sie   in"Chemical Engineers'Handbook"5. Auf-   lage von Robert H. Perry und Cecil H. Chilton, McGraw-Hill, Inc., New York, 1973 auf den Seiten 19 bis 92 bis 19 bis 93 beschrieben ist.

   Bei einer kontinuierlich arbeitenden Zentrifuge wird die Suspension kontinuierlich zugeführt, und das Produkt und der Rückstand werden kontinuierlich entfernt. Ein Beispiel für eine geeignete kontinuierlich arbeitende Zentrifuge wird in "Chemical Engineers'Handbook" auf den Seiten 19 bis 91 bis 19 bis 92 beschrieben. 
 EMI2.1 
 Bereich von 25 bis   95 C,   zuzuführen. 



   Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert : 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 
Beispiel 1 : Roher natürlicher Kalk aus Wiltshire wurde für kurze Zeit in Gegenwart von Wasser und einem Dispersionsmittel einer Kieselmühle ausgesetzt, um eine entflockte Suspension von natürlichem Kalk zu bilden, die 70   Gew.-%   Kalk enthielt und im wesentlichen frei von grossen Flintstücken war. Diese Suspension wurde dann in einer Mühle unter Verwendung von Leighton Buzzard-Sand als Mahlmedium, bestehend aus Teilchen im Grössenbereich von 0, 5 bis 1 mm, weiterbehandelt, bis die Teilchengrössenverteilung des Kalks derart war, dass 90   Gew.-%   der Teilchen einen einem sphärischen Durchmesser entsprechenden Durchmesser von unter 2   11m   hatten.

   Das verwendete Dispersionsmittel war ein Natriumpolyacrylat mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 1650, und die gesamte verwendete Menge war   0, 3 Gew.-%   auf Basis des Gewichtes des trockenen Kalks. Die Suspension des fein gemahlenen Kalks wurde dann durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0, 25 mm geschickt, um den Kalk vom Mahlmedium zu trennen. Der durch das Sieb gehende Kalk enthielt 3   Gew.-%   Teilchen mit einem einem sphärischen Durchmesser entsprechenden Durchmesser von über 10 im und hatte einen Abriebwert von 110, gemessen nach dem Valley-Abriebtest. 



   Proben dieser Suspension wurden bei einer Anfangstemperatur von   85 C   direkt aus der Mühle einer kontinuierlich arbeitenden Zentrifuge zugeleitet, deren Gefäss einen zylindrischen Teil mit einem Durchmesser von 457 mm und einer Länge von 457 mm und einen konischen Teil mit einer Länge von 254 mm, der sich bis auf einen Durchmesser von 365 mm verjüngte, besass. Das Gefäss konnte mit verschiedenen Geschwindigkeiten angetrieben werden. Der   Schneckenförderer   zur Entfernung der abgelagerten Feststoffe aus dem Inneren des Gefässes wurde mit 9 bis 12 Umdr/min weniger als das Gefäss angetrieben. Die das Produkt darstellende Suspension floss an dem Ende des Gefässes mit dem grösseren Durchmesser über, und der Rückstand wurde gegen das Ende mit dem kleineren Durchmesser transportiert. 



   Die Zentrifuge wurde mit verschiedenen Geschwindigkeiten angetrieben, und Proben der Suspension wurden mit verschiedenen Zufuhrgeschwindigkeiten eingebracht, um die maximale Geschwindigkeit zu bestimmen, bei welcher die Suspension bei einer gegebenen Geschwindigkeit der Zentrifuge durchgeschickt werden kann, und bei welcher noch die gewünschte Verminderung der Abriebeigenschaften und der Menge an Teilchen mit einem einem sphärischen Durchmesser entsprechenden Durchmesser von über 10   11m   erreicht werden kann.

   Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst : 
Tabelle 1 
 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> Zentrifugen- <SEP> Beschl. <SEP> Verweil- <SEP> Beschl. <SEP> x <SEP> Zufuhr-Valley-Gew.-% <SEP> Teilchen
<tb> geschw. <SEP> (x <SEP> g) <SEP> zeit <SEP> (s) <SEP> Verweilz. <SEP> geschw.-Abrieb <SEP> über <SEP> 10 <SEP> 11m
<tb> (g. <SEP> s) <SEP> (l/min)
<tb> 1200 <SEP> 318 <SEP> 55 <SEP> 17500 <SEP> 30 <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> 1400 <SEP> 433 <SEP> 48 <SEP> 20800 <SEP> 34 <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP> 
<tb> 1600 <SEP> 566 <SEP> 29 <SEP> 16400 <SEP> 57 <SEP> 30 <SEP> 0,5
<tb> 
 
In jedem Fall floss das Produkt aus der Zentrifuge in Form einer stabilen pumpbaren Suspension über, die einen Feststoffgehalt von 70 Gew.-% und für den Transport und die Lagerung geeignete Eigenschaften aufwies.

   Der Rückstand mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 85 bis 90 Gew.-% wurde in weitgehender trockener Form entnommen. 



   Beispiel 2 : Roher natürlicher Kalk aus dem Pariser Becken wurde in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise behandelt, so dass der fein gemahlene Kalk in der Suspension, welche durch das Sieb mit einer Maschenweite von 0, 25 mm hindurchging, eine Teilchengrössenverteilung aufwiesen, bei welcher 91 Gew.-% aus Teilchen mit einem einem sphärischen Durchmesser entsprechenden Durchmesser von unter   211m, 1, 3 Gew. -%   aus Teilchen mit einem Durchmesser über 10   11m   
 EMI3.2 
 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 und einer Länge von 500 mm, das um eine horizontale Achse rotierte, eingebracht.

   Die flüssige Fraktion floss aus der Zentrifuge über eine Schwelle mit einer Höhe von 150 mm oberhalb der Gefässwand, und die feste Fraktion, die sich an der Gefässwand sammelte, wurde entfernt, indem der Zufluss der Suspension unterbrochen wurde und der angesammelte Feststoff mit Hilfe eines doppelschneidigen Messers, dessen Lage entlang der Achse der Zentrifuge und dessen radialer Abstand von der Gefässwand durch geeignete hydraulische Kolben gesteuert wurden, ausgekratzt wurde. 



  Das   Zentrifugengefäss   wurde während der Zufuhr der Suspension unter Abscheidung des Feststoffs mit einer Geschwindigkeit von 1065 Umdr/min betrieben und während der Entfernung der Feststoffe mit 650 Umdr/min. 



   Zu Beginn eines Laufes wurde die Zentrifuge innerhalb von 3 min auf 1065 Umdr/min beschleunigt und die Suspension dann eingeführt. Das Produkt begann überzufliessen, sobald das Gefäss voll war. Die Zufuhr von Suspension und Entfernung von Produkt wurde für 30 min fortgesetzt, wonach die Feststoffe das Gefäss beinahe angefüllt hatten und das überfliessende Material aus dem Gefäss in den Vorratsbehälter der Suspension zurückgeführt wurde. Die Zufuhr von Suspension unter Rückführung des überfliessenden Stoffs wurde 4 min lang fortgesetzt, wonach das Gefäss innerhalb von 3 min auf 650 Umdr/min abgebremst wurde, die Feststoffe innerhalb von 1 min herausgekratzt wurden und das Gefäss innerhalb von 2 min auf 1065 Umdr/min beschleunigt wurde. Danach wurde zur Einleitung eines neuen Zyklus neuerlich Suspension zugeführt.

   Die Suspension wurde in einer Menge von 154 l/min eingebracht, um eine durchschnittliche Zufuhrgeschwindigkeit über die gesamten 40 min von 114 l/min zu ergeben. Bei 1065 Umdr/min ist die Beschleunigung der Zentrifuge 475 g. Das Volumen des Zentrifugengefässes betrug 425   1,   und bei einer Zufuhrgeschwindigkeit von 154 l/min war die Verweilzeit 165 s, so dass das Produkt aus Beschleunigung und Verweilzeit 78500 g. s betrug. 
 EMI4.1 
 Transport und die Lagerung geeignet machen. Der aus der Zentrifuge entfernte Rückstand hatte einen mittleren Feststoffgehalt von 87   Gew.-%   und war in einer im wesentlichen trockenen und leicht zu handhabenden Form. 



   Beispiel 3 : Roher natürlicher Kalk aus Wiltshire wurde in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise behandelt, so dass der feingemahlene Kalk in der Suspension, die durch das Sieb mit einer Maschenweite von 0, 25 mm nach dem Mahlen hindurchging, eine Teilchengrössenverteilung mit 90 Gew.-% aus Teilchen mit einem einem sphärischen Durchmesser entsprechenden Durchmesser unter 2 im aufwies. 



   Proben dieser Suspension wurden direkt aus der Mühle bei einer Anfangstemperatur von   85 C   in eine kontinuierlich arbeitende Zentrifuge ähnlich der in Beispiel 1 beschriebenen eingebracht. 



   Proben der Suspension wurden mit verschiedenen Zufuhrgeschwindigkeiten eingebracht und der Mengenanteil an Teilchen mit einem einem sphärischen Durchmesser entsprechenden Durchmesser über 10 im und der Valley-Abriebwert für die zugeführte Suspension und die das Produkt darstellende Suspension gemessen. Die Geschwindigkeit der Zentrifuge wurde konstant auf 1600 Umdr/min gehalten, und der Schneckenförderer wurde mit 16 Umdr/min weniger als das Gefäss betrieben. 



  Wenn sich die Feststoffe in dem Gefäss ansammelten, wurde der Unterschied in der Rotationsgeschwindigkeit auf 20 Umdr/min erhöht. Das Volumen des Zentrifugengefässes betrug   27, 2 I,   und die Beschleunigung der Zentrifuge bei 1600 Umdr/min war 655 g. 



   Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst : 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 Tabelle 2 
 EMI5.1 
 
<tb> 
<tb> Zufuhr- <SEP> Verweil- <SEP> Beschl. <SEP> x <SEP> Gew.-% <SEP> über <SEP> Valley-Feststoffgehalt
<tb> geschw. <SEP> zeit <SEP> Verweilz. <SEP> 10 <SEP>  m <SEP> -Abrieb <SEP> (Gew.-%)
<tb> (l/min) <SEP> (s) <SEP> (g.s) <SEP> Einsatz <SEP> Produkt <SEP> Einsatz <SEP> Produkt <SEP> Einsatz <SEP> Produkt
<tb> 91 <SEP> 18 <SEP> 10200 <SEP> 1, <SEP> 13 <SEP> 0, <SEP> 28 <SEP> 120 <SEP> 43 <SEP> 72, <SEP> 5 <SEP> 72, <SEP> 0 <SEP> 
<tb> 82 <SEP> 20 <SEP> 11300 <SEP> 1, <SEP> 13 <SEP> 0, <SEP> 28 <SEP> 127 <SEP> 33 <SEP> 72, <SEP> 0 <SEP> 71, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> 68 <SEP> 24 <SEP> 13580 <SEP> 1, <SEP> 36 <SEP> 0, <SEP> 34 <SEP> 253 <SEP> 30 <SEP> 72, <SEP> 0 <SEP> 71, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> 45 <SEP> 36 <SEP> 20350 <SEP> 1, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 97 <SEP> 27 <SEP> 72,

   <SEP> 5 <SEP> 72, <SEP> 0 <SEP> 
<tb> 27 <SEP> 60 <SEP> 33900 <SEP> 1, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 10 <SEP> 103 <SEP> 27 <SEP> 72, <SEP> 5 <SEP> 71, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> 23 <SEP> 72 <SEP> 40700 <SEP> 1, <SEP> 24 <SEP> 0, <SEP> 07 <SEP> 103 <SEP> 27 <SEP> 72, <SEP> 5 <SEP> 72, <SEP> 0 <SEP> 
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 
In jedem Fall floss das Produkt aus der Zentrifuge in Form einer stabilen pumpbaren Suspension mit   Eigenschaften,'die   sie für den Transport und die Lagerung geeignet machen. Der Rückstand wurde in weitgehend trockener Form mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 85 bis 90   Gew.-%   entnommen. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zur Herstellung einer stabilen, pumpbaren Suspension eines Calciumcarbonat- - Minerals, vorzugsweise im kontinuierlichen Betrieb, dadurch gekennzeichnet, dass abreibende Teilchen aus einer entflockten, konzentrierten wässerigen Suspension eines Calciumcarbonat-Minerals mit einem Feststoffgehalt von mindestens 65   Gew.-%   durch Zentrifugieren der Suspension unter Bedingungen entfernt werden, bei welchem das Produkt einer Verweilzeit der wässerigen Suspension in der Zentrifuge und einer Beschleunigung, der die Suspension ausgesetzt wird, mindestens 12000 g s beträgt, um die Menge an Teilchen mit einem einem sphärischen Durchmesser von mehr als 10   11m   entsprechenden Durchmesser zu vermindern.



   <Desc / Clms Page number 1>
 



   The invention relates to a method for producing a stable pumpable suspension of a calcium carbonate mineral, which, for. B. can be used as a pigment in paper coatings or emulsion paints or as a filler for rubber and plastic materials. The term calcium carbonate mineral here includes natural lime, calcite, calcite marble, limestone or dolomite.



   It is known to scale calcium carbonate minerals to fine particle size, e.g. B. to a size at which at least 60 wt .-% consist of particles with a spherical diameter corresponding to a diameter of less than 2 µm, by forming a concentrated aqueous suspension of the calcium carbonate mineral in the presence of a deflocculant and the deflocculated aqueous Suspension is ground with a particulate grinding medium such as silicon sand by abrasion.



   A common form in which a finely ground calcium carbonate mineral can be transported and placed on the market is a deflocculated aqueous suspension with a solids content in which little or no sedimentation of the particles occurs during transport and storage. To meet this requirement, the solids content of the suspension should be high, i.e. H. about 65% by weight or more, preferably in the range of 70 to 85% by weight.



  It has also generally been found that the suspension should not contain more than about 1% by weight of particles larger than 50 11 m and that at least 3.7 kWh energy / t dry calcium carbonate mineral is allowed to act on the suspension to ensure that an even and stable suspension is formed.



   It would be desirable to perform all of the necessary processing steps for the calcium carbonate mineral in an aqueous suspension with a solids content close to that required for the slurry being transported and commercialized because adding a water to processing a dilute suspension the raw calcium carbonate mineral, which in its natural state can contain up to 20% by weight of water, and after which dewatering of the suspension would be necessary. Such drainage steps are difficult and expensive.



   A problem encountered in the manufacture of aqueous suspensions of finely ground, high solids calcium carbonate minerals is that even after grinding with a particulate milling media and passing the suspension of ground calcium carbonate mineral through a sieve to contain essentially all of the particles Remove sizes over 50 11m,
 EMI1.1
 also particles of hard contaminants, such as silicon dioxide, which cause abrasion problems when the ground calcium carbonate is used as a pigment or filler.



   The invention now relates to a process for producing a stable, pumpable suspension of a calcium carbonate mineral, preferably in continuous operation, which is characterized in that abrasive particles from a deflocculated, concentrated aqueous suspension of a calcium carbonate mineral with a solids content of at least 65% by weight .-% are removed by centrifuging the suspension under conditions in which the product of a residence time of the aqueous suspension in the centrifuge and an acceleration to which the suspension is subjected is at least 12,000 gs, in order to reduce the amount of particles with a spherical diameter of reduce more than 10 11m corresponding diameter.



   The calcium carbonate mineral is preferably comminuted under conditions in which a deflocculated aqueous suspension having a solids content in the range from 70 to 85% by weight is obtained. The calcium carbonate mineral is preferably comminuted to such an extent that at least 60% by weight, preferably at least 80% by weight, consist of particles with diameters below 2 μm. The suspension is preferably deflocculated with 0.05 to 0.5% by weight, based on the weight of the dry calcium carbonate, of a dispersing agent or deflocculant which comprises an organic polymer, e.g.

   B. a water-soluble salt of a polyacrylic or polymethacrylic acid with an average molecular weight of at most 5000 or a copolymer of the in GB-PS Nu. 1, 413,964.



   The process for crushing the calcium carbonate mineral depends to some extent

 <Desc / Clms Page number 2>

 
Extent of its nature: If the mineral is a natural lime (i.e. a mineral that was formed from coccolithes in the geological Cretaceous period), this corresponds to the applied one
Process preferably that described in GB-PS No. 1, 215, 576. If the calcium carbonate mineral is a limestone or marble, the method used is preferably that of GB-PS No. 1, 569, 969.



   According to one embodiment of the invention, a natural lime is crushed by first crushing the raw lime from the quarry by a sawtooth crusher, as described in "Chemical Engineers'Handbook" by Robert H. Perry and Cecil H. Chilton, Mc Graw-Hill Bock Company, New York, 1973, pages 8-22. The crushed lime is then a continuous conical ball mill with a drum screen (e.g.

   B. as from Hardinge-Koppers
Company manufactured and described on pages 8 to 28 to 29 of "Chemical Engineers'Handbook") together with sufficient water to form an aqueous suspension with a solids content in the range from 65 to 75% by weight, preferably 68 to 72 % By weight, and 0.05 to
0.5 wt .-% based on the weight of the dry raw lime fed to a dispersant. No grinding balls are used in the mill, since the grinding takes place autogenously with the shotguns which are present in the raw lime and which act as grinding media for the lime.



  The deflocculated aqueous suspension of lime flows through the openings in the drum and is then sieved through a sieve with mesh sizes of 0.25 mm. The suspension which has passed through the sieve is then exposed to a sand mill as described in GB-PS No. 1, 469, 028 until the particle size distribution of the comminuted material is such that at least 60% by weight of particles with a spherical diameter corresponding to diameters of less than 2 11 m and no more than 5 wt .-% of particles with a diameter corresponding to a spherical diameter of more than 10 11 m, and no more than 0.05 wt .-% of particles that are on a sieve a mesh size of 53 11m are retained.

   The suspension of the finely ground lime is removed from the sand mill through a sieve with a mesh size of 0.25 mm and then either fed directly to a centrifuge according to the procedure of the invention or previously passed through a sieve with a mesh size of 45 11 m.



   The centrifuge used in the method according to the invention should be capable of producing an acceleration of at least 300 g.



   The product should preferably contain no more than 0.5% by weight of particles with a diameter corresponding to a spherical diameter of more than 10 11 m and an abrasion (measured according to the Valley abrasion test) of preferably not more than 30. The Valley abrasion test was carried out in the same manner and using the same equipment as in GB-PS No. 1, 600, 862.



   The residue containing the abrasive particles should preferably have a solids content of at least 85% by weight so that the material is essentially dry and not sticky and, accordingly, does not stick together when removed from the centrifuge.



   The centrifuge can operate batchwise or continuously. A batch centrifuge can be continuously loaded with a suspension for a given period of time, and during this time the suspension which is the product, which is essentially free of abrasive particles, overflows, but after this certain time the supply of the suspension must be interrupted and the backlog, d. H. the material containing the abrasive particles is removed from the centrifuge tube. An example of a suitable centrifuge of this type is a peeling centrifuge as described in "Chemical Engineers'Handbook" 5. Edition by Robert H. Perry and Cecil H. Chilton, McGraw-Hill, Inc., New York, 1973 on pages 19 to 92 to 19 to 93.

   In the case of a continuously operating centrifuge, the suspension is fed continuously and the product and the residue are continuously removed. An example of a suitable continuously operating centrifuge is described in "Chemical Engineers'Handbook" on pages 19 to 91 to 19 to 92.
 EMI2.1
 Range of 25 to 95 C to feed.



   The invention is illustrated by the following examples:

 <Desc / Clms Page number 3>

 
Example 1: Raw natural lime from Wiltshire was briefly exposed to a pebble mill in the presence of water and a dispersant to form a deflocculated suspension of natural lime containing 70% by weight lime and essentially free of large pieces of flint. This suspension was then further processed in a mill using Leighton Buzzard sand as grinding medium, consisting of particles in the size range from 0.5 to 1 mm, until the particle size distribution of the lime was such that 90% by weight of the particles united spherical diameter corresponding diameter of less than 2 11m.

   The dispersant used was a sodium polyacrylate with an average molecular weight of 1650 and the total amount used was 0.3% by weight based on the weight of the dry lime. The suspension of the finely ground lime was then passed through a sieve with a mesh size of 0.25 mm in order to separate the lime from the grinding medium. The lime passing through the sieve contained 3% by weight of particles with a diameter corresponding to a spherical diameter of over 10 μm and had an abrasion value of 110, measured according to the Valley abrasion test.



   Samples of this suspension were fed directly from the mill to a continuously operating centrifuge at an initial temperature of 85 C, the vessel of which had a cylindrical part with a diameter of 457 mm and a length of 457 mm and a conical part with a length of 254 mm, which was possessed tapered to a diameter of 365 mm. The vessel could be driven at different speeds. The screw conveyor for removing the deposited solids from the inside of the vessel was driven at 9 to 12 rev / min less than the vessel. The suspension representing the product overflowed at the end of the larger diameter vessel and the residue was transported towards the smaller diameter end.



   The centrifuge was driven at different speeds and samples of the suspension were introduced at different feed speeds to determine the maximum speed at which the suspension can be passed through the centrifuge at a given speed and at which the desired reduction in abrasion properties and Amount of particles with a diameter corresponding to a spherical diameter of over 10 11 m can be achieved.

   The results obtained are summarized in Table 1:
Table 1
 EMI3.1
 
<tb>
<tb> Centrifuge- <SEP> Partition <SEP> Dwell- <SEP> Partition <SEP> x <SEP> Feed Valley wt% <SEP> particles
<tb> speed <SEP> (x <SEP> g) <SEP> time <SEP> (s) <SEP> dwell. <SEP> speed-abrasion <SEP> above <SEP> 10 <SEP> 11m
<tb> (g. <SEP> s) <SEP> (l / min)
<tb> 1200 <SEP> 318 <SEP> 55 <SEP> 17500 <SEP> 30 <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 1400 <SEP> 433 <SEP> 48 <SEP> 20800 <SEP> 34 <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 1600 <SEP> 566 <SEP> 29 <SEP> 16400 <SEP> 57 <SEP> 30 <SEP> 0.5
<tb>
 
In any case, the product overflowed from the centrifuge in the form of a stable, pumpable suspension which had a solids content of 70% by weight and had properties suitable for transport and storage.

   The residue with a solids content in the range from 85 to 90% by weight was removed in a largely dry form.



   Example 2: Raw natural lime from the Paris basin was treated in the manner described in Example 1, so that the finely ground lime in the suspension, which passed through the sieve with a mesh size of 0.25 mm, had a particle size distribution in which 91% by weight of particles with a diameter corresponding to a spherical diameter of less than 211 m, 1.3% by weight of particles with a diameter of more than 10 11 m
 EMI3.2
 

 <Desc / Clms Page number 4>

 and a length of 500 mm, which rotated about a horizontal axis.

   The liquid fraction flowed out of the centrifuge through a threshold 150 mm above the wall of the vessel, and the solid fraction that collected on the wall of the vessel was removed by stopping the inflow of the suspension and using a double-edged blade to collect the solid Knife, whose position along the axis of the centrifuge and its radial distance from the vessel wall were controlled by suitable hydraulic pistons, was scraped out.



  The centrifuge tube was operated at a rate of 1065 RPM while the suspension was being separated while the solid was separated and at 650 RPM during the removal of the solids.



   At the start of a run, the centrifuge was accelerated to 1065 rpm within 3 minutes and the suspension was then introduced. The product began to overflow as soon as the vessel was full. The suspension and product removal were continued for 30 minutes after which the solids had almost filled the vessel and the overflowing material was returned from the vessel to the suspension reservoir. The supply of suspension with recirculation of the overflowing substance was continued for 4 minutes, after which the vessel was braked to 650 rpm in 3 minutes, the solids were scraped out within 1 minute and the vessel to 1065 rpm in 2 minutes was accelerated. After that, suspension was fed again to initiate a new cycle.

   The suspension was introduced in an amount of 154 l / min to give an average feed rate over the entire 40 min of 114 l / min. At 1065 rev / min the acceleration of the centrifuge is 475 g. The volume of the centrifuge tube was 425 l, and at a feed rate of 154 l / min the dwell time was 165 s, so that the product of acceleration and dwell time was 78500 g. s was.
 EMI4.1
 Make transport and storage suitable. The residue removed from the centrifuge had an average solids content of 87% by weight and was in a substantially dry and easy-to-use form.



   Example 3: Raw natural lime from Wiltshire was treated in the manner described in Example 1, so that the finely ground lime in the suspension which passed through the sieve with a mesh size of 0.25 mm after the grinding had a particle size distribution of 90% by weight. -% of particles with a diameter corresponding to a spherical diameter below 2 im.



   Samples of this suspension were introduced directly from the mill at an initial temperature of 85 C into a continuously operating centrifuge similar to that described in Example 1.



   Samples of the suspension were introduced at different feed rates and the proportion of particles with a diameter corresponding to a spherical diameter over 10 im and the Valley abrasion value for the suspension supplied and the suspension representing the product were measured. The speed of the centrifuge was kept constant at 1600 rpm and the screw conveyor was operated at 16 rpm less than the vessel.



  When the solids accumulated in the vessel, the difference in rotational speed was increased to 20 rpm. The volume of the centrifuge tube was 27.2 l, and the acceleration of the centrifuge at 1600 rpm was 655 g.



   The results are summarized in Table 2:

 <Desc / Clms Page number 5>

 Table 2
 EMI5.1
 
<tb>
<tb> Supply- <SEP> Dwell- <SEP> Conclusion <SEP> x <SEP>% by weight <SEP> over <SEP> Valley solids content
<tb> speed <SEP> time <SEP> dwell <SEP> 10 <SEP> m <SEP> abrasion <SEP> (% by weight)
<tb> (l / min) <SEP> (s) <SEP> (g.s) <SEP> insert <SEP> product <SEP> insert <SEP> product <SEP> insert <SEP> product
<tb> 91 <SEP> 18 <SEP> 10200 <SEP> 1, <SEP> 13 <SEP> 0, <SEP> 28 <SEP> 120 <SEP> 43 <SEP> 72, <SEP> 5 <SEP> 72, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 82 <SEP> 20 <SEP> 11300 <SEP> 1, <SEP> 13 <SEP> 0, <SEP> 28 <SEP> 127 <SEP> 33 <SEP> 72, <SEP> 0 <SEP> 71, <SEP> 8 <SEP>
<tb> 68 <SEP> 24 <SEP> 13580 <SEP> 1, <SEP> 36 <SEP> 0, <SEP> 34 <SEP> 253 <SEP> 30 <SEP> 72, <SEP> 0 <SEP> 71, <SEP> 8 <SEP>
<tb> 45 <SEP> 36 <SEP> 20350 <SEP> 1, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 97 <SEP> 27 <SEP> 72,

   <SEP> 5 <SEP> 72, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 27 <SEP> 60 <SEP> 33900 <SEP> 1, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 10 <SEP> 103 <SEP> 27 <SEP> 72, <SEP> 5 <SEP> 71, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 23 <SEP> 72 <SEP> 40700 <SEP> 1, <SEP> 24 <SEP> 0, <SEP> 07 <SEP> 103 <SEP> 27 <SEP> 72, <SEP> 5 <SEP> 72, <SEP> 0 <SEP>
<tb>
 

 <Desc / Clms Page number 6>

 
In any case, the product flowed out of the centrifuge in the form of a stable pumpable suspension with properties that make it suitable for transport and storage. The residue was removed in largely dry form with a solids content in the range from 85 to 90% by weight.



    PATENT CLAIMS:
1. A process for producing a stable, pumpable suspension of a calcium carbonate mineral, preferably in continuous operation, characterized in that abrasive particles from a deflocculated, concentrated aqueous suspension of a calcium carbonate mineral with a solids content of at least 65% by weight by centrifugation the suspension is removed under conditions in which the product of a residence time of the aqueous suspension in the centrifuge and an acceleration to which the suspension is subjected is at least 12,000 gs, corresponding to the amount of particles having a spherical diameter of more than 10 11 m Reduce diameter.


    

Claims (1)

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wässerige Suspension des Calciumcarbonat-Minerals unter Bedingungen zentrifugiert wird, bei welchen die wässerige Suspension einer Beschleunigung von mindestens 300 g ausgesetzt wird.  2. The method according to claim 1, characterized in that the aqueous suspension of the calcium carbonate mineral is centrifuged under conditions in which the aqueous suspension is subjected to an acceleration of at least 300 g. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die entflockte wässerige Suspension des Calciumcarbonat-Minerals bei einer Temperatur von 25 bis 95 C der Zentrifuge zugeführt wird.  3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the deflocculated aqueous suspension of the calcium carbonate mineral is fed to the centrifuge at a temperature of 25 to 95 ° C.
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