BE1011538A4

BE1011538A4 - Procede de fabrication de carbonate de calcium.

Info

Publication number: BE1011538A4
Application number: BE9700894A
Authority: BE
Original assignee: Lhoist Rech & Dev Sa
Priority date: 1997-11-06
Filing date: 1997-11-06
Publication date: 1999-10-05
Also published as: ZA9810169B; EP1028916A1; PL340094A1; BR9813975A; SK6292000A3; AR017571A1; WO1999024361A1; AU1015099A

Abstract

Procédé de fabrication de particules de carbonate de calcium et/ou de carbonate de calcium et de magnésium, dans lequel on traite un milieu aqueux de pH basique et contenant du Ca(OH)2 et/ou du Ca(OH)2-Mg(OH)2 en y injectant du CO2 gazeux pour former du carbonate de calcium et/ou du carbonate de calcium et de magnésium, ce traitement étant effectué à une température comprise entre 10 et 100 degré C, et dans lequel on récupère les particules de carbonate formées, caractérisé en ce qu'on effectue le traitement du milieu aqueux en présence d'un additif choisi parmi le groupe constitué de l'hydrazine, l'hydroxylamine, les sels solubles d'hydroxylamine, les sels solubles de dithionite, et leurs mélanges.

Description


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   PROCEDE DE FABRICATION DE CARBONATE DE CALCIUM 
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de particules de carbonate de calcium et/ou de carbonate de calcium et de magnésium, dans lequel on traite un milieu aqueux de pH basique et contenant du Ca (OH) 2 et/ou du Ca (OH) 2Mg (OH) 2 en y injectant du CO2 gazeux pour former du carbonate de calcium et/ou du carbonate de calcium et de magnésium, ce traitement étant effectué à une température comprise entre 10 et   100 C,   et dans lequel on récupère les particules de carbonate formées. 



   On connaît par le document WO 92/01629 un procédé de fabrication de vatérite. 



  Dans ce procédé, on injecte du CO2 de manière contrôlée dans un milieu contenant de l'hydroxyde de calcium et une amine organique. La vatérite obtenue par ce procédé a une couleur dépendant de sa teneur en Mn et en Fe. Ces composés se retrouvent dans la vatérite sous forme d'oxyde de Mn, d'oxyde et/ou d'hydroxyde de fer. 



   On connaît également par le document FR 2405903 un procédé dans lequel on solubilise dans un milieu aqueux le calcium grâce à du nitrate d'éthanolammonium pour transformer le calcium en nitrate de calcium soluble, et on récupère le filtrat riche en calcium à une carbonatation au moyen de CO2. Les particules ainsi obtenues sont de grand pureté et présentent un indice de blancheur d'environ 99,5 et un indice de jaune nul. Le procédé selon ce document nécessite deux étapes de filtration ce qui le rend coûteux. De plus les particules obtenues ont une blancheur trop importante. 



   La présente invention vise un procédé simple qui permet, par l'utilisation d'additif (s)   particulier (s),   de réduire l'influence néfaste des impuretés sur la blancheur des particules de carbonate, tout en évitant une blancheur trop excessive. 



   Dans le procédé selon l'invention, on effectue le traitement du milieu aqueux en présence d'un additif choisi parmi le groupe constitué de l'hydrazine, l'hydroxylamine, les sels solubles d'hydroxylamine, les sels solubles de dithionite, et leurs mélanges. 

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   De façon avantageuse, on effectue le traitement du milieu aqueux en présence d'un additif choisi parmi le groupe constitué de l'hydrazine, l'hydroxylamine, les   sels les sels solubles de et leurs ledit   milieu aqueux contenant une quantité dudit additif correspondant à 0,035 à 5% en poids de Ca (OH) 2 et/ou du Ca (OH) 2-Mg (OH) 2. 



   De préférence, on détermine la teneur en Mn du Ca (OH) 2 et/ou du Ca (OH) 2Mg (OH) 2 et en ce qu'on effectue le traitement du milieu aqueux en présence d'un additif choisi parmi le groupe constitué de l'hydrazine, l'hydroxylamine, les sels solubles d'hydroxylamine, les sels solubles de dithionite, et leurs mélanges, ledit milieu aqueux contenant de 1 à 8 moles, de préférence de 2 à 6 moles d'additifs par mole de Mn. 



   Selon une particularité, on effectue ledit traitement à pression atmosphérique, avantageusement sous une pression supérieure à la pression atmosphérique, de préférence sous une pression réelle comprise entre 1,2   105 Pa   et 10   105 Pa,   ce traitement étant avantageusement effectué à une température comprise entre 20 et   95 C,   de préférence entre 30 et   60 C,   par exemple d'environ   40 C.   



   Selon une forme avantageuse d'un procédé suivant l'invention, on soumet les particules de carbonate formées ou une suspension contenant ces particules à un traitement pour décomposer l'additif. Par exemple, on récupère une suspension de particules de carbonate formées et on la soumet ensuite à un traitement pour décomposer l'additif encore présent dans les particules. De tels traitements sont par exemple un traitement avec de l'hypochlorite (par exemple de sodium) et/ou avec de 
 EMI2.1 
 l'eau présentant une température supérieure à 20 C, par exemple une température comprise entre 20 et 100 C, en particulier une température de 70 C ou plus et/ou avec de la vapeur d'eau. 



   Selon une mise en oeuvre du procédé, après le traitement du milieu aqueux par injection de CO2, on sépare les particules de carbonate formées du milieu, et on réutilise au moins partiellement le milieu pour former un milieu aqueux contenant du Ca (OH) 2 et/ou du Ca (OH) 2-Mg (OH) 2 et au moins un desdits additifs. 

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   Par exemple, dans le procédé suivant l'invention, le milieu aqueux contenant du Ca   (OH) 2   et/ou du Ca (OH) 2-Mg (OH) 2 est formé par extinction de CaO et/ou CaOMgO par un milieu aqueux, l'additif étant ajouté audit milieu aqueux avant, pendant et/ou après l'extinction. 



   Enfin, l'invention a également pour objet des particules de carbonate de calcium et/ou de carbonate de calcium et de magnésium présentant une teneur en Mn exprimée en MnO comprise entre 50 ppm et 500 ppm, en particulier entre 70 et 250 ppm, et plus précisément entre 100 et 200 ppm ; une teneur en Fe exprimée en Fe203 inférieure à 2000 ppm, en particulier inférieure à 1000 ppm ; un diamètre moyen en poids inférieur à 5   u. m,   un indice de blancheur mesuré à 457 nm supérieur ou égal à 95, mais inférieur à 99 et un indice de jaune inférieur ou égal à 1,5, mais supérieur à 0,5. De telles particules ont une blancheur suffisante, mais pas excessive. 



   Des particularités et détails de l'invention ressortiront de la description détaillée suivante dans laquelle il est fait référence aux dessins ci-annexés. 



   Dans ces dessins, les figures 1 à 3 montrent schématiquement des procédés selon l'invention. 



   Dans le procédé selon la figure 1, on prépare en 1 un milieu aqueux contenant par exemple de 0,05 à 2,5% d'additif. En 2, on ajoute au milieu aqueux des 
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 particules de CaO de manière à former une suspension ou lait de Ca (OH),. En 3, on injecte dans la suspension du CO2 par exemple à un débit de 10 à 200gCO/heure/litre. Avantageusement on règle la température de la suspension en 3 par exemple entre 20 et 60 C, de préférence à environ 40 C. L'injection de CO2 se fait avantageusement dans une cuve maintenue à une pression réelle de 1, 2 105 à 10 105 Pa, de préférence de 1, 5 à 3 105 Pa. En 4 on récupère par exemple par filtration des particules de carbonate de calcium. Le filtrat ou phase liquide est alors réutilisé pour la préparation en 1 du milieu aqueux destiné à l'extinction de CaO. 



   Le procédé représenté à la figure 2 est similaire à celui représenté à la figure   I,   si ce n'est qu'on utilise comme additif de l'hydrazine et qu'on soumet en 5 une 

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 EMI4.1 
 suspension de particules de carbonate de calcium à un traitement au moyen d'une solution aqueuse contenant de l'hypochlorite de sodium, de manière à éliminer toutes traces d'hydrazine. Par séchage en 6 on obtient alors des particules sèches. 



  Le procédé suivant la figure 3 est similaire à celui de la figure 2, si ce n'est qu'on utilise un sel soluble d'hydroxylamine (par exemple un sel d'acide fort) en tant qu'additif, cet additif étant ajouté en 2 pendant, mais de préférence après l'extinction de la chaux vive, et qu'en 5 on soumet la suspension de particules de carbonate récupérée en 4 à un traitement à l'eau chauffée par exemple au moyen de vapeur d'eau (plus de 120 C), ce traitement étant apte pour décomposer toutes traces d'hydroxylamine. 



  Des exemples de réalisation seront décrits ci-après EXEMPLE 1 On a préparé un lait de chaux par réaction de chaux vive et d'eau. La chaux utilisée contenait 510 ppm de Fer exprimé sous forme de Fe203 et 125 ppm de Mn exprimé sous forme de MnO. La teneur en solide du lait était de 10% en poids par exemple. 



  D'autres teneurs en hydroxyde de calcium sont possibles. Le pH du lait de chaux ainsi formé était d'environ 12. Après avoir ramené la température à 40 C on ajouté un réactif à en une quantité correspondant à 0, 2% du poids de chaux vive utilisée. 



  On a ensuite fait barboter du CO2 dans le lait à raison de 20g CO/heure/litre. Lors de ce barbotage de CO2, le pH a diminué pour atteindre une valeur d'environ 8-8, 5 en fin d'opération de barbotage. 

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 Le tableau suivant donne les caractéristiques des carbonates ainsi obtenus. 
 EMI5.1 
 
<tb> 
<tb> 



  ADDITIFS
<tb> Pas <SEP> THB <SEP> HZ <SEP> DT <SEP> CHA <SEP> SHA
<tb> d'additif
<tb> R457 <SEP> 93,1 <SEP> 94,3 <SEP> 95,2 <SEP> 95,4 <SEP> 95,4 <SEP> 95,5
<tb> I.J. <SEP> 2,6 <SEP> 1,8 <SEP> 1,5 <SEP> 1,3 <SEP> 1,5 <SEP> 1,5
<tb> d <SEP> (lam) <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP> 2, <SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 0
<tb> 
 
 EMI5.2 
 Ce tableau montre qu'en utilisant les additifs selon l'invention (HZ hydrazine hydrate N2H4. H2O, DT dithionite de sodiumNaSO, CHA chlorhydrate d'hydroxylamineNHOH. HCl, SHA sulfate d'hydroxylamine (NHOH. HSO,), i ! a été possible par rapport aux particules de référence (sans additif) d'accroître la blancheur des particules d'environ 2 points, tout en réduisant l'indice de jaune de celles-ci d'au moins un point.

   En utilisant d'autres additifs tels que le tétrahydroborure de sodium (THB), il n'a pas été possible d'obtenir une tel accroissement de blancheur, combiné avec un tel abaissement de jaune. 



  L'indice de blancheur mesuré à 457 nm et l'indice de jaune ont été mesurés sur un appareil Elrepho 2000 de DATACOLOR. 



  Le diamètre moyen en poids (duo) est exprimé en um. 



  EXEMPLE 2 On a répété l'exemple 1, si ce n'est qu'on a utilisé des chaux vives présentant des teneurs en Fer et en Mn (exprimées en Fe203 et MnO) différentes, et qu'on a utilisé l'hydrazine comme additif à raison de 0, 2% en poids de chaux vive. 

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 Le tableau suivant donne l'indice de blancheur des particules de carbonate de calcium préparées sans hydrazine (R457 référence) et avec hydrazine (R457 hydrazine). 
 EMI6.1 
 
<tb> 
<tb> 



  Chaux <SEP> n  <SEP> Fe201 <SEP> (ppm) <SEP> MnO <SEP> (ppm) <SEP> R457 <SEP> référence <SEP> R457
<tb> hydrazine
<tb> 1 <SEP> 390 <SEP> 115 <SEP> 94, <SEP> 3 <SEP> 96, <SEP> 6
<tb> 2 <SEP> 900 <SEP> 109 <SEP> 94, <SEP> 2 <SEP> 95, <SEP> 8
<tb> 3 <SEP> 330 <SEP> 109 <SEP> 94, <SEP> 8 <SEP> 97, <SEP> 4
<tb> 4 <SEP> 500 <SEP> 125 <SEP> 93, <SEP> 1 <SEP> 95, <SEP> 1
<tb> 5 <SEP> 910 <SEP> 175 <SEP> 92, <SEP> 8 <SEP> 95, <SEP> 8
<tb> 
 EXEMPLE 3 On a répété l'exemple 2, si ce n'est qu'on a utilisé 0,   1%   d'hydrazine, 0,2 % de dithionite de sodium et un mélange de 0,   1%   d'hydrazine et 0,   1%   de dithionite de sodium en tant qu'additif. 



  Le tableau suivant donne l'indice de blancheur des particules de carbonate de calcium préparées sans additif (R457 référence), avec hydrazine (R457 HZ), avec dithionite de sodium (R457 DT) et avec le mélange (R457 HZ+DT). 
 EMI6.2 
 
<tb> 
<tb> 



  Chaux <SEP> nO <SEP> Fe20) <SEP> MnO <SEP> ppm <SEP> R457 <SEP> réf <SEP> R457 <SEP> HZ <SEP> R457 <SEP> DT <SEP> R457
<tb> ppm <SEP> HZ+DT
<tb> 1 <SEP> 910 <SEP> 175 <SEP> 92,8 <SEP> 95,9 <SEP> 95,8 <SEP> 95, <SEP> 9
<tb> 2 <SEP> 740 <SEP> 90 <SEP> 94, <SEP> 4 <SEP> 95. <SEP> 8 <SEP> 95, <SEP> 7 <SEP> 95, <SEP> 8
<tb> 3 <SEP> 500 <SEP> 125 <SEP> 93, <SEP> 1 <SEP> 95, <SEP> 2 <SEP> 95, <SEP> 5 <SEP> 95, <SEP> 4
<tb> 
 

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 Pour éliminer toute trace d'hydrazine dans les particules de carbonate, on peut   soumettre les particules à un contenant   de    l'hypochlorite   de sodium. 



  EXEMPLE 4 On a répété l'exemple 2, si ce n'est qu'on a utilisé une chaux vive contenant 910 ppm de fer exprimé sous forme de   Fe203et   175 ppm de Mn exprimé sous forme de MnO. 



  Les additifs utilisés étaient l'hydrazine (HZ) à raison de 0,1 et 0,2 % du poids de chaux vive, le chlorhydrate d'hydroxylamine (CHA) à raison de 0,1 et 0,2 % du poids de chaux vive, le sulfate d'hydroxylamine (SHA) à raison 0,2% en poids de chaux vive, et des mélanges de ces additifs. 



  Le tableau suivant donne l'indice de blancheur et l'indice de jaune des particules de carbonate de calcium de diamètre moyen compris entre 2 et 2,5   um.   
 EMI7.1 
 
<tb> 
<tb> 



  Addi-réf. <SEP> HZ <SEP> CHA <SEP> SHA <SEP> HZ <SEP> + <SEP> CHA <SEP> CHA <SEP> + <SEP> SHA
<tb> tif
<tb> % <SEP> 0 <SEP> 0,1 <SEP> 0,2 <SEP> 0,1 <SEP> 0,2 <SEP> 0,2 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1
<tb> R457 <SEP> 92,5 <SEP> 95,3 <SEP> 95,7 <SEP> 95,7 <SEP> 95,9 <SEP> 95,6 <SEP> 95,7 <SEP> 95,7
<tb> I.J. <SEP> 3,1 <SEP> 1,5 <SEP> 1,4 <SEP> 1,5 <SEP> 1,3 <SEP> 1,5 <SEP> 1,5 <SEP> 1,5
<tb> 
   On a de la   dolomie cuite (CaO-MgO) au lieu de CaO. On a observé de manière similaire une 

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 blancheur plus importante des particules de carbonate et une atténuation de l'aspect jaune. 



  Les particules de carbonate de calcium et/ou de carbonate de calcium et de magnésium produite par le procédé suivant l'invention, en particulier les particules présentant : * une teneur en Mn exprimée en MnO comprise entre 50 ppm et 500 ppm, de préférence comprise entre 70 et 250 ppm, plus précisément entre 100 et 200 ppm ; * une teneur en Fer exprimée en Fe203 inférieure à 2000 ppm, de préférence inférieure à 1000 ppm ; 
 EMI8.1 
 * un diamètre moyen en poids inférieur à 5 um, de préférence inférieur à 3 um ; * un indice de blancheur mesuré à 457 nm supérieur ou égal à 95, mais inférieur à 99, et * un indice de jaune inférieur ou égal à 1,5, mais supérieur à 0,5 trouvent de nombreuses applications en tant qu'additifs pour peintures, plastiques, caoutchoucs, colle, papiers, etc.

Claims

EMI9.1

REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de particules de carbonate de calcium et/ou de carbonate de calcium et de magnésium, dans lequel on traite un milieu aqueux de pH basique et contenant du Ca (OH) 2 et/ou du Ca (OH) 2-Mg (OH) 2 en y injectant du CO2 gazeux pour former du carbonate de calcium et/ou du carbonate de calcium et de magnésium, ce traitement étant effectué à une température comprise entre 10 et 100 C, et dans on récupère les particules de carbonate formées, caractérisé en ce qu'on effectue le traitement du milieu aqueux en présence d'un additif choisi parmi le groupe constitué de l'hydrazine, l'hydroxylamine, les sels solubles d'hydroxylamine, les sels solubles de dithionite, et leurs mélanges.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue le traitement du milieu aqueux en présence d'un additif choisi parmi le groupe constitué de l'hydrazine, l'hydroxylamine, les sels solubles d'hydroxylamine, les sels solubles de dithionite, et leurs mélanges, ledit milieu aqueux contenant une quantité dudit additif correspondant à 0,035 à 5% en poids de Ca (OH) 2 et/ou du Ca (OH) 2- Mg (OH) .

3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on détermine la teneur en Mn du Ca (OH) 2 et/ou du Ca (OH) 2-Mg (OH) 2 et en ce qu'on effectue le traitement du milieu aqueux en présence d'un additif choisi parmi le groupe constitué de l'hydrazine, l'hydroxylamine, les sels solubles d'hydroxylamine, les sels solubles de dithionite, et leurs mélanges, ledit milieu aqueux contenant de 1 à 8 moles, de préférence de 2 à 6 moles d'additifs par mole de Mn.

4. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on effectue ledit traitement sous une pression supérieure à la pression atmosphérique, de préférence sous une pression comprise entre 1, 2 105 Pa et 10 105 Pa.

5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'on effectue le traitement à une température comprise entre 20 et 95 C, de préférence entre 30 et 60 C. <Desc/Clms Page number 10> EMI10.1 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on soumet les particules de carbonate formées à un traitement pour décomposer l'additif.

7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'on récupère les particules de carbonate formées et en ce qu'on les soumet à un traitement pour décomposer l'additif encore présent dans les particules.

8. Procédé suivant la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'on soumet les particules de carbonate formées ou récupérées, de préférence sous forme de suspension, à un traitement avec de l'hypochlorite et/ou avec de l'eau présentant une température supérieure à 70 C.

9. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'après le traitement du milieu aqueux par injection de CO2, on sépare les particules de carbonate formées du milieu, et on réutilise au moins partiellement le milieu pour former un milieu aqueux contenant du Ca (OH) 2 et/ou du Ca (OH) 2Mg (OH) 2 et au moins un desdits additifs.

10. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le milieu aqueux contenant du Ca (OH) 2 et/ou du Ca (OH) 2-Mg (OH) 2 est formé par extinction de CaO et/ou CaO-MgO par un milieu aqueux, l'additif étant ajouté audit milieu aqueux avant, pendant et/ou après l'extinction.

)). Particules de carbonate de calcium présentant une teneur en Mn exprimée en MnO comprise entre 50 ppm et 500 ppm, une teneur en Fe exprimée en Fie203 inférieure à 2000 ppm, un diamètre moyen en poids inférieur à 5 um, un indice de blancheur mesuré à 457 nm supérieur ou égal à 95, mais inférieur à 99, et un indice de jaune inférieur ou égal à 1, 5, mais supérieur à 0, 5.

12. Particules de carbonate de calcium et de magnésium présentant une teneur en Mn exprimée en MnO comprise entre 50 ppm et 500 ppm, une teneur en Fe exprimée en Fie203 inférieure à 2000 ppm, un diamètre moyen en poids inférieur à 5 um, un indice de blancheur mesuré à 457 nm supérieur ou égal à 95, mais inférieur à 99, et un indice de jaune inférieur ou égal à 1, 5, mais supérieur à 0, 5