CN114599609A - 由石灰泥制备纯化的沉淀碳酸钙的方法 - Google Patents
由石灰泥制备纯化的沉淀碳酸钙的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114599609A CN114599609A CN202080073177.8A CN202080073177A CN114599609A CN 114599609 A CN114599609 A CN 114599609A CN 202080073177 A CN202080073177 A CN 202080073177A CN 114599609 A CN114599609 A CN 114599609A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- slurry
- calcium carbonate
- lime mud
- flowing
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 198
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 150
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 title claims abstract description 106
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 title claims abstract description 106
- 239000004571 lime Substances 0.000 title claims abstract description 106
- 229940088417 precipitated calcium carbonate Drugs 0.000 title claims abstract description 53
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 265
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 81
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 65
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 65
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 53
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- JYYOBHFYCIDXHH-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;hydrate Chemical compound O.OC(O)=O JYYOBHFYCIDXHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000010448 nahcolite Substances 0.000 claims abstract description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000003738 black carbon Substances 0.000 claims description 78
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 58
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 48
- 238000005188 flotation Methods 0.000 claims description 36
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 24
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 18
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 18
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 16
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 15
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 14
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 13
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 13
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 12
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 11
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 9
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 7
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 7
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 7
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 7
- 229920001495 poly(sodium acrylate) polymer Polymers 0.000 claims description 7
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 6
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims description 5
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 5
- VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N Fumaric acid Chemical group OC(=O)\C=C\C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N 0.000 claims description 4
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- -1 alkyl pyridinium Chemical compound 0.000 claims description 4
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Chemical group OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims description 3
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims description 3
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 claims description 3
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 2-(3-fluorophenyl)-1h-imidazole Chemical group FC1=CC=CC(C=2NC=CN=2)=C1 JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FEWFXBUNENSNBQ-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxyacrylic acid Chemical group OC(=C)C(O)=O FEWFXBUNENSNBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 241000219310 Beta vulgaris subsp. vulgaris Species 0.000 claims description 2
- GAWIXWVDTYZWAW-UHFFFAOYSA-N C[CH]O Chemical group C[CH]O GAWIXWVDTYZWAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical group CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Chemical group OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000021536 Sugar beet Nutrition 0.000 claims description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 2
- LDHQCZJRKDOVOX-NSCUHMNNSA-N crotonic acid Chemical group C\C=C\C(O)=O LDHQCZJRKDOVOX-NSCUHMNNSA-N 0.000 claims description 2
- 125000005265 dialkylamine group Chemical group 0.000 claims description 2
- JRBPAEWTRLWTQC-UHFFFAOYSA-N dodecylamine Chemical compound CCCCCCCCCCCCN JRBPAEWTRLWTQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 claims description 2
- 239000001530 fumaric acid Chemical group 0.000 claims description 2
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 claims description 2
- MTNDZQHUAFNZQY-UHFFFAOYSA-N imidazoline Chemical compound C1CN=CN1 MTNDZQHUAFNZQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical group OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011976 maleic acid Chemical group 0.000 claims description 2
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical group O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N methylenebutanedioic acid Chemical group OC(=O)CC(=C)C(O)=O LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920005646 polycarboxylate Polymers 0.000 claims description 2
- 150000003141 primary amines Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 2
- 239000003760 tallow Substances 0.000 claims description 2
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 claims description 2
- LDHQCZJRKDOVOX-UHFFFAOYSA-N trans-crotonic acid Chemical group CC=CC(O)=O LDHQCZJRKDOVOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 241000589562 Brucella Species 0.000 abstract 1
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 36
- 239000000047 product Substances 0.000 description 29
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 12
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 12
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 12
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 10
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 10
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 10
- 238000004537 pulping Methods 0.000 description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- WVYWICLMDOOCFB-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-2-pentanol Chemical compound CC(C)CC(C)O WVYWICLMDOOCFB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 4
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000011087 paperboard Substances 0.000 description 4
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 4
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 4
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 3
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 3
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 239000012264 purified product Substances 0.000 description 3
- 239000012521 purified sample Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001062472 Stokellia anisodon Species 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- PWZFXELTLAQOKC-UHFFFAOYSA-A dialuminum;hexamagnesium;carbonate;hexadecahydroxide;tetrahydrate Chemical compound O.O.O.O.[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[O-]C([O-])=O PWZFXELTLAQOKC-UHFFFAOYSA-A 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 229910001701 hydrotalcite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229960001545 hydrotalcite Drugs 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000003878 thermal aging Methods 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 2-methylphenol;3-methylphenol;4-methylphenol Chemical compound CC1=CC=C(O)C=C1.CC1=CC=CC(O)=C1.CC1=CC=CC=C1O QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100031260 Acyl-coenzyme A thioesterase THEM4 Human genes 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000638510 Homo sapiens Acyl-coenzyme A thioesterase THEM4 Proteins 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 206010027146 Melanoderma Diseases 0.000 description 1
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N alpha-terpineol Chemical compound CC1=CCC(C(C)(C)O)CC1 WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 1
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 238000009993 causticizing Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 229930003836 cresol Natural products 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N delta-terpineol Natural products CC(C)(O)C1CCC(=C)CC1 SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 1
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000002356 laser light scattering Methods 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000003265 pulping liquor Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 229940116411 terpineol Drugs 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical class [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
- C01F11/18—Carbonates
- C01F11/182—Preparation of calcium carbonate by carbonation of aqueous solutions and characterised by an additive other than CaCO3-seeds
- C01F11/183—Preparation of calcium carbonate by carbonation of aqueous solutions and characterised by an additive other than CaCO3-seeds the additive being an organic compound
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
- C01F11/18—Carbonates
- C01F11/185—After-treatment, e.g. grinding, purification, conversion of crystal morphology
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/12—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/22—Rheological behaviour as dispersion, e.g. viscosity, sedimentation stability
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/40—Production or processing of lime, e.g. limestone regeneration of lime in pulp and sugar mills
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Paper (AREA)
- Cyclones (AREA)
- Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)
- Colloid Chemistry (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Abstract
本发明提供一种由石灰泥制备纯化的沉淀碳酸钙的方法，所述方法可包括将石灰泥饼与水和碳酸钠混合以形成第一浆料；在一定条件下加热所述第一浆料以使所述浆料老化并形成钙水碱、碳酸钠钙石和单斜钠钙石中的一者或多者；从所老化的浆料中分离固体部分；在足以将钙水碱、碳酸钠钙石和单斜钠钙石中的一者或多者分解成CaCO3固体级分和Na2CO3固体级分并除去钠盐的条件下洗涤所述固体部分；以及将所述CaCO3固体级分与水和分散剂混合以将所述CaCO3固体级分分散在水中并形成在100rpm下具有小于约1000cps的布氏粘度的分散浆料，从而产生含有所述纯化的沉淀碳酸钙的分散浆料。
Description
技术领域
本公开整体涉及处理作为废品产生的石灰泥饼以产生沉淀碳酸钙的方法，以及具体地涉及用于处理作为废品产生的石灰泥饼以产生适合用作纸和纸板中的填料和/或颜料的沉淀碳酸钙的方法。
背景技术
纸和纸板中的主要组分是通过各种机械和/或化学制浆工艺由木材或其他植物来源生产的纤维素纸浆纤维。造纸工业中使用的主要化学制浆工艺是碱性“牛皮纸”工艺，该工艺在蒸煮工艺步骤中使用氢氧化钠(苛性钠)和硫化钠以从纤维素纸浆纤维中提取和分离非纤维素材料。尤其，制浆的另一个常见变化是没有硫化钠，并且这被称为苛性制浆。
为了使制浆过程的操作和经济效率最大化，尽可能多地回收和再利用化学品。在该化学品回收过程中，一些制浆操作包括石灰窑。石灰窑用于生产石灰(CaO)，该石灰在称为苛性化的过程中与“绿液”结合(熟化)。绿液来源于制浆和苛性化之间的制浆过程。如果不存在石灰窑，则购买商业石灰(CaO)并在单程苛性化回路中使用。
绿液的主要化学成分是碳酸钠，并且石灰与碳酸钠反应经由以下反应步骤产生氢氧化钠(苛性钠)和碳酸钙(CaCO3)：
CaO+H2O→Ca(OH)2 (1)
Ca(OH)2+Na2CO3→CaCO3+2NaOH (2)
步骤2中产生的碳酸钙在工业中称为“石灰泥，”而氢氧化钠(苛性钠)溶液称为“白液。”步骤2中的反应条件使石灰泥沉淀为相对较大的颗粒，其可从白液流中快速分离。洗涤和过滤后，石灰泥要么再循环回石灰窑(如果存在)，要么在填埋场中处理。在实践中，系统通常包括再循环的和一些被填埋的净化的石灰泥。
纸和纸板产品通常包括碳酸钙作为由石灰石粉产生的细颗粒或合成沉淀作为填料和/或涂布颜料，因为与其他矿物颜料相比，其固有的白度和亮度优越。尽管含有碳酸钙，但石灰泥通常不适合用作纸和纸板中的填料和/或涂布颜料。石灰泥具有相对低的白度和亮度。此外，由于残留的苛性钠，石灰泥通常具有大的粒度和升高的pH。由制浆非木材物种(诸如芦苇和稻草)产生的石灰泥通常含有较高水平的高表面积硅质矿物，这增加了石灰泥颗粒的比表面积并使它们不适合用作常规造纸中的填料。
石灰泥的另一个危害是黑炭颗粒可能与石灰泥颗粒混合。黑炭可源自回收锅炉中的燃烧，其可被带入绿液中并最终进入由绿液的苛性化产生的石灰泥中。可产生黑点的黑炭在用于纸张的白色颜料中是非常不希望的。由于这些原因，当石灰泥没有在石灰窑中重新燃烧以产生氧化钙(CaO)以在苛性化步骤中再利用时，石灰泥会在填埋场中处理。即使当再循环石灰泥时，净化更多的石灰泥以便(i)提高制浆能力，(ii)或清理非工艺元件的系统并提高工艺效率也可能是有利的。
发明内容
如果可以处理石灰泥以使其适合用作纸和纸板的填料和/或涂布颜料而不是被填埋，则这将是有利的。它还将提高造纸厂购买的石灰的总利用率，并降低其购买的矿物填料和/或涂布颜料的消耗。另外，将这种石灰泥精炼成可行的新产品支持了支持循环经济的公司的全球努力，其中通过材料的再利用、再循环或再利用使浪费最小化并且资源利用更有效。
根据本公开的实施方案，一种由石灰泥制备纯化的沉淀碳酸钙的方法可包括将石灰泥饼与水和碳酸钠混合以形成第一浆料；在一定条件下加热所述第一浆料以使所述浆料老化并形成钙水碱、碳酸钠钙石和单斜钠钙石中的一者或多者；从所老化的浆料中分离固体部分；在足以将钙水碱、碳酸钠钙石和单斜钠钙石中的一者或多者分解成CaCO3固体级分和Na2CO3固体级分并除去钠盐的条件下洗涤所述固体部分；以及将所述CaCO3固体级分与水和分散剂混合以将所述CaCO3固体级分分散在水中并形成在100rpm下具有小于约1000cps的布氏粘度的分散浆料，从而产生含有所述纯化的沉淀碳酸钙的分散浆料。
根据本公开的实施方案，一种用于由石灰泥制备纯化的沉淀碳酸钙的方法可包括将石灰泥饼与水和分散剂混合以形成在100rpm下具有小于约1000cps的布氏粘度的第一浆料；将所述第一浆料研磨至约0.4微米至约5微米的中值粒度；在足以获得包含杂质颗粒的离心滤液浆料和包含纯化的碳酸钙的糊状物的条件下对所研磨的浆料进行相分离；以及将所述糊状物在水中稀释至目标固体含量，从而产生含有所述纯化的沉淀碳酸钙的分散浆料。
根据本公开的实施方案，一种用于由石灰泥制备纯化的沉淀碳酸钙的方法可包括将石灰泥饼与水混合以形成第一浆料；将所述第一浆料的pH调节为约10至约11；在足以实现约500g至约2000g的g-力的条件下将所述第一浆料离心约1分钟至约10分钟的停留时间以获得包含杂质颗粒的离心滤液浆料和包含纯化的碳酸钙的糊状物；以及将所述糊状物与水和分散剂混合以形成在100rpm下具有小于约1000cps的布氏粘度并含有所述纯化的沉淀碳酸钙的分散浆料。
根据本公开的实施方案，一种用于由石灰泥制备纯化的沉淀碳酸钙的方法，将石灰泥饼与水混合以形成第一浆料；将所述第一浆料的pH调节为约8至约11；将所述第一浆料与硅酸盐浮选捕收剂化合物混合以形成第二浆料；在足以形成含有硅酸盐颗粒杂质的浓缩泡沫和含有CaCO3的末段浆的条件下通过浮选池系统处理所述第二浆料；将所述末段浆洗涤并分离成含有过量可溶性盐的液相和含有纯化的CaCO3的糊状物；以及将所述糊状物与水混合以形成在100rpm下具有小于约100cps的粘度并含有所述纯化的沉淀碳酸钙的分散浆料。
根据本公开的实施方案，一种从含有碳酸钙和黑炭的起始浆料中除去黑炭的方法可包括在足以使黑炭颗粒上升到顶部并形成第一溢流以及使所述碳酸钙留在底部以形成第一底流的条件下使起始浆料流入第一水力旋流器；在足以使黑炭颗粒上升到顶部并形成第二溢流以及使所述碳酸钙留在底部以形成第二底流的条件下使所述第一底流流入第二水力旋流器；在足以使黑炭颗粒上升到顶部并形成第三溢流以及使所述碳酸钙留在底部以形成第三底流的条件下使所述第一溢流流入第三水力旋流器；使所述第二底流流入回收室；使所述第二溢流流入所述第一水力旋流器；使所述第三底流流入所述第一水力旋流器；在足以使黑炭颗粒上升到顶部并形成第四溢流以及使所述碳酸钙留在底部以形成第四底流的条件下使所述第三溢流流入第四水力旋流器；使所述第四溢流流入废料容器；以及使所述第四底流流入所述第三水力旋流器。
根据本公开的实施方案，一种从含有碳酸钙和黑炭的起始浆料中除去黑炭的方法可包括在足以使黑炭颗粒上升到顶部并形成溢流以及使所述碳酸钙留在底部以形成底流的条件下使起始浆料流入水力旋流器；使所述溢流流入废料；以及使所述底流流入回收室。
根据本公开的实施方案，一种从含有碳酸钙和黑炭的起始浆料中除去黑炭的方法可包括在足以使黑炭颗粒上升到顶部并形成第一溢流以及使所述碳酸钙留在底部以形成第一底流的条件下使起始浆料流入第一水力旋流器；在足以使黑炭颗粒上升到顶部并形成第二溢流以及使所述碳酸钙留在底部以形成第二底流的条件下使所述第一底流流入第二水力旋流器；使所述第一溢流和第二溢流流入废料；以及使所述第二底流流入回收室。
根据本公开的实施方案，一种从含有碳酸钙和黑炭的起始浆料中除去黑炭的方法可包括使用在捕集罐的中心处或附近的连续流入将所述起始浆料装载到所述捕集罐中；使用搅拌器以约0.1m/sec至约1.5m/sec的尖端速度以及在足以使黑炭颗粒上升到所述捕集罐的顶部并使碳酸钙沉降到所述捕集罐的底部的条件下搅拌所述捕集罐中的所述起始浆料，停留时间为约4min至约10min；以及将所述碳酸钙从所述捕集罐的所述底部泵送到回收容器。
根据本公开的实施方案，一种从含有碳酸钙和黑炭的起始浆料中除去黑炭的方法可包括用搅拌器以约1m/sec至约5m/sec的尖端速度使含臭氧气体以约0.1升/分钟至约2升/分钟的每升起始浆料的流速流过所述起始浆料，其中所述黑炭被所述臭氧氧化成二氧化碳气体并用气流除去。
根据本公开的实施方案，一种从含有碳酸钙和黑炭的起始浆料中除去黑炭的方法可包括将所述起始浆料与起泡剂和浮选捕收剂化合物混合以形成第二浆料；通过浮选设备在约1slpm至约3slpm的每升第二浆料的气流下并用搅拌器以约150m/min至约500m/min的尖端速度处理所述第二浆料约1min至约10min，泡沫从所述浮选设备溢出以及末段浆留在所述浮选装置中，所述泡沫包含所述黑炭并且所述末段浆包含碳酸钙；以及收集所述末段浆并将所述末段浆分散在水中以形成含有所述碳酸钙的分散浆料。
在除去黑炭的方法的任何前述实施方案中，起始浆料可以是纯化的沉淀碳酸盐产物的浆料。例如，起始浆料可以是由本文公开的任何方法产生的纯化的沉淀碳酸盐产物的浆料。
附图说明
图1A是根据本公开的实施方案的捕集罐的示意图；
图1B是根据本公开的实施方案的捕集罐的示意图；
图2是示出用于除去废品中的黑炭的四个水力旋流器的简化流程图。
图3示出石灰泥样品在两个放大倍数下的场发射扫描电子显微镜图像。较高的放大倍数示出杂质(片状和非常细的颗粒)如何嵌入碳酸钙附聚物中。
具体实施方式
根据本公开的实施方案处理石灰泥的方法可包括一系列化学和机械处理。根据本公开的方法将石灰泥废品加工成合适尺寸和纯度的颗粒以用作纸和纸板产品中的填料和/或颜料，并除去不期望的无机物质，诸如矿物硅酸盐和黑色含碳材料。通常适合用作填料或颜料的沉淀碳酸钙可具有约0.5μm至约5μm的中值粒度分布、约3m2/g至约20m2/g的比表面积、大于约80的ISO亮度和无可见黑炭中的一者或多者。除非另有说明，否则在本文中，使用激光散射仪器(诸如Horiba LA-950)测量所得沉淀碳酸钙的中值粒度分布。用于粒度测量的样品制备涉及与分散剂聚合物(诸如聚(丙烯酸))混合，然后超声处理。
根据本公开由石灰泥制备沉淀碳酸钙的方法可包括除去具有高比表面积的杂质和除去可见黑炭中的一者或两者。通过除去或减少具有高比表面积的杂质和除去可见黑炭来制备沉淀碳酸钙的方法可包括两步法。在实施方案中，本公开的方法可除去高比表面积材料以产生纯化的沉淀碳酸钙。在实施方案中，该方法可包括进一步处理所得纯化的沉淀碳酸钙以除去可见黑炭，以进一步精制纯化的沉淀碳酸钙。在实施方案中，本公开的方法可除去黑炭以产生纯化的沉淀碳酸钙。
高比表面积杂质可包括硅酸盐、硅酸钙水合物、类水滑石化合物、铝酸钙、磷酸钙和无定形硅酸盐中的一者或多者。高比表面积通常是指比表面积大于20m2/g的杂质颗粒。例如，高比表面积材料可具有大于20m2/g至100m2/g或更大的表面积。例如，此类高表面积材料的典型表面积为约40m2/g至约60m2/g。
黑炭是可存在于石灰泥中的黑色含碳材料。根据石灰泥的来源，可能需要对石灰泥进行处理以除去高比表面积杂质和黑炭。另选地，可能只需要除去黑炭。当与除去高比表面积材料的方法组合使用时，可在除去高比表面积材料之后进行黑炭的除去。通常，进行黑炭的除去到没有剩余可见黑炭的点。
本公开的实施方案包括通过一种或多种浮选池方法、热老化方法和相分离方法除去高比表面积杂质。本公开的实施方案可单独地或另外地包括通过水力旋流器方法、捕集罐方法、臭氧方法和浮选方法中的一者或多者除去可见黑炭。可使用任何一种或多种高比表面积杂质除去方法和任何一种或多种可见黑炭去除方法的任何合适组合。
在本公开的任何方法中，石灰泥饼可在许多工艺中作为废品产生，诸如牛皮纸纸浆厂、甜菜生产和乙炔生产的副产物。石灰泥可以是石灰与来自回收锅炉熔炼的绿液反应的反应产物。熔炼物可来自燃烧牛皮纸工艺黑液或苏打工艺(NSSC)黑液或来自化学机械制浆液(CMP、CTMP、APMP)。
在本文公开的任何方法中，可通过将石灰泥饼与水混合以形成第一浆料并洗涤第一浆料以除去存在于石灰泥饼中的苛性钠来洗涤石灰泥饼。
在进行pH调节的本公开的任何方法中，可通过使二氧化碳气体和/或含二氧化碳的气体流过浆料来降低pH。例如，可使用烟道气。其他合适的气体包括诸如来自液化源的纯二氧化碳气体、稀释的燃烧烟道气、来自乙醇或石化源的二氧化碳副产物。烟道气可来自二氧化碳含量为约8％至约30％的锅炉或窑。
在进行研磨的本公开的任何方法中，研磨可通过用于细磨的任何已知的合适方法来完成。例如，可通过各种已知的研磨技术诸如球磨机、砂磨机和介质研磨机来研磨浆料。例如，可使用玻璃、砂和/或陶瓷介质，使用竖直或水平搅拌介质研磨机来研磨浆料。介质可具有约0.5mm至约3mm的中值直径。将浆料研磨成适于预期最终用途的粒度。例如，在处理石灰泥以形成沉淀碳酸钙时，本公开的方法可包括研磨至约0.5微米至约5微米、约1微米至约2微米、约0.5微米至约1微米、约3微米至约5微米或约2微米至约3微米的中值粒度。合适的尺寸包括约0.5微米、1微米、1.5微米、2微米、2.5微米、3微米、3.5微米、4微米、4.5微米和5微米的中值粒度。
浮选池方法
在实施方案中，用于由石灰泥制备沉淀碳酸钙的方法可包括使用浮选池以从石灰泥中除去高比表面积杂质。浮选池技术通常用于除去平均粒度为约50微米至500微米的较大粒度杂质。已经有利地发现，根据本公开的方法可允许使用浮选池技术来除去较小粒度杂质，诸如4微米至20微米的粒度。参考图3，高表面积材料通常与碳酸钙晶体结合在一起形成附聚物。令人惊讶地发现，尽管存在这种附聚，但可通过本公开的浮选池方法实现此类杂质的分离。技术人员不期望使用常规浮选池技术或甚至离心来分离此类附聚物而不除去或不利地影响碳酸钙的能力。
该方法可包括将石灰泥饼与水混合以形成第一浆料并将pH调节为约8至约11、或约9至约10.5、或约8至约10或约8至约11。其他合适的pH值包括约8、8.5、9、9.5、10、10.5和11。然后可将第一浆料与硅酸盐浮选捕收剂化合物混合以形成第二浆料并且可用水将第二浆料稀释至基于第二浆料的总重量计约5重量％至约15重量％的固体含量。另选地，可通过在将石灰泥饼与水混合以形成第一浆料时进行稀释来实现基于浆料的总重量计约5重量％至约15重量％的固体含量。
然后可在足以形成含有硅酸盐颗粒杂质的浓缩泡沫和含有CaCO3的末段浆的条件下通过浮选池系统处理第二浆料。
可将末段浆洗涤并分离成含有过量可溶性盐的液相和含有纯化的CaCO3的糊状物。可将糊状物与水和分散剂混合以形成在100rpm下具有小于约1000cps的粘度的分散浆料。
纯化的沉淀碳酸钙产物产生分散浆料。如果特定应用需要，可将分散浆料研磨至约0.5微米至5微米的中值粒度和/或如果研磨后pH在该范围之外，则可将pH调节为约9至约10.5。
在实施方案中，可将具有硅酸盐浮选捕收剂化合物的第一浆料混合至基于浆料的总重量计约5重量％至约40重量％的固体含量。其他合适的范围包括约5重量％至约20重量％、约5重量％至约10重量％、约20重量％至约25重量％、约30重量％至约40重量％。其他合适的值包括基于第一浆料的总重量计约5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、12重量％、14重量％、16重量％、18重量％、20重量％、22重量％、24重量％、26重量％、28重量％、30重量％、32重量％、34重量％、36重量％、37重量％、38重量％和40重量％。
硅酸盐浮选捕收剂化合物可以是基于胺的化合物。例如，硅酸盐浮选捕收剂可以是伯胺、二烷基胺、叔胺和季胺中的一者或多者。具体的化合物示例包括但不限于牛脂、椰油胺、羟乙基烷基咪唑啉、月桂胺、长链烷基吡啶鎓和正烷基三甲基铵。硅酸盐浮选捕收剂化合物是可商购获得的并且可包括
3135(Clariant)、
K2C(Clariant)、
1019(Akzo Nobel Surface Chemistry,LLC)、MD 20763(Akzo Nobel)、
1208(ArrMaz)和
DA-17(Evonik Industries)、
(AkzoNobel)和
(Akzo Nobel)中的一者或多者。
硅酸盐浮选捕收剂化合物可以基于石灰泥饼的干质量计约0.1重量％至约0.3重量％的量提供在第一浆料中。
热老化方法
根据实施方案，用于由石灰泥制备沉淀碳酸钙的方法可包括将石灰泥在碳酸钠中热老化以减少高比表面积杂质。在实施方案中，该方法可包括将石灰泥饼与水和碳酸钠混合以形成第一浆料，并在一定条件下加热第一浆料以使浆料老化并形成钙水碱(Na2Ca(CO3)2 2H2O、碳酸钠钙石(Na2Ca2(CO3)3和单斜钠钙石(Na2Ca(CO3)2.5H2O)中的一者或多者。该方法还可包括从老化的浆料中分离固体部分，并在一定条件下洗涤固体部分以将钙水碱、碳酸钠钙石和单斜钠钙石中的一者或多者分解成CaCO3固体级分和Na2CO3溶液级分并除去钠盐。然后可将CaCO3固体级分与水和分散剂混合以将CaCO3固体级分分散在水中并形成在100rpm下具有小于约100cps的布氏粘度的分散浆料。除非另有说明，否则本文报告的粘度值是布氏粘度值。CaCO3固体级分是具有例如用于造纸应用的合适比表面积的纯化的沉淀碳酸钙。
如果所需应用需要，然后可将分散浆料研磨至约0.5微米至约5微米的中值粒度，和/或可将pH调节至约8至约11的pH。例如，pH可为约9至约10，或约9至约10.5，或约8至约10，或约8至约11。其他合适的pH值包括约8、8.5、9、9.5、10、10.5和11。
在实施方案中，该方法可包括在热老化之前洗涤第一浆料。可例如使用压滤机、澄清器和/或旋转真空过滤器来洗涤第一浆料。在实施方案中，可使用水来完成洗涤。例如，可使用等于第一浆料的固体干质量的约1至约5倍的水量。
在实施方案中，可通过将浆料加热至约80℃至约130℃、约90℃至约100℃、约85℃至约95℃或约80℃至约90℃的温度来进行热老化。其他合适的温度包括约80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃和130℃。
在实施方案中，浆料可老化约2小时至约8小时、约2小时至约4小时、约3小时至约7小时、约5小时至约8小时或约3小时至约6小时。其他合适的时间包括约2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时或8小时。
在实施方案中，第一浆料可包括基于第一浆料的总重量计约20重量％至约40重量％的碳酸钠。碳酸钠的其他合适的量包括约25重量％至约40重量％、约30重量％至约35重量％、约20重量％至约30重量％或约25重量％至约35重量％。例如，第一浆料可包括基于第一浆料总重量计约20重量％、22重量％、24重量％、26重量％、28重量％、30重量％、32重量％、34重量％、36重量％、38重量％或40重量％。
在实施方案中，第一浆料可包括基于第一浆料的总重量计约5重量％至约30重量％的石灰泥。石灰泥的其他合适的量包括约5重量％至约15重量％、约10重量％至约20重量％、约15重量％至约30重量％。例如，第一浆料可包括约5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％、15重量％、16重量％、17重量％、18重量％、19重量％、20重量％、21重量％、22重量％、23重量％、24重量％、25重量％、26重量％、27重量％、28重量％、29重量％或30重量％。
在实施方案中，在与老化的浆料分离后，将固体部分用水洗涤。可使用已知设备通过使水通过滤饼或糊状物来进行洗涤。例如，可使用压滤机。另选地，可将固体部分再悬浮于水中并且可重复分离过程。可使用其他已知的洗涤技术和设备。
在实施方案中，该方法中使用的碳酸钠可再循环用于后续使用。然而，在该方法中再循环之前，必须除去存在于来自该方法的碳酸钠中的溶解的二氧化硅。这可例如通过将回收的碳酸钠的pH降低至约9.5以沉淀二氧化硅并使用任何合适的过滤方法滤出沉淀的二氧化硅来进行。在实施方案中，可通过将回收的碳酸钠与铝酸钠溶液混合以沉淀铝硅酸盐，然后使用本领域已知的任何合适的过滤方法滤出铝硅酸盐来除去溶解的二氧化硅。
相分离方法
根据实施方案，用于由石灰泥制备纯化的沉淀碳酸钙的方法可包括使用相分离来除去高比表面积杂质。有利地发现，可将高比表面积杂质与碳酸钙相分离并除去以产生纯化的沉淀碳酸钙产物。
在实施方案中，该方法可包括将石灰泥饼与水和分散剂混合以形成在100rpm下具有小于约1000cps的粘度的分散浆料，将分散浆料的pH调节为约8至约10.5的pH。在实施方案中，分散浆料在100rpm下可具有小于约100cps的粘度。该方法还可包括将分散浆料研磨至约0.5微米至约5微米的中值粒度。研磨后，如果需要，可将pH重新调节为约8至约10.5的pH。然后该方法可包括使用足以获得包含杂质颗粒的浆料和包含纯化的碳酸钙的糊状物的条件在研磨的浆料中引起相分离。可将糊状物与离心滤液分离并分散在水中至目标固体含量，从而产生沉淀碳酸钙。
在实施方案中，该方法可包括将石灰泥饼与水混合以形成第一浆料，并且可将第一浆料的pH调节为约10至约11，然后诱导相分离以分离出杂质并产生包含纯化的碳酸钙的糊状物。然后可将糊状物分离并与水和分散剂混合以形成在100rpm下具有小于约1000cps的粘度的分散浆料。在实施方案中，分散浆料在100rpm下可具有小于约100cps的粘度。可将分散浆料研磨至约0.5微米至约5微米的粒度并且可将pH调节为约9至约10.5。在相分离步骤之后进行研磨的此类实施方案中，发现在第一浆料中不需要分散剂，而是可在形成纯化的沉淀碳酸钙的分散浆料时添加分散剂。
在本文公开的任何相分离方法中，离心可用作相分离方法。例如，该方法可包括在足以实现约500g至约2000g的g-力的条件下将研磨的浆料离心约1分钟至约10分钟的停留时间以获得包含杂质颗粒的离心滤液浆料和包含纯化的碳酸钙的糊状物。根据纯化的沉淀碳酸盐产物的最终用途，可将糊状物与离心滤液分离并分散在水中至目标固体含量。
在本文公开的任何相分离方法中，重力分离或其他已知相分离技术可用于将杂质与碳酸钙相分离。重力沉降参数(诸如沉降时间和竖直液体深度)可以针对给定的浆料进行调节。
第一浆料可具有基于浆料的总重量计约10重量％至约35重量％的固体含量。其他合适的量包括约15重量％至约30重量％、约10重量％至约20重量％、约20重量％至约25重量％或约10重量％至约30重量％。例如，第一浆料可具有约10重量％、12重量％、14重量％、16重量％、18重量％、20重量％、22重量％、24重量％、26重量％、28重量％、30重量％、32重量％、34重量％或35重量％的固体含量。
在任何前述实施方案中，当稀释糊状物或浆料以形成纯化的沉淀碳酸钙的分散浆料时，分散浆料可具有基于分散浆料的总重量计约25重量％至约50重量％的固体含量。基于分散浆料的总重量计，其他合适的固体含量包括约25重量％至约40重量％、约30重量％至约45重量％、约30重量％至约50重量％或约40重量％至约50重量％。例如，基于分散浆料的总重量计，分散浆料可具有约25重量％、26重量％、27重量％、28重量％、29重量％、30重量％、31重量％、32重量％、33重量％、34重量％、35重量％、36重量％、37重量％、38重量％、39重量％、40重量％、41重量％、42重量％、43重量％、44重量％、45重量％、46重量％、47重量％、48重量％、49重量％和50重量％的固体含量。
在任何前述实施方案中，分散剂可以是聚(丙烯酸)钠、包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸、巴豆酸、羟基丙烯酸和马来酸酐的单体单元的聚羧酸盐均聚物或共聚物中的一者或多者。
用于除去黑炭的水力旋流器处理
水力旋流器处理可单独使用或与任何用于除去高比表面积材料的方法组合使用以从石灰泥中除去黑炭。当与除去高比表面积材料的方法组合使用时，可在除去高比表面积材料之后进行黑炭的除去。
如上所述，用于除去黑炭的方法可在由除去高比表面积杂质的处理产生的沉淀碳酸钙上或在石灰泥饼上进行。当在除去高比表面积杂质后用于纯化的沉淀碳酸钙时，所得产物通常是纯化的沉淀碳酸钙与水和分散剂的浆料。当与石灰泥饼一起使用时，该石灰泥饼可任选地用分散剂分散在水中以形成用于通过黑炭去除方法处理的浆料。可使用上述任何分散剂。为了便于参考，本文将使用术语“黑炭去除起始浆料”并且应理解为是指其中除去高比表面积杂质的先前处理的沉淀碳酸钙的浆料或由石灰泥饼形成的浆料。
可以使含有水和分散剂以及黑炭杂质的黑炭去除起始浆料通过含有一至四个串联和/或并联配置的水力旋流器的设备。当浆料通过该设备时，黑炭杂质漂浮到浆料的顶部并可被除去。参考图2，在例如具有四个水力旋流器的实施方案中，该方法可包括使浆料通过第一水力旋流器，其中溢流(较轻颗粒)通到第三水力旋流器并且底流(较重颗粒)通到第二水力旋流器。在第二水力旋流器中，溢流通到第一水力旋流器，而底流通到回收室。在第三水力旋流器中，溢流通到第四水力旋流器，并且底流通到第一水力旋流器。在第四水力旋流器中，溢流通到废料，并且底流通到第三水力旋流器。
用于除去黑炭的捕集罐处理
作为水力旋流器处理的替代方案，捕集罐方法可用于除去黑炭。参考图1A和图1B，示出了捕集罐的示意图。捕集罐可具有大致锥形形状。在图1A和图1B中所示的实施方案中，捕集罐具有设置在截头圆锥形底部上的顶部圆柱形部分。捕集罐还可包括溢流阀、旋转叶片和出口。溢流阀可设置在捕集罐的顶部区域中，其中浆料被进料到捕集罐中以收集可能诸如由具有高于输出速率的进料速率产生的任何溢流。无意于受理论的束缚，据信捕集罐设计平衡了黑炭在浆料中向上移动到表面相对于浆料的缓慢向下流动的趋势。浆料表面附近的搅拌增强了黑炭与石灰泥颗粒的分离。
在诸如图1A和图1B中所示的实施方案中，圆柱形部分可包括用于从进料罐或其他容器进料黑炭去除起始浆料的进料管线和设置在圆柱形部分的下部的旋转叶片，以在浆料被进料到捕集罐中时搅拌浆料。当捕集罐中的浆料被搅拌时，黑炭杂质上升到表面，纯化的样品位于罐的底部。捕集罐的底部可包括出口泵以回收纯化的样品。在实施方案中，可运行系统以保持恒定或基本恒定的进料流进入捕集罐以及纯化样品流出捕集罐。在实施方案中，该方法可包括使回收的样品通过捕集罐1次或更多次、2次或更多次、3次或更多次、4次或更多次、或5次或更多次。例如约1次至约3次、约2次至5次、约1次至4次和约1次至5次。一旦进料/回收的样品已经通过捕集罐所需的次数，就可将其收集在回收室中。如果需要，可进一步处理回收的产物以使其更适合用作填料或颜料，诸如通过调节pH和/或调节固体含量。
搅拌器可以是平盘状叶片、分散叶片和/或锯片叶轮。搅拌器可以是能够在浆料中实现层流的任何叶片。在实施方案中，搅拌器可以是Cowles叶片，其直径等于捕集罐的圆柱形部分的直径的约0.4倍至约0.95倍。
搅拌器可以约0.1m/sec至约1.5m/sec的尖端速度的速率旋转，保持层流。
在实施方案中，浆料在罐中的停留时间可为约2分钟至约10分钟、约5min至约8min、约4min至约6min、约3min至约7min或约2min至约9min。其他合适的停留时间包括约2分钟、3分钟、4分钟、5分钟、6分钟、7分钟、8分钟、9分钟或10分钟。
用于除去黑炭的臭氧方法
在实施方案中，可通过将黑炭去除起始浆料暴露于臭氧处理来除去黑炭。黑炭去除起始浆料可以是或包括由任何前述方法产生的纯化形式的沉淀碳酸钙。暴露于臭氧可在搅拌黑炭去除起始浆料的同时进行。无意于受理论的束缚，据信臭氧将黑炭氧化成二氧化碳，然后在气流中除去二氧化碳。
可使用用于产生臭氧并使臭氧流过黑炭去除起始浆料的任何合适的装置。产生装置可使用紫外光、放电或电解。臭氧可在流动的空气或纯氧或两者的任何混合物中产生。空气或氧气可以每升石灰泥浆料含臭氧气体的约0.1升/分钟至约2升/分钟的流速流动。例如，约1升/分钟的干燥气流的流量可用于处理675mL 10％固体的石灰泥浆料。空气或氧气流中臭氧的浓度可在约2g/m3至50g/m3、约25g/m3至约50g/m3、约5g/m3至约12g/m3、约2g/m3至约15g/m3、约8g/m3至约15g/m3或约35g/m3至约45g/m3的范围内。其他合适的浓度包括约2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、34、36、38、40、42、44、46、48和50g/m3。
该方法可使用适合于使气体与液体的接触最大化的任何搅拌器设计来完成。例如，可以约1m/sec至约5m/sec的尖端速度使用径向流或Rushton叶轮。臭氧反应可在升高的温度和升高的pH下进行。例如，可使用40℃的温度。例如，可使用约40℃至约80℃、约50℃至约60℃、约40℃至约60℃、约50℃至约70℃、或约45℃至约65℃的温度。例如，可使用高于pH10或高于pH 11的pH。在这些较高温度和pH的条件下实现与臭氧的较高反应速率，因此使得能够在容器中实现较短的反应时间。
用于除去黑炭的浮选方法
在实施方案中，可使用浮选除去黑炭。黑炭去除起始浆料可与起泡剂和浮选捕收剂化合物混合。混合物可以约150m/min至约500m/min、约200m/min至约350m/min、约300m/min至约400m/min或约150m/min至约250m/min的尖端速度在气流下混合1分钟至10分钟，当泡沫溢出时收集泡沫。用泡沫除去黑炭。剩余的末段浆含有纯化的沉淀碳酸钙。
合适的起泡剂包括具有5至10个碳原子的烃链的标准醇类，诸如甲基异丁基甲醇(MIBC)、戊醇、甲酚和萜品醇。还可使用其他起泡剂类型，诸如聚烷氧基醚和聚乙二醇醚。可使用一种或多种起泡剂的任何组合。起泡剂可以每干质量石灰泥10ppm至250ppm，或约10ppm至约100ppm，约100ppm至约250ppm起泡剂的水平使用。其他合适的值包括每干质量石灰泥约10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、125、150、175、200、225和250pp起泡剂。
合适的浮选捕收剂化合物包括煤油或其他油性、水不混溶性化合物，诸如柴油。捕收剂可以每干质量石灰泥100ppm至1000ppm、200ppm至500ppm、约150ppm至约350ppm、或约700ppm至约1000ppm捕收剂使用。其他合适的值包括约100、125、150、175、200、225、250、275、300、325、350、375、400、425、450、475、500、525、550、575、600、625、650、675、700、725、750、775、800、825、850、875、900、925、950、975和1000ppm捕收剂。
气流可以是约1标准升/分钟(SLPM)至约6SLPM、约3SLPM至约5SLPM、约1SPLM至约2SLPM、或约4SLPM至约6SLPM。其他合适的流速包括约1、1.2、1.4、1.6、1.8、2、2.2、2.4、2.6、2.8、3、3.2、3.4、3.6、3.8、4、4.2、4.4、4.6、4.8、5、5.2、5.4、5.8和6SLPM。
在本文的任何实施方案中，沉淀碳酸钙产物和/或浆料，无论是否进一步加工以除去黑炭，都可与任何添加剂混合以用于将沉淀碳酸钙配制成合适的制剂以用作给定造纸应用的填料和/或颜料。
实施例
实施例1：碳酸钠中的热老化(HA)
处理石灰泥以提供与起始材料相比具有降低的比表面积和降低的杂质含量的沉淀碳酸钙材料。从纸浆厂获得作为废品的石灰泥饼。将石灰泥饼在碳酸钙固体含量为10％-20％的25％-30％碳酸钠溶液中制浆。特别地，在1kg浆料中，200g CaCO3(20％CaCO3)、240gNa2CO3、560g H2O(30％Na2CO3)。
然后将该浆料在100℃处热老化8小时，形成混合盐，钙水碱(Na2Ca(CO3)2·5H2O)。对没有热老化步骤的方法进行了比较，结果列于下表中。
然后使用布氏漏斗和滤纸通过真空过滤将浆料过滤或分离成固相和液相。在布氏漏斗中用三份水洗涤滤饼，每份等于原始石灰泥饼的固体质量。将固体部分用水洗涤以除去钠盐，其可任选地再循环至该方法的开始。该洗涤还将钙水碱分解成CaCO3和Na2CO3。
分离CaCO3固体并使用聚(丙烯酸)钠作为化学分散剂以35％固体分散在水中。该分散剂用于将浆料粘度降低至在100rpm下小于约100cps的布氏粘度。
将研磨的浆料的pH值调节至约9的pH。
为了再循环碳酸钠溶液，必须首先除去溶解的二氧化硅并且需要分离出洗涤水。二氧化硅可通过以下任一方式除去：1)用二氧化碳气体将pH降低至约9.5以形成沉淀二氧化硅，然后将其滤出；或2)用铝酸钠溶液沉淀为铝硅酸盐，也将其滤出。可通过蒸发或诸如反渗透的膜工艺除去水。
与没有老化步骤的处理相比，通过热老化形成的所得沉淀碳酸钙显示出比表面积和存在的二氧化硅的量显著降低。
| 没有热老化的沉淀碳酸钙 | 热老化后的沉淀碳酸钙 | |
| 比表面积(m<sup>2</sup>/g) | 13.2 | 6.4 |
| SiO<sub>2</sub>％ | 3.47 | 1.44 |
实施例2：使用相分离除去杂质
将作为废品从纸浆厂获得的石灰泥饼以20％固体在水中制浆。使用具有洗涤循环的压滤机处理浆料以从纸浆厂除去过量的白液。使用压滤机以首先由20％固体浆料形成滤饼，然后迫使水通过滤饼。使用为干固体质量四倍的水量进行洗涤循环。
使用聚(丙烯酸)钠作为化学分散剂，将洗涤过的滤饼以20％固体分散在水中。所得分散浆料在100rpm下具有约10cps的粘度。
然后用二氧化碳含量为约15％的烟道气对分散浆料进行充气以将pH降低至约10.5的pH。
然后将经pH调节的浆料研磨至适合用作纸填料或涂布颜料的所需粒度。在本实施例中，使用连续运行且单程通过的立式介质研磨机研磨经pH调节的浆料。所得研磨的中值粒度为约3.5微米。
再次通过用二氧化碳气体充气将研磨的浆料pH调节至9.5的pH。然后将浆料以1400rpm至1500rpm(见表)连续离心以获得713g或819g的g-力，停留时间为4.8min至8.4min。除去含有细颗粒杂质的离心滤液，并且分离含有纯化产物的糊状物用于进一步处理。
通过前述方法制备四个样品，并且来自每个样品的所得糊状物具有下表中所示的固体含量。所得沉淀碳酸钙显著减少了杂质元素，诸如硅、铝、镁和铁。与起始窑石灰泥相比，比表面积和SiO2含量的减少如下所示。
实施例3：在研磨前使用对石灰泥的相分离除去杂质
将作为废品从纸浆厂获得的石灰泥饼以20％固体在水中制浆。使用具有洗涤循环的水平压滤机处理浆料以除去液相中的过量白液。使用压滤机以首先由20％固体浆料形成滤饼，从而产生65％固体滤饼，然后迫使水通过滤饼。使用为干固体质量四倍的水量进行洗涤循环。
将所得洗涤的滤饼在水中以23％固体制浆，然后通过用含二氧化碳的烟道气充气处理以将pH降低至10.9。
然后将pH调节的浆料在1300rpm下连续离心以获得615的g-力，停留时间如表中所示变化。除去含有细颗粒杂质的离心滤液，并且分离含有纯化产物的糊状物用于进一步处理。
使用聚(丙烯酸)钠作为分散剂，将所得离心糊状物以30％固体分散在水中。分散浆料的布氏粘度在100rpm下为13cps。通过前述方法制备了四个样品，如下表中所示。
所得产物具有较低的杂质元素，诸如硅、铝、镁和铁。它还具有减少的杂质相，诸如硅酸钙、水滑石和黑炭；和更低的比表面积。
实施例4：使用重力沉降除去杂质
重复实施例2的方法，除了在研磨后使用重力沉降方法代替离心。特别地，实施例2的离心步骤被替换为允许在指定液体高度和下文确定的沉降时间下沉降在试管圆柱形容器中。在指定的沉降时间后，将顶层倒掉，除去，并测试底层。
重力沉降方法导致比表面积有所减少，这被认为是由诸如硅酸盐的杂质的减少所引起的。
实施例4：浮选除去石灰泥中的杂质
将作为废品从纸浆厂获得的石灰泥饼以20％固体在水中制浆。然后用纯二氧化碳对浆料进行充气以将pH降低至表中所示的pH值。
将作为硅酸盐专用浮选捕收剂的
3135(CLARIANT)或
1208(ARRMAZ)添加到pH调节的浆料中。下表显示了基于石灰泥的干质量的剂量。
然后将该浆料用水稀释至8重量％固体并通过浮选池系统进行处理，从而获得含有硅酸盐颗粒杂质的浓缩泡沫和含有纯化产物的末段浆。
然后使用真空过滤器和滤纸过滤末段浆以除去液相中过量的可溶性盐。作为处理的结果，获得含有纯化的CaCO3的糊状物。
所得产物含有较低的杂质元素，诸如硅、铝、镁和铁。它还具有减少的杂质相，诸如硅酸钙和水滑石，以及更低的比表面积。下表示出通过该方法实现的SiO2的减少。
实施例5：用水力旋流器处理除去黑炭
进一步处理由30％碳酸钙水溶液、作为分散剂的聚(丙烯酸)钠和黑炭杂质组成的最终产物浆料以除去黑炭杂质。该浆料具有40cps的粘度。浆料通过包含四个水力旋流器(HC)的设备进行处理，并且当浆料通过时，黑炭杂质漂浮到浆料的顶部，并且可进行处理或与纯化的回收产物分离(参见图2)。每个HC的溢流(较轻颗粒)和底流(较重颗粒)如下流向下一个：
定性观察表明HC2的底流具有比进料产物更少的黑炭。
实施例6：用捕集罐除去黑炭
如图1A和图1B中所示的捕集罐用于从含有34.8％碳酸钙水溶液、作为分散剂的聚(丙烯酸)钠和黑炭杂质的最终产物浆料中分离出黑炭。浆料在100rpm下具有20cps的布氏粘度。
捕集罐中的进料管线位于搅拌器中心附近的浆料液面正上方，以使浆料在叶片上方的停留时间最大化。调节进料和产物流泵，使得在捕集罐中保持恒定水平。双头蠕动泵用于进料流和产物流。
开始进料流以将捕集罐填充到溢流口，并使用双头泵，在填充期间将产物管线再循环回到捕集罐中。打开搅拌器并设置为下表中列出的rpm。在如下表中所示的一些实验中提供气流。如下表中所示，没有发现气流有助于分离。该表还提供了运行时间。在每个实验中，进料和产物流流动约3个保留时间。最后通过后，将产物收集在干净的烧杯中。观察烧杯中的产物以定性地确定与捕集罐和溢流罐相比存在于产物中的黑炭的量。
所有运行均使用具有4.9英寸内径和4.8英寸直径平叶片或4.0英寸直径Cowles叶片搅拌器的1.65升捕集罐。这些运行表明需要低rpm搅拌和慢进料速率。
实施例6：用臭氧处理除去黑炭
通过用水稀释由石灰泥制备10％固体石灰泥浆料。
将大约625ml的石灰泥浆料倒入1升瓶中，该瓶在盖子上具有用于R100搅拌器的孔切口，以及在顶部具有另一个孔切口以通过SS管递送臭氧。在730rpm下混合浆料。打开干燥气缸上的阀门以在10psi的压力下供给臭氧发生器。在1lpm下供应干燥气流。臭氧发生器(购自Oxidation Technologies的1KNT型)运行到100％的臭氧水平。无意于受理论的束缚，据信臭氧与黑炭反应，将黑炭氧化成二氧化碳，然后用气流除去二氧化碳。
处理后，测试Hunter和ISO干亮度，并用相机拍摄浆料面的照片，以使用Image J软件确定黑斑面积％。进行TGA-DSC分析。
实施例7：使用浮选除去黑炭
通过用水稀释～70％固体滤饼制备10％固体石灰泥浆料。
将200ppm或500ppm煤油捕收剂添加到浆料中并混合2分钟。
然后添加100ppm或250ppm MIBC(甲基异丁基甲醇)起泡剂并将混合物混合0.5分钟。
然后将该混合物在4标准升/分钟的气流下以2000rpm或1500rpm混合。混合继续通气5分钟或10分钟，同时收集溢出的泡沫。
测试收集的泡沫的亮度作为黑炭含量的指标。剩余的末段浆含有具有减少的黑炭的纯化的CaCO3。
“一个/一种(a/an)”的使用用于描述本文的实施方案的元件和组件。这仅仅是为了方便起见并给出一般性描述。该描述应被理解为包括一个或至少一个，并且单数也包括复数，除非明显地表示其它含义。
此外，附图仅出于说明的目的描绘了实施方案。本领域普通技术人员将从以下讨论中容易地认识到，在不脱离本文描述的原理的情况下，可以采用本文示出的结构和方法的替代实施方案。
因此，虽然已经绘示和描述了特定实施方案和应用，但是应当理解，所公开的实施方案不限于本文所公开的精确构造和组件。在不脱离所附权利要求限定的精神和范围的情况下，可以对本文公开的方法和设备的布置、操作和细节进行对本领域技术人员显而易见的各种修改、改变和变化。
Claims (49)
1.一种用于由石灰泥制备纯化的沉淀碳酸钙的方法，所述方法包括：
将石灰泥饼与水和碳酸钠混合以形成第一浆料；
在一定条件下加热所述第一浆料以使所述浆料老化并形成钙水碱、碳酸钠钙石和单斜钠钙石中的一者或多者；
从所老化的浆料中分离固体部分；
在足以将钙水碱、碳酸钠钙石和单斜钠钙石中的一者或多者分解成CaCO3固体级分和Na2CO3固体级分并除去钠盐的条件下洗涤所述固体部分；以及
将所述CaCO3固体级分与水和分散剂混合以将所述CaCO3固体级分分散在水中并形成在100rpm下具有小于约1000cps的布氏粘度的分散浆料，从而产生含有所述纯化的沉淀碳酸钙的分散浆料。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括将所述分散浆料研磨至约0.4微米至约5微米的中值粒度。
3.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括将所研磨的浆料的pH调节至约9至约10.5的pH。
4.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括将所述分散浆料的pH调节至约9至约10.5的pH。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括将所述浆料加热至约80℃至约100℃的温度持续约2小时至约8小时。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一浆料包含基于所述第一浆料的总重量计约20重量％至约40重量％的碳酸钠和约5重量％至约40重量％的石灰泥饼。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，所述方法还包括：
收集碳酸钠溶液级分；
通过以下方法从所收集的碳酸钠溶液级分中除去溶解的二氧化硅以形成处理过的碳酸钠：
将pH降低至约9.5以沉淀二氧化硅并滤出所沉淀的二氧化硅，或者
将所除去的钠盐与铝酸钠溶液混合以沉淀铝硅酸盐并滤出所沉淀的铝硅酸盐，
其中将所述处理过的碳酸钠再循环用于由石灰泥制备沉淀碳酸钙的后续方法中。
8.一种用于由石灰泥制备纯化的沉淀碳酸钙的方法，所述方法包括：
将石灰泥饼与水和分散剂混合以形成在100rpm下具有小于约1000cps的布氏粘度的第一浆料；
将所述第一浆料研磨至约0.4微米至约5微米的中值粒度；
在足以获得包含杂质颗粒的离心滤液浆料和包含纯化的碳酸钙的糊状物的条件下对所研磨的浆料进行相分离；以及
将所述糊状物在水中稀释至目标固体含量，从而产生含有所述纯化的沉淀碳酸钙的分散浆料。
9.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括将所述分散浆料的pH调节至约8至约10的pH和/或将所研磨的浆料的pH调节至约8至约10的pH。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的方法，其中相分离包括将所研磨的浆料以约500g至约2000g的g-力离心约1分钟至约10分钟的停留时间。
11.根据权利要求8或权利要求9所述的方法，其中相分离包括使所研磨的浆料重力沉降。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述重力沉降进行约2小时至8小时的沉降时间至约2cm至约3000cm的沉降深度。
13.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括在形成所述分散浆料之前，将所述石灰泥饼与水混合以形成第一浆料并洗涤第一浆料以除去存在于所述石灰泥饼中的苛性钠。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的方法，其中所述第一浆料具有约25重量％至约50重量％的固体含量。
15.一种用于由石灰泥制备纯化的沉淀碳酸钙的方法，所述方法包括：
将石灰泥饼与水混合以形成第一浆料；
将所述第一浆料的pH调节为约10至约11；
在足以实现约500g至约2000g的g-力的条件下将所述第一浆料离心约1分钟至约10分钟的停留时间以获得包含杂质颗粒的离心滤液浆料和包含纯化的碳酸钙的糊状物；以及
将所述糊状物与水和分散剂混合以形成在100rpm下具有小于约1000cps的布氏粘度并含有所述纯化的沉淀碳酸钙的分散浆料。
16.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括将所述分散浆料研磨至约0.4微米至约5微米的中值粒度。
17.根据权利要求16所述的方法，所述方法还包括将所研磨的浆料的pH调节为约9至约10.5。
18.根据权利要求8至17中任一项所述的方法，所述方法还包括将所述分散浆料的pH调节为约9至约10.5。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，其中所述第一浆料具有约10％至约25％的固体含量。
20.一种用于由石灰泥制备纯化的沉淀碳酸钙的方法，所述方法包括：
将石灰泥饼与水混合以形成第一浆料；
将所述第一浆料的pH调节为约8至约11；
将所述第一浆料与硅酸盐浮选捕收剂化合物混合以形成第二浆料；
在足以形成含有硅酸盐颗粒杂质的浓缩泡沫和含有CaCO3的末段浆的条件下通过浮选池系统处理所述第二浆料；
将所述末段浆洗涤并分离成含有过量可溶性盐的液相和含有纯化的CaCO3的糊状物；以及
将所述糊状物与水混合以形成在100rpm下具有小于约100cps的粘度并含有所述纯化的沉淀碳酸钙的分散浆料。
21.根据权利要求20所述的方法，其中形成的所述第一浆料的固体含量为约5％至约15％，或者将所述第二浆料用水稀释至约5％至约15％的固体含量，然后通过所述浮选池系统处理。
22.根据权利要求20至21所述的方法，所述方法还包括将所述分散浆料研磨至约0.4微米至约5微米的中值粒度。
23.根据权利要求22所述的方法，所述方法还包括将所研磨的浆料的pH调节为约9至约10.5。
24.根据权利要求20至23中任一项所述的方法，所述方法还包括将所述分散浆料的pH调节为约9至约10.5。
25.根据权利要求20至24中任一项所述的方法，其中所述第一浆料具有约20％至约25％的固体含量。
26.根据权利要求20至25中任一项所述的方法，其中所述硅酸盐浮选捕收剂化合物以基于所述石灰泥饼的干质量计约0.1重量％至约0.3重量％的量提供。
27.根据权利要求20至26中任一项所述的方法，其中所述硅酸盐浮选捕收剂化合物是基于胺的。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述硅酸盐浮选捕收剂化合物是伯胺、二烷基胺、叔胺和季胺中的一者或多者。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述硅酸盐浮选捕收剂是牛脂、椰油胺、羟乙基烷基咪唑啉、月桂胺、长链烷基吡啶鎓和正烷基三甲基铵中的一者或多者。
30.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述分散浆料具有约25％至约50％的固体含量。
31.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述分散剂是聚(丙烯酸)钠、包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸、巴豆酸、羟基丙烯酸和马来酸酐的单体单元的聚羧酸盐均聚物或共聚物中的一者或多者。
32.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述石灰泥饼作为纸浆厂废料副产物、甜菜生产副产物或乙炔生产的副产物产生。
33.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括用二氧化碳气体和/或含二氧化碳气体调节pH。
34.一种从含有碳酸钙和黑炭的起始浆料中除去黑炭的方法，所述方法包括：
在足以使黑炭颗粒上升到顶部并形成第一溢流以及使所述碳酸钙留在底部以形成第一底流的条件下使起始浆料流入第一水力旋流器；
在足以使黑炭颗粒上升到顶部并形成第二溢流以及使所述碳酸钙留在底部以形成第二底流的条件下使所述第一底流流入第二水力旋流器；
在足以使黑炭颗粒上升到顶部并形成第三溢流以及使所述碳酸钙留在底部以形成第三底流的条件下使所述第一溢流流入第三水力旋流器；
使所述第二底流流入回收室；
使所述第二溢流流入所述第一水力旋流器；
使所述第三底流流入所述第一水力旋流器；
在足以使黑炭颗粒上升到顶部并形成第四溢流以及使所述碳酸钙留在底部以形成第四底流的条件下使所述第三溢流流入第四水力旋流器；
使所述第四溢流流入废料容器；以及
使所述第四底流流入所述第三水力旋流器。
35.一种从含有碳酸钙和黑炭的起始浆料中除去黑炭的方法，所述方法包括：
在足以使黑炭颗粒上升到顶部并形成溢流以及使所述碳酸钙留在底部以形成底流的条件下使起始浆料流入水力旋流器；
使所述溢流流入废料；以及
使所述底流流入回收室。
36.一种从含有碳酸钙和黑炭的起始浆料中除去黑炭的方法，所述方法包括：
在足以使黑炭颗粒上升到顶部并形成第一溢流以及使所述碳酸钙留在底部以形成第一底流的条件下使起始浆料流入第一水力旋流器；
在足以使黑炭颗粒上升到顶部并形成第二溢流以及使所述碳酸钙留在底部以形成第二底流的条件下使所述第一底流流入第二水力旋流器；
使所述第一溢流和第二溢流流入废料；以及
使所述第二底流流入回收室。
37.一种从含有碳酸钙和黑炭的起始浆料中除去黑炭的方法，所述方法包括：
使用在捕集罐的中心处或附近的连续流入将所述起始浆料装载到所述捕集罐中；
使用搅拌器以约0.1m/sec至约1.5m/sec的尖端速度以及在足以使黑炭颗粒上升到所述捕集罐的顶部并使碳酸钙沉降到所述捕集罐的底部的条件下搅拌所述捕集罐中的所述起始浆料，停留时间为约4min至约10min；以及
将所述碳酸钙从所述捕集罐的所述底部泵送到回收容器。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述停留时间为约6min至约10min。
39.根据权利要求38所述的方法，其中所述停留时间为约8min至约10min。
40.根据权利要求37至39中任一项所述的方法，其中所述尖端速度为约0.1m/sec至约0.2m/sec。
41.一种从含有碳酸钙和黑炭的起始浆料中除去黑炭的方法，所述方法包括：
用搅拌器以约1m/sec至约5m/sec的尖端速度使含臭氧气体以约0.1升/分钟至约2升/分钟的每升起始浆料的流速流过所述起始浆料，其中所述黑炭被所述臭氧氧化成二氧化碳气体并用气流除去。
42.根据权利要求41所述的方法，其中所述含臭氧气体中臭氧的浓度为约2g/m3至约50g/m3。
43.根据权利要求41或42所述的方法，其中在所述含臭氧气体流过所述起始浆料期间，将所述起始浆料加热至约40℃至约60℃的高温。
44.根据权利要求41至43中任一项所述的方法，其中在所述含臭氧气体流过所述起始浆料期间，将所述起始浆料的pH调节至高于10的pH。
45.一种从含有碳酸钙和黑炭的起始浆料中除去黑炭的方法，所述方法包括：
将所述起始浆料与起泡剂和浮选捕收剂化合物混合以形成第二浆料；
通过浮选设备在约1slpm至约3slpm的每升第二浆料的气流下并用搅拌器以约150m/min至约500m/min的尖端速度处理所述第二浆料约1min至约10min，泡沫从所述浮选设备溢出以及末段浆留在所述浮选装置中，所述泡沫包含所述黑炭并且所述末段浆包含碳酸钙；以及
收集所述末段浆并将所述末段浆分散在水中以形成含有所述碳酸钙的分散浆料。
46.根据权利要求45所述的方法，其中所述浮选捕收剂以约100ppm至约1000ppm的量存在。
47.根据权利要求45或46所述的方法，其中所述浮选捕收剂化合物为煤油或柴油中的一者或多者。
48.根据权利要求45至47中任一项所述的方法，其中所述起始浆料是分散在水和任选的分散剂中的石灰泥饼。
49.根据权利要求34至48中任一项所述的方法，其中所述起始浆料是经过处理以除去高比面积杂质之后含有碳酸钙的纯化浆料。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201962924563P | 2019-10-22 | 2019-10-22 | |
| US62/924,563 | 2019-10-22 | ||
| PCT/US2020/056012 WO2021080870A2 (en) | 2019-10-22 | 2020-10-16 | Method of making purified precipitated calcium carbonate from lime mud |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114599609A true CN114599609A (zh) | 2022-06-07 |
| CN114599609B CN114599609B (zh) | 2024-09-06 |
Family
ID=73344130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202080073177.8A Active CN114599609B (zh) | 2019-10-22 | 2020-10-16 | 由石灰泥制备纯化的沉淀碳酸钙的方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220396493A1 (zh) |
| EP (1) | EP4048634A2 (zh) |
| JP (1) | JP2022552669A (zh) |
| CN (1) | CN114599609B (zh) |
| BR (1) | BR112022007433A2 (zh) |
| CA (1) | CA3152745A1 (zh) |
| WO (1) | WO2021080870A2 (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109052881A (zh) * | 2018-09-12 | 2018-12-21 | 上海华畅环保设备发展有限公司 | 油基泥浆岩屑旋流自转脱油方法和装置 |
| CN114656306B (zh) * | 2022-05-18 | 2022-08-02 | 潍坊泽隆新材料有限公司 | 一种农业用高钙悬浮液的制备方法 |
| WO2024081474A1 (en) * | 2022-10-10 | 2024-04-18 | Specialty Minerals (Michigan) Inc. | Methods for production of precipitated calcium carbonate (pcc), pcc product, and uses of pcc |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB117414A (en) * | 1916-03-29 | 1918-07-18 | Harold Robert Rafsky | Improvements in and relating to Coated Paper. |
| US5205493A (en) * | 1991-12-12 | 1993-04-27 | Adler Paul E | Process for producing a carbonate composition |
| CN1195382A (zh) * | 1995-07-11 | 1998-10-07 | 阿尔斯特罗姆机器有限公司 | 从石灰和石灰粘泥中分离杂质的方法以及两步法苛化含有杂质如硅的绿液的方法 |
| CN1307657A (zh) * | 1998-06-01 | 2001-08-08 | 美国博拉克有限公司 | 通过加入硼酸盐来增加碱法制浆液苛化效率的方法 |
| JP2002293536A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-09 | Nippon Paper Industries Co Ltd | 炭酸カルシウムの製造方法 |
| US20050199358A1 (en) * | 2002-02-09 | 2005-09-15 | Tianzhao Ai | Process of recovering alkali from black liquor of papermaking |
| CN101033066A (zh) * | 2006-03-06 | 2007-09-12 | 张捷平 | 碳化硅微粉回收的方法 |
| US20080053337A1 (en) * | 2006-09-01 | 2008-03-06 | Joseph Andrew Sohara | Precipitated calcium carbonate from kraft pulp lime mud for use in filled and coated paper |
| JP2008115052A (ja) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | 炭酸カルシウムの製造方法 |
| US20140210344A1 (en) * | 2007-10-16 | 2014-07-31 | Foret Plasma Labs, Llc | Water/wastewater recycle and reuse with plasma, activated carbon and energy system |
| CN105883882A (zh) * | 2016-04-19 | 2016-08-24 | 广西大学 | 一种纳米级碳酸钙的水性浆液及其制备方法、应用 |
| CN109650433A (zh) * | 2019-02-13 | 2019-04-19 | 广东鼎丰纸业有限公司 | 制浆碱回收绿液净化制造高纯碳酸钙的方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BRPI1102992A2 (pt) * | 2011-06-14 | 2013-11-19 | Ecofill Espec Em Tecnologia De Transf De Residuos Ltda | Sistema de obtenção de carbonato de cálcio precipitado oriundo de resíduo de lama de carbonato de cálcio; processo de recuperação, beneficiamento e purificação do resíduo lama de carbonato de cálcio e produto carbonato de cálcio precipitado resultante |
-
2020
- 2020-10-16 CA CA3152745A patent/CA3152745A1/en active Pending
- 2020-10-16 EP EP20804713.4A patent/EP4048634A2/en active Pending
- 2020-10-16 WO PCT/US2020/056012 patent/WO2021080870A2/en unknown
- 2020-10-16 US US17/771,263 patent/US20220396493A1/en active Pending
- 2020-10-16 JP JP2022522406A patent/JP2022552669A/ja active Pending
- 2020-10-16 CN CN202080073177.8A patent/CN114599609B/zh active Active
- 2020-10-16 BR BR112022007433A patent/BR112022007433A2/pt unknown
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB117414A (en) * | 1916-03-29 | 1918-07-18 | Harold Robert Rafsky | Improvements in and relating to Coated Paper. |
| US5205493A (en) * | 1991-12-12 | 1993-04-27 | Adler Paul E | Process for producing a carbonate composition |
| CN1195382A (zh) * | 1995-07-11 | 1998-10-07 | 阿尔斯特罗姆机器有限公司 | 从石灰和石灰粘泥中分离杂质的方法以及两步法苛化含有杂质如硅的绿液的方法 |
| US6074521A (en) * | 1995-07-11 | 2000-06-13 | Ahlstrom Machinery Oy | Method of separating impurities from lime and lime sludge |
| CN1307657A (zh) * | 1998-06-01 | 2001-08-08 | 美国博拉克有限公司 | 通过加入硼酸盐来增加碱法制浆液苛化效率的方法 |
| JP2002293536A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-09 | Nippon Paper Industries Co Ltd | 炭酸カルシウムの製造方法 |
| US20050199358A1 (en) * | 2002-02-09 | 2005-09-15 | Tianzhao Ai | Process of recovering alkali from black liquor of papermaking |
| CN101033066A (zh) * | 2006-03-06 | 2007-09-12 | 张捷平 | 碳化硅微粉回收的方法 |
| US20080053337A1 (en) * | 2006-09-01 | 2008-03-06 | Joseph Andrew Sohara | Precipitated calcium carbonate from kraft pulp lime mud for use in filled and coated paper |
| JP2008115052A (ja) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | 炭酸カルシウムの製造方法 |
| US20140210344A1 (en) * | 2007-10-16 | 2014-07-31 | Foret Plasma Labs, Llc | Water/wastewater recycle and reuse with plasma, activated carbon and energy system |
| CN105883882A (zh) * | 2016-04-19 | 2016-08-24 | 广西大学 | 一种纳米级碳酸钙的水性浆液及其制备方法、应用 |
| CN109650433A (zh) * | 2019-02-13 | 2019-04-19 | 广东鼎丰纸业有限公司 | 制浆碱回收绿液净化制造高纯碳酸钙的方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| OLGA O. KONONCHUK ET AL.: "Rückgewinnung von CaCO3 aus dem Nephelinschlamm der Aluminiumoxidproduktion", 《CHEM. ING. TECH.》, vol. 91, no. 4, pages 1 - 3 * |
| WANG J ET AL.: "Optimization of the microstructure of carbonized lime mud by sodium polyacrylate", 《NORDIC PULP & PAPER RESEARCH JOURNAL》, vol. 34, no. 3, 30 September 2019 (2019-09-30), pages 264 - 270 * |
| 张倍维;宋卫锋;谢武明;莫于婷;: "碱厂白泥生产沉淀碳酸钙的研究进展", 广西轻工业, no. 02, 15 February 2009 (2009-02-15) * |
| 杨扬: "苛化工艺生产高质量轻质碳酸钙的研究", 《国际造纸》, vol. 30, no. 03, pages 18 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021080870A2 (en) | 2021-04-29 |
| JP2022552669A (ja) | 2022-12-19 |
| CN114599609B (zh) | 2024-09-06 |
| CA3152745A1 (en) | 2021-04-29 |
| WO2021080870A3 (en) | 2021-06-10 |
| BR112022007433A2 (pt) | 2022-07-12 |
| EP4048634A2 (en) | 2022-08-31 |
| US20220396493A1 (en) | 2022-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114599609B (zh) | 由石灰泥制备纯化的沉淀碳酸钙的方法 | |
| CN1231636C (zh) | 碳酸钙合成方法及所制备的产物 | |
| JP5426982B2 (ja) | 炭酸カルシウムの製造方法 | |
| AU2002250794B2 (en) | A process of recovering alkali from black liquor of papermaking | |
| CA2319042C (en) | Process for preparing and modifying synthetic calcium carbonate | |
| EP2512991A1 (en) | Production of calcium carbonate from waste sludge | |
| EP0737774B1 (en) | Process of treating reject from a plant for deinking waste paper | |
| CN1641100A (zh) | 一种绿液清洁苛化回收超细碳酸钙的方法 | |
| US20070025904A1 (en) | Preparation of a composition comprising an alkaline earth metal oxide and a substrate having a reduced amount of grit | |
| US8545787B2 (en) | Method of treating an aqueous suspension of kaolin | |
| US6123855A (en) | Dewatering of calcium carbonate | |
| JPH1111941A (ja) | 軽質炭酸カルシウムの製造方法 | |
| WO2014048980A1 (en) | Method for producing basic products for use as e.g. alkalizing agent (soda lye substitute), for ground stabilization or as filler/pigment | |
| JP5320242B2 (ja) | 炭酸カルシウムの製造方法 | |
| US5205493A (en) | Process for producing a carbonate composition | |
| JP2004026639A (ja) | 炭酸カルシウムの製造方法 | |
| JP3924019B2 (ja) | 軽質炭酸カルシウムの製造方法 | |
| JP2008115052A (ja) | 炭酸カルシウムの製造方法 | |
| FI126748B (en) | Process and system for treating solid waste containing calcium | |
| KR19990044740A (ko) | 공업용 플라이 애쉬 충전제의 제조방법 및 장치 | |
| JPS636490B2 (zh) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |