DE4436680A1 - Verfahren zur Herstellung von pulverförmigem Caciumcarbonat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von sehr feinkörnigem Calcium­ carbonat (CaCO₃) hoher Reinheit durch Fällung aus einer Calcium hydroxid-Lösung mit Kohlendioxid.

Es ist bekannt, Calciumcarbonat aus Calciumhydroxid gemäß

Ca(OH)₂ (gelöst) + CO₂ → CaCO₃+ H₂O

herzustellen (Fällung). Die Rohstoffbasis für diesen Prozeß ist üblicherweise Brannt­ kalk (CaO), der wiederum aus Kalkstein durch Brennen gewonnen wird. Aus Branntkalk entsteht durch Löschen (Wasserzugabe) das Calciumhydroxid.

Die Qualität des so erhaltenen Calciumcarbonats ist abhängig von den Verschmut­ zungen des angewandten Kalksteins und von solchen, die während des geschilderten Prozesses hinzukommen. Im Ergebnis wird ein nicht immer vollständig zufriedenstel­ lendes Produkt hinsichtlich Reinheit und Pulverisierung auf diesem Wege erhalten.

Aus einem anderen technischen Bereich, nämlich dem der Versorgung von Anwendern mit dem Brenngas Acetylen (C₂H₂), ist der Umstand bekannt, daß sich bei der Herstel­ lung von Acetylen mit sogenannten Entwicklern auf der Basis von Calciumcarbid (CaC₂) als Rückstand oder Nebenprodukt Calciumhydroxid (Ca(OH)₂)ergibt. Es stellt hierbei eine Schwierigkeit dar, das erhaltene Calciumhydroxid in irgend einer Weise weiterzuverwenden oder zu vermarkten und häufig bleibt lediglich der Weg der Entsorgung und Endlagerung auf Deponien. Darüber hinaus liegt das auf diese Weise erhaltene Calciumhydroxid im Regelfall in besonders feinkörniger, feuchter, suspen­ sierter Form vor, weshalb besondere Vorkehrungen für das daraus noch austretende Abwasser zu treffen sind.

Die Aufgabenstellung bei vorliegender Erfindung bestand daher darin, für das bei der Acetylenherstellung anfallende Calciumhydroxid, den sogenannten Carbidkalk, eine günstige Weiterverwendungsmöglichkeit anzugeben.

Die erfindungsgemäße Lösung für diese Problemstellung besteht darin, daß das bei der Acetylengewinnung aus Calciumcarbid entstehende Calciumhydroxid als Ausgangs­ stoff für die Herstellung von Calciumcarbonat angewandt wird.

Es erweist sich als besonders vorteilhaft, das bei der Acetylenherstellung entstehende Calciumhydroxid als Ausgangsstoff für die Carbonaterzeugung einzusetzen, da mit diesem ein besonders reines und feinkörniges Produkt erhältlich ist, das auf konventio­ nellem Wege nur mit erhöhtem Aufwand erzielt werden kann. Daher ergibt sich mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag ein aussichtsreicher Weg zur Nutzung des Neben­ produkts "Carbidkalk".

Im einzelnen läuft der vorgeschlagene Prozeß über folgende Stufen:

• 1. Lösen der von der Acetylenherstellung erhaltenen Carbidkalksuspension in einer entsprechenden Menge Wasser (relativ große Mengen Wasser und kräftiges Rühren sind notwendig um den schwer löslichen Carbidkalk vollständig in Lösung zu bringen!);
• 2. Gegebenenfalls Abfiltern von unlöslichen Bestandteilen aus der Lösung - z. B. Koh­ lenstoffreste von der Carbidumsetzung - wobei unter Umständen mehrere Filterstufen vorgesehen werden;
• 3. Fällung des Calciumcarbonats aus dem Kalkwasser mit Vorteilen dadurch, daß das Kalkwasser in eine mit CO₂ gefüllte Reaktionskammer auf geringem Überdruck in viele Einzelstrahlen aufgeteilt eingedüst wird;
• 4. Sammeln und Abführen des nunmehr Calciumcarbonat enthaltenden Wassers und Abtrennen der im Wasser fein verteilten Calciumcarbonat-Kristalle.

Im folgenden wird anhand des angefügten Schemas ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Das Schema zeigt eine Verfahrensvariante, bei der das für die Lösung des Carbidkalks notwendige Wasser später zurückgewonnen und wiederverwendet wird. In der 1. Pro­ zeßstufe des gezeigten Prozesses wird die aus einem Acetylenentwickler kommende Suspension von Carbidkalk (Ca(OH₂)) in einer entsprechenden Menge Wasser gelöst. Da maximal 1,26 kg Ca(OH₂) in 1 m³ Wasser gelöst werden können, sind zur Lösung einer Tonne Ca(OH₂) etwa 800 Kubikmeter Wasser erforderlich, wobei die vollstän­ dige Lösung nur mit einem kräftigen und effizienten Rührwerk gelingt.

In dieser Lösung sind in dieser Phase neben den gelösten Stoffen insbesondere auch aus vorausgehenden Prozessen stammende, ungelöste Verunreinigungen enthalten. Diese werden vorteilhaft in einem an 2. Stelle angeordneten Verfahrensschritt abge­ trennt, wozu vorteilhafterweise eine Filtration in einer Filterstrecke mit mehreren Filtern ausgeführt wird, die letztlich mit einer Feinfiltration des Kalkwassers (= die Ca(OH₂)-Lö­ sung) abschließen kann.

An die Filtration schließt sich die Fällung des Cacliumcarbonats aus der Ca(OH₂)- Lösung an, wozu die Lösung in einer vorteilhaften Realisierung in einen, mit einer CO₂- Atmosphäre gefüllten Reaktor eingesprüht wird. Hierbei entsteht gemäß

Ca(OH)₂ (gelöst) + CO₂ → CaCO₃+ H₂O

Calciumcarbonat und Wasser. Ebenso könnte das Calciumcarbonat jedoch auch in einem Blasenreaktor, in den die Lösung des Calciumhydroxids eingebracht und das CO2 eingeblasen wird, gewonnen werden.

Beim dem - wie gezeigt - als 3. Stufe ausgeführten Fällungsschritt entsteht aus Schwefelverunreinigungen, die letzlich aus dem Calciumcarbid stammen, Schwefel­ wasserstoff, der mit einem Gasnebenstrom aus dem Reaktor herausgeführt wird. Günstigerweise wird dieser Gasnebenstrom von dem H₂S (und beispielsweise auch von Phosphornebenprodukten) gereinigt, indem eine Wäsche dieses Gasstroms beispielsweise mit Wasserstoffperoxid (H₂O₂) unter Schwefelbildung durchgeführt wird.

Nach dem als 3. Stufe ausgeführten Fällungsschritt ist die Abtrennung des gefällten Calciumcarbonats vom begleitenden Wasser zu bewerkstelligen. Durch den Einsatz marktüblicher Schwerkraftklärer kann beispielsweise eine erste Grobtrennung des Niederschlags vom Begleitwasser erreicht werden. Die vollständige Trocknung des Niederschlags wird vorteilhaft mit Vakuumverdampfern erzielt. Das so zurückge­ wonnene Wasser wird günstigerweise wieder zur Lösung von Calciumhydroxid am Prozeßanfang eingesetzt, wodurch eine erhebliche Absenkung des Wasserbedarfs für den Prozeß erzielt wird.

Das auf diese Weise erhaltene Calciumcarbonat ist von besonderer Qualität, da der Anteil von Verunreinigungen und unerwünschten Stoffen bei dem von der Acetylen­ gewinnung stammenden Calciumhydroxid relativ niedrig und außerdem gut handhab­ bar ist (sind teilweise abfilterbar). Hierin besteht ein Unterschied zu dem aus gelöschtem, in seinen Beimischungen stärker variierenden, aus Branntkalk erzeugtem Calciumhydroxid. Darüber hinaus ergibt sich aus der Feinkörnigkeit des von der Acetylenherstellung stammenden Calciumhydroxids ein besonders günstiges Lösungsverhalten im Prozeßwasser, wodurch ein günstiger Prozeßablauf erhalten wird.

Im Endergebnis ist mit der Erfindung ein hochreines Calciumcarbonat-Produkt mit feinster Körnung (5 bis 20 Mikrometer) erhältlich, das mit Calciumcarbonat üblicher Herstellung ohne weiteres vergleichbar ist und bei allem gängigen Anwendungen, beispielsweise in der Papier- und Glasindustrie, problemlos, teilweise sogar mit Vorteilen, eingesetzt werden kann.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung von sehr feinkörnigem Calciumcarbonat (CaCO₃) hoher Reinheit durch Fällung aus einer Calciumhydroxid-Lösung mit Kohlendioxid und anschließender Abtrennung, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Acetylengewinnung aus Calciumcarbid und Wasser entstehende Calciumhydroxid als Ausgangsstoff benutzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Calciumhydroxid-Lösung in eine mit CO₂-Atmosphäre gefüllte Reaktionskammer eingesprüht und die Fällung auf diese Weise ausgelöst wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Lösung des Calciumhydroxids eingesetzte Wasser nach der Fällung und der Abtren­ nung des Calciumcarbonats erneut zur Lösung von Calciumhydroxid verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von der Calciumhydroxid-Lösung vor der Fällung ungelöste Verunreinigungen abgefil­ tert werden, wobei vorzugsweise mindestens 2 Filterstufen eingesetzt werden.