ES2201461T3 - Aparato y procedimiento para la fabricacion de carbonato calcico precipitado. - Google Patents
Aparato y procedimiento para la fabricacion de carbonato calcico precipitado.Info
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Abstract
La invención trata de un procedimiento y de un aparato para la preparación de carbonato cálcico precipitado. En el procedimiento, hidróxido cálcico es carbonatado usando dióxido de carbono gaseoso, por lo que la carbonatación es llevada a cabo en fase gaseosa al mezclar vapor de solución conteniendo hidróxido cálcico con el gas de dióxido de carbono, en una turbulencia que tiene una energía superior a 1.000 kW/m3. La reacción se realiza ventajosamente en el aparato de la invención, que comprende al menos dos molinos de púas (2-5) dispuestos en serie con uno o más anillos de álabes giratorios que se pueden usar para imponer una gran intensidad de energía sobre el material alimentado en el aparato, por lo que el primer molino de púas está provisto de al menos una entrada (6) para cal apagada y dióxido de carbono, y una salida para el producto de reacción, y el segundo molino de púas está provisto de una entrada (7) para el producto desde el molino anterior, y de una salida para el producto dereacción. Según la invención, la carbonatación es extremadamente rápida. El tiempo de permanencia de la reacción es incluso menor de 1 segundo. Debido a la alta intensidad de energía, la carbonatación se puede llevar a cabo con altos contenidos sólidos.
Description
Aparato y procedimiento para la fabricación de
carbonato cálcico precipitado.
La presente invención da a conocer un proceso,
según la reivindicación 1, para la preparación de carbonato de
calcio precipitado (PCC).
Según tal proceso, el hidróxido de calcio se
carbonata utilizando dióxido de carbono gaseoso.
La invención da a conocer además a un aparato,
según la reivindicación 11, para llevar a cabo la reacción de
carbonatación.
El carbonato de calcio precipitado se utiliza
como papel de empaste o como agente de recubrimiento. Otros posibles
campos de uso incluyen pinturas, plásticos, industria de proceso
alimentario, industria farmacéutica, etc.
El PCC se puede preparar mediante un proceso de
causticación y mediante una reacción de carbonatación. En el proceso
de causticación, el óxido de calcio es desleído en agua, por lo que
se forma hidróxido de calcio que luego reacciona con carbonato
sódico en fase líquida. Como resultado, se obtienen sosa cáustica
(NaOH) y carbonato de calcio, permaneciendo el hidróxido sódico
disuelto mientras el carbonato de calcio precipita. Se recuperan
ambos productos y se guardan para proceso adicional.
En el proceso de carbonatación, la emulsión de
hidróxido de calcio obtenida por desleído de la cal apagada se hace
reaccionar con dióxido de carbono gaseoso. Típicamente, este proceso
se lleva a cabo cargando un gas que contiene dióxido de carbono,
derivado del gas de proceso y que tiene un contenido en CO_{2} de
aproximadamente 20 a 40%, a la mezcla Ca(OH)_{2}
cuyo contenido en sólidos es de aproximadamente 20%. El gas de
CO_{2} es insuflado de esta manera en la solución acuosa de
Ca(OH)_{2} que se desintegra en burbujas, y el
dióxido de carbono contenido en estas burbujas se disuelve en los
alrededores de agua. Se forman iones carbonatos que reaccionan con
los iones Ca^{2+} por lo que se obtiene carbonato de calcio que se
precipita a partir de la solución.
A efectos de realizar una descripción exhaustiva,
se puede mencionar que el hidróxido de calcio reacciona con dióxido
de carbono no solamente en la preparación de PCC sino también en
otros contextos como, por ejemplo, entre otros, la desulfuración del
gas de proceso y depuración en un depurador del gas de proceso.
Se dan a conocer un número de desventajas
considerables en los procesos del estado de la técnica para la
preparación de PCC. Así pues, el proceso convencional de
causticación se dificulta por las sales residuales en PCC. Por otra
parte, cuando se produce PCC mediante los procesos convencionales de
carbonatación de dióxido de carbono, una desventaja consiste en el
tiempo largo de la carbonatación requerido para la reacción,
típicamente de 1 a 7h. Además, los cristales de PCC producidos
tienen un tamaño variado y su tamaño de partículas varía en un rango
muy amplio.
También, las soluciones del estado de la técnica
han sido obstaculizadas por la dificultad en alcanzar suficientes
condiciones de eficiencia de transporte de masa para permitir la
nucleación rápida y la generación simultánea de un gran número de
semillas de cristal que luego crecerían para dar un gran número de
cristales pequeños.
El objetivo de la presente invención es eliminar
las desventajas del estado de la técnica y obtener una solución
totalmente novedosa para la preparación de carbonato de calcio
precipitado a partir de la cal apagada y de dióxido de carbono
gaseoso.
La invención se basa en el concepto de llevar a
cabo la carbonatación sujeta a una fuerte turbulencia en una zona de
turbulencias mediante la reacción de dióxido de carbono gaseoso con
partículas de hidróxido de calcio con la intermediación de gotitas
de líquido al azar. Por consiguiente, en la reacción, el gas,
líquido y partículas de sólidos están simultáneamente en contacto
entre sí bajo una intensa turbulencia y una elevada intensidad de
energía. El flujo de gas absorbe el líquido y las partículas, y
forma una mezcla turbulenta de tres fases. La solución según la
invención también puede producirse por un proceso de tres fases
porque las tres fases están presentes simultáneamente, constituyendo
la fase gaseosa el medio de la reacción.
Más detalladamente, el proceso según la invención
se caracteriza por lo que se manifiesta en la parte caracterizante
de la reivindicación 1.
El aparato, según la invención comprende por lo
menos dos molinos de púas dispuestos en serie que tienen uno o más
anillos de paletas giratorias, por medio de los cuales es posible
sujetar el material cargado dentro del aparato a una intensidad de
energía más elevada. El primer molino de púas está equipado, por lo
menos, con una entrada para la cal apagada y el dióxido de carbono,
y con una salida de descarga para el producto de reacción, y el
segundo molino de púas está equipado con una entrada para el
producto procedente del molino de púas previo y con una salida de
descarga para el producto de reacción. Si se desea, se pueden
alimentar gas o licor mezclado entre los anillos de paletas
giratorias o grupos de anillos de paletas de los molinos de púas.
Los molinos de púas se conectan entre sí mediante conductos que se
pueden equipar con entradas para los licores de mezcla, si así se
desea.
\newpage
Más detalladamente, el aparato según la invención
se caracteriza por lo que se manifiesta en la parte caracterizante
de la reivindicación 11.
La invención ofrece beneficios considerables. De
este modo, la carbonatación del hidróxido de calcio es
extremadamente rápida. El tiempo de residencia de la reacción puede
ser más corto que 1 segundo. Debido a la elevada intensidad de
energía, la carbonatación se puede llevar a cabo con un alto
contenido en sólidos (incluso de 40 a 60% en peso).
El carbonato de calcio obtenido, según la
invención, es de una calidad homogénea; los diámetros del PCC
producido pueden ser, por ejemplo, de 20 a 30 nm, 30 a 50 nm y 50 a
100 nm; es decir generalmente dentro de un rango de 20 a 100 nm, y
habitualmente de 30 a 100 nm. Las pequeñas partículas de PCC
producidas se pueden explotar de varias maneras: por su combinación
para formar partículas de pigmento más grandes mediante las fuerzas
de van der Waals, se obtienen clústeres de partículas que contienen
10 a 30 partículas, típicamente unas 15 a 20 partículas unidas. La
formación de estos clústeres de partículas se puede llevar a cabo
mediante el ajuste del pH a un valor dentro de un rango de 6,2 a
10,8, por lo que el potencial Z de las partículas debe ser tan
pequeño como sea posible. Las partículas también se pueden utilizar
para recubrir otros pigmentos tales como caolín, tiza, talco, u
óxido de titanio. Se puede llevar a cabo el recubrimiento mediante
la alimentación de los pigmentos a recubrir, por ejemplo, en forma
de una emulsión acuosa junto con hidróxido de calcio y dióxido de
carbono, alimentando al aparato de la invención y, si es necesario,
mediante el ajuste del valor del pH a un rango adecuado, por
ejemplo, por introducción del ácido en el aparato del molino de púas
durante la producción.
Se divide la carbonatación en diferentes etapas
de proceso (por ejemplo, 3 a 7). La conversión del carbonato de
calcio etapa por etapa; dependiendo del contenido de la materia seca
del carbonato de calcio, se encuentra habitualmente cercana a 100%
después de 3 ó 4 etapas previas. Dividiendo el proceso en etapas, se
pueden añadir los componentes de la mezcla a las diferentes capas de
la partícula de CaCO_{3}, afectando dichos componentes, entre
otras cosas, la opacidad y la resistencia de la acidez del producto.
Por ejemplo, se puede preparar un producto mediante el proceso de
etapas múltiples, en el que las partículas obtenidas tienen una capa
de núcleo que consiste en carbonato de calcio y unas pocas capas de
cobertura que consisten alternativamente en fosfato de calcio y
carbonato de calcio, y una capa superficial que consiste en, por
ejemplo, fosfato de calcio. Una estructura de este tipo mejorará la
resistencia a ácidos de las partículas del carbonato de calcio.
Además, las variaciones en el índice refractivo entre las diferentes
capas proporcionarán una mejora en la opacidad tal como se ha
comparado con una mera partícula de CaCO_{3}.
A continuación, la invención se describe con más
detalle mediante una descripción detallada, los dibujos adjuntos y
varios ejemplos de trabajo.
Las figuras 1a y 1b presentan respectivamente una
vista lateral simplificada y de manera correspondiente una vista
superior de la estructura principal de un aparato que consiste en
cuatro molinos de púas configurados en serie.
La figura 2 es una proyección lateral en sección
de un molino de púas y
Las figuras 3 y 4 son vistas superiores en
sección de un molino de rotor simple y doble, respectivamente.
Se ha descubierto, según la invención, que se
pueden realizar las condiciones del transporte de masa en una
reacción de carbonatación con alta eficiencia en fase gaseosa.
Debido a que la densidad del gas es más pequeña que la del líquido,
una intensidad de mezcla se alcanza en fase gaseosa que requiere
solamente unos 1/1000 de la energía que se podría haber utilizado en
fase líquida para alcanzar una intensidad equivalente de mezcla.
Sujeto a la turbulencia, se hace reaccionar el gas con partículas
sólidas que están en el mismo estado de mezcla mediante la
intermediación de gotitas de líquido (por ejemplo, unas gotitas de
agua).
El proceso de carbonatación de la presente
invención se realiza en fase tipo aerosol, es decir, fase gaseosa,
en la cual las gotitas de agua se dispersan, y que contiene
principalmente Ca(OH)_{2} como reactivo. Cuando se
fabrica una niebla de este tipo para impactar repetidamente en el
accionador proporcionando la energía cinética o bien una turbulencia
de gas generada por el accionador en una cadena de flujo en rotación
rápida, la superficie es renovada continuamente proporcionando una
elevada velocidad de nucleación y, finalmente, un gran número de
partículas diminutas.
De acuerdo con la invención, el CO_{2} gaseoso
está por lo tanto sujeto a una turbulencia fuerte que tiene una
intensidad de energía >1.000 kW/m^{3}. La alimentación de la
emulsión de Ca(OH)_{2} se realiza en este estado,
teniendo la solución un contenido en sólidos de <70%,
preferentemente entre 5 y 50%. La fracción del volumen de la
solución Ca(OH)_{2}/emulsión del volumen del gas del
aparato es pequeña, típicamente más pequeña que 1%, preferentemente
de 0,1% a 5\textperthousand. A modo de ejemplo, un aparato que
tiene un volumen de gas de aproximadamente 40.000 cm^{3} se puede
cargar con aproximadamente 10 a 200 cm^{3}, ventajosamente unos 50
a 150 cm^{3}, de una emulsión de hidróxido de calcio, y una
energía de aproximadamente 2.000 kW/m^{2} se impacta en este
aerosol.
En la turbulencia, las gotitas de agua se
convierten en niebla y su área superficial aumenta, por lo que el
CO_{2} se disuelve rápidamente en agua. La niebla similar al agua
y el agua en la capa de difusión en la superficie de la partícula
permanece en interacción eficiente. Por consiguiente, el tamaño
pequeño de las gotitas de agua produce un considerable contacto de
área superficial y acelera la disolución. Las partículas se
colisionan entre sí produciendo picos de temperatura que, por su
parte, aceleran la reacción. Así pues, después de cuatro etapas de
turbulencia, un 100% de carbonatación tiene lugar con un 20% de la
solución de CaCO_{3}.
Las reacciones de los reactantes absorbidos en
agua son reversibles, es decir, tienen lugar en ambas direcciones
dependiendo del tipo de consumo de los reactivos que se da en la
reacción.
Se utiliza cualquier aparato para proporcionar la
turbulencia, es decir, la zona de turbulencia, capaz de producir una
elevada intensidad de energía en el volumen de gas. Ventajosamente,
el aparato es el llamado molino de púas o un aparato correspondiente
(mezclador de choque) o un molino para gránulo. Se describe un
aparato ventajoso en, por ejemplo, la solicitud de la patente
publicada WO 96/23728. Como regla, se llena el aparato en cuestión
con el gas reactivo que contiene solamente pequeños volúmenes de
materiales en, por ejemplo, la fase líquida o sólida. También se
puede encontrar esta realización en, por ejemplo, refinador de disco
o de cono, que se construyen para propósito totalmente distinto.
Se puede generar la turbulencia en uno o varios
aparatos. Es de particular ventaja llevar a cabo la reacción en
varios mezcladores configurados en serie (sucesivamente) por lo que
la misma renovación continua de la superficie de la película del
reactivo se realiza una y otra vez.
De acuerdo con la invención, se ha descubierto
que estos resultados particularmente buenos se cumplen si se
introduce el dióxido de carbono gaseoso de máxima pureza en la
reacción. La pureza del CO_{2} gaseoso debe exceder
preferentemente 90%. Por consiguiente, se obtienen resultados
ventajosos con partículas de Ca(OH)_{2} que tienen
un tamaño de <1 \mum \diameter. El agua utilizada debe
contener poca cantidad o nada de Fe, Mn, u otros metales.
Las figuras 1a y 1b ilustran un aparato según la
invención en el que cuatro molinos de púas (2) (5) están
configurados en serie en una montura firme (1). Los molinos de púas
pueden comprender, por ejemplo, mezcladores de rotor simple y/o
doble. Así pues, el aparato comprende anillos de paletas que giran
en diferentes direcciones, o un anillo de paletas con capacidad de
giro y un anillo de paletas no giratorias. Se puede disponer un par
de rotores o un rotor y un estator con, por ejemplo, cinco anillos
de paletas. El conducto de descarga 10 (13) de cada molino de púas
(2) (4) se conecta con la entrada (7) (9) del siguiente molino de
púas. La alimentación de la materia prima, es decir, la alimentación
de la cal apagada y del dióxido de carbono gaseoso, ocurre a través
de la entrada (6) del primer molino de púas. El fluido obtenido se
transmite desde la periferia exterior al siguiente mezclador (3)
debido a las fuerzas centrífugas y a la baja presión, y a partir de
esto se transmite a los siguientes mezcladores (4), (5). Los molinos
de púas están gobernados por los accionadores (14) (17).
El conducto de descarga (13) del último molino de
púas (5) está instalado dentro de un depósito separador de gas o
depósito de bombeo (18). En el depósito de bombeo (18), el fluido se
separa en una mezcla de CaCO_{3} y un gas que comprende
principalmente CO_{2} y vapor de agua. El CO_{2} gaseoso vuelve
al primer mezclador (6) mediante la bomba (18) y la línea de
recirculación (20) con el fin de ser reutilizado en el proceso. Se
elimina el producto del depósito a través la salida de descarga (21)
utilizando la bomba (22). La mezcla de CaCO_{3} se puede utilizar
como pigmento tal como es o después de un tratamiento de
acabado.
El beneficio de la disposición es que los
componentes de la mezcla se pueden alimentar en la turbulencia en
diferentes etapas intermediarias del proceso de carbonatación. Por
consiguiente, se pueden alimentar más CO_{2} gaseoso y componentes
de la mezcla en los conductos de conexión entre los mezcladores (es
decir, los conductos de descarga (10) (13) de los molinos de
púas).
El aparato se puede disponer como un dispositivo
tal que se construye un rotor multiperiférico con un diámetro de
acuerdo con el ejemplo, y los componentes de la mezcla se alimentan
en la cámara de mezcla en los estatores.
Las figuras 2 a 4 presentan, respectivamente, una
vista lateral en sección y una vista superior del molino de púas
utilizado en la invención. El molino de púas tiene un tambor 31 de
una altura medianamente baja, y se dispone un orificio de
alimentación (entrada) (32) en la parte superior del mismo. Se
disponen uno o más anillos de paletas, o periferias de molido (33),
(34) dentro del tambor de tal modo que, por lo menos, uno de los
anillos está montado con capacidad de rotación sobre cojinetes. La
segunda periferia de molido está montada estáticamente o de manera
giratoria. Los discos planos circunferenciales de los anillos de
molido están equipados con púas perpendicularmente (35). La figura 3
muestra un molino de púas de anillo doble en el que ambos anillos de
molido son giratorios, y la figura 4 ilustra una realización en la
que los estatores con púas de molido perpendiculares están
dispuestos entre los anillos de púas giratorios.
Tal como se observa en la figura 2, el
intersticio entre los conjuntos de los anillos de molido se puede
configurar de tal manera que se expanda en la dirección radial.
Adicionalmente, el conducto de descarga
tangencial 36 se ajusta al tambor de molido.
Las líneas densamente punteadas indican la
trayectoria de la materia sólida/líquida que se procesa en el molino
de púas.
Tal como se ha mencionado anteriormente, se
obtienen beneficios especiales mediante la disposición en serie de
varias zonas de turbulencia. Sin embargo, esto puede también
reemplazarse por un molino de púas simple. Por consiguiente, se
puede realizar una configuración correspondiente a una combinación
de un mezclador triple mediante una combinación de rotor 1400
\diameter /estator que tiene 11 a 15 anillos de paletas
giratorias. Alternativamente, un mezclador de rotor doble con 5
anillos puede combinarse con un mezclador de rotor simple con 10
anillos. En tal combinación, es el mezclador de rotor doble el que
prepara el fluido, y el mezclador de rotor simple procesa,
adicionalmente el fluido.
El aparato según la invención puede utilizarse
para la preparación de carbonato de calcio y también para la
modificación de carbonato de calcio y otros pigmentos. En este
último caso, los pigmentos pueden, por ejemplo, recubrirse con
partículas de PCC que se utilizan para mejorar las propiedades
ópticas de los pigmentos. De acuerdo con una realización ventajosa,
se introducen los componentes de la mezcla en la reacción de
carbonatación o la modificación de los pigmentos. Ejemplos de
adecuados componentes de la mezcla incluyen
(NaPO_{3})_{6}, ácido fosfórico, ácido hexameta-, piro-,
tripoli- o ultrafosfórico, aluminio T, cloruro de ácido silícico o
fluoruro de aluminio, sulfato de aluminio. Los componentes de la
mezcla se pueden cargar en el reactor en forma gaseosa.
Como ejemplo, se puede citar una realización en
la que el objetivo es mejorar la resistencia a ácidos del carbonato
de calcio. En la presente invención, se alimenta el ácido fosfórico
H_{3}PO_{4} (o derivado del ácido fosfórico) en el aparato,
además de dióxido de carbono, y luego se gasifica el ácido
fosfórico. Como materia sólida, se puede utilizar hidróxido de
calcio que se carbonata al mismo tiempo, o carbonato de calcio
preparado previamente con el aparato, siendo recubierto a
continuación el carbonato de calcio en el aparato por alimentación
nuevamente al aparato junto con los componentes de la mezcla. Ambas
vías son igualmente aplicables para el tratamiento de otros
pigmentos.
| Primera alternativa: | H_{3}PO_{4} | gas |
| H_{2}O | agua | |
| CaCO_{3} | partículas |
| Segunda alternativa: | CO_{2} gas |
| Mezcla de Ca(OH)_{2} + H_{2}O | |
| Polvo o mezcla de polvo + agua | |
| -caolín | |
| -dióxido de titanio | |
| -cal (CaCO_{3}) | |
| -caliza molida | |
| -CaCO_{3} (CaCO_{3} precipitado (PCC)) |
Se añade un aditivo a los componentes anteriores
durante la etapa intermedia en el proceso, por lo que se obtienen
productos que difieren del CaCO_{3} con respecto a su opacidad y
resistencia a ácidos.
Las partículas obtenidas contienen, por ejemplo,
lo siguiente:
| Núcleo | CaCO_{3} |
| Capa | Ca_{3}(PO_{4})_{2} |
| Capa | CaCO_{3} |
| Superficie | Ca_{3}(PO_{4})_{2} |
Las variaciones en el índice refractario entre
las diferentes capas proporcionan una opacidad mejorada comparada
con una mera partícula de CaCO_{3}.
Los siguientes ejemplos se presentan mediante la
ilustración de la invención sin limitación en el ámbito de
protección. Los ejemplos se implementan en el aparato de la figura 1
con los siguientes componentes generalmente presentes en el volumen
de turbulencia:
| Gas | 40.000 cm^{3} |
| Líquido | 80 cm^{3} |
| Partículas | 20 cm^{3} |
\newpage
Reacción
Ca(OH)_{2} + CO_{2} - CaCO_{3} +
H_{2}O
- Aparato de ensayo
- Mezclador de rotor simple con intensidad de energía de 2.000 kW/m^{3}
- Gas
- Dos veces la cantidad equivalente de CO_{2} - 100%
- Mezcla Ca(OH)_{2}
- Contenido en materia sólida 5%, agua 95%
| Resultado | Tiempo s | Temperatura ^{o}C | % CaCO_{3} |
| Inicio | 53 | < 10 | |
| Etapa I | \approx 0,04 | 42 | 66 |
| Etapa II | \approx 0,04 | 42 | 97 |
| Etapa III | \approx 0,04 | 38 | 100 |
| Etapa IV | \approx 0,04 | 35 | 100 |
| < 1 s |
Reacción
Ca(OH)_{2} + CO_{2} - CaCO_{3} +
H_{2}O
- Aparato de ensayo
- Mezclador de rotor simple, intensidad de energía de 2.000 kW/m^{3}
- Gas
- CO_{2} - 100%, alimentación 2 x la cantidad equivalente
- Mezcla Ca(OH)_{2}
- Contenido en materia sólida 10%, agua 90%
| Tiempo s | Temperatura ^{o}C | % CaCO_{3} | |
| - - | 40 | 210 | |
| I | 0,04 | 46 | 59 |
| II | 0,04 | 44 | 90 |
| III | 0,04 | 43 | 99 |
| IV | 0,04 | 40 | 100 |
| < 1 s |
Reacción
Ca(OH)_{2} + CO_{2} - CaCO_{3} +
H_{2}O
- Aparato de ensayo
- Mezclador de rotor doble, intensidad de energía de 3.700 kW/m^{3}
- Gas
- CO_{2} - 100% alimentación 2 x la cantidad equivalente
- Mezcla Ca(OH)_{2}
- Contenido en materia sólida 20%, agua 80%
| Tiempo s | Temperatura ^{o}C | % CaCO_{3} | |
| - - | 40 | < 10 | |
| I | 0,04 | 46 | 41 |
| II | 0,04 | 47 | 76 |
| III | 0,04 | 47 | 97 |
| IV | 0,04 | 47 | 100 |
Reacción
Ca(OH)_{2} + CO_{2} - CaCO_{3} +
H_{2}O
- Aparato de Ensayo
- Mezclador de rotor doble, intensidad de energía de 5.500 kW/m^{3}
- Gas
- CO_{2} - 100% alimentación 2 x la cantidad equivalente
- Mezcla Ca(OH)_{2}
- Contenido en materia sólida 50%, agua 50%
| Tiempo s | Temperatura ^{o}C | % CaCO_{3} | |
| - - | 50 | < 10 | |
| I | 0,04 | 45 | 35 |
| II | 0,04 | 44 | 64 |
| III | 0,04 | 44 | 86 |
| IV | 0,04 | 44 | 98 |
| V | 0,04 | 44 | 100 |
| < 1 s |
Reacción
Ca(OH)_{2} + CO_{2} - CaCO_{3} +
H_{2}O
- Aparato de ensayo
- Mezclador de rotor doble, intensidad de energía de 3.700 kW/m^{3}
- Gas
- CO_{2} - 25%, alimentación 2 x la cantidad equivalente, aire - 75%
- Mezcla Ca(OH)_{2}
- Contenido en materia sólida 10%, agua 90%
| Tiempo s | Temperatura ^{o}C | % CaCO_{3} | |
| - - | 33 | < 10 | |
| I | 0,04 | 38 | 25 |
| II | 0,04 | 38 | 38 |
| III | 0,04 | 38 | 48 |
| IV | 0,04 | 39 | 62 |
| > 1 s |
Tal como se destacará de la tabla anterior, el
aire mezclado con CO_{2} dificulta la reacción de CO_{2} con la
partícula de Ca(OH)_{2}.
Claims (14)
1. Proceso para la preparación de carbonato de
calcio precipitado, en el que el hidróxido de calcio se carbonata
con dióxido de carbono gaseoso, caracterizado porque la
carbonatación se realiza en fase gaseosa mediante el contacto de
hidróxido de calcio y niebla líquida con dióxido de carbono gaseoso
en una turbulencia que tiene una intensidad de energía en exceso de
1.000 kW/m^{3}.
2. Proceso, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el volumen del líquido es menos que el
1% del volumen del gas.
3. Proceso, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el dióxido de carbono tiene un grado de
pureza de, por lo menos, un 90%.
4. Proceso, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dióxido
de carbono y el hidróxido de calcio están sujetos a una intensidad
de energía de aproximadamente 1.100 a 6.000 kW/m^{3}.
5. Proceso, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el
hidróxido de calcio se carbonata en varias zonas de turbulencia
configuradas en serie.
6. Proceso, según la reivindicación 5,
caracterizado porque los pigmentos que están recubiertos con
carbonato de calcio producido están alimentados en, por lo menos,
una zona de turbulencia.
7. Proceso, según la reivindicación 6,
caracterizado porque el caolín, dióxido de titanio, tiza,
caliza molida o carbonato de calcio precipitado están alimentados
en, por lo menos, una zona de turbulencia.
8. Proceso, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
carbonatación se realiza en una zona de turbulencia que comprende un
molino de púas.
9. Proceso, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el gas
reactivo se alimenta en la zona de turbulencia con el fin de
modificar carbonato de calcio, comprendiendo el gas fluoruro de
hidrógeno, cloruro de aluminio, cloruro o fluoruro de ácido
silícico, o tetracloruro de titanio.
10. Proceso, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las gotitas
del líquido que transmiten el gas tienen forma atomizada.
11. Aparato para la preparación de carbonato de
calcio mediante la carbonatación de hidróxido de calcio, en el que
el dióxido de carbono reacciona con hidróxido de calcio mediante
niebla líquida, caracterizado porque el aparato comprende
- -
- por lo menos dos molinos de púas configurados en serie que tienen uno o más anillos de paletas giratorias que se pueden utilizar para imponer una intensidad de energía elevada en el material introducido en el aparato,
- -
- un primer molino de púas que está equipado, por lo menos, con una entrada para la cal apagada y dióxido de carbono y una salida para el producto de reacción,
- -
- un segundo molino de púas que está equipado con una entrada para el producto del primer molino de púas y una salida para el producto de la reacción, y
- -
- conductos de interconexión entre los molinos de púas, los cuales se pueden disponer con entradas para los licores de mezcla, si se desea.
12. Aparato, según la reivindicación 11,
caracterizado porque los molinos de púas poseen entradas que
se pueden utilizar para la alimentación del gas o licor de mezcla
entre anillos de paletas giratorias o grupos de anillos de
paletas.
13. Aparato, según la reivindicación 11 ó 12,
caracterizado porque comprende 3 a 7 molinos de púas
configurados en serie.
14. Aparato, según cualquiera de las
reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque el molino de
púas proporciona un mezclador de rotor doble y/o
rotor-estator simple o un grupo de mezcladores.
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| US7414923B2 (en) * | 2005-03-17 | 2008-08-19 | Moschel Kadokura | Graphical organizational task timer |
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| US10184097B2 (en) * | 2013-02-08 | 2019-01-22 | Ecolab Usa Inc. | Protective coatings for detersive agents and methods of forming and detecting the same |
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