KR100671441B1 - 석회 처리 - Google Patents

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Abstract

석회(예를 들면, 카바이드 석회)로부터 칼슘이온 용액이 개시되어 있다. 한 방법은 (i) 3개 이상의 하이드록시기와 탄소 원자 3 내지 8 개의 직쇄를 포함하는 폴리 하이드록시 화합물 수용액을 석회와 반응시키는 단계; 및 (ⅱ) 선택적으로 (i)로부터의 결과물 용액으로부터 불용성 불순물을 분리시키는 단계를 포함한다. 본 발명의 또 다른 방법은 (ⅲ) 카바이드 석회로부터 칼슘을 추출하기 위하여 폴리 하이드록시 화합물(예를 들면, 소르비톨 또는 수크로오즈)의 수용액과 카바이드 석회를 처리하는 단계; (ⅳ) (i)로부터의 결과물 용액으로부터 불용성 불순물을 분리하는 단계를 포함한다. 얻어진 용액은 고체 칼슘 포함 생성물을 얻기 위하여 침전제를 처리할 수도 있다. 상기 생성물은 침전제로서 이산화탄소와 상기 용액을 처리하여 얻은 탄산칼슘일 수 있다.
석회 처리, 카바이드 석회, 탄산칼슘, 폴리 하이드록시 화합물

Description

석회 처리{LIME TREATMENT}
본 발명은 석회를 처리하는 방법에 관한 것으로, 특히(그러나 이에 제한되는 것은 아님) 칼슘이온의 정제된 용액을 얻기 위하여 불용성 불순물이 함유된 석회의 처리에 관한 것이며, 또한 석회로부터 만들어진 생성물을 포함하는 유용한 고체 칼슘을 얻을 수 있는 상기 처리 방법의 용도에 관한 것이다. 본 발명은 또한 특히(그러나 이제 제한되는 것은 아님) 카바이드 석회 처리에 관한 것이다.
본 명세서에 있어서, "석회(lime)" 라는 용어는 문맥에 따라 CaO 및 Ca(OH)2 둘 다를 의미할 수 있다.
본 발명에 관련된 선행기술의 실시예들은 칼슘 수크레이트(calcium sucrate) 용액을 얻기 위하여 pH가 높은 곳에서 제조한 산화칼슘을 소성한 후 용해시켜 돌로마이트(dolomite)를 제조하는 방법이 개시되어 있는 미국 특허등록 제 3 340 003 호를 포함한다.
또한 미국 특허등록 제 5 332 564 호는 극소량의 수크로오즈와 수산화 칼슘 물 슬러리를 사방형 침강 탄산칼슘을 제조하기 위하여 사용하는 용도를 개시하고 있다.
칼슘이온 용액을 석회로부터 얻을 수 있는 방법의 필요성은, 그 결과물인 칼슘 이온 용액이 비교적 가치 있는 생성물로 사용될 수 있다는 데에 있다. 특히 칼슘 카바이드와 물을 하기 반응식 1에 따라 반응시켜 아세틸렌을 형성하는 데에 따른 부산물인 카바이드 석회와 관련하여 특히 그 필요성이 크다.
CaC2 + 2H2O -> Ca(OH)2 + C2H2
더 상세하게는, 카바이드 석회는 수산화 칼슘 및 원 칼슘 카바이드(original calcium carbide)와 아세틸렌이 생성되는 조건 하에서 형성 가능한 결과적 부산물이 포함되어 있다.
카바이드 석회는 아세틸렌의 중량의 약 3.5~4 배의 양이 생성되고, 또한 건조 가스 발생기로부터 형성된 건조 분말의 형태로도 생성되나 대부분 젖은 발생기기로부터의 물 슬러리이다. 카바이드 석회는 또한 카바이드 슬러지(carbide sludge), 발생기 슬러리(generator slurry), 석회 슬러지(lime sludge), 석회 수화물(lime hydrate), 수화 카바이드 석회(hydrated carbide lime)로도 알려져 있다.
카바이드 석회는 흑-회색의 물질이다. 이는 전형적으로 수산화 칼슘 약 90 중량%(카바이드 석회의 고체 함량을 기준으로)와 아세틸렌의 제조에 사용되는 방법 및 칼슘 카바이드의 제조에 사용되는 방법(통상 산화 칼슘과 석탄을 구워서 만듦)에 따른 불순물인 잔류물로 이루어져 있다. 주요 잔류물은 탄소와 결합된 실리콘, 철, 알루미늄, 마그네슘, 망간의 산화물, 페로실리콘 및 칼슘 설페이트이다. 부가적으로 카바이드 석회가 외부에 저장된다면, 이산화탄소와 수산화 칼슘의 반응에 의하여 형성된 탄산칼슘도 불순물로 나타날 수 있다.
카바이드 석회에 있는 불순물로 인하여, 상업적 가치가 낮고 판매가 어려운 것이다. 이러한 제한된 용도에는, 산을 중성화하는 싼 염기로서의 용도 또는 약간 변형된 형태로서 농업 비료로의 용도를 포함한다(체코슬로바키아 특허 출원 CS 8002961 - Jansky).
이것은 중요한 상업적 용도가 없으며, 또한 이에 포함된 불순물은 소각이 어렵게 하기 때문에, 전 세계에 수백만 톤의 카바이드 석회가 카바이드 석회 구덩이(pits)에 저장되어 있다. 이들 구덩이는 환경적인 문제를 증가시키고 있다.
하기 제기된 여러 가지 방법은 카바이드 석회를 정제하는 방법으로 제안된 것들이나, 여러 가지 문제점이 있다.
a) 가열
카바이드 석회 내의 물과 탄소 불순물은 약 800℃의 온도하의 오븐에서 카바이드 석회를 가열하여 함에 따라 제거될 수 있으며, "백" 석회가 얻어진다. 그러나, 이러한 방법은 적용하기에 매우 고가일 뿐 아니라, 산소 불순물은 제거되지 않 는다는 문제점이 있다.
b) 단순 여과
상기 슬러지는 여과법이 적용될 수 있다. 그러나, 불행하게도 카바이드 석회에 포함된 불순물의 입자 크기는 1㎛ 내지 50㎛인 수산화 칼슘의 입자 크기와 비슷하다. 또한 카바이드 석회내의 불순물은 두꺼운 슬러지로 여과기를 막아버리는 경향이 있기 때문에 여과기는 효능이 떨어지고, 계속적인 교체가 필요하다. 따라서 단순 여과법은 효과적이지 않다.
c) 칼슘 카바이드를 물에 용해시킨 후의 여과.
수산화 칼슘은 물에 약간 녹으며, 또한 카바이드 석회의 불순물 대부분은 불용성이므로, 수산화 칼슘은 수용액 내로 추출될 수 있고, 이후 여과하여 불순물을 제거하는 것이다. 그러나 불행하게도 수산화 칼슘은 물에 약간만 녹으므로, 수산화 칼슘 1톤을 용해하기 위해서는 약 650 입방미터의 물이 필요하다. 따라서 이 방법은 산업적으로 실용화될 수 없다.
d) 용해 보조제로 암모늄염을 사용하여 칼슘 카바이드를 물에 용해시킨 후의 여과
이 방법은 클로라이드 또는 나이트레이트로 제공되는 음이온이 물에서 수산화 칼슘의 용해도를 증가시키는 데에 사용된다는 것을 제외하고는 (c)의 방법과 동일하다. 이 방법은 수산화 칼슘을 용해시키는 데에 필요한 물의 양을 줄이는 데에 효과적이나, 암모늄 용액이 이산화 칼슘과 칼슘의 침전 후 재활용되지 않는다면, 암모늄을 포함하는 액체가 비교적 고농도의 암모늄염으로 인한 폐수 문제를 야기한다는 문제점을 겪게 된다.
다른 형태의 질이 낮은(즉, 불순물이 많은)석회를 정제하는 경우 유사한 문제점들을 접하게 된다.
카바이드 석회 및 또 다른 질이 낮은 석회를 정제하는데에 개입되는 문제점은, 이러한 재료들이 그 양이 상당함에도 불구하고 중요한 산업적 활용이 가능한 더 높은 가치의 칼슘 생성물의 생산을 위한 칼슘의 원료로 사용되지 않는다는 데에 있다. 그러한 생성물의 일례가 페인트, 제지, 코팅제, 플라스틱, 밀폐제 및 치약 등과 같은 재료에 기능성 충전제로 사용되는 침강 탄산칼슘(PCC; Precipitated Calcium Carbonate)이다.
PCC는 현재 다음과 같은 방법으로 제조된다.
a) 이산화탄소와 석회의 수성 슬러리의 반응
이 방법은 석회의 낮은 용해도로 인하여 더디다는 문제가 있다.
b) 이산화탄소와 석회 용액의 반응
이 방법에서는 석회가 물에 약간만(전형적으로 상온에서 포화농도가 2,16×10-2 몰농도) 용해되므로 초기에 문제가 발생된다. 낮은 농도는 PCC로의 전환이 완료될 때 분리의 문제가 나타낸다. 또한 낮은 석회 농도로 인하여 반응 평형도 낮아져, 이산화탄소와의 반응에서, 석회의 약 30% 만이 PCC로 전환되어, 잔류물은 Ca(HCO3)2로 전환되어 용액 내에 남게 된다.
본 발명의 목적은 상기 언급한 문제점을 제거 또는 경감시키기 위한 것이다.
본 발명은 첫 번째 방법으로 석회에서 칼슘 이온 용액을 얻는 방법을 제공되며, 상기 방법은
(i) 세 개 이상의 하이드록시기와 탄소 원자 3 내지 8개의 직쇄를 포함하는 폴리 하이드록시 화합물의 수성 용액으로 석회를 처리하는 단계; 및
(ⅱ) 선택적으로 (i)에서의 결과물인 용액으로부터의 불용성 불순물을 분리하는 단계를 포함한다.
우리는 앞에서 정의한 폴리 하이드록시 화합물 용액이 칼슘에 매우 뛰어난 용매로 물을 단독으로 사용하는 것 보다 석회에 존재하는 칼슘 이온의 훨씬 더 많은 양(예를 들면 약 65g/l)이 용액 내에 포함되도록 한다는 것을 발견하였다. 본 발명은 석회로부터 칼슘을 추출하기 위한 효과적인 방법을 제공한다. 불용성 불순 물의 제거 후에는, 카바이드 석회보다 훨씬 더 상업적으로 가치 있는 생성물을 포함하는 칼슘 제품으로 사용될 수 있는 정제된 칼슘 이온 용액이 남으며, 이는 아래에서 더 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 방법에서 사용되는 석회는 폴리 하이드록시 화합물의 수용액에 불용성 불순물을 포함하는 임의의 석회일 수 있다. 그러한 석회의 바람직한 예는 카바이드이며, 이는 탄소, 페로실리콘, 칼슘 설페이트와, 철, 실리콘, 알루미늄, 마그네슘 및 망간의 산화물을 불용성 불순물로서 포함한다.
본 발명의 상기 방법은, (칼슘용액을 얻기 위하여 불용성 불순물을 포함하는 CaO 또는 Ca(OH)2 로 제공되는) 다른 형태의 석회의 처리에도 역시 적용될 수 있다. 그러한 다른 석회의 좋은 예로는, 낮은 등급의 석회, 즉 석회석을 소성하여 얻은 생성물 및 돌로마이트를 소성하여 얻은 생성물을 들 수 있다. 후자의 경우는 본 발명의 방법은 MgO 또는 Mg(OH)2의 분리를 일으키는데, 이는 각각이 폴리 하이드릭 알코올 용액에서 불용성이기 때문이다. 본 발명의 이러한 점은 비교적 적은 양의 불순물 포함하거나 불순물을 포함하지 않는 석회의 처리에 응용할 수 있다.
본 발명의 방법에 사용된 폴리 하이드록시 화합물은 탄소 원자 3 내지 8개의 직쇄를 포함할 수 있으며, 적용된 조건 하에서 물에 상당한 용해도를 갖는 것이어야 한다.
폴리 하이드록시 화합물의 예로는 하기 화학식 1의 것을 사용할 수 있다.
HOCH2(CHOH)nCH2OH (여기서, n은 1 내지 6 임)
따라서, 폴리 하이드록시 화합물은 글리세롤일 수 있다 (n=1). 그러나, n은 2 내지 6인 것이 더 바람직하며, 특히 폴리 하이드록시 화합물이 슈가 알코올("수소화된 단당류")인 것이 바람직하다. 슈가 알코올의 예는 소르비톨(sorbitol), 만니톨(mannitol), 자일리톨(xylitol), 트레이톨(threitol) 및 에리트리톨(erythritol)을 포함한다.
또한 n 개의 탄소(n은 4 내지 8 이고, 이에 연결된 하이드록시기를 갖는) 직쇄를 포함한 것도 본 발명에서 사용될 수 있는 폴리 하이드록시 화합물로 유용하다. 또 다른 탄소 화합물(즉, 하이드록시기가 없는 것)은 여기에 결합된 당류 잔기를 가질 수 있다. 이러한 화합물은 수소화된 이당류 알코올이며, 예로는 말티톨(maltitol) 및 락티톨(lactitol)을 포함한다.
특히 수소화된 단당류(예를 들면, 소르비톨) 및 이당류 알코올이, 칼슘 이온 용액의 잇따른 처리에 중요할 수 있는 열 안정성 때문에, 본 발명에서의 사용에 바람직하다 (하기에 기술함).
상기 기술한 폴리 하이드릭 알코올들의 혼합물을 사용할 수도 있다. 따라서, 약 80%의 소르비톨이 만니톨 및 이당류 알코올과 같은 다른 폴리 하이드록시 화합물과 함께 포함되어 있는 고체 형태인 공업적 소르비톨을 사용하는 것도 가능 하다. 공업적 소르비톨은 Amylum 의 Meritol 160 과 Cerestar 의 Sorbidex NC 16205 를 포함한다.
본 발명의 방법에 사용되는 온도에서의 물에 대한 용해도에 따라, 폴리 하이드록시 화합물은 물에 대하여 통상 10 내지 80중량%로 사용될 것이다. 폴리 하이드록시 화합물이 슈가 알코올인 경우에는, 일반적으로 물에 대하여 10 내지 60중량%, 더 바람직하게는 15 내지 40중량%가 사용될 것이다. 반면에, 글리세롤은 일반적으로 물에 대하여 60 내지 80중량%, 더 바람직하게는 65 내지 75중량%가 바람직하다.
본 발명의 두 번째 방법은 카바이드 석회로부터 칼슘 이온 용액을 얻기 위한 카바이드 석회의 처리와 관련된다. 본 발명은
(i) 카바이드 석회로부터 칼슘을 추출하기 위하여 폴리 하이드록시 화합물의 수용액과 카바이드 석회를 처리하는 단계; 및
(ⅱ) (i)의 결과물 용액으로부터 불용성인 불순물을 분리하는 단계
를 포함하는 카바이드 석회로부터 칼슘 이온의 용액을 얻기 위한 방법을 제공한다.
본 발명의 두 번째 방법에서 사용되는 폴리 하이드록시 화합물은 본 발명의 첫 번째 방법에서 기술한 것일 수도 있다. 그러나 부가적으로, 이러한 폴리 하이드록시 화합물은 당류(예를 들면, 단당류 또는 이당류)일 수 있다.
본 발명에서 유용한 당류의 예로는 글루코오즈(glucose), 프럭토오즈(fructose), 리보오즈(ribose), 자일로오즈(xylose), 아라비노오즈(arabinose), 갈락토오즈(galactose), 만노오즈(mannose), 수크로오즈(sucrose), 락토오즈(lactose) 및 말토오즈(maltose) 등을 포함한다. 본 발명에서 유용한 당류 유도체의 예로는 소르비톨 및 만니톨과 같은 당류 알코올을 포함한다. 특히, (본 발명의 두 번째 방법에서) 폴리 하이드록시 화합물은 수크로오즈, 글루코오즈, 소르비톨 및 글리세롤로 이루어진 그룹에서 선택된 것이 바람직하다.
본 발명의 두 번째 방법에 사용되는 온도에서의 물에 대한 용해도에 따라, 폴리 하이드록시 화합물은 물에 대하여 통상 10 내지 80중량%로 사용될 것이다. 폴리 하이드록시 화합물이 당류 또는 그 유도체(예를 들면, 슈가 알코올)인 경우에는, 일반적으로 물에 대하여 10 내지 60중량%, 더 바람직하게는 15 내지 40중량%가 사용될 것이다. 반면에, 글리세롤은 일반적으로 물에 대하여 60 내지 80중량%, 더 바람직하게는 65 내지 75중량%가 바람직하다.
본 발명(첫 번째 및 두 번째 방법 모두)은 카바이드 석회의 처리와 관련되어 기술될 것이나, 다른 형태의 석회에도 필요한 변경을 가하여 적용될 수 있다.
카바이드 석회로부터 칼슘 이온의 정제된 용액을 만들기 위하여, 일반적으로 폴리 하이드록시 화합물의 수용액 100 중량부에 대하여 수산화 칼슘 약 3 내지 12 중량부의 칼슘 카바이드의 양을 추출하는 것이 적당하다. 더 바람직하게는 3 내지 7 중량부, 이상적으로는 약 5 중량부가 바람직하다. 아세틸렌 생성기로부터의 건조 카바이드 석회는 부가적인 절차 없이 추출될 것이다. 그러나, 젖은 카바이드 석회의 경우는 일반적으로 침전시킨 후 추출 단계 이전에 이어서 물이 제거되도록 할 것이다. 이는 여과에 의하여 행해지는 것이 가장 바람직할 수도 있다.
칼슘 이온을 추출하는 데에 사용된 폴리 하이드록시 화합물이 열 분해되기 쉽다면, 추출단계는 5℃ 내지 60℃의 온도에서 행해질 수도 있으나, 이러한 범위 이외의 온도를 배제하는 것은 아니다. 카바이드 석회와 하이드록시 화합물 수용액의 혼합물은 또한 칼슘 이온의 최대 추출을 보장하기 위하여 수성 용액 내에서 교반 되어져야 한다. 원하는 정도의 추출을 얻어내기 위한 처리 횟수는, 추출이 행해지는 온도, 교반의 정도, 폴리 하이드록시 화합물의 농도 등과 같은 요인에 따라 달라질 것이며, 당업계의 숙련된 기술자에 의하여 달리 결정될 수도 있다.
추출 단계에 이어서, 칼슘 이온 용액은 불용성 불순물로부터 분리된다. 편리하게 분리는 여과기, 예를 들면 미세 여과 장치에 의하여 이루어질 것이나, 다른 방법도 적용될 수 있다. 필요하다면, 응집제가 사용될 수도 있다.
결과 생성물은 정제된 칼슘이온을 포함하는 용액이며, 이는 예를 들면, 공업적으로 유용한 칼슘을 포함하는 고체 제품을 생성하기 위한 공급원료로서 사용될 수 있다. 그러한 제품은 가장 편리하게는 원하는 제품을 침전시키기 위하여 용액에 화학제를 부가하는 침전반응에 의하여 생성될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 정제된 칼슘 이온 포함 용액에 이산화탄소를 버블링 시킴에 의하여 침강 탄산칼슘을 형성할 수 있다. 사용될 수 있는 다른 침전제는 인산, 황산, 옥살산, 플루오르화수소산 및 시트르산을 포함한다.
일반적으로, 적어도 용액 내에 포함된 칼슘에 적어도 화학식량 만큼의 침전제를 부가하는 것이 적합할 것이다. 선택적으로 또는 부가적으로, 침전 반응 이후의 상청액은 카바이드 석회의 신선한 재료로부터 칼슘을 추출하는 용도로 재생될 수 있다. 상기 상청액은 재생된 이후, 재생 흐름에 과도한 물이 들어가는 것을 방지하기 위하여 카바이드 석회의 물을 제거하는 것이 바람직하며, 폴리 하이드록시 화합물의 이러한 용액을 희석하는 것은 바람직하지 않다. 따라서, 상기 언급한 바와 같이, 젖은 카바이드 석회는 침전되도록 한 후, 물이 제거되도록 처리되어야 한다. 선택적으로 또는 부가적으로, 상청액은 그 농도에 (물의 증발에 의한) 영향을 주기 위하여 가열될 수도 있다. 상청액이 가열되는 경우, 폴리 하이드록시 화합물은, 그러한 농도를 위한 온도에서 "갈변"하지 않고 열에 의한 내성이 있는 슈가 알코올(sugar alcohol)인 것이 바람직하다. 이것은 폴리 하이드릭 알코올의 재생된 "농축" 용액이 무색이고, 침강 탄산칼슘의 변색을 일으키지 않은 것을 보장한다. 이러한 사실은, 비록 어떤 경우에는 허용되기는 하지만, 농축시 칼슘 이온 추출용제로서 수크로오즈를 사용할 때, 재생된 수크로오즈 용액이 침강 탄산칼슘의 변색을 유발한다는 것과 대조를 이룬다.
침강 탄산칼슘(PCC)을 위하여, 전통적인 탄산화 반응기를 사용하여 이산화탄소를 정제된 칼슘 이온 용액을 통하여 버블링 할 수 있다. 이러한 반응은 대기 온도에서 행해질 수 있다. 상기 PCC를 코팅하기 위한 첨가제, 예를 들면 스테아린산 유도체가 필요에 따라 마지막 단계에서 부가될 수도 있다.
상기 PCC에서 물을 제거하고, 세정한 후 종래에 잘 알려져 있는 장치를 사용하여 건조시킨다.
생성된 PCC의 입자 크기는 반응 시간, 온도, 이산화탄소의 농도 및 교반 속도 등과 같은 파라미터에 따라 달라질 것이다.
PCC를 제조하는 상기한 방법은 다음과 같은 장점을 갖는다.
1. 본 방법은 고순도의 PCC의 제조를 가능하게 한다.
2. 석회 현탁액을 처리하는 경우 보다 탄산칼슘이 형성되는 것으로부터의 칼슘 이온이 훨씬 높은 농도로 용액에 나타난다.
3. PCC를 생성하는 석회 현탁액의 사용에 비교할 때, 본 발명의 방법은 석회 입자 상에 PCC가 "석출된" 결과를 나타내지 않는다.
4. 본 발명의 방법은 좁은 입도 분포, 작은 입자 크기 및 좋은 색상의 PCC를 수득한다.
본 발명의 하기 실시예에 의하여 좀 더 상세히 설명하나, 이에 의하여 제한 되는 것은 아니다.
실시예 1
기계적 교반기와 온도계가 구비된 2 리터의 둥근 바닥 플라스크에, 대기 온도에서 물 660g에 소르비톨 250g을 채웠다. 상기 결과물에 50%의 수분을 포함하는 생 카바이드 석회(crude carbide lime) 100g 을 넣었다. 상기 혼합물을 적어도 20분 동안 교반 하였다.
용해되지 않은 불순물을 포함하는 결과물 용액이 여과되는 경우, 얻어진 맑은 여과액이 수산화 칼슘 중량에 대하여 4.1중량%를 함유함을 알아내었다. 상기 여과액은 아래에 기술한 방법을 사용하여, 이산화탄소와의 반응에 의하여 탄산칼슘을 침전시키기 위한 탄산화 반응기에 충전되었다.
기계적 교반기, pH 프루브 및 가스 살포 튜브가 구비된 2 리터의 둥근 바닥 플라스크에, 소르비톨 용액(1000그램)에 4%의 수산화 칼슘을 충전시켰다. 혼합물에 이산화탄소를 약 10분 동안 살포한 후 탄산칼슘에 대한 반응이 완료되었고, pH 는 11.8에서 7.0 으로의 변화를 나타내었다.
상기 침강 탄산칼슘(PCC)를 여과한 후, 건조시켜 54.2g의 탄산칼슘을 얻었다. 이론적 수득률은 55.1g이며, 98.3%의 수득률을 나타내었다.
미세한 백색 PCC 분말은 하기 표 1의 특성을 나타내었다.
PCC 카바이드 석회
평균입자 크기 ~2㎛ 1~50㎛
결정 구조 방해석 사방정계 구조 -
불용성 산 ＜0.2%
잔류 Fe ＜0.05% 0.12%
잔류 Mg ＜0.05% 0.07%
잔류 S ＜0.1% 0.35%
잔류 Al ＜0.05% 1.15%
잔류 실리카 ＜0.1% 1.5%
실시예 2
120 리터의 플라스틱 통에 물 43,2kg, 물에서의 고체 중량으로 70중량%인 상업적 등급의 소르비톨(Sorbidex NC 16205) 35.7kg 및 물에서의 고체중량으로 22중량%인 생 카바이드 석회 현탁액 21.0kg을 충전하였다.
상기 혼합물을 15분 동안 혼합하였다. 이후, 1.5 리터의 응집제 원액을 응집제(Ciba의 Magnafloc LT25)의 최종 농도 25ppm에 도달할 때까지 부가하였다.
상기 통의 내용물을 10분 동안 교반하고, 이후 응집제가 침전하도록 1시간 동안 방치하였다.
결과물인 석회 용액 및 침전된 불순물을 여과시켰다. 맑은 여과액은 약 40중량%의 수산화 칼슘를 함유하였다.
터빈 임펠러, 가스 살포 링, pH 및 온도 프루브, 공급 액체 주입구, 및 탄산칼슘 생성물 출구가 구비된 스텐레스 스틸 탄산 반응기에 여과액 28kg을 충전시켰다.
교반기를 600rpm으로 맞추고, 질소 80중량%와 이산화탄소 20중량%의 가스 혼합물을 분당 이산화탄소 80g의 비율로 반응기 내용물에 살포하였다.
약 20분 경과 후, 탄산화 반응이 완결되었고, pH는 12.4 에서 약 7.0으로 변화되었다.
형성된 침강 탄산칼슘 현탁액을 반응기로부터 분리하여, 파일로트 필터 프레스(pilot filler press)에서 여과하고 세정하였다.
여과물을 건조시켜 약 99% 의 수득률을 나타내는 약 1.5kg의 PCC를 수득하였다.
방해석 PCC 분말은 하기 표 2의 특성을 나타내었다.
평균입자 크기 (Malvern Mastersizer) 1.93 microns
밝기(R457) 97.3
탭 밀도 0.97g/cc
불용성 HCl 0.13%
pH 값 9.3
BET 표면적 4㎡/g
MgO ＜0.05%
Al2O3 0.07%
SiO2 0.16%
Fe 1ppm
Mn ＜1ppm
SO3 0.03%

실시예 3
탄산칼슘, 실리콘, 철, 알루미늄, 마그네슘 및 망간과 탄소의 산화물 및 황화물 및 페로실리콘과 같은 불순물 약 7.5g을 포함하는 카바이드 석회 57.5g를, 750g의 물과 250g의 수크로오즈를 포함하는 용액에서 15분 동안 교반하면서 용해시켰다.
용해되지 않은 흑색의 차폐된 슬러지-유사 불순물을 포함하는 결과물 용액을 여과시켰다.
정제된 수산화 칼슘 약 50g을 포함하는 맑은 용액을 이산화탄소 가스와의 반응에 의한 탄산칼슘 침전을 위하여 탄산화 반응기로 이전시켰다.
이산화탄소의 버블링이 10~20 분 지속된 후, 탄산칼슘에 대한 반응이 종결되었다. 침강 탄산칼슘(PCC)를 여과시켜 현탁액과 분리해 낸 후 건조시켜 67g의 탄산칼슘을 얻었다 (~67.5g정도가 예상되며, 99% 이상의 수득률을 나타냄).
상기 PCC 분말은 하기 표 3의 특성을 나타내었다.
평균입자 크기 ~3㎛
결정 구조 방해석 사방정계 구조
불용성 산 ＜0.06%
잔류 Fe ＜3ppm
잔류 Mg ＜3ppm
잔류 Mn ＜3ppm
잔류 S ＜3ppm
잔류 Al 33ppm
잔류 실리카 300ppm
PCC를 제조하는 상기한 방법은 다음과 같은 장점을 갖는다.
1. 본 방법은 고순도의 PCC의 제조를 가능하게 한다.
2. 석회 현탁액을 처리하는 경우 보다 탄산칼슘이 형성되는 것으로부터의 칼슘 이온이 훨씬 높은 농도로 용액에 나타난다.
3. PCC를 생성하는 석회 현탁액의 사용에 비교할 때, 본 발명의 방법은 석회 입자 상에 PCC가 "석출된" 결과를 나타내지 않는다.
4. 본 발명의 방법은 좁은 입도 분포, 작은 입자 크기 및 좋은 색상의 PCC를 수득한다.

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  27. HOCH2(CHOH)nCH2OH (n은 1 내지 6임)의 폴리 하이드록시 화합물 수용액으로 석회를 처리하는 단계를 포함하는 석회로부터 칼슘 이온 용액을 얻는 방법.
  28. 제27 항에 있어서,
    상기 석회는 카바이드 석회(carbide lime)인
    방법.
  29. (i) HOCH2(CHOH)nCH2OH (n은 1 내지 6임)의 폴리 하이드록시 화합물 수용액으로 석회를 처리하는 단계; 및
    (ii) 상기 (i)의 결과물 용액으로부터 불용성 불순물을 분리하는 단계
    를 포함하는 석회로부터 칼슘 이온 용액을 얻는 방법.
  30. 제27 항 내지 제29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 석회는 석회석(limestone) 또는 돌로마이트(dolomite)를 소성한 생성물인
    방법.
  31. 제27 항 내지 제29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리 하이드록시 화합물은 글리세롤인
    방법.
  32. 제27 항 내지 제29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리 하이드록시 화합물은 소르비톨(sorbitol), 만니톨(mannitol), 자일리톨(xylitol), 트레이톨(threitol) 또는 에리트리톨(erythritol)인
    방법.
  33. 제27 항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리 하이드록시 화합물이 소르비톨인
    방법.
  34. 제27 항 내지 제29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리 하이드록시 화합물은 물에 대하여 10 내지 80중량% 사용되는
    방법.
  35. 제32 항에 있어서,
    상기 폴리 하이드록시 화합물은 물에 대하여 10 내지 60중량% 사용되는
    방법.
  36. 제31 항에 있어서,
    상기 글리세롤이 물에 대하여 60 내지 80중량% 사용되는
    방법.
  37. 제34 항에 있어서,
    상기 석회의 양은 폴리 하이드록시 화합물 수용액 100중량부에 대하여 3 - 12 중량부가 제공되는
    방법.
  38. 제27 항 내지 제29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    5℃ 내지 60℃의 온도에서 행해지는
    방법.
  39. (a) 제27 항 내지 제29 항 중 어느 한 항의 방법에 따라 칼슘 이온 용액을 제조하는 단계; 및
    (b) (a)에서의 용액에 원하는 칼슘 함유 생성물의 침전을 일으키도록 하는 침전제를 가하는 단계
    를 포함하는 칼슘 함유 생성물을 제조하는 방법.
  40. 제39 항에 있어서,
    상기 침전제는 이산화탄소이고,
    얻어진 생성물은 침강 탄산칼슘(precipitated calcium carbonate)인
    방법.
  41. (a) 카바이드 석회로부터 칼슘을 추출하기 위하여 솔비톨 수용액으로 카바이드 석회를 처리하는 단계;
    (b) (a)의 결과물 용액으로부터 불용성 불순물을 분리하는 단계; 및
    (c) (b)로부터 얻어진 용액을 이산화탄소로 처리하는 단계
    를 포함하는 카바이드 석회로부터 침강 탄산칼슘을 제조하는 방법.
  42. 제33 항에 있어서,
    상기 소르비톨은 물에 대하여 10 내지 80중량% 사용되는
    방법.
  43. 제33 항에 있어서,
    상기 석회의 양은 소르비톨 수용액 100중량부에 대하여 3 - 12 중량부가 제공되는
    방법.
  44. 제33 항에 있어서,
    5℃ 내지 60℃의 온도에서 행해지는
    방법.
  45. (a) 카바이드 석회로부터 칼슘을 추출하기 위하여 소르비톨 수용액으로 카바이드 석회를 처리하는 단계;
    (b) (a)의 결과물 용액으로부터 불용성 불순물을 분리하는 단계; 및
    (c) (b)로부터 얻어진 용액을 이산화탄소로 처리하는 단계
    를 포함하며,
    (a) 단계에서 상기 소르비톨은 물에 대하여 10 내지 80중량% 사용되고, 상기 석회의 양은 소르비톨 수용액 100중량부에 대하여 3 - 12 중량부가 제공되며, 상기 처리는 5℃ 내지 60℃의 온도에서 행해지는 것을 특징으로 하는, 카바이드 석회로부터 침강 탄산칼슘을 제조하는 방법.
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