TW201509813A - 獲得沉澱碳酸鈣之方法 - Google Patents

獲得沉澱碳酸鈣之方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201509813A
TW201509813A TW103124659A TW103124659A TW201509813A TW 201509813 A TW201509813 A TW 201509813A TW 103124659 A TW103124659 A TW 103124659A TW 103124659 A TW103124659 A TW 103124659A TW 201509813 A TW201509813 A TW 201509813A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
calcium carbonate
precipitated calcium
seed
pcc
product
Prior art date
Application number
TW103124659A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI599543B (zh
Inventor
Marc Maurer
Thomas Schlotterbach
Mathieu Skrzypczak
Robert Pirker
Original Assignee
Omya Int Ag
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omya Int Ag filed Critical Omya Int Ag
Publication of TW201509813A publication Critical patent/TW201509813A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI599543B publication Critical patent/TWI599543B/zh

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/18Carbonates
    • C01F11/182Preparation of calcium carbonate by carbonation of aqueous solutions and characterised by an additive other than CaCO3-seeds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D29/00Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/11Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with bag, cage, hose, tube, sleeve or like filtering elements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/18Carbonates
    • C01F11/181Preparation of calcium carbonate by carbonation of aqueous solutions and characterised by control of the carbonation conditions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/18Carbonates
    • C01F11/186Strontium or barium carbonate
    • C01F11/187Strontium carbonate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/24Acids; Salts thereof
    • C08K3/26Carbonates; Bicarbonates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/02Compounds of alkaline earth metals or magnesium
    • C09C1/021Calcium carbonates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/51Particles with a specific particle size distribution
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80Compositional purity

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Paper (AREA)

Abstract

本發明提供一種用於製備沉澱的碳酸鈣產物之方法,其包含以下步驟:(a)藉由在每莫耳Ca(OH)2 0.005至0.030莫耳呈Sr(OH)2形式之鍶存在下,使Ca(OH)2懸浮物碳酸化來製備沉澱的碳酸鈣晶種之水性懸浮物,(b)使步驟(a)所製備的沉澱的碳酸鈣晶種脫水及分散而得到沉澱的碳酸鈣晶種的水性懸浮物,其具有小於或等於0.1至0.3μm的d50以及10至30m2/g的BET比表面積,以及(c)藉由在以乾重計0.5%至5%得自於步驟(b)之沉澱的碳酸鈣晶種存在下使Ca(OH)2漿液碳酸化來形成沉澱的碳酸鈣產物之水性懸浮物,其中沉澱的碳酸鈣晶種之d50小於沉澱的碳酸鈣產物之d50,且沉澱的碳酸鈣晶種之文石多形物含量大於或等於步驟(c)中所得沉澱的碳酸鈣產物之文石多形物含量,其特徵在於步驟(b)之脫水係藉由使用管壓機(tube press)而實施。

Description

獲得沉澱碳酸鈣之方法
本發明係關於一種用於製備沉澱的碳酸鈣且尤其具有增加重量百分比之文石晶體多形物之沉澱的碳酸鈣產物的方法。
近年來,碳酸鈣已在橫跨許多領域中得到廣泛使用。舉例而言,碳酸鈣為紙張、塑膠、油漆及塗料行業中最廣泛使用的礦材料之一,其用作填料且因其色彩為白色而用作塗佈顏料。在造紙業中,碳酸鈣因其高亮度、不透明度及光澤而有價值,且通常用作填料以製造光亮的不透明紙張。此外,碳酸鈣在油漆中常用作增效劑,且亦在黏著劑及密封劑中用作填料。亦發現高等級碳酸鈣在醫藥調配的使用。
已知碳酸鈣以三種類型之晶體多形物的形式存在:方解石、文石及六方方解石。方解石為最常見的晶體多形物,其被視為碳酸鈣之最穩定晶體形式。文石較為少見,其具有離散或叢集之針狀斜方晶晶體結構。六方方解石為最罕見的碳酸鈣多形物,且一般不穩定。
在此三種形式中,文石因其提供增強之紙張鬆厚度(paper bulk)及不透明度的針形晶體結構而尤其適用於許多應用,諸如無機填料或紙張塗料。因此,對具有顯著文石晶體含量之碳酸鈣的需要已有實質性增加。
一般而言,一種商業上製備碳酸鈣之方式為藉由鍛燒過粗碳酸鈣而得到生石灰。接著添加水以製備氫氧化鈣之水性懸浮物(「石灰乳」),且向此漿液中再引入二氧化碳以使碳酸鈣沉澱。此方法之產物稱為沉澱的碳酸鈣(「PCC」)。所得碳酸鈣水性懸浮物或漿液可按原樣使用或經進一步處理(亦即脫水、研磨等)以形成乾產物。視所使用之確切反應條件而定,沉澱反應能夠製備三種多形物(方解石、文石及六方方解石)中之每一者。
用於製備具有較高文石晶體含量之PCC產物的先前技術方法一般採取許多途徑。在第一種途徑中,已開發出在碳酸化期間使用諸如鍶鹽之添加劑來促進文石晶體製備,從而形成PCC的方法。舉例而言,GB 2145074A揭示一種藉由在碳酸化期間添加氯化鍶(SrCl2)以充當形成文石晶體之試劑來製備沉澱的文石碳酸鈣的方法。
使用鍶化合物作為碳酸化過程之添加劑以供製備PCC亦揭示於以下日本專利公開案之PCC生產方法中:JP63260815、JP59223225、JP5116936及JP1018911。
在第二種途徑中,方法已利用文石種晶(seed crystal)來增加文石晶體形成。舉例而言,GB 941900A教示一種藉由在碳酸化期間引入碳酸鈉溶液來製備文石碳酸鈣的方法。該參考文獻建議,向所揭示之方法中添加文石種晶可加速文石晶體的製備。
上文所討論之生產方法已顯示或多或少地增加PCC產物之總文石晶體含量。然而,此等方法一般不能製備總文石含量大於60%之PCC。
EP 0 768 344 A2敘述一種製備用作紙張塗料伴物之顏料之沉澱的碳酸鈣之方法。該方法包含以下步驟(a)碳化含水性石灰介質以製備沉澱的碳酸鈣之水性懸浮物(主要為選定之晶體形式),(b)使含PCC之懸浮物至少部分脫水,以及(c)使含PCC之懸浮物與磨耗研磨介質藉高剪切磨耗研磨進行粉碎。
最後,請留意申請人本身的專利申請案WO 2011/121065,該案揭示使用文石種晶來增加文石晶體形成。在形成文石種晶之後,在種晶被用於形成文石PCC最終產物之前,種晶的水性懸浮物進行由脫水與研磨步驟組成之後處理。然而,使用研磨步驟為高度能量消耗而因此製備文石PCC產物成本昂貴。
因此,需要一種用於製備含有較高量之文石多形物之沉澱的PCC的低成本方法。
本發明提供一種製備低成本的包含PCC之材料的方法,其中在包含PCC之材料中,相對於PCC大於60%且較佳大於70%為文石多形物。在其一般形式中,本發明藉由利用三階段製造方法來完成此等需求。在第一階段中,可藉由在碳酸化之前,在每莫耳Ca(OH)2 0.005至0.030莫耳或更佳0.01至0.02莫耳呈Sr(OH)2形式之鍶存在下,使Ca(OH)2懸浮物碳酸化來形成沉澱的碳酸鈣晶種之水性懸浮物。在第二階段中,步驟(a)所製備的沉澱的碳酸鈣晶種經脫水及分散而得到沉澱的碳酸鈣晶種的水性懸浮物,其具有小於或等於0.1至0.3μm的d 50以及10至30m2/g的BET比表面積。脫水可藉由使用管壓機(tube press)而完成。在第三階段中,藉由在以乾 重計0.5%至5%得自於步驟(b)之沉澱的碳酸鈣晶種存在下使Ca(OH)2漿液碳酸化來形成沉澱的碳酸鈣產物之水性懸浮物。沉澱的碳酸鈣晶種之d50可小於沉澱的碳酸鈣產物之d50,且沉澱的碳酸鈣晶種之文石多形物含量可大於或等於沉澱的碳酸鈣產物之文石多形物含量。如以下實施例中將討論者,此三階段方法之產物克服了先前PCC生產方法的不足且最終產物中文石多形物之總重量百分比得到所要增加。
本發明亦提供一種由本發明方法的步驟(b)後所獲得的沉澱的碳酸鈣晶種之水性懸浮物,該懸浮物具有小於或等於9,較佳在8.5至9之範圍的pH。
此外,本發明提供一種包含本發明之沉澱的碳酸鈣產物的材料。該材料可包括例如需要包括碳酸鈣作為填料或作為塗料顏料之產物,諸如紙張、紙產物、油墨、油漆、塗料、塑膠或聚合物、黏著劑、建築產物、食品及醫藥產物。
最後,本發明之沉澱的碳酸鈣產物係針對使用該產物來製造需要使用文石PCC(A-PCC)作為填料或作為塗料顏料之材料。
最後但並非最不重要,本發明亦提供管壓機在用於製備本發明沉澱的碳酸鈣產物之方法之用途。.
本發明之其他目的將自以下描述顯而易見。
圖1顯示簡述用於製備A-PCC產物之方法路徑的先前技術之圖式。根據此先前技術方法,在A-PCC晶種製備之後,A-PCC晶種經由離心脫水,然後進行輾磨與去黏聚(de-agglomeration)步驟。然後,在進一步之步 驟中,經輾磨與去黏聚之A-PCC晶種被用於使A-PCC產物沉澱。
圖2顯示簡述本發明用於製備A-PCC產物之方法路徑之圖式。根據本發明方法,A-PCC晶種僅進行藉由管壓機之脫水步驟。然後,在進一步之步驟中,在經脫水之A-PCC晶種被用於使A-PCC產物沉澱。其係在A-PCC晶種存在下以氣態CO2使氫氧化鈣漿液碳酸化。
如上文所論述,PCC典型地藉由熟石灰碳酸化來製造。在此方法中,首先鍛燒(加熱)粉碎的碳酸鈣以形成石灰(CaO)及二氧化碳氣體(CO2)。此反應展示於反應(1)中:(1)CaCO3→CaO+CO2
接著用水使石灰熟化(slake)以形成氫氧化鈣(Ca(OH)2)或石灰乳,其展示於反應(2)中:(2)CaO+H2O→Ca(OH)2
最後,將氫氧化鈣與二氧化碳(通常在鍛燒步驟期間捕獲)組合以使碳酸鈣沉澱。此碳酸化步驟展示於反應(3)中:(3)Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O
根據本發明,以三階段方法製備沉澱的碳酸鈣產物。在第一階段中,藉由在碳酸化之前以Ca(OH)2之莫耳數計,0.005至0.030莫耳或更佳0.01至0.02莫耳呈Sr(OH)2形式之鍶存在下使Ca(OH)2懸浮物碳酸化來製備沉澱的碳酸鈣晶種之水性懸浮物(或漿液)。可經由Ca(OH)2懸浮物之石灰引入Sr(OH)2,或更佳可藉由在熟化及/或碳酸化期間添加包含SrO之礦材料而就地形成Sr(OH)2。若藉由添加包含SrO之礦材料而就地形成Sr(OH)2, 則較佳可藉由鍛燒包含SrCO3之礦材料或粗菱鍶礦原料石而得到包含SrO之礦材料。
本發明之沉澱的碳酸鈣晶種的特徵為文石多形物含量大於或等於第二階段中所製備之沉澱的碳酸鈣產物的文石多形物含量。特定言之,在本發明方法中,沉澱的碳酸鈣晶種之水溶液可具有以乾重計大於85%、較佳為大於90%或最佳為大於95%的文石多形物含量。如本文所述之乾重百分比係藉由X射線繞射分析(XRD)來測定。
在製造方法之第一階段期間所製備之沉澱的碳酸鈣晶種的另一特徵為重量中值顆粒尺寸d50小於沉澱的碳酸鈣產物的重量中值顆粒尺寸d50。本文中,碳酸鈣產物之"粒子大小"係藉由其粒子大小分佈來描述。值d x 表示相對於以重量計x%之粒子之直徑小於d x 而言的直徑。此意謂d 20 值為所有粒子中20wt%小於該粒子大小,且d 75 值為所有粒子中75wt%小於該粒子大小。因此d 50 值為重量中值粒子大小,亦即所有顆粒中50wt%大於或小於此粒子大小。為測定d 50大於0.5μm之粒子的重量中值粒子大小d 50值,可使用購從Micromeritics公司,USA之Sedigraph 5100裝置。
在第二階段中,步驟(a)所製備的沉澱的碳酸鈣晶種經脫水及分散而得到沉澱的碳酸鈣晶種的水性懸浮物,其具有小於或等於0.1至0.3μm的d 50以及10至30m2/g的BET比表面積。BET比表面積(亦命名為SSA)係使用TriStar II 3020(MICROMERITICSTM公司販售)根據ISO 9277來量測,以及根據BET程序量測乾燥樣品上之氮吸收。
此步驟之脫水係藉由管壓機而實施。管壓機係薄膜型態過濾機且能夠在高達100巴或更高之高過濾壓力下操作。使用此等高壓力能夠 使液相與固相達到更高度分離。管壓機的操作原則如下所述。
過濾在兩個同心圓筒之間進行。外圓筒為殼部,而內圓筒為燭部(candle)。方法漿料被泵入過濾介質與囊袋之間的環狀空間。然後將液壓液體,通常為水,泵入囊袋與殼部之間,在壓力下將漿料置入且造成過濾的發生。當完成過濾,使用真空將液壓液體從管單元抽出,直到囊袋擴張頂住殼部。然後使燭部降低至排出位置,以及將空氣脈衝吹入燭部與濾介質之間。此造成濾布膨脹,碎裂餅塊,其在重力下被排出。當完成時,燭部接近漿料填充位置以重覆循環。
與文獻WO 2011/121065敘述的方法且使用脫水步驟與研磨步驟之組合比較,藉使用管壓機且僅使用脫水之本發明方法具有以下優點:最重要的是節省成本,因為本發明方法不使用能量密集的研磨步驟。
另一項原因為WO 2011/121065中的研磨步驟被用於使所得文石PCC結晶去黏聚,其係在碳酸化反應後所得為黏聚物形式者。然而,PCC結晶的研磨傾向於釋出經包埋於黏聚物內作為PCC組分之石灰,導致PCC懸浮物黏度增加以及pH增加。當最終產物應被施用於造紙產業時,後者,亦即pH增加,是特別不想要的。本發明發明人驚訝地發現,藉由使用管壓機可消除與使用研磨步驟有關聯之缺點,同時可以得到去黏聚的文石PCC結晶。
步驟(b)之脫水係在50至150巴(bar)範圍內壓力,較佳在60至120巴範圍內壓力,以及最佳在80至100巴範圍內壓力實施。
脫水之起始溫度在15至80℃範圍內,較佳的起始溫度在 20至70℃範圍內,以及更佳的起始溫度在30至60℃範圍內。
脫水後所得產物通常為餅塊,其具有以餅塊重量計之固體含量較佳為60至85%範圍。
脫水後,所得到文石PCC餅塊藉使用常見分散劑分散而得到具有小於或等於0.1至0.3μm之d 50以及10至30m2/g之BET比表面積之沉澱的碳酸鈣晶種之水性懸浮物,供本發明方法第三階段使用。較佳分散劑係以聚丙烯酸為基礎。藉由使用任何合適裝置進行分散,較佳使用高剪切分散機進行。
步驟(b)之後,亦即在脫水與分散之後,所得沉澱的碳酸鈣晶種之水性懸浮物具有pH小於或等於9,以及較佳在8.5至9範圍。
在本發明方法之第三階段中,藉由在以乾重計0.5%至5%自生產方法第一階段得到之沉澱的碳酸鈣晶種存在下使Ca(OH)2漿液碳酸化來形成沉澱的碳酸鈣產物之水性懸浮物。就此而言,可在沉澱的碳酸鈣產物碳酸化之前將沉澱的碳酸鈣晶種添加至Ca(OH)2漿液中。或者,可在前四分之一的總碳酸化時間內將沉澱的碳酸鈣晶種添加至Ca(OH)2漿液中。在本發明中,總碳酸化時間包括自碳酸化方法開始直至反應混合物經量測之電導率達到最小之時間點的時間期間。
本文所述之方法能夠製備沉澱的碳酸鈣產物,其含有以乾重計大於60%,且較佳以乾重計大於70%之文石多形物含量,如藉由XRD分析所測定。此外,第二階段中所製備之沉澱的碳酸鈣產物較佳具有1至5莫耳/乾公噸之總鍶量。
可對第三階段中得到之沉澱的碳酸鈣產物進行進一步之脫 水與分散步驟處理,以得到具有所要特徵之沉澱的碳酸鈣產物,其在本發明之範圍內。較佳可對第三階段中得到之沉澱的碳酸鈣產物進行額外處理以得到0.35至0.45微米之間之重量中值顆粒尺寸d50及8至20m2/g之間之BET SSA。
最後,根據本發明製備之沉澱的文石碳酸鈣產物可用於需要使用碳酸鈣作為填料的各種材料中。舉例而言,沉澱的文石碳酸鈣產物可用於醫藥領域產物(諸如醫藥)、人類或動物食品、造紙領域(諸如填料或紙面塗料)、水基或非水基油漆、塑膠或印刷油墨(例如平板印刷、柔性與輪轉凹版印刷)中。
實施例
量測方法
pH量測
pH係在25℃下使用Mettler Toledo Seven Easy pH計以及Mettler Toledo InLab® Expert Pro pH電極量測。儀器的三點校正(根據分段式方法)首先使用販售的在+20℃具有pH值4、7以及10的緩衝溶液(來自Aldrich)進行。記載的pH值為經儀器檢測的終點值(終點為當量測訊號與最後6秒的平均值差小於0.1mV)。
BET比表面積(SSA)
BET比表面積(亦命名為SSA)係使用TriStar II 3020(MICROMERITICSTM公司販售),根據ISO 9277來量測。
微粒材料的粒子尺寸分佈(直徑<Xμm的粒子質量%)與重量中值顆粒直徑(d 50(μm))
SedigraphTM 5100
微粒材料的重量中值顆粒直徑與顆粒直徑質量分佈係經由沉降方法測定,亦即在重力場中分析沉降行為。使用Mastersizer 2000(來自德國Malvern Instruments GmbH)進行量測。使用MICROMERITICSTM公司販售的SedigraphTM5120進行量測。
該方法及儀器對熟習此技藝人士而言係習知者且常被用於量測填料與顏料的顆粒大小。量測係在Na4P2O7的0.1%重量水溶液中進行。使用高速攪拌器及超音波讓樣本分散。
材料在懸浮物中的固體重量(重量%)
固體重量(亦稱為材料之固體含量)係將固體材料重量除以水性懸浮物總重量而量測。在160℃使用水分分析器MJ 33,Mettler Toledo量測固體重量含量。
固體材料的重量係藉由使懸浮物之水相蒸發且使所得材料乾燥至恆定重量而秤重所得固體材料而測定。
比較實施例
比較實施例1
階段1:A-PCC晶種
藉由將200kg生石灰CaO(Tagger Lime,Goliing,Austria供應)添加至攪拌反應器中之1,400公升50℃自來水中而使該化合物熟化。在連續攪拌下使生石灰熟化30分鐘,且經由用60℃水稀釋將所得氫氧化鈣漿液(「石灰乳」)調節至14%固體含量,接著在100μm篩網上過篩。
在配備有通氣攪動器(gassing agitator)、用以將二氧化碳/空氣氣流引導至葉輪之不鏽鋼碳酸化管及用於監測懸浮物之pH值及電導率之探針的2000公升擋板式圓柱形不鏽鋼反應器中進行A-PCC晶種沉澱。向碳酸化反應器中添加調節至60℃之溫度的1600公升上述熟化步驟中得到之氫氧化鈣懸浮物。然後,在碳酸化之前,將5.0%重量Sr(OH)2.8H2O(以氫氧化鈣乾重為基礎)加入石灰乳。接著在240rpm之漿液攪動下,使20體積% CO2/空氣氣體以200m3/h之速率向上鼓泡通過漿液。在此速率下維持CO2體積分數及氣體流速直至反應結束。在碳酸化期間,不控制反應混合物之溫度,且該溫度因放熱沉澱反應所製備之熱而升高。在電導率對應於Ca(OH)2全部轉化成PCC達到最小值之後,再繼續通氣10分鐘,接著停止引入氣體。 自開始引入氣體至電導率最小之時間所計算的碳酸化時間為84分鐘。接著在45μm篩網上使A-PCC晶種漿液過篩,且回收呈A-PCC晶種之水性漿液形式的過篩產物。以添加5.0%重量Sr(OH)2.8H2O使A-PCC晶種碳酸化產生A-PCC晶種漿料,其具有97.4%文石與pH 10。
進行A-PCC晶種漿液之後處理。特別的是,使材料脫水並研磨以得到具有26.6m2/g之SSA及0.22μm之中值直徑d 50 的粒子。
階段2:A-PCC產物
以與上述階段1中所述相同之方式進行熟化及碳酸化,但不添加Sr(OH)2.8H2O且在碳酸化之前向石灰乳中添加1.5%重量百分比(以氫氧化鈣之乾重計,以乾碳酸鈣計算)之階段1中形成的經研磨A-PCC晶種。對最終A-PCC產物進行之測試指示86.1%之產物為文石晶體。此外,藉使用管壓機進行後處理,得到具有13.1m2/g之SSA及0.36μm之中值直徑d 50 的粒子。
比較實施例2
階段1:A-PCC晶種
比較實施例2與比較實施例1之差異僅在於生石灰。在此實施例中,使用200kg來自Mississippi Lime公司,Ste.Geneviève,Mo的生石灰。
以與比較實施例1階段1中所述相同之方式進行生石灰的熟化及碳酸化
進行A-PCC晶種漿液之後處理。特別的是,使材料脫水並研磨以得到具有22.3m2/g之SSA及0.21μm之中值直徑d 50 的粒子。
階段2:A-PCC產物
以與比較實施例1階段2中所述相同之方式進行熟化及碳酸化,唯一不同的是在碳酸化之前向石灰乳中添加1.0%重量百分比之階段1中形成的經研磨A-PCC晶種。對最終A-PCC產物進行之測試指示87.7%之產物為文石晶體。此外,藉使用管壓機進行後處理,得到具有11.6m2/g之SSA及0.34μm之中值直徑d 50 的粒子。
本發明實施例
實施例1
階段1:A-PCC晶種
以與前述比較實施例1階段1中所述相同之方式進行熟化及碳酸化。
階段2:後處理
A-PCC晶種漿液之後處理係以下述方式進行: 將階段1所得約0.3m3懸浮物送至來自Metso Minerals 500 SC系列的管壓機。
管壓機設定如下所示:
漿液入料壓力:9巴
低壓力:20巴
低壓力時間:120秒
高壓力:100巴
高壓力時間:60秒
填充溫度:31℃
使用管壓機在脫水後所得餅塊顯示68%重量固體含量。
然後,使用1.3%重量常用的以聚丙烯酸為基礎之分散劑及使用高剪切分散機將餅塊再分散。所得粒子具有20.5m2/g之SSA,0.21μm之中值直徑d 50以及8.9之pH。
階段3:A-PCC產物
以與比較實施例1階段2中所述相同之方式進行熟化及碳酸化,但不添加Sr(OH)2.8H2O且在碳酸化之前向石灰乳中添加1.5%重量百分比(以氫氧化鈣之乾重計,以乾碳酸鈣計算)之階段2中形成的A-PCC晶種。對最終A-PCC產物進行之測試指示87.38%之產物為文石晶體。
雖然並非必要,但在此實施例中進行A-PCC晶種漿液之後處理係與上述階段2所述相同方式進行。所得粒子具有12.4m2/g之SSA及0.37μm之中值直徑d 50
實施例2
階段1:A-PCC晶種
以與上述比較實施例1階段1中所述相同之方式進行熟化及碳酸化。唯一的差別在於所用石灰類型,其係來自Mississippi Lime公司的生石灰。A-PCC晶種碳酸化產生具有文石含量98.2%之A-PCC晶種漿液。
階段2:後處理
以與實施例1步驟2中所述相同之方式進行A-PCC晶種漿液之後處理。
所得粒子具有18.2m2/g之SSA及0.21μm之中值直徑d 50
階段3:A-PCC產物
以與實施例1階段1中所述相同之方式進行熟化及碳酸化,除了在碳酸化之前向石灰乳中添加1.0%重量百分比(以氫氧化鈣之乾重計,以乾碳酸鈣計算)之階段2中形成的A-PCC晶種。對最終A-PCC產物進行之測試指示83.8%之產物為文石晶體。
雖然並非必要,但在此實施例中進行A-PCC晶種漿液之後處理係與比較實施例1之階段2所述相同方式進行。所得粒子具有9.6m2/g之SSA及0.42μm之中值直徑d 50
實施例3
實施例3與實施例2之差異在於所用產物,其係為來自於Graymont Inc.,公司Superior WI的CaO。
比較實施例1與2以及實施例1至3中所得產物中任一者性質可衍生自表1。
鑒於已詳細描述本發明之各種具體實例,各種修改及改良將為熟習此項技術者顯而易知。因此,本發明具體實例應視為在所有方面皆為說明性而非限制性的,本發明之範疇由隨附申請專利範圍所指示,且處於申請專利範圍之等效含義及範圍內的所有變化由此欲涵蓋在內。

Claims (14)

  1. 一種用於製備沉澱的碳酸鈣產物之方法,其包含以下步驟:(a)藉由在每莫耳Ca(OH)2 0.005至0.030莫耳呈Sr(OH)2形式之鍶存在下,使Ca(OH)2懸浮物碳酸化來製備沉澱的碳酸鈣晶種之水性懸浮物,(b)使步驟(a)所製備的該沉澱的碳酸鈣晶種脫水及分散而得到沉澱的碳酸鈣晶種的水性懸浮物,其具有小於或等於0.1至0.3μm的d 50以及10至30m2/g的BET比表面積,以及(c)藉由在以乾重計0.5%至5%得自於步驟(b)之該沉澱的碳酸鈣晶種存在下使Ca(OH)2漿液碳酸化來形成沉澱的碳酸鈣產物之水性懸浮物,其中該沉澱的碳酸鈣晶種之d50小於該沉澱的碳酸鈣產物之d50,且該沉澱的碳酸鈣晶種之文石多形物含量大於或等於步驟(c)中所得該沉澱的碳酸鈣產物之文石多形物含量,其特徵在於步驟(b)之該脫水係藉由使用管壓機(tube press)而實施。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法,其中步驟(a)之該Ca(OH)2懸浮物在每莫耳Ca(OH)2 0.01至0.02莫耳鍶存在下被碳酸化。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法,其中步驟(a)之該Sr(OH)2係藉由添加包含SrO之礦材料而就地形成。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法,其中在步驟(a)所形成的沉澱的碳酸鈣晶種之水溶液具有大於85%乾重、較佳為大於90%乾重或最佳為大於95%乾重的文石多形物含量。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法,其中在該Ca(OH)2漿液碳酸化之前,或在該Ca(OH)2漿液碳酸化之總碳酸化時間前四分之一期間, 將該沉澱的碳酸鈣晶種添加至步驟(c)之該Ca(OH)2漿液。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法,其中步驟(b)之該脫水係在50至150巴(bar)範圍內壓力,較佳在60至120巴範圍內壓力,以及最佳在80至100巴範圍內壓力實施。
  7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法,其中步驟(b)之該脫水係在15至80℃範圍內起始溫度,較佳在在20至70℃範圍內起始溫度,以及更佳在30至60℃範圍內起始溫度實施。
  8. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法,其進一步包含對步驟(c)所得該沉澱的碳酸鈣產物進行一或多種脫水與分散步驟,以得到具有0.30至0.45微米之間之d50及8與20m2/g之間之BET比表面積之沉澱的碳酸鈣產物。
  9. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法,其中步驟(c)所得該沉澱的碳酸鈣產物具有0.2至15莫耳/乾公噸之總鍶量,以及較佳1至5莫耳/乾公噸之總鍶量。
  10. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法,其中步驟(c)所得該沉澱的碳酸鈣產物含有大於60%乾重,且較佳大於70%乾重之文石多形物含量。
  11. 一種如申請專利範圍第1項之方法之步驟(b)後所獲得的沉澱的碳酸鈣晶種之水性懸浮物,該懸浮物具有小於或等於9,較佳在8.5至9之範圍的pH。
  12. 一種材料,其包含如申請專利範圍第1至10項中任一項之方法中所獲得的該沉澱的碳酸鈣產物。
  13. 如申請專利範圍第12項之材料,其中該材料係選自由紙張、紙產物、油墨、油漆、塗料、塑膠、黏著劑、建築產物、食品及醫藥產物組成之群。
  14. 一種管壓機的用途,其係用於如申請專利範圍第1至10項中任一項之用於製備沉澱的碳酸鈣產物之方法。
TW103124659A 2013-08-20 2014-07-18 獲得沉澱碳酸鈣之方法 TWI599543B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13181073.1A EP2840065B1 (en) 2013-08-20 2013-08-20 Process for obtaining precipitated calcium carbonate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201509813A true TW201509813A (zh) 2015-03-16
TWI599543B TWI599543B (zh) 2017-09-21

Family

ID=48986059

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103124659A TWI599543B (zh) 2013-08-20 2014-07-18 獲得沉澱碳酸鈣之方法

Country Status (19)

Country Link
US (2) US9776884B2 (zh)
EP (2) EP2840065B1 (zh)
JP (1) JP6247765B2 (zh)
KR (1) KR20160040280A (zh)
CN (1) CN105473505B (zh)
AU (1) AU2014310798B2 (zh)
CA (1) CA2920701C (zh)
CL (1) CL2016000350A1 (zh)
DK (1) DK2840065T3 (zh)
ES (1) ES2616130T3 (zh)
HR (1) HRP20170131T1 (zh)
HU (1) HUE032925T2 (zh)
MX (1) MX2016002029A (zh)
PL (1) PL2840065T3 (zh)
PT (1) PT2840065T (zh)
RU (1) RU2648923C2 (zh)
SI (1) SI2840065T1 (zh)
TW (1) TWI599543B (zh)
WO (1) WO2015024799A1 (zh)

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK2722368T3 (en) 2012-10-16 2016-10-24 Omya Int Ag A method for the controlled chemical reaction of a solid filler material surface and additives to produce a surface treated filler material product
EP3088475A1 (en) 2015-04-27 2016-11-02 Omya International AG Modified mineral-based filler comprising copper salts
EP3133127B1 (en) 2015-08-21 2018-08-08 Omya International AG Process for the preparation of a mineral filler product
EP3156540A1 (en) 2015-10-12 2017-04-19 Omya International AG Process for the deinking of coated paper or paperboard
EP3192838A1 (en) 2016-01-14 2017-07-19 Omya International AG Treatment of surface-reacted calcium carbonate
EP3192850B1 (en) 2016-01-14 2018-10-03 Omya International AG Use of surface-treated calcium carbonate as oxygen scavenger
EP3192839B1 (en) 2016-01-14 2023-03-08 Omya International AG Alkoxysilane treatment of a calcium carbonate-comprising material
EP3272799A1 (en) 2016-07-19 2018-01-24 Omya International AG Use of mono-substituted succinic anhydride in polylactic acid composite filled with calcium carbonate
EP3275946A1 (en) 2016-07-25 2018-01-31 Omya International AG Post treatment of surface-reacted calcium carbonate with different functional cations
EP3275537A1 (en) 2016-07-25 2018-01-31 Omya International AG Surface-modified calcium carbonate as carrier for transition metal-based catalysts
EP3311665A1 (en) 2016-10-21 2018-04-25 Omya International AG Use of surface-reacted calcium carbonate for preparing supersaturated aqueous systems
EP3318599A1 (en) 2016-11-07 2018-05-09 Omya International AG Use of mono-substituted succinic anhydride
EP3378502A1 (en) 2017-03-23 2018-09-26 Omya International AG Use of zinc treated precipitated calcium carbonate in hygienic products
EP3385335A1 (en) 2017-04-03 2018-10-10 Omya International AG Pigment composition comprising surface modified calcium carbonate and ground natural calcium carbonate
JP7085325B2 (ja) * 2017-09-01 2022-06-16 奥多摩工業株式会社 アラゴナイト型軽質炭酸カルシウム及びその製造方法
EP3520798A1 (en) 2018-01-31 2019-08-07 Omya International AG Use of functionalized calcium carbonate as active ingredient
EP3542897A1 (en) 2018-03-23 2019-09-25 Omya International AG Method for transesterification of carboxylic acid esters
US20210032422A1 (en) 2018-04-11 2021-02-04 Omya International Ag Calcium carbonate comprising composition for elastomeric film preparation
SI3561002T1 (sl) 2018-04-23 2021-01-29 Omya International Ag Uporaba aditivov, ki vsebujejo primarne alkanolamine v vodnih mineralnih suspenzijah
EP3599016A1 (en) 2018-07-24 2020-01-29 Omya International AG Heavy metal removal using minerals being functionalized with thiols
EP3599224A1 (en) 2018-07-24 2020-01-29 Omya International AG Particulate mineral materials functionalized with reducing agents for lowering the amount of heavy metal contaminants from an aqueous medium
EP3599223A1 (en) 2018-07-24 2020-01-29 Omya International AG Heavy metal removal using minerals being functionalized with adsorption enhancers
EP3750950A1 (en) 2019-06-12 2020-12-16 Omya International AG Chemical foaming of pvc with surface-reacted calcium carbonate (mcc) and/or hydromagnesite
EP3753409A1 (en) 2019-06-18 2020-12-23 Omya International AG Use of urea as an antimicrobial additive in an aqueous suspension
CN114096705A (zh) 2019-07-11 2022-02-25 Omya国际股份公司 非织造织物及其生产方法
JP2022549477A (ja) 2019-09-26 2022-11-25 オムヤ インターナショナル アクチェンゲゼルシャフト 金属種の触媒担体としてのgncc及び/又はpcc
KR20220069988A (ko) 2019-09-26 2022-05-27 옴야 인터내셔널 아게 금속 화학종을 위한 촉매 담체로서의 srcc
US11530232B2 (en) * 2019-11-14 2022-12-20 Alliance For Sustainable Energy, Llc Reversibly soluble bases for lignin oxidative depolymerization
CA3160023A1 (en) 2020-01-29 2021-08-05 Martin Brunner Nonwoven fabrics comprising polylactic acid and surface-treated calcium carbonate
US20230181431A1 (en) 2020-05-04 2023-06-15 Omya International Ag Dry compositions and/or emulsions for chemical and physical sun protection and use thereof
US20230220211A1 (en) 2020-07-22 2023-07-13 Omya International Ag Pickering emulsions
WO2022073940A1 (en) 2020-10-05 2022-04-14 Omya International Ag Surface-treated ultrafine calcium carbonate for improving the mechanical properties of polyethylene/polypropylene compositions
US20230365812A1 (en) 2020-10-05 2023-11-16 Omya International Ag Kit comprising surface-treated calcium carbonate and a peroxide agent for improving the mechanical properties of polyethylene/polypropylene compositions
WO2022112434A1 (en) 2020-11-25 2022-06-02 Omya International Ag Ultrafine surface-treated fillers for thin breathable films
CN114620753B (zh) * 2021-11-29 2023-08-18 浙江天石纳米科技股份有限公司 综合利用化学反应热生产轻质碳酸钙的低碳工艺方法
KR20240134903A (ko) * 2021-12-20 2024-09-10 블루 플래닛 시스템즈 코포레이션 건축 재료를 생산하는 방법들
WO2023187059A1 (en) 2022-03-31 2023-10-05 Omya International Ag Calcium carbonate for improving the mechanical properties of thermoplastic polymer compositions
EP4306210A1 (en) 2022-07-12 2024-01-17 Omya International AG High surface area pcc as a catalyst carrier for platinum compounds
WO2024013231A1 (en) 2022-07-15 2024-01-18 Omya International Ag Membrane bioreactor wastewater treatment using calcium carbonate

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB941900A (en) 1961-08-21 1963-11-13 Kaiser Aluminium Chem Corp Improvements in or relating to calcium carbonate
JPS5116936A (zh) 1974-07-31 1976-02-10 Furukawa Electric Co Ltd
JPS5836924A (ja) * 1981-08-28 1983-03-04 Okutama Kogyo Kk アラゴナイト系柱状炭酸カルシウムの結晶成長方法
JPS59223225A (ja) 1983-05-27 1984-12-15 Shiraishi Chuo Kenkyusho:Kk アラゴナイト質炭酸カルシウムの製造方法
JPS59232916A (ja) 1983-06-16 1984-12-27 Shiraishi Chuo Kenkyusho:Kk 針柱状炭酸カルシウム結束体、その製造法及び該結束体を含有する感熱紙用塗被組成物
JPS63260815A (ja) 1987-04-16 1988-10-27 Maruo Calcium Kk アラゴナイト結晶形炭酸カルシウムの製造法
JP2556706B2 (ja) 1987-07-14 1996-11-20 丸尾カルシウム株式会社 製紙用炭酸カルシウムの製造方法
JPH05116936A (ja) 1991-10-25 1993-05-14 Kyodo Kumiai Tsukumi Fine Ceramics Kenkyu Center 高分散性板状炭酸カルシウムの製造方法
GB9520703D0 (en) * 1995-10-10 1995-12-13 Ecc Int Ltd Paper coating pigments and their production and use
JPH1018911A (ja) 1996-07-02 1998-01-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 流通路形成方法
US6156286A (en) * 1997-05-21 2000-12-05 Imerys Pigments, Inc. Seeding of aragonite calcium carbonate and the product thereof
JP5116936B2 (ja) 2003-09-16 2013-01-09 独立行政法人国立がん研究センター 哺乳動物由来の検体の癌化度を評価する方法
FR2885900B1 (fr) * 2005-05-20 2009-02-13 Omya Development Ag Matieres minerales contenant du carbonate a emission en gaz carbonique combustible fossile reduite lors de leurs decompositions ainsi que leur procede de synthese et leurs utilisations.
EP2552978B1 (en) 2010-03-31 2020-08-26 Allnex Netherlands B.V. Waterborne hybrid polymer dispersion
PL2371766T3 (pl) * 2010-04-01 2013-07-31 Omya Int Ag Sposób wytwarzania wytrąconego węglanu wapnia
ES2551603T3 (es) * 2011-06-21 2015-11-20 Omya International Ag Proceso para la producción de carbonato de calcio precipitado

Also Published As

Publication number Publication date
AU2014310798A1 (en) 2016-02-18
CA2920701C (en) 2018-02-20
HUE032925T2 (hu) 2017-11-28
PL2840065T3 (pl) 2017-05-31
EP2840065B1 (en) 2016-11-16
DK2840065T3 (da) 2017-02-20
JP2016528156A (ja) 2016-09-15
CA2920701A1 (en) 2015-02-26
US20160167977A1 (en) 2016-06-16
ES2616130T3 (es) 2017-06-09
MX2016002029A (es) 2016-05-16
SI2840065T1 (sl) 2017-02-28
HRP20170131T1 (hr) 2017-03-24
JP6247765B2 (ja) 2017-12-13
CN105473505A (zh) 2016-04-06
EP2840065A1 (en) 2015-02-25
KR20160040280A (ko) 2016-04-12
TWI599543B (zh) 2017-09-21
AU2014310798B2 (en) 2016-08-18
EP3036193A1 (en) 2016-06-29
PT2840065T (pt) 2017-01-31
US20170137299A1 (en) 2017-05-18
RU2016109610A (ru) 2017-09-26
CL2016000350A1 (es) 2016-09-30
RU2648923C2 (ru) 2018-03-28
CN105473505B (zh) 2019-11-01
US10343929B2 (en) 2019-07-09
US9776884B2 (en) 2017-10-03
WO2015024799A1 (en) 2015-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI599543B (zh) 獲得沉澱碳酸鈣之方法
TWI494275B (zh) 用於得到沉殿的碳酸鈣的方法
RU2596827C2 (ru) Осажденный карбонат кальция из отходов целлюлозного завода, имеющий повышенную степень белизны, способ его получения и использование
FI105545B (fi) Saostettu kalsiumkarbonaatti

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees