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TWI545085B - 高純度沉澱碳酸鈣的製造 - Google Patents

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TWI545085B
TWI545085B TW100137613A TW100137613A TWI545085B TW I545085 B TWI545085 B TW I545085B TW 100137613 A TW100137613 A TW 100137613A TW 100137613 A TW100137613 A TW 100137613A TW I545085 B TWI545085 B TW I545085B
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precipitated calcium
precipitated
carbonate
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巴曼 塔瓦寇利
尤格 蘇特曼
麥可 波爾
湯瑪斯 施莫策
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歐米亞國際公司
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Description

高純度沉澱碳酸鈣的製造
本發明係關於製造高純度沉澱碳酸鈣之方法、藉由此方法所獲之高純度沉澱碳酸鈣以及其用途。
碳酸鈣為造紙、塗料及塑膠工業中最常用的添加劑之一。雖然天然存在之重質碳酸鈣(GCC)通常在許多應用中用作填料，但合成製造之沉澱碳酸鈣(PCC)可就其形態及粒度進行定製以使此材料滿足其他功能。
然而，通常已知的PCC製造方法包括煅燒粗碳酸鈣、以水將其熟化及隨後藉由使二氧化碳通過所得氫氧化鈣懸浮液來沉澱碳酸鈣之步驟，在此方法期間因為不存在合理的自原材料分離雜質之方法，所以需要高品質的起始材料。
在先前技術中存在許多製造具有某些特性(諸如高純度)之碳酸鈣的方法，然而，其中大多數僅關注此項特性，而該等方法並不允許完全控制其他特性(諸如晶體形狀、粒度等)，或該等已知方法常產生大量下腳料。
在中國專利申請案第1757597號中，描述一種製備多孔超細碳酸鈣之方法。此方法藉由以下步驟實現：分別製備氯化鈣水溶液以及碳酸氫銨與二氧化碳之水溶液，使此等溶液在碰撞反應(實際上更確切而言為錯合反應)中反應，當控制流量及溫度時形成具有較高比表面積之多孔超細沉澱碳酸鈣。重複使用含有氯化銨之母液用於溶解其中之氯化鈣，但氯化銨並非同樣用作反應物。因此，CN 1757597之方法以高品質之起始材料開始，其中較高孔隙率及較高精細度尤其係由特定類型之碰撞反應達成。下腳料(尤其氯化銨溶液)並非作為反應物重複使用，而是僅作為溶劑，其不僅將在溶液中而且將在最終產物中引起碳酸銨之富集，直至將其分離。在此文件中並未提及獲得具有高純度及已確定晶體結構之沉澱碳酸鈣。
日本專利申請案JP 2007-161515係關於製造碳酸鈣之方法，其中雜質含量(尤其鍶之含量)降低。該方法包含以下步驟：(A)溶解步驟，其中將鹽酸、硝酸、氯化銨或硝酸銨之水溶液添加至水性懸浮液中，以便溶解氫氧化鈣；(B)沉澱步驟，其中將氨水添加至溶解階段所獲之鈣鹽溶液中，且使液體之pH值增至大於12，以便沉澱雜質以及沉澱氫氧化鈣；(C)固體-液體分離步驟，其中將沉澱雜質與鈣鹽水溶液分離；(E)沉澱步驟，其中將二氧化碳氣體吹至經分離之鈣鹽水溶液中，以便沉澱碳酸鈣；及(F)回收步驟，其中回收沉澱碳酸鈣。因此，JP 2007-161515之方法為使用並不返回至反應循環中之該等化合物(諸如鹽酸及硝酸及硝酸鹽)的一種相當複雜且實際上並不利於環境之方法。此外，自氫氧化鈣中分離共沉澱的金屬氫氧化物係基於高溫下氫氧化物之不同溶解性能來完成，其並不非常精確且需要消耗較高能量。此外，並未給出關於如何得到特定晶體結構之沉澱碳酸鈣的資訊。
因此，存在對以下的持續需要：提供具有確定結構之高純度PCC且允許控制PCC之若干所需特性的方法，其中 起始材料可為低品質材料(否則其將因低品質而沉積)，該方法尤其自環境觀點來看以及就對永續性方法之漸增需要而言有利。
本發明之一目標亦為一方面製造儘可能少的下腳料，另一方面重複使用儘可能多的下腳料(可將其再循環或饋入其他應用中)。
令人驚訝地發現，可利用本發明之方法將低品質碳酸鹽轉化成具有極佳亮度及確定結構之極純的沉澱碳酸鈣。
因此，根據本發明之方法，有可能在不考慮原材料品質或類型的情況下自起始材料中分離出基本上所有雜質。
因此，藉由包含以下步驟之製備沉澱碳酸鈣的方法來解決以上目標：a)提供及煅燒含碳酸鈣之材料；b)以氯化銨水溶液將由步驟a)獲得之反應產物熟化；c)自由步驟b)獲得之氯化鈣溶液中分離出不溶性組分；d)將由步驟c)獲得之氯化鈣溶液碳酸化；e)分離由步驟d)獲得之沉澱碳酸鈣。
本發明之方法提供高純度沉澱碳酸鈣，其中存在於饋料中之礦物雜質易於分離且其中基本上不產生不當副產物或廢料。
構成以上方法之基礎的化學反應可概述如下，其中「Imp」意謂不當(大部分著色)雜質之量：
在步驟a)中，提供及煅燒包含碳酸鈣之饋料。煅燒為應用於含碳酸鈣之材料以便引發熱分解來形成氧化鈣及二氧化碳氣體的熱處理方法。
本發明用於此目的之一特殊優點亦為可使用含低品質碳酸鈣之材料，其通常並不適於製造高品質填料及顏料且因此作為廢料而沉積。
在本發明方法中可用作饋料之含碳酸鈣材料可為任何含碳酸鈣材料，諸如彼等選自包含以下之群者：沉澱碳酸鈣；天然含碳酸鈣礦物(諸如大理石、石灰石及白堊)及包含碳酸鈣之混合鹼土金屬碳酸鹽礦物(諸如白雲石)或來自其他來源之富碳酸鈣部分，其中任一者均可包含不同雜質，例如可燒成二氧化碳者(例如石墨或其他有機雜質)或尤其不溶於鹼性氨環境中之雜質(諸如矽酸鹽、氧化鐵或氫氧化鐵)。
一般而言，在本發明之情形中，術語「雜質」係指任何非碳酸鈣之組分。
出於對效率的考慮，饋料較佳具有以饋料之總重量計至少15 wt%、更佳至少50 wt%、尤其至少75 wt%及最佳至少90 wt%、例如98 wt%之最低碳酸鈣含量。
碳酸鈣在約1000℃下分解成氧化鈣(通常稱為生石灰)。煅燒步驟可在熟習此項技術者熟知之條件下且使用熟習此項技術者熟知之設備進行。一般而言，煅燒可在各種設計之熔爐或反應器(有時稱為窯爐)中進行，包括高爐、旋轉式窯爐、多膛爐及流化床反應器。
可例如藉由監測密度變化、殘餘碳酸鹽含量(例如利用X射線繞射法)或熟化反應性(利用常見方法)來確定煅燒反應之終點。
隨後，與僅使用水來熟化氧化鈣引起不溶性氫氧化鈣形成的常見PCC製造方法相反，根據本發明方法，步驟b)藉由將由步驟a)獲得之氧化鈣與氯化銨水溶液合併來進行，從而形成高度可溶性氯化鈣，而最初包含於碳酸鈣饋料中之不當雜質在所得鹼性氨介質中保持不溶或至少與氯化鈣相比溶解較少，從而允許分離。
本發明方法中所用之氯化銨可為任何市售產品。
氯化銨溶液之濃度基本上不重要。然而出於效率原因，其較佳相當高，例如每公升水200 g氯化銨。
相對於氧化鈣之量，氯化銨與氧化鈣之莫耳比較佳為1:1至8:1，更佳為1.5:1至4:1，例如2:1至3:1。
反應進程可藉由量測反應混合物之導電率來觀測，導電率最初迅速降低且一旦反應完成即達到基本上恆定水準。其亦可利用溫度及濁度控制來監測。
在步驟c)中，雜質在步驟b)形成之鹼性氯化鈣溶液中以不溶性組分形式分離，其可藉由篩選或沉降及傾析及/或過濾來達成。
在此等分離步驟之任一者之後(尤其在沉降及傾析之後)進行微濾(分離大於6μm之顆粒)或甚至奈米過濾(分離大於0.01μm之顆粒)可尤其較佳，以便分離膠狀著色雜質及不當晶種，且得到甚至更高亮度之產物。可藉助於任何用於該等目的之已知設備來進行所提及之技術。
可藉由添加在此項技術中已知用於該等目的之高分子絮凝劑來使不溶性組分絮凝，隨後將其移除，其中可使用陽離子絮凝劑、陰離子絮凝劑及/或非離子絮凝劑，較佳為基於聚丙烯酸之共聚物。然而，較佳使用使雜質(諸如氫氧化鐵)較佳在幾秒內絮凝之陰離子絮凝劑。
可添加以乾燥CaO計量為1 ppm至50 ppm、較佳2 ppm至40 ppm、更佳3 ppm至25 ppm及最佳5 ppm至15 ppm之絮凝劑。
在分離之後，得到易溶氯化鈣之澄清且幾乎無色的濃縮物。
可在步驟c)中分離之雜質例如為在鹼性氨性環境中不溶或溶解性不良之雜質(諸如矽酸鹽、氧化鐵、氫氧化鐵、氯化鎂等)，且甚至錳離子或鍶離子可在下腳料中富集。
本發明方法之另一優點在於，此等自反應循環中以下腳料形式分離之雜質可在其他應用中使用，例如作為肥料或土壤調節劑之基材，這是因為其含有大量氯化銨化合物。其他應用可為催化劑，例如在漂白土之應用中或在任何其他使用中，其中例如宜將精細分散之鐵(氧化物)用作催化劑。
在步驟d)中，由步驟c)獲得之氯化鈣溶液之碳酸化引起純碳酸鈣之沉澱。
可藉由將純二氧化碳氣體或含有至少10體積%二氧化碳之工業級氣體饋入鹼性氯化鈣溶液中來進行碳酸化作用。在此方面，有可能使用任何技術煙道氣，只要其並不含有任何造成不當副反應或在本發明方法中引入新雜質(諸如重金屬或含硫組分)的組分。
藉由熟習此項技術者熟知之方法且在熟習此項技術者熟知之條件下進行碳酸化作用。
將二氧化碳引入鹼性氯化鈣溶液中迅速增加碳酸根離子(CO3 2-)濃度且形成碳酸鈣。
特定言之，考慮到牽涉於碳酸化過程中之反應，可輕易控制碳酸化反應。二氧化碳根據其分壓溶解，經由形成碳酸(H2CO3)來形成碳酸根離子及在鹼性溶液中不穩定的碳酸氫根離子(HCO3 -)。在二氧化碳之不斷溶解下，氫氧根離子消耗且碳酸根離子之濃度增加直至所溶解之碳酸鈣的濃度超過溶度積且固體碳酸鈣沉澱。
偶爾可由於碳酸根離子濃度降低而出現過飽和延遲沉澱，當碳酸氫根離子濃度增加時，隨後形成與碳酸鈣相比溶解性更大的碳酸氫鈣陽離子(CaHCO3 +)。
因此，沉澱碳酸鈣之產率可能不為100%理論值。可藉由產生較高碳酸根陰離子濃度之過量氨來使產率提昇至100%。然而，本發明方法較佳以封閉過程進行，其中任一反應物均可再循環至過程中，例如未反應之氯化鈣及/或氯化銨可直接返回過程之步驟b)中。
在一特殊具體實例中，可在沉澱之前將晶種添加至由步驟c)獲得之氯化鈣溶液中，以便確保沉澱產物以某種形狀及粒度範圍結晶。
可添加以CaO之重量計量為0.1 wt%至10 wt%、較佳量為0.1 wt%至8 wt%、更佳量為0.2 wt%至5 wt%、最佳量為0.5 wt%至2 wt%、例如1 wt%的晶種。
使沉澱後獲得之母液完全再循環尤其較佳，如所述其宜藉由幾乎完全減少排放物之封閉系統來達成。
碳酸化反應之進程可易於藉由量測導電率、密度、濁度及/或pH值來觀測。
在此方面，在添加二氧化碳之前氯化鈣溶液之pH值將大於10且將不斷降低直至pH值達到約7。反應可在此時停止。
在碳酸化反應期間導電率緩慢降低且當沉澱完成時迅速降低至較低水準。
可藉由任何習知分離方法(諸如過濾，例如藉助於鼓式過濾器、壓濾機等)自母液中分離出由步驟d)獲得之沉澱碳酸鈣。
分離之後，沉澱碳酸鈣可仍含有一些水以及來自氯化銨及氯化鈣之溶解離子。
由於殘餘氯化銨及氯化鈣或其各別離子在諸如造紙、塗料或塑膠應用之應用中之潛在腐蝕性、氣味及其可能的負面作用，應將其自沉澱碳酸鈣中有利地移除。
然而，易溶氯化銨及氯化鈣之移除易於藉由以下步驟來完成：以水簡單洗滌沉澱物，較佳將水加熱至沸點，且視情況伴隨攪拌，且隨後利用熟習此項技術者所知之適合分離方法(諸如過濾)自水相中分離出沉澱碳酸鈣，其中可重複洗滌步驟直至達到所需純度水準。
洗滌之後，可將沉澱碳酸鈣濃縮以得到可在例如造紙應用中使用之漿料，或可將沉澱碳酸鈣例如在烘箱中在100℃下在產物及晶形無分解或變化的情況下乾燥，乾燥產物尤其適用於例如塑膠應用中。
可進一步處理沉澱碳酸鈣，例如可使其去凝聚或經受乾磨步驟。否則，亦可將其以漿料形式進行濕磨。
如上所述，本發明之方法較佳為可批次進行或連續進行之封閉過程。
因此，任一反應物均可再循環至過程中。在一有利具體實例中，甚至可將步驟a)中產生之二氧化碳在步驟d)中再循環至封閉反應循環中。亦可將排出氨再循環至過程中，其中出於純化原因可使任一氣體組分在其再循環時有利地通過習知洗氣器。
藉由本發明方法獲得之沉澱碳酸鈣較佳含有小於0.5 wt%雜質(亦即非碳酸鈣之組分)、更佳小於0.3 wt%、尤其小於0.1 wt%及最佳小於0.05 wt%雜質。
沉澱碳酸鈣可具有文石型、方解石型或六方方解石型晶體結構或其混合物。本發明之另一優點在於，可例如藉由添加晶種或其他結構修飾化學物來控制沉澱碳酸鈣之晶體結構及形態。
所需礦物相之純度可高於90 wt%且甚至高於95 wt%，尤其當使用相應晶種時。
因此，尤其可使用相應晶種(諸如超細研磨文石型碳酸鈣產物)來獲得極高純度之文石型PCC。
在無晶種之情況下，，六方方解石型結構之形成在不存在任何穩定劑時將傾向於再結晶成方解石型結構。
藉助於可自Datacolor購得之以硫酸鋇標準物校準的Elrepho分光計根據標準程序所量測，自本發明方法獲得之高純度沉澱碳酸鈣產生極佳的光學性質，尤其是較高亮度及較低黃色指數。
因此，藉由本發明方法獲得之產物可具有至少88、較佳至少90、更佳至少92、例如95至99、諸如97之TAPPI亮度(R457)。
因此，藉由本發明方法獲得之沉澱碳酸鈣之發光反射因子Ry較佳具有至少90、較佳至少92、更佳至少95、例如96至99、諸如98之值。
藉由本發明方法獲得之沉澱碳酸鈣之黃色指數(利用公式I=100×(Rx-Rz)/Ry來計算)較佳具有0.5至6、更佳0.7至3、最佳1至2之值。
此外，可藉由本發明方法來達成小粒度。因此，藉由本發明方法獲得之沉澱碳酸鈣可具有不超過20μm、較佳不超過10μm、更佳不超過5μm、最佳不超過2μm、例如不超過1μm之重量中值直徑d50。
為測定重量中值粒度d50，使用來自美國Micromeritics公司之Sedigraph 5100裝置。在0.1 wt% Na4P2O7之水溶液中進行量測。使用高速攪拌器及超音波分散樣品。
根據本發明獲得該等小粒度之可能性歸因於材料之高純度。其可另外藉由在碳酸鈣沉澱期間施用較高二氧化碳分壓以及藉由在沉澱步驟期間利用較高機械剪切或此後利用較高攪拌速率進行控制。
因此，甚至可能獲得具有在奈米範圍內之重量中值粒徑的結構化顆粒。
在此方面，亦可能獲得具有極窄粒度分佈之沉澱碳酸鈣，其可藉由使用某些結晶阻斷添加劑(諸如油基或糖基化學物)或藉助於研磨、超音波及其類似方法仔細的去凝聚來進一步改良。
藉由本發明方法獲得之沉澱碳酸鈣之BET比表面積可藉由使用添加劑(例如表面活性劑)、在沉澱步驟期間剪切或此後之較高機械剪切速率進行控制，從而不僅產生較低粒度而且產生較高BET比表面積。
使用氮氣及根據ISO 9277之BET方法所量測，藉由本發明方法獲得之沉澱碳酸鈣之BET比表面積可為1 m2/g至100 m2/g、較佳5 m2/g至70 m2/g、更佳10 m2/g至50 m2/g、尤其15 m2/g至30 m2/g、例如18 m2/g至20 m2/g。
由於藉由本發明方法獲得之沉澱碳酸鈣的上述可輕易按需要控制之性質，所以本發明之另一態樣為在諸如塗料或塑膠應用以及造紙應用之應用中使用此等沉澱碳酸鈣。
藉由本發明方法獲得之沉澱碳酸鈣宜在塑膠(諸如在透氣膜中)、塗料及造紙中用作填料及/或顏料。
以下描述之圖式及以下實施例及實驗用來說明本發明且不應以任何方式限制本發明。
實施例：
在以下實施例中，例示說明本發明之方法，且描述藉由此方法獲得之沉澱碳酸鈣的產物性質：
1.實施本發明之基本配置
在圖1中，流程圖給出可如何大體上進行本發明方法之有利具體實例的示意圖，亦包含視情況選用之步驟，諸如將氨再循環至包括洗氣及洗滌之製程中以便純化排氣及沉澱碳酸鈣產物。
對於以下實施例，選擇來自不同採石場之通常並不適用於常見PCC品質之製備的低等品質之白堊及石灰石作為饋料。在此等材料之中，選擇來自大理石饋料石之篩選步驟的廢料(所謂的「里塞爾(Riesel)」)。
當將白堊及石灰石饋料粉碎以獲得用於本發明方法之1 mm至8 mm之適合的饋料尺寸時，將里塞爾材料在1 mm下篩選以移除黏土礦物。
2.藉由本發明方法獲得之產物的製備及特性化
為了測定藉由本發明方法獲得之產物的純度及由此本發明方法之效率，如下製備沉澱碳酸鈣，且其化學組成以及饋料及下腳料之化學組成經測定且概述於下表中。
2.1.自不同材料製備高純度PCC及關於亮度及黃色指 數之特性化
2.1.1.製備
對於以下實驗室試驗，在本發明方法中使用若干不同饋料且隨後針對其光學性質進行分析：
饋料
1號樣品：1 mm至4 mm里塞爾Gummern(Austria)
2號樣品：白堊Harmignies(Belgium)
3號樣品：普通白堊Omey(France)
4號樣品：白堊Mjelnik(Poland)
5號樣品：1 mm至4 mm里塞爾Gummern(Austria)
6號樣品：富鐵大理石Gummern(Austria)
7號樣品：石灰石Burgberg(Germany)
8號樣品：石灰石Vollmer(Germany)
a)在實驗室熔爐中在1000℃之溫度下將5000 g各別饋料煅燒2小時。
b)將400 g由煅燒步驟獲得之燒石灰石饋入預先饋入溶解於4 l水中之800 g氯化銨的8 l反應器中。當溶液溫度降低時，在攪拌下在室溫下使反應混合物熟化30分鐘。
c)隨後，藉由在100μm下篩選來將不溶性組分自所得氯化鈣溶液中分離出來。如下所述，分析經分離之下腳料。
d)將所獲氯化鈣溶液饋入沉澱反應器中，在攪拌下在40℃之起始溫度下將來自儲存槽之純二氧化碳氣體饋入至沉澱反應器中。當反應完成(藉由pH值控制來確定)時，藉由過濾分離沉澱碳酸鈣，以水洗滌濾液，再次過濾，且最終在乾燥櫃中在105℃下乾燥。
2.1.2.特性化
將1號樣品與由先前技術方法所製造之沉澱碳酸鈣比較，意謂燒石灰之熟化係在水中而非在引起氫氧化鈣形成的氯化銨溶液中完成。
結果概述於以下表1中，其中量測粒度d50=5μm之饋料的亮度，而最終產物按原樣量測。
查看此等結果，很明顯，根據本發明方法自低品質天然碳酸鈣材料製造之沉澱碳酸鈣具有極佳亮度，其甚至比根據先前技術方法製造之沉澱碳酸鈣更佳。
此等結果由使用樣品2至樣品8之其他測試證實，該等樣品如上所述進行處理且與所得沉澱碳酸鈣比較，如下表2中所概述。
2.1.3.化學分析
樣品3之乾燥產物以及饋料及下腳料之元素分析藉助於X射線螢光法(XRF ARL-9400，來自Thermo-ARL)進行分析。為了測定燒失量及比表面積(使用氮氣及根據ISO 9277之BET方法量測)，使用標準實驗室方法(參看表3)。
自上表可見，由本發明方法獲得之產物就其99 wt%至100 wt%之碳酸鈣含量(CaO+燒失量)而言具有較高化學純度。
特定言之，比較原材料、產物及下腳料之SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、P2O5含量可見，可幾乎完全實現相應雜質之分離。
產物中諸如Y、Sr、Mn及Cr之重金屬之量亦可顯著減少。
2.2.使用晶種製備及特性化高純度PCC
2.2.1.製備
在7次技術規模之試驗中，用如下表中所提及之不同饋料及製程參數來評估本發明方法。
饋料
9號樣品至13號樣品：1 mm-4 mm洗滌里塞爾(大理石)Gummern(Austria)
14號樣品至15號樣品：普通白堊Omey(France)
a)在旋轉式窯爐中在1000℃之溫度下將2噸各別樣品煅燒2小時，得到比較饋料用於熟化製程。
b)將180 kg由煅燒步驟獲得之燒石灰饋入預先饋入360 kg氯化銨及1800 kg水的熟化反應器(體積：2.3 m3；直徑：1.2 m；高度：2 m)中。在40℃之溫度下在攪拌下使反應混合物熟化半小時。當燒石灰溶解成澄清溶液時，反應完成。
c)隨後，將15 ppm(以CaO計)之陰離子絮凝劑(Superfloc A-130，來自Kemira)添加至所得反應混合物中，以促進不溶性組分自所得溶液之分離。藉由使澄清溶液沉降及傾析來最終進行分離。
d)將600 l所得氯化鈣溶液饋入Ultramill(體積：700 l)中，且向其中添加如下表給出之限定量的文石型晶種。
隨後，將氯化鈣溶液加熱至相應起始溫度，且在如下表所述之限定攪拌功率及100立方米/小時之流動速率下饋入來自儲存槽之含有20體積%二氧化碳的工業級氣體。當反應完成(藉由最終pH 7來確定)時，藉由在來自Metso之真空鼓式過濾器上過濾來分離沉澱碳酸鈣漿料，以水洗滌濾餅且藉由離心最終濃縮成最終漿料。
沉澱碳酸鈣漿料中之固體含量與回收率有關，而濾餅中之固體含量指示最終產物之精細度。
以上程序得到如下表中所述具有約4與約12之間的BET表面及具有極佳光學性質之PCC。如上所述利用Datacolor量測來測定R457 Tappi亮度及黃色指數。
比較指示使用2 wt%文石型晶種、較低沉澱起始溫度及較高攪拌功率可達成與精細度及亮度有關之最佳結果。
可得出結論，晶種濃度過低使所得沉澱晶體之尺寸增大，而過高濃度則降低黏度且干擾反應器中的氣體運送。較高攪拌功率及較低起始溫度亦促進形成更多及更精細之顆粒。
樣品15之亮度(R457)相當純淨。然而，此歸因於此樣品中雜質之不完全絮凝。此樣品之亮度可藉由添加更多絮凝劑得以顯著改良。然而，在此情況下，將樣品15用於以下實驗，以便驗證後續微濾之效率，微濾亦提供極佳結果。
2.3.自不同材料製備高純度PCC及關於改良過濾之特性化
為了評估熟化燒石灰後改良的過濾步驟之影響，將來自上述試驗13及試驗15之樣品藉由使用來自Microdyn-Nadir的具有0.2μmPP膜之微濾單元進行再次過濾。
隨後，將濾液在如以上關於實施例1所述之實驗室單元中沉澱。
藉由分離殘餘有機分子與膠狀氫氧化鐵雜質，可驗證亮度之進一步提高及指數的進一步降低(參看表5)。
亦可藉由應用微濾步驟獲得高純度文石型產物。使用來自Bruker之D8 XRD以及Rietveld軟體Topas藉由X射線繞射來控制純度(參看表5)。
圖1顯示本發明方法之配置的主要流程圖。

Claims (27)

  1. 一種製備沉澱碳酸鈣之方法，其包含以下步驟：a)提供及煅燒含碳酸鈣之材料；b)以氯化銨水溶液將由步驟a)獲得之反應產物熟化；c)自由步驟b)獲得之氯化鈣溶液中分離出不溶性組分；d)將由步驟c)獲得之氯化鈣溶液碳酸化；e)分離由步驟d)獲得之沉澱碳酸鈣；其特徵在於該方法以再循環該等反應物之封閉過程形式進行，其中在沉澱之前將晶種添加至由步驟c)獲得之該氯化鈣溶液中。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於步驟a)之該含碳酸鈣材料係選自包含以下之群：沉澱碳酸鈣；天然碳酸鈣礦物，其係選自大理石、石灰石及白堊，以及包含碳酸鈣之混合鹼土金屬碳酸鹽礦物，其係選自白雲石。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵在於步驟a)之該粗碳酸鈣材料具有以饋料之總重量計至少15wt%之最低碳酸鈣含量。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵在於氯化銨與氧化鈣之莫耳比為1：1至8：1。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵在於在步驟c)中，藉由篩選、沉降及傾析及/或過濾進行不溶性組分之分離。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵在於在步驟c)中，藉由添加高分子絮凝劑來使該等不溶性組分絮凝，隨後將其移除，其中可使用陽離子絮凝劑、陰離子絮凝劑及/或非離子絮凝劑。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵在於在步驟c)中，藉由添加基於聚丙烯酸之共聚物來使該等不溶性組分絮凝，隨後將其移除。
  8. 如申請專利範圍第6項之方法，其特徵在於在步驟c)中，以乾燥CaO計，該絮凝劑之添加量為1ppm至50ppm。
  9. 如申請專利範圍第6項之方法，其特徵在於在步驟c)中，以乾燥CaO計，該絮凝劑之添加量為2ppm至40ppm。
  10. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵在於在步驟d)中藉由將純二氧化碳氣體或含有至少10體積%二氧化碳之工業級氣體饋入該鹼性氯化鈣溶液進行碳酸化。
  11. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵在於在步驟e)中，藉由過濾自母液分離出由步驟d)獲得之沉澱碳酸鈣。
  12. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵在於在步驟e)之後，以水洗滌該沉澱碳酸鈣。
  13. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵在於在步驟e)之後，濃縮或乾燥該沉澱碳酸鈣。
  14. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵在於該方法以批次進行或以連續過程形式進行。
  15. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵在於該沉澱碳酸鈣含有小於0.5wt%雜質。
  16. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵在於該沉澱碳酸鈣含有小於0.1wt%雜質。
  17. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵在於該沉澱碳酸鈣具有文石型、方解石型或六方方解石型晶體結構或其混合物。
  18. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵在於該沉澱碳酸鈣具有至少88之TAPPI亮度。
  19. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵在於該沉澱碳酸鈣具有至少90之TAPPI亮度。
  20. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵在於該沉澱碳酸鈣具有至少90之發光反射因子Ry。
  21. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵在於該沉澱碳酸鈣具有至少92之發光反射因子Ry。
  22. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵在於該沉澱碳酸鈣具有0.5至6之黃色指數。
  23. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵在於該沉澱碳酸鈣具有不超過20μm之重量中值直徑d50。
  24. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵在於該沉澱碳酸鈣具有不超過10μm之重量中值直徑d50。
  25. 一種沉澱碳酸鈣，其係藉由如申請專利範圍第1項至第24項中任一項之方法獲得。
  26. 一種藉由如申請專利範圍第1項至第24項中任一項 之方法獲得的如申請專利範圍第25項之沉澱碳酸鈣的用途，其係用於塗料、塑膠或造紙應用中。
  27. 如申請專利範圍第26項之用途，其特徵在於該沉澱碳酸鈣係用作填料及/或顏料。
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