Способ получения карбоната кальция

Авторы патента:


Способ получения карбоната кальция
Способ получения карбоната кальция
Способ получения карбоната кальция
Способ получения карбоната кальция
Способ получения карбоната кальция
Способ получения карбоната кальция
Способ получения карбоната кальция
Способ получения карбоната кальция
Способ получения карбоната кальция
Способ получения карбоната кальция
Способ получения карбоната кальция

 


Владельцы патента RU 2549856:

НОРДКАЛК ОЙ АБ (FI)

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для получения карбоната кальция материал, содержащий оксид кальция, приводят в контакт в водной среде с диоксидом углерода в серии установок для карбонизации. Сначала осуществляют карбонизацию материала, содержащего оксид кальция, в первой установке карбонизации в водной суспензии с величиной рН выше 11,0 с получением карбоната кальция в водной суспензии. После этого извлекают из первой установки карбонизации эффлюент, образованный водной суспензией, имеющей рН выше 11,5, содержащей карбонат кальция и гидроксид кальция. Далее осуществляют карбонизацию гидроксида кальция, содержащегося в извлеченном эффлюенте, на второй установке карбонизации с получением суспензии карбоната кальция, имеющей величину рН менее 6,9. Изобретение позволяет получать в едином процессе из одного и того же исходного материала как монодисперсные частицы с узким молекулярно-массовым распределением, так и мультидисперсные частицы с широким молекулярно-массовым распределением. 31 з.п. ф-лы, 11 ил., 6 пр.

 

Настоящее изобретение относится к получению карбоната кальция. В частности, настоящее изобретение относится к способу получения карбоната кальция в соответствии с ограничительной частью п. 1 формулы изобретения, предпочтительно, осажденного карбоната кальция.

В соответствии со способом настоящего изобретения сырьевой материал, содержащий оксид кальция, контактирует в водной среде с диоксидом углерода в серии установок для карбонизации.

В данной области техники известны различные способы получения карбоната кальция, называемого в настоящем документе также осажденным карбонатом кальция (РСС). Согласно решениям существующего уровня техники газообразный диоксид углерода, как правило, барботируют в водную суспензию гидроксида кальция, перемешиваемую в резервуаре большого размера. Работа реакционного аппарата обычно основана на "принципе дозирования", время получения при этом составляет от 2 до 8 часов в зависимости от температуры. Отправным пунктом может быть оксид кальция, СаО, который впоследствии перерабатывается в СаСО3. Однако можно также исходить из природного известняка, который обжигают (кальцинируют) для разложения его до оксида кальция и диоксида углерода.

Гидроксид кальция, выделяющийся при гидрировании оксида кальция (реакция 2),

карбонизируют с образованием карбоната кальция в соответствии с реакцией 3:

В поданной ранее заявке на патент (WO 2007/057509) авторами данного изобретения был описан улучшенный комплект оборудования для получения карбоната кальция, с помощью которого карбонизацию гидратированного оксида кальция проводят в установках карбонизации, включающих в себя реакторы с закрытым корпусом, в которых реакцию карбонизации можно проводить при избыточном давлении. Реакторы предпочтительно оснащены внутренней циркуляцией, при этом количество рециркулированного продукта в от 5 до 20 раз превышает количество гидратированного оксида кальция, которое подают в установку карбонизации. Как правило, указанная установка карбонизации представляет собой петлевой реактор. Как показано в патентном документе WO 2007/057509, серию петлевых реакторов можно располагать последовательно или параллельно.

С помощью известного способа можно получать частицы, имеющие средний размер максимум приблизительно 500 нм и более 1 нм. Предпочтительный диапазон составляет 2-500 нм, в особенности приблизительно 10-500 нм.

Целью настоящего изобретения является создание нового способа получения карбоната кальция. В частности, целью является создание альтернативного способа карбонизации, с помощью которого можно получать разнообразные продукты карбоната кальция с помощью по существу одного и того же оборудования.

Настоящее изобретение основано на идее о проведении карбонизации в двух зонах или установках карбонизации при разных величинах рН. В первой зоне карбонизации величину рН обычно поддерживают в щелочном диапазоне, тогда как во второй зоне карбонизации величину рН поддерживают в кислом или нейтральном диапазоне.

Предпочтительно, чтобы способ получения карбоната кальция карбонизацией оксида кальция (как такового или в форме гидрата) в водной среде включал в себя стадии

- карбонизации материала, содержащего оксид кальция, в первой установке карбонизации в водной суспензии с величиной рН выше 11,0 с получением карбоната кальция в водной суспензии,

- извлечения из первой установки карбонизации эффлюента, образованного водной суспензией, имеющей рН выше 11,5, содержащей карбонат кальция и гидроксид кальция, и

- карбонизации гидроксида кальция, содержащегося в извлеченном эффлюенте, на второй установке карбонизации с получением суспензии карбоната кальция, имеющей величину рН менее 6,9.

С помощью настоящего изобретения достигнуты существенные преимущества. Так, настоящее изобретение позволяет с помощью одного комплекта технологического оборудования при использовании по существу одних и тех же исходных материалов получать разноименные продукты - монодисперсные частицы с узким молекулярно-массовым распределением и мультидисперсные частицы с широким молекулярно-массовым распределением. Такие продукты могут использоваться для различных целей, как, например, в качестве пигментов и наполнителей для красок, бумаги, картона, каучука и пластмасс, а также в качестве компонентов разнообразных строительных материалов, включая смеси гидравлических вяжущих.

Таким образом, согласно одному из вариантов осуществления изобретение представляет получение одного размера частиц пигмента или наполнителя во время первого периода эксплуатации и другого размера частиц пигмента или наполнителя во время второго периода эксплуатации.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретение реализуют с помощью каскада реакторов, включающего в себя по меньшей мере один петлевой реактор в первой и необязательно также во второй зонах карбонизации. Согласно этому варианту осуществления петлевой реактор обеспечивает высокую скорость теплопередачи и позволяет осуществлять проведение работ в условиях повышенного давления.

Дополнительные особенности и преимущества изобретения будут видны из следующего подробного описания с иллюстрирующими примерами. Сделаны ссылки на прилагаемые графические материалы, среди которых:

Фиг. 1 представляет собой схему, изображающую конфигурацию процесса согласно одному из вариантов осуществления изобретения;

Фиг. 2 представляет собой схему, изображающую конфигурацию процесса согласно другому варианту осуществления изобретения;

Фиг. 3 представляет собой схему, изображающую конфигурацию процесса согласно третьему варианту осуществления изобретения;

Фиг. 4 представляет собой схему, изображающую конфигурацию процесса согласно четвертому варианту осуществления изобретения;

Фиг. 5 представляет собой схему, изображающую конфигурацию процесса согласно пятому варианту осуществления изобретения;

на Фиг. 6 показан снимок сканирующего электронного микроскопа для продукта Примера 1;

на Фиг. 7 показан снимок сканирующего электронного микроскопа для продукта Примера 2;

на Фиг. 8 показан снимок сканирующего электронного микроскопа для продукта Примера 3;

на Фиг. 9 показан снимок сканирующего электронного микроскопа для продукта Примера 4;

на Фиг. 10 показан снимок сканирующего электронного микроскопа для продукта Примера 5 и

на Фиг. 11 показан снимок сканирующего электронного микроскопа для продукта Примера 6.

Как уже было кратко рассмотрено выше, настоящее изобретение относится к получению карбоната кальция, в частности осажденного карбоната кальция, путем карбонизации подходящего исходного материала, содержащего оксид кальция, в водной среде. Процесс карбонизации разделяют по меньшей мере на две части, которые проводят в разных условиях в отношении рН и необязательно также в отношении других рабочих параметров, таких как температура, давление и время пребывания.

Во время карбонизации скорость реакции выше в начале процесса, чем на более поздних этапах. Согласно настоящему изобретению вследствие этого карбонизацию проводят сначала в щелочных условиях в течение первого периода времени, и после первой стадии эффлюент удаляют из реакционной зоны и подвергают второй стадии реакции, проводимой в кислых условиях в течение второго периода времени. Как правило, первый реакционный период короче, чем второй. В частности, соотношение между длительностью первого реакционного периода и второго реакционного периода составляет от 1:1000 до 1:1,5, предпочтительно от 1:100 до 1:2.

Предпочтительно, чтобы суспензия, извлекаемая из первой установки карбонизации, имела рН в диапазоне приблизительно от 12,0 до 13,0.

Предпочтительно, чтобы карбонизацию гидроксида кальция во второй установке карбонизации проводили до тех пор, пока величина рН не станет меньше 6,5, в частности до величины рН в диапазоне от 5,5 до 6,3.

Исходные материалы/сырьевые материалы способа включают в себя

- источник оксида кальция,

- источник диоксида углерода и

- воду.

Использованная вода может быть стандартной технической водой, необязательно деионизированной обычным способом.

Источник оксида кальция обычно получают из карбонатного минерала, такого как известняк (СаСО3), или из смеси различных карбонатных минералов, которые могут быть кальцинированы или обожжены (в общем смысле "термообработаны") для удаления диоксида углерода с получением оксида кальция. Источник оксида кальция может включать в себя кальцинированный материал как таковой, который затем добавляют в порошкообразной форме в первый реактор (ср. вариант осуществления Фиг. 5), или он может включать в себя гидратированный продукт, гидроксид кальция (Са(ОН)2 или гашеную известь), который подают в первый реактор в виде суспензии. Если оксид кальция получают в виде порошка после кальцинирования, оборудование настоящего реактора может включать в себя отдельный узел, узел предварительной обработки или гашения для гашения оксида кальция. Это удобно с точки зрения регулирования температуры, поскольку при гашении оксида кальция выделяется избыточное количество тепла.

Независимо от того, добавляют ли оксид кальция в виде порошка или в виде гашеной извести, в первой установке карбонизации образуется водная суспензия оксида кальция, в которой концентрация оксида кальция составляет приблизительно от 2% до 25%, предпочтительно приблизительно от 5 до 15%, в пересчете на общую массу всей суспензии. В установку карбонизации может отдельно подаваться дополнительная вода или же вода для суспензии может обеспечиваться за счет гашеной суспензии.

Источник диоксида углерода подают в по меньшей мере первую установку карбонизации. Источник диоксида углерода может включать в себя газ или жидкость, содержащие или способные высвобождать диоксид углерода. Предпочтительно, чтобы по меньшей мере первая и необязательно также вторая установки карбонизации работали в атмосфере, содержащей диоксид углерода. Газообразный диоксид углерода может быть чистым диоксидом углерода, или он может быть газом, обогащенным диоксидом углерода. Примеры включают в себя воздух, обогащенный диоксидом углерода, диоксид углерода в газообразной форме, необязательно содержащий инертные газообразные компоненты, и топочный газ. За счет использования избыточного давления диоксид углерода может поставляться в жидкой форме, необязательно в закритических условиях.

Как правило, карбонизационный газ содержит по меньшей мере 5 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 10 мас.%, в частности приблизительно от 15 до 100 мас.% диоксида углерода.

Что касается графических материалов, можно отметить, что на фиг. 1-5 использованы следующие номера позиций:

10; 20; 30 и 50 - известегасители;

11,12; 21-23; 31-33; 71-73 - петлевые реакторы первой установки;

51-53 - реакторы идеального вытеснения первой установки;

13, 14; 24-26; 34-36; 74-76 - циркуляционные насосы петлевых реакторов первой установки;

16 - петлевой реактор второй установки;

17 - циркуляционный насос петлевого реактора второй установки;

28; 43; 63; 83 - реакторы периодического действия второй установки;

15; 27; 42; 61; 77 - трубопроводы для подачи эффлюента из первой установки во вторую установку;

38-40; 58-60 - подающие сопла для гашеной извести;

70, 72, 78 - питающие трубы для порошкообразного оксида кальция;

54-56; 82 - выходные сопла для эффлюента реакторов первой установки;

3, 41, 81; 84; 85 - вентили.

Известегасители 10, 20, 30 и 50, используемые для гашения оксида кальция водой, могут включать в себя реакторы с мешалкой любого вида, предпочтительно, снабженные охлаждением/регенерацией тепла с учетом сильно экзотермического характера реакции гашения. Суспензию, образующуюся в известегасителе, подают в первую зону или установку карбонизации, обозначаемую "А" на прилагаемых рисунках. Вторая зона или установка карбонизации обозначена на рисунках как "В".

Для простоты подача диоксида углерода обозначена стрелкой. Следует отметить, что, как это будет пояснено ниже, диоксид углерода может подаваться как в первую, так и во вторую установки и что диоксид углерода может подаваться в каждый из реакторов по отдельности либо подаваться только в один из реакторов карбонизации.

Реакционные установки А и В могут работать как реакторы периодического действия, как реакторы непрерывного действия или как реакторы полунепрерывного действия. Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления первая установка работает в непрерывном режиме. Согласно другому варианту осуществления вторая установка работает в непрерывном режиме. Согласно третьему варианту осуществления вторая установка работает в периодическом режиме.

Каждая из установок карбонизации, в частности первая установка карбонизации, может включать в себя только один реактор или предпочтительно каскад, состоящий из по меньшей мере двух реакторов, предпочтительно от двух до десяти реакторов. Реакторы могут быть соединены параллельно или последовательно-параллельно, хотя обычно предпочтительно, чтобы по меньшей мере основная часть реакторов работала как каскад.

Как будет показано, настоящее изобретение может быть реализовано при использовании комбинации от 1 до 10 или более первых реакторов и от 1 до 10 или более вторых реакторов.

"Каскад" означает, что эффлюент предшествующего реактора образует входящий или исходный материал для последующего реактора.

Один из особенно предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения включает в себя использование петлевого реактора, точнее, каскада по меньшей мере двух петлевых реакторов, 11, 12, в первой и петлевого реактора 16 во второй фазе процесса. Этот вариант осуществления показан на Фиг. 1.

Применительно к настоящему изобретению было установлено, что петлевой реактор является особенно удобным реактором для достижения данной цели благодаря гомогенному и эффективному перемешиванию, обеспечиваемому с его помощью. Эффективное перемешивание сводит к минимуму образование градиентов концентраций и температур. Процессом можно управлять и регулировать его, например, для получения целевого продукта или распределения продуктов. Эффективное перемешивание подходит для реакции карбонизации, поскольку она протекает во всех агрегатных состояниях.

Каждая реакторная установка может быть обеспечена внутренней рециркуляцией, как показано на Фиг. 1 (номера позиций 13, 14 и 17). Внутренняя рециркуляция также может быть обеспечена только в петлевых реакторах, ср. Фиг. 2 (номера позиций с 24 по 26) и Фиг. 3 (номера позиций с 34 по 36). Это означает, что лишь часть эффлюента будет поступать в следующий реактор или, в случае работы в периодическом режиме, не будет поступать ни в один из них.

Согласно одному из вариантов осуществления каждая из определенных выше установок карбонизации включает в себя ряд петлевых реакторов. Они могут быть расположены в виде каскада или параллельно либо в виде каскада, в котором некоторые из реакторов расположены параллельно с другими реакторами для обеспечения возможности проведения техобслуживания и ремонта без прерывания работы.

На Фиг. 2 представлен вариант осуществления, аналогичный изображенному на Фиг. 1, за исключением того, что первая установка включает в себя три петлевых реактора с 24 по 26 в каскаде, а вторая реакционная установка включает в себя реактор периодического действия, а именно реактор 28 с мешалкой. Второй реактор также может быть емкостью для хранения.

В обоих вариантах осуществления гашеную известь подают в первый реактор (13; 24) каскада реакторов первой установки А, а эффлюент из последнего реактора (14; 26) этой установки напрямую подают в реактор (17; 28) второй установки В.

Согласно еще одному варианту осуществления первая установка работает как реактор периодического действия, а вторая - в периодическом или непрерывном режиме. Реактор периодического действия первой установки может быть реактором с мешалкой вида, описанного выше применительно к установке В на Фиг. 2, но он также может быть сформирован по меньшей мере одним петлевым реактором, работающим в периодическом режиме. Этот вариант осуществления показан на Фиг. 3, где представлены три параллельных петлевых реактора с 31 по 33, каждый из которых имеет отдельное входное сопло с 38 по 40 для гашеной извести и внутреннюю циркуляцию, что позволяет работать в периодическом режиме. Реакторы могут опорожняться независимо друг от друга с помощью выпуска, соединенного с циркуляционными насосами с 34 по 36. При этом каждый из петлевых реакторов установки А с Фиг. 1, 2 и 4 может работать в периодическом режиме.

На Фиг. 4 показан четвертый вариант осуществления, где реакторы первой установки сформированы реакторами идеального вытеснения с 51 по 53.

На Фиг. 5 показан пятый вариант осуществления, аналогичный изображенному на Фиг. 3, с той лишь разницей, что отсутствует установка для гашения перед технологическими реакторами реакционных зон А и В. Вместо этого оксид кальция подают в сухой порошкообразной форме непосредственно через трубопроводы 78, 72 и 73 в первую реакционную установку, включающую в себя петлевые реакторы с 71 по 73 с циркуляционными насосами с 74 по 76. Первая реакционная установка может работать в периодическом режиме, как это будет показано применительно к Примеру 6, но обычно возможна также и работа в непрерывном режиме. Эффлюент петлевых реакторов подают через трубопровод 77 во вторую установку, которая может представлять собой реактор периодического действия 83, как показано на Фиг. 5. Поток суспензии извести/карбоната кальция регулируют с помощью вентиля, при этом подающее сопло может располагаться в любом месте по отношению к реактору периодического действия (на любой высоте, ниже или выше поверхности перемешиваемой в реакторе смеси).

Как указано применительно к Примеру 6, при работе с конфигурацей реакторов, изображенной на Фиг. 5 в виде двух периодических процессов в каскаде, может быть получен монодисперсный продукт.

Во всех рассмотренных выше вариантах осуществления, а также и в способе согласно изобретению в целом, условия реакции, такие как температура, давление и время пребывания, могут свободно варьироваться.

Согласно одному из вариантов осуществления, который может быть объединен с любым из предшествующих вариантов и, в частности, с вариантом, использующим петлевые реакторы, реакцию карбонизации проводят в условиях повышенного давления в по меньшей мере одной из установок карбонизации. В частности, реакцию карбонизации проводят при избыточном давлении от 0,1 до 25 бар, в особенности, приблизительно от 0,5 до 10 бар.

В целом - и в любом из перечисленных выше вариантов осуществления - время пребывания материала, содержащего оксид кальция, в первой установке карбонизации А является коротким. Обычно оно здесь составляет приблизительно от 0,1 до 1000 секунд, в частности приблизительно от 1 до 300 секунд.

Согласно одному из вариантов осуществления время пребывания гидроксида кальция во второй установке карбонизации В составляет больше 1 минуты. Так, время пребывания гидроксида кальция во второй установке карбонизации может быть больше приблизительно 3 минут, в частности больше приблизительно 5 минут. Это верно в особенности для второй установки карбонизации, включающей в себя емкость для хранения.

Регулируя величину рН, степень карбонизации и время пребывания реагентов на первой и второй реакционной стадиях, А и В, соответственно можно регулировать и качество продуктов. Согласно одному из вариантов осуществления для получения монодисперсного карбоната кальция время пребывания гидроксида кальция во второй установке карбонизации превышает приблизительно 30 минут. В частности, для получения монодисперсного карбоната кальция время пребывания гидроксида кальция во второй установке карбонизации составляет приблизительно от 0,1 до 100 часов.

Как обсуждалось выше, с помощью настоящего способа могут быть получены различные виды карбоната кальция. Так, согласно одному из вариантов осуществления из второй установки карбонизации извлекают и необязательно возвращают обратно суспензию карбоната кальция, содержащую частицы карбоната кальция, имеющие средний размер в диапазоне от 40 до 1000 нм.

В этом случае предпочтительно из первой установки карбонизации извлекают суспензию, содержащую от 5 до 50 мас.% непрореагировавшего гидроксида кальция, после чего карбонизацию продолжают во второй установке карбонизации по существу до завершения реакции карбонизации.

Частицы карбоната кальция, извлеченные из второй установки карбонизации, имеют широкое гранулометрическое распределение в диапазоне 40-2000 нм, где 20% частиц имеют размер менее 240 нм и 80% всех частиц имеют размер менее 1300 нм.

Другой вариант осуществления включает в себя работу первой установки карбонизации в периодическом режиме, позволяющем карбонизировать по меньшей мере 90% оксида кальция, в молярном отношении, и продолжение карбонизации суспензии карбоната кальция, извлеченной из первой установки карбонизации, с получением суспензии карбоната кальция, содержащей частицы карбоната кальция, имеющие средний размер частиц в диапазоне от 40 до 90 нм.

Частицы карбоната кальция, извлеченные из второй установки карбонизации, как правило, имеют после нее узкое гранулометрическое распределение, где доля частиц больше 120 нм составляет менее 20%, в частности менее 10% от массы всех частиц.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящее изобретение позволяет получать кристаллические частицы карбоната кальция, обычно, кальцит или валерит.

Изобретение проиллюстрировано с помощью следующих неограничивающих примеров.

Пример 1

Опыт проводили в смесительном известегасителе непрерывного действия и установке карбонизации с петлевым реактором. 300 г/мин негашеной извести и 3 л/мин воды добавляли в известегасительный аппарат импульсно в зависимости от эффективности установки карбонизации. Температуру в известегасителе поддерживали на уровне 90°С. В первой установке карбонизации суспензия и газообразный CO2 реагировали при давлении 6 бар. В первой установке, включающей в себя один петлевой реактор, протекало 58% карбонизации, время пребывания регулировали в зависимости от степени карбонизации. После карбонизации в первой установке смесь извести подавали во вторую установку, где происходила окончательная карбонизация. Величина рН в первой и второй установках составляла 11,4 и 6,2 соответственно. Температуру карбонизации поддерживали ниже 40°С.

Размер частиц варьировался в диапазоне 50-1000 нм с d90% < 750 нм по результатам снимков сканирующего электронного микроскопа, как можно видеть на Фиг. 6.

Пример 2

Опыт проводили в соответствии с методикой, аналогичной представленной в Примере 1, за исключением первой установки, которая включала в себя петлевые реакторы, соединенные последовательно. Известковое молоко, содержащее 68 г/л Са(ОН)2, подавали в первую установку, где величина рН была выше 11,6, при этом > 80% карбонизации протекало за время пребывания менее 2 мин. Окончательная карбонизация происходила во второй установке при величине рН 6,3, после чего продукт извлекали.

Размер частиц продукта варьировался в диапазоне 50-1000 нм с d90%~400 нм по результатам снимков сканирующего электронного микроскопа, как можно видеть на Фиг. 7.

Пример 3

Опыт по изучению карбонизации проводили при работе первой установки карбонизации в периодическом режиме в щелочных условиях (рН 11,6) и второй установки в непрерывном режиме при величине рН 6,3. Суспензию 68 г Са(ОН)2/л подавали в первую установку, состоящую из нескольких петлевых реакторов. Реакцию проводили до тех пор, пока не осталось 8% непрореагировавшего Са(ОН)2. После этого суспензию перемещали во вторую установку для окончательной карбонизации.

В результате получали монодисперсный продукт с размером частиц приблизительно 50 нм (по результатам снимков сканирующего электронного микроскопа, см. Фиг. 8).

Пример 4

Опыт по изучению карбонизации проводили при непрерывном режиме работы первой установки карбонизации и периодическом режиме работы второй установки. Суспензию 68 г Са(ОН)2/л подавали в первую установку, включающую в себя петлевые реакторы. Реакция протекала в щелочной среде при величине рН 11,6 до достижения 40% превращения при времени пребывания > 0,25 минут. После этого суспензию перемещали во вторую установку для окончательной карбонизации при величине рН от щелочной до рН менее 6,5.

Продукт включает в себя игольчатые частицы размером 50-500 нм (по результатам снимков сканирующего электронного микроскопа, см. Фиг. 9).

Пример 5

Опыт по изучению карбонизации проводили в первой установке, включающей в себя установку с трубчатыми реакторами, и второй установке, включающей в себя реактор периодического действия. Суспензию из 42 г Са(ОН)2/л загружали и частично карбонизировали (степень превращения 95%) в первой установке. После этого суспензию подавали во вторую установку для окончательной карбонизации при величине рН от щелочной до рН мене 6,5.

Размер частиц продукта составлял 50-1000 нм (по результатам снимков сканирующего электронного микроскопа, см. Фиг. 10).

Пример 6

Использовали методику, аналогичную описанной в Примере 3, без отдельного процесса гашения (ср. Фиг. 5). 50 г извести (СаO)/л (Н2О) карбонизировали напрямую в периодическом режиме в установке с трубчатым реактором. Величина рН во время карбонизации в первой установке была выше 11,6. Окончательная карбонизация протекала во второй установке, где величина рН составляла около 6,3.

Конечный результат представляет собой монодисперсный продукт с размером частиц приблизительно 50 нм (по результатам снимков сканирующего электронного микроскопа, см. Фиг. 11).

1. Способ получения карбоната кальция, согласно которому материал, содержащий оксид кальция, контактирует в водной среде с диоксидом углерода в серии установок для карбонизации, отличающийся тем, что
- осуществляют карбонизацию материала, содержащего оксид кальция, в первой установке карбонизации в водной суспензии с величиной рН выше 11,0 с получением карбоната кальция в водной суспензии,
- извлекают из первой установки карбонизации эффлюент, образованный водной суспензией, имеющей рН выше 11,5, содержащей карбонат кальция и гидроксид кальция, и
- осуществляют карбонизацию гидроксида кальция, содержащегося в извлеченном эффлюенте, на второй установке карбонизации с получением суспензии карбоната кальция, имеющей величину рН менее 6,9.

2. Способ по п.1, в котором из первой установки карбонизации извлекают суспензию, имеющую рН в диапазоне приблизительно от 12,0 до 13,0.

3. Способ по п.1, в котором карбонизацию гидроксида кальция во второй установке карбонизации осуществляют до тех пор, пока величина рН не станет меньше 6,5, в частности до величины рН в диапазоне от 5,5 до 6,3.

4. Способ по п.1, в котором первая установка карбонизации включает суспензию оксида кальция, где концентрация оксида кальция составляет приблизительно от 2% до 25%, предпочтительно приблизительно от 5 до 15%, в пересчете на общую массу всей суспензии.

5. Способ по п.1, включающий в себя обеспечение источника диоксида углерода по меньшей мере в первой установке карбонизации.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что источник диоксида углерода включает в себя газ или жидкость, содержащие диоксид углерода.

7. Способ по п.1, в котором по меньшей мере первая установка карбонизации и возможно вторая установка карбонизации работают в атмосфере, содержащей диоксид углерода.

8. Способ по п.5, в котором используют газ, содержащий по меньшей мере 5 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 10 мас.%, в частности приблизительно от 15 по 100 мас.%, диоксида углерода.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что газ выбирают из воздуха, обогащенного диоксидом углерода, диоксида углерода в газообразной форме, необязательно содержащего инертные газообразные компоненты, и топочного газа.

10. Способ по п.1, в котором первая установка работает как реактор периодического действия.

11. Способ по п.1, в котором первая установка работает в непрерывном режиме.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что первая установка карбонизации включает в себя каскад из по меньшей мере двух реакторов, предпочтительно от двух до десяти реакторов.

13. Способ по п.1, включающий в себя использование по меньшей мере одного петлевого реактора в качестве установки карбонизации.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что каждая установка карбонизации включает в себя серию петлевых реакторов.

15. Способ по п.1, в котором из второй установки карбонизации извлекают суспензию карбоната кальция, содержащую частицы карбоната кальция, имеющие средний размер частиц в диапазоне от 40 до 1000 нм.

16. Способ по п.15, в котором из первой установки карбонизации удаляют в непрерывном режиме суспензию, содержащую от 5 до 50 мас.% непрореагировавшего гидроксида кальция, и продолжают карбонизацию во второй установке карбонизации по существу до завершения реакции карбонизации.

17. Способ по п.15, отличающийся тем, что частицы карбоната кальция, извлеченные из второй установки карбонизации, имеют широкое гранулометрическое распределение, где 20% частиц имеют размер менее 240 нм и 80% всех частиц имеют размер менее 1300 нм.

18. Способ по п.15, в котором первая установка карбонизации работает в периодическом режиме с карбонизацией по меньшей мере 90% материала, содержащего оксид кальция, в молярном отношении, и продолжают карбонизацию суспензии карбоната кальция, извлеченной из первой установки карбонизации, с получением суспензии карбоната кальция, содержащей частицы карбоната кальция, имеющие средний размер частиц в диапазоне от 40 до 90 нм.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что частицы карбоната кальция, извлеченные из второй установки карбонизации, имеют узкое гранулометрическое распределение, где доля частиц более 120 нм составляет менее 20%, в частности менее 10% от массы всех частиц.

20. Способ по п.15, в котором первая и вторая установки карбонизации работают в непрерывном режиме.

21. Способ по п.15, в котором первая установка карбонизации работает как реактор периодического действия, а вторая установка карбонизации работает в периодическом или непрерывном режиме.

22. Способ по п.21, отличающийся тем, что второй реактор представляет собой емкость для хранения.

23. Способ по п.1, отличающийся тем, что получают кристаллические частицы карбоната кальция.

24. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакцию карбонизации проводят в условиях повышенного давления в по меньшей мере одной из установок карбонизации.

25. Способ по п.24, отличающийся тем, что реакцию карбонизации проводят при избыточном давлении от 0,1 до 25 бар, в частности приблизительно от 0,5 до 10 бар.

26. Способ по п.1, отличающийся тем, что время пребывания в первой установке карбонизации материала, содержащего оксид кальция, составляет приблизительно от 0,1 до 1000 секунд, в частности приблизительно от 1 до 300 секунд.

27. Способ по п.1, отличающийся тем, что время пребывания во второй установке карбонизации гидроксида кальция составляет больше приблизительно 1 минуты.

28. Способ по п.27, отличающийся тем, что время пребывания во второй установке карбонизации гидроксида кальция составляет больше приблизительно 3 минут, в частности больше приблизительно 5 минут.

29. Способ по п.27 или 28, отличающийся тем, что для получения монодисперсного карбоната кальция время пребывания во второй установке карбонизации гидроксида кальция составляет больше приблизительно 30 минут.

30. Способ по п.27 или 28, отличающийся тем, что для получения монодисперсного карбоната кальция время пребывания во второй установке карбонизации гидроксида кальция составляет приблизительно от 0,1 до 100 часов.

31. Способ по п.1, отличающийся тем, что в первой установке карбонизации в качестве материала, содержащего оксид кальция, используют гидроксид кальция.

32. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала, содержащего оксид кальция, в первой установке карбонизации используют оксид кальция, предпочтительно, в форме порошкообразного оксида кальция.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. В качестве добавки в водную суспензию, имеющую рН между 8,5 и 11, для повышения рН этой суспензии на по меньшей мере 0,3 единицы рН используют 2-амино-2-метил-1-пропанол (АМП).

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ комплексной переработки природных рассолов хлоридного кальциево-магниевого типа включает получение кристаллогидрата хлорида кальция с примесью хлорида магния и обогащение рассола по литию с дальнейшей переработкой литиевого концентрата на соединения лития.

Изобретение может быть использовано в производстве строительных и отделочных материалов, изделий из пластмасс, в частности из поливинилхлорида и полимерной глины.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для синтеза активных добавок и для глубокой очистки алюминатных растворов глиноземного производства от органических примесей и кремнезема.

Настоящее изобретение относится к технической области получения обработанных продуктов минеральных наполнителей, содержащих карбонат кальция, применению их в материалах пластиков, в материалах пленки, а также для ароматизирующих изделий.

Изобретение относится к получению разбавленного раствора каустической соды при помощи ионообменной технологии. Способ получения разбавленного раствора каустической соды из диоксида углерода, образующегося при сжигании твердых отходов, гидроксида кальция и хлорида натрия включает реакцию соленой воды или кислой соленой воды с диоксидом углерода и гидроксидом кальция в комплексной мембранной системе с получением карбоната натрия, затем полученный карбонат натрия подвергают реакции с гидроксидом кальция с получением гидроксида натрия, при этом для проведения реакции между карбонатом натрия и гидроксидом кальция используют энергию от сжигания твердых отходов.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения ультрадисперсных порошков карбонатов включает карбонизацию водной суспензии исходного сырья в условиях повышения давления двуокиси углерода при одновременной гомогенизации суспензии.
Изобретение может быть использовано при получении продуктов для оптического стекловарения. Способ получения чистого карбоната кальция включает карбонизацию газообразным диоксидом углерода водной суспензии гидроксида кальция.
Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и представляет собой носитель для жевательной резинки в виде частиц для контролируемого высвобождения активного ингредиента (ингредиентов), абсорбированного в указанном носителе и/или адсорбированного на нем, характеризующийся тем, что указанный носитель содержит 0,1-50 мкм частицы карбоната кальция, предварительно обработанного кислотой, выбранной из группы, состоящей из H2SO4, HSO4-, Н3РО4, щавелевой кислоты и их смесей, и газообразным СО2, при этом удельная площадь поверхности БЭТ частиц карбоната кальция повышена до уровня более 15 м2/г согласно стандартному методу измерения удельной площади поверхности БЭТ.

Изобретение может быть использовано в производстве бумаги, лаков и красок. Способ получения водной суспензии дисперсного карбоната кальция включает обеспечение водной суспензии дисперсного карбоната кальция, содержащей по меньшей мере один диспергирующий агент, и обеспечение, по меньшей мере, одного карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла, где ион щелочного металла выбран из калия и/или натрия.

Изобретение может быть использовано в фармацевтической промышленности, в парфюмерии, при изготовлении пищевых добавок. Карбонат кальция осаждают реакцией водных растворов солей кальция с водными растворами карбонатов в присутствии неионогенного поверхностно-активного вещества при температуре не ниже 85°С. Затем карбонат кальция отделяют от раствора фильтрованием. В водные растворы карбонатов добавляют растворимые фосфаты в молярном соотношении фосфатов к карбонатам 1:100-1:20, а в водные растворы солей кальция добавляют жидкое стекло в молярном соотношении жидкого стекла к солям кальция 1:1000-1:100. В качестве водных растворов карбонатов используют растворы карбоната калия или карбоната натрия. В качестве растворимых фосфатов используют гидрофосфат калия или дигидрофосфат калия, а в качестве водных растворов солей кальция - растворы хлорида кальция или нитрата кальция. Изобретение позволяет повысить биологическую доступность триглицеридов и жирорастворимых веществ, в том числе витаминов, за счет эмульгирующего действия полученного карбоната кальция и увеличения глубины гидролиза триглицеридов. 1 ил., 2 табл., 2 пр.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения карбоната кальция из извести включает получение водного раствора, имеющего рН по меньшей мере 11,5, содержащего 10-35 мас. % растворенного полигидроксисоединения и 1-5 мас. % растворенного гидроксида кальция в пересчете на Са(ОН)2. Полигидроксисоединение соответствует формуле НОСН2(СНОН)nCH2OH, где n имеет значение от 1 до 6. Из полученного раствора удаляют твердотельные вещества, включая суспендированные твердотельные частицы. Затем диспергируют диоксид углерода внутри раствора для образования карбоната кальция с последовательным уменьшением рН реакционной смеси. В течение периода времени, начиная от внезапного кратковременного увеличения рН и заканчивая последующим снижением рН, но перед тем, как рН достигнет 9,5, завершают диспергирование диоксида углерода и добавляют щелочной реагент для поддержания рН результирующей смеси по меньшей мере при 9,5. Осажденный карбонат кальция извлекают. Изобретение позволяет повысить чистоту карбоната кальция, получить продукт с одинаковым размером частиц. 25 з.п. ф-лы, 4 ил., 4 пр.
Изобретение относится к химической промышленности. Способ включает последовательное взаимодействие сульфата кальция с раствором аммиака и водным раствором, содержащим анион угольной кислоты. В качестве сульфата кальция используют гипсовые шламы и сначала в них вводят поверхностно-активные вещества (ПАВ) из группы: в качестве анионактивного ПАВ - алкилсульфонат, катионактивного ПАВ - бисчетвертичное аммониевое соединение, неионогенного ПАВ - оксиэтилированные моноалкилфенолы, амфотерного ПАВ - алкилбетаин, в количестве от 0,001% до 5%, считая на массу исходного сульфата кальция. Изобретение позволяет повысить эффективность переработки гипсовых отходов с максимальным выходом ценных целевых продуктов - сульфата аммония, либо сульфата натрия и высокодисперсного карбоната кальция. 5 табл., 5 пр.
Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Способ переработки гипса включает обработку суспензии гипса аммиачно-карбонатным раствором с получением мела и сульфата аммония. Сульфат аммония термически разлагают на гидросульфат аммония и аммиак. Аммиак возвращают на изготовление аммиачно-карбонатного раствора. Изготавливают раствор гидросульфата аммония и вспомогательного сульфата, образующего с сульфатом аммония двойной сульфат, осаждают и отделяют двойной сульфат. Полученный раствор разбавленной серной кислоты очищают осаждением примесей. Отделяют примеси, очищенный раствор разбавленной серной кислоты упаривают до получения товарной серной кислоты. Двойной сульфат разлагают на сульфат аммония, который возвращают для разложения на гидросульфат аммония и аммиак, и на вспомогательный сульфат, который возвращают для изготовления раствора гидросульфата аммония и вспомогательного сульфата, образующего с сульфатом аммония двойной сульфат. В качестве указанного вспомогательного сульфата используют сульфат, образующий с сульфатом аммония соль Туттона или квасцы. Изобретение позволяет утилизировать гипс без использования аммиака с попутным получением серной кислоты. 13 з.п. ф-лы, 5 пр.

Изобретение может быть использовано в производстве бумаги. Карбонат кальция получают в целевой суспензии в процессе формования волокнистого полотна в машине для изготовления волокнистого полотна в реакторе, составляющем часть проточного трубопровода, транспортирующего целевую суспензию. Целевая суспензия включает суспензию целлюлозы из первичного сырья, суспензию вторичной целлюлозы, фракцию наполнителя и содержащий твердые вещества фильтрат. Реактор оснащают устройством для предотвращения осаждения РСС в реакторе. Реактор выполняют из материала, на котором РСС не способен закрепляться, или покрывают реактор таким материалом. Указанное устройство для предотвращения размещают в соединении с реактором по существу по длине, на которой реагируют диоксид углерода и известковое молоко. Изобретение позволяет получать карбонат кальция в поточном процессе без карбонатных отложений на поверхности поточного трубопровода. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение может быть использовано в бумажной промышленности, в производстве лакокрасочных изделий, резины, пластмасс, строительных материалов, чернил, пищи, кормов, косметики, при обработке воды. Для получения осажденного карбоната кальция реактор, содержащий водную фазу, поддерживают при начальной температуре. Вводят соединение, образующее диоксид углерода, в водную фазу до тех пор, пока pH водной фазы не достигнет значения в диапазоне от около 5 до около 7. Затем добавляют суспензию гидроксида кальция при начальной температуре при одновременном продолжении введения соединения, образующего диоксид углерода, с получением суспензии осажденного карбоната кальция. Скорость добавления суспензии гидроксида кальция в реактор устанавливают такой, чтобы средняя электрическая проводимость содержимого реакционной смеси в ходе реакции находилась в диапазоне от 100 до 6000 мкСм/см. Начальная температура водной фазы - от около 0 до около 95°C. Начальная температура суспензии гидроксида кальция - от около 10 до около 90°C. Изобретение позволяет повысить содержание карбоната кальция в суспензии, получить осажденный карбонат кальция с различными габитусами кристаллов без использования затравок. 7 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл., 24 пр.
Изобретение может быть использовано в бумажной и лакокрасочной отраслях промышленности, строительстве при получении бетонов и герметиков, а также в химии при получении пластмасс. Водная суспензия содержит природный измельченный карбонат кальция, в котором процентное содержание по массе (P5) частиц с диаметром менее 5,0 мкм составляет 98,5-90 %, процентное содержание по массе (P2) частиц с диаметром менее 2,0 мкм составляет 96-80 %, отношение P2/P5 0,98-0,85 и содержание сухого вещества в суспензии более 78 масс.%. При высоком содержании сухого вещества суспензия обладает вязкостью, приемлемой для получения бумаги, в том числе, глянцевой, и не требует дополнительного разбавления. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.

Изобретение может быть использовано при обработке разливов нефти и в производстве бумаги. Для изготовления содержащего карбонат кальция материала с обработанной поверхностью исходный материал приводят в контакт с по меньшей мере одной солью жирной кислоты С5-С28, выбранной из группы, включающей соли первичных алканоламинов одноатомных спиртов, соли полиэтиленимина и их смеси. Указанный содержащий карбонат кальция материал обрабатывают, используя в сумме от 0,1 до 3 мас. % по отношению к сухой массе указанного содержащего карбонат кальция материала указанных солей жирных кислот. Изобретение позволяет упростить получение материалов, вводимых в форме водной суспензии для извлечения органических веществ, находящихся как в объеме, так и на поверхности водных систем. 6 н. и 24 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для производства водной суспензии, снижающей образование отложений и/или коррозию, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер приводят в контакт с содержащим карбонат кальция материалом и водой. Полученная суспензия содержит твердую фазу от 45 до 82% вес. относительно общего веса водной суспензии. Анионно-заряженный гребенчатый полимер присутствует количестве от 0,01 до 10% вес. и имеет удельный заряд от -10 Кл/г до -250 Кл/г при pH=8. Электропроводность суспензии составляет менее 500 мкСм/см при 25°C. Изобретение позволяет предотвратить образование отложений на металлических поверхностях из суспензии, а также коррозию металла. 5 н. и 18 з.п. ф-лы, 1 табл., 11 пр.
Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложены поверхностно обработанный карбонат кальция для связывания и биологической очистки загрязненных углеводородами сред, его применение и способ связывания и биологической очистки загрязненных углеводородами сред. Поверхностно обработанный карбонат кальция имеет коэффициент разложения углеводородсодержащей композиции по меньшей мере 25% по отношению к суммарной массе углеводородсодержащей композиции. По меньшей мере на 10% площади поверхности карбоната кальция нанесено покрытие, включающее по меньшей мере одну алифатическую карбоновую кислоту, содержащую 5-24 атома углерода, и/или сопутствующие продукты реакции карбоната кальция с указанной карбоновой кислотой. Поверхностно обработанный карбонат кальция дополнительно включает микроорганизмы, разлагающие компоненты углеводородсодержащей композиции. Способ связывания углеводородов и биологической очистки загрязненных углеводородами сред включает контакт углеводородсодержащей композиции, содержащейся в среде, с поверхностно обработанным карбонатом кальция. Углеводородсодержащая композиция представляет собой сырую нефть, бензин, дизельное топливо, авиационное топливо, масло для гидравлических систем, керосин и их смеси. Поверхностно обработанный карбонат кальция применяют для очистки загрязненных углеводородами почвы, морской воды, грунтовой воды, горизонтально залегающей воды, береговых линий, контейнеров и резервуаров. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 8 табл., 4 пр.
Наверх