Способ и устройство для производства продукта, содержащего карбонат кальция, данный продукт и его применение - RU2007105218A

Реферат

1. Способ получения продукта, содержащего карбонат кальция, содержащего небольшие частицы карбоната кальция в одном или нескольких последовательных реакторах осаждения (10, 10', 10", 10"'), при этом способ включает в себя подачу гидроксида кальция (Ca(OH)₂) или другого соответствующего источника ионов Ca⁺⁺ в виде капель и/или частиц в газ, который содержит диоксид углерода и который находится внутри реактора осаждения, для того чтобы получить частицы осажденного карбоната кальция, отличающийся тем, что

гидроксид кальция или другой соответствующий источник ионов Ca⁺⁺ подается в реактор осаждения через устройства (14, 44) для измельчения и распыления, работающие по принципу осевой мельницы, и расположенную внутри реактора, или соединенную с реактором, и тем, что

температура реактора осаждения поддерживается <65°C,

а) установкой охлаждающих элементов (15, 15') в реакторе осаждения, и/или

b) циркуляцией материала, содержащего карбонат кальция, и/или газа, содержащего диоксид углерода, к холодильнику из реактора осаждения и обратно к реактору осаждения из холодильника для получения продукта, содержащего карбонат кальция, образующего, по существу, постоянно отдельные, мелкие <100 нм размером, частицы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру в реакторе осаждения понижают

подачей, по меньшей мере, части диоксида углерода в реактор осаждения при пониженной температуре или даже в виде сухого льда,

подачей, по меньшей мере, части гидроксида кальция или другого соответствующего источника ионов Са⁺⁺ в реактор осаждения при пониженной температуре,

установкой охлаждающего рукава (13) в реакторе осаждения, и/или

подачей материала, который содержит карбонат кальция, и/или газа, который содержит диоксид углерода, из первого реактора осаждения через холодильник во второй реактор осаждения.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть гидроксида кальция подают в реактор осаждения при температуре <30°C, обычно при 5-30°С, предпочтительно 10-20°С, наиболее предпочтительно <17°С.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру в реакторе осаждения поддерживают в интервале 10-65°С, более предпочтительно 30-65°С и наиболее предпочтительно <40°С.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что реактор осаждения (10, 10', 10", 10"') работает в непрерывном режиме, причем

по меньшей мере, гидроксид кальция и диоксид углерода подают непрерывно в реактор осаждения, и

материал, содержащий карбонат кальция, непрерывно удаляют из реактора осаждения.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть материала, содержащего карбонат кальция, который удаляют из первого реактора осаждения (10), охлаждают, и она циркулирует обратно к первому реактору осаждения (10) и/или направляется в следующий реактор осаждения (10', 10", 10"') через устройство, работающее по принципу стержневой мельницы.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидроксид кальция подают в реактор осаждения как раствор гидроксида кальция и/или как взвесь гидроксида кальция, и что размер капель и/или размер частиц взвеси или раствора гидроксида кальция уменьшают до размера частиц <200 мкм в устройствах (14, 44) для измельчения и распыления, которые работают по принципу стержневой мельницы, при соударениях или двойных соударениях, которые осуществляются с взвесью и/или раствором и которые генерируются стержнями, лезвиями или соответствующими элементами, которые установлены в устройствах (14, 44) и которые двигаются при скорости вращения 5-250 м/с.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что время пребывания материала, содержащего гидроксид кальция и/или циркулирующего материала, содержащего карбонат кальция, внутри устройств (14, 44) для измельчения и распыления составляет <10 с, типично <2 с, наиболее типично <1 с.

9. Способ по п.1 или 6, отличающийся тем, что эффективное время карбонизации материала, содержащего гидроксид кальция, и/или циркулирующего материала, содержащего карбонат кальция, внутри реактора осаждения (10, 10', 10", 10"') составляет <1 мин, типично <30 с, наиболее типично <10 с.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что диоксид углерода подают в реактор осаждения

через устройства (14, 44) для измельчения и дробления, работающие по принципу стержневой мельницы, и/или

непосредственно в резервуар осаждения (12) реактора осаждения с использованием устройства для отдельной подачи газа.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что способ содержит многостадийный, непрерывно работающий процесс карбонизации, в котором

на первой фазе процесса, обычно главной фазе, карбонат кальция осаждают из гидроксида кальция в первом реакторе осаждения (10), после чего карбонат кальция, осажденный на первой фазе процесса, и не осажденный гидроксид кальция направляют из первого реактора осаждения во второй реактор осаждения (10'), и

на второй фазе процесса карбонат кальция осаждают из, по меньшей мере, обычно остающейся части гидроксида кальция, которая была направлена во второй реактор осаждения, после чего карбонат кальция, осажденный на второй фазе процесса, и карбонат кальция, который был направлен из первого реактора осаждения во второй реактор осаждения, и возможно оставшийся не осажденный гидроксид кальция направляют из второго реактора осаждения (10'), если необходимо, в третий реактор осаждения (10").

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что размер частиц осажденного карбоната кальция контролируют регулированием содержания сухого материала в гидроксиде кальция, подаваемом в реактор осаждения или в реакторы, обычно регулированием содержания сухого материала до <30%, обычно 10-25%.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что кроме гидроксида кальция и диоксида углерода в реактор осаждения подают полиол, такой как сорбит, и данный полиол добавляют

к взвеси гидроксида кальция, подаваемой в реактор осаждения, или к гасящей воде, используемой для получения данной взвеси,

непосредственно в реактор осаждения, обычно через устройство для измельчения и/или распыления, и/или

к материалу, содержащему карбонат кальция, который выводят из реактора осаждения.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что одну или более добавку, которая подходит для обработки поверхности частиц и влияет на гидрофобность, рост и на раздельность частиц, например полиол, такой как сорбит, сахар, жирная кислота, стеариновая кислота, смоляная кислота, фосфорная кислота, диспергирующий агент, такой как водные растворы натриевой или аммониевой солей акриловых полимеров, добавляют по отдельности или одновременно к осаждаемому карбонату кальция до реактора осаждения, в реакторе осаждения и/или после реактора осаждения.

15. Устройство для получения продукта, содержащего карбонат кальция, из гидроксида кальция, содержащего мелкие частицы карбоната кальция, при этом устройство включает в себя:

по меньшей мере, один реактор осаждения (10, 10', 10", 10"'), в котором гидроксид кальция, или другой соответствующий источник ионов Са⁺⁺, измельчают или распыляют в виде мелких капель и/или частиц, и внутри которого гидроксид кальция приводят в контакт с газом, который содержит диоксид углерода, и

устройство (16) для подачи гидроксида кальция или другого соответствующего источника ионов Са⁺⁺ в реактор осаждения и устройство (20) для удаления продукта, содержащего карбонат кальция, из реактора осаждения,

отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит устройства (14, 14', 14", 14"') для измельчения и дробления, работающие по принципу стержневой мельницы, для измельчения гидроксида кальция в виде мелких капель и/или частиц в реакторе осаждения, и охлаждающее устройство (11, 11', 13, 15, 15', 17, 17', 45, 52) для поддержания пониженной температуры в реакторе осаждения.

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что устройство для охлаждения содержит:

устройство (11, 11', 17, 17', 45, 52) для понижения температуры материала, такого как гидроксид кальция, диоксид углерода или циркулирующий карбонат кальция, который подают в реактор осаждения, и/или

устройство (13, 15, 15') для поддержания низкой температуры в реакторе осаждения.

17. Устройство по п.15, отличающееся тем, что

устройство содержит два или несколько последовательных реактора осаждения (10, 10', 10", 10"'), которые имеют потоковое соединение друг с другом, и тем, что

холодильники (11, 17, 17', 52) для охлаждения материала, содержащего карбонат кальция, перетекающего из одного реактора в другой, установлены между последовательно соединенными реакторами осаждения.

18. Устройство по п.15, отличающееся тем, что скорость вращения ротора в устройствах для измельчения и распыления, работающих по принципу стержневой мельницы, составляет 1-250 м/с, и что различие в скорости колец роторов, вращающихся в различном или том же самом направлении, или различие в скорости колец, расположенных рядом с роторами или статорами, составляет 4-400 м/с, обычно 5-200 м/с.

19. Продукт, содержащий карбонат кальция, полученный по любому из пп.1-14, в котором размер частиц и удельная площадь поверхности частиц карбоната кальция следующие:

размер частиц d₅₀ составляет <100 нм, более предпочтительно <70 нм, наиболее предпочтительно <40 нм и

удельная площадь поверхности составляет >20 м²/г, более предпочтительно >40 м²/г, наиболее предпочтительно >60 м²/г.

20. Использование продукта, содержащего карбонат кальция, полученного по любому из пп.1-14 в следующих или в дополнительных процессах:

в медицинской, косметической, пищевой промышленности, индустрии красителей, в индустрии пластиков, резины, пигментов, технохимической и/или бумажной промышленности.