用于制备碳酸钙涂覆的氢氧化钙颗粒的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及通过以默认方式使氢氧化钙和干冰结合来制备碳酸钙涂覆的氢氧化钙颗粒的方法。本发明专利技术还涉及用于实施所述方法的装置以及所述方法中的碳酸钙涂覆的氢氧化钙颗粒作为热塑性聚合物的填料的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备碳酸钙涂覆的氢氧化钙颗粒的方法和装置相关申请的交叉引用本申请要求2011年10月13日提交的美国临时申请号61/546675的权益，其全部内容通过引用并入。
本专利技术涉及用于使用氢氧化钙和二氧化碳作为起始原料来制备碳酸钙涂覆的氢氧化钙颗粒的方法。更具体地，本专利技术涉及干冰在用于制备碳酸钙涂覆的氢氧化钙颗粒的方法中作为二氧化碳源的用途。本申请还涉及用于实施所述方法的装置以及包含碳酸钙涂覆的氢氧化钙颗粒的组合物。
技术介绍
在乙炔气的生产中，废弃副产物之一为“电石渣(carbidelime)”。加拿大专利号2213086和2296609以及美国专利号6310129(“'129专利”)分别描述了一种用于将未加工的“电石渣”废料转化为可用作热塑性树脂材料中的填料的组合物的方法；它们均通过引用并入本文。所有三个专利包含基本相同的公开，其中'129专利在下文中通常被提及，为三个专利中的代表。如'129专利中所描述的，该方法包含：筛选未加工的电石渣用于破碎，干燥所筛选的电石渣以获得低的水分含量和低于25％的碳酸钙含量，细磨经干燥的材料，将经细磨的颗粒分类以分离具有所需粒径和相应的低比重的颗粒部分。如'129专利中所述的，该方法产生一种经加工的电石渣组合物，所述组合物包含70重量％至80重量％的氢氧化钙和5重量％至25重量％的碳酸钙，其中碳酸钙为氢氧化钙上表面碳化的形式。自从'129专利中所描述的经加工的电石渣填料组合物出现以来，已经发现该经加工的电石渣组合物的某些优点和缺点。所发现的一个非常重要的有益性质是，当经加工的电石渣组合物用作填料并与树脂混合以生产树脂模塑产品时，该组合物赋予该模塑产品抗菌性能。已知电石渣填料组合物的主成分氢氧化钙具有可以维持长达一百年的抗菌、抗病毒及抗真菌的性能。使用经加工的电石渣填料组合物制成的树脂模塑产品明显受益于氢氧化钙成分，并且基本上是无菌的。该特性使利用经加工的电石渣组合物制成的树脂模塑产品在其中无菌很重要的应用中尤其有用。利用经处理的电石渣填料组合物制造的聚氯乙烯(PVC)树脂模塑产品被赋予的另一益处是氢氧化钙中和来自PVC燃烧的有毒气体的能力。氢氧化钙有利地与PVC燃烧所产生的有毒氯化物气体反应，生成两种无害物质，即水和盐。一个补充性质是电石渣填料组合物由于其高熔点还是阻燃剂，并且在燃烧后表出“硬炭(hardchar)”效应。因此，例如由含有经加工的电石渣填料组合物的树脂制成的电线涂层在遭遇火时不会简单地分解。相反，该覆盖层会在电线上形成硬涂层，由此可能防止进一步的灾害。如在'129专利中所解释的，已经使用商业的“合成”氢氧化钙作为树脂模塑系统中的填料，或已经研究其作为树脂模塑系统中的填料的用途。该专利中还描述了氢氧化钙作为填料的用途的一些限制和缺点。还已知碳酸钙作为树脂模塑系统中的填料的用途。有许多已知用于生产碳酸钙的工艺，例如在美国专利号6458335和6,475,459(“'459专利”)中所描述的，其通过引用并入。例如，'459专利描述了一种用于生产沉淀碳酸钙的工艺，并解释了沉淀碳酸钙的使用在各种工业例如造纸工业、塑料工业和制药工业中的增长。'459专利中所描述的用于制备碳酸钙颗粒的工艺包括：在水的存在下使含有氧化钙的起始原料与碳酸根离子反应以生成碳酸钙，并回收碳酸钙，其特征在于，该形成从氧化钙到碳酸钙来直接实施而没有中间阶段。另外，该工艺是在剧烈搅拌下进行的，使得碳酸钙从氢氧化钙的表面分离。本领域已知的用于制备碳酸钙颗粒的其它方法在'459专利中列出的大量专利申请中进行描述。碳酸钙没有表现出上述抗菌或阻燃性能，也没有赋予树脂模塑产品上述抗菌或阻燃性能。尚未发现没有碳酸钙表面涂层的未改性氢氧化钙与作为对于用作树脂模塑产品的填料的应用与经涂覆的氢氧化钙一样有用。这明显归因于表面碳酸化提供在氢氧化钙颗粒上提供的保护涂层，所述保护涂层其使得颗粒能够以未改性的氢氧化钙所不能的方式并入到树脂基体中。通过引用并入本文的美国专利7883681号(“'681专利”)公开了碳酸钙涂覆的氢氧化钙颗粒作为聚氯乙烯(PVC)树脂模塑产品填充材料的用途。发现这些颗粒结合了容易并入PVC树脂中同时保留氢氧化钙的有利性能、包括抗菌和阻燃性能的碳酸钙的优点。特别地，'681专利公开了一种制备碳酸钙涂覆的氢氧化钙颗粒的方法，所述颗粒含有70重量％至80重量％的氢氧化钙和约5重量％至25重量％的为氢氧化钙颗粒表面上的涂层形式的碳酸钙。'681专利教导了一种制备碳酸盐涂覆的氢氧化钙颗粒的方法，包括：使氢氧化钙悬浮于空气中；通过暴露于二氧化碳使所述悬浮颗粒碳酸化；和使碳酸化反应进行预设时间以在氢氧化钙产生上述比例的表面碳酸化。'681专利描述了使用包含二氧化碳作为二氧化碳源的气体，例如空气，并进一步描述了将该气体吹到含有悬浮氢氧化钙颗粒的容器中，以在悬浮颗粒上产生表面碳酸化。这是一个碰撞过程。因此，二氧化碳的量通过暴露于含有二氧化碳的气体的时长来控制。在一个具体实施方案中，'681专利教导了使用作为用于获得氧化钙颗粒的方法的副产物的煅烧炉废气，所述煅烧炉废气包含二氧化碳，所述氧化钙颗粒之后与水化合生成氢氧化钙颗粒。与'681专利的方法相关的一个问题为对暴露于氢氧化钙颗粒的二氧化碳的量的控制受限制。结果，难以以精确的方式控制氢氧化钙颗粒表面碳酸化的量，这可能导致差的重复性和不一致的产品颗粒。与'681专利的方法相关的另一个问题为使氢氧化钙颗粒悬浮于空气中需要体系内的高速和湍流条件。在这种体系中，氢氧化钙颗粒会彼此碰撞导致形状和大小不均匀的颗粒。另外，二氧化碳穿过悬浮颗粒的流动会导致表面上不均匀的碳酸钙涂层，给予经涂覆的颗粒“彗星状”的形状，一面具有圆形侧面，而相反面具有尾巴。另外，'681专利所描述的反应在高压下的湍动气流中进行，其中二氧化碳气体碰撞由于碾磨导致粒径降低。在该方法中，颗粒的长宽比降低，并且单个颗粒的剪切可能使更多氢氧化钙表面露出，这可能不利于并入到树脂中。另外，'681专利中所描述的使用煅烧过程的副产物气体可能难以控制，这是因为副产物气体中二氧化碳的准确量是未知的。另外，该方法将过程配合到一起，使得过程必须先后且接近地完成，这可能根据材料来源而受限制。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面，提供一种制备碳酸钙(CaCO3)涂覆的氢氧化钙(Ca(OH)2)颗粒的方法，包括：将氢氧化钙颗粒引入反应容器中；通过将干冰引入到反应容器中和使二氧化碳与氢氧化钙颗粒共混并反应来使氢氧化钙颗粒与干冰形式的二氧化碳反应，以在氢氧化钙颗粒上形成碳酸钙涂层；其中，控制氢氧化钙颗粒与干冰的比例以提供包含约70％至80％w/w的氢氧化钙和约5％至30％w/w碳酸钙表面涂层的碳酸钙涂覆的氢氧化钙颗粒。在本专利技术的一个实施方案中，氢氧化钙颗粒与二氧化碳通过颗粒的重力沉降来共混。在本专利技术的一个实施方案中，氢氧化钙颗粒为约44微米。在另一实施方案中，氢氧化钙颗粒是粉末形式的。在本专利技术的另一实施方案中，氢氧化钙颗粒具有44微米颗粒占总体95％的粒径分布。在另一实施方案中，干冰与氢氧化钙的比例为每吨氢氧化钙70磅干冰。在本专利技术的另一方面，提供一种用于制备碳酸钙涂覆的氢氧化钙颗粒的装置，其包括：反应器；氢氧化钙颗粒入口；干冰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备碳酸钙(CaCO3)涂覆的氢氧化钙(Ca(OH)2)颗粒的方法，包括：将氢氧化钙颗粒引入反应容器中；通过将干冰引入到反应容器中和使二氧化碳与所述氢氧化钙颗粒共混并反应来使所述氢氧化钙颗粒与干冰形式的二氧化碳反应，以在所述氢氧化钙颗粒上形成碳酸钙涂层；其中，控制所述氢氧化钙颗粒与干冰的比例以提供包含约70％至80％w/w的氢氧化钙和约5％至30％w/w的碳酸钙表面涂层的碳酸钙涂覆的氢氧化钙颗粒。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.13 US 61/546,6751.一种制备碳酸钙涂覆的氢氧化钙颗粒的方法，包括：将氢氧化钙颗粒引入反应容器中；通过将干冰引入到反应容器中和使二氧化碳与所述氢氧化钙颗粒共混并反应来使所述氢氧化钙颗粒与干冰形式的二氧化碳反应，以在所述氢氧化钙颗粒上形成碳酸钙涂层；其中，控制所述氢氧化钙颗粒与干冰的比例以提供包含70％至80％w/w的氢氧化钙和5％至30％w/w的碳酸钙表面涂层的碳酸钙涂覆的氢氧化钙颗粒；并且其中所述碳酸钙涂覆的氢氧化钙颗粒的所有组分之和等于100％w/w。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述氢氧化钙颗粒与所述二氧化碳的共混通过颗粒的重力沉降来进行。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述氢氧化钙颗粒为44微米并且是粉末形式的。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述干冰与氢氧化钙的比例为70磅干冰每吨氢氧化钙。5.根据权利要求1所述的方法，其中碳酸钙在氢氧化钙的表面上形成均匀的涂层。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述碳酸钙涂覆的氢氧化钙颗粒包含15％至30％w/w的碳酸钙涂层。7.根据权利要求3所述的方法，其中所述碳酸钙涂覆的氢氧化钙颗粒包含20％w/w的碳酸钙涂层。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述干冰为片形式并具有-12目至+18目的近似粒径范围。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应分批进行。10.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯·E·马丁，爱德华·K·帕迪亚克，
申请(专利权)人：二二六二五五四安大略股份有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA