霰石碳酸钙的引晶及其产物制造技术

工业规模生产细粒霰石沉淀碳酸钙是通过引晶粗粒霰石沉淀碳酸钙。生产粗粒引晶物质是通过产生０．１－０．６ｇ／Ｌｍｉｎ的碳酸钙以后，在反应的早期中断向生石灰浆料供应二氧化碳以使晶体接着发生晶核形成然后持续以０．１ｇ／Ｌｍｉｎ－０．６ｇ／Ｌｍｉｎ的反应速率供应二氧化碳。这种粗粒引晶物质具有小于３００００ｃｍ↑［２］／ｇＢｌａｉｎｅ表面积，其固体是３５－７０重量％的霰石，并基于待引晶的物料的浆料总重，以约１重量％加到接着发生的批料浆料中。对于已引晶的批料来说，以高达１．８ｇ／Ｌｍｉｎ的反应速率按工业规模进行碳酸化，结果形成细粒霰石产物。这种最终已引晶的产物无需研磨，具有的固体中霰石的重量％大于９０，其中等粒度介于０．３０－约０．５微米，约６０－７０重量％颗粒小于相当球形直径０．５微米的粒度分布，和大于３５０００ｃｍ↑［２］／ｇ的Ｂｌａｉｎｅ表面积。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
霰石碳酸钙的引晶及其产物本专利技术涉及沉淀碳酸钙，更准确地说，涉及工业规模生产细粒霰石沉淀碳酸钙的方法以及由该法得到的产物。霰石是碳酸钙的一种形式，具有针状结晶和在很大程度上依赖于针状晶体长度的物理性能。制造出的一些霰石是由致密的针簇组成的，其中单个的针长是如此的小，以致于在光学显微镜下也看不见。这种产物作为填料和颜料，在药品中、洁齿剂中找到用途。霰石通过分析试验法如X-射线衍射测量法或莫尔盐法可与方解石，沉淀碳酸钙的稳定形式区分开来。目前能制造出一些晶体粒度高达50微米以上的针状晶体长度的霰石。粒度这样大的霰石可作为助滤剂，在化妆品中，作填料和作为矿物粉末替代品使用。在某种程度上可以改变霰石针状晶体的长度以适应任意特定的用途。例如作为原料糖液的助滤剂时，针长范围优选为10-25微米，而作填料和其他用途时，则要求较小的粒度。在造纸中，碳酸钙可用于涂料场合和作为涂于纸上用来提高白度，挠性以及改进纸书写性的填料使用。若作为填料使用时，主要的优点是改进白度，不透明性和纤维代用品。若用于涂料场合时，沉淀碳酸钙颜料被涂于纸上，其方法是使纸涂上含沉淀碳酸钙和粘合剂的含水浆料。作为填料颜料或在造纸中的涂料场合下使用，碳酸钙或以霰石型或以方解石型，但都是沉淀碳酸钙，其中碳酸钙颜料可通过控制化学反应制造。沉淀碳酸钙的制造方法包括熟化步骤，即把石灰和水混合在一起形成浆料，接着是碳酸化步骤，浆料在此步骤中被转移至碳酸化器，再把二氧化碳气体用于浆料沉淀出碳酸钙。之后浆料经过筛选工艺以除去杂质，再转移至储藏库或造纸厂用于预定用途的最终处理。当沉淀碳酸钙用于纸的填料时，通常是以细小粒度形式制造碳酸钙，它的中等粒度介于0.3-0.5μ，之后脱水，或以干燥产品或以高固浆料送至造纸厂，他们既可以通过把干燥产品与适量粘合剂混合在能得到预定稠度的足够水中重新制浆，或“照原来样子”使用高固浆料。为了获得碳酸钙的霰石型与碳酸钙沉淀或碳酸钙组合物沉淀，有关的现有技术实例公开在U.S.专利3,627,480；3,669,620；3,869,-->299；4,244,933；4,824,654；5,230,734；和5,232,678；以及日本专利09181286；91210498；7894920；63256514；8889705和2302317中。这些方法不涉及一种引晶物质。沉淀碳酸钙在作填料或涂层颜料的纸制品生产中优于研磨的碳酸钙，因其形态、粒度和粒度分布能加以控制。这些特征当用于造纸工业时是重要的。对沉淀碳酸钙的需求与日俱增。按理说，应提高生产沉淀碳酸钙的生产率以满足这种需要。人们认为现代霰石沉淀工艺方面的问题之一与晶核形成现象有关，原因在于晶核形成的行为难以控制。若晶核形成的速率过慢，会使制出的各批料就霰石在沉淀产物中的百分比不一致，并且形成的晶核过少会导致粗长的晶体，为了获得造纸场合所要求的粒度和粒度分布，必须研磨工艺。固有的、细长型霰石至少在粘度方面带来问题，并且作为“过慢”的晶核形成速率，调合的粘度以及与当今碳酸钙霰石型沉淀工艺有关的pH难题的结果的粗长晶体方面也带来问题。另外，若晶核形成速率过低，晶体后来的生长将会产生粗晶体。已知引晶对控制晶核形成是有效的并且为通用方法。通常，在晶体生长工艺方面这种技术是众所周知的，另外这种技术在制备沉淀碳酸钙方面也为众所周知。U.S.专利3,197,322公开了这样一种用于沉淀碳酸钙的引晶方法。该法包括(a)通过以各种比例混合来自以前分批制备的碳酸钙(CaCO3)晶体、氯化钙(CaCl2)和熟化的煅烧白云石，而制成含水浆料，其中所述熟化煅烧白云石是氧化镁(Mg(OH)2)和氧化钙(Ca(OH)2)的混合物；(b)碳酸化含水浆料；和(c)过滤，洗涤和泵吸产物。按与已引晶混合物相同程序制备晶种混合物，该混合物是先前碳酸化的含CaCO3晶体的混合物。最终浆料由介于15-80重量％的霰石组成，霰石具有0.8-1.2微米的中等粒度，小于0.6微米的介于约25和40重量％，大于2.0微米的至少13重量％，并且于室温下稀释至总固体约65％时具有约4.0泊的粘度。这些性能和/或特性用于纸涂料时是理想的，但是，在某些要求“高光泽”的场合下，因为仅有约50重量％的霰石固体小于0.5微米，这种产物是不合适的。对于高光泽场合来说，晶体的质量分数要求小于0.5微米的≥50％。与经过引晶沉淀霰石有关的另外现有技术的方法是U.S.专利5,-->164,172和日本专利04321515；89167267；04224110和81135220。这类现有技术大部分的公开内容都涉及生产非纸场合用的长针状霰石，而且几乎所有的专利都牵涉到在碳酸化前使用磷酸。用引晶物质沉淀碳酸钙成为霰石型的现有技术方法仍证明该类方法令人不满意，尤其在工业规模上使用，因为来自不同批料的产物性能趋于不一致，而且晶核形成速率一般过慢，结果由于形成的晶核过少使晶体变粗，这就意味着最终产物不得不进行研磨。由于现有技术方法中存在着一些问题，使生产和投资费用提高到了不经济的程度。另外，沉淀工艺中使用某些类别的石灰不易使霰石晶核生成。本专利技术人认为这些问题通过提高晶核形成速率能得到调整。若反应过程早期能产生足够的霰石晶核，就能提高反应速度，由此降低生产和投资费用。晶核形成速率的提高应导致霰石针状晶体的粒度减小，因为粒度是随着晶核形成速率变化的。针状晶体的粒度缩小意味着霰石不必研磨，也就意味着产物的浆料类型具有较低粘度和较好的可控pH，因为已知研磨过程趋于释放石灰，而石灰能提高浆料的粘度和pH值。消除研磨步骤就能去除再次碳酸化产物的要求，从而抵消研磨带来的消极影响。这样，可缩短沉淀碳酸钙的处理工艺，由此有助于降低生产成本。专利技术概述现已发现，获得令人满意的结果可通过首先经过沉淀碳酸钙工艺包括碳酸化制备引晶物质，再把这种引晶物质用在适于工业化生产用于造纸工业中的霰石型的前体工艺过程中。本专利技术涉及通过用粗粒霰石PCC引晶工业化规模生产细粒霰石来沉淀碳酸钙(PCC)的方法。对于本专利技术来说，细粒霰石的定义为颗粒粒度小于0.5μ大于或等于50％，优选60-80重量％的固体，且中等粒度介于0.3和0.5μ，优选介于0.3和0.4μ。粗粒霰石的定义为具有小于0.5μ的颗粒部分小于50％，且中等粒度大于0.5μ。本专利技术方法首先涉及生产Blaine表面积小于30000cm2/g的粗粒引晶物质。生产这种粗粒引晶物质是通过在反应过程中早期中断向生石灰浆供应二氧化碳，在短期(1-5分钟)内以约0.1-约0.6g/L min生产碳酸钙后，再以约0.1-约0.6g/L min的反应速率持续碳酸化步骤。这种粗粒引晶物质具有小于30,000cm2/g的Blaine表面积，其固体是占40-70重量％的霰石。然后把这种引晶物质以基于浆料重量大约1重量％加到熟石灰浆的后来-->的批料中。这些后来的批料再成为已引晶物料。已引晶批料碳酸化以高达约1.8g/L min的工业规模相当高的反应速度进行，结果产生细粒霰石产物。浆料中氧化钙生石灰(CaO)的浓度约为120g/L，但浓度高达约200g/L也是可能的。熟化温度可约38℃-约90℃或约120-约210°F，而且在整个碳酸化步骤中碳酸化温度可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产粗粒霰石沉淀碳酸钙的方法，所述碳酸钙用作引晶物质，方法的步骤包括：以连续熟化工艺在约１２０°Ｆ－约２１０°Ｆ下熟化氧化钙生石灰（ＣａＯ）以产生熟化的石灰浆；通过约６０－约１２０目下过筛使熟化的石灰浆；在约９５°Ｆ－约１４０°Ｆ下加热过筛的浆料；在约０．１ｇ／Ｌｍｉｎ－约０．６ｇ／Ｌｍｉｎ的反应速度下碳酸化所述浆料；中断向所述浆料供应二氧化碳气体一段时间，以使霰石晶体接着形成晶核；和连续碳酸化所述浆料直到碳酸钙再次以约０．１ｇ／Ｌｍｉｎ－约０．６ｇ／Ｌｍｉｎ的反应速率沉淀和浆料的ｐＨ达到小于约８．５为止。

【技术特征摘要】
US 1997-5-21 08/8598711.一种生产粗粒霰石沉淀碳酸钙的方法，所述碳酸钙用作引晶物质，方法的步骤包括：以连续熟化工艺在约120°F-约210°F下熟化氧化钙生石灰(CaO)以产生熟化的石灰浆；通过约60-约120目下过筛使熟化的石灰浆；在约95°F-约140°F下加热过筛的浆料；在约0.1g/L min-约0.6g/L min的反应速度下碳酸化所述浆料；中断向所述浆料供应二氧化碳气体一段时间，以使霰石晶体接着形成晶核；和连续碳酸化所述浆料直到碳酸钙再次以约0.1g/L min-约0.6g/Lmin的反应速率沉淀和浆料的pH达到小于约8.5为止。2.按权利要求1所述的方法，进一步包括：使所得到的浆料经325目过筛，以产生所述粗粒的霰石。3.按权利要求1所述的方法，进一步包括：当碳酸化所述浆料时，使用浓度约为5.0％-7.0％的二氧化碳气体。4.按权利要求1所述方法，进一步包括：在所述熟化步骤中，使用约145-约210g/L的所述氧化钙生石灰(以CaCO3的当量表示)。5.按权利要求1所述方法生产的粗粒产物，其具有约30重量％-约70重量％的霰石固体和小于约30000cm2/g的Blaine表面积。6.一种生产细粒霰石产物的方法，其步骤包括：把权利要求5所述粗粒产物引入待引晶的碳酸钙物料的浆料中，和碳酸化所述浆料直到碳酸钙以约等于或大于用于所述粗粒霰石产物的反应速率沉淀为止。7.按权利要求6所述方法产生的细粒霰石产物，其平均粒度小于0.50微米，粒度分布为约70重量％的颗粒小于相当球形直径0.5微米，霰石固体的重量百分数大于约90，Blaine表面积大于35000cm2/g。8.一种生产细粒已引晶霰石产物的方法，其步骤包括：以连续熟化工艺在约100°F-约210°F下熟化氧化钙生石灰以产生熟化的石灰浆；使熟化的石灰浆过筛通过约60-约120目；加热过筛的浆料至约95°F-约140°F；转移浆料至碳酸化器，并同时把粗粒引...

【专利技术属性】
技术研发人员：SM福蒂埃，B杰克逊，
申请(专利权)人：英格瓷国际有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]