Осажденный карбонат кальция из отходов целлюлозного завода, имеющий повышенную степень белизны, способ его получения и использование

Осажденный карбонат кальция из отходов целлюлозного завода, имеющий повышенную степень белизны, способ его получения и использование

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу получения осажденного карбоната кальция (PCC) из отходов извести, к минеральным пигментам, содержащим частицы осажденного карбоната кальция (PCC), полученным данным способом, и к применению этих минеральных пигментов.

Уровень техники, к которой относится изобретение

Карбонат кальция широко используют в бумажной промышленности в качестве компонента-наполнителя для бумаги. Он представляет собой имеющий низкую себестоимость и высокую степень белизны наполнитель, используемый для повышения степени белизны и непрозрачности листов. Его использование резко увеличилось в течение последних десятилетий вследствие перехода от кислотного к щелочному процессу изготовления бумаги на бумажных заводах. Как природный, так и синтетический карбонат кальция используют в бумажной промышленности. Природный карбонат, такой как известняк, мрамор или мел, состоит из тонкодисперсных и мелких по размеру частиц перед его использованием в производстве бумаги, в то время как синтетический карбонат кальция изготавливают, используя реакцию осаждения, и, таким образом, он называется термином “осажденный карбонат кальция” (PCC).

Как правило, PCC изготавливают введением CO₂ в водную суспензию гидроксида кальция, так называемое известковое молоко:

Ca(OH)₂+CO₂→CaCO₃+H₂O.

Данный способ продемонстрировал свою способность производить PCC, имеющий превосходные придающие непрозрачность характеристики. Как правило, PCC является превосходным для повышения степени непрозрачности и белизны листа по сравнению с тонкодисперсным карбонатом кальция (так называемым GCC). Обнаружено, что содержащий частицы скаленоэдрической формы осажденный карбонат кальция, имеющий розетковидную агрегатную структуру, придает листу высокую степень непрозрачности. Способ насыщения диоксидом углерода также продемонстрировал свою гибкость в производстве частиц, имеющих разнообразные формы и размеры, для разнообразных приложений в качестве наполнителей для бумаги и покрытий для бумаги.

Помимо своего применения в бумажной промышленности, осажденный карбонат кальция также используют и для других разнообразных целей, например, в качестве наполнителя или пигмента в производстве красок, а также в качестве функционального наполнителя, чтобы изготавливать пластические материалы, пластизоли, герметизирующие композиции, печатные краски, каучук, зубную пасту, косметические изделия и т. д.

Техническая проблема

В настоящее время экологическая концепция сосредоточена на извлечении неиспользованных материалов, образующихся в процессе производства, или на извлечении используемых материалов из продуктов или процессов и на повторном использовании извлеченных материалов.

Например, в системе утилизации химических реагентов на заводах по производству небеленой сульфатной целлюлозы большие количества карбоната кальция низкой химической чистоты выбрасываются в качестве твердых отходов и, таким образом, представляют собой легкодоступный дешевый источник карбоната кальция как исходного материала для изготовления наполнителей и/или покровных пигментов.

Однако вследствие большого размера частиц, присутствия обесцвечивающих примесей и низкой степени белизны, которыми отличаются данные “содержащие карбонат кальция отходы целлюлозного производства”, использование такого материала является неприемлемым или ограничивается очень малыми количествами, если степень белизны карбоната кальция как конечного продукта должна сохраняться на достаточно высоком уровне, и потребительские свойства должны достигать уровня продуктов, которые изготавливают из высококачественных исходных материалов, таких как содержащие карбонат кальция наполнители или покровные пигменты, изготовленные из мела, известняка или мрамора.

Таким образом, был бы в высокой степени желательным способ, позволяющий повышать степень белизны содержащих карбонат кальция продуктов, для которых карбонат кальция извлекает из отходов, в частности из отходов целлюлозного производства, и превращать извлеченный материал в содержащие карбонат кальция минеральные наполнители и/или покровные пигменты, которые можно использовать для типичных приложений.

Способы предшествующего уровня техники основаны на переработке содержащего карбонат кальция материала, извлеченного из отходов целлюлозного завода. Например, бразильская патентная заявка PI 0903782-9 описывает способ, в котором содержащий карбонат кальция материал, извлеченный из процесса подщелачивания в производстве целлюлозы, обрабатывают фосфорной кислотой для повышения качества и очистки указанного содержащего карбонат кальция материала.

Японская патентная заявка JP 6073690A описывает изготовление осажденного карбоната кальция, у которого удельная поверхность составляет, по меньшей мере, 6 м²/г. Отходы диоксида углерода и отходы извести, которые образуются на производящих бумагу заводах, можно использовать для изготовления данного PCC. В одном примере известь, содержащая примеси оксида трехвалентного металла, реагировала при 50°C в течение 1 часа, и продукт реакции пропускали через сито для получения известкового молока. После этого известковое молоко подвергали мокрому помолу и разбавляли для получения известкового молока, у которого концентрация составляла 8 мас.%. Затем его подвергали насыщению диоксидом углерода и снова пропускали через сито для получения осажденного карбоната кальция.

Международная патентная заявка WO 96/32354A1 относится к способу обработки содержащего твердые частицы материала, содержащегося или образующегося в макулатуре или в потоке, выходящем с завода для переработки бумаги или макулатуры, причем данный содержащий твердые частицы материал включает органический материал и неорганический тонкодисперсный материал. Содержащий твердые частицы материал, обработанный данным способом, может включать карбонат кальция, который прокаливают для получения оксид кальция, и оксид кальция превращается в гидроксид кальция, когда оксид кальция образуется в водной суспензии. Известковое молоко затем превращают в осажденный карбонат кальция путем введения диоксида углерода. Этот осажденный карбонат кальция затем используют в изготовлении композиций для покрытия бумаги. Примерные материалы, включающие осажденный карбонат кальция, а также другие минеральные вещества, такие как каолиновая глина, проявляли степень белизны согласно стандарту ISO, составляющую 70,6 или 75,5%.

Международная патентная заявка WO 97/11030A1 описывает способ изготовления высокочистого карбоната кальция путем объединения источника загрязненного оксида кальция или гидроксида кальция с водой для получения водной суспензии. Твердые вещества в суспензии осаждаются, и в результате этого образуется прозрачный насыщенный раствор гидроксида кальция. Данный раствор затем реагирует с диоксидом углерода, и образуется высокочистый осажденный карбонат кальция. Однако в данном документе не упомянуто, что получаемое известковое молоко можно использовать на последующей стадии насыщения диоксидом углерода без необходимости удаления каких-либо примесей, содержащихся в известковом молоке.

Патентная заявка США US 2010/0000444A1 также описывает способ изготовления композиции, включающей карбонаты, причем данный способ включает использование источников отходов оксидов металлов, таких как оксид кальция или гидроксид кальция. Водный раствор, содержащий катионы двухвалентных металлов, полученных из источника отходов оксидов металлов, вводят в контакт с диоксидом углерода и подвергают условиям осаждения для получения композиций, включающих карбонаты, такие как карбонат кальция. Полученный в результате продукт можно использовать в строительных материалах, таких как цемент. Здесь отсутствует какая-либо информация, имеющая отношение к степени белизны согласно стандарту ISO, удельной поверхности или среднемассовому диаметру частиц полученного в результате карбоната кальция.

Европейские патентные заявки EP 0946417B1 и EP 0815175B1 также описывают способы извлечения кальция из материала отходов или загрязненного природного содержащего кальций материала, которые включают, в основном, стадии получения соединений кальция в формах, растворимых в кислоте, таких как оксид кальция и карбонат кальция, изготовления водной суспензии содержащего соединение кальция материала и насыщения диоксидом углерода водной суспензии содержащего соединение кальция материала для получения осажденного карбоната кальция. Согласно европейской патентной заявке EP 0815175B1, восстановленный карбонат кальция согласно европейской патентной заявке EP 0815175B1 исследовали в отношении его пригодности для использования в бумаге.

Заявителю также известны европейские патентные заявки EP 0604095B1 и EP 1052227B1, описывающие способы извлечения побочных продуктов промышленного производства с целью изготовления смешанных агрегированных материалов.

Наконец, европейская патентная заявка EP 2070578A1 описывает поглощение диоксида углерода в реакции со щелочными твердыми отходами, содержащими доступный оксид кальция и/или гидроксид кальция. Поскольку задача этого изобретения представляла собой поглощение диоксида углерода, в данном документе не упоминаются свойства полученного в результате осажденного карбоната кальция.

Хотя существуют многочисленные документы предшествующего уровня техники, которые описывают регенерацию карбоната кальция, оксида кальция или гидроксида кальция для получения карбоната кальция, имеющего высокую степень белизны, существует, тем не менее, потребность в изготовлении высококачественного карбоната кальция с повышенной степенью белизны, который можно использовать в промышленном производстве таких материалов, как бумага, краски, пластмассы и другие материалы.

В частности, отсутствует описание, имеющее отношение к последующей переработке осажденного карбоната кальция, полученного в результате нескольких стадий обработки отходов, в частности отходов целлюлозного завода, для получения мелких частиц, которые можно использовать в качестве затравочных кристаллов для осаждения минеральных материалов, содержащих высококачественный осажденный карбонат кальция, на имеющих низкое качество подложках, полученных из источников отходов.

Задача изобретения

Соответственно, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить новый способ получения осажденного содержащего ионы двухвалентного металла карбонатного продукта из содержащего ионы двухвалентного металла карбоната, который извлечен из отходов, причем осажденный содержащий ионы двухвалентного металла карбонатный продукт имеет сопоставимую или даже повышенную степень белизны по сравнению с другими осажденными содержащими ионы двухвалентного металла карбонатными продуктами, которые получают из источников отходов, и которые производятся способами предшествующего уровня техники.

Следующая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить разнообразные осажденные содержащие ионы двухвалентного металла карбонатные продукты, полученные способом по изобретению.

Следующая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить также применение разнообразных осажденных содержащих ионы двухвалентного металла карбонатных продуктов.

Следующая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить также получение осажденного содержащего ионы двухвалентного металла карбонатного продукта из содержащего ионы двухвалентного металла карбоната, который извлечен из отходов, которое является более экономичным по сравнению с описанными способами предшествующего уровня техники.

Эти и дополнительные задачи и преимущества становятся более понятными при ознакомлении со следующим подробным описанием.

Краткое описание чертежей

На чертежах:

фиг. 1 представляет полученную методом сканирующей электронной микроскопии (SEM) микрофотографию карбоната кальция, полученного из отходов, образующихся в процессе химической регенерации в производстве небеленой сульфатной целлюлозы;

фиг. 2 представляет полученную методом SEM микрофотографию PCC скаленоэдрической формы, имеющего розетковидную агрегатную структуру и полученного путем насыщения диоксидом углерода согласно способу предшествующего уровня техники, который описан в примере 1;

фиг. 3 представляет полученную методом SEM микрофотографию PCC скаленоэдрической формы, имеющего розетковидную агрегатную структуру и полученного согласно настоящему изобретению способом, описанным в примере 2;

фиг. 4 представляет полученную методом SEM микрофотографию PCC скаленоэдрической формы, используемого для покрытия и изготовленного согласно настоящему изобретению способом, описанным в примере 5;

фиг. 5 представляет схему, иллюстрирующую технологический путь способа предшествующего уровня техники, который известен заявителю; и

фиг. 6 представляет схему, иллюстрирующую технологический путь способа согласно настоящему изобретению.

Подробное описание изобретения

Все части, процентные доли и соотношения, используемые в настоящем документе, выражены в массе сухого вещества, если не определено другое условие. Все документы, процитированные в настоящем документе, включаются в него посредством ссылки.

Настоящее изобретение предназначено для решения описанных выше задач путем осуществления способа получения осажденного содержащего ионы двухвалентного металла карбонатного продукта из содержащего ионы двухвалентного металла карбоната, который извлечен из отходов.

Осажденный содержащий ионы двухвалентного металла карбонатный продукт, имеющий сопоставимую или даже повышенную степень белизны по сравнению с другими осажденными содержащими ионы двухвалентного металла карбонатными продуктами, которые получают из источников отходов и изготавливают способами предшествующего уровня техники, как описано в настоящем изобретении и определено в формуле изобретения.

Принимая во внимание вышеизложенное, авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что степень белизны содержащих ионы двухвалентного металла карбонатных минеральных наполнителей и/или покровных пигментов, которые извлечены из источников отходов, можно существенно повышать, используя способ, который включает следующие стадии:

(a) получение низкочистого содержащего ионы двухвалентного металла карбонатного материала, причем содержащий ионы двухвалентного металла карбонатный материал извлечен из отходов;

(b) прокаливание содержащего ионы двухвалентного металла карбонатного материала, полученного на стадии (a) для получения содержащего ионы двухвалентного металла оксида;

(c) гашение содержащего ионы двухвалентного металла оксида, полученного на стадии (b), для получения водной суспензии содержащего ионы двухвалентного металла гидроксида;

(d) насыщение диоксидом углерода водной суспензии содержащего ионы двухвалентного металла гидроксида, полученной на стадии (c), с использованием содержащей диоксид углерода композиции для получения мелких осажденных содержащих ионы двухвалентного металла карбонатных частиц;

(e) последующая обработка мелких осажденных содержащих ионы двухвалентного металла карбонатных частиц, полученных на стадии (d), для получения мелких дискретных осажденных содержащих ионы двухвалентного металла карбонатных частиц;

(f) смешивание мелких дискретных осажденных содержащих ионы двухвалентного металла карбонатных частиц, полученных на стадии (e), с водной суспензией содержащего ионы двухвалентного металла гидроксида, которая была получена гашением высокочистого содержащего ионы двухвалентного металла оксида, для получения в результате этого реакционной смеси; и

(g) насыщение диоксидом углерода полученной в результате реакционной смеси, полученной на стадии (f), для получения осажденного содержащего ионы двухвалентного металла карбонатного продукта, имеющего повышенную степень белизны по сравнению с осажденными содержащими ионы двухвалентного металла карбонатными частицами, полученными на стадии (d).

Кроме того, авторы настоящего изобретения также неожиданно обнаружили, что, используя способ согласно настоящему изобретению, количество низкочистого содержащего ионы двухвалентного металла карбоната в конечном осажденном продукте можно почти удваивать без ущерба для высокой степени белизны получаемого в результате конечного продукта. Можно сказать, что степень белизны конечного продукта даже повышается, хотя он содержит почти удвоенное количество низкочистого содержащего ионы двухвалентного металла карбоната по сравнению с сопоставимым известным продуктом предшествующего уровня техники.

В свете настоящего изобретения термин “отходы” определяется как неорганические материалы, остающиеся после процесса производства, или как материалы, полученные после регенерации продукта, содержащего такие неорганические материалы, такие как, например, неорганический материал, который образуется в результате переработки бумаги. Некоторые компоненты отходов имеют экономическое значение, и их можно регенерировать после надлежащего извлечения. Согласно настоящему изобретению, компонент, имеющий экономическое значение, представляет собой содержащий ионы двухвалентного металла карбонатный материал, такой как, например, содержащий карбонат кальция, карбонат магния, карбонат бериллия, карбонат стронция или карбонат бария материал, и, в частности, содержащий карбонат кальция материал, в том числе существующий в своей природной форме как тонкодисперсный (или природный) карбонат кальция (GCC), и/или осажденный карбонат кальция (PCC), который также известен как синтетический карбонат кальция. Данные отходы могут представлять собой любые отходы, в которых находится существенное количество содержащего ионы двухвалентного металла карбонатного материала и, в частности, содержащего карбонат кальция материала, и они представляют собой, например, отходы, образующиеся в целлюлозно-бумажной промышленности.

Термин “суспензия” в контексте настоящего изобретения представляет собой суспензию, в которой содержатся практически нерастворимые твердые вещества и вода, а также другие необязательные добавки и которая, как правило, имеет более высокую плотность, чем не содержащая твердых веществ жидкость, из которой получена данная суспензия.

Термин “удельная поверхность” (SSA) или “удельная поверхность по методу Брунауэра-Эммета-Теллера” (BET) в контексте настоящего изобретения представляет собой удельную поверхность, измеряемую с использованием способа, представленного в приведенном ниже разделе “Примеры”.

Термин “тонкодисперсный карбонат кальция” (GCC) в контексте настоящего изобретения представляет собой карбонат кальция, полученный из природных источников, таких как мрамор, мел или известняк, и подвергнутый обработке, такой как измельчение, просеивание и/или фракционирование, во влажных и/или сухих условиях, например с помощью циклона.

Термин “осажденный карбонат кальция” (PCC) в контексте настоящего изобретения представляет собой синтезированный материал, получаемый, как правило, путем осаждения в результате реакции диоксида углерода и гидроксида кальция (гашеная известь) в водной среде или путем осаждения с использованием источников ионов кальция и карбоната в воде. Кроме того, осажденный карбонат кальция может также представлять собой продукт, получаемый взаимодействием содержащих ионы кальция и карбоната солей, таких как, например, хлорид кальция и карбонат натрия, в водной среде.

Термин “степень белизны” при использовании в контексте настоящего изобретения представляет собой процентную долю рассеянного света, отраженного от поверхности бумаги или изготовленной из порошка таблетки, которую составляет пигмент. Имеющий более высокую белизну лист или пигмент отражает больше рассеянного света. При использовании в настоящем документе степень белизны бумаги или пигмента можно измерять при длина волны света, составляющей 457 нм (R457), и выражать в процентах.

Термин “низкочистый содержащий ионы двухвалентного металла карбонатный материал” в контексте настоящего изобретения представляет собой содержащий ионы двухвалентного металла карбонат, такой как карбонат кальция или карбонат магния, имеющий степень белизны R457 согласно стандарту ISO, составляющую менее чем приблизительно 90% при измерении согласно стандарту ISO 2469.

Термин “высокочистый содержащий ионы двухвалентного металла карбонатный материал” в контексте настоящего изобретения представляет собой содержащий ионы двухвалентного металла карбонат, такой как карбонат кальция или карбонат магния, имеющий степень белизны R457 согласно стандарту ISO, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 94% при измерении согласно стандарту ISO 2469.

Термин “содержащий PCC/отходы CaCO₃ композитный продукт” в контексте настоящего изобретения определяется как содержащий осажденный карбонат кальция продукт, который получают после второй стадии насыщения диоксидом углерода (стадия (g)) изобретенного способа. Оба выражения используют как синонимы.

Термин “последующая обработка” в контексте настоящего изобретения определяется как стадия, на которой изготавливают желательные дискретные осажденные содержащие ионы двухвалентного металла карбонатные частицы. Последующая обработка представляет собой, в частности, механическую дезагломерацию скоплений или агломератов в шаровой мельнице или подобный процесс, или перекристаллизацию на стадии термического старения или подобный процесс, или механическое обезвоживание при высоком давлении с последующим повторным диспергированием осадка на фильтре.

Фиг. 5 иллюстрирует схему технологического процесса изготовления содержащего карбонат кальция продукта из содержащих карбонат кальция отходов целлюлозного производства согласно способу предшествующего уровня техники, известного авторам настоящего изобретения. На первой стадии содержащие карбонат кальция отходы целлюлозного производства 10 вводят в контакт с водой для получения водной суспензии 12 карбоната кальция, после чего следует мокрый помол 14 карбоната кальция. Переработанные таким способом “отходы карбоната кальция” имеют степень белизны, составляющую 67,2% при измерении согласно стандарту ISO 2469, и удельную поверхность (SSA) по методу BET, составляющую 14,9 м²/г. Параллельно высокочистую негашеную известь (CaO) 18 для изготовления осажденного карбоната кальция гасят водой, получая в результате суспензию гидроксида кальция (так называемое “известковое молоко”) 20. Суспензию гидроксида кальция 20 затем добавляют 16 в “отходы карбоната кальция”, полученные путем мокрого помола 14, и объединенную смесь 16, содержащую “отходы карбоната кальция” и суспензию гидроксида кальция, направляют на стадию насыщения диоксидом углерода 17, используя содержащую диоксид углерода композицию, такую как диоксид углерода или содержащий диоксид углерода газ. Конечный продукт, полученный после этой стадии насыщения диоксидом углерода, представляет собой содержащий карбонат кальция продукт 22, содержащий до 15 мас.% “отходов карбоната кальция” в пересчете на сухую массу конечного содержащего карбонат кальция продукта. Конечный содержащий карбонат кальция продукт имеет степень белизны, составляющую 83,8% при измерении согласно стандарту ISO 2469, удельную поверхность (SSA) по методу BET, составляющую 13,9 м²/г, и среднемассовый диаметр частиц d₅₀, составляющий 1,7 мкм при измерении прибором Sedigraph 5100.

В качестве альтернативы, фиг. 6 иллюстрирует схему технологического процесса изготовления содержащего ионы двухвалентного металла карбонатного продукта из содержащего ионы двухвалентного металла карбоната, который извлечен из отходов способом согласно настоящему изобретению.

Прежде всего, получают низкочистый содержащий ионы двухвалентного металла карбонатный материал 10 (далее в настоящем документе называется термином “отходы карбонатного материала” 10), который извлекают из отходов. Низкочистый содержащий ионы двухвалентного металла карбонатный материал 10 представляет собой материал, имеющий формулу M²⁺CO₃ ^2- (т. е. MCO₃), где M²⁺ представляет собой ион двухвалентного металла, выбранный из группы, включающей Be²⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺ и Ba²⁺, и представляет собой предпочтительно Mg²⁺ и Ca²⁺ и наиболее предпочтительно Ca²⁺.

На первой стадии отходы карбонатного материала 10 направляют на стадию прокаливания 24, чтобы получать соответствующий содержащий ионы двухвалентного металла оксид. Для этой цели отходы карбонатного материала 10 помещают в обжиговую камеру или печь с необязательным вводом содержащего кислород газа, и данную обжиговую камеру или печь нагревают до температуры, которая является достаточной для превращения отходов карбонатного материала 10 в соответствующий содержащий ионы двухвалентного металла оксид. Для прокаливания карбоната кальция (CaCO₃) типичные температуры находятся в интервале от 900 до 1300°C, и для прокаливания карбоната магния (MgCO₃) типичные температуры находятся в интервале от 800 до 1200°C. Содержащий ионы двухвалентного металла оксид представляет собой материал, имеющий формулу M²⁺O^2- (т. е. MO), где M²⁺ представляет собой ион двухвалентного металла, выбранный из группы, включающей Be²⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺ и Ba²⁺, и он представляет собой предпочтительно Mg²⁺ и Ca²⁺ и наиболее предпочтительно Ca²⁺.

Полученный соответствующий содержащий ионы двухвалентного металла оксид затем направляют на стадию гашения 26. Для этой цели содержащий ионы двухвалентного металла оксид добавляют в воду в реакторе при перемешивании. Перед добавлением содержащего ионы двухвалентного металла оксида, однако, температура воды находится в интервале от 30 до 90°C, составляя предпочтительно 70°C, и можно необязательно вводить добавки, такие как натриевая соль лимонной кислоты. После этого водную суспензию содержащего ионы двухвалентного металла оксида гасят при непрерывном перемешивании для получения водной суспензии соответствующего содержащего ионы двухвалентного металла гидроксида, причем в том случае, когда гидроксид представляет собой гидроксид кальция, данная суспензия представляет собой так называемое “известковое молоко”. Содержащий ионы двухвалентного металла гидроксид представляет собой материал, имеющий формулу M²⁺(OH^-)₂ (т. е. M(OH)₂), где M²⁺ представляет собой ион двухвалентного металла, выбранный из группы, включающей Be²⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺ и Ba²⁺, и он представляет собой предпочтительно Mg²⁺ и Ca²⁺ и наиболее предпочтительно Ca²⁺. Полученная в результате водная суспензия содержащего ионы двухвалентного металла гидроксида предпочтительно имеет содержание твердых веществ в интервале от 5 до 30 мас.% по отношению к сухой массе содержащего ионы двухвалентного металла гидроксида.

Водная суспензия содержащего ионы двухвалентного металла гидроксида, которую необязательно можно просеивать, затем поступает на стадию насыщения диоксидом углерода 28 с использованием содержащей диоксид углерода композиции. Содержащую диоксид углерода композицию, используемую согласно настоящему изобретению, выбирают из газообразного диоксида углерода, жидкого диоксида углерода, твердого диоксида углерода и газа, содержащего диоксид углерода, и предпочтительно содержащая диоксид углерода композиция представляет собой газообразную смесь диоксида углерода и других газов, такую как диоксид углерода, содержащий топочные газы, образующиеся в промышленных процессах, таких как процессы горения, процессы прокаливания или аналогичные процессы. Когда используют газообразную смесь диоксида углерода и других газов, затем диоксид углерода присутствует в интервале от 8 до приблизительно 99 об.% и предпочтительно в интервале от 10 до 25 об.%, составляя, например, 20 об.%. Перед введением содержащей диоксид углерода композиции температура водной суспензии содержащего ионы двухвалентного металла гидроксида находится в интервале от 10 до 70°C и предпочтительнее в интервале от 10 до 30°C, составляя, например, 20°C. Кроме того, в реакционную смесь можно необязательно вводить добавки, такие как сахароза, сахароспирты или лимонная кислота. После этого содержащую диоксид углерода композицию вводят в водную суспензию содержащего ионы двухвалентного металла гидроксида со скоростью, составляющей от 0,05 до 2 кг CO₂/ч на 1 кг сухого Ca(OH)₂ и предпочтительно от 0,2 до 0,8 кг CO₂/ч на 1 кг сухого Ca(OH)₂, при одновременном перемешивании реакционной смеси. Окончание реакции насыщения диоксидом углерода достигается, когда удельная электропроводность реакционной смеси проходит через минимальный уровень, и значение pH водной суспензии содержащего ионы двухвалентного металла гидроксида, которое, как правило, находится в интервале от 10 до 13, снижается до уровня, составляющего от 6 до 8, свидетельствуя, что практически весь содержащий ионы двухвалентного металла гидроксид превратился в соответствующий содержащий ионы двухвалентного металла карбонат.

Полученную в результате суспензию осажденных содержащих ионы двухвалентного металла карбонатных частиц, которые состоят из скоплений или агломератов мелких частиц, затем подвергают дальнейшей переработке или направляют на стадию последующей обработки 30 для получения суспензии мелких дискретных осажденных содержащих ионы двухвалентного металла карбонатных частиц. Любого рода последующую обработку для дезагломерации, которая является известной специалисту в данной области техники, такую как, например, механическая дезагломерация в шаровой мельнице или подобный процесс, или перекристаллизация (созревание Оствальда (Ostwald)) на стадии термического старения или подобный процесс, или механическое обезвоживание при высоком давлении с последующим повторным диспергированием осадка на фильтре, можно использовать, чтобы изготавливать желательные мелкие дискретные осажденные содержащие ионы двухвалентного металла карбонатные частицы.

Термином “дискретные частицы” заявитель обозначает частицы, которые не представляют собой скопления, агрегаты или агломераты частиц.

Мелкие дискретные осажденные содержащие ионы двухвалентного металла карбонатные частицы имеют формулу M²⁺CO₃ ^2- (т. е. MCO₃), где M²⁺ представляет собой ион двухвалентного металла, выбранный из группы, включающей Be²⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺ и Ba²⁺, и он представляет собой предпочтительно Mg²⁺ и Ca²⁺ и наиболее предпочтительно Ca²⁺. В том случае, когда полученные в результате мелкие дискретные осажденные содержащие ионы двухвалентного металла карбонатные частицы представляют собой мелкие дискретные содержащие осажденный карбонат кальция частицы, указанные частицы проявляют степень белизны, составляющую приблизительно 70% при измерении согласно стандарту ISO 2469, и удельная поверхность (SSA) по методу BET составляет приблизительно 30 м²/г.

Термин “мелкие дискретные осажденные содержащие ионы двухвалентного металла карбонатные частицы” в значении настоящего изобретения означает частицы, размеры которых составляют от 10 до 500 нм, предпочтительно находясь в интервале от 50 до 200 нм, и удельная поверхность составляет от 5 до 15 м²/г, предпочтительно находясь в интервале от 20 до 50 м²/г.

На последующей стадии полученную суспензию мелких дискретных осажденных содержащих ионы двухвалентного металла карбонатных частиц смешивают 32 с водной суспензией содержащего ионы двухвалентного металла гидроксида, которая была получена путем гашения 18 высокочистого содержащего ионы двухвалентного металла оксида 16 для получения в результате этого реакционной смеси. Можно использовать любой высокочистый содержащий ионы двухвалентного металла оксид. Предпочтительно используют высокочистый содержащий ионы двухвалентного металла оксид в сухой форме, например, сухой CaO или сухой MgO. Содержание твердых веществ мелких дискретных осажденных содержащих ионы двухвалентного металла карбонатных частиц в суспензии, как правило, зависит от выбранного способа последующей обработки (например, путем механический дезагломерации или перекристаллизации на стадии термического старения) мелких осажденных содержащих ионы двухвалентного металла карбонатных частиц, полученных после стадии насыщения диоксидом углерода 28, но обычно оно находится в интервале от 5 до 60 мас.% и предпочтительно в интервале от 10 до 40 мас.% по отношению к суммарной массе суспензии.

На следующей стадии полученная в результате реакционная смесь водной суспензии содержащего ионы двухвалентного металла гидроксида и мелкие частицы осажденного содержащего ионы двухвалентного металла карбоната поступает на последующую обработку путем насыщения диоксидом углерода 34 с использованием содержащей диоксид углерода композиции. В качестве содержащей диоксид углерода композиции, используемой согласно настоящему изобретению, выбирают газообразный диоксид углерода, жидкий диоксид углерода, твердый диоксид углерода и газ, содержащий диоксид углерода, причем предпочтительная содержащая диоксид углерода композиция представляет собой газообразную смесь диоксида углерода и других газов, такую как диоксид углерода, содержащий топочные газы, образующиеся в промышленных процессах, таких как процессы горения, процессы прокаливания или аналогичные процессы. Когда используют газообразную смесь, содержащую диоксид углерода и другие газы, то содержание диоксида углерода находится в интервале от 8 до приблизительно 99 об.% и предпочтительно в интервале от 10 до 25 об.%, составляя, например, 20 об.%. Перед введением содержащей диоксид углерода композиции температура полученной в результате реакционной смеси водной суспензии содержащего ионы двухвалентного металла гидроксида и мелких или ультрамелких частиц осажденного содержащего ионы двухвалентного металла карбоната находится в интервале от 10 до 70°C и предпочтительнее в интервале от 15 до 60°C, составляя, например, 50°C. Кроме того, в реакционную смесь можно необязательно вводить добавки, такие как сахароза, сахароспирты или лимонная кислота. После этого содержащую диоксид углерода композицию вводят в полученную в результате реакционную смесь водной суспензии содержащего ионы двухвалентного металла гидроксида и мелких или ультрамелких дискретных частиц осажденного содержащего ионы двухвалентного металла карбоната со скоростью, составляющей от 0,05 до 2 кг CO₂/ч на 1 кг сухого Ca(OH)₂ и предпочтительно от 0,2 до 0,8 кг CO₂/ч на 1 кг сухого Ca(OH)₂, при одновременном перемешивании реакционной смеси. Окончание реакции насыщения диоксидом углерода достигается, когда удельная электропроводность реакционной смеси проходит через минимальный уровень, и значение pH водной суспензии содержащего ионы двухвалентного металла гидроксида, которое, как правило, находится в интервале от 10 до 13, снижается до уровня, составляющего от 6 до 8, свидетельствуя, что практически весь содержащий ионы двухвалентного металла гидроксид превратился в соответствующий содержащий ионы двухвалентного металла карбонат 36. Осажденный содержащий ионы двухвалентного металла карбонат 36 имеет формулу M²⁺CO₃ ^2- (т. е. MCO₃), где M²⁺ представляет собой ион двухвалентного металла, выбранный из группы, включающей Be²⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺ и Ba²⁺, и он представляет собой предпочтительно Mg²⁺ и Ca²⁺ и наиболее предпочтительно Ca²⁺.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, часть осажденного содержащего ионы двухвалентного металла карбонатного продукта, полученного на стадии (g), можно направлять, по меньшей мере, на одну последующую стадию насыщения дио