Осажденный карбонат магния

Осажденный карбонат магния

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу получения гидромагнезита в водной среде. Настоящее изобретение также относится к такому гидромагнезиту, имеющему пластинчатую морфологию наряду с особым средним размеров частиц, и к их использованию в качестве минералов, наполнителей и пигментов в бумажной, лакокрасочной, резиновой промышленности и промышленности по производству пластмасс, а также к их использованию в качестве огнезащитных составов.

Гидромагнезит или основной карбонат магния (термин, который является стандартным промышленным названием гидромагнезита) представляет собой природный минерал, содержащийся в богатых магнием минералах, таких как змеевик и измененные, богатые магнием изверженные породы, а также в виде продуктов изменения брусита в периклазовых видах мрамора. Описанный гидромагнезит имеет следующую формулу:

Mg₅(CO₃)₄(OH)₂·4H₂O

Следует отметить, что гидрогидромагнезит представляет собой весьма специфический минеральный вид карбоната магния и встречается в природе в виде небольших иглоподобных кристаллов или корок игольчатых или удлиненно-пластинчатых кристаллов. Кроме того, следует отметить, что гидрогидромагнезит представляет собой особый и уникальный вид карбоната магния и химически, физически и структурно отличается от других видов карбоната магния. Гидромагнезит легко отличить от других карбонатов при помощи рентгеновского дифракционного анализа, термогравиметрического анализа или элементного анализа. Все другие виды карбонатов магния, конкретно не называемые гидромагнезитом (например, артинит (Mg₂(CO₃)(OH)₂·3H₂O), дипингит (Mg₅(CO₃)₄(OH)₂·5H₂O), гиоргиосит (Mg₅(CO₃)₄(OH)₂·5H₂O), покровскит (Mg₂(CO₃)(OH)₂·0,5H₂O), магенезит (MgCO₃), баррингтонит (MgCO₃·2H₂O), лансфордит (MgCO₃·5H₂O) и несквегонит (MgCO₃·3H₂O), не являются гидромагнезитом согласно настоящему изобретению и химически не соответствуют вышеприведенной формуле.

Помимо природного гидромагнезита могут быть получены синтетические гидромагнезиты (или осажденные карбонаты магния). Например, в US 1361324; US 935418; GB 548197 и GB 544907 в общем описано получение водных растворов бикарбоната магния (обычно имеющего формулу Mg(HCO₃)₂), который затем трансформируют под действием основания, например пероксида магния, для получения гидромагнезита. Другие описанные в данной области техники способы раскрывают получение композиций, содержащих как гидромагнезит, так и гидроксид магния, при этом гидроксид магния смешивают с водой, получая суспензию, затем подвергаемую контакту с диоксидом углерода и водным основным раствором для получения соответствующей смеси; см., например, US 5979461.

Кроме того, в данной области техники описаны общие процессы получения карбоната магния. Например, в ЕР 0 526 121 описан композит из карбоната кальция-магния, состоящий из гидроксида карбоната кальция и карбоната магния, а также способ его получения. Более того, GB 594262 относится к способу и устройству для обработки содержащих оксид магния материалов, таких как содержащие магний и карбонат кальция материалы, для получения соответствующих карбонатов в дискретном и раздельном виде посредством регулируемой карбонизации таким образом, чтобы карбонаты магния и кальция могли быть разделены механическими средствами и с извлечением особой пользы из отделенных продуктов. В US 2007194276 описан способ восстановительного выщелачивания минеральной суспензии, включающий введение в минеральную суспензию эффективного количества формамидин-сульфиновой кислоты (FAS) и эффективного количества борогидрида для восстановительного выщелачивания минеральной суспензии.

На практике гидромагнезит используют в больших количествах в бумажной, резиновой промышленности и промышленности по изготовлению пластмасс для различных целей, таких как покрытия, наполнители и пигменты для бумажного производства, а также в качестве огнезащитных составов в электрических проводах и кабелях и для придания волокнам стойкости к химическим веществам. Например, в ЕР 0 543 262, ЕР 0 393 813, JP 21 50 436, JP 22 55 843, JP 51 70 984, JP 50 98 085 и KR 2003/0040953 описаны огнезащитные составы, включающие гидромагнезит в смеси с другими соединениями магния, такими как гунтит, доломит и/или гидроксид магния. В данном контексте гидромагнезит в комбинации с другими магниевыми соединениями обычно вводят в смоляную композицию для обеспечения огнестойкости и высокой механической прочности таким образом, чтобы композиции могли быть использованы в качестве покрывающего или изолирующего материала для электрических проводов или кабелей, пламягасящих материалов, наносимых на стенки материалов в различных областях техники, например, в автомобильной отрасли, при изготовлении корпусов для электрических приспособлений или в строительной отрасли.

Другое применение гидромагнезита описано в WO 2009/008600, относящемся к спандексовому волокну, содержащему гидромагнезит и стойкому к хлору без воздействия на присущие полиуретановому полимеру свойства. Более того, в WO 97/09473 описан спандекс, содержащий частицы минеральной смеси гунтита и гидромагнезита, при этом указано, что спандекс имеет пониженную липкость и повышенную стойкость к вызванной хлором деградации.

Кроме того, гидромагнезит в смеси с другими соединениями магния используют в различных отраслях бумажной промышленности для того, чтобы сделать бумажные изделия, такие как журналы, пригодными для печатания, придать им высокую яркость при высокой непрозрачности, а также соответствующую гладкость и лоск. В этой связи в JP 2003/293291 описана бумага с покрытием, получаемая в результате нанесения клейкого слоя и слоя покрытия, состоящего, по меньшей мере, из гунтита и гидромагнезита, на основную бумагу, после чего получаемая бумага с покрытием приобретает высокую яркость, эффект маскировки поверхности и высокую пригодность для печати.

Гидромагнезит и другие соединения магния, например, карбонат магния и гидроксид магния, могут также быть введены в качестве наполнителя в различные виды оберточной бумаги для курительных изделий, таких как сигареты или сигары, с целью регулирования многих физических свойств или характеристик, таких как количество дегтя на затяжку, скорость сгорания, количество затяжек и т.д. Одним особенно важным аспектом курительного изделия, который может регулироваться такой оберточной бумагой, является боковой дым, представляющий собой дым, исходящий из горящего конца курительного изделия между затяжками. Однако поскольку против такого дыма могут возражать другие люди, находящиеся поблизости от курильщика, предпринималось несколько попыток уменьшить такой боковой дым благодаря использованию различных соединений магния. Например, US 5092306 относится к оберточной бумаге для курительного изделия, в частности, сигаретной бумаге, в которой в качестве наполняющей композиции используют магнезит. В некоторых патентах, например в US 5927288 и US 5979461, предлагается использование физических смесей гидроксида магния и гидромагнезита, в то время как в других патентах делаются попытки разработки композиций, в которых количество гидроксида магния снижают, замещая данный гидроксид другими соединениями магния. Например, в US 5253660 описана оберточная бумага для сигарет или сигар, при этом наполнитель для бумаги состоит только из двух гомогенно перемешанных минералов, в частности, гунтита и гидромагнезита, либо также включает карбонат кальция или гидроксид магния, либо карбонат кальция и гидроксид магния и углерод.

Однако ввиду вышеупомянутых возможных видов применения гидромагнезита, следует отметить, что существуют серьезные ограничения, касающиеся пригодности соответствующих частиц наполнителя или области их применения. Обычно средний размер частиц гидромагнезита, полученного из природных источников или ранее описанными способами, используемого в качестве наполнителя или покрытия для бумаги, в курительных изделиях и/или в качестве огнезащитного состава, составляет около 5 µм или более. В этой связи следует отметить, что толщина, например, различных видов оберточной бумаги для курительных изделий обычно составляет около 30 µм, поэтому введение гидромагнезита в курительные изделия часто не обеспечивает получение желаемых свойств, таких как гладкость поверхности таких изделий, из-за чего физические и оптические свойства полученных изделий не всегда являются удовлетворительными. Кроме того, как хорошо известно из описаний каолина и его использования в качестве поверхностного покрытия и наполнителя в области получения бумаги различного назначения, морфология частиц также играет решающую роль для придания бумаге желаемых оптических и физических свойств, таких как хорошая пригодность для печатания, высокая яркость при высокой непрозрачности, умеренная пористость и соответствующая гладкость и глянцевость бумажных изданий, таких как журналы. Для многих видов использования бумаги пластинчатая морфология частиц является в высшей степени желательной для получения упомянутых свойств. Получение пластинчатых частиц, имеющих небольшой размер, является особенно предпочтительным. В этой связи следует также отметить, что механическое измельчение частиц обычно не является подходящим и эффективным способом получения более мелких частиц гидромагнезита.

Таким образом, в данной области техники все еще сохраняется потребность в разработке альтернативных способов получения гидромагнезита, при этом такой способ должен быть простым и недорогим и должен обеспечивать возможность регулирования конкретных параметров, таких как размер частиц в сочетании с морфологией и плотностью полученных частиц.

Соответственно, задачей настоящего изобретения является разработка альтернативного способа получения гидромагнезита, предпочтительно, гидромагнезита, имеющего специфическую пластинчатую морфологию в сочетании с уменьшенным размером частиц. Другая задача настоящего изобретения заключается в разработке способа получения гидромагнезита, имеющего высокую абсолютную плотность. Дальнейшая задача настоящего изобретения заключается в разработке способа получения гидромагнезита, имеющего улучшенные оптические свойства и особенно высокую степень белизны R457. Очередная задача настоящего изобретения заключается в разработке способа, который может быть осуществлен с использованием простых методов. Следующая цель настоящего изобретения заключается в разработке способа, который может быть использован непосредственно без сложных и дорогостоящих стадий обработки. Дальнейшая задача настоящего изобретения заключается в разработке способа, согласно которому гидромагнезитный материал может быть получен с высоким выходом. Другие задачи станут очевидными из следующего описания настоящего изобретения.

Для выполнения поставленной задачи (задач) разработан способ согласно предмету обсуждения, определенному в п.1 прилагаемой формулы изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления способа согласно настоящему изобретению определены в соответствующих подпунктах формулы изобретения и описании.

Согласно одному аспекту данного описания разработан способ получения гидромагнезита в водной среде, включающий следующие стадии:

а) подготовку, по меньшей мере, одного источника оксида магния;

b) подготовку газообразного СО₂ и/или содержащих карбонат анионов;

с) гашение упомянутого источника оксида магния со стадии а) для превращения оксида магния, по меньшей мере, частично, в гидроксид магния;

d) контакт полученного гидроксида магния со стадии с) с упомянутым газообразным СО₂ и/или содержащими карбонат анионами со стадии b) для превращения гидроксида магния, по меньшей мере частично, в осажденный несквегонит; и

е) обработка полученного на стадии d) осажденного несквегонита на стадии теплового старения.

Авторы настоящего изобретения к удивлению обнаружили, что описываемый способ позволяет обеспечить эффективное и регулируемое получение гидромагнезита. В соответствии со способом согласно настоящему изобретению гидромагнезит, имеющий пластинчатую морфологию, а также уменьшенный размер частиц, может быть получен или подготовлен прямым способом. Более конкретно, авторы настоящего изобретения обнаружили, что морфология, равно как и физические характеристики гидромагнезита, получаемого упомянутым способом, могут быть улучшены в результате особого регулирования или создания условий процесса во время получения упомянутого гидромагнезита. Данный способ включает гашение источника оксида магния, такого как «чистый» оксид магния, содержащего оксид магния минерала или другого источника, содержащего соединения магния, такого как доломит, который может быть использован для получения оксида магния. Полученный гидроксид магния на дальнейшей стадии подвергают взаимодействию с газообразным диоксидом углерода и/или содержащими карбонат анионами, что приводит к образованию осажденного несквегонита в виде промежуточного продукта. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения температура карбонизации должна регулироваться и предпочтительно должна составлять менее 35°С. И, наконец, гидромагнезит непосредственно получают после превращения упомянутого осажденного промежуточного продукта на стадии термической обработки. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения полученный таким образом осажденный промежуточный продукт измельчают перед дальнейшей обработкой. Гидромагнезит, полученный способом согласно настоящему изобретению, имеет несколько благоприятных характеристик, таких как небольшой размер частиц в комбинации с пластинчатой морфологией и высокой абсолютной плотностью.

Подразумевается, что в описании настоящего изобретения следующие термины имеют следующие значения:

«Гидромагнезит», «основной карбонат магния» или «гидроксид карбоната магния» в контексте настоящего изобретения означает полученный синтетическим способом материал из карбоната магния, имеющий химическую формулу Mg₅(CO₃)₄(OH)₂·4H₂O.

«Несквегонит» в контексте настоящего изобретения означает полученный синтетическим способом материал из карбоната магния, имеющий химическую формулу MgCO₃·3H₂O или Mg(HCO₃)(OH)·2H₂O).

Термин «осаждение» в контексте настоящего изобретения относится к формированию твердого материала в растворе во время химической реакции.

«Суспензия» или «взвесь» в контексте настоящего изобретения означает нерастворимые твердые вещества и воду и, необязательно, дополнительные добавки, и, как правило, содержит большие количества твердых веществ и поэтому является более вязкой и обычно имеет более высокую плотность, чем жидкость, из которой ее формируют.

Термин «гашение» или «гасить» в контексте настоящего изобретения относится к гидратации оксида магния посредством контакта упомянутых соединений с водой или влагой.

Термин «кальцинирование» в контексте настоящего изобретения относится к процессу термической обработки, которому подвергают твердые материалы, вызывающему потерю влаги, восстановление или окисление, и разложение карбонатов и других соединений, приводящее к образованию оксида соответствующего твердого материала.

Термин «карбонизация» в контексте настоящего изобретения относится к процессу, согласно которому, по меньшей мере, одна гидроксидная группа замещается карбонатом.

Термин «тепловое старение» в контексте настоящего изобретения относится к процессу термической обработки, в котором кристаллы, имеющие изначально более высокое состояние внутренней энергии, претерпевают фазовую трансформацию в результате растворения и повторного внедрения в кристаллы, имеющие изначально более низкое состояние внутренней энергии.

Другой аспект настоящего изобретения относится к гидромагнезиту, при этом упомянутый гидромагнезит может быть получен описываемым способом получения гидромагнезита. Гидромагнезит предпочтительно имеет пластинчатую морфологию в сочетании с уменьшенным размером частиц и улучшенные физические и оптические свойства. Согласно дальнейшему аспекту упомянутый гидромагнезит, который может быть получен способом согласно настоящему изобретению, имеет повышенную плотность. Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к применению упомянутого гидромагнезита в качестве минерала, наполнителя и пигмента для бумаги, краски, резины и пластмасс, а также к его применению в качестве огнезащитного состава.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, один источник оксида магния включает оксид магния, магнезит, доломит, гунтит, карбонат магния, гидроксид магния, брусит или их смеси.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления описываемого способа газообразный СО₂ поступает из внешнего источника СО₂ или в результате рециркуляции СО₂, либо из обоих источников.

Согласно очередному предпочтительному варианту осуществления описываемого способа, содержащие карбонат анионы выбраны из группы, состоящей из карбоната натрия, карбоната калия, гидрокарбоната натрия, гидрокарбоната калия или их смесей.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления описываемого способа исходная температура на стадии d) составляет от 5°С до 35°С, наиболее предпочтительно - от 10°С до 30°С.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения тепловое старение на стадии е) осуществляют при температуре, составляющей, по меньшей мере, 90°С, предпочтительно - от 90°С до 150°С, более предпочтительно - при температуре, составляющей от 110°С до 140°С, еще более предпочтительно - при температуре, составляющей от 120°С до 135°С, и наиболее предпочтительно - при температуре, составляющей около 130°С.

Согласно очередному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения стадию теплового старения осуществляют в течение периода времени, составляющего от 20 мин. до 60 мин., предпочтительно - в течение периода времени, составляющего от 20 мин. до 40 мин., и наиболее предпочтительно - в течение периода времени, составляющего от 25 до 35 мин.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения осажденный несквегонит, полученный на стадии d), измельчают до стадии теплового старения, осуществляемого на стадии е).

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения осажденный несквегонит, полученный после измельчения, включает частицы, средний размер, по меньшей мере, 50% вес. которых составляет менее 25 µм, более предпочтительно - менее 20 µм, еще более предпочтительно - менее 15 µм, и наиболее предпочтительно - менее 10 µм.

Согласно очередному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения гидромагнезит, получаемый данным способом, имеет удельную площадь поверхности ВЕТ, составляющую от 10 м²/г до 150 м²/г, более предпочтительно - от 10 м²/г до 100 м²/г, и наиболее предпочтительно - от 20 м²/г до 70 м²/г.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения гидромагнезит, получаемый данным способом, имеет степень белизны R457, равную, по меньшей мере, 80%, более предпочтительно - по меньшей мере, 85%, еще более предпочтительно - от 85% до 99%, и наиболее предпочтительно - от 85% до 99%.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения гидромагнезит, полученный данным способом, включает частицы, средний размер d₅₀ которых составляет менее 20 µм, предпочтительно - менее 15 µм, более предпочтительно - менее 10, и наиболее предпочтительно - менее 5 µм.

Согласно очередному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения гидромагнезит, полученный данным способом, далее обрабатывают жирными кислотами, предпочтительно выбранными из группы, состоящей из одной или более жирных кислот, выбранных из стеариновой кислоты, пальмитиновой кислоты, бегеновой кислоты, монтановой кислоты, каприновой кислоты, лауриновой кислоты, миристиновой кислоты, изостеариновой кислоты и церотовой кислоты.

На фигуре 1 показана упрощенная блок-схема, иллюстрирующая способ получения гидромагнезита согласно настоящему изобретению.

Как упомянуто выше, описываемый способ получения гидромагнезита, имеющего улучшенные оптические и физические свойства, включает стадии а), b), c), d) и е). Далее приводится подробное описание настоящего изобретения и особенно упомянутые стадии описываемого способа получения суспензий карбоната магния, имеющих особую морфологию в комбинации с уменьшенным размером частиц, а также превосходные оптические и физические свойства. Специалистам в данной области техники понятно, что многие описанные здесь варианты осуществления могут быть объединены или использованы вместе.

Описание стадии а): подготовка источника оксида магния

В соответствии со стадией а) способа согласно настоящему изобретению подготавливают, по меньшей мере, один источник оксида магния.

«По меньшей мере, один источник оксида магния» в контексте настоящего изобретения относится к:

- оксиду магния; и/или

- материалу, в котором оксид магния встречается в природе; и/или

- материалу, в котором, по меньшей мере, встречается одно соединение оксида магния, которое может быть превращено в оксид магния.

Соответственно, по меньшей мере, один источник оксида магния предпочтительно выбран из оксида магния, содержащих оксид магния минералов, содержащих магний материалов и их смесей. Предпочтительными источниками оксида магния являются магнезит и доломит, которые требуют стадии кальцинирования для превращения содержащихся в них соединений магния в желаемый оксид магния.

В том случае, когда, по меньшей мере, один источниками оксида магния выбран из оксида магния, упомянутый оксид магния предпочтительно имеет вид порошка, содержание оксида магния в котором составляет более 95% вес., более предпочтительно - более 98% вес. от массы порошка. Согласно предпочтительному варианту осуществления частицы оксида магния в порошке имеют небольшой размер; т.е. величина d₉₉ среднего размера частиц оксида магния, установленная с помощью лазерной дифракции с использованием анализатора гранулометрического состава CILAS 920, CILAS, Orleans, France, составляет менее 100 µм, а величина d₉₅ составляет менее 75 µм.

Под материалом, в котором вид оксида магния встречается в природе, подразумевается содержащий оксид магния минерал. Примером такого богатого оксидом магния минерала служит, например, периклаз, встречающийся в природе в контактных метаморфических породах и являющийся главным компонентом большей части огнеупорных кирпичей.

И наоборот, материал, из которого оксид магния может быть получен синтетически способом, т.е. который может быть превращен в оксид магния, может представлять собой любой содержащий магний материал, например, материалы, содержащие гидроксид магния и/или карбонат магния. В том случае, если, по меньшей мере, один источник оксида магния представляет собой содержащий магний материал, упомянутый материал предпочтительно включает соединение (соединения) магния в количестве, составляющем, по меньшей мере, 15% вес., более предпочтительно - по меньшей мере, 25% вес., и наиболее предпочтительно - меньшей мере, 40% вес., от общей массы содержащего магний материала.

В том случае, если, по меньшей мере, один источник оксида магния представляет собой содержащий магний материал, упомянутый материал предпочтительно выбран из карбоната магния, гидроксида магния, магнезита, брусита, доломита, гунтита, богатого хлоридом магния рассола, морской воды, из которой может быть получен оксид магния, и их смесей. В этой связи под термином «карбонат магния» в настоящем изобретении подразумевается безводный карбонат магния, а также виды карбоната магния, включающие кристаллическую воду (гидрат).

В соответствии с настоящим изобретением источник оксида магния со стадии а) способа согласно настоящему изобретению не ограничен конкретными минералами и/или описанными выше материалами. Предпочтительнее может быть использован любой минерал и/или материал при условии, что упомянутый минерал и/или материал содержит достаточное количество оксида магния, и/или соответствующий содержащий оксид магния минерал, и/или материал либо минерал, который может быть, по меньшей мере, частично, превращен в оксид магния.

Упомянутое, по меньшей мере, частичное превращение соединения магния в оксид магния предпочтительно осуществляют посредством кальцинирования упомянутых материалов. Упомянутая стадия кальцинирования может быть осуществлена с использованием любого традиционного способа кальцинирования, известного специалисту в данной области техники.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления, по меньшей мере, один источник оксида магния представляет собой часто встречающийся минерал магнезит (MgCO₃), почти исключительно состоящий из безводного карбоната магния. Такой материал в контексте настоящего изобретения рассматривается как содержащий магний материал. Упомянутый магнезит предпочтительно кальцинируют при температурах приблизительно от 600°С до 900°С для получения оксида магния в виде каустического кальцинированного магнезита. Полученные частицы каустического кальцинированного магнезита характеризуются высокой пористостью и обладают высокой реакционной способностью благодаря своей большой внутренней поверхности, и поэтому особенно подходят для целей настоящего изобретения. В качестве альтернативы или дополнения для подготовки, по меньшей мере, одного источника оксида магния могут быть также использованы другие виды карбоната магния, например, полученный синтетическим способом карбонат магния в безводном виде и/или включающий кристаллическую воду, и/или иные природные виды карбоната магния. Карбонаты магния также могут быть кальцинированы в таких же условиях, как и магнезит, с целью, по меньшей мере, частичного превращения таких карбонатов магния в оксид магния.

В полученном каустическом кальцинированном магнезите содержание оксида магния предпочтительно составляет более 85% вес., более предпочтительно - более 90% вес., и наиболее предпочтительно - более 92% вес., от общей массы каустического кальцинированного магнезита. Согласно предпочтительному варианту осуществления содержание оксида магния в упомянутом каустическом кальцинированном магнезите составляет от 90% вес. до 99% вес., наиболее предпочтительно - от 92% вес. до 98% вес., от общей массы каустического кальцинированного магнезита. Содержание оксида магния, полученного из других карбонатов магния, предпочтительно составляет более 90% вес., например, от 95% вес. до 99% вес., от общей массы оксида магния.

Частицы каустического кальцинированного магнезита и/или оксида магния, полученного из других видов карбоната магния, предпочтительно имеют гранулометрический состав, традиционно применяемый для материала (материалов), используемого в соответствующем способе превращения источника оксида магния, по меньшей мере, частично, в гидроксид магния, используемый на стадии с) способа согласно настоящему изобретению. Обычно частицы каустического кальцинированного магнезита и/или частицы оксида магния, полученного из других видов карбоната магния, имеют величину d₅₀ среднего размера частиц, равную от 1 µм до 100 µм, предпочтительно - от 5 µм до 50 µм, наиболее предпочтительно - от 10 µм до 25 µм, например, от 15 µм до 20 µм, установленную с помощью лазерной дифракции с использованием анализатора гранулометрического состава CILAS 920, CILAS, Orleans, France.

В данном описании и вообще в данной области техники величину d₅₀ определяют как размер, при котором 50% (медианная точка) массы частиц составляют частицы, имеющие размер, равный указанной величине.

В том случае, если содержащий магний материал представляет собой гидроксид магния или материал, имеющий высокое содержание гидроксида магния, упомянутый материал может быть непосредственно подвергнут стадии d) способа согласно настоящему изобретению. В качестве альтернативы или дополнительно, упомянутый содержащий магний материал может быть вначале подвергнут гашению на стадии с) способа согласно настоящему изобретению.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления, по меньшей мере, один источник оксида магния является доломитом, состоящим только из карбоната кальция магния (CaMg(CO₃)₂), и поэтому представляет собой содержащий магний минерал. Для достижения задач настоящего изобретения в качестве, по меньшей мере, одного источника оксида магния, может быть использована любая доступная разновидность доломита. Однако согласно одному предпочтительному варианту осуществления доломитом является белый доломит, представляющий собой относительно чистый доломит, который может быть, например, получен или добыт на норвежских месторождениях Talc’s Hammerfall. Для превращения, по меньшей мере, частичного, соединений магния, т.е. карбонатов, содержащихся в упомянутом доломите, доломит предпочтительно кальцинируют при высоких температурах, при этом упомянутая стадия кальцинирования может быть осуществлена любым известным способом кальцинирования, известным специалисту в данной области техники.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления доломит кальцинируют при температурах, составляющих от 900°С до 1200°С, более предпочтительно - при температуре, составляющей от 1000°С до 1100°С, для получения обожженного доломита (MgO·CaO). В качестве альтернативы, доломит кальцинируют при температурах, составляющих от 600°С до 900°С, более предпочтительно - от 600°С до 800°С, и наиболее предпочтительно - при температуре около 750°С, для получения наполовину обожженного доломита (MgO·CaCO₃). Химические характеристики, такие как реакционная способность наполовину обожженного или обожженного доломита, т.е. полученного оксида магния, в основном зависят от используемых температур и способов кальцинирования, известных специалисту в данной области техники. Например, в том случае, если доломит кальцинируют при температуре, составляющей от 1000°С до 1100°С, для получения обожженного доломита упомянутую температуру предпочтительно поддерживают в течение периода времени, составляющего от 30 мин. до 120 мин., наиболее предпочтительно - в течение периода времени, составляющего от 45 мин. до 90 мин., например, в течение приблизительно 60 мин.

Доломит, подвергнутый процессу кальцинирования, предпочтительно имеет гранулометрический состав, традиционно используемого для материала (материалов), подвергаемого соответствующего процессу кальцинирования для получения обожженного или наполовину обожженного доломита. В данной связи следует отметить, что доломит, равно как и другие содержащие магний материалы, такие как, например, магнезит, используемые в качестве, по меньшей мере, одного источника оксида магния согласно настоящему изобретению, обычно имеют вид горных пород и зерен различных размеров. Для получения достаточного количества оксида магния, имеющего достаточно высокую реакционную способность и достаточную удельную поверхность площади, упомянутые горные породы и/или зерна предпочтительно дробят на стадии механической обработки до кальцинирования упомянутых богатых магнием материалов, что приводит к уменьшению первоначального размера зерен. В результате дробления средний размер зерен полученных частиц предпочтительно составляет от 1 мм до 250 мм, предпочтительно - от 1 мм до 150 мм, еще более предпочтительно - от 1 мм до 100 мм, и наиболее предпочтительно - от 1 мм до 75 мм. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления упомянутые частицы предпочтительно имеют средний размер зерен, составляющий от 10 мм до 50 мм, как показывают результаты измерений, полученные после просеивания на ситах для аналитических испытаний от Retsch®, Germany, и определения весовых долей выбранных диапазонов размеров.

Подобные стадии дробления могут быть, например, осуществлены в таких условиях, чтобы рафинирование преимущественно происходило в результате ударов, наносимых другим предметом, т.е. в одной или более вертикальных бисерных мельницах, шаровой мельнице, стержневой мельнице, вибромельнице, валиковой дробилке, турбинной дробилке, атриторной мельнице, шарнирной мельнице, молотковой дробилке, мельнице для тонкого помола, измельчителе, дробилке для комков, резаке с ножом или ином подобном оборудовании, известном специалисту в данной области техники, либо могут быть осуществлены в условиях, обеспечивающих самоизмельчение. Согласно одному варианту осуществления такую стадию дробления осуществляют, измельчая горные породы и зерна, например, доломита, с помощью шаровой мельницы.

В случае кальцинирования содержащих магний материалов и их последующего использования в качестве соответствующего источника оксида магния на стадии с) способа согласно настоящему изобретению, упомянутая стадия дробления может быть, в качестве альтернативы или дополнительно, осуществлена после кальцинирования упомянутого содержащего магний материала, т.е. до стадии с) способа согласно настоящему изобретению. При использовании оксида магния и/или содержащих магний минералов в качестве, по меньшей мере, одного источника оксида магния, такая стадия дробления может быть также осуществлена до стадии с) способа согласно настоящему изобретению. Такое дробление до стадии с) способа согласно настоящему изобретению предпочтительно осуществляют в том случае, если гранулометрический состав источника оксида магния считается слишком широким, и/или медианный диаметр источника оксида магния составляет более 150 µм. Соответственно, как установлено с помощью лазерной дифракции с использованием анализатора гранулометрического состава CILAS 920, CILAS, Orleans, France, величина d₅₀ среднего размера частиц источника оксида магния, используемого на стадии с) способа согласно настоящему изобретению, предпочтительно составляет от 1 µм до 150 µм, предпочтительно - от 5 µм до 100 µм, и наиболее предпочтительно - от 10 µм до 75 µм, например, от 15 µм до 20 µм.

Описание стадии b): получение газообразного СО₂ и/или содержащих карбонат анионов

В соответствии со стадией b) способа согласно настоящему изобретению получают газообразный СО₂ и/или содержащие карбонат анионы.

Диоксид углерода, получаемый на стадии b), может представлять собой любой вид газообразного СО₂, например, диоксид углерода, содержащий диоксид углерода газ или карбоновую кислоту, т.е. растворенный в воде диоксид углерода.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления газообразный СО₂ поступает из газообразного потока, полученного в результате кальцинирования различных источников оксида магния, подготовленных на стадии а) этого же процесса, т.е. газообразный диоксид углерода подают посредством рециркуляции СО₂. В результате кальцинирования таких источников, как карбонат магния, например, в виде магнезита, повышаемая температура во время процесса кальцинирования увеличивает количество газообразного диоксида углерода, высвобождаемого во время процесса. Образующийся диоксид углерода предпочтительно выводят из реактора, поскольку получаемый оксид магния имеет тенденцию поглощать влагу, как и диоксид углерода, в результате чего упомянутое соединение вновь превращается в карбонат магния. Такие газы, содержащие приблизительно от 5% до 40% об. СО₂, предпочтительно используют после очистки, и, необязательно, ап-концентрации или разбавления газообразного потока.

Дополнительно или в качестве альтернативы диоксид углерода может поступать из наружного источника, такого как стальной цилиндр, или из дымовых газов и/или отработанных газов промышленных процессов с использованием печей и сушилок, и/или с соответствующих реакций карбонатов с кислотами и т.д. Однако следует отметить, что источник диоксида углерода, используемый на стадии b) способа согласно настоящему изобретению конкр