DE69815510T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von gefälltem calciumkarbonat - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von gefälltem calciumkarbonat Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von gefälltem Calciumcarbonat (PCC).
  • Gemäß einem solchen Verfahren wird Calciumhydroxid unter Verwendung von gasförmigem Kohlendioxid karbonisiert.
  • Die Erfindung bezieht sich ebenso auf eine Vorrichtung gemäß Anspruch 11 zum Durchführen der Karbonisierungsreaktion.
  • Gefälltes Calciumcarbonat wird als ein Papierfüll- oder Beschichtungsmittel verwendet. Andere mögliche Gebiete zur Verwendung schließen Farben, Kunststoffe, die Lebensmittelverarbeitungsindustrie, die pharmazeutische Industrie, etc. ein.
  • PCC kann hergestellt werden durch einen Kaustifizierungsprozeß und durch eine Karbonisierungsreaktion. Im Kaustifizierungsprozeß wird Calciumoxid gelöst, wodurch Calciumhydroxid gebildet wird, welches dann mit Natriumcarbonat in flüssiger Phase umgesetzt wird. Als einem Ergebnis werden kaustisches Soda (NaOH) und Calciumcarbonat erhalten, wobei Natriumhydroxid in gelöstem Zustand verbleibt, während Calciumcarbonat gefällt wird. Beide Produkte werden wieder gewonnen und der weiteren Verarbeitung zugeführt.
  • Im Karbonisierungsprozeß wird die aus der Löschung von Kalk erhaltenen Calciumhydroxid-Aufschlämmung mit gasförmigem Kohlendioxid umgesetzt. Dies wird normalerweise durchgeführt, in dem ein kohlendioxidhaltiges Gas, das aus Rauchgas stammt und einen CO2-Gehalt von etwa 20–40% aufweist, in die Ca(OH)2-Mischung eingebracht wird, dessen Feststoffgehalt etwa 20% beträgt. Das CO2-Gas wird dabei in eine wässrige Ca(OH)2-Lösung eingeblasen, wodurch das Gas in Bläschen aufgeteilt wird und der in diesen Bläschen enthaltene Kohlendioxid im umgebenden Wasser aufgelöst wird. Es werden Carbonat-Ionen gebildet, die mit den Ca2+-Ionen reagieren, wodurch Calciumcarbonat erhalten wird, das aus der Lösung gefällt wird.
  • Um einen erschöpfenden Beitrag zu bringen mag erwähnt werden, daß Calciumhydroxid mit Kohlendioxid nicht nur bei der Herstellung von PCC umgesetzt wird, sondern auch in anderen Zusammenhängen wie – unter anderem – der Entschwefelung von Rauchgasen und beim Schrubben in einem Rauchgasschrubber.
  • Mit den Prozessen zur Herstellung von PCC gemäß dem Stand der Technik sind eine Reihe von beträchtlichen Nachteilen verbunden. So wird der herkömmliche Kaustifizierungsprozeß durch Restsalze im PCC gestört. Wenn andererseits PCC durch herkömmliche Kohlendioxid-Karbonisierungsprozesse hergestellt wird, besteht ein Nachteil in der langen Karbonisierungszeit, typischerweise 1 bis 7 h, die für die Reaktion erforderlich ist. Zusätzlich sind die hergestellten PCC-Kristalle von unterschiedlicher Größe und ihre Teilchengröße variiert in einem sehr weiten Bereich.
  • Lösungen des Stands der Technik sind ebenfalls durch die Schwierigkeit beeinträchtigt worden, ausreichend wirksame Massetransportbedingungen zu erzielen, um eine schnelle Kernbildung sowie die gleichzeitige Erzeugung einer riesigen Anzahl von Kristallkeimen, die dann in einer riesigen Anzahl von kleinen Kristallen wachsen würden, zu ermöglichen.
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Stands der Technik zu beseitigen und eine vollständig neue Lösung für die Herstellung von gefälltem Calciumcarbonat aus Löschkalk und Kohlendioxidgas zu erhalten.
  • Die Erfindung beruht auf dem Konzept der Durchführung der Karbonisierung durch Unterziehen einer starken Turbulenz in einer Turbulenzzone, in dem das Kohlendioxidgas mit Calciumhydroxidteilchen durch die Vermittlung von zufälligen Flüssigkeitströpfchen reagiert bzw. umgesetzt wird. Somit werden bei der Reaktion Gas, Flüssigkeit und Feststoffteilchen gleichzeitig unter intensiver Turbulenz und bei einer hohen Energieintensität in Kontakt gebracht. Der Gasstrom absorbiert die Flüssigkeit und die Teilchen und bildet eine Dreiphasen-Turbulenzmischung. Die Lösung gemäß der Erfindung kann auch als ein Dreiphasenprozeß bezeichnet werden, da gleichzeitig drei Phasen vorliegen, wobei die Gasphase das Reaktionsmedium aufbaut.
  • Genau gesagt, ist das Verfahren gemäß der Erfindung durch das gekennzeichnet, was im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 festgelegt ist.
  • Die Vorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt mindestens zwei in Reihe angeordneten Stift- bzw. Bolzenmühlen, die einen oder mehrere rotierbare(n) Schaufelkranz(-kränze) aufweisen, durch die es möglich ist, das in die Vorrichtung eingebrachte Material einer hohen Energieintensität zu unterziehen. Die erste Stift- bzw. Bolzenmühle ist mindestens mit einem Einlaß für Löschkalk und Kohlendioxid und einem Ausgabeauslaß für das Reaktionsprodukt ausgestattet, und die zweite Stift- bzw. Bolzenmühle ist mit einem Einlaß für das Produkt aus der vorangehenden Stift- bzw. Bolzenmühle und einem Ausgabeauslaß für das Reaktionsprodukt ausgestattet. Falls gewünscht kann Gas oder eine Mischflüssigkeit zwischen den rotierenden Schaufelkränzen oder Gruppen von Schaufelkränzen der Stift- bzw. Bolzenmühlen zugeführt werden. Die Stift- bzw. Bolzenmühlen sind miteinander mittels Röhren verbunden, die, falls gewünscht, mit Einlässen für Mischflüssigkeiten ausgestattet sein können.
  • Genauer gesagt ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung durch das gekennzeichnet, was im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 11 festgelegt ist.
  • Die Erfindung bietet beträchtliche Vorteile. So ist die Karbonisierung von Calciumhydroxid extrem schnell. Die Dauer des Ablaufs der Reaktion kann so kurz wie weniger als 1 Sekunde sein. Aufgrund der hohen Energieintensität kann die Karbonisierung bei einem hohen Feststoffgehalt durchgeführt werden (selbst bei 40 bis 60 Gew.-%).
  • Das durch die Erfindung erhaltene Calciumcarbonat ist von homogener Qualität; die Durchmesser des hergestellten PCC können z.B. 20 bis 30 nm, 30 bis 50 nm und 50 bis 100 nm, d.h. im allgemeinen im Bereich von 20 bis 100 nm, gewöhnlich 30 bis 100 nm, sein. Die hergestellten winzigen PCC-Teilchen können auf unterschiedliche Arten verwertet werden: durch deren Kombination zum Bilden von größeren Pigmentteilchen mittels van-der-Waals-Kräften können Teilchencluster erhalten werden, die 10 bis 30, normalerweise 15 bis 20 verbundene Teilchen enthalten. Die Bildung dieser Teilchencluster kann durchgeführt werden durch Einstellen des pH auf einen Wert im Bereich von 6,2 bis 10,8, wodurch das Z-Potential der Teilchen so klein wie möglich ist. Die Teilchen können auch zum Beschichten anderer Pigmente wie Kaolin, Kreide, Talk oder Titandioxid verwendet werden. Die Beschichtung kann durchgeführt werden, indem die zu beschichtenden Pigmente z.B. in der Form einer wässrigen Aufschlämmung zusammen mit kaltem Hydroxid und Kohlendioxid in die Vorrichtung der Erfindung eingeführt wird und, falls erforderlich, der pH-Wert auf einen geeigneten Bereich eingestellt wird, z.B. durch Einbringen von Säure in die Stiftmühlenapparatur während der Herstellung.
  • Die Karbonisierung wird in mehrere (z.B. 3 bis 7) unterschiedliche Prozeßstufen unterteilt. Die Umwandlung des Calciumcarbonats erhöht sich von Schritt zu Schritt; je nach Trockensubstanzgehalt des Calciumcarbonats ist sie bereits nach 3 oder 4 Stufen gewöhnlich nahe bei 100.
  • Durch Aufteilen des Prozesses in Stufen können Mischungskomponenten zu verschiedenen Schichten des CaCO3-Teilchens zugefügt werden, wobei die Komponenten unter anderem die Opazität und die Säurebeständigkeit des Produkts beeinflussen. Als ein Beispiel kann ein Produkt erwähnt werden, welches durch ein Mehrstufenverfahren hergestellt wurde, wobei die erhaltenen Teilchen eine aus Calciumcarbonat bestehende Kernschicht und einige Schalenschichten, die abwechselnd aus Calciumphosphat und Calciumcarbonat bestehen, und eine Oberflächenschicht, die z.B. aus Calciumphosphat besteht, aufweisen. Eine solche Struktur wird die Säurebeständigkeit der Calciumcarbonatteilchen verbessern. Zusätzlich werden Veränderungen im Brechungsindex zwischen den unterschiedlichen Schichten eine verbesserte Opazität im Vergleich zu einem reinen CaCO3-Teilchen liefern.
  • Nachfolgend wird die Erfindung detaillierter untersucht mittels einer detaillierten Beschreibung, den beigefügten Zeichnungen sowie einer Reihe von Arbeitsbeispielen.
  • 1a und 1b liefern eine vereinfachte Seitenansicht und entsprechend eine Sicht von oben der Hauptstruktur einer Vorrichtung, die aus vier in Reihe angeordneten Stift- bzw. Bolzenmühlen besteht.
  • 2 ist die seitliche Schnittprojektion einer Stift- bzw. Bolzenmühle, und
  • 3 und 4 sind Schnittansichten von oben von Einzel- und entsprechenden Doppel-Rotormühlen.
  • Gemäß der Erfindung ist gefunden worden, daß die Massetransportbedingungen in einer Karbonisierungsreaktion in gasförmiger Phase hoch effizient gemacht werden können. Weil die Dichte von Gas geringer ist als die von Flüssigkeit, wird eine Mischintensität in gasförmiger Phase erzielt, die nur etwa 1/1000-tel der Energie erfordert, die in flüssiger Phase zum Erzielen einer äquivalenten Intensität benötigt würde. Durch die Turbulenz wird das Gas mit Feststoffteilchen umgesetzt, die durch Vermittlung von Flüssigkeitströpfchen (d.h. meistens Wassertröpfchen) sich in dem gleichen Mischzustand befinden.
  • Der Karbonisierungsprozeß der vorliegenden Erfindung wird in einer Aerosolphase, d.h. einer gasförmigen Phase ausgeführt, in der Wassertröpfchen dispergiert worden sind und die haupt sächlich Ca(OH)2 als Reagens enthält. Wenn ein Nebel dieser Art dazu gebracht wird, wiederholt auf den die kinetische Energie bereitstellenden Wirbler oder eine Gasturbulenz, die durch den Wirbler in einem schnell rotierenden Strömungskanal erzeugt wird, zu prallen, wird die Oberfläche fortlaufend erneuert, was eine hohe Keimbildungsgeschwindigkeit und schließlich eine große Anzahl von winzigen Teilchen liefert.
  • Gemäß der Erfindung wird deshalb das CO2-Gas einer starken Turbulenz mit einer Energieintensität von > 1.000 kW/m3 unterworfen. In diesem Zustand wird die Ca(OH)2-Aufschlämmung eingeführt, wobei die Lösung einen Feststoffgehalt von <70%, vorzugsweise zwischen 5 und 50%, aufweist. Der Volumenanteil der Ca(OH)2-Lösung/Aufschlämmung des Gasvolumens der Vorrichtung ist klein, normalerweise kleiner als 1%, vorzugsweise etwa 0,1 bis 5‰. Um ein Beispiel zu nennen kann eine Vorrichtung mit einem Gasvolumen von etwa 40.000 cm3 mit ungefähr 10 bis 200 cm3, vorteilhafterweise etwa 50 bis 150 cm3, einer Calciumhydroxid-Aufschlämmung beladen werden, und diesem Aerosol wird eine Energie von ungefähr 2.000 kW/m2 auferlegt.
  • In der Turbulenz werden die Wassertröpfchen in einen Nebel verwandelt und ihre Oberfläche steigt an, wodurch der CO2 sich in Wasser schnell auflöst. Das nebelartige Wasser und das Wasser in der Diffusionsschicht auf der Teilchenoberfläche stehen in effizienter Wechselwirkung. Deshalb erzeugt die kleine Größe der Wassertröpfchen eine große Kontaktoberfläche und beschleunigt die Auflösung. Die Teilchen kollidieren mit einander, wodurch Temperaturspitzen erzeugt werden, die ihrerseits die Reaktion beschleunigen. Somit hat nach vier Turbulenzstufen eine 100%-ige Karbonisierung mit einer 20%-igen CaCO3-Lösung stattgefunden.
  • Die Reaktionen der in Wasser absorbierten Reaktanden sind gegenläufig, d.h. sie laufen in beide Richtungen ab, je nachdem, welche Formen des Auftretens durch die Reaktion verbraucht werden.
  • Zum Liefern von Turbulenz, d.h. für die Turbulenzzone, wird irgendeine Vorrichtung verwendet, die zum Erzeugen einer hohen Energieintensität im Gasvolumen in der Lage ist. Die Vorrichtung ist vorteilhafterweise eine sogenannte Stift- bzw. Bolzenmühle oder eine entsprechende Einrichtung (Schockmischer) oder eine Kugelmühle. Eine vorteilhafte Vorrichtung wird z.B. in der WO-Veröffentlichung 96/23728 beschrieben. Als Regel wird die in Frage kommende Vorrichtung mit Reagenzgas gefüllt und enthält nur kleine Volumina an Materialien z.B. in der Flüssigkeits- oder der Feststoffphase. Diese Bedingung kann ebenso z.B. in einem Scheiben- oder Kegelraffinierer erfüllt werden, die für einen vollkommen anderen Zweck konstruiert sind.
  • Die Turbulenz kann in einer oder mehreren Vorrichtung(en) erzeugt werden. Es ist von besonderem Vorteil, die Reaktion in mehreren, in Reihe (aufeinanderfolgend) angeordneten Mischern durchzuführen, wodurch die selbe, kontinuierliche Erneuerung der Oberfläche des Reagenzfilms wieder und wieder ausgeführt wird.
  • Gemäß der Erfindung wurde gefunden, daß besonders gute Ergebnisse erzielt werden, wenn Kohlendioxidgas maximaler Reinheit in die Reaktion eingeführt wird. Die Reinheit des CO2-Gases sollte vorzugsweise 90% übersteigen. Entsprechend vorteilhafte Ergebnisse werden mit Ca(OH)2-Teilchen erzielt, die eine Größe aufweisen, die < 1 μm ∅ beträgt. Das verwendete Wasser sollte wenig oder kein Fe, Mn oder andere Metalle enthalten.
  • 1a und 1b veranschaulichen eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei vier Bolzenmühlen 2–5 auf einem festen Rahmen 1 in Reihe angeordnet sind. Die Bolzenmühlen können z.B. Einzel- und/oder Doppel-Rotormischer umfassen. Somit umfaßt die Vorrichtung Schaufelkränze, die in unterschiedlichen Richtungen rotieren, oder einen rotierenden Schaufelkranz und einen nicht-rotierenden Schaufelkranz. Ein Paar Rotoren oder ein Paar eines Rotors und eines Stators können mit z.B. fünf Schaufelkränzen ausgestattet sein. Das Ausgaberohr 10–13 aus jeder Bolzenmühle 2–4 ist mit dem Einlaß 7–9 der nächsten Bolzenmühle verbunden. Die Rohstoffzufuhr, d.h. die Zufuhr von Löschkalk und Kohlendioxidgas, läuft durch den Einlaß 6 der ersten Bolzenmühle ab. Das erhaltene Fluid wird von der äußeren Peripherie zum nächsten Mischer 3 aufgrund von Zentrifugalkräften und Unterdruck übertragen, und von dort wird es weiter zu den nachfolgenden Mischern 4, 5 übertragen. Die Bolzenmühlen werden durch Wirbler 14–17 angetrieben.
  • Das Ausgaberohr 13 aus der letzten Bolzenmühle 5 ist im Inneren eines Gastrenntanks oder eines Pumptanks 18 eingepaßt. Im Pumptank 18 wird das Fluid in eine CaCO3-Mischung und ein Gas, welches hauptsächlich CO2 sowie Wasserdampf umfaßt, getrennt. Das CO2-Gas kehrt zum ersten Mischer 6 der Anordnung über die Pumpe 18 und die Zirkulationsleitung 20 zurück, um im Prozeß erneut genützt zu werden. Das Produkt wird durch Verwendung der Pumpe 22 durch den Ausgabeauslaß 21 entfernt. Die CaCO3-Mischung kann entweder als solches oder nach einer Abschlußbehandlung als Pigment verwendet werden.
  • Der Vorteil der Anordnung besteht darin, daß Mischkomponenten bei unterschiedlichen Zwischenstufen des Karbonisierungsprozesses in die Turbulenz eingeführt werden können. Somit kön nen mehr CO2-Gas und Mischkomponenten in die Verbindungsrohre zwischen den Mischern (d.h. den Ausgaberohren 10–13 der Bolzenmühlen) eingeführt werden.
  • Die Vorrichtung kann auch so als eine Einrichtung angeordnet werden, daß ein Mehrfach-Peripherie-Rotor so konstruiert ist, daß ein Durchmesser gemäß dem Beispiel vorliegt, und Mischkomponenten in die Mischkammer bei den Statoren zugeführt werden.
  • 2 bis 4 liefern Seitenschnitt- und entsprechende Ansichten von oben der in der Erfindung verwendeten Bolzenmühle. Die Bolzenmühle hat eine Trommel 31 von ziemlich niedriger Höhe, und beim oberen Teil davon ist eine Zufuhröffnung (Einlaß) 32 bereitgestellt. Ein oder mehrere Schaufelkranz(kränze) oder Schleifperipherien 33, 34 sind im Inneren der Trommel so angeordnet, daß mindestens einer der Ringe auf Trägern rotierbar montiert ist. Die zweite schleifende Peripherie ist statisch oder rotierbar montiert. Die planaren Umfangsscheiben der schleifenden Ringe sind mit senkrechten Stiften bzw. Bolzen 35 ausgerüstet. In 3 ist eine Doppelring-Bolzenmühle gezeigt, wobei beide schleifenden Ringe rotierbar sind, und 4 veranschaulicht eine Ausführungsform, in der Statoren mit senkrechten schleifenden Stiften bzw. Bolzen zwischen den rotierbaren Bolzenringen bereitgestellt sind.
  • Wie aus 2 ersichtlich kann die Lücke zwischen den Schleifring-Sätzen so angeordnet werden, daß diese in der Radialrichtung größer wird.
  • Zusätzlich ist ein Tangentialausgaberohr 36 an der schleifenden Trommel befestigt.
  • Die dichtgepunkteten Linien zeigen den Weg von Feststoff/-Flüssigkeit an, was durch die Bolzenmühle prozessiert wird.
  • Wie oben erwähnt werden besondere Vorteile erzielt durch eine Reihenanordnung von mehreren Turbulenzzonen. Diese können aber auch durch eine einzelne Bolzenmühle ersetzt werden. So kann eine Anordnung, die einer Dreifachmischerkombination entspricht, erreicht werden durch eine 1.400 ∅-Rotor/Stator-Kombination mit 11–15 rotierenden Schaufelkränzen. Alternativ kann ein Zweifach-Rotormischer mit 5 Ringen mit einem Einfach-Rotormischer mit 10 Ringen kombiniert werden. Bei einer solchen Kombination ist es der Zweifach-Rotormischer, der das Fluid herstellt, und der Einfach-Mischer prozessiert das Fluid weiter.
  • Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann zur Herstellung von Calciumcarbonat sowie zur Modifikation von Calciumcarbonat und anderen Pigmenten verwendet werden. Im letzteren Fall können Pigmente z.B. von PCC-Teilchen beschichtet werden, die zum Verbessern der optischen Eigenschaften der Pigmente verwendet werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform werden Mischkomponenten in die Karbonisierungsreaktion oder die Modifikation von Pigmenten eingebracht. Beispiele geeigneter Mischkomponenten schließen (NaPO3)6, Phosphorsäure, Hexameta-, Pyro-, Tripoly-, Poly- oder Ultraphosphorsäure, Aluminium T, Aluminium-Kieselsäurechlorid oder -fluorid und Aluminiumsulfat ein. Die Mischkomponenten können in gasförmiger Form in den Reaktor eingebracht werden.
  • Als ein Beispiel kann eine Ausführungsform genannt werden, bei der das Ziel darin besteht, die Säurebeständigkeit des Calciumcarbonats zu verbessern. Dabei wird Phosphorsäure H3PO4 (oder ein Phosphorsäurederivat) in die Vorrichtung zusätzlich zum Kohlendioxid eingeführt, und die Phosphorsäure wird vergast. Als Feststoff können Calciumhydroxid, welches gleichzeitig karbonisiert wird, oder Calciumcarbonat, welches zuvor mit der Vorrichtung hergestellt wurde, verwendet werden, wobei das Calciumcarbonat in der Vorrichtung beschichtet wird durch erneutes Durchleiten desselben durch die Vorrichtung zusammen mit den Mischkomponenten. Beide Wege sind auch auf die Behandlung anderer Pigmente anwendbar.
  • Erste Alternative: HP3O4 Gas
    H2O Wasser
    CaCO3 Teilchen.
  • Zweite Alternative: CO2 Gas
    Ca (OH)2 + H2O-Mischung
    Pulver oder Mischung aus Pulver + Wasser
    • – Kaolin
    • – Titaniumdioxid
    • – Kalk (CaCO3)
    • – gemahlener Kalkstein
    • –CaCO3 (gefälltes CaCO3 (PCC)).
  • Zu dem Obigen wird während einer Zwischenstufe im Prozeß ein Zusatzstoff hinzugefügt, wodurch Produkte erhalten werden, die sich von CaCO3 im Hinblick auf ihre Opazität und Säurebeständigkeit unterscheiden.
  • Die erhaltenen Teilchen enthalten z.B. folgendes:
    Kern CaCO3
    Schicht Ca3(PO4)2
    Schicht CaCO3
    Oberfläche Ca3(PO4)2
  • Veränderungen im Brechungsindex zwischen den unterschiedlichen Schichten liefern eine verbesserte Opazität im Vergleich zu einem reinen CaCO3-Teilchen.
  • Die nachfolgenden Beispiele werden zur Veranschaulichung der Erfindung geliefert, ohne ihren Schutzumfang einzuschränken. Die Beispiele wurden in der Vorrichtung von 1 ausgeführt mit den nachfolgenden, sich gewöhnlich im Turbulenzvolumen befindlichen Komponenten:
    Gas 40.000 cm3
    Flüssigkeit 80 cm3
    Teilchen 20 cm3
  • Beispiel 1 Reaktion: Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
    Testvorrichtung Einfach-Rotor-Mischer, Energieintensität 2.000 kW/m3
    Gas das Doppelte der Äquivalenzmenge von CO2 – 100%
    Ca(OH)2-Mischung Feststoffgehalt 5% Wasser 95%
  • Tabelle 1
    Figure 00140001
  • Beispiel 2 Reaktion: Ca (OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
    Testvorrichtung Einfach-Rotor-Mischer, Energieintensität 2.000 kW/m3
    Gas CO2 –100%; Zufuhr 2 × die Äquivalenzmenge
    Ca(OH)2-Mischung Feststoffgehalt 10% Wasser 90%
  • Tabelle 2
    Figure 00140002
  • Beispiel 3 Reaktion: Ca (OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
    Testvorrichtung Zweifach-Rotor-Mischer, Energieintensität 3.700 kW/m3
    Gas CO2 –100%; Zufuhr 2 × die Äquivalenzmenge
    Ca(OH)2-Mischung Feststoffgehalt 20% Wasser 80%
  • Tabelle 3
    Figure 00150001
  • Beispiel 4 Reaktion: Ca (OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
    Testvorrichtung Zweifach-Rotor-Mischer, Energieintensität 5.500 kW/m3
    Gas CO2 –100%; Zufuhr 2 × die Äquivalenzmenge
    Ca(OH)2-Mischung Feststoffgehalt 50% Wasser 50%
  • Tabelle 4
    Figure 00160001
  • Beispiel 5 Reaktion: Ca (OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
    Testvorrichtung Zweifach-Rotor-Mischer, Energieintensität 3.700 kW/m3
    Gas CO2 – 25%; Zufuhr 2 × die Äquivalenzmenge; Luft – 75%
    Ca(OH)2-Mischung Feststoffgehalt 10% Wasser 90%
  • Tabelle 5
    Figure 00160002
  • Wie aus den obigen Tabellen ersichtlich stört Luft, die mit CO2 vermischt ist, die Reaktion von CO2 mit dem Ca(OH)2-Teilchen.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Herstellung von gefälltem Calciumcarbonat, wobei Calciumhydroxid mit gasförmigem Kohlendioxid carbonisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Carbonisierung in Gasphase ausgeführt wird durch Inkontaktbringen von Calciumhydroxid und Flüssigkeitsnebel mit Kohlendioxidgas bei einer Turbulenz, die eine Energieintensität von über 1.000 kW/M3 aufweist.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Flüssigkeit weniger als 1% des Volumens des Gases beträgt.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlendioxid einen Reinheitsgrad von mindestens 90% aufweist.
  4. Verfahren gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlendioxid und das Calciumhydroxid einer Energieintensität von ungefähr 1.000 bis 000 kW/m3 unterzogen werden.
  5. Verfahren gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumhydroxid in mehreren, in Reihe angeordneten Turbulenzzonen carbonisiert wird.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Pigmente, die mit dem erzeugten Calciumcarbonat beschichtet sind, in wenigstens eine Turbulenzzone eingeführt werden.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Kaolin, Titandioxid, Kreide, zerkleinerter Kalkstein oder gefälltes Calciumcarbonat in wenigstens eine Turbulenzzone eingeführt wird.
  8. Verfahren gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Carbonisierung in einer Turbulenzzone ausgeführt wird, die eine Stift- bzw. Bolzenmühle umfaßt.
  9. Verfahren gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß reaktives Gas in die Turbulenzzone eingeführt wird, um das Calciumcarbonat zu modifizieren, wobei das Gas Fluorwasserstoff, Aluminiumchlorid, Kieselsäurechlorid oder -fluorid oder Titantetracholorid umfaßt.
  10. Verfahren gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gas-übertragenden Flüssigkeitströpfchen in zerstäubter Form vorliegen.
  11. Vorrichtung zur Herstellung von Calciumcarbonat durch Carbonisieren von Calciumhydroxid, wobei Kohlendioxid mit Calciumhydroxid über einen Flüssigkeitsnebel umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung umfaßt: – mindestens zwei in Reihe angeordnete Stift- bzw. Bolzenmühlen, die einen oder mehrere rotierbare(n) Schaufelkranz (-kränze) aufweisen, die dazu verwendet werden können, eine hohe Energieintensität auf das in die Vorrichtung eingeführte Material auszuüben, – eine erste Stift- bzw. Bolzenmühle, die mit mindestens einem Einlaß für Löschkalk und Kohlendioxid und einem Auslaß für das Reaktionsprodukt ausgerüstet ist, – eine zweite Stift- bzw. Bolzenmühle, die mit einem Einlaß für das Produkt der ersten Stift- bzw. Bolzenmühle und einem Auslaß für das Reaktionsprodukt ausgerüstet ist, und – Röhren, die die Stift- bzw. Bolzenmühlen miteinander verbinden, wobei die Röhren falls gewünscht mit Einlässen für die Mischflüssigkeiten ausgestattet sein können.
  12. Vorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stift- bzw. Bolzenmühlen mit Einlässen ausgestattet sind, die verwendet werden können zum Zuführen von Gas oder Mischflüssigkeit zwischen sich drehenden Schaufelkränzen oder Gruppen von Schaufelkränzen.
  13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie drei bis sieben in Reihe angeordnete Stift- bzw. Bolzenmühlen umfaßt.
  14. Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stift- bzw. Bolzenmühle mit einem Zweifachrotor und/oder einem Einfachrotor-Stator-Mischer oder einer Mischergruppe ausgestattet ist.
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