KR900000081B1 - 탄산칼슘의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

탄산칼슘의 제조방법

제1도는 본 발명의 장치의 개략도이다.

본 발명은 탄산칼슘의 새로운 제조공정에 관한 것이다.

탄산칼슘은 제지, 고무, 플라스틱, 도료, 식품, 화장품 및 의약품등의 여러 분야에 널리 이용되어 있으며, 그 목적에 따라서 적당한 결정형, 입자도, 비중, 분산성 또는 계면활성이 요구되고 있다.

탄산칼슘을 제조하는 방법은 지금까지 여러 방법이 확립되어 있다.

1. 예를 들면 소석회나 생석회에 탄산나트륨등을 가하여 복분해하는 방법.

2. 수산화암모늄 또는 알카리금속의 수산화물로 알카리성으로 한 염화칼슘 수용액에 규산소다를 첨가하고 탄산가스를 첨가하여 탄산칼슘을 제조하는 방법(일본 특허공고 소43-25147호).

3. 수산화암모늄 또는 알카리금속의 수산화물로 알카리성으로 한 염화칼슘 수용액에 온도를 35℃ 이하로 유지하며, 탄산 또는 탄산가스를 첨가하여 탄산캄슘을 제조 하는방법 (일본 특허공고 소43-25148호).

4. 염화칼슘 수용액과 탄산가스를 온도 20℃ 미만에서 수산화 암모늄으로 pH8이상으로 한 수용액중에서 반응시키는 방법(일본 특허공고 소43-22784호).

기타 여러 방법이 있었다.

5. 탄산가스 기류중에서 수산화칼슘을 분무하면서 반응시키는 방법(일본 특허공개 소53-39998호).

그러나 이들 액중에서 반응시키는 방법은 입자의 크기를 조절하기가 어렵고 더구나 입자의 형태를 조절하기도 어려울 뿐만 아니라 분산성등이 좋지 못한 결점이 있다. 또한 탄산 가스 기류중에서 수산화칼슘을 반응시키는 방법은 수산화칼슘을 물과 혼합하여 이루어진 석회유로부터는 원료물질인 석회석에 필연적으로 함유되는 철성분, 동성분 및 기타 불순물이 필연적으로 함유되어 있고 이들이 석회유중에 포함된 불순물로 철의 산화물이나 수산화물이 그대로 혼입되어 있어 제거하기 어려운 단점이 있었다.

본 발명자는 이러한 문제점을 해결하고자 오랜 연구를 행한 결과 탄산가스 분위기중에 염화칼슘 수용액 또는 염화칼슘 수용액에 기타 물질을 첨가하여 기상에서 반응을 시키면 입자의 크기를 10nm로부터 1000nm로 자유로이 조절할 수 있을 뿐만 아니라 입자의 형태도 6벙정계, 사방정계 또는 구형에서 판상형의 여러 형태로 자유롭게 조절할 수 있으며, 탈색 및 불순물 제거가 간편하고 온도 조절이 가능한 탁월한 방법을 발명하여 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명을 첨부된 도면으로 성세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 사용되는 장치의 개략도이다.

상기 도면에서 부호 1은 가압 내부, 2는 스프레이어, 3은 필터, 4는 콕크, 5는 탄산가스 주입구, 6은 본 장치의 온도 조절용 스팀자켓, 7은 압력게이지, 8 및 9는 스팀 및 냉각수의 입구 및 출구이며, P는 펌프이고 가는 반응기내의 액체 수위를 나타낸 것이다.

본 발명은 탄산가스 분위기중에서 CaCl₂및 NH₄OH가 함유된 용액을 미세입자로 스프레이하면서 기상 반응시킴으로서 행하여진다.

이때의 반응을 반응식으로 표시하면 다음과 같다.

CaCl₂+ 2NH₄OH + CO₂→ CaCO₃+2NH₄Cl+H₂O

생성된 CaCl₂입자는 필터 3에 의하여 여과되며, 여액중의 NH₄CI은 회수하여 소석회와 반응시켜서 염화캄슘을 얻으며, 반응식으로 표시하면 다음과 같다.

Ca(OH)₂+2NH₄Cl → CaCl₂+2NH₄OH

이 반응에서 얻어진 CaCl₂와 NH₄OH는 다시 반응에 사용하여 순환시킨다.

원료물질로 사용되는 CaCl₂는 석회석(CaCO₃)을 가소하여 얻어진 생석회(CaO)를 물로 수화시켜서 수산화칼슘(Ca(OH)₂)을 얻고 이 수산화칼슘을 염화암모늄과 반응시켜서 염화칼슘을 얻는다.

공지의 석회유(수산화칼슘)을 사용하는 방법에서는 석회유가 물과 혼합하면 현탁액으로 존재하며, 이때에 혼재하며, 최종 생성물인 탄산칼슘에 불순물로 작용하는 철, 마그네슘, 동 및 기타 금속들도 산화물이나 수산화물로 혼재하기 때문에 그대로 반응물질로 함유되어 최종생성에 혼입되게 된다.

그러나 본 발명에서는 석회유를 염화암모늄과 반응시에 수산화칼슘만이 염화칼슘으로 복분해되고 기타 불순물은 불용성분으로 남기 때문에 간단히 여과함으로서 불순물을 제거할 수 있다.

이때의 대략의 반응을 반응식으로 나타내면 다음과 같다.

Ca(OH)₂+Fe₂O₃+Mg(OH)₂+2NH₄Cl→CaCl₂+Fe₂O₃↓+Mg(OH)₂↓+2NH₄OH

따라서 간단히 원료물질을 정제할 수 있다.

본 반응에서는 염화칼슘의 농도를 조절하여 스프레이함으로서 생성되는 탄산칼슘의 입자도를 100nm에서 1000nm까지 자유로이 조절할 수 있다.

또한 염화칼슘액의 PH를 조절함으로서 생성되는 탄산칼슘의 결정의 형태를 조절할 수 있다. 예를 들면 pH 약 5-6에서 반응시키면 6방정계의 결정을 얻을 수 있으며, pH 약 7에서 반응시키면 구형 결정을 얻을 수 있고 pH 약 8-12에서 반응시키면 사방정계의 결정을 얻을 수 있다.

염화칼슘 용액내에 계면활성제 또는 소디움 트리폴리포스페이트를 소량 첨가하여 반응을 행하면 분산도가 대단히 우수한 탄산칼슘이 얻어진다.

이때에 사용되는 계면활성제로서는 고급지방산의 알카리금속류, 고급알콜 황산 에스테르의 알카리금속염, 황산화유, 고급지방산알키롤 아마이드의 황산에스테르의 알카리금속염 등과 같은 음이온 계면활성제, 알킬벤질암모니움클로라이드등과 같은 4급 암모니움계의 양이온 계면활성제, 고급지방산의 글리세린 에스테르와 같은 비이온성 계면활성제등이다.

또한 교질형 탄살칼슘을 제조하기 위하여는 소량의 ZnCl₂, MgCl₂또는 Al₂(SO₄)₃와 같은 무기염류를 가하여 반응시키면 얻어진다.

본 발명에서는 오토크레이브내의 탄산가스압은 1-10기압 또는 그 이상의 압력을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 3-8기압의 압력을 사용한다.

본 반응에서 반응온도는 임계적이 아니며, 약 0-100℃의 반응온도를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 10-30℃의 온도이다.

본 반응에 사용되는 CaCl₂용액의 농도는 5%-30%(중량)을 사용함이 바람직하며, 낮은 농도의 CaCl₂용액을 사용하면 더욱 미세한 입자도의 탄산칼슘을 얻을 수 있다.

본 발명에서는 얻어지는 탄산칼슘의 용도에 따라서 더욱 낮은 농도 또는 더욱 높은 농도의 염화칼슘 용액을 사용할 수도 있다. 약 10-20%(중량)의 염화칼슘 수용액을 사용함이 바람직하다.

다음에 실시예로서 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

[실시예 1]

제1도의 반응기에 필터(3)을 장치하고 30℃에서 정제한 탄산가스를 5를 통하여 송입하고 내압을 5기압으로 유지하며, 당량의 수산화암모늄을 함유하는 15%의 염화칼슘 수용액을 pH를 6으로 조절한 스프레이어(2)로부터 분사시키며 반응시킨다.

반응은 순간적으로 진행되며, 반응에 의하여 생성된 미세 CaCO₃입자는 필터 3에 의하여 여과되며, 액량은 약 (가)의 수준이 되도록 조절하여 반응기내의 압력을 약 5기압으로 조절한다. 미반응의 CaCl₂는 콕크 4를 통하여 펌프 P에 의하여 다스 스프레이 2를 통하여 순환시키며, 반응에 의하여 생성된 NH₄Cl은 다시 정제된 Ca(OH)₂와 반응시켜서 CaCl₂및 NH₄OH 용액의 형태로 순환시켜 사용한다.

필터에 모인 CaCO₃를취하여 정제수로 세척하고 건조시켜서 정제된 미세 6방정계의 결정을 얻는다.

이렇게 얻어진 결정은 다음의 특성을 가진다.

입 자 도 : 200-250nm

결정형태 : 6방정계

[실시예 2]

반응기내의 탄산가스압을 약 7기압으로 유지하며, pH를 약 9로 유지한 CaCl₂및 NH₄Cl 수용액(CaCl₂농도 약 10%)을 실시예 1과 유사한 방법으로 반응시켜서 CaCO₃를 얻는다.

입 자 도 : 150nm-200nm

결정형태 : 사방정계

[실시예 3]

실시예 1과 유사한 방법으로 비이온성 계면활성제인 모노폴 NX(상품명)를 소량 첨가하고 당량의 NH₄CH를 함유하는 12% CaCl₂수용액(pH 약 7.0)을 실시예 1과 유사한 방법으로 반응시켜서 분산도가 극히 우수한 CaCO₃를 얻는다.

입 자 도 : 150nm-220nm

입자형태 : 6방정계 및 사방정계

[실시예 4]

실시예 1과 유사한 방법으로 실시예 1에서 CaCl₂용액에 MgCl₂만을 소량 첨가한 후 반응시켜서 교질형 CaCO₃를 얻는다.

Claims (4)

1. 가압 반응기내에 1-10기압의 탄산가스 분위기중에 염화칼슘 5-30%(중량) 및 당량 내지 약간 과량의 수산화암모늄을 함유하고 액성을 중성 내지 알카리성으로 조절한 액을 0-50℃의 온도에서 연속적으로 분무시키며, 반응시켜서 입자도 100nm-1000nm의 미세 탄산칼슘을 연속적으로 제조하는 방법.
2. 가압 반응기내에 1-10기압의 탄산가스 분위기중에 염화칼슘 5-30%(중량) 및 당량 내지 약간 과량의 수산화암모늄을 함유하고 여기에 계면활성제 또는 무기염류를 촉매량 가하고 액성을 중성 내지 알카리성으로 조절한 액을 0-50℃의 온도에서 연속적으로 분무시키며, 반응시켜서 입자도 100nm-1000nm의 미세 탄산칼슘을 연속적으로 제조하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 계면활성제는 비이온성 계면활성제, 음이온 계면활성제, 또는 양이온 계면활성제를 촉매량 첨가하여 반응시키는 방법.
4. 제2항에 있어서, 무기염류로 소디움트리폴리포스페이트, ZnCl₂, MgCl₂또는 Al₂(SO₄)₃를 촉매량 첨가하여 반응시키는 방법.

Images