DE69620423T2 - Verfahren zur herstellung von reinem calciumkarbonat - Google Patents

Verfahren zur herstellung von reinem calciumkarbonat

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Description

  • Diese Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Herstellung von hochreinem Calciumcarbonat und konkreter ein Verfahren zur Behandlung der aus einem Kalkbrennofen ausströmenden Rauchgase, um hochreines, gefälltes Calciumcarbonat herzustellen.
    • Beschreibung des Standes der Technik
  • Infolge von Umweltschutzbedenken sind Kalkbrennöfen zum Brennen von Kalkstein mit Hilfsmitteln zur Kontrolle der partikulären Emission der aus Kalkbrennöfen ausströmenden Rauchgase versehen. Die aus diesen Kalkbrennöfen ausströmenden Partikel enthalten üblicherweise gebrannten Kalk (CaO), Kalksteinfeinstaub (CaCO&sub3;) und Brennstoffrückstände, wie Kohlenasche oder Öl. Die Menge dieses Materials kann zwischen 5 und 50% der ausströmenden Rauchgase ausmachen. Diese Partikel oder dieser Kalkbrennofenstaub (LKD) weisen eine dunkelgraue Farbe und einen geringen kommerziellen Wert auf. Etwas Kalkbrennofenstaub kann zu einem geringen Preis verkauft oder, wenn möglich, dem gebrannten Kalkprodukt zugesetzt werden. Die Hauptmenge des angesammelten Kalkbrennofenstaubs muss jedoch beseitigt werden.
  • Das Sammeln des Kalkbrennofenstaubs wird durch Nass- oder Trockenabscheidung der Rauchgase erreicht. Bei der Trockenabscheidung wird der Kalkbrennofenstaub mit Hilfe eines Zyklons oder einer Beutelfiltergehäuse-Ausrüstung abgetrennt, wobei der Kalkbrennofenstaub von den restlichen Rauchgasen abgetrennt und gesammelt wird, ohne dass es erforderlich ist, die Partikel zu befeuchten. Bei der Nassabscheidung wird Wasser in die Rauchgase gesprüht und damit vermischt, um die Staubpartikel abzufangen, so dass der Kalkbrennofenstaub als Suspension gesammelt wird. Das Wasser mit der Kalkbrennofenstaub-Suspension aus dem Nassabscheider wird dann in einem Teich oder einem Becken gesammelt, wo man die Feststoffe absetzen lässt. Das Wasser wird dann in den Abscheider zurückgeleitet oder für andere Zwecke verwendet. Da die Feststoffe aus dem Kalkbrennofenstaub im Sammelbecken zunehmen, müssen sie in regelmäßigen Abständen entfernt und beseitigt werden.
  • Gefälltes Calciumcarbonat ist ein Pigment mit breiter Anwendung in der Papier- und Kunststoffindustrie. Es wird auch, abhängig von Reinheit, Teilchengröße und Weißgrad, für viele andere Anwendungen genutzt. Gefälltes Calciumcarbonat in hoher Pigmentqualität wird normalerweise hergestellt, indem zunächst Kalk unter Bildung einer 5 bis 30% Feststoffe enthaltenden Kalkmilch-Suspension gelöscht und dann Kohlendioxidgas (CO&sub2;) in die Suspension eingeleitet wird. Diese Reaktion ist sehr einfach, und durch Steuerung der Reaktionsbedingungen können Partikel von unterschiedlicher Größe und Form gebildet werden. Der Weißgrad des Materials ist von der Qualität des gebrannten Kalks und der Fähigkeit, die großen Sandteilchen aus der Calciumhydroxid-Suspension abzutrennen, abhängig. Wenn der gebrannte Kalk hohe Anteile an Eisen oder Mangan aufweist, wird der Weißgrad des gefällten Calciumcarbonats gering sein.
  • Ein Verfahren zur Carbonisierung von Kalk, der als Suspension in Wasser vorliegt, ist bereits bekannt (siehe EP-A-480587 und US-A-2485350). Die physikalischen Konstanten für Calciumhydroxid sind im Handbook of Chemistry and Physics, 68. Auflage, Seite B-80 aufgeführt, wobei für die Löslichkeit in kaltem Wasser 0,185 und in heißem Wasser 0,077 g pro 100 cm³ angegeben wird.
  • Daher ist es Aufgabe dieser Erfindung, ein wie durch Patentanspruch 1 definiertes Verfahren zur Herstellung von hochreinem Calciumcarbonat bereitzustellen, das zur Verwendung für derartige Pigmente geeignet ist, ohne dass die Bildung einer herkömmlichen Suspension von gelöschtem Kalk erforderlich ist, oder bei dem nur die klare überstehende Lösung der so gebildeten Kalkmilchsuspension verwendet wird.
  • Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist, ein Verfahren zur Behandlung der aus einem Kalkbrennofen ausströmenden Rauchgase bereitzustellen, um wertvolle Materialien abzutrennen, die andernfalls unter Anwendung herkömmlicher Methoden beseitigt würden.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung von hochreinem Calciumcarbonat durch Behandlung derartiger Rauchgase bereitzustellen.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, hochreines Calciumcarbonat aus Kalkbrennofenstaub herzustellen, indem dieses Nebenprodukt zur Bildung einer klaren Lösung von gesättigtem Calciumhydroxid verwendet wird.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, sehr reines gefälltes Calciumcarbonat von hohem Weißgrad durch Einleiten von CO&sub2; in das klare Wasser von Kalkbrennofen- Nassabscheidern herzustellen.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es wird ein Verfahren zur Herstellung von hochreinem Calciumcarbonat erklärt, wobei eine Quelle für unreines Calciumoxid unter Bildung einer wässrigen Suspension mit Wasser vereint wird. Das Calciumoxid hydratisiert unter Bildung von Calciumhydroxid. Die Feststoffe innerhalb der Suspension lässt man absetzen, so dass eine klare, gesättigte Lösung von Calciumhydroxid gebildet wird. Die klare, gesättigte Lösung von Calciumhydroxid wird mit Kohlendioxidgas in Kontakt gebracht, so dass das Calciumhydroxid mit dem Kohlendioxid unter Bildung eines hochreinen Calciumcarbonat-Niederschlags reagiert. Man lässt den hochreinen Calciumcarbonat-Niederschlag absetzen und trennt ihn ab.
  • Bevorzugt ist die Quelle für Calciumoxid ein Nebenprodukt der Behandlung der Rauchgase, die aus einem Kalkbrennofen ausströmenden Kalkbrennofenstaub enthalten. Diese Quelle für Calciumoxid ist erhältlich, indem die Rauchgase durch einen Kalkbrennofenstaub-Abscheider geleitet werden. Der Calciumoxid enthaltende Kalkbrennofenstaub wird dadurch von den übrigen Rauchgasen abgetrennt. Der abgetrennte Kalkbrennofenstaub wird mit Wasser gemischt, so dass eine wässrige Suspension des Kalkbrennofenstaubs gebildet wird. Dadurch wird die Hydratisierung des im Kalkbrennofenstaub enthaltenen Calciumoxids unter Bildung von Calciumhydroxid ermöglicht. Man lässt die Feststoffe innerhalb der Suspension absetzen, so dass eine klare, gesättigte Lösung von Calciumhydroxid gebildet wird. Die gesättigte Lösung von Calciumhydroxid wird dann mit Kohlendioxidgas in Kontakt gebracht, so dass das Calciumhydroxid unter Bildung eines hochreinen Calciumcarbonat-Niederschlags umgesetzt wird. Man lässt den Calciumcarbonat-Niederschlag vom überstehenden Wasser der Lösung absetzen. Der Niederschlag wird vom überstehenden Wasser abgetrennt, und das überstehende Wasser kann danach wiederverwertet und als Wasser, das wie vorstehend beschrieben mit dem abgetrennten Kalkbrennofenstaub unter Bildung einer Suspension gemischt wird, verwendet werden.
  • Zusätzliche Erfindungsgegenstände, Merkmale und Vorzüge, die alle Teil der durch die Ansprüche definierten Erfindung sind, sind aus der nachstehend aufgeführten Beschreibung ersichtlich.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Abb. 1 ist eine Fotografie von gefällten Calciumcarbonat-Partikeln, mit Hilfe eines Elektronenmikroskops vergrößert dargestellt, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden.
  • Abb. 2 ist eine Zeichnung, die die Teilchengrößenverteilung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Calciumcarbonat-Partikel zeigt.
  • Abb. 3 ist ein Prozessablaufdiagramm für die Herstellung von hochreinem Calciumcarbonat nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
    • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Das Verfahren der vorliegenden Erfindung erfordert eine Quelle für relativ unreines Calciumoxid. Eine günstige Quelle ist Kalkbrennofenstaub (LKD), ein Nebenprodukt des Kalksteinbrennens, obwohl andere Quellen für Calciumoxid, wie Zementofenstaub, Flugstaub oder andere Calciumoxid/Calciumhydroxid enthaltende Materialien verwendet werden können. Bei modernen Produktionsanlagen für gebrannten Kalk müssen die beim Calcinierungsvorgang aus den Kalkbrennöfen ausströmenden Rauchgase bearbeitet werden, um die mitgeführten Partikel, die andernfalls in die Luft freigesetzt würden, abzutrennen. Diese Partikel werden üblicherweise mit Hilfe von Filtern oder Abscheidern als trockene oder befeuchtete Partikel entfernt. Die Kalkbrennofenstaub-Partikel sind grobkörnige dunkelgraue oder braune Partikel. Bei der Nassabscheidung wird Wasser in die Rauchgase gesprüht, um die Partikel abzufangen, so dass die Kalkbrennofenstaub-Partikel als Teil einer wässrigen Suspension gesammelt werden. Die Suspension wird dann in ein Sammelbecken überführt, und man lässt die Feststoffe aus der Suspension absetzen. Nach dem Absetzen kann das klare Wasser in den Abscheider zurückgeführt werden. Wenn der Gehalt an Feststoffen im Sammelbecken ansteigt, müssen diese entfernt und beseitigt werden.
  • Es wurde festgestellt, dass der aus den Rauchgasen entfernte Kalkbrennofenstaub zur Herstellung eines kommerziell wertvollen Materials in Form von hochreinem Calciumcarbonat verwendet werden kann. Der Kalkbrennofenstaub aus Suspensionen, die bei der Nassabscheidung gebildet werden, oder alternativ aus Suspensionen aus trockenem Kalkbrennofenstaub, der gesammelt und mit Wasser gemischt wurde, setzt sich rasch aus der Suspension ab. Der aus den Rauchgasen entfernte gebrannte Kalk reagiert mit dem Wasser der Suspension unter Bildung von Calciumhydroxid. Die weitaus größte Menge dieses Calciumhydroxids wird im Kalkbrennofenstaub, der sich aus der Suspension absetzt, zurückgehalten, jedoch wird wegen der sehr geringen Löslichkeit des Calciumhydroxids in Wasser das Wasser sehr schnell mit Calciumhydroxid gesättigt. Die Löslichkeit von Calciumhydroxid in Wasser schwankt mit der Temperatur, beträgt jedoch ungefähr 0,15 Gewichtsprozent. Wegen des großen Volumens der behandelten Lösungen liegt die Temperatur der Lösung in den meisten Fällen im Bereich der Umgebungstemperatur, das heißt bei ungefähr 20 bis 45ºC.
  • Die Löslichkeit von Calciumcarbonat ist viel geringer als die von Calciumhydroxid. Dieser Löslichkeitsunterschied ermöglicht die Bildung des Calciumcarbonat-Niederschlags. Die Konzentration an Calciumcarbonat-Niederschlag in einer Suspension beträgt lediglich 0,1 bis 0,2% Feststoffe. Diese sehr verdünnte Suspension von Calciumcarbonat-Niederschlag wird durch Absetzen und Filtrieren entwässert. Das Calciumcarbonat kann dann als Suspension mit hohem Feststoffgehalt oder nach weiterer Trocknung als trockenes Pulver verkauft werden. Durch Verwendung einer sehr verdünnten Suspension von gefälltem Calciumcarbonat und Konzentration der Feststoffe in einem Klär-/Verdickungsbehälter kann die klare überstehende Lösung zur Nassabscheidung der Rauchgase in den Abscheider zurückgeführt werden. Somit kann das Verfahren, obwohl große Mengen an Wasser verwendet werden, durch die Wiederverwertung ein geschlossenes Kreislaufsystem aufweisen. Da die Menge an hergestelltem Calciumcarbonat im Vergleich zum behandelten Wasservolumen sehr gering sein kann, das heißt, ungefähr 0,15 pounds Calciumcarbonat pro Gallone Suspension, können typische Calcinierungsanlagen täglich Millionen von Gallonen verarbeiten.
  • Einer der Vorteile des durch Behandlung des aus den Rauchgasen entfernten Kalkbrennofenstaubs hergestellten Calciumcarbonats besteht darin, dass die hergestellten Calciumcarbonat-Partikel eine hohe Reinheit und eine einheitliche Teilchengröße aufweisen. Der hier verwendete Begriff "hochrein" bezieht sich auf die Eigenschaft, weniger als ungefähr 1 Gewichtsprozent Verunreinigungen aufzuweisen. Abb. 1 zeigt eine 2340-fach vergrößerte elektronenmikroskopische Fotografie von gefällten Calciumcarbonat-Partikeln, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden. Wie ersichtlich, entsprechen die Calciumcarbonat-Partikel der vorherrschenden Calcit-Varietät, weisen eine kubische Form und im allgemeinen einheitliche Größe auf. Abb. 2 veranschaulicht die typische Größenverteilung von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Calcit-Partikeln. Wie ersichtlich, weisen über 90 Prozent der Partikel einen äquivalenten sphärischen Durchmesser zwischen 2 und 10 um auf.
  • Abb. 3 zeigt ein Prozessablaufdiagramm für die Behandlung der Kalkbrennofen- Rauchgase, wobei das Calciumcarbonat-Produkt gebildet wird. Die Kalkbrennofenstaub aus dem Kalkbrennofen 10 enthaltenden Rauchgase werden in einen Kalkbrennofenstaub- Abscheider 12 geleitet, in diesem Falle in einen Nassabscheider. Obwohl ein Nassabscheider verwendet wird, sollte angemerkt werden, dass andere Kalkbrennofenstaub-Filterverfahren ebenfalls angewandt werden können, wie Zyklone oder Beutelfilter. Tatsächlich könnte die gesättigte Calciumhydroxid-Lösung, die entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildet wird, nach dem herkömmlichen Verfahren des Löschens von Kalk erhalten werden, es wird jedoch nur die klare, überstehende Lösung der Kalkmilch verwendet. Wenn ein Trockenabscheider oder Filter für den Kalkbrennofenstaub verwendet wird, wird der filtrierte Kalkbrennofenstaub mit Wasser gemischt, wobei eine wässrige Suspension bereitgestellt wird. Im Falle des in Abb. 3 gezeigten Nassabscheiders 12 werden die den Kalkbrennofenstaub enthaltenden Rauchgase mit Wasser in Kontakt gebracht, so dass der Kalkbrennofenstaub befeuchtet und als wässrige Kalkbrennofenstaub-Suspension durch eine Abflussleitung 13 in ein Sammelbecken oder einen Absetzkessel 14 befördert wird. Die gereinigten Rauchgase lässt man von der Spitze des Nassabscheiders 12 durch eine Öffnung 15 in die Atmosphäre abziehen.
  • Im Absetzkessel 14 der ersten Stufe lässt man Kalkbrennofenstaub-Festabfälle aus der Suspension absetzen. Das meiste durch Hydratisierung von gebranntem Kalk mit dem Wasser des Nassabscheiders 12 gebildete Calciumhydroxid setzt sich im Kessel 14 aus der Suspension ab, so dass das Wasser klar ist. Eine geringe Menge Calciumhydroxid wird jedoch im Wasser des Absetzkessels 14 in Lösung bleiben. Im allgemeinen kann festgestellt werden, dass eine gesättigte Lösung von Calciumhydroxid erhalten werden kann, wenn der pH-Wert des Wassers im Absetzkessel 14 überwacht wird. Wenn der pH-Wert der Lösung im Kessel 14 ungefähr 12,4 erreicht, ist Sättigung erfolgt. Bei diesem pH-Wert werden alle im Kalkbrennofenstaub enthaltenen Schwermetallverunreinigungen aus der Lösung ausgefällt, so dass nur Calciumionen vorhanden sind. Bestimmte kleine Mengen an Natrium- und Kaliumionen können auch im Wasser vorhanden sein, sie nehmen jedoch nicht an der Umsetzung teil.
  • Diese klare, gesättigte Lösung von Calciumhydroxid wird dann über eine Rohrleitung 17 in der zweiten Stufe in einen Reaktionskessel 16 überführt. Aus dem Absetzkessel 14 der ersten Stufe können Kalkbrennofenstaub-Festabfälle zur Weiterverarbeitung oder Beseitigung abgetrennt werden. Die Calciumhydroxid-Lösung im Reaktionskessel 16 wird mit Kohlendioxidgas aus einem CO&sub2;-Lagertank 18 oder aus den Abgasen des Kalkbrennprozesses in Kontakt gebracht. Das durch die Lösung im Reaktionskessel 16 geleitete Kohlendioxidgas reagiert mit dem Calciumhydroxid unter Bildung eines hochreinen Calciumcarbonat- Niederschlags. Begasungsvorrichtungen zum Einleiten von Kohlendioxidgas durch die Lösung sind im Fachgebiet bekannt. Eine alternative Anordnung besteht darin, den Gasstrom über keramische Mikrofilterelemente in die Lösung einzuleiten, wobei der Gasstrom in eine Vielzahl sehr kleiner Gasströme zerlegt wird. Siehe beispielsweise US Patent Nr. 5,376,343 von Fouche, veröffentlicht am 27. Dezember 1994. Auf jeden Fall sollte die Lösung im Reaktionskessel 16 bevorzugt mit Kohlendioxid in Kontakt sein, bis der pH-Wert der Lösung zwischen ungefähr 8 und 11 beträgt. Bei niedrigeren pH-Werten als diesen wurde festgestellt, dass die Calcium-Konzentration im Calciumcarbonat-Filtrat erhöht ist. Dies kann durch die höhere Löslichkeit von Calciumionen bei niedrigeren pH-Werten, wobei das lösliche Calciumbicarbonat gebildet wird, bedingt sein.
  • Der hochreine Calciumcarbonat-Niederschlag wird dann durch ein Ablassrohr 19 aus dem Reaktionskessel 16 der zweiten Stufe entnommen und kann weiterverarbeitet werden, entweder unter Verwendung eines Klär-/Verdickungsbehälters zu einer konzentrierten Feststoffsuspension oder nach Filtrieren und Trocknen zu einem Pulver. Weiteres Waschen kann, falls nötig, auch durchgeführt werden. Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 wird der hochreine Calciumcarbonat-Niederschlag in der dritten Stufe in einen Verdickungskessel 20 gegeben, wobei eine konzentrierte Suspension hergestellt wird, die durch eine Ablassleitung 22 entnommen werden kann. Der Überlauf des klaren, überstehenden Wassers im Verdickungskessel 20 wird durch eine Rohrleitung 24 in den Nassabscheider 12 zurückgeführt und als das zur Entfernung des Kalkbrennofenstaubs mit den Rauchgasen vermischte Wasser verwendet. Somit kann das Verfahren kontinuierlich ausgeführt werden, wobei das im Nassabscheider verwendete Wasser kontinuierlich zur Reinigung der Rauchgase vom Kalkbrennofenstaub wiederverwertet wird.
  • Nachstehend sind Beispiele für Kalkbrennofenstaub-Suspensionen aus Abscheidern angegeben, die zur Reinigung der ausströmenden Rauchgase verwendet wurden, die entsprechend der Erfindung behandelt wurden.
    • BEISPIEL 1
  • Man ließ das Wasser aus dem Nassabscheider eines Kalkbrennofens absetzen, um alle festen Verunreinigungen zu entfernen. Vier Gallonen dieses klaren Nassabscheider-Wassers wurden in einen 5 Gallonen-Behälter gegeben. Ohne zu rühren, wurde CO&sub2;-Gas aus einem CO&sub2;-Gaszylinder in das klare Wasser eingeleitet, bis der pH-Wert von ungefähr 12,4 auf ungefähr 8,0 sank, so dass ein weißer, flaumiger Calciumcarbonat-Niederschlag gebildet wurde. Der Calciumcarbonat-Niederschlag wurde durch ein Vakuumfilter filtriert. Das klare Speisewasser für den Abscheider und das Filtrat wurden auf Calcium untersucht. Das Speisewasser wies eine Konzentration von 1290 ppm auf, während das Filtrat lediglich 450 ppm enthielt. Somit wurden 840 ppm Calciumionen als Calciumcarbonat ausgefällt. Das gefällte Calciumcarbonat (PCC) wies eine mittlere Teilchengröße von 12 um und eine Oberfläche von 4,3 m²/g auf. Der Weißgrad des PCC, gemessen auf einer Hunter-L,a,b-Skala, betrug 100, 0,0 bzw. -0,2. Dies ist ein viel höherer Weißgrad als für normales, aus Kalkmilch- Suspension hergestelltes PCC.
    • BEISPIEL 2
  • Eine Reihe von Untersuchungen wurde mit klarem Abscheiderwasser durchgeführt, das 1152 ppm Calciumionen enthielt. CO&sub2; wurde in das klare Abscheiderwasser eingeleitet, bis der pH-Wert sank. Die Untersuchungsbereiche umfassten pH-Werte von 6,9 bis 11,0. Das PCC wurde aus dem Abscheiderwasser abfiltriert und das Filtrat untersucht. Die Konzentration an Calciumionen in den Filtraten wies bei pH-Werten von 8,3 bis 11,0 wenig oder keine Unterschiede auf, sie schwankte zwischen 327 und 364 ppm Calcium. Wenn jedoch der pH-Wert auf 6,9 sank, stieg die Calcium-Konzentration im Filtrat auf 703 ppm an. Die Teilchengröße des bei pH-Werten zwischen 8 und 11 gebildeten PCC schwankte um einen Mittelwert zwischen 2 und 8 um und einer Oberfläche von 1, 2 bis 8 m²/g.
    • BEISPIEL 3
  • Der Kalkbrennofenstaub wurde aus den Trockenabscheidern des Kalkbrennofens abgetrennt. 500 g des Staubs wurden zu 17.000 g Leitungswasser gegeben, der Staubrückstand abgetrennt und die überstehende Lösung für die Carbonisierung verwendet. Dieses Verfahren wurde dreimal wiederholt, wobei das zuvor verwendete Wasserfiltrat und der Kalkbrennofenstaub dem nächsten Zyklus zugeführt wurden.
  • Das folgende hochreine, gefällte Calciumcarbonat wurde unter Anwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens hergestellt.
    • Chemische Eigenschaften
  • CaCO&sub3;.................... 99,88% (Gewichts-%)
  • MgCO&sub3;.......................... 0,00%
  • Fe&sub2;O&sub3;....................... 0,00%
  • Al&sub2;O&sub3;.....................,.. 00,1%
  • SiO&sub2;................................ 0,01%
  • Na&sub2;O.............................. 0,10%
    • Physikalische Eigenschaften
  • Weißgrad:
  • L = 100,0 X = 94,5
  • a = 0,0 Y = 99,9
  • b = -0,2 Z = 107,3
  • Teilchengröße: 2-10 um (Mittelwert)
  • Rückstand auf 325 mesh-Sieb: 0,01%
  • Teilchenoberfläche: 3-5 m²/g
  • Ölabsorption: 33 pounds Öl/100 pounds Pigment (ASTM D 281)
  • Das erfindungsgemäße Verfahren weist gegenüber dem Stand der Technik mehrere Vorzüge auf. Reines Calciumcarbonat kann unter Verwendung eines Abfallstroms, der andernfalls entsorgt würde, hergestellt werden. Das Verfahren bildet einen hochreinen Calciumcarbonat-Niederschlag aus einer klaren Calciumhydroxid-Lösung, die aus dem Kalkbrennofenstaub-Suspensions-Abfall gebildet wird. Die überstehende Flüssigkeit des Calciumcarbonat Niederschlags kann danach wiederverwertet werden und als das die wässrige Kalkbrennofenstaub-Suspension bildende Wasser oder als Abscheiderwasser für die Nassabscheidung der Rauchgase verwendet werden. Die hergestellten Teilchen weisen eine einheitliche Teilchengröße und Form auf und können in breiten Anwendungsbereichen, in denen hochreines Calciumcarbonat verwendet wird, benutzt werden, wie etwa für Pigmente in der Papier- und Kunststoffindustrie.
  • Da die Erfindung nur für eine ihrer Ausführungsformen erklärt wurde, sollte für den Fachmann offenkundig sein, dass sie nicht derart eingeschränkt ist, sondern verschiedene Änderungen und Modifikationen zulässt, ohne vom durch die Patentansprüche definierten Anwendungsbereich der Erfindung abzuweichen.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung von hochreinem Calciumcarbonat, umfassend die Schritte:
Vereinen einer Quelle von unreinem Calciumoxid oder Calciumhydroxid unter Bildung einer wässrigen Suspension mit Wasser;
Hydratisieren des Calciumoxids in der wässrigen Suspension unter Bildung von Calciumhydroxid;
Absetzenlassen der Feststoffe innerhalb der Suspension, so dass eine klare, gesättigte Lösung von Calciumhydroxid gebildet wird;
Abtrennen der klaren, gesättigten Lösung von Calciumhydroxid von den abgesetzten Feststoffen;
Inkontaktbringen der abgetrennten klaren, gesättigten Lösung von Calciumhydroxid mit Kohlendioxidgas, so dass das Calciumhydroxid mit dem Kohlendioxid unter Bildung eines hochreinen Calciumcarbonat-Niederschlags reagiert;
Absetzenlassen des reinen Calciumcarbonat-Niederschlags vom überstehenden Wasser der Lösung; und danach
Abtrennen des hochreinen Calciumcarbonats vom überstehenden Wasser.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der aus einem Kalkbrennofen ausströmende Kalkbrennofenstaub die Quelle für Calciumoxid oder -hydroxid ist und das Verfahren außerdem den Schritt umfasst, den Calciumoxid enthaltenden Kalkbrennofenstaub mit Wasser zu mischen, so dass eine wässrige Suspension gebildet wird, wobei das Calciumoxid des Kalkbrennofenstaubs zu Calciumhydroxid hydratisiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, umfassend:
Durchleiten der aus dem Kalkbrennofen ausströmenden Rauchgase durch einen Brennofenstaubabscheider, so dass der Calciumoxid enthaltende Kalkbrennofenstaub aus den Rauchgasen entfernt wird,
Mischen des entfernten Kalkbrennofenstaubs mit Wasser, so dass eine wässrige Suspension des Kalkbrennofenstaubs gebildet wird, wobei das Calciumoxid des Kalkbrennofenstaubs unter Bildung von Calciumhydroxid hydratisiert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei:
die gesättigte Lösung von Calciumhydroxid einen pH-Wert von ungefähr 12,4 aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei:
die Lösung von Calciumhydroxid mit Kohlendioxid in Kontakt gebracht wird, bis der pH-Wert der Lösung zwischen ungefähr 6,0 und 12,0 liegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei:
das überstehende Wasser zurückgeführt und unter Bildung einer Suspension als mit dem Kalkbrennofenstaub gemischtes Wasser verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei:
mindestens 90% des Calciumcarbonat-Niederschlags eine Teilchengröße zwischen ungefähr 2 und 10 Micrometer aufweist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei:
der Calciumcarbonat-Niederschlag in Form von Teilchen mit im allgemeinen quaderartiger Form vorliegt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei:
der hochreine Calciumcarbonat-Niederschlag weniger als 1% Verunreinigungen enthält.
10. Verfahren nach Anspruch 5, wobei:
die Lösung von Calciumhydroxid mit Kohlendioxid in Kontakt gebracht wird, bis der pH-Wert der Lösung ungefähr 8,0 erreicht.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei:
der Kalkbrennofenstaubabscheider ein Nassabscheider ist und der Kalkbrennofenstaub unter Bildung einer Suspension mit dem Wasser des Nassabscheiders gemischt wird.
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