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Verfahren zur Herstellung von gefälltem Calciumcarbonat mit besonders
hohem Schwemmvolumen Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung eines Calciumcarbonats
von besonders hohem Schwemmvolumen. Unter Schwemmvolumen versteht man dasjenige
Volumen an abgesetztem Calciumcarbonat, ausgedrückt in Kubikzentimeter, welches
sich nach 5stündigem Stehen aus ioo ccm einer io/oigen wäßrigen Suspension von Calciumcarbonat
ermitteln läßt. Dabei ist die Regel: je feinteiliger das Calciumcarbonat, desto
höher das Schwemmvolumen.
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Es war bisher großtechnisch nicht möglich, Calciumcarbonat mit einem
höheren Schwemmvolumen als 6 zu fabrizieren. Es sind wohl Verfahren bekanntgeworden
(amerikanische Patentschrift 1654 ogg), nach denen es gelingen soll, Calciumcarbonat
in kolloidaler Beschaffenheit herzustellen. Die in diesem Verfahren geschilderten
Fabrikationsbedingungen gestatten jedoch keine großtechnische und wirtschaftliche
Herstellung, so daß über eine solche nichts bekanntgeworden ist. Insbesondere erschwert
die zu diesem Verfahren erforderliche reine oder hochprozentige Kohlensäure und
der Zusatz großer Mengen eines Schutzkolloids die praktische Verwertbarkeit.
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Die nachstehende Erfindung ermöglicht, nunmehr großtechnisch und in
wirtschaftlicher Weise gefälltes Calciumcarbonat je nach Wunsch von 'Schwemmvolumen
8, io und darüber in nahezu
kolloidaler Beschaffenheit herzustellen.
Wider Erwarten hat sich nämlich gezeigt, daß Calciumcarbonat beim Ausfällen mittels
Kohlensäure aus verdünnter Kalkmilch dann besonders feinkörnig und in nahezu kolloidaler
Beschaffenheit anfällt, 'twenn zu Beginn der Ausfällung einige Zeit bis zu etwa
1o Stunden mit besonders verdünnter Kohlensäure einer Konzentration bis zu höchstens
21/o gearbeitet wird. Dies war nicht zu erwarten, da man in der chemischen Praxis
beim Arbeiten mit verdünnten Fällungsreagentien oft besonders grobteilige Niederschläge
erhält, in der Hauptsache dann, wenn diese kristalliner Natur sind. Überraschenderweise
hat sich ergeben, daß trotz der Anwendung von Kohlensäure unter 21/o bereits nach
1o Stunden nahezu die Hälfte des angewandten CaO umgesetzt war, wie aus dem Diagramm
der Zeichnung hervorgeht.
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Weiterhin hat sich ergeben, daß unter den gleichen Bedingungen danach
der Umsetzungsprozeß so . verlangsamt wird, daß ein Fertigcarbonisieren praktisch
unmöglich wird. Das restlose Carbonisieren tritt jedoch dann in bekannter Weise
rasch ein, wenn man mit höherprozentiger Kohlensäure, gegebenenfalls unter Druck
von über 2 Atm. arbeitet. Erfindungsgemäß zeigt sich, daß nur anfangs bei Beginn
der Ausfällung von Calciumcarbonat die Verwemdung von stark verdünnter Kohlensäure
von unter 2 % zur Erzielung von nahezu kolloidalem Caleiumcarbonat erforderlich
ist, so daß später zwecks Zeitersparnis wieder mit normaler hochprozentiger Kohlensäure,
gegebenenfalls unter Druck von über 2 Atm., gearbeitet werden kann, ohne daß die
Feinkörnigkeit des Produkts leidet.
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Man kann sich die Bildung des nahezu kolloidalen Calciumcarbonats
erklären nach folgenden Beobachtungen: Bei Einleiten von 1,8%iger Kohlensäure in
frisch gelöschte Kalkmilch entweicht noch etwa o,2%ige C02, beim Einleiten von 1,5%iger
Kohlensäure sogar noch o,4%ige CO2, während beim Einleiten von 3%iger Kohlensäure
diese restlos aufgenommen wird. Daraus wird geschlossen, daß sich beim Arbeiten
mit C02 bis zu einer Konzentration von :2% lediglich der in Lösung befindliche Anteil
des Ätzkalks unter Bildung von Bicarbonat reagiert. Das auf dem Umweg über das leichter
lösliche Bicarbonat beim weiteren Einleiten dann ausfallende Ca CO, scheint
kolloidaler Natur zu sein. In der deutschen Patentschrift 267 543 ist ein ähnlicher
Vorgang beschrieben, der jedoch von anderen. Voraussetzungen ausgeht. Bei dem späteren
Einleiten von höher konzentrierter Kohlensäure scheint dann das anfangs gebildete
kolloidähnliche Ca CO" als eine Art Schutzkolloid, ähnlich den in obenerwähnter
amerikanischer Patentschrift verwendeten Schutzkolloiden, zu wirken.
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Die .Feinkörnigkeit des hergestellten Produkts kann mittels dieser
Maßnahme in einfacher Weise von Schwemmvolumen 6 aufwärts reguliert werden bis zur
nahezu völligen kolloidalen Beschaffen heit, d. h. bis sich nach 5stündigem Stehen
einer 1o/oigen Suspension keine deutliche Grenze zwischen abgesetztem Calciumcarbonat
und Wasser mehr feststellen läßt. Das Verfahren nach vorliegender Erfindung führt'
zu einem für verschiedene Industrien besonders wertvollen Produkt, dessen Herstellung
großtechnisch in bekannter Weise gegebenenfalls durch Hintereinanderschaltung mehrerer
Fällgefäße sich ermöglichen läßt. Eine andere Ausführungsform des Verfahrens besteht
darin, daß zur Sättigung bestimmte Kalkmilch mit besonders feinkörnigem, nach vorliegendem
Verfahren erhaltenem Calciumcarbonat angeimpft wird. Eine weitere Ausführungsform
ist, die Fertigcarbonisation unter erhöhtem- Druck von über 2 Atm. vorzunehmen.
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Beispiel I Verdünnte Kalkmilch wird während 1o Stunden mit einem Kohlensäure-Luft-Gemisch,
das bis zu höchstens 2% C02 enthält, geblasen; nach 1o Stunden wird der Kohlensäuregehalt
allmählich bis auf 6 bis 15% erhöht. Es ergibt sich ein gefälltes Calciumcarbonat
mit Schwemmvolumen von über B.
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Beispiel II Mehrere mit Kalkmilch gefüllte Fällgefäße werden hintereinandergeschaltet,
und der nacheinander durch die einzelnen Fällgefäße geführte Kohlensäurestrom wird
in seinem Kohlensäuregehalt so einreguliert, daß das letztgehende Fällgefäß nur
bis zu höchstens 2% Kohlensäure enthält. Durch eine geeignete Schaltungsmöglichkeit
zwischen den einzelnen Gefäßen wird erreicht, daß der Kohlensäurestrom allmählich
hochprozentiger wird. Es ergibt sich gefälltes Calciumcarbonat mit Schwemmvolumen
von über B.
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BeispielIII Kalkmilch wird vor Beginn der Sättigung mit Kohlensäure
mit besonders feinkörnigem und fast kolloidalem Calciumcarbonat zweckmäßigerweise
in Form einer wäßrigen Suspension versetzt und sofort mit ' höherprozentiger Kohlensäure
von etwa 4% geblasen. Auch hier wird ein Calciumcarbonat mit höherem Schwemmvolumen
gewonnen als ohne Animpfung.
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Beispiel IV Bei der Fertigcarbonisation mit hochprozentiger Kohlensäure
wird mit einem Druck von über 2 Atm. gearbeitet. Es -ergibt sich ein gefälltes Calciumcarbonat
mit einem Schwemmvolumen von über B.