(57)【要約】  １００ｎｍ以下の微小なサイズの分離された炭酸カルシウム粒子で形成された炭酸カルシウム製品の製造方法および装置。ピン粉砕機の原理に基づいて作動する粉末化および噴霧装置１４を経由して、水酸化カルシウムを、炭酸カルシウム粒子を沈降させるために沈降反応器１０の内側にある二酸化炭素を含むガス中に供給する。該沈降反応器中の温度は、６５℃以下に保持する。
2008506618.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈降した炭酸カルシウム粒子を製造するために、二酸化炭素を含みかつ沈降反応器の内側にあるガス中に、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）あるいは他の対応するＣａ++イオン源を、液滴および／あるいは粒子として供給する方法からなる、１個あるいは数個の連続沈降反応器（１０、１０’、１０''、１０'''）中の炭酸カルシウム微小粒子からなる炭酸カルシウム製品の製造方法であって、
ピン粉砕機の原理に基づいて作動しかつ該反応器の内側に、あるいは反応器と関連して、はめ合わされている粉末化および噴霧装置（１４、４４）を経由して、水酸化カルシウムあるいは他の対応するＣａ++イオン源を、該沈降反応器に供給すること、かつ
本質的に永久的に分離された１００ｎｍ以下のサイズの粒子で形成される炭酸カルシウム製品を得るために、該沈降反応器の温度を６５℃以下に保持することを特徴とする方法。
【請求項２】
低温で、該沈降反応器中に、少なくとも幾分かの水酸化カルシウムあるいは他の対応するＣａ++イオン源を供給することにより、
低温で、あるいはドライアイスとして沈降反応器中に、少なくとも幾分かの二酸化炭素を供給することにより、
該沈降反応器中に、冷却スリーブ（１３）などの冷却エレメント（１３、１５、１５’）を配置することにより、
炭酸カルシウムを含む材料および／あるいは二酸化炭素を含むガスを、該沈降反応器から冷却器を経由して、第２沈降反応器へ導入することにより、かつ／あるいは、
炭酸カルシウムを含む材料および／あるいは二酸化炭素を含むガスを、該沈降反応器から冷却器へまた冷却器から該沈降反応器へと循環させることにより、
該沈降反応器中の温度を低下させることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
少なくとも幾分かの水酸化カルシウムを、３０℃以下の温度、典型的には５から３０℃、有利には１０から２０℃、最も典型的には１７℃以下の温度で該沈降反応器中に供給することを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
該沈降反応器中の温度を、典型的には１０から６５℃、より典型的には３０から６５℃、最も典型的には４０℃以下に維持することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
少なくとも水酸化カルシウムおよび二酸化炭素を、該沈降反応器中に連続的に供給し、かつ炭酸カルシウムを含む材料を、該沈降反応器から連続的に除去しながら、沈降反応器（１０、１０’、１０''、１０'''）が連続して作動することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
第１沈降反応器（１０）から除去された炭酸カルシウムを含む材料の少なくとも幾分かを冷却しかつ第１沈降反応器（１０）中に循環させ、あるいはピン粉砕機の原理で作動している装置を経由して、次の沈降反応器（１０’、１０''、１０'''）に導くことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
水酸化カルシウムを、水酸化カルシウム溶液および／あるいは水酸化カルシウムスラッジとして該沈降反応器中に供給すること、水酸化カルシウムスラッジあるいは溶液の滴径および／あるいは粒度を、装置（１４、４４）中にはめ合わされかつ５から２５０ｍ／秒のリング速度で移動するピン、ブレードあるいは対応するエレメントにより発生されるスラッジおよび／あるいは溶液を標的にした衝撃およびダブル衝撃により、ピン粉砕機の原理で作動している粉末化および噴霧装置（１４、４４）中で２００μｍ以下の粒度に減少させることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
粉末化および噴霧装置（１４、４４）の中での水酸化カルシウムを含む材料および／あるいは炭酸カルシウムを含む循環材料のドウエル時間が、１０秒以下、典型的には２秒以下、最も典型的には１秒以下であることを特徴とする請求項１あるいは６記載の方法。
【請求項９】
該沈降反応器（１０、１０’、１０''、１０'''）の中での水酸化カルシウムを含む材料および／あるいは炭酸カルシウムを含む循環材料の炭酸化実効時間が、１分以下、典型的には３０秒以下、最も典型的には１０秒以下であることを特徴とする請求項１あるいは６記載の方法。
【請求項１０】
ピン粉砕機の原理に基づいて作動している粉末化および噴霧装置（１４、４４）を経由して、かつ／あるいは、
別のガス供給装置を用いて、沈降反応器の沈降容器（１２）中に直接、二酸化炭素を沈降反応器中に供給することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
該方法は、プロセスの第１局面、典型的には主局面において、炭酸カルシウムを第１沈降反応器（１０）で、水酸化カルシウムから沈降させ、その後プロセスの第１局面で沈降した炭酸カルシウムおよび沈降していない水酸化カルシウムを、第１沈降反応器から第２沈降反応器（１０’）に導入し、さらに、
プロセスの第２局面では、第２沈降反応器に導かれた水酸化カルシウムの残りの部分の少なくとも幾分かから炭酸カルシウムを沈降させ、その後プロセスの第２局面で沈降した炭酸カルシウムおよび第１沈降反応器から第２沈降反応器に導かれた炭酸カルシウムおよび結果として生じる残留する未沈降水酸化カルシウムを、必要により、第２沈降反応器（１０’）から第３沈降反応器（１０''）へ導入するという多段式連続運転炭酸化プロセスからなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】
複数あるいは単一の沈降反応器中に供給される水酸化カルシウムの乾燥物含有量を調節することにより、典型的には乾燥物含有量を３０％以下、典型的には１０から２５％に調節することにより、沈降した炭酸カルシウムの粒度を制御することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１３】
水酸化カルシウムおよび二酸化炭素に加えて、ソルビトールなどのあるポリオールを沈降反応器中に供給し、かつ該ポリオールは、沈降反応器中に供給されるように水酸化カルシウムスラッジに添加するか、あるいはこのスラッジを生成させるために使用する消火水に添加し、
典型的には粉末化および／あるいは噴霧装置を経由して、沈降反応器に直接添加し、および／あるいは
沈降反応器から放出される炭酸カルシウムを含む材料に対して添加することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１４】
粒子の表面処理に適しておりかつ粒子の疎水化、成長あるいは分離性に影響する１種以上の添加剤、たとえば、ソルビトールなどのポリオール、砂糖、脂肪酸、ステアリン酸、樹脂酸、燐酸、アクリルポリマーのナトリウム塩あるいはアンモニウム塩の水溶液などの分散剤を、該沈降反応器の前に、該沈降反応器中に、および／あるいは該沈降反応器の後に、沈降した炭酸カルシウム中に別々にあるいは同時に添加することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１５】
微小の炭酸カルシウム粒子からなる炭酸カルシウム製品を水酸化カルシウムから製造する装置において、該装置は、水酸化カルシウムあるいは他の対応するＣａ++イオン源を、液滴および／あるいは粒子として粉末化しあるいは噴霧して、その内側では二酸化炭素を含むガスと水酸化カルシウムが接触する少なくとも１個の連続沈降反応器（１０、１０’、１０''、１０'''）と、水酸化カルシウムあるいは他の対応するＣａ++イオン源を該沈降反応器中に供給する装置（１６）と該沈降反応器から炭酸カルシウム製品を除去するための装置（２０）からなる装置であって、
該装置は、さらに該沈降反応器中で、水酸化カルシウムを小さな液滴および／あるいは粒子として粉末化するための、ピン粉砕機の原理に基づいて作動する粉末化および噴霧装置（１４、１４’、１４''、１４'''）と、
該沈降反応器中での低下した温度を維持するための冷却装置（１１、１１’、１３、１５、１５’、１７、１７’、４５、５２）とからなることを特徴とする装置。
【請求項１６】
該冷却装置は、該沈降反応器中に供給される水酸化カルシウム、二酸化炭素、あるいは循環炭酸カルシウムの温度を下げるための装置（１１、１１’、１７、１７’、４５、５２）ならびに／または、
該沈降反応器中の材料の温度を低く維持するための装置（１３、１５、１５’）とからなることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
該装置は、互いに流れ接続を持つ２個あるいは数個の連続沈降反応器（１０、１０’、１０''、１０'''）からなること、
１つの反応器から他の反応器に流れる炭酸カルシウム材料を冷却するための冷却器（１１、１７、１７’、５２）が、連続して配置された沈降反応器のあいだに配置されることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１８】
ピン粉砕機の原理に基づいて作動する粉末化および噴霧装置のロータのリング速度は、１から２５０ｍ／秒であること、異なった方向であるいは同じ方向で回転するロータのリングの速度差あるいは、隣接するロータとステータとの速度差は、５から４００ｍ／秒、典型的には５から２００ｍ／秒であることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１９】
炭酸カルシウム粒子の粒度および比表面積は、次のとおり；
粒度ｄ50は、典型的には１００ｎｍ以下、より典型的には７０ｎｍ以下、最も典型的には４０ｎｍ以下であり、
比表面積は、典型的には２０ｍ2／ｇ以上、より典型的には、４０ｍ2／ｇ以上、最も典型的には、６０ｍ2／ｇ以上であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項記載の方法により製造される炭酸カルシウム製品。
【請求項２０】
そのようなものとして、あるいは医薬、化粧品、食料、塗料、プラスチクス、ゴム、顔料、工業薬品および／あるいは紙工業においてさらに加工されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項記載の方法により製造される炭酸カルシウム製品の用途。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小な炭酸カルシウム粒子から形成される炭酸カルシウム製品を製造する方法および装置に関するものである。特に、本発明は、沈降反応器の内側にある二酸化炭素を含むガス中に、水酸化カルシウムを小さな液滴および／あるいは粒子として供給することを特徴とする沈降炭酸カルシウムの製造方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炭酸カルシウムは、典型的には二酸化炭素を用いて沈降により、水酸化カルシウムスラッジから製造される。伝統的には、バッチプロセスが、生産に用いられ、そのプロセスでは、正確な炭酸化レベルが、達成されるまで、二酸化炭素は、水酸化カルシウムスラッジ中に微小な泡として供給される。水酸化カルシウムスラッジの乾燥物含有量は、ガス気泡がスラッジ中に入ることができるように、あまりにも高くはしてはならない。たとえば、米国特許第４９２７６１８号には、乾燥物含有量７．６８％の水酸化カルシウムスラッジが、使用されていることを示している。この生産方法は、炭酸化には、長時間を必要とし、該米国特許の第１実施例では、炭酸化反応は、３１分かかると記述されている。
【０００３】
一方、炭酸カルシウムは、連続運転装置中で沈降されることも、以前から指摘されてきた。たとえば、米国特許第４１３３８９４号には、３個の連続的高カラム中で沈降され、１から２ｍｍの液滴サイズの水酸化カルシウムスラッジが、カラムの頂上から、カラムの底から上方へ流れる二酸化炭素中に、噴霧ジェットを使用して、噴霧される。製造された炭酸カルシウムは、１００ｎｍ以下の微細な粒子として、第３カラムの底から回収される。この場合、水酸化カルシウムスラッジは、非常に希釈されなければならなくて、すなわち乾燥物含有量は、ほぼ０．１から１０％程度に低くしなければならない。第１カラム中では、５から１５％の水酸化カルシウムのみが、炭酸化される。大多数は、第２カラム中で炭酸化される。
【０００４】
沈降された炭酸カルシウム（ＰＣＣ）の多くの応用の中で、品質が均一でサイズがほとんど均一である１００ｎｍ以下の非常に小さな炭酸カルシウム粒子を使用できることが、有利であろう。たとえばこれらのタイプの応用は、医薬品、化粧品および食品工業において必要である。工業薬品を含めた塗料、プラスチクス、ゴム、顔料および紙工業も、このタイプの炭酸カルシウム製品に対する用途を見出している。
【発明の開示】
【０００５】
本発明の目的は、大抵が分離した安定な１００ｎｍサイズ以下の非常に小さな炭酸カルシウム粒子から形成されている炭酸カルシウム製品の改良された製造方法および装置を提供することである。
【０００６】
このように、本目的は、大きな比表面積の炭酸カルシウム製品を製造するための改良された方法および装置を提供することでもある。
【０００７】
さらに、本目的は、水酸化カルシウムから炭酸カルシウム粒子を急速に沈降させかつ使用されてきた以前の方法に比べて、粒度および／あるいは水酸化カルシウム製品の乾燥物含有量に対する依存性が少ない改良された方法および装置を提供することでもある。
【０００８】
本目的は、炭酸化反応段階すなわち炭酸カルシウムの沈降のあいだに通常よりも低い反応温度を維持することができる方法および装置を提供することでもある。
【０００９】
さらに、本目的は、炭酸カルシウムの製造において多種類の添加剤の同時供給と使用を可能にする連続運転方法および装置を提供することでもある。
【００１０】
さらに、本目的は、鉱物、典型的には水酸化の完全なあるいはほぼ完全な炭酸化を達成する事が容易である方法および装置を提供することでもある。
【００１１】
本発明
以上で提示した目的を達成するために、本発明による方法および装置は、本特許出願中で後に提示する独立特許クレームの特性付ける部分に示されていることに特徴付けられる。
【００１２】
本発明は、典型的には１００ｎｍ以下の小さな粒子サイズを持ちかつ大きな比表面積を持った沈降された炭酸カルシウムを製造する方法および装置に関するものである。製品の炭酸カルシウム粒子は、大抵は、分離して、安定で、均質なかつ均一なサイズをしている。
【００１３】
本方法は、典型的には、水酸化カルシウムを炭酸化するために、すなわち沈降反応器中で沈降した炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）を製造するために、二酸化炭素を含みかつ沈降反応器の内側にあるガス中に、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）を、微小液滴および／あるいは粒子として連続供給することからなる。
【００１４】
本発明による解においては、水酸化カルシウムあるいは他の対応するＣａ++イオン源は、反応性鉱物として使用することができ、そこから、二酸化炭素を使用することにより炭酸カルシウムが、形成される。典型的には、本発明による解では、水酸化カルシウムスラッジとして、すなわち石灰ミルクなどの水中に分散された水酸化カルシウムとして、水酸化カルシウムは、沈降反応器中に供給されるが、水酸化カルシウム水溶液中にも供給できる。この材料は、反応器中に置かれている、あるいはそれと関連して置かれている粉末化および噴霧装置を経由して反応器中に供給することが、有利である。
【００１５】
粉末化および噴霧装置は、典型的には、衝撃混合機であり、それにより、水酸化カルシウムスラッジあるいは溶液から非常に微細な液滴および／あるいは粒子が、形成される。この衝撃混合機は、同時に沈降反応器としてあるいは沈降反応器の一部として作動するために、この反応器中での炭酸化反応開始のために、水酸化カルシウムを二酸化炭素に接触させることができることも有利である。ピン粉砕機の原理に基づいて作動する衝撃混合機を用いて、高乾燥物含有量の水酸化カルシウムスラッジを、二酸化炭素ガス中に混合することも可能である。
【００１６】
該粉末化および噴霧装置は、典型的には沈降反応器のトップ部分に嵌め合わされているが、水酸化カルシウムの供給に適した沈降反応器の他の位置に嵌め合わせることもできる。
【００１７】
水酸化カルシウムスラッジに加えて、沈降に効果がありかつ純粋であるいはほとんど純粋である二酸化炭素あるいは燃焼ガスあるいは二酸化炭素を含む他の適当なガスである二酸化炭素を含むガスを、該沈降反応器中に連続して供給する。このガスは、別のガス供給装置を用いて、底の部分から、側面からあるいはトップから沈降反応器中に、直接供給できる。二酸化炭素を含むこのガスは、水酸化カルシウムと同時にトップを経由して沈降反応器中に供給されることが有利である。二酸化炭素を含むこのガスは、粉末化および噴霧装置を経由して、沈降反応器中に供給できて、その場合、炭酸化反応は、すでにその装置中で開始している。しかしながら、望む場合には、二酸化炭素ガスは、他の適当なガス供給装置を用いてまた沈降反応器の他の位置において供給可能である。沈降反応器中での物質収支を維持するために、炭酸カルシウムを含む材料を、該反応器から連続的に除去できる。
【００１８】
希望する微小の粒子、望みの比表面積を持った典型的には、１００ｎｍ以下のサイズの、あるいは分離した炭酸カルシウム粒子を製造するために、６５℃以下の、典型的には、１０から６５℃、より典型的には３０から６５℃、最も典型的には４０℃以下の低い反応温度で、沈降を起こさせる配置をすることが有利であるということが、ここにおいて確立されたところである。沈降反応器中の温度は、いくつかの異なった方法で、望みの低いレベルに維持できる。
【００１９】
本発明による典型的な方法および装置において、低温は、冷却により、沈降反応器中で維持される。一度に一つを用いることができるいくつかの方法があり、あるいは同時に使用できるいくつかの方法もある。
低温で、該沈降反応器中に、少なくとも幾分かの水酸化カルシウムあるいは他の対応するＣａ++イオン源を供給することにより、
低温で、あるいはドライアイスとして沈降反応器中に、少なくとも幾分かの二酸化炭素を供給することにより、
該沈降反応器中に設けられた冷却スリーブなどの、沈降反応器中に設けられた冷却エレメントの手段により、
炭酸カルシウムを含む材料および／あるいは二酸化炭素を含むガスを、該沈降反応器から熱交換器を備えた冷却器に循環させかつその後冷却器から沈降反応器中へと循環させることにより、
炭酸カルシウムを含む材料、および／あるいは二酸化炭素を含むガスを、第１沈降反応器から、冷却器を経由して第２沈降反応器中に導くことにより、かつ／あるいは、
他の適切な方法を使用することにより、
該沈降反応器中の温度を低下させることができる。
【００２０】
沈降反応器から冷却器中に循環される炭酸カルシウム材料は、そこに置かれている粉末化および噴霧装置を経由して、同じ沈降反応器あるいは次の沈降反応器中に戻すことができる。
【００２１】
沈降反応器中に供給される水酸化カルシウムの温度を制御することにより、形成される炭酸カルシウム製品の粒度に本質的に影響を与えることができることが、ここに確立されたところである。供給される水酸化カルシウムの温度が、低ければ低いほど、生産される粒子は、小さくなる。もし小さな粒度を希望する場合には、水酸化カルシウムの少なくとも幾分かあるいは、有利にはその大抵を、３０℃以下、典型的には、５から３０℃、有利には１０から２０℃、最も典型的には１７℃以下の温度にある沈降反応器中に供給することが、有利である。技術的−経済的局面を考慮すると、非常に低い開始温度を使用することは、一般的に可能ではない。さらに、炭酸化反応中で水酸化カルシウムスラッジを冷却する時には、さらに小さな炭酸カルシウム粒子を得ることが可能である。
【００２２】
本発明による溶液を使用すると、炭酸カルシウム粒子のサイズｄ50は、１００ｎｍ以下、典型的には７０ｎｍ以下、有利には４０ｎｍ以下である炭酸カルシウム製品を得ることが可能である。大抵は分離された炭酸カルシウム製品からなる炭酸カルシウム製品の比表面積は、２０ｍ2／ｇ以上、典型的には、４０ｍ2／ｇ以上、有利には、６０ｍ2／ｇ以上である。
【００２３】
水酸化カルシウムは、直接に沈降反応器に供給されることが有利であり、あるいは反応器に嵌め合わされた粉末化および噴霧装置を経由して供給される。ピン粉砕機の原理に基づいて作動する（すなわち、それは、いわゆる衝撃混合機あるいは通気混合機のいずれかである）粉末化および噴霧装置において、沈降反応器中に供給される材料は、装置を経由して非常に効率よく移動する材料を粉末化しかつ噴霧するピン、ブレードあるいは対応するエレメントを備えた高速ロータからの強い衝撃およびダブル衝撃の標的となる。隣接するロータとステータとの速度差は、５から４００ｍ／秒、典型的には５から２００ｍ／秒である。
【００２４】
ピン粉砕機の原理に基づいて作動する粉末化および噴霧装置中での、沈降反応器に供給される水酸化カルシウムあるいは、Ｃａ++イオン源のドウエル時間は、１０秒以下、典型的には２秒以下、最も典型的には１秒以下である。
【００２５】
有効な炭酸化時間、すなわち水酸化カルシウムあるいは他のＣａ++イオン源が、霧および／あるいは液滴の形で二酸化炭素ガスと有効に接触している時間は、本発明による各沈降反応器中では、非常に短くて、一般的には、１分以下、典型的には３０秒以下、最も典型的には１０秒以下である。もしいくつかの連続沈降反応器がある場合、あるいは材料が同一の沈降反応器を経由して循環される場合には、全有効な炭酸化時間は、対応して長くなる。水酸化カルシウムスラッジあるいは溶液の効率的かつ迅速な粉末化および噴霧ならびに二酸化炭素ガス中への霧の迅速な混合は、非常に有効な短時間の炭酸化時間を可能にし、かつ炭酸カルシウム製品用の生産時間を非常に短くする。
【００２６】
本発明による方法および装置は、多段式連続運転炭酸化プロセスからなり、すなわちプロセスの第１局面、典型的には主局面において、
炭酸カルシウムを第１沈降反応器で、水酸化カルシウムから沈降させ、
その後プロセスの第１局面で沈降した炭酸カルシウムおよび沈降していない水酸化カルシウムを、第１沈降反応器から第２沈降反応器に導入し、
さらにプロセスの第２局面では、第１沈降反応器から第２沈降反応器に導かれた水酸化カルシウムの第２部分、典型的には残りの部分から炭酸カルシウムを沈降させ、
その後プロセスの第２局面で沈降した炭酸カルシウムおよび第１沈降反応器から第２沈降反応器に導かれた炭酸カルシウムおよび沈降反応器に供給される結果として生じる残留する水酸化カルシウムを、第３沈降反応器へと導入し、あるいは、水酸化カルシウムが、完全に使用されている場合には、炭酸カルシウムは、沈降プロセスから放出されるという沈降プロセスからなる。
【００２７】
本発明による方法および装置は、水酸化カルシウムの完全なあるいはほぼ完全な炭酸化を可能にし、その結果安定で、分離したかつ平均で、均一なサイズの粒子が形成される。本水酸化カルシウム製品は、このようにして、大抵は品質が均一である。実質的には、この製品には凝集は起こらないで、このため、本製品は、長期間に亘り本質的に変化しない。
【００２８】
今や、本発明による沈降反応器中に形成される炭酸カルシウム粒子は、分離されて維持できることが、確立されたところであり、またそれらの粒度は、たとえば、
沈降温度を制御することにより、
原材料の温度を規制することにより、
供給される水酸化カルシウムスラッジあるいは溶液の量および／あるいはその乾燥物含有量を規制することにより、
二酸化炭素ガスの量を規制することにより、
ロータの回転速度、ロータ構造、リングとブレードの数、および粉末化および噴霧装置のブレード位置を規制することにより、
および／あるいは適当な添加剤を使用することにより、制御できる。
【００２９】
水酸化カルシウムスラッジの乾燥物含有量および水酸化カルシウム溶液の濃度を規制することにより、沈降反応器中に形成される炭酸カルシウムの乾燥物含有量に影響を与えることができる。沈降した炭酸カルシウムの乾燥物含有量は、典型的には３０％以下、より典型的には１０から２０％に規制される。
【００３０】
粒度、結晶形、比表面積、分離性および／あるいは均一性などの生産される炭酸カルシウムの特性は、種々の添加剤を使用することにより、影響を及ぼすこともできる。ある場合には、添加剤の使用により、沈降反応器の冷却を緩和することが可能である。添加剤は、さらに小さな粒度を得るために、使用してもよい。
【００３１】
このようにして、水酸化カルシウムおよび二酸化炭素に加えて、ソルビトールなどのあるポリオールを沈降反応器中に供給できる。該ポリオールは、
沈降反応器中に供給されるように水酸化カルシウムスラッジに添加するか、あるいはこのスラッジを生成させるために使用する消火水に添加し、
沈降反応器中に、たとえば、粉末化および／あるいは噴霧装置中に、直接添加し、かつ／あるいは、
沈降反応器から放出される炭酸カルシウムを含む材料に対して添加することもできる。
【００３２】
ポリオールの添加は、少ない冷却で、可能ならば冷却をまったく行わないで非常に微小な粒子の形成を可能にする。ポリオールは、典型的には０．１から３％、より典型的には、製品の１から２％で添加される。
【００３３】
本発明により生産される炭酸カルシウム製品の特性は、脂肪酸化合物、典型的にはステアリン酸、あるいは樹脂酸など種々の添加剤を使用することにより、影響を及ぼすこともできる。さらに、分散剤など他の添加剤を使用することもできる。
【００３４】
本発明により、沈降に影響を与える二酸化炭素ガス中に、非常に微細な霧の形態で、石灰ミルクなどの反応性鉱物を供給することにより、反応性鉱物および沈降に影響するガスは、炭酸カルシウムの沈降のために、著しく容易にかつ非常に効率よく、互いに混合されるということが認識されたところである。短い反応時間で、すなわち迅速に完全なる炭酸化を得ることさえも可能である。
【００３５】
水酸化カルシウムからの炭酸カルシウム（ＰＣＣ）の沈降は、すぐに開始され、水酸化カルシウムと二酸化炭素のあいだで、反応が、著しく迅速に起こる。本発明による方法および装置を使用することにより、供給される鉱物の温度、反応温度、供給ガスの温度あるいは濃度を規制することにより、形成される炭酸カルシウムの比表面積および粒度を、制御できる。
【００３６】
反応が、より早くなりさらに効率的に起これば、鉱物はさらに微小に分散され、すなわち、沈降反応器中に供給する場合に、より微細化して砕かれることが、想定される。水酸化カルシウム溶液を使用するときには、材料は、特に小さい液滴となって粉末化されうる。噴霧の効率は、粉末化および噴霧装置および沈降反応器の構築によっても影響を受けうる。
【００３７】
本発明によると、沈降の温度をこのようにして調節し、低下させることができるから、形成された炭酸カルシウム粒子は、分離されたままであり、すなわち、粒子は、互いに密着する傾向をまったく示さない。分離された炭酸カルシウム粒子という同じ結果が、添加剤を使用することによっても達成可能である。たとえば、ソルビトールなどのポリオールの添加は、粒子が互いに密着する傾向を緩和することになる。
【００３８】
衝撃混合機あるいは通気混合機などのピン粉砕機の原理に基づいて作動する粉末化および噴霧装置を用いて、鉱物すなわち水酸化カルシウムおよび沈降に影響するガスを、連続してかつ同時に沈降反応器中に供給することができる。鉱物溶液は、霧状のガス分散物を形成する非常に微細な液滴あるいは粒子として、沈降ガス中に分散され、その中では、沈降に用いられたガスおよび反応性鉱物は、活性化されかつ効率的に共に混合される。本発明による溶液を使用すると、沈降プロセスに関与する物質は、ガス分散物として均一化され、その中では、異なった成分間の反応が、すぐに起きうる。
【００３９】
ピン粉砕機の原理に基づいて作動する装置を用いると、沈降反応器中に供給される材料は、連続的な、反復的衝撃、２重衝撃、せん弾力、乱流、加圧あるいは減圧パルス、あるいは鉱物を２００μｍ以下の非常に小さな粒子および微小な霧にまで粉砕する対応する力により、二酸化炭素を含む沈降反応器中のガス中に導入することが可能である。
【００４０】
ピン粉砕機の原理に基づいて作動する装置は、いくつかの、典型的には３から８個の、最も典型的には、４から６個のブレードなどを備えた同一軸リングからなり、そのうち、少なくとも１つは、ロータとして作動しまたその隣接リングは、ステータとして作動し、あるいは異なる方向で、あるいは同一方向で、異なる速度で回転するロータとして作動する。ロータのリングの速度は、５から２５０ｍ／秒であってもよい。隣接するロータ間の速度差は、５から４００ｍ／秒、典型的には５から２００ｍ／秒であってもよい。この原理により作動する粉砕機あるいは混合機は、フィンランド特許公報１０５６９９Ｂ、１０５１１２ＢおよびＷＯ公報９６／１８４５４中で以前に公開されている。
【００４１】
ピン粉砕機の原理に基づいて作動する装置において、鉱物は、ロータと半径方向に外向けに動く最終ステータの助けを借りて、典型的にはガイドされる。リング中心から外向けへのロータと最終ステータの伸長は、入り口すなわち中心と出口すなわち通気混合機中の外側リング間の圧力差を生じる。この圧力は、中心から外向けに減少する。生じた圧力差は、装置を経由して鉱物を運ぶために役立つ。装置のリング上に嵌め合わされるブレードなどは、外向けに流れる材料に対して衝撃および２重衝撃双方を標的にすることができ、かつ、せん弾力、かく乱、および減圧および加圧を生じ、それが、材料を粉砕しまた紛霧する。ピン粉砕機の原理に基づいて作動する装置は、高い乾燥物含有量および非常に低い乾燥物含有量の双方の材料流れを、効率よく一まとめにして、沈降に役立たせている。この装置の作動は制御し易い。このように、本発明による沈降反応器においては、３０％以下、典型的には１０から２５％などの異なった乾燥物含有量の鉱物を沈殿させることが、可能である。
【００４２】
本発明による方法および装置は、各プロセスに最も適した原材料、原材料の供給比率、ｐＨ、圧力および温度などの条件を自由に選択可能にしている。本発明による溶液は、これらの条件に何ら制限を及ぼさない。
【００４３】
沈降に使用された反応性材料に加えて、典型的には、水酸化カルシウム、他の物質たとえば、沈降した炭酸カルシウムのさらなる処理に適したものを、沈降反応器中に供給できる。
【００４４】
鉱物が、沈降反応器中に入る前に、粒子の表面処理に適した添加剤を、鉱物に添加することができるが、一方では、それは、沈降反応器中にあるか、あるいはそれが、沈降反応器を出た後、たとえば、粒子の疎水化、粒子の成長あるいは粒子を互いに分離したままで維持する能力に影響する添加剤を添加することができる。典型的な添加剤としては、ソルビトール、砂糖などのポリオール、ステアリン酸などの脂肪酸、樹脂酸、燐酸、アクリルポリマーのナトリウム塩あるいはアンモニウム塩の水溶液などの分散剤が、挙げられる。使用される添加剤あるいはそれらのいくつかを、沈降反応器中に同時に供給することができる。
ここで、本発明を、付帯図面を参照にして、さらに詳細に記述するものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
図１は、沈降容器１２、沈降容器に嵌め合わされた粉末化および噴霧装置１４、水酸化カルシウムスラッジ用供給パイプ１６、沈降効果性の二酸化炭素ガス用供給パイプ１８および炭酸カルシウム顕濁液用排出パイプ２０からなる本発明による連続作動沈降反応器１０を説明している。さらに、この装置は、アクチュエータ２２と装置１４のあいだにあるベアリングおよびシールアッセンブリ２４を含めて、アクチュエータ２２からなっている。
【００４６】
沈降反応器中に供給される水酸化カルシウム、水酸化カルシウムスラッジを含む材料を、沈降反応器中に供給される前に、本発明により冷却することができる。たとえば、望みの温度にスラッジを冷却する冷却器１１を、水酸化カルシウムスラッジ用供給パイプ１６中に、嵌め合わせることができる。
【００４７】
同様に、二酸化炭素ガスを、粉末化および噴霧装置１４中に供給する前に、冷却器１１’を使用して、二酸化炭素ガスを望みどおりに冷却できる。
【００４８】
本発明によれば、図１に示すように、沈降反応器１０には、冷却スリーブ１３を備えることができ、図に示すように、ほとんど装置の全体あるいはその一部のみを囲むことができる。冷却スリーブ１３には、ここでは、詳細に示されていないいくつかの従来の冷却方法が、設けられている。
【００４９】
さらに、あるいは２者択一的に、反応器のトップにある材料と接触する１個あるいは数個の別の冷却器１５および／あるいは反応器の底にある炭酸カルシウム材料と接触する１個の冷却器１５’を、沈降反応器に嵌め合わすことができる。
【００５０】
さらに、あるいは２者択一的に、炭酸カルシウムを含む材料の循環を、沈降反応器中で、排出パイプ２０から、パイプ１６’を経由して、粉末化および噴霧装置１４に導く供給パイプ１６へと配置することができる。パイプ１６’には、冷却器１７が備えられている。この材料は、望まれれば、たとえば沈降容器の底にまで、直接に戻すことができる。この循環材料を、冷却器１７中で冷却しかつ沈降反応器中に冷却剤として戻す。
【００５１】
沈降反応器中に嵌め合わされた粉末化および噴霧装置１４は、（その横断面は、図２に示してあるのだが）、ピン粉砕機の原理に基づいて作動する衝撃混合機あるいは通気混合機であり、それは、ブレード２６ａ，２６’ａ、２６''ａ、２８ａ，２８’ａ、２８''ａを備えた６個の同軸配置されたリング２６，２６’、２６''、２８，２８’、２８''からなっている。装置１４中には、沈降反応器中に供給される水酸化カルシウムスラッジおよび他の結果として生じる固体物質が、小さな断片、液滴および／あるいは固体粒子中に粉末化され、そして霧状材料として、装置１４から沈降容器１２中に供給される。粉末化および噴霧装置中でのドウエル時間は、非常に短くて、１０秒以下、典型的には２秒以下、最も典型的には１秒以下である。
【００５２】
図２中に示されている矢印が、示しているように、粉末化および噴霧装置１４の第１リング２６，２６’、２６''は、図に示された場合では、半時計方向に回転するロータとして作動する。第１リングに隣接する第２リング２８，２８’、２８''は、図に示された場合では、時計方向に回転するロータとして作動する。反対方向に回転するロータのリング間の速度差は、５から４００ｍ／秒、典型的には５から２００ｍ／秒である。このリング上に搭載されたブレード２６ａ，２６ａ’、２６ａ''および２８ａ，２８ａ’、２８ａ''は、装置を経由して急速に外側に移動する水酸化カルシウムスラッジと遭遇し、それを、反復する衝撃とダブル衝撃の標的にさせる。ブレード同士が近接すると同時に、隣接するロータのブレード間に加圧が、発生しかつブレードが、互いに離れるときに、減圧が発生する。圧力差は、スラッジ中に加圧および減圧パルスを迅速に発生させる。さらに、同時にせん断力および乱流が、装置１４を経由して移動する材料中でも発生する。
【００５３】
水酸化カルシウムスラッジおよび他の最終物質は、図１に示したように、パイプ１６を経由して粉末化および噴霧装置１４の中心部３０に供給され、そこから、スラッジは、ロータブレードの効果によりまた中央と装置の外側リングの間に生じる圧力差により、最外側のリング２８''のオープン外端３２に向けて、半径方向で外側に移動する。水酸化カルシウムスラッジおよび他の最終物質を、望むならば、リング間の装置１４に供給できる。水酸化カルシウムスラッジおよび他の最終物質は、望むならば別々のパイプを経由して装置１４に供給可能であり、その場合、それらが、この装置中になるまで、接触することはない。
【００５４】
衝撃、２重衝撃、せん弾力、乱流、ロータブレードにより発生される加圧あるいは減圧パルス、反対方向での回転が、水酸化カルシウムスラッジを、非常に微小な断片、液滴および固体粒子に粉末化する。しかし、本発明による解では、材料は、リングを経由して相対的にオープンルートを流れることができ、また装置中では、ブロック化するリスクはまったくない。
【００５５】
図１および２に示した本発明による解では、沈降を生じるガス、ＣＯ2が、パイプ１８を経由して、粉末化および噴霧装置１４のリングの中心部３０に導入される。さらに、あるいはその代わりに、沈降を生じるガスが、望まれれば、リング間に供給されうる。この中心部３０から、あるいはリング間の空間から、半径方向で外側に向け流れて、装置１４中およびその周りの沈降容器１２中で、沈降を生じるガスを含むガス空間３４を発生する。このガスは、沈降反応器のトップ部分上に置かれたパイプ２１を経由して放出される。この放出されたガスの幾分かは、パイプ１８’を経由して沈降反応器中に再循環されうる。パイプ１８’には、冷却装置１７’が備えられている。このガスが、水酸化カルシウムスラッジあるいは他の鉱物に接触するにしたがって、沈降反応は、粉末化および噴霧装置中ですでに開始している。
【００５６】
粉末化および噴霧装置１４中で処理されると、水酸化カルシウムスラッジは、非常に微小な液滴および粒子を形成し、それらは、装置１４から、該装置を取り囲んでいるガス空間の部分３４’にまで、分散される。微小な液滴および粒子は、霧状流れ３６として、主にその外側のリング領域から、装置１４の外へ吐き出される。供給装置の外側での沈降反応は、微小な液滴および粒子が沈降容器１２中で広く分散されるので、相対的に長い時間のあいだ、続けられよう。沈降する炭酸カルシウムおよびおそらく幾分かの未沈降水酸化カルシウムは、沈降容器の底上に沈着し、パイプ２０を経由して容器から放出される。
【００５７】
沈降容器１２のサイズ、形状、幅および高さを、供給装置から吐き出された液滴および粒子が、できるだけ適当なドウエル時間のあいだ、沈降容器のガス空間３４’中に残るように、選択できる。たとえば、沈降反応器１２の高さの増加、それを塔状にすること、あるいはその直径の増加は、水酸化カルシウムスラッジのドウエル時間を増加させる。
【００５８】
沈降反応器１０中のプロセスは、たとえば、粉末化および噴霧装置１４上のリングの数、リング間の距離、各リング上のブレード間の距離およびブレードの寸法と位置を調節することにより、調節してもよい。
【００５９】
本発明による第２沈降反応器を、粉末化および噴霧装置１４を用いて説明している図３および４は、適用可能な図１および２に示されているのと同じ参照番号を使用している。図３に示された本発明による第２沈降反応器１０は、該反応器が同時に全沈降反応器を形成する閉鎖外側リング３２を備えた粉末化および噴霧装置１４からなるように、主として、図１および２中に示した装置とは異なっている。沈降反応器は、粉末化および噴霧装置の外側に延伸している別の沈降領域を含んではいない。図３および４中に示された溶液は、たとえば沈降反応が、粉末化および噴霧装置のガス空間中で望むとおりに既に完了したとき、あるいはもし数個の反応器がある場合には、使用に適している。
【００６０】
図３および４中に示された粉末化および噴霧装置中において、最外側のリング２８''は、リングを閉じるハウジング４０により囲まれている。このハウジングは、装置１４から沈降した炭酸カルシウムを放出するための放出開口部４２を含んでいる。沈降した炭酸カルシウムは、更なる処理あるいは加工のために、放出開口部４２から導入されてもよいし、あるいはそれは、パイプ４３を経由して、パイプ１６中に循環させ、また粉末化および噴霧装置１４へ再循環させることもできる。パイプ１６には、冷却器４５を備えていてもよい。
【００６１】
図１および３中に示された両タイプの２個以上の沈降反応器を、連続シリーズで配列できる。図５は、図１に示したタイプの３個の沈降反応器の群を図示している。参照番号は、適用可能な前の図中にあるものと同一である。
【００６２】
図５は、水酸化カルシウムを炭酸化して炭酸カルシウムするために、すなわちＣａＣＯ3を沈降させるために、水酸化カルシウムを２酸化炭素ガスと接触させる３個の沈降反応器１０，１０’および１０''を図示している。これらの反応器は、連続して接続されており、その結果、沈降した炭酸塩の分散液および未沈降の水酸化カルシウムは、第１反応器１０の排出パイプ２０から第２反応器１０’の供給パイプ１６’へ向けて導入される。これに対して、大量の炭酸化された炭酸カルシウムを含む分散液は、第２反応器１０’の排出パイプ２０’を経由して、第３反応器１０''の供給パイプ１６''中に導かれる。
【００６３】
二酸化炭素を含むガスは、パイプ１８、１８’、１８''を経由して各反応器に導かれる。二酸化炭素を含有するガスは、供給パイプ１８を経由して、第１反応器１０に導かれ、それは、粉末化および噴霧装置１４中での沈降（炭酸化）および炭酸塩の形成を誘導する。同じガスあるいは二酸化炭素を含む他のガスを、沈降反応（炭酸化）を完了させるために、パイプ１８’、１８''を経由して、第２および第３沈降反応器１０’、１０''へと導くことができる。このガスを、排出パイプ２１、２１’、２１''を経由して、反応器から除去する。
【００６４】
本発明によると、図５に示す場合、冷却器１７および１７’は、排出パイプ２０、２０’に嵌め合わされ、沈降反応器２０’、２０''へ供給される材料を冷却する。
【００６５】
遮断タンクあるいは貯蔵タンクが、沈降反応器１０，１０’および１０''に嵌め合わされ、そこでは、前の沈降反応器から来る炭酸カルシウムを含む製品をしばらくのあいだ、数分間あるいはもっと長い時間貯蔵できる。
【００６６】
図６は、図３に示されたタイプの１個の連続嵌合沈降反応器１０と図１に示した２個の連続して嵌め合わされた沈降反応器１０’、１０''からなる第２沈降反応器群を図示している。
【００６７】
水酸化カルシウムは、パイプ１６を経由して導かれ、二酸化炭素を含むガスが、パイプ１８を経由して、第１沈降反応器１０、すなわち粉末化および噴霧装置４４に導かれる。沈降反応器１０を出た材料は、ガス分離機５０へ導かれ、そこでは、二酸化炭素を含むガスが、水酸化カルシウムおよび炭酸カルシウムを含む材料から分離される。二酸化炭素を含むガスおよび蒸気は、パイプ５４を経由して洗浄および冷却装置５２中に導かれ、そこから、二酸化炭素を含むガスは、パイプ１８’を経由して、第２沈降反応器１０’の粉末化および噴霧装置へと導かれる。水酸化カルシウムおよび炭酸カルシウムを含む材料は、冷却器１１が設けられているパイプ１６’を経由して、第２沈降反応器の粉末化および噴霧装置１４へと導かれる。典型的には蒸気および二酸化炭素を含むガスは、パイプ２１を経由して、沈降反応器１０’のトップ部から除かれる。
【００６８】
のガスは、洗浄および冷却装置５２中で処理されるために導かれる。装置５２においては、処理された二酸化炭素を含むガスの幾分かが、パイプ１８’を経由して沈降反応器１０’へと再循環され、残りの１８''は、次の沈降反応器１０''へと導かれる。沈降反応器の底の部分に集まった沈降した炭酸カルシウムおよび未沈降の水酸化カルシウムは、排出パイプ２０へと排出される。
【００６９】
図６に示されている第３沈降反応器１０''は、第２沈降反応器１０’と同じ原理に基づいて主として作動している。第２沈降反応器１０’の底からパイプ２０へと除去されかつ沈降した炭酸カルシウムに加えて水酸化カルシウムを含む材料は、パイプ１６’を経由して、底に沿って第３反応器１０''の粉末化および噴霧装置１４’へと導かれる。洗浄および冷却装置５２から、二酸化炭素を含むガスが、パイプ１８''を経由して、第３反応器１０''へと導かれる。完全に沈降した炭酸カルシウムは、パイプ２０’を経由して、第３反応器１０''の底から放出される。このガスは、パイプ２１’を経由して、第３反応器１０''のトップ部から除去されて、さらに循環させるために、洗浄および冷却装置５２へと導かれる。
【００７０】
図７は、図３に示されたタイプの１個の沈降反応器１０とシリーズで嵌合されている図１に示したタイプの３個の沈降反応器１０’、１０''、１０'''からなる沈降反応器の群を図示している。第１沈降反応器は、図６に示された沈降反応器として作動する。図１に示された３個の沈降反応器１０’、１０''、１０'''は、互いのトップ上で嵌め合わされて、水酸化カルシウムスラッジは、そのトップから沈降反応器中に置かれた供給装置１４，１４’、１４''へと供給される。第２沈降反応器１０’は、トップ上および第３反応器１０'''は、底上にあり、その上に、炭酸カルシウムに加えて水酸化カルシウムを含む材料が、該反応器を経由して移動するとき、大抵は下向きに流れる。
【実施例】
【００７１】
次の実施例に示されている実験の目的は、本発明による溶液を用いることにより、沈降した炭酸カルシウムの比表面積および粒度に対して、どのくらいの影響を与えることができるかを示すことである。本目的は、ただ説明するだけであり、本発明を制限するものではない。
【００７２】
ＫＰ１からＫＰ４の実験は、次の章で示されている。本発明によるこれらの実験においては、二酸化炭素を含むガスを用いて、水酸化カルシウムスラッジ上に、沈降を行った。実験ＫＰ１およびＫＰ２中においては、炭酸化反応開始前に、水酸化カルシウムスラッジを１３℃に冷却した。さらに、実験ＫＰ２においては、炭酸化されるスラッジを炭酸化中に冷却した。実験ＫＰ３およびＫＰ４においては、水酸化カルシウムスラッジの開始温度は、３０℃とした。実験ＫＰ４においては、ソルビトールを、水酸化カルシウムスラッジに添加した。
【００７３】
全ての実験において、乾燥物含有量、Ｃａ（ＯＨ）2の品質およびＣＯ2含有ガスの組成は、同一であった。
【００７４】
Ｃａ（ＯＨ）2スラッジの乾燥物含有量は、最終製品の乾燥物、沈降した炭酸カルシウムが、１７％になるように調節した。
【００７５】
ＫＰ１：Ｃａ（ＯＨ）2スラッジの温度を１３℃に調節し、その後スラッジを、沈降反応器を経由してポンプで送った。過剰量のＣＯ2を含むガスを、装置中に供給した。Ｃａ（ＯＨ）2スラッジが、沈降反応器中に供給されるにしたがって、それは、ＣＯ2を含むガスと混合された非常に微小な霧状滴を形成した。この処置を３回反復し、その後得られた沈降した炭酸カルシウム、ＰＣＣスラッジのｐＨを６．８にした。この処置のあいだ、温度は５５℃に上昇した。
【００７６】
ＫＰ２：温度が、２７℃を超えないように、プロセスのあいだは、スラッジを冷却したこと以外は、第１実験と同様に第２実験を行った。第３処理後、ＰＣＣスラッジのｐＨは６．９であった。
【００７７】
ＫＰ３：Ｃａ（ＯＨ）2スラッジの温度が、実験のはじめにおいて３０℃にしたこと以外は、第１実験と同様に第３実験を行った。この処理のあいだ、スラッジの温度は、６１℃に上昇した。処理後、スラッジのｐＨは６．８であった。
【００７８】
ＫＰ４：製造されるＰＣＣから計算して１．５％のソルビトールを、Ｃａ（ＯＨ）2スラッジに添加したこと以外は、第３実験と同様に第４実験を行った。この処理のあいだ、スラッジの温度は、６０℃に上昇した。第３処理後、スラッジのｐＨは６．９であった。
【００７９】
（マイクロメトリックス・フローソルブＩＩＩ装置を用いて）このようにして生産したサンプルから、比表面積を測定し、また電子顕微鏡像を用いて、粒子の平均サイズを、求めた。結果を表１に示す。
【００８０】
2008506618.tif 000003
【００８１】
沈降中炭酸化されるスラッジ（Ｃａ（ＯＨ）2）を冷却することにより、粒度は、冷却しない場合（４０）より著しく小さい（３０）炭酸カルシウム製品を得ることが可能であることを、実験ＫＰ１およびＫＰ２は、示していた。それに相応して、ＫＰ２（８１）中の製品の比表面積は、実験ＫＰ１（６０）におけるそれよりも大きかった。
【００８２】
Ｃａ（ＯＨ）2スラッジの初期温度が低くされていたＫＰ１においては、比表面積が、大きくかつ粒度が、ＫＰ３におけるよりも小さい炭酸カルシウム製品を得ることが可能であることを、実験ＫＰ１およびＫＰ３は、示していた。
【００８３】
ソルビトールを添加すると、小さな粒子とそれに相応して大きな比表面を得ることができることを、実験ＫＰ３およびＫＰ４は、示している。
【００８４】
本発明による解は、非常に小さい１００ｎｍ以下で大抵は分離した粒子で形成される炭酸カルシウム製品を工業的に製造するための、簡単で、連続操業可能なかつ迅速技術的経済的方法および装置を達成した。この方法は、水酸化カルシウムの完全な炭酸化を容易に可能にする。反応時間は、短くすなわち炭酸化反応は早く、そのためそのことは、大きな比表面積を持った小さな均一な粒子の形成を導くことになる。本プロセスは、入力される水酸化カルシウムの粒度および乾燥物含有量には、あまり依存しない。
【００８５】
方法および装置は、簡単である。製品の主な成分を、典型的には、プロセスに同時に添加可能であり、その場合、物質は、互いにすぐに反応する。
【００８６】
本方法および装置は、経済的な最終の成果をも導く。使用される装置は、得られた結果に関してエネルギー効率が高い。本装置は、供給された物質、スラッジあるいは水酸化カルシウムを含む溶液を、非常に微小な滴あるいは粒子に転換させる。本方法においては、源材料としては、高乾燥物含有量の水酸化カルシウムであることができ、それは、高乾燥物含有量を持った炭酸カルシウム製品をも生産する。
【００８７】
本方法は、多種多様の変数を可能にしており、各特定の場合に対する正確な調整を見出すことを容易にさせている。冷却は、必要により、均等な処理温度を作り出すことを可能にしている。
【００８８】
炭酸化プロセスに関した添加物として、ソルビトールなどのポリオールを使用すると、形成される炭酸カルシウムの比表面積、粒度および／あるいは均一性に影響を与えることができる。そのような場合には、非常に小さな粒度を持った望みの炭酸カルシウム製品を製造するためには、過剰な冷却は、不必要であり、おそらく無駄である。一方、冷却と同時にポリオール添加を用いると、より小さな粒度を得ることもできる。
【００８９】
製品の表面化学特性に、直接影響を及ぼす他の添加剤も使用できる。
【００９０】
本発明は、以上で示した実施例に限定することを意図したものではなく、それどころか、以下に示す請求範囲以内で広く適用されることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
ここで、本発明を、付帯図面を参照にして、さらに詳細に記述するものとする。
【図１】本発明による沈降反応器の一例としての、概略縦断面図である。
【図２】図１に示された沈降反応器中に嵌め合わされた粉末化および噴霧装置の一例としての、概略横断面図である。
【図３】本発明による第２沈降反応器の一例としての、概略縦断面図である。
【図４】図３に示した沈降反応器のタイプに対する粉末化および噴霧装置の一例としての、概略横断面図である。
【図５】本発明による沈降反応器群の一例としての、概略縦断面図である。
【図６】本発明による第２沈降反応器群の一例としての、概略縦断面図である。
【図７】本発明による第３沈降反応器の一例としての、概略縦断面図である。
【図１】
2008506618.tif 000004
【図２】
2008506618.tif 000005
【図３】
2008506618.tif 000006
【図４】
2008506618.tif 000007
【図５】
2008506618.tif 000008
【図６】
2008506618.tif 000009
【図７】
2008506618.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成18年5月9日(2006.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈降した炭酸カルシウム粒子を製造するために、二酸化炭素を含みかつ沈降反応器の内側にあるガス中に、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）あるいは他の対応するＣａ++イオン源を、液滴および／あるいは粒子として供給する方法からなる、１個あるいは数個の連続沈降反応器（１０、１０’、１０''、１０'''）中の炭酸カルシウム微小粒子からなる炭酸カルシウム製品の製造方法であって、
ピン粉砕機の原理に基づいて作動しかつ該反応器の内側に、あるいは反応器と関連して、はめ合わされている粉末化および噴霧装置（１４、４４）を経由して、水酸化カルシウムあるいは他の対応するＣａ++イオン源を、該沈降反応器に供給すること、かつ
本質的に永久的に分離された１００ｎｍ以下のサイズの粒子で形成される炭酸カルシウム製品を得るために、
ａ）前記沈降反応器に冷却エレメント（１５、１５’）を設け、および／または
ｂ）前記沈降反応器から冷却エレメントに、そして当該冷却エレメントから前記沈降反応器に、炭酸カルシウムを含む材料および／または二酸化炭素を含むガスを循環する
ことによって
該沈降反応器の温度を６５℃以下に保持することを特徴とする方法。
【請求項２】
低温で、該沈降反応器中に、少なくとも幾分かの二酸化炭素を供給することにより、
低温で、あるいはドライアイスとして沈降反応器中に、少なくとも幾分かの二酸化炭素を供給し、
前記沈降反応器中に少なくとも水酸化カルシウムあるいは他の対応するＣａ++イオン源を低温で供給し、
該沈降反応器中に、冷却スリーブ（１３）を配置し、および／または
炭酸カルシウムを含む材料および／あるいは二酸化炭素を含むガスを、該沈降反応器から冷却器を経由して、第２沈降反応器へ導入することにより、該沈降反応器中の温度を低下させることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
少なくとも幾分かの水酸化カルシウムを、３０℃以下の温度、典型的には５から３０℃、有利には１０から２０℃、最も典型的には１７℃以下の温度で該沈降反応器中に供給することを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
該沈降反応器中の温度を、典型的には１０から６５℃、最も好ましくは４０℃以下に維持することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
少なくとも水酸化カルシウムおよび二酸化炭素を、該沈降反応器中に連続的に供給し、かつ炭酸カルシウムを含む材料を、該沈降反応器から連続的に除去しながら、沈降反応器（１０、１０’、１０''、１０'''）が連続して作動することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
第１沈降反応器（１０）から除去された炭酸カルシウムを含む材料の少なくとも幾分かを冷却しかつ第１沈降反応器（１０）中に循環させ、あるいはピン粉砕機の原理で作動している装置を経由して、次の沈降反応器（１０’、１０''、１０'''）に導くことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
水酸化カルシウムを、水酸化カルシウム溶液および／あるいは水酸化カルシウムスラッジとして該沈降反応器中に供給すること、水酸化カルシウムスラッジあるいは溶液の滴径および／あるいは粒度を、装置（１４、４４）中にはめ合わされかつ５から２５０ｍ／秒のリング速度で移動するピン、ブレードあるいは対応するエレメントにより発生されるスラッジおよび／あるいは溶液を標的にした衝撃およびダブル衝撃により、ピン粉砕機の原理で作動している粉末化および噴霧装置（１４、４４）中で２００μｍ以下の粒度に減少させることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
粉末化および噴霧装置（１４、４４）の中での水酸化カルシウムを含む材料および／あるいは炭酸カルシウムを含む循環材料のドウエル時間が、１０秒以下、典型的には２秒以下、最も典型的には１秒以下であることを特徴とする請求項１あるいは６記載の方法。
【請求項９】
該沈降反応器（１０、１０’、１０''、１０'''）の中での水酸化カルシウムを含む材料および／あるいは炭酸カルシウムを含む循環材料の炭酸化実効時間が、１分以下、典型的には３０秒以下、最も典型的には１０秒以下であることを特徴とする請求項１あるいは６記載の方法。
【請求項１０】
ピン粉砕機の原理に基づいて作動している粉末化および噴霧装置（１４、４４）を経由して、かつ／あるいは、
別のガス供給装置を用いて、沈降反応器の沈降容器（１２）中に直接、二酸化炭素を沈降反応器中に供給することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
該方法は、プロセスの第１局面、典型的には主局面において、炭酸カルシウムを第１沈降反応器（１０）で、水酸化カルシウムから沈降させ、その後プロセスの第１局面で沈降した炭酸カルシウムおよび沈降していない水酸化カルシウムを、第１沈降反応器から第２沈降反応器（１０’）に導入し、さらに、
プロセスの第２局面では、第２沈降反応器に導かれた水酸化カルシウムの残りの部分の少なくとも幾分かから炭酸カルシウムを沈降させ、その後プロセスの第２局面で沈降した炭酸カルシウムおよび第１沈降反応器から第２沈降反応器に導かれた炭酸カルシウムおよび結果として生じる残留する未沈降水酸化カルシウムを、必要により、第２沈降反応器（１０’）から第３沈降反応器（１０''）へ導入するという多段式連続運転炭酸化プロセスからなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】
複数あるいは単一の沈降反応器中に供給される水酸化カルシウムの乾燥物含有量を調節することにより、典型的には乾燥物含有量を３０％以下、典型的には１０から２５％に調節することにより、沈降した炭酸カルシウムの粒度を制御することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１３】
水酸化カルシウムおよび二酸化炭素に加えて、ソルビトールなどのあるポリオールを沈降反応器中に供給し、かつ該ポリオールは、沈降反応器中に供給されるように水酸化カルシウムスラッジに添加するか、あるいはこのスラッジを生成させるために使用する消火水に添加し、
典型的には粉末化および／あるいは噴霧装置を経由して、沈降反応器に直接添加し、および／あるいは
沈降反応器から放出される炭酸カルシウムを含む材料に対して添加することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１４】
粒子の表面処理に適しておりかつ粒子の疎水化、成長あるいは分離性に影響する１種以上の添加剤、たとえば、ソルビトールなどのポリオール、砂糖、脂肪酸、ステアリン酸、樹脂酸、燐酸、アクリルポリマーのナトリウム塩あるいはアンモニウム塩の水溶液などの分散剤を、該沈降反応器の前に、該沈降反応器中に、および／あるいは該沈降反応器の後に、沈降した炭酸カルシウム中に別々にあるいは同時に添加することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１５】
微小の炭酸カルシウム粒子からなる炭酸カルシウム製品を水酸化カルシウムから製造する装置において、該装置は、水酸化カルシウムあるいは他の対応するＣａ++イオン源を、液滴および／あるいは粒子として粉末化しあるいは噴霧して、その内側では二酸化炭素を含むガスと水酸化カルシウムが接触する少なくとも１個の連続沈降反応器（１０、１０’、１０''、１０'''）と、水酸化カルシウムあるいは他の対応するＣａ++イオン源を該沈降反応器中に供給する装置（１６）と該沈降反応器から炭酸カルシウム製品を除去するための装置（２０）からなる装置であって、
該装置は、さらに該沈降反応器中で、水酸化カルシウムを小さな液滴および／あるいは粒子として粉末化するための、ピン粉砕機の原理に基づいて作動する粉末化および噴霧装置（１４、１４’、１４''、１４'''）と、
該沈降反応器中での低下した温度を維持するための冷却装置（１１、１１’、１３、１５、１５’、１７、１７’、４５、５２）とからなることを特徴とする装置。
【請求項１６】
該冷却装置は、該沈降反応器中に供給される水酸化カルシウム、二酸化炭素、あるいは循環炭酸カルシウムの温度を下げるための装置（１１、１１’、１７、１７’、４５、５２）ならびに／または、
該沈降反応器中の材料の温度を低く維持するための装置（１３、１５、１５’）とからなることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
該装置は、互いに流れ接続を持つ２個あるいは数個の連続沈降反応器（１０、１０’、１０''、１０'''）からなること、
１つの反応器から他の反応器に流れる炭酸カルシウム材料を冷却するための冷却器（１１、１７、１７’、５２）が、連続して配置された沈降反応器のあいだに配置されることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１８】
ピン粉砕機の原理に基づいて作動する粉末化および噴霧装置のロータのリング速度は、１から２５０ｍ／秒であること、異なった方向であるいは同じ方向で回転するロータのリングの速度差あるいは、隣接するロータとステータとの速度差は、５から４００ｍ／秒、典型的には５から２００ｍ／秒であることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１９】
炭酸カルシウム粒子の粒度および比表面積は、次のとおり；
粒度ｄ50は、典型的には１００ｎｍ以下、より典型的には７０ｎｍ以下、最も典型的には４０ｎｍ以下であり、
比表面積は、典型的には２０ｍ2／ｇ以上、より典型的には、４０ｍ2／ｇ以上、最も典型的には、６０ｍ2／ｇ以上であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項記載の方法により製造される炭酸カルシウム製品。
【請求項２０】
そのようなものとして、あるいは医薬、化粧品、食料、塗料、プラスチクス、ゴム、顔料、工業薬品および／あるいは紙工業においてさらに加工されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項記載の方法により製造される炭酸カルシウム製品の用途。
【国際調査報告】
2008506618.tif 000011
2008506618.tif 000012