Producción de carbonato de calcio precipitado de alta pureza.

Procedimiento para la preparación de carbonato de calcio precipitado que comprende las etapas de:

a) proporcionar y calcinar material que comprende carbonato de calcio;

b) apagar el producto de reacción obtenido a partir de la etapa a) con una disolución acuosa de cloruro de amonio;

c) separar los componentes insolubles de la disolución de cloruro de calcio obtenida a partir de la etapa b);

d) carbonatar la disolución de cloruro de calcio obtenida a partir de la etapa c);

e) separar el carbonato de calcio precipitado obtenido a partir de la etapa d),

caracterizado porque se añaden cristales simiente a la disolución de cloruro de calcio obtenida a partir de la etapa c) antes de la etapa d).

Producción de carbonato de calcio precipitado de alta pureza La presente invención se refiere a un procedimiento para la producción de carbonato de calcio precipitado de alta pureza.

El carbonato de calcio es uno de los aditivos usados más comúnmente en las industrias del papel, la pintura y el plástico. Aunque habitualmente se usa carbonato de calcio triturado (GCC) que se produce de manera natural como carga en muchas aplicaciones, puede prepararse carbonato de calcio precipitado (PCC) producido de manera sintética a medida con respecto a su morfología y tamaño de partícula permitiendo que estos materiales satisfagan funciones adicionales.

Sin embargo, los procedimientos de producción de PCC conocidos comúnmente que incluyen las etapas de calcinar carbonato de calcio en bruto, apagarlo con agua y posteriormente precipitar carbonato de calcio haciendo pasar dióxido de carbono a través de la suspensión de hidróxido de calcio resultante, necesitan materiales de partida de alta calidad ya que no hay ningún método razonable para separar las impurezas de la materia prima durante este procedimiento.

Hay numerosos enfoques en la técnica anterior para producir carbonato de calcio que tiene determinadas propiedades tales como alta pureza, la mayoría de los cuales se centran, sin embargo, en esta única propiedad, mientras que los procedimientos no permiten controlar completamente también otras propiedades tales como forma cristalina, tamaño de partícula, etc., o se producen a menudo altas cantidades de desechos mediante tales procedimientos conocidos.

En la solicitud de patente china n.º 1757597, se describe un procedimiento para preparar carbonato de calcio superfino poroso. Esto se logra preparando una disolución acuosa de cloruro de calcio, así como, por separado, una disolución acuosa de hidrogenocarbonato de amonio y dióxido de carbono, y haciendo reaccionar estas disoluciones en una reacción de colisión, que es una reacción bastante compleja en la práctica, al mismo tiempo que se controla el flujo y la temperatura, dando como resultado la formación de carbonato de calcio precipitado superfino poroso que tiene una alta área superficial específica. Las aguas madre que contienen cloruro de amonio se reutilizan para disolver cloruro de calcio en las mismas, pero el cloruro de amonio no se usa como reactante como tal. Por tanto, el procedimiento según el documento CN 1757597 comienza con un material de partida de alta calidad, en el que se logran particularmente una alta porosidad y alta finura mediante el tipo específico de reacción de colisión. Los desechos, entre otros disolución de cloruro de amonio, no se reutilizan como reactante, sino simplemente como disolvente, lo que conducirá a un enriquecimiento de carbonato de amonio no sólo en la disolución, sino también en el producto final, hasta que se separa. No se hace mención en este documento a la obtención de carbonato de calcio precipitado que tiene una alta pureza y una estructura cristalina definida.

La solicitud de patente japonesa JP 2007-161515 se refiere a un método para producir carbonato de calcio, en el que se reduce el contenido de impurezas, particularmente, el contenido de estroncio. El método comprende las siguientes etapas: (A) una etapa de disolución, en la que se añade una disolución acuosa de ácido clorhídrico, ácido nítrico, cloruro de amonio o nitrato de amonio a una suspensión acuosa, para disolver hidróxido de calcio; (B) una etapa de precipitación, en la que se añade amoniaco acuoso a la disolución de una sal de calcio obtenida en la fase de disolución y el pH del líquido se aumenta hasta más de 12, para precipitar las impurezas junto con la precipitación de hidróxido de calcio; (C) una etapa de separación sólido-líquido, en la que se separan las impurezas precipitadas y una disolución acuosa de sal de calcio; (E) una etapa de precipitación, en la que se sopla gas dióxido de carbono en la disolución acuosa separada de sal de calcio, para precipitar carbonato de calcio; y (F) una etapa de recuperación, en la que se recupera el carbonato de calcio precipitado. Por tanto, el procedimiento del documento JP 2007-161515 es bastante complicado y no es realmente respetuoso con el medio ambiente al usar compuestos tales como ácido clorhídrico y nítrico, y nitratos, que no retornan al ciclo de reacción. Además la separación de hidróxidos de metal precipitados conjuntamente de hidróxido de calcio se realiza basándose en el diferente comportamiento de disolución de los hidróxidos a temperaturas elevadas, lo que no es muy preciso y requiere un alto consumo de energía. Además, no se da información sobre cómo obtener estructuras cristalinas específicas del carbonato de calcio precipitado.

El documento FR 1 603 527 se refiere al enriquecimiento de minerales que contienen fosfatos. Se describe que se tritura en primer lugar mineral que contiene carbonato y fosfato de calcio y se calcina, que la mezcla obtenida a partir de la etapa de calcinación se trata con cloruro de amonio y se disuelve dando como resultado la formación de cloruro de calcio, y que la disolución de cloruro de calcio se separa de los fosfatos insolubles, y se hace reaccionar con amoniaco y dióxido de carbono dando como resultado la precipitación de carbonato de calcio y la formación de cloruro de amonio dando como resultado un carbonato de calcio muy puro, que se separa mediante filtración, mientras que el cloruro de amonio se recircula. Sin embargo, este documento no se refiere a la preparación de carbonato de calcio precipitado que implica la adición de cristales simiente a la disolución de cloruro de calcio antes de la carbonatación que conduce a la precipitación de cristales en una determinada forma e intervalo de tamaño de

partícula.

El documento US 5.695.733 describe la preparación de partículas de PCC novedosas mediante un procedimiento que comprende una primera etapa de formar una mezcla de reacción que contiene un material simiente compuesto por partículas de PCC escalenoédricas diferenciadas que resultan de la introducción de dióxido de carbono en una suspensión acuosa de hidróxido de calcio, y una segunda etapa que comprende añadir una cantidad adicional de cal (Ca (OH) 2) esencialmente al mismo tiempo que un flujo de dióxido de carbono, es decir esencialmente de manera simultánea, a la mezcla de reacción de la etapa uno que contiene el material simiente escalenoédrico. Por tanto, según el documento US 5.695.733, se prepara carbonato de calcio mediante la introducción de dióxido de carbono en una disolución de hidróxido de calcio en dos etapas, una fase de simiente, en la que se precipita carbonato de calcio en condiciones controladas con el fin de formar cristales simiente, y una fase de crecimiento, en la que se continúa la reacción en presencia de los cristales simiente.

Por tanto, hay una necesidad continua de procedimientos que proporcionen PCC de alta pureza con estructuras definidas, y que permitan un control de varias propiedades deseadas de PCC, en los que el material de partida pueda ser un material de baja calidad, que de otro modo se depositaría debido a su baja calidad, que sea ventajoso especialmente desde un punto de vista medioambiental y con respecto a las demandas crecientes de procedimientos sostenibles.

Además un objeto de la presente invención es por una parte producir la menor cantidad posible de desechos, por otra parte reutilizar la mayor cantidad posible de desechos, que pueden recircularse o alimentarse a otras aplicaciones.

Se encontró sorprendentemente que mediante el procedimiento de la presente invención pueden transformarse carbonatos de baja calidad en carbonatos de calcio precipitados muy puros con un brillo excelente y una estructura definida.

Por tanto, según el procedimiento de la presente invención, es posible separar esencialmente todas las impurezas del material de partida independientemente de la calidad o los tipos de materia prima.

Por consiguiente, el objeto anterior se soluciona mediante un procedimiento para la preparación de carbonato de calcio precipitado que comprende las etapas de:

a) proporcionar y calcinar material que comprende carbonato de calcio;

b) apagar el producto de reacción obtenido a partir de la etapa a) con una disolución acuosa de cloruro de amonio;

c) separar los componentes insolubles de la disolución de cloruro de calcio obtenida a partir de la etapa b) ;

d) carbonatar la disolución de cloruro de calcio obtenida a partir de la etapa c) ;

e) separar el carbonato de calcio precipitado obtenido a partir de la etapa d) , en el que se añaden cristales simiente a la disolución de cloruro de calcio obtenida a partir de la etapa c) antes... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación de carbonato de calcio precipitado que comprende las etapas de:

a) proporcionar y calcinar material que comprende carbonato de calcio;

b) apagar el producto de reacción obtenido a partir de la etapa a) con una disolución acuosa de cloruro de amonio;

c) separar los componentes insolubles de la disolución de cloruro de calcio obtenida a partir de la etapa b) ;

d) carbonatar la disolución de cloruro de calcio obtenida a partir de la etapa c) ;

e) separar el carbonato de calcio precipitado obtenido a partir de la etapa d) , caracterizado porque se añaden cristales simiente a la disolución de cloruro de calcio obtenida a partir de la etapa c) antes de la etapa d) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el material que comprende carbonato de calcio de la etapa a) se selecciona del grupo que comprende carbonato de calcio precipitado; minerales naturales de carbonato de calcio tales como mármol, piedra caliza y creta, y minerales de carbonato alcalinotérreo mixtos que comprenden carbonato de calcio tales como dolomita.

3. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la materia prima de carbona de calcio de la etapa a) tiene un contenido mínimo en carbonato de calcio de al menos el 15% en peso, más preferiblemente de al menos el 50% en peso, especialmente de al menos el 75% en peso y lo más preferiblemente de al menos el 90% en peso, por ejemplo el 98% en peso basado en el peso total del material de alimentación.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la razón molar de cloruro de amonio con respecto a óxido de calcio es de desde 1 : 1 hasta 8 : 1, más preferiblemente desde 1, 5 : 1 hasta 4 : 1, por ejemplo desde 2 : 1 hasta 3 : 1.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque, en la etapa c) , se lleva a cabo la separación de componentes insolubles mediante tamizado, sedimentación y decantación, y/o filtración.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque, en la etapa c) , los componentes insolubles pueden flocularse antes de eliminarlos, mediante la adición de floculantes de alto peso molecular, en el que pueden usarse floculantes catiónicos, aniónicos y/o floculantes no iónicos, preferiblemente copolímeros a base de poli (ácido acrílico) .

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque, en la etapa c) , se añade el floculante en una cantidad de desde 1 hasta 50 ppm, preferiblemente de desde 2 hasta 40 ppm, más preferiblemente de desde 3 hasta 25 ppm y lo más preferiblemente de desde 5 hasta 15 ppm, basado en CaO seco.

8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque, en la etapa d) , se lleva a cabo la carbonatación alimentando dióxido de carbono gaseoso puro o gases técnicos que contienen al menos el 10% en vol. de dióxido de carbono en la disolución alcalina de cloruro de calcio.

9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque, en la etapa e) , el carbonato de calcio precipitado obtenido a partir de la etapa d) se separa de las aguas madres mediante filtración.

10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque, tras la etapa e) , el carbonato de calcio precipitado se lava con agua.

11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque, tras la etapa e) , el carbonato de calcio precipitado se sobreconcentra o se seca.

12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque se realiza como procedimiento cerrado, en el que se recirculan los reactantes.

13. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque se realiza como procedimiento continuo o discontinuo.