Proceso para obtener carbonato de calcio precipitado.

Un proceso para preparar un producto de carbonato de calcio precipitado,

que comprende las etapas de:

(a) preparar una suspensión acuosa de semillas de carbonato de calcio precipitado carbonatando una suspensión de Ca(OH)2 en presencia de 0,005 a 0,030 moles de Sr, en forma de Sr(OH)2, por mol de Ca(OH)2; y

(b) formar una suspensión acuosa del producto de carbonato de calcio precipitado carbonatando una lechada de Ca(OH)2 en presencia de 0,5 a 5% en peso seco de las semillas del carbonato de calcio precipitado,

en donde las semillas de carbonato de calcio precipitado tienen un D50 que es menor que el D50 del producto de carbonato de calcio precipitado y las semillas de carbonato de calcio precipitado tienen un contenido de polimorfo aragonítico mayor o igual que el del producto de carbonato de calcio precipitado.

Proceso para obtener carbonato de calcio precipitado Campo de la Invención La presente invención se refiere a un método para producir un carbonato de calcio precipitado que tiene un incremento del porcentaje en peso del polimorfo cristalino aragonítico.

Antecedentes de la Invención En años recientes se ha encontrado una variedad de usos para el carbonato de calcio en muchos campos. Por ejemplo, el carbonato de calcio es uno de los minerales empleado más extensamente en las industrias del papel, los plásticos, las pinturas y los recubrimientos como una carga y como un pigmento de recubrimiento, debido a su color blanco. En la industria del papel el carbonato de calcio es apreciado por su luminosidad, opacidad y brillo elevados y es utilizado comúnmente como una carga para fabricar papel opaco luminoso. Además, el carbonato de calcio es utilizado frecuentemente como un extendedor en pinturas, y se usa también como una carga en adhesivos y selladores. El carbonato de calcio de alta calidad es usado también en formulaciones de productos farmacéuticos.

Se sabe que el carbonato de calcio existe como tres tipos de polimorfos cristalinos: calcita, aragonita y vaterita. La calcita, el polimorfo cristalino más común, es considerada la forma cristalina más estable del carbonato de calcio. La aragonita, que tiene una estructura cristalina ortorrómbica en forma de agujas separadas o agrupadas, es menos común. La vaterita es el polimorfo cristalino más raro del carbonato de calcio y generalmente es inestable.

Entre estas tres formas, la aragonita es particularmente útil en una cantidad de aplicaciones, tales como carga o recubrimiento inorgánico del papel, debido a su estructura cristalina en forma de agujas que ofrece al papel mayor volumen y opacidad. Como resultado de ello, ha aumentado substancialmente la demanda de carbonato de calcio que tenga un contenido de cristales de aragonita significativo.

Generalmente, una manera de producir carbonato de calcio en forma comercial es calcinando carbonato de calcio bruto para obtener cal viva. Después se agrega agua para proporcionar una suspensión acuosa de hidróxido de calcio (“lechada de cal”) , y se vuelve a introducir dióxido de carbono en esta lechada para precipitar el carbonato de calcio. El producto de este proceso es conocido como carbonato de calcio precipitado (PCC, por sus siglas en inglés) . La suspensión acuosa, o lechada, de carbonato de calcio resultante puede usarse como está o seguir siendo procesada (esto es, eliminar el agua, triturar, etc.) para formar un producto seco. La reacción de precipitación puede producir cada uno de los tres polimorfos (calcita, aragonita y vaterita) dependiendo de las condiciones de reacción exactas utilizadas.

Los procesos de la técnica anterior para producir un producto de PCC con un aumento del contenido de cristales aragoníticos han adoptado generalmente una serie de métodos. En un primer método, se han desarrollado procesos que utilizan aditivos, tales como sales de estroncio, para fomentar la producción del cristal aragonítico durante la carbonatación que tienen como resultado la formación de PCC. Por ejemplo, el documento GB 2145074A describe un proceso para producir un producto de carbonato de calcio aragonita precipitado, agregando cloruro de estroncio (SrCl2) antes o durante la carbonatación para que actúe como agente en la formación de cristales de aragonita.

El uso de compuestos de estroncio como aditivos al proceso de carbonatación para preparar PCC es descrito también en los procesos de producción de PCC de las siguientes Publicaciones de Patente Japonesas: JP63260815, JP59223225, JP5116936 y JP1018911.

En un segundo método, los procesos han utilizado semillas de cristales de aragonita para aumentar la formación de cristales de aragonita. Por ejemplo, el documento GB 941900A enseña un proceso para producir carbonato de calcio aragonítico introduciendo una solución de carbonato de sodio durante la carbonatación. La referencia sugiere que la adición de semillas de cristales de aragonita, al proceso descrito, puede acelerar la producción de cristales de aragonita.

Se ha mostrado que los procesos de producción tratados antes aumentan marginalmente el contenido total de cristales aragoníticos del producto de PCC. Sin embargo, generalmente estos procesos no han podido producir PCC que tenga un contenido aragonítico total mayor que 60%.

En consecuencia existe la necesidad de un proceso de bajo coste para producir PPC precipitado que contenga cantidades incrementadas del polimorfo aragonítico.

Breve Descripción de la Invención La presente invención proporciona un proceso para producir a bajo coste un material que comprende PCC, en donde más de 60%, y preferentemente más de 70% en relación con el PCC en el material que comprende PCC, es del polimorfo aragonítico. En su forma general, La presente invención cumple con estos requisitos utilizando un proceso de fabricación en dos etapas. En la primera etapa, se forma una suspensión acuosa de semillas de carbonato de calcio precipitado carbonatando una suspensión de Ca (OH) 2 en presencia de 0, 005 a 0, 030, o más preferentemente, 0, 01 a 0, 02, moles de estroncio, en forma de Sr (OH) 2, por mol de Ca (OH) 2. En la segunda etapa, se forma una suspensión acuosa de un producto de carbonato de calcio precipitado carbonatando una lechada de Ca (OH) 2 en presencia de 0, 5 a 5 % en peso seco de las semillas de carbonato de calcio precipitado. Las semillas de carbonato de calcio precipitado tienen un D50 que es menor que el D50 del producto de carbonato de calcio precipitado y las semillas de carbonato de calcio precipitado tienen un contenido del polimorfo aragonítico mayor o igual que el producto de carbonato de calcio precipitado. Como se tratará más adelante en los ejemplos, el producto de este proceso en dos etapas supera las deficiencias de los anteriores procesos de producción de PCC y proporciona el aumento deseado en el porcentaje en peso total del polimorfo aragonítico dentro del producto final.

Otros objetivos de la Invención se harán evidentes en la descripción que sigue.

Descripción Detallada de la Invención Como se trató antes, el PCC es fabricado típicamente mediante la carbonatación de cal hidratada. En este proceso, el carbonato de calcio triturado es calcinado (calentado) primero para formar cal (CaO) y dióxido de carbono gaseoso (CO2) . Esta reacción se muestra en la reacción (1) :

(1) CaCO3 → CaO + CO2

La cal es apagada con agua para formar hidróxido de calcio (Ca (OH) 2) , o lechada de cal, lo que se muestra en la reacción (2) :

(2) CaO + H2O → Ca (OH) 2

Finalmente, el hidróxido de calcio es combinado con dióxido de carbono (capturado habitualmente durante la etapa de calcinación) para precipitar carbonato de calcio. Esta etapa de carbonatación se muestra en la reacción (3) :

(3) Ca (OH) 2 + CO2 → CaCO3 + H2O

De acuerdo con La presente invención, un producto de carbonato de calcio precipitado se prepara en un proceso en dos etapas. En la primera etapa, se prepara una suspensión acuosa (o lechada) de semillas de carbonato de calcio precipitado carbonatando una suspensión de Ca (OH) 2 en presencia de 0, 005 a 0, 030, o más preferentemente, 0, 01 a 0, 02 moles de estroncio, en forma de Sr (OH) 2, basadas en los moles de Ca (OH) 2. El Sr (OH) 2 puede ser introducido a través de la cal de la suspensión de Ca (OH) 2 o, más preferentemente, puede ser formado in situ por la adición de minerales que comprenden SrO. Cuando el Sr (OH) 2 es formado in situ por la adición de minerales que comprenden SrO, el mineral que contiene SRO puede obtenerse, preferentemente, calcinando minerales que contienen SrCO3 o piedras de partida que contienen estroncianita bruta.

Las semillas de carbonato de calcio precipitado de la presente invención se caracterizan por un contenido del polimorfo aragonítico mayor o igual al contenido de polimorfo aragonítico del producto de carbonato de calcio precipitado producido en la segunda etapa. Específicamente, en el proceso de la presente invención, la solución acuosa de semillas de carbonato de calcio precipitado puede tener un contenido de polimorfo aragonítico mayor que 85%, preferentemente, 90% o, en la forma más preferida, 95% en peso seco. Como se describe en la presente memoria, el porcentaje en peso seco es determinado por análisis de difracción de rayos X (XRD, por sus siglas en inglés) .

Las semillas de carbonato de calcio precipitado producidas durante la primera etapa del proceso de fabricación se caracterizan además por un D50 que es menor que el D50 del producto de carbonato de calcio precipitado. El tamaño D50 se define como el tamaño... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para preparar un producto de carbonato de calcio precipitado, que comprende las etapas de:

(a) preparar una suspensión acuosa de semillas de carbonato de calcio precipitado carbonatando una suspensión de Ca (OH) 2 en presencia de 0, 005 a 0, 030 moles de Sr, en forma de Sr (OH) 2, por mol de Ca (OH) 2; y

(b) formar una suspensión acuosa del producto de carbonato de calcio precipitado carbonatando una lechada de Ca (OH) 2 en presencia de 0, 5 a 5% en peso seco de las semillas del carbonato de calcio precipitado,

en donde las semillas de carbonato de calcio precipitado tienen un D50 que es menor que el D50 del producto de carbonato de calcio precipitado y las semillas de carbonato de calcio precipitado tienen un contenido de polimorfo aragonítico mayor o igual que el del producto de carbonato de calcio precipitado.

2. El proceso de la reivindicación 1, en el que la suspensión de Ca (OH) 2 de la etapa (a) es carbonatada en presencia de 0, 01 a 0, 02 moles de Sr por mol de Ca (OH) 2.

3. El proceso de la reivindicación 1, en el que el Sr (OH) 2 de la etapa (a) es formado in situ por la adición de un mineral que comprende SrO.

4. El proceso de la reivindicación 3, en el que el mineral que comprende SrO se obtiene calcinando un mineral que contiene SrCO3.

5. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende además la etapa de realizar uno o más de eliminación de agua, dispersión o trituración, de las semillas de carbonato de calcio precipitado preparadas en la etapa (a) para obtener una suspensión acuosa de semillas de carbonato de calcio precipitado que tienen un D50 menor o igual que 0, 1 a 0, 3 µm y una SSA BET de 10 a 30 m2/g.

6. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la solución acuosa de semillas de carbonato de calcio precipitado formada en la etapa (a) tiene un contenido de polimorfo aragonítico mayor que 85% en peso seco.

7. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la solución acuosa de semillas de carbonato de calcio precipitado formada en la etapa (a) tiene un contenido de polimorfo aragonítico mayor que 90% en peso seco.

8. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la solución acuosa de semillas de carbonato de calcio precipitado formada en la etapa (a) tiene un contenido de polimorfo aragonítico mayor que 95% en peso seco.

9. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que las semillas de carbonato de calcio precipitado son agregadas a la lechada de Ca (OH) 2 en la etapa (b) antes de la carbonatación.

10. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende además la etapa de realizar uno o más de eliminación de agua, dispersión, o trituración, del producto de carbonato de calcio precipitado obtenido en la etapa (b) para obtener un producto de carbonato de calcio precipitado que tiene un D50 entre 0, 35 y 0, 4 micrómetros y una SSA BET entre 8 y 20 m2/g.

11. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el producto de carbonato de calcio precipitado obtenido en la etapa (b) tiene una cantidad total de estroncio de 0, 2 a 15 mol/tonelada métrica seca.

12. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el producto de carbonato de calcio precipitado obtenido en la etapa (b) tiene una cantidad total de estroncio de 1 a 5 mol/tonelada métrica seca.

13. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que el producto de carbonato de calcio precipitado obtenido en la etapa (b) tiene un contenido de polimorfo aragonítico mayor que 60% en peso seco.

14. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que el producto de carbonato de calcio precipitado obtenido en la etapa (b) tiene un contenido de polimorfo aragonítico mayor que 70% en peso seco.