[发明专利]基于碳酸钙和碳酸镁的混合固体相的矿物组合物及该组合物的制法

说明书

技术领域

本发明涉及含有碳酸钙和碳酸镁的混合固体相的矿物组合物，涉及该组合物的制备方法及其用途。

背景技术

已知合成的碳酸钙主要用作填料(纸、涂料、塑料……)。对于这些应用，尤其已知的是合成致密的碳酸盐，特别是具有偏三角面体、斜方六面体或棱柱形态的方解石或具有针状形态的文石。

含有合成的碳酸钙和碳酸镁的组合物也是已知的，尤其用于造纸和塑料材料领域。

例如根据专利申请EP-A-2322581和DE-A-3245103可列举组合物。第一篇专利申请公开了在具有胶状碳酸钙的混合物中的水菱镁矿形式的碳酸镁片状颗粒，适用于纸或塑料材料的填料。第二篇专利申请公开了在具有碱式碳酸镁片状颗粒的混合物中的碳酸钙的偏三角面体颗粒(即稻粒形)。各碳酸盐没有形成复合物。

欧洲专利EP-B-0526121中描述的组合物由具有柱状颗粒外形的针状文石晶体结构的碳酸钙颗粒和具有片状颗粒外形的熟化碳酸镁颗粒的均匀混合物形成。这些组合物需要使用CO₂流率可变的复杂工艺通过使氢氧化钙和氢氧化镁的水溶液碳酸盐化来得到。

日本专利申请JP-63-123810也是已知的，其描述了一种用于生产含有碳酸钙和碳酸镁的混合固体相的矿物组合物。该方法包括使碱式碳酸镁的水悬浮液碳酸盐化，其中，向该碱式碳酸镁的水悬浮液中连续添加氢氧化镁和氢氧化钙的水悬浮液。用快速的CO₂流率进行碳酸盐化，这引起在最初包含在悬浮液中的碱式碳酸镁的晶核上形成碱式碳酸镁的球形、多孔颗粒，这些颗粒的孔部分地填充有碳酸钙。该组合物非常致密，并用于生产用于造纸、涂料、塑料材料的填料，或用于医学领域。

本发明的目的是开发特别用于建筑行业的矿物组合物。在该领域内，需要例如开发能够代替通常例如用于绝热面板的聚氨酯泡沫或酚醛泡沫的矿物组合物。与有机泡沫相比矿物材料具有如下优点：具有较长的寿命，明显改善的阻燃性和降低的环境影响。于是，期望这些新的矿物组合物应具有类似于已知的泡沫材料的热性能。因此，需要开发具有高的、可控的体积孔隙率和低密度，同时保持可接受的机械性能(耐弯曲、耐挤压、耐撞击……)的矿物材料。

在多孔介质中，热导率是指值λ，该值λ是i)和ii)的总和，i)是指孔中含有的气体的热导率与组合物中孔的体积分数的比例，ii)是指固体材料的热导率与组合物中该固体材料的体积分数的比例。气体的热导率通常约在10^-2W/K/m，以及固体的热导率约为1～10²W/K/m；组合物中气体的体积分数越大(因此孔的体积分数越大)，组合物的热导率越低，并且材料的绝热性能越好。

一种用于制备含有碳酸钙和碳酸镁的混合固体相的矿物组合物的方法已经被提供，该方法从经煅烧的粗白云石开始，然后至少部分地熟化(国际专利申请WO2013139957)。

发明内容

为了解决上述问题，根据本发明提供了一种用于制备含有钙和镁的碳酸盐的混合固体相的矿物组合物的方法，所述方法包括：

i)在水相中制备固体相，所述固体相含有选自氢氧化钙(Ca(OH)₂)、碳酸钙和它们的混合物中的至少一种钙化合物以及选自氧化镁(MgO)、氢氧化镁(Mg(OH)₂)、至少部分熟化的白云石和它们的混合物中的至少一种镁化合物，所述固体相的重量为所述悬浮液总重量的5％～15％；

ii)通过将含CO₂的气体注入到加热至55℃～90℃温度下的所述悬浮液中使悬浮的所述固体相碳酸盐化，CO₂流率对于所述悬浮液中的每千克固体相为2.5～15dm³/min，伴随有所述悬浮液的pH降低至小于9的值以及所述悬浮液电导率的稳定，当观察到该电导率稳定时停止碳酸盐化；以及

iii)得到由结晶的钙质部分和片状结晶的镁质部分形成的合成的钙和镁的碳酸盐的混合固体相，所述钙质部分的晶体和所述镁质部分的晶体以复合聚集体的形式聚集(aggregate)，这些聚集体自身以附聚物的形式至少部分地附聚(agglomerate)，所述钙质部分包括选自由方解石、文石和它们的混合物组成的组中的至少一种碳酸盐，所述镁质部分包括片状形式的水菱镁矿，所述矿物组合物的碳酸盐的所述混合固体相具有根据标准EN459.2测量的250kg/m³或更低且80kg/m³或更高的堆密度。

本发明的方法具有易于实施的优点，并允许在单一步骤中进行碳酸盐化。