Effect of additives, precursors and process conditions on particle morphology

The objective of the thesis was to develop methods to manufacture and control calcium carbonate crystal nucleation and growth in precipitation process. The work consists of experimental part and literature part that addresses theory of nucleation, crystallization and precipitation. In the experimental part calcium carbonate was precipitated using carbonization reaction. Precipitation was carried out in presence of known morphology controlling agents (anionic polymers and sodium silicate) and by using different operation conditions. Formed material was characterized using SEM images, and its thermal stability was assessed. This work demonstrates that carbon dioxide feeding rate and concentrations of calcium hydroxide and additives can be used to control size, shape and amount of precipitating calcium carbonate.

Työssä kehitettiin menetelmiä kalsiumkarbonaatin nukleaation ja kalsiumkarbonaattikiteen kasvun hallintaan. Työ koostuu kokeellisesta osasta ja kirjallisuusosasta, joka käsittelee nukleaation, kiteytyksen ja saostuksen teoriaa. Kokeellisessa osassa kalsiumkarbonaattia saostettiin karbonointireaktiolla käyttäen apuaineina morfologiaan vaikuttavia anionisia polymeerejä ja natriumsilikaattia. Prosessimuuttujia kuten hiilidioksidin syötön määrää muunneltiin. Saadun materiaalin lämpötilastabiiliutta arvioitiin ja materiaalin ominaisuuksia luonnehdittiin SEM-kuvien avulla. Työ osoittaa, että hiilidioksidin syöttönopeuden ja kalsiumhydroksidin sekä apuaineiden konsentraatioiden avulla voidaan hallita saostetun kalsiumkarbonaatin kidekokoa, kiteen muotoa ja saostuvan kalsiumkarbonaatin määrää.