BRPI1009302B1

BRPI1009302B1 - Composições para o acondicionamento de lamas, utilização da composições e método de desindratação de lamas

Info

Publication number: BRPI1009302B1
Application number: BRPI1009302-8A
Authority: BR
Inventors: Laurent Biotteau; Gaétan Blandin; Hubert Charbonnier; Tamer Ozturk
Original assignee: S.A. Lhoist Recherche Et Developpement; S.N.F. Sas
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2019-10-15
Also published as: US20130043193A9; US20100314326A1; US20150210580A9; BRPI1009302A2; ES2552943T3; EP2408719A1; RU2514781C2; RU2011141843A; WO2010106118A1; CN102356048A; BE1019642A3; FR2943336A1; CN103787569A; FR2943336B1; US20140217034A1; EP2408719B1; PT2408719E

Abstract

composições para o acondicionamento de lamas, utilização das composições e método de desidratação de lamas a presente invenção refere-se a uma composição de acondicionamento de lamas, compreendendo um composto mineral que é a cal e um composto orgânico que é um coagulante orgânico catiônico que apresenta um peso molecular médio ponderal inferior ou igual a 5 milhões g/mol e superior ou igual a 20.000 g/mol, o dito coagulante orgânico catiônico sendo selecionado do grupo de polímeros, lineares ou ramificados, à base de sais de dialil dialquil amônio.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para COMPOSIÇÕES PARA O ACONDICIONAMENTO DE LAMAS, UTILIZAÇÃO DAS COMPOSIÇÕES E MÉTODO DE DESIDRATAÇÃO DE LAMAS. [001] A presente invenção refere-se a uma composição de acondicionamento de lamas, compreendendo um composto mineral e um composto orgânico, o dito composto mineral sendo a cal, e o dito composto orgânico sendo escolhido no grupo dos polímeros lineares ou ramificados à base de sais de dialil dialquil amônio.

[002] São conhecidas essas composições de tratamento de lamas notadamente do documento EP 0 104 904 (US 4 711 727) que divulga a utilização de diferentes compostos minerais, em associação com diversos polímeros orgânicos. Todavia, segundo o ensinamento desse documento, o polímero orgânico tem uma ação dispersante que permite produzir suspensões concentradas de compostos minerais que têm uma viscosidade aceitável visando bombear a composição mencionada. [003] O documento US 4.675.114 divulga, além disso, um processo de tratamento de lamas por um acréscimo sequencial de um composto mineral e de um composto orgânico dentre múltiplas etapas sucessivas.

[004] As cidades, notadamente as grandes metrópoles, e as indústrias produzem ou rejeitam volumes muito consideráveis de águas usadas. O tratamento dessas águas, antes de seu lançamento no meio natural, tem por resultado a formação de quantidades de lamas muito grandes. Uma etapa de desidratação mecânica é geralmente necessária, a fim de reduzir ao máximo o volume ocupado pelas lamas, independentemente de suas origens, e aumentar sua aridez, antes de sua valorização agrícola ou por incineração ou por sua computação ou ainda antes de sua eliminação por estocagem em descarga. Essa desidratação, isto é, a separação sólido líquido, é realizada na maior parte dos casos por meio de um filtro de correias, de um filtro- prensa ou de um decantador

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2/25 centrífugo que combinam mais frequentemente um acondicionamento químico aplicado a montante de uma ação mecânica. Além de uma redução de volume, o objetivo desse tratamento é facilitar a manipulação, o transporte e a estocagem de lamas.

[005] A presente invenção refere-se particularmente ao acondicionamento das lamas com o auxílio de um composto mineral e orgânico. Pelos termos lamas, no sentido da invenção, entende-se um resíduo que apresenta uma taxa de matéria seca de pelo menos 0,5%, frequentemente superior ou igual a 1%. As lamas podem ser minerais ou orgânicas ou oleosas.

[006] A noção de acondicionamento, em particular de acondicionamento químico, deve estar compreendida no sentido da presente invenção, como definido por Degrémont em Memento técnico da água, Edição do cinquentenário 1989, 9^a edição, no capítulo XIX, em particular nas páginas 949 a 959.

[007] Para que a lâmina seja filtrável, é preciso previamente quebrar a coesão coloidal da lama e aumentar artificialmente o tamanho das partículas que a constituem. É o objetivo do acondicionamento. Um acondicionamento adequado da lama é a base do bom funcionamento do local de desidratação. O acondicionamento deverá, portanto, ser otimizado para ser adaptado ao mesmo tempo à natureza das lamas a tratar, mas também ao tipo de instrumento de desidratação.

[008] O acondicionamento das lamas é, portanto, na realidade, um tratamento no qual as características das lamas são modificadas para facilitar a separação da fase sólida e da fase líquida.

[009] Contrariamente a um Método de tratamento da água (vide, por exemplo, o documento US 4.711.727), cujo princípio consiste em provocar, pelo acréscimo de floculante e o coagulante, a aglomeração e a decantação das partículas coloidais, o acondicionamento das lamas visa a preparar estas para permitir o bom funcionamento dos aparelhos

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3/25 de desidratação mecânica, eliminando notadamente os problemas de deformação, de colmatagem das telas e de colagem dos bolos. O acondicionamento das lamas consiste, portanto, em uma aplicação particular da coagulação-floculação. Ele tem por finalidade aumentar sua aridez (teor em matéria seca), acelerando a separação sólido/líquido.

[0010] Além disso, o documento US 4.711.727 divulga a utilização conjunta de suspensões minerais que podem conter a cal e, de maneira indiferente, de floculante e/ou coagulante, para flocular águas usadas, carregadas com altura aproximada de 300 mg/l (0,03%) de matéria em suspensão e ensina notadamente a efetuar diluições prévias das suspensões minerais pré-citadas.

[0011] T rês tecnologias são mais frequentemente utilizadas como sistema de desidratação mecânica, nas instalações de acondicionamento de lamas.

Os filtros de correias prensoras [0012] Sobre esse tipo de filtro, a lama acondicionada é inicialmente esgotada, depois comprimida entre duas telas filtrantes. O sistema de avanço e de compressão das telas é assegurado por cilindros. Esse tipo de ferramenta necessita de uma borda consistente e bem dissociada, favorecendo uma liberação de água rápida, quando da etapa de esgotamento.

Os decantadores centrífugos ou centrifugadoras [0013] Esses sistemas utilizam a força centrífuga para gerar uma decantação acelerada. Uma boa separação supor a formar uma borda volumosa e pesada, resistente ao cisalhamento.

Os filtros-prensas (ou filtros com pratos) [0014] Contrariamente aos sistemas precedentes, essa ferramenta funciona, de forma descontínua, por batelada. Um filtro-prensa é constituído de pratos recobertos de chapas filtrantes, dispostos em bateria, isoladas, e/ou com membrana. As câmaras dispostas entre cada prato

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4/25 são alimentadas com a lama acondicionada por intermédio de uma bomba. Essa bomba com lama alimenta as câmaras (operação de alimentação) até à obtenção de uma pressão elevada, geralmente compreendida entre 1.000 e 1.500kPa (10 e 15 bar). Em fim de ciclo, os pratos são separados, a fim de evacuar os bolos formados (desbastagem). É muito desejável que os bolos assim formados permaneçam relativamente firmes e, sobretudo, se descolem bem das placas e telas; caso contrário, uma intervenção manual e limpezas e lavagens são necessárias. No caso do filtro-prensa, buscar-se-á um acondicionamento robusto aos esforços (notadamente de pressão).

[0015] Dentre os diferentes acondicionamentos químicos, visando a preparar a lama, distingue-se notadamente o acondicionamento orgânico e o acondicionamento mineral.

[0016] O acondicionamento dito orgânico: utilização de polímero orgânico como único floculante (dosagem-tipo 2 para 20 kg por toneladas de ma-térias secas). Só os polieletrólitos de síntese com longas cadeias (massas moleculares elevadas, notadamente à base de acrilamida) são eficazes; eles formam bordas volumosas e bem diferenciadas em uma água intersticial clarificada. Esse acondicionamento é, sobretudo, utilizado, quando da desidratação sobre centrifugadora e filtro de correias prensoras. Ele é pouco utilizado, quando de uma desidratação mecânica por filtragem sob pressão (filtro-prensa mecanizado), pois ele conduz a um tempo de prensagem mais longo, em razão da resistência específica elevada, a lavagens frequentes das chapas e a pelo menos um bom descolamento do bolo.

[0017] O acondicionamento dito mineral: utilização conjunta de um sal de ferro ou de alumínio, como o cloreto férrico (dosagem - tipo: 3 a 10% em peso em relação à matéria seca tratada) e a cal (dosagem tipo: 10 a 40% em peso em relação à matéria seca tratada). Esse modo de acondicionamento produz uma borda mais fina, mas muito robusta aos

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5/25 esforços; será, portanto, particularmente adaptado à filtragem sobre filtro-prensa. Todavia, a utilização de sais de ferro apresenta problemas de exploração, tais como: corrosão das canalizações e dos filtros em aço ou ferro fundido, presença de cloretos em grande proporção, presença de ferro que, quando da incineração das lamas, é a origem da produção de escórias, corre o risco de queimaduras para o pessoal.

[0018] Existem também acondicionamentos mistos (mineral e orgânico) a fim de otimizar os desempenhos de desidratação.

[0019] Conforme se vê, todos os métodos de acondicionamento acima apresentam inconvenientes. O acondicionamento orgânico não é melhor adaptado a certos sistemas de desidratação como os filtrosprensas; os outros acondicionamentos evocados recorrem notadamente aos sais de ferro que apresentam numerosos problemas pré-citados.

[0020] Uma outra possibilidade ainda de acondicionamento misto é divulgada no documento EP 1 154 958. O processo divulgado ensina uma adição de cal a lamas industriais escolhida para evitar que o pH da lama à qual foi acrescentada não se eleve rapidamente. O processo prevê também a adição de componentes orgânicos floculantes com longa cadeia (aniônica, catiônica ou não iônica, de maneira indiferente) para facilitar a floculação da lama assim tratada. Já que o pH da lama aumenta de forma controlada, o componente orgânico floculante pode exercer sua atividade floculante sem ser degradado por um aumento muito rápido de pH.

[0021] No documento WO 2008/058973, um processo de tratamento de lamas pela cal é descrito, segundo o qual um floculante orgânico aniônico é acrescentado à lama, já que os polímeros catiônicos se degradam em geral rapidamente a partir de um pH que varia de 9 ou 10. Já que o floculante aniônico apresenta uma ótima atividade com pH além de 10 a 12, é, portanto, preferível efetuar uma elevação de pH

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6/25 rápida, o que permite perfeitamente a adição de cal à lama.

[0022] Independentemente, do modo de acondicionamento e os reagentes colocados em jogo, um bom acondicionamento das lamas supõe o controle dos mecanismos de coagulação / floculação, o objetivo sendo o de permitir a boa dispersão dos reagentes na lama, sem desestruturar a lama floculada. Um cuidado particular deve, portanto, ser fornecido à integração dos reagentes (modo e ordem de integração) aos tempos de contato e de maturação, assim como aos esforços aplicados sobre a lama floculada.

[0023] A obtenção de bons resultados necessita frequentemente, dentre outros:

- do preparo dos reagentes (colocação em solução do(s) polímero^), fabricação de leite de cal), para favorecer sua dispersão e aumentar a eficácia para acondicionar a lama;

- bacias de acondicionamentos sucessivos; e/ou

- misturadores em linha.

[0024] Podem também ser críticas a ordem de injeção dos reagentes (o cloreto férrico deve ser acrescentado antes da cal e o polímero frequentemente em último lugar) e certas interações entre reagentes (risco de floculação da cal pelo polímero).

Desde então, como se pode constatar, os reagentes de acondicionamento de lamas existentes apresentam todos os esforços laboriosos como considerar a ordem de adição dos reagentes, da instabilidade dos componentes, se acrescentados juntos, necessitando de um isolamento (estocagem, fornecimento separado) e/ou precauções de adição ou ainda a seleção de cal específica, como, por exemplo, para conferir à lama as propriedades ótimas para que o polímero possa ter sua ação floculante.

[0025] A presente invenção visa a prevenir os inconvenientes pré

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7/25 citados da técnica anterior, quando do acondicionamento das lamas antes da desidratação, oferecendo uma solução simples, segura e eficaz aos problemas encontrados anteriormente. Simples por uma redução das operações (redução dos custos de entrepostos dos compostos, redução dos custos de utilização); segura pela ausência ou pela limitação dos recursos aos sais de ferro e eficaz, notadamente pela obtenção das bordas resistentes, compatíveis com o uso de filtros-prensas, permitindo, portanto, um rendimento de filtragem elevado (aumento da aridez (teor em matéria seca) do bolo obtido, aceleração da etapa de separação mecânica sólido / líquido e redução dos problemas de deformação, de colmatagem das telas e de colagem dos bolos).

[0026] De acordo com a invenção, foi descoberto, de maneira surpreendente, que uma composição caracterizada pelo fato de o dito composto orgânico ser escolhido no grupo dos polímeros lineares ou ramificados, à base de sais de dialil dialquil amônio é um coagulante orgânico catiônico que apresenta um peso molecular médio ponderal inferior ou igual a 5 milhões g/mol, e superior ou igual a 20.000 g/mol presente em uma quantidade que vai de 3 g a 100 g para 1 kg de cal (expressos em equivalente de cal extinta Ca(OH)2), a composição estando sob a forma de uma mistura homogênea e estável de cal e desse coagulante, antes de ser introduzido para o acondicionamento de lamas e pelo fato de essa composição estar

a) sob a forma sólida, na qual essa cal é a cal extinta e/ou a cal queimada, ambas sob a forma pulverulenta e esse coagulante orgânico catiônico estar também sob a forma sólida; ou

b) sob a forma de uma suspensão estável, na qual essa cal é a cal extinta sob a forma de leite de cal, e forma com esse coagulante orgânico essa suspensão, permite efetuar um ótimo acondicionamento das lamas antes que estas sofram uma operação de desidratação mecânica. Esse acondicionamento se caracteriza por uma simplificação da

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8/25 utilização, permitindo uma melhoria dos desempenhos de filtragem.

[0027] Com efeito, segundo a presente invenção, foi descoberto, de maneira surpreendente, que a associação de um composto mineral particular com um polímero orgânico particular em uma composição permite uma utilização para o tratamento das lamas, e mais particularmente para o acondicionamento das lamas, notadamente urbanas e industriais, antes que estas sofram uma operação de desidratação mecânica, isto é, uma composição que é, por um lado, estável e homogênea para facilitar sua entrecolocação e sua utilização e que permite, por um lado, reduzir os custos de utilização, obtendo um rendimento de filtragem elevado. A composição, de acordo com a invenção, permite, portanto, notadamente aumentar a aridez (teor em matéria seca) do bolo obtido quando da etapa de separação mecânica sólido/líquido.

[0028] No sentido da invenção, um coagulante é um composto que permite desestabilizar os constituintes presentes em uma água ou lama determinada e desde então a formação de microflocos, ao contrário de um floculante que permite aglomerar em agregados as partículas formadas durante a desestabilização.

[0029] Quando da coagulação, por um coagulante catiônico, isto é, carregado positivamente, vai se produzir um fenômeno de equilíbrio das cargas das partículas na lama (carregada negativamente). Com efeito, de maneira geral, as partículas na lama portando uma carga negativa vão ver suas cargas ser contra balançadas pelas cargas positivas dos coagulantes catiônicos. Os coagulantes catiônicos vão interagir com várias partículas da lama e formar assim microflocos.

[0030] A presente invenção tem, portanto, por objeto composições que compreendem, ao mesmo tempo a cal e pelo menos um polímero, ainda denominado coagulante, orgânico, catiônico à base de sais de dialil dialquil amônio para o acondicionamento das lamas, antes de sua desidratação.

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9/25 [0031] De preferência, as composições, segundo a invenção, são previamente fabricadas e entregues sob a forma de uma mistura homogênea e estável de pelo menos um coagulante e de cal, antes de serem introduzidos simultaneamente para o acondicionamento das lamas.

[0032] Essa fabricação industrial prévia das composições, segundo a invenção, é tornada possível, graças à boa instabilidade no tempo da mistura, sob a forma de pó ou líquido; as composições podem desde então ser estocadas durante várias semanas, antes de sua utilização, sem risco de alteração de sua eficácia para o acondicionamento das lamas, conforme aparece nos exemplos 3, 4 e 6 abaixo.

[0033] Conforme assinalado mais acima, o acréscimo de cal gera um pH elevado que provoca, na maior parte dos casos, a inativação ou a destruição por hidrólise alcalina dos polímeros orgânicos quando de uma utilização mista. Além disso, a presença conjunta de cal e de polímero orgânico pode levar a um consumo deste para flocular a cal, o que é inútil e torna o polímero indisponível (vide exemplo 1). O técnico não é, portanto, incitado a utilizar esse tipo de polímero conjuntamente à qual, em particular sob a forma de uma real composição (mistura), para prevenir as deficiências da técnica anterior, para o acondicionamento das lamas.

[0034] Além disso, nada deixa pensar que uma simples associação, compreendendo ao mesmo tempo a cal e pelo menos um coagulante orgânico para o acondicionamento das lamas possa ser suficiente, à saída da etapa de desidratação mecânica, para serem obtidos flocos resistentes e um grau de aridez superior àquele realizado pela utilização dos Métodos clássicos e permitir economias energéticas e/ou em agentes de acondicionamento (coagulante, cal), conforme mostra o exemplo

5.

[0035] Vantajosamente, esse coagulante orgânico catiônico apresenta uma carga catiônica superior ou igual a 4, de preferência, superior

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10/25 ou igual a 4,5 e, em particular, superior ou igual 5 meq/g, a carga catiônica sendo vantajosamente inferior ou igual a 10, de preferência, inferior ou igual a 9 meq/g, em particular inferior ou igual a 7,5 meq/g.

[0036] Vantajosamente, esse polímero à base de sais de dialil dialquil amônio é um polímero à base de compostos de fórmula geral:

(CH2 = CH - CH2)2 N⁺RiR2, X^- na qual

X^- representa um halogeneto ou um outro contraíon de carga negativa,

Ri e R2 representam independentemente um do outro um átomo de hidrogênio ou uma cadeia alquila em Ci a C10.

[0037] Em uma forma de realização vantajosa, esse polímero é um polímero à base de cloreto de dialil dimetil amônio ainda denominado DADMAC.

[0038] Esse polímero linear ou ramificado à base de sais de dialil alquil amônio pode ser um copolímero e compreender um ou vários outros monômeros escolhidos no grupo constituído dos monômeros não iônicos, tais como a acrilamida, a metacrilamida, a N-vinil pirrolidona, o acetato de vinila, o álcool vinílico, os ésteres de acrilato, o álcool alílico, a N-vinil acetamida ou a N-vinil formamida, e monômeros catiônicos, tais como o (met) acrilato de dialquil amino alquila, a dialquil amino alquil (met) acrilamida, seus sais de amônio quaternário ou seus sais de ácidos como, por exemplo, o acrilato de dimetil amino etila (ADAME), do metacrilato de dimetil amino etila (MADAME), quaternizados ou salificados, o cloreto de acrilamida propil trimetil amônio (APTAC) e o cloreto de metacril amido propil trimetil amônio (MAPTAC).

[0039] Em uma variante, segundo a invenção, esse coagulante orgânico catiônico comporta, em associação às cargas catiônicas, cargas aniônicas portadas por monômeros aniônicos, tais como, por exemplo, o ácido (met) acrílico, o ácido acril amido metil propano sulfônico, o

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11/25 ácido itacônico, o anidrido maleico, o ácido maleico, o ácido vinil sulfônico, o ácido metalil sulfônico e seus sais. Dessa forma, esse coagulante orgânico pode ser de natureza muito ligeiramente anfótera.

[0040] Esse polímero não necessita do desenvolvimento de Método de polimerização particular. Ele pode ser obtido por todas as técnicas de polimerização bem conhecidas pelo técnico: polimerização em gel, polimerização por precipitação, polimerização em emulsão (aquosa ou inversa), seguida ou não de uma etapa de destilação, polimerização em suspensão, polimerização em solução, essas polimerizações sendo seguidas ou não de uma etapa que permite isolar uma forma seca do (co) polímero, por quaisquer tipos de meios bem conhecidos do técnico.

[0041] De maneira vantajosa, na composição, de acordo com a invenção, o dito coagulante orgânico catiônico está presente em uma quantidade que vai de 5 a 80 g, (expressa em matéria ativa, a saber em polímero) e mais preferencialmente de 10 a 65 g para 1 kg de cal (expressos em equivalente de cal extinta Ca(OH)2).

[0042] O tamanho das partículas de cal não é crítico. Elas serão, em geral, de tamanho majoritariamente (mais de 90%) superior a 0,5 pm e majoritariamente inferior a 2 mm, até mesmo 1 mm, de preferência, inferior a 500 pm.

[0043] Entende-se por cal queimada, uma matéria sólida mineral, cuja composição química é principalmente o óxido de cálcio CaO. A cal queimada é comumente obtida por cozimento de calcário, principalmente constituído de CaCO3, do qual podem subsistir alguns % na cal. A cal queimada pode também conter impurezas, tais como o óxido de magnésio MgO, a sílica SiO2, silicatos ou ainda a alumina ALO3, até mesmo um agente retardador de hidratação, à altura de alguns por cento. Naturalmente que as impurezas são expressas sob as formas pré-citadas, mas podem na realidade aparecer sob fases diferentes.

[0044] Entende-se por cal extinta ou cal hidratada, um conjunto de

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12/25 partículas sólidas, principalmente sob a forma de hidróxido de cálcio Ca(OH)2, obtido por “extinção”, às vezes denominada “hidratação”, de cal com água. Essa cal extinta pode evidentemente conter as impurezas pré-citadas, oriundas da cal queimada.

[0045] A cal extinta pode se apresentar sob a forma pulverulenta ou sob a forma de suspensão.

[0046] Entende-se por leite de cal, uma suspensão aquosa, fabricada na partida de cal queimada ou de cal hidratada. As formas de realização líquida da composição, de acordo com a invenção, são realizadas na partida de leite de cal.

[0047] Conforme mencionado anteriormente, o coagulante orgânico catiônico utilizado pode também ser ramificado até mesmo reticulado, de preferência, durante (e/ou eventualmente após) a polimerização, em presença de um agente de ramificação e eventualmente de um agente de transferência.

[0048] Outras formas de realização da composição, de acordo com a invenção, são indicadas nas reivindicações anexadas.

[0049] A invenção tem também por objeto uma utilização da composição mencionada para o acondicionamento de lamas.

[0050] Além disso, a invenção refere-se a uma utilização da composição mencionada para o banho em água de cal das lamas.

[0051] Entende-se por banho em água de cal o acréscimo de composto cálcico a uma lama, antes da desidratação.

[0052] Outras formas de realização da utilização, de acordo com a invenção, são indicadas nas reivindicações anexadas.

[0053] A invenção refere-se também a um Método de desidratação de lamas, compreendendo:

- uma adição de uma composição, tal como descrita anteriormente, a lamas, notadamente urbanas ou industriais a tratar, antes da desidratação desta,

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- um acondicionamento dessa lama à qual essa composição foi acrescentada,

- uma separação sólido / líquido da lama acondicionada, e

- uma coleta do sólido oriundo dessa separação.

[0054] Particularmente, de acordo com a invenção, essa filtragem é realizada por meio de um filtro de correias, de um filtro-prensa ou de um decantador centrífugo, de preferência um filtro-prensa.

[0055] Geralmente, a aridez do sólido oriundo da desidratação está compreendida na faixa que vai de 10% a 80%, notadamente de 10% a 50%, em particular entre 20% e 50% em peso.

[0056] Em geral, a composição, de acordo com a invenção, será acrescentada à lama com uma dosagem que corresponde a taxas de banho em água de cal (expresso em Ca(OH)2) de 5% a 100%, em particular de 10% a 80%, notadamente de 15% a 60% em relação à matéria seca da lama.

[0057] Outras formas de realização do Método, de acordo com a invenção, são indicadas nas reivindicações anexadas.

[0058] Outras características, detalhes e vantagens da invenção sobressairão da descrição dada a seguir, a título não limitativo e fazendose referência aos exemplos.

[0059] Os coagulantes orgânicos catiônicos utilizados, de acordo com a invenção, são de peso molecular médio ponderal inferior a 5 milhões g/mol e superior ou igual a 20 000 g/mol, de preferência, de peso molecular médio ponderal inferior a 3 milhões g/mol e superior ou igual a 50 000 g/mol.

[0060] De preferência, os coagulantes orgânicos no sentido da invenção apresentam uma carga catiônica superior ou igual a 4 meq/g, notadamente a 4,5 meq/g, vantajosamente superior ou igual a 5 meq/g e inferior ou igual a 10, de preferência, inferior ou igual a 9 meq/g, em particular inferior ou igual a 7,5 meq/g.

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14/25 [0061] Essas características dos coagulantes os distinguem dos polímeros orgânicos catiônicos, frequentemente qualificados de floculantes e que possuem pesos moleculares médios ponderais frequentemente amplamente superiores a 5 milhões g/mol e que são ditos de longa cadeia. Sua cadeia dita longa lhe permite estabelecer pontes a outras moléculas, o que lhe confere seu caráter floculante.

[0062] Da mesma forma, essas características dos coagulantes os distinguem dos polímeros orgânicos dispersantes que apresentam geralmente uma carga aniônica (em qualquer caso, quando de uma utilização em associação com a cal) e que têm por finalidade permitir a dispersão de uma substância ou de uma partícula no meio de um líquido no qual ela não é solúvel. A natureza dispersante é principalmente devido à repulsa entre cargas portadas pelos dispersantes (negativa) e as partículas da lama (também negativa) que impede qualquer aglomeração e mantém a dispersão entre partículas.

[0063] Por sua natureza, os coagulantes permitem uma desestabilização das partículas (coloides) em suspensão, neutralizando sua carga (anulação do potencial ZETA), em comparação com floculantes que forma reais pontes entre partículas para realizar bordas, a saber aglomerados de partículas desestabilizadas.

EXEMPLO 1

Formulação de composição polj-DADMAC/cal, de acordo com a invenção, face a outras associações de polímeros e de cal.

[0064] Três famílias de polímeros são comparadas. Em cada família, o polímero de melhor desempenho a utilizar é determinado. Formulações são preparadas por integração sob agitação dos polímeros testados, a suspensões de cal formuladas a 300 g/dm3. Para cada formulação, dosagens de 5% foram realizadas, dosagens expressas em percentagem de matéria ativa de polímero em relação ao equivalente sob a forma de óxido CaO contido na suspensão de cal.

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Tabela 1

Tipo de polí- mero	Nome co- mercial (forma)	Natureza	Peso mo- lecular (g/mol)	Cationicidade (meq/g)	Dosagem (% em peso de MA/CaO)
Floculante catiônico	EM 840MBL (emulsão)	Copolímero de acrilamida ADAME cloro metilado	8 milhões	4,73	5%
Floculante aniônico	EM 630 (emulsão)	Copolímero de acrilamida acrilato de sódio	20 mi- lhões	NA	5%
Coagulante catiônico segundo a invenção	FL4820 (emulsão)	Homopolímero de DADMAC	1 milhão	6,2	5%

[0065] Para cada teste feito, o aspecto da formulação foi anotado.

Os resultados são apresentados na tabela 2 abaixo.

Tabela 2

N° teste	1	2	3
Polímero orgânico	EM 840 MBL	EN 630	FL 4820
Tipo	Floculante catiônico	Floculante aniônico	Coagulante catiônico
Aspecto da suspensão	Avaliação em conjunto / não utilizável	Avaliação em conjunto / não utilizável	Pouca modificação do aspecto da suspensão

[0066] Como se pode constatar, a composição coagulante catiônica tipo poli-DADMAC/leite de cal, de acordo com a invenção, é a única combinação polímero/leite de cal que permite obter uma suspensão (sem peso de massa).

EXEMPLO 2

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Interesse de uma composição, de acordo com a invenção, compreendendo a cal e o poli-DADMAC/cal face a outras associações de polímeros e de cal.

[0067] Os testes foram feitos sobre uma instalação de filtragem piloto. A instalação compreende uma cuba de preparo agitada de 200 dm³, uma bomba de transferência e carregamento, assim como um filtro-prensa de tipo Netzsch composto de 11 pratos para uma superfície filtrante total de 1 m².

[0068] A lama, oriunda de tratamento biológico, sofreu um tratamento prévio de concentração sobre mesa de esgotamento. A concentração em matéria seca da lama é de 50 g/dm³.

[0069] Três famílias de polímeros são comparadas. Em cada família de polímero ou de melhor desempenho e a dose preferencial a utilizar são previamente determinados; a dose é expressa em percentagem em peso de matéria ativa (MA) em relação ao peso de matéria seca de lama (MS) (ver tabela 3).

Tabela 3

Tipo de polímero	Nome comercial (forma)	Natureza	Peso molecular (g/mol)	Cationicidade (meq/g)	Dosagem (% em peso de MA/MS)
Floculante catiônico	EM 840MBL (emulsão)	Copolímero de acrilamida ADAME clorometilado	8 milhões	4,73	0,7%
Floculante aniônico	EM 630 (emulsão)	Copolímero de acrilamida acrilato de sódio	20 milhões	NA	0,3%

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Coagulante catiônico segundo a invenção	TS45SH (pó)	Homopolímero de DADMAC	1 milhão	6,2	1,5%
[0070] Para os três po	ímeros testados, preparam-se 20 dm³ de

uma solução de polímero concentrada a 10 g/dm³ em um reservatório agitado.

[0071] Em uma cuba de 200 dm3 agitada, preparam-se 100 dm3 de lama e acrescenta-se aí, sob agitação, a quantidade de cal extinta necessária, a fim de obter-se uma taxa de tratamento de 34%. A dosagem expressa representa em percentagem a quantidade de reagente equivalente seco (em Ca(OH2) em relação à concentração em matéria seca da lama. Para os 2 primeiros polímeros (testes 1 e 2), a cal é acrescentada à lama sob a forma de um leite de cal concentrado a 160 g/dm3. Após a dispersão da qual na lama, acrescenta-se a quantidade predeterminada de polímero, fazendo-se referência às concentrações ilustradas na tabela 3 de cada solução preparada de polímero. Para o último polímero (teste N° 3), a solução a 10 g/dm3 é incorporada ao leite de cal (concentrado a 160 g/dm3 como para os testes 1 e 2), a fim de se obter uma composição (suspensão), de acordo com a invenção, que é acrescentada à lama.

[0072] Começa-se em seguida o ciclo de filtragem. Este é considerado como concluído, quando a vazão específica se torna inferior a 10 dm³ / h/ m² de superfície filtrante. O ciclo de filtragem é parado após duas horas de filtragem em todos os casos, caso a vazão específica mínima não seja atingida. Para cada um dos polímeros testados, anotase a aptidão ao desbaste dos bolos formados. Efetua-se também uma medida de aridez (% matéria seca) sobre os bolos retirados após 24 horas na estufa a 105°C.

[0073] Os resultados são apresentados na tabela 4 abaixo.

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Tabela 4

N° de teste	1	2	3
Polímero orgânico	EM 840 MBL	EN 630
			Composição de leite de cal TS 45SH
Tipo	Floculante catiônico	Floculante aniônico	Coagulante catiônico
Aridez do bolo (% de MS)	27%	28%	31%
Desbaste	Bolo colante	Bolo colante	Ok

[0074] Como se pode constatar, a composição coagulante catiônica tipo poli-DADMAC/leite de cal, de acordo com a invenção (teste 3), é a única combinação de polímero/leite de cal que permite obter uma aridez de bolo de filtragem otimizada, assim como boas propriedades de desbaste.

EXEMPLO 3

Preparo de uma composição pulverulenta e estabilidade a curto prazo [0075] Reproduzem-se as condições operacionais do exemplo 2, mais só o coagulante catiônico (TS45SH, tipo poli-DADMAC) é utilizado, a uma dosagem de 2% nesse exemplo (ao invés de 1,5% no exemplo 2).

[0076] Para os dois testes desse exemplo, utiliza-se como componente mineral uma cal queimada fina (<90 pm), parcialmente extinta, tal como divulgada na patente EP 1 154 958, que se acrescenta sob a forma pulverulenta e a uma dosagem de 26% (de CaO p/r MS lama, seja a mesma dosagem em equivalente Ca(OH)2 que no exemplo 2).

[0077] As seguintes variantes de preparo e de injeção são testadas:

• teste 1: mistura do coagulante sob a forma seca e da cal sob a forma pulverulenta, depois injeção da mistura na cuba de maturação,

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19/25 • teste 2: mistura do coagulante sob a forma seca e da cal sob a forma pulverulenta, estocagem da mistura durante 48 horas, depois injeção da mistura na cuba de maturação.

[0078] Os resultados desses testes são apresentados na tabela 5 abaixo.

Tabela 5

N° teste	1	2
Aridez do bolo (% MS)	35%	36%
Desbaste	Ok	Ok

[0079] Como se pode constatar, os 2 testes permitem obter aridezes de bolos muito elevadas e um desbaste facilitado. O teste 2 mostra, além disso, que a composição pulverulenta pronta para uso é estável durante pelo menos 48 horas e conserva sua eficácia para o acondicionamento.

EXEMPLO 4

Estabilidade da composição a longo prazo [0080] A lama, análoga àquela do exemplo 2, é acondicionada em laboratório por uma composição pulverulenta, de acordo com a invenção, contendo um coagulante catiônico orgânico (poli-DADMAC) e da cal, a composição sendo seja recentemente formulada seja utilizada após um período de estocagem de 2 meses segundo sua formulação.

[0081] A lama é tratada em uma célula de filtragem Faure que simula uma filtragem industrial sobre filtro-prensa. O acondicionamento é feito, introduzindo-se 2,5 dm³ de lama na célula de filtragem e a filtragem se desenrola durante duas horas, observando-se uma elevação progressiva da pressão até 1.500kPa (15 bar) em 30 minutos, depois uma manutenção da pressão durante 1 hora a 1.500kPa (15 bar). Mede-se em seguida a matéria seca sobre os bolos formados após 24 horas na estufa a 105°C.

[0082] A composição pulverulenta, de acordo com a invenção, é

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20/25 preparada da seguinte maneira. Em um malaxador assíncrono (tipo Hobart), introduz-se 1 kg de cal pulverulenta do tipo do exemplo 3, depois 50 g de coagulante em pó TS45SH. O todo é misturado durante 10 minutos. Os resultados dos tratamentos são apresentados na tabela 6.

Tabela 6

N° de teste	1	2
Forma da composição	Pulverulenta	Pulverulenta
Estocagem da composição, de acordo com a invenção	Não	2 meses
Aridez do bolo (%MS)	33%	32%
Desbaste	Ok	Ok

[0083] A tabela 6 mostra que o reagente formulado, mesmo após 2 meses de estocagem, mantém uma eficácia muito boa.

EXEMPLO 5

Comparação dos desempenhos de composições, de acordo com a invenção, em relação a uma associação de FeCh e cal

Três tipos de lamas ~ uma lama biológica ~ uma lama industrial e ~ uma lama biológica digerida são acondicionadas em laboratório por meio de:

- por um lado, combinações otimizadas de FeCb e de cal; e

- por outro lado, composições de poli-DADMAC e de cal, de acordo com a invenção.

[0084] As lamas são acondicionadas, depois filtradas em uma célula de filtragem Faure, segundo o protocolo operacional, descrito no exemplo 4.

[0085] Calculam-se em seguida as quantidades de lama produzidas. Com efeito, a limitação dos custos de exploração e de eliminação das lamas incita a produzir o menos de lama possível e a encontrar o melhor compromisso entre a aridez final e as quantidades de reagentes

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21/25 de acondicionamento a colocar em jogo.

[0086] Na lama desidratada, encontra-se a matéria seca de produto a tratar, a água residual e os agentes de acondicionamento.

[0087] Para comparar os desempenhos de diferentes acondicionamentos, além da aridez, procurar-se-á estimar a quantidade de lamas produzidas. Define-se, portanto, a seguinte relação:

Q = quantidade de lama desidratada / quantidade de matéria seca inicialmente presente na lama a tratar [0088] Os resultados são ilustrados na tabela 7.

Tabela 7

Tipo de lamas	Lama biológica	Lama industrial	Lama digerida
N° de teste	1	2	3	4	5	6
Acondicio- namento	FeCla e o leite de cal	Composição poliDADMAC e cal	FeCl3 e cal pulverulenta	Composição poliDADMAC e leite de cal	FeCl3 e cal	Composição poliDADMAC e cal
Forma da composição		Suspensão		Pulveru- lenta		Suspensão
Dosagem de coagulante (% em peso)	8	1,5	8	1,5	5	1,0
Dosagem de cal (% em peso)	30	30	20	15	26	26
Aridez obtida (%MS)	35	36	46	47	35	37
Desbaste	Ok	Ok	Ok	Ok	Ok	Ok
Quantidade de lama produzida	3,9	3,7	2,9	2,6	3,7	3,4

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Tipo de lamas	Lama biológica	Lama industrial	Lama digerida
N° de teste	1	2	3	4	5	6
(Q)

[0089] Conforme se pode constatar, as composições, de acordo com a invenção, mostram em todos os casos melhores desempenhos (vide testes 2, 4 e 6 em relação à combinação de FeCh com a cal testes comparativos: 1,3 e 5.

[0090] As aridezes dos bolos são sistematicamente superiores e a quantidade de coagulante a utilizar é muito amplamente diminuída, da mesma forma, é às vezes possível também diminuir a dose de cal (quer seja sob a forma pulverulenta ou sob a forma de leite de cal).

[0091] As quantidades de lama produzida são diminuídas (diminuição das doses de reagentes + aumento da aridez), o que oferece uma vantagem de exploração importante e diminui os custos de eliminação das lamas.

EXEMPLO 6

Comparação dos desempenhos da composição, de acordo com a invenção, em relação a uma composição contendo um floculante catiônico.

[0092] Submete-se uma lama digerida a três tipos de acondicionamento que são apresentados na tabela 8 abaixo.

[0093] Essa lama é em seguida filtrada via uma célula de filtragem Faure, conforme um protocolo internacional idêntico àquele apresentado no exemplo 4.

[0094] A composição pulverulenta de poli-DADMAC e de cal, de acordo com a invenção, é preparada segundo um protocolo operacional, idêntico àquele apresentado no exemplo 4. A mistura é estocada durante uma semana, antes de sua utilização.

[0095] A composição, de acordo com a invenção, de poli-DADMAC

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23/25 e de cal sob a forma líquida e obtida da seguinte maneira. Em um béquer agitado, introduz-se 1 kg de leite de cal concentrado a 40% de matéria seca, depois são acrescentados 76,9 g de coagulante poli-DADMAC sob a forma líquida e concentrado a 20% de maneira ativa. O todo foi misturado durante 10 minutos, depois estocado durante uma semana. A suspensão formulada tem uma concentração de 38,6 em cal. Após uma 1 semana, a mistura líquida decantou pouco e conserva seu caráter bombeável.

[0096] Os resultados são apresentados na tabela 8.

Tabela 8

N° de teste	1	2	3
Acondicionamento	Floculante catiônico	Coagulante poli- DADMAC e cal	Coagulante poli- DADMAC e cal
Forma	Líquida	Pulverulenta	Líquida
Dosagem do agente de acondicionamento	1%	20%	26%
Aridez obtida (% em peso de MS)	19	30	37
Desbaste	Colante	Ok	Ok
Quantidade de lama produzida (Q)	5,4	4,2	3,4

[0097] Conforme se pode constatar, os testes realizados com as composições, de acordo com a invenção, (poli-DADMAC e cal) permitem melhorar os muitos desempenhos de desidratação, assim como o desbaste do bolo. Tanto a mistura pulverulenta, quanto a mistura líquida mostram uma boa estabilidade de formulação após uma semana. Não se anota nenhuma alteração dos desempenhos em relação a uma mistura recentemente realizada. Em relação a um acondicionamento orgânico, o par poli-DADMAC / cal permite uma redução da quantidade de lamas produzidas. Há tanto de cal e poli-DADMAC no teste 2, quanto no teste 3, pois a dosagem é expressa em Ca(OH)2 no teste 3.

EXEMPLO 7

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Interesse sobre centrifugadora [0098] Submete-se uma lama biológica a dois tipos de acondicionamento, antes da hidratação sobre centrifugadora. O primeiro acondicionamento compreende uma adição de um floculante catiônico e de cal pulverulenta, enquanto que o segundo acondicionamento compreende uma adição de um floculante catiônico e de uma composição pulverulenta, de acordo com a invenção, contendo poli-DADMAC e cal.

[0099] Para cada acondicionamento, a dose ótima de floculante é otimizada e a cal pulverulenta utilizada é análoga àquela do exemplo 3. A composição pulverulenta de poli-DADMAC e de cal é uma mistura pulverulenta preparada tal como indicado no exemplo 5.

[00100] Acrescenta-se à lama, seja a cal (teste 1) seja a composição, de acordo com a invenção, contendo o poli-DADMAC e a cal (teste 2) e mistura-se antes o acréscimo do floculante catiônico. A lama floculada é desidratada segundo um procedimento que simula uma desidratação sobre centrifugadora. Os resultados são apresentados na tabela 9.

Tabela 9

N° de teste	1	2
Dosagem de floculante (% em peso)	0,55	0,08
Reagente acrescentado	Cal	(poli-DADMAC e cal)
Forma do reagente	Pulverulento	Pulverulento
Quantidade de reagente (% em peso)	30	30
Aridez obtida	36	35

[00101] Como se pode constatar, em associação com um floculante, o reagente formulado permite obter desempenhos de filtragem similares a um acondicionamento floculante/cal, mas a composição, de acordo com a invenção, permite diminuir em 85% a dose de floculante a utilizar. A composição, de acordo com a invenção, pode, portanto, ser utilizada em combinação com outros agentes de acondicionamentos minerais ou orgânicos.

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25/25 [00102] Naturalmente que a presente invenção não é de modo nenhum limitada às formas de realizações descritas acima e muitas modificações podem ser feitas, sem se afastar do âmbito das reivindicações anexadas.

Claims

1. Composição de acondicionamento de lamas, compreendendo um composto mineral e um composto orgânico, o dito composto mineral sendo a cal e o dito composto orgânico sendo escolhido no grupo dos polímeros lineares ou ramificados à base de sais de dialil dialquil amônio, caracterizada pelo fato de que o dito composto orgânico escolhido no grupo dos polímeros lineares ou ramificados à base de sais de dialil dialquil amônio é um coagulante orgânico catiônico que apresenta um peso molecular médio ponderal inferior ou igual a cinco milhões g/mol, e superior ou igual a 20 000 g/mol presente em uma quantidade que vai de 3 g a 100 g para 1 kg de cal (expressos em equivalente de cal extinta Ca(OH)2), a composição estando sob a forma de uma mistura homogênea e estável de cal e desse coagulante, antes de ser introduzida para o acondicionamento de lamas e pelo fato da dita composição estar

a) sob a forma sólida, na qual a dita cal é a cal extinta e/ou a cal queimada, ambas sob a forma pulverulenta e o dito coagulante orgânico catiônico estar também sob a forma sólida; ou

b) sob a forma de uma suspensão estável, na qual a dita cal é a cal extinta sob a forma de leite de cal, e forma com o dito coagulante orgânico essa suspensão.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dito coagulante orgânico catiônico apresenta uma carga catiônica superior ou igual a 4 meq/g, e inferior ou igual a 10 meq/g, de preferência, superior ou igual a 4,5 meq/g e inferior ou igual a 9 meq/g e de maneira mais preferencial superior ou igual a 5 meq/g e inferior ou igual a 7,5 meq/g.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o dito polímero à base de sais de dialil dialquil amônio é um polímero à base de compostos de fórmula geral:

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2/3 (CH2 = CH - CH2)2 N⁺RiR2, X na qual

X- representa um halogeneto ou um outro contraíon de carga negativa, Ri e R2 representam independentemente um do outro um átomo de hidrogênio ou uma cadeia alquila em C1 a C10.

4. Composição, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o dito polímero é um polímero de cloreto de dialil dimetil amônio.

5. Composição, de acordo qualquer uma das reivindicações

1 a 4, caracterizada pelo fato de que o dito polímero linear ou ramificado à base de sais de dialil dialquil amônio é um copolímero e compreende um ou vários outros monômeros escolhidos no grupo constituído dos monômeros não iônicos, tais como a acrilamida, a metacrilamida, a N-vinil pirrolidona, o acetato de vinila, o álcool vinílico, os ésteres de acrilato, o álcool alílico, a N-vinil acetamida ou a N-vinil formamida, e monômeros catiônicos, tais como o (met) acrilato de dialquil amino alquila, a dialquil amino alquil (met) acrilamida, seus sais de amônio quaternário ou seus sais de ácidos como, por exemplo, o acrilato de dimetil amino etila (ADAME), do metacrilato de dimetil amino etila (MADAME), quaternizado ou salificado, o cloreto de acrilamido propil trimetil amônio (APTAC) e o cloreto de metacril amido propil trimetil amônio (MAPTAC).

6. Composição, de acordo qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o dito coagulante orgânico catiônico comporta, em associação às cargas catiônicas, cargas aniônicas portadas por monômeros aniônicos, tais como, por exemplo, o ácido (met) acrílico, o ácido acrilamido metil propano sulfônico, o ácido itacônico, o anidrido maleico, o ácido maleico, o ácido vinil sulfônico, o ácido metalil sulfônico e seus sais.

7. Composição, de acordo qualquer uma das reivindicações

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3/3 precedentes, caracterizada pelo fato de que o dito coagulante orgânico catiônico está presente em uma quantidade que vai de 5 a 80 g e mais preferencialmente de 10 a 65 g para 1 kg de cal (expressos em equivalente de cal extinta Ca(OH)2).

8. Utilização da composição, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que a utilização da composição é para o acondicionamento de lamas.

9. Utilização da composição, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que a utilização da composição é para a pré-lavagem em água das lamas.

10. Método de desidratação de lamas, caracterizada pelo fato de que compreende:

- uma adição de uma composição, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, a lama, notadamente urbana ou industrial a tratar, antes da desidratação desta,

- um acondicionamento dessa lama à qual essa composição foi acrescentada,

- uma filtragem da lama assim acondicionada e uma coleta do sólido oriundo dessa filtração.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que essa filtragem é realizada por meio de um filtro de correias, de um filtro-prensa ou de um decantador centrífugo e, de preferência, um filtro-prensa.

12. Método, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizada pelo fato de que a composição, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, é acrescentada a uma dosagem correspondente a taxas de banho de água (expressas em Ca(OH)2) de 5 a 100%, em particular de 10% a 80%, notadamente de 15% a 60%, em relação à matéria seca da lama.