PT2390284E

PT2390284E - Processo de fabrico de suspensões com elevado teor de sólidos de materiais minerais

Info

Publication number: PT2390284E
Application number: PT10164211T
Authority: PT
Inventors: Matthias Buri; Patrick A C Gane
Original assignee: Omya Development Ag
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2012-06-01
Also published as: IL223132A; EP2390284B1; TW201141963A; CN102985495B; JP2013528240A; CN102985495A; AU2011257220A1; EP2576704B1; CA2799646C; PL2390284T3; EP2390284A1; CA2799646A1; BR112012030165B1; RU2572976C2; US20130174994A1; RU2012157778A; MX2012013588A; SI2390284T2; HRP20120435T4; NZ603706A

Description

DESCRIÇÃO

"PROCESSO DE FABRICO DE SUSPENSÕES COM ELEVADO TEOR DE SÓLIDOS DE MATERIAIS MINERAIS" A presente invenção refere-se a um processo de fabrico de suspensões com elevado teor de sólidos de materiais minerais, à suspensão aquosa com elevado teor de sólidos de materiais minerais obtida através deste processo, assim como à utilização de tais suspensões.

No método de fabrico de uma folha de papel, cartão ou produto análogo, um especialista na técnica tende, cada vez mais, a substituir parte das dispendiosas fibras celulósicas por matéria mineral mais barata, de modo a reduzir o custo do papel ao mesmo tempo que melhora as suas propriedades, tais como opacidade e/ou brilho.

Tais materiais minerais bem conhecidos compreendem, por exemplo, carbonato de cálcio natural, carbonato de cálcio sintético e cargas análogas variadas contendo carbonatos de cálcio, tais como dolomite ou cargas com base em carbonatos mistos; vários materiais, tal como talco ou análogos; mica, argila, dióxido de titânio, etc.

Por razoes de aplicabilidade, custo de transporte, armazenamento e secagem, é especialmente útil produzir 0 material mineral na forma de suspensões com elevado teor de sólidos, i. e., contendo apenas pouca água que, contudo, é 1 geralmente apenas possível através da adição de uma elevada quantidade de agentes dispersantes ou auxiliares de moagem.

Assim, durante muito tempo, tem sido habitual utilizarem-se num processo de moagem húmida, como agentes dispersantes, polímeros hidrossolúveis baseados em ácidos poliacrílicos parcialmente ou totalmente neutralizados ou os seus derivados (documentos EP0046573, EP0100947, EP0100948, EP0129329, EP0261039, EP0516656, EP0542643, EP0542644, EP0717051), para proporcionar suspensões minerais aquosas que reúnem os critérios desejados de refinamento e de baixa viscosidade. Estes agentes dispersantes, contudo, têm que ser utilizados numa elevada quantidade, a qual não é desejável não apenas do ponto de vista económico, mas também desvantajosa relativamente à potencialidade do produto final de desenvolver difusão de luz visível, como requerido pelo utilizador final na aplicação do papel.

Consequentemente, existem diversas abordagens na técnica anterior para proporcionar suspensões com elevado teor de sólidos de materiais minerais, em que a quantidade dos agentes dispersantes acima é diminuída e os inconvenientes mencionados são evitados ou reduzidos.

Por exemplo, os documentos WO 02/49766, EP0850685, WO 2008/010055, WO 2007/072168 divulgam processos para o fabrico de suspensões aquosas de material mineral refinado, com uma concentração de matéria seca que pode ser elevada, ao mesmo tempo que têm uma baixa viscosidade de Brookfield™ que permanece estável ao longo do tempo. A este respeito, é mencionada a utilização de dispersantes específicos como copolímeros de ácido acrílico com ácido maleico, de uma taxa particular de neutralização ou a utilização de compostos inorgânicos de flúor 2 para serem colocados em suspensões aquosas das partículas minerais que resultam do passo mecânico e/ou térmico de concentração, após um passo de moagem húmida a um baixo teor de sólidos, sem a utilização de agente dispersante nem de auxiliar de moagem.

Além disso, o pedido não publicado de patente europeia N° 08172465 divulga a utilização de polímeros orgânicos hidrossolúveis neutralizados com lítio actuando como aumentadores da capacidade de dispersão e/ou de moagem de modo a conseguir suspensões aquosas de material mineral com as propriedades requeridas, ao mesmo tempo que é minimizada a necessidade de dispersante e/ou de agente auxiliar de moagem sem diminuir as propriedades dos produtos finais, como as propriedades ópticas do papel.

Uma outra abordagem é mencionada nos documentos EP0614948 ou EP0857763 que se referem a um processo para trituração em estado húmido de pigmentos alcalino-terrosos, em particular, mas não exclusivamente, pigmentos de carbonato de cálcio, através de preparação de uma suspensão aquosa de um composto alcalino-terroso em partículas, submetendo esta suspensão a moagem por fricção com um meio de moagem em partículas, sob condições de modo a produzir um produto que tem uma distribuição de tamanho de partícula, de modo que, pelo menos, 90% em peso das partículas têm um diâmetro esférico equivalente menor que 2 ym; e permitindo que a água evapore da suspensão sob acção de calor contido na suspensão até a percentagem em peso de composto alcalino-terroso seco na suspensão ter aumentado para, pelo menos, 70% em peso, a uma concentração inicial de sólidos desde 40 a 70% em peso. Pode ser retirado dos Exemplos que a utilização de uma suspensão que tem um teor inicial de sólidos superior a 70% em peso não é adequada para o processo 3 reivindicado utilizando 0,7% em peso. Assim, o documento EP0614948 descreve um processo para moagem de material mineral com um teor elevado de sólidos que indica claramente que este processo é apenas adequado para uma suspensão que tem um teor inicial de sólidos não superior a 70% em peso.

Assim, os processos conhecidos na técnica anterior ainda utilizam uma quantidade relativamente elevada de dispersante ou são apenas adequados para suspensões de materiais minerais que têm um teor relativamente baixo de sólidos e não sendo, assim, muito eficientes.

Consequentemente, é um objectivo da presente invenção proporcionar um processo de fabrico de suspensões aquosas com elevado teor de sólidos de material mineral, utilizando uma quantidade reduzida de dispersante e tendo uma baixa viscosidade de Brookfield.

Este objectivo é conseguido através de um processo de fabrico de suspensões aquosas com elevado teor de sólidos de um ou mais materiais minerais, compreendendo os passos de: a) proporcionar, pelo menos, um material mineral, b) preparar uma suspensão aquosa compreendendo o, pelo menos um, material mineral do passo a), c) moer o material mineral da suspensão aquosa resultante do passo b), d) concentrar a suspensão aquosa do material mineral moído do passo c) através de arrefecimento rápido.

Os materiais minerais adequados para utilização no processo de acordo com a presente invenção são seleccionados, de um modo preferido, do grupo compreendendo carbonato de cálcio natural 4 (GCC), tais como mármore, giz, calcário; carbonato de cálcio precipitado (PCC), tais como PCC aragonitico, PCC vateritico e/ou PCC calcitico, especialmente PCC prismático, romboédrico ou escalenoédrico; carbonato de cálcio de superfície modificada; dolomite; talco; bentonite; argila; magnesite; branco cetim; sepiolite, huntite, diatomite; silicatos; e suas misturas. É preferido que desde 40 a 85% em peso, de um modo preferido, desde 45 a 80% em peso, de um modo mais preferido, desde 50 a 75% em peso, de um modo muito preferido, desde 60 a 70% em peso, e. g., 65% em peso do, pelo menos, um material mineral em partículas proporcionado no passo a) tenha um diâmetro esférico equivalente <10 pm, medido por meio de um dispositivo Sedigraph 5100 da empresa Micromeritics, EUA, numa solução aquosa de 0,1% em peso de Na4P2C>7, em que as amostras foram dispersas utilizando um agitador de alta velocidade e ultra-sons.

De acordo com o passo b) do processo da presente invenção, é preparada uma suspensão aquosa a partir do material mineral proporcionado no passo a).

Esta suspensão aquosa, antes de ser submetida ao passo d) , tem, de um modo preferido, um teor de sólidos desde acima de 70 a 80% em peso, especialmente, desde 72 a 79% em peso, de um modo mais preferido, desde 74 a 78% em peso e, de um modo muito preferido, desde 76 a 78% em peso com base no peso total da suspensão.

Subsequentemente, a suspensão aquosa de um ou mais materiais minerais é submetida a um passo de moagem, o qual pode ser realizado em qualquer equipamento de moagem conhecido, com o 5 qual os especialistas na técnica estão familiarizados para moagem de materiais minerais. A este respeito, especialmente moinhos de fricção convencionais, tal como aqueles distribuídos pela empresa Dynomill são adequados, utilizando, de um modo preferido, esferas de moagem feitas de vidro, porcelana e/ou metal; de um modo especialmente preferido, contudo, são utilizadas esferas de moagem feitas de, e. g., silicato de zircónio, dióxido de zircónio e/ou badeleíte com um diâmetro de 0,2 a 5 mm, de um modo preferido, 0,2 a 2 mm, mas também 0,5 a 5 mm, e. g., la 2 mm. Pode também ser utilizada areia de quartzo que tem um diâmetro esférico equivalente de 0,1 a 2 mm.

Numa forma de realização especial, pelo menos um agente dispersante que, de um modo preferido, também actua como um agente de desfloculação, é adicionado à suspensão aquosa do passo b) , em que o, pelo menos um, agente dispersante pode ser adicionado totalmente antes do passo de moagem c) ou progressivamente antes e durante o passo de moagem c) e, opcionalmente, também antes e durante e/ou após o passo de moagem c).

As quantidades úteis de tais agentes dispersantes adicionadas à suspensão aquosa durante o passo b) , durante e após o passo b) , mas antes do passo c), são desde 0,01 a 1,25% em peso, de um modo preferido, desde 0,01 a 0,1% em peso, de um modo mais preferido, desde 0,02 a 0,07% em peso, de um modo muito preferido, desde 0,03 a 0,05% em peso com base no peso seco do material mineral.

As quantidades preferidas de tais agentes de desfloculação adicionados adicionalmente durante o passo c) são desde 0,05 a 6 1% em peso, de um modo mais preferido, desde 0,1 a 0,7% em peso, de um modo ainda mais preferido, desde 0,15 a 0,55, e. g., 0,3% em peso com base no peso seco do material mineral. A quantidade total do, pelo menos um, agente dispersante adicionado antes do passo de moagem c) , ou antes e durante o passo c) , ou antes e durante e/ou após o passo de moagem c) é, de um modo preferido, desde cerca de 0,01 a 1,25% em peso, de um modo mais preferido, 0,05 a 1% em peso, de um modo ainda mais preferido, 0,1 a 0,7% em peso, de um modo muito preferido, 0,3 a 0,5% em peso com base no peso seco do material mineral.

Noutra forma de realização preferida, o agente dispersante é adicionado numa quantidade tal que, relativamente à área superficial especifica, medida por BET, do material moido após o passo c) , está presente numa quantidade abaixo de 0,15 mg/m2, e. g.r 0,05 a 0,08 mg/m2, se for adicionado antes do passo de moagem c) , e numa quantidade desde 0,05 mg/m2 a 1,5 mg/m2, e. g., 0,5 a 0,8 mg/m2, se for adicionado durante o passo de moagem c).

Os agentes dispersantes que podem ser utilizados em relação ao passo b) e c) podem ser aqueles seleccionados do grupo compreendendo homopolímeros ou copolímeros de ácidos policarboxilicos, tais como ácidos acrílico ou metacrílico ou ácido maleico; e/ou os seus sais, e. g., sais de ácidos parcialmente ou totalmente neutralizados com sódio, lítio, potássio, amónio, cálcio, magnésio, estrôncio e/ou alumínio ou as suas misturas, de um modo preferido, sódio, cálcio e magnésio; ou derivados desses ácidos, tais como ésteres baseados, e. g., em ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacónico, e. g., acrilamida ou ésteres acrílicos, tal como metilmetacrilato, ou as suas misturas; polifosfatos alcalinos; ou as suas misturas. 7 0 peso molecular PM de tais produtos é, de um modo preferido, na gama desde 1000 a 15000 g/mol, de um modo mais preferido, na gama desde 3000 a 7000 g/mol, e. g., 3500 g/mol, de um modo muito preferido, na gama desde 4000 a 6000 g/mol, e. g., 5500 g/mol.

Numa forma de realização preferida, antes, durante ou após o passo c), mas antes do passo d), pelo menos, um óxido e/ou hidróxido de alcalino-terroso, de um modo preferido, cal e/ou dolomite calcinada é adicionado à suspensão aquosa do passo b) , em que cal no contexto da presente invenção compreende óxido de cálcio e hidróxido de cálcio.

Apenas pequenas quantidades de óxido e/ou hidróxido alcalino-terroso são suficientes para serem utilizadas durante a moagem, tal como quantidades desde cerca de 0,001 a 0,1% em peso, de um modo preferido, 0,005 a 0,07% em peso, de um modo mais preferido, 0,007 a 0,05% em peso, de um modo muito preferido, 0,01 a 0,03% em peso, e. g., 0,02% em peso com base no peso seco do material mineral. O passo de moagem c) pode ser realizado uma ou várias vezes. Por exemplo, a suspensão aquosa pode ser parcialmente moída num triturador, depois a suspensão do material mineral parcialmente moído pode ser alimentada a um segundo triturador para moagem adicional, etc., até ser obtido o tamanho de partícula desejado. O tamanho de partícula desejado pode ser também obtido num passo por ajuste do tempo de residência no triturador. É possível moer o material mineral de modo que, desde 20 a 70% em peso, de um modo preferido, desde 36 a 68% em peso, de um modo mais preferido, desde 40 a 60% em peso, e. g., 50% em peso do, pelo menos um, material mineral em partículas tenha um tamanho de partícula <2 pm após o passo c).

Numa forma de realização ainda mais preferida, o material mineral pode ser moído de modo que, desde 10 a 90% em peso, de um modo preferido, desde 20 a 80% em peso, de um modo mais preferido, desde 36 a 75% em peso, especialmente desde 40 a 70% em peso, de um modo muito preferido, desde 50 a 65% em peso, e. g., 55% em peso do, pelo menos um, material mineral em partículas tenha um tamanho de partícula <1 pm após o passo c).

Além disso, a suspensão aquosa de material mineral moído pode também ser submetida a um passo de separação após moagem, em que uma fracção mais fina é separada de uma fracção mais grossa, apenas como desejado dentro das gamas de diâmetro esférico equivalente mencionadas acima do material mineral. A separação pode ocorrer através de técnicas bem conhecidas, tais como crivagem, filtração ou centrifugação, em que para a maioria das aplicações a centrifugação será preferida, utilizando equipamento vulgarmente conhecido. A este respeito, é também possível que a fracção grossa separada seja recirculada em qualquer de um a vários trituradores do passo c).

Subsequentemente, no passo d) , a suspensão aquosa do material mineral moído e, opcionalmente, separada, é concentrada por arrefecimento rápido. 0 arrefecimento rápido, no contexto da presente invenção, é realizado de forma a deixar a água evaporar da suspensão aquosa sob acção do calor contido na suspensão. 9

Isto pode ocorrer através do calor que foi gerado na suspensão como resultado directo da moagem. Por exemplo, durante o passo de moagem a temperatura da suspensão pode aumentar até ao ponto de ebulição da fase aquosa da suspensão e a evaporação da água ocorre naturalmente sob a acção do calor contido na suspensão. A este respeito, a temperatura gerada por moagem pode também ser abaixo do ponto de ebulição da água contida na suspensão. 0 calor contido na suspensão como resultado da energia dissipada na suspensão durante a moagem pode ser suficiente para aumentar a percentagem em peso de composto de metal alcalino-terroso seco na suspensão, para a gama desde 79 a 85% em peso como mencionado abaixo.

Alternativa ou adicionalmente, a suspensão pode ser aquecida por um meio de aquecimento, tal como um permutador de calor a uma temperatura na gama desde 50 °C ao ponto de ebulição da suspensão, de um modo preferido, na gama desde 60 a 90 °C, de um modo mais preferido, desde 70 a 85 °C, e. g., desde 81 a 83 °C.

Por exemplo, o calor pode ser fornecido à suspensão por passagem da suspensão através de um lado de um permutador de calor sem contacto para o outro lado no qual passa um fluido quente, de um modo preferido, a uma temperatura na gama desde 50 a 100 °C.

Basicamente, os sistemas conhecidos de arrefecimento rápido consistem numa câmara (vácuo), na qual a suspensão é alimentada. Dependendo da temperatura e do vácuo, a água na suspensão irá evaporar. A evaporação resulta num aumento do teor de sólidos. O arrefecimento ocorrerá simultaneamente. A este respeito, a temperatura da suspensão aquosa na entrada do triturador pode estar desde 20 a 80 °C, de um modo 10 preferido, desde 20-50 °C e na saída do triturador, de um modo preferido, desde 80 a 105 °C.

Assim, a temperatura da suspensão aquosa na entrada do refrigerador rápido pode ser desde 70 a 105 °C, e. g., 95 °C e na saída do refrigerador rápido menor que 60 a 30 °C, e. g., 35 °C.

Vantajosamente, a suspensão aquosa é exposta a pressão reduzida, de um modo preferido, a uma pressão desde 200 a 500 mbar, de um modo mais preferido, desde 250 a 400 mbar, de um modo muito preferido, uma pressão desde 288 a 360 mbar, e. g., desde 300 a 350 mbar. O teor final de sólidos da suspensão aquosa obtida após o passo d) é, de um modo preferido, desde 79 a 85% em peso, especialmente desde 79,5 a 84% em peso, de um modo mais preferido, desde 80 a 83% em peso, e. g., 82% em peso.

Relativamente ao teor inicial de sólidos do passo b) , é assim preferido que o teor final de sólidos da suspensão aquosa após o passo d) seja, pelo menos, 1% em peso, de um modo preferido, pelo menos, 2% em peso, de um modo mais preferido, pelo menos, 3% em peso mais alto do que o teor inicial de sólidos da suspensão aquosa obtida no passo b).

Numa forma de realização especialmente preferida, o teor inicial de sólidos de uma suspensão aquosa de um material mineral de 76 a 78% em peso é aumentado para 80 a 81% em peso através do processo da presente invenção, em que o material mineral é, de um modo preferido, triturado de modo que, enquanto que inicialmente 66% em peso do material mineral em partículas tem um diâmetro esférico equivalente <10 pm, 36 a 65% em peso do 11 material mineral final produzido de acordo com o processo da presente invenção tem um diâmetro esférico equivalente <2 pm e, ainda, de um modo preferido, <1 pm.

Além disso, numa forma de realização especialmente preferida, a viscosidade de Brookfield da suspensão aquosa final após o passo d) medida a 23 °C após 1 minuto de agitação através da utilização de um viscosimetro Brookfield™ modelo RVT à temperatura ambiente e uma velocidade de rotação de 100 rpm com uma haste apropriada é desde 50 a 1000 mPa-s, de um modo preferido, 100 a 750 mPa-s, de um modo mais preferido, desde 150 a 600 mPa-s, de um modo muito preferido, desde 200 a 460 mPa-s, e. g., 300 mPa-s.

Um segundo aspecto da presente invenção é a provisão de uma suspensão aquosa com elevado teor de sólidos de um ou mais materiais minerais obtidos através do processo como acima descrito. A este respeito, uma suspensão aquosa com elevado teor de sólidos do material mineral obtido através do processo da presente invenção tem especialmente, de um modo preferido, um teor de sólidos desde 80 a 81% em peso, em que 36 a 65% em peso do material mineral têm um diâmetro esférico equivalente <2 pm, e, ainda, de um modo preferido, <1 pm.

Além disso, um terceiro aspecto da presente invenção é a utilização da suspensão aquosa com elevado teor de sólidos de materiais minerais, obtida através do processo como acima descrito, em papel, cores de revestimento de papel, tintas e plásticos. 12

Os seguintes exemplos e experiências servem para ilustrar a presente invenção e não devem, de modo algum, restringir a mesma. EXEMPLOS:

Exemplo 1:

Carbonato de cálcio moido natural (calcário de Orgon, França) , 66% em peso do qual tem um diâmetro esférico equivalente <10 pm, foi suspenso em água conjuntamente com 0,07% em peso, com base no peso seco de carbonato de cálcio, de um poliacrilato de sódio de PM = 3500 g/mol até ser alcançado um teor de sólidos de 76% em peso, com base no peso total da suspensão. A suspensão aquosa resultante foi moída num moinho vertical cilíndrico de moagem húmida com volume de 7 m3, utilizando 15 toneladas de meio de moagem de dióxido de zircão que tem um diâmetro médio de cerca de 1-2 mm, utilizando dispersante adicional (poliacrilato de PM = 5500 g/mol, em que 70% em mole dos grupos carboxílicos são neutralizados por sódio e 30% em mole de cálcio) numa quantidade de 0,15% em peso, com base no peso seco do carbonato de cálcio, até 62% em peso das partículas de carbonato de cálcio terem um diâmetro esférico equivalente <2 pm e de 36% em peso <1 pm, respectivamente. A área superficial específica do carbonato de cálcio seco, medida por BET, foi 7,1 m2/g. 13

Subsequentemente, a suspensão moída de carbonato de cálcio foi centrifugada continuamente numa centrifugadora contínua convencional a uma velocidade de 1200 rpm. A suspensão aquosa centrifugada que tem um teor de sólidos de 76% em peso foi alimentada num refrigerador rápido de funcionamento contínuo. A velocidade de alimentação foi ajustada para atingir aproximadamente 80% em peso de sólidos da suspensão na saída e concentrada nas seguintes condições:

288 mbar 350 mbar 83 °C 39 °C

Pressão no topo do refrigerador rápido: Pressão no fundo do refrigerador rápido: Temperatura à entrada do refrigerador rápido Temperatura à saída do refrigerador rápido: 0 teor final de sólidos após o passo de concentração foi determinado como sendo 80% em peso, por secagem de 20 g da suspensão numa estufa a 110 °C até peso constante ±0,1% em peso. A viscosidade de Brookfield da suspensão aquosa final medida após 1 minuto de agitação através da utilização de um viscosímetro de Brookfield™ modelo de RVT, à temperatura ambiente e uma velocidade de rotação de 100 rpm com uma haste N° 3 à saída do refrigerador rápido, foi 150 mPa-s; 153 mPa · s após 24 horas e 162 mPa-s após 3 dias.

Exemplo 2:

Carbonato de cálcio moído natural (calcário de Orgon, França) , 66% em peso do qual tem um diâmetro esférico equivalente <10 pm, foi suspenso em água conjuntamente com 0,07% em peso, com base no peso seco de carbonato de cálcio, de 14 um poliacrilato de sódio de PM = 3500 g/mol até ser alcançado um teor de sólidos de 78% em peso, com base no peso total da suspensão. A suspensão aquosa resultante foi molda num moinho vertical cilíndrico de moagem húmida com volume de 7 m3, utilizando 15 toneladas de meio de moagem de dióxido de zircão que tem um diâmetro médio de cerca de 1-2 mm, utilizando dispersante adicional (poliacrilato de PM = 5500 g/mol, em que 70% em mole dos grupos carboxilicos são neutralizados por sódio e 30% em mole de cálcio) numa quantidade de 0,15% em peso, com base no peso seco do carbonato de cálcio. Depois, uma segunda passagem de moagem foi realizada num moinho cilíndrico vertical de moagem húmida com volume de 7 m3, utilizando 15 toneladas de meio de moagem do dióxido de zircão que tem um diâmetro médio de cerca de 0,7-1,5 mm, utilizando dispersante adicional (poliacrilato de PM = 5500 g/mol, em que 50% em mole dos grupos carboxilicos são neutralizados por sódio, e 50% em mole por magnésio) numa quantidade de 0,55% em peso, com base no peso seco de carbonato de cálcio, e 0,02% em peso com base no peso seco de carbonato de cálcio de cal (>97% em peso de Ca(OH)2), até 65% em peso das partículas de carbonato de cálcio terem um diâmetro esférico equivalente <1 ym. A área superficial específica do carbonato de cálcio seco, medida por BET, foi 12,5 m2/g.

Subsequentemente, a suspensão moída de carbonato de cálcio foi centrifugada continuamente numa centrifugadora contínua convencional a uma velocidade de 1300 rpm. A suspensão aquosa centrifugada tendo um teor de sólidos de 78% em peso foi alimentada num refrigerador rápido de funcionamento contínuo. A velocidade de alimentação foi ajustada 15 para atingir, aproximadamente, 80% em peso de sólidos da suspensão na saida e concentrada nas seguintes condições:

Pressão no topo do refrigerador rápido: Pressão no fundo do refrigerador rápido: Temperatura à entrada do refrigerador rápido: Temperatura à saída do refrigerador rápido: 300 mbar 360 mbar

81 °C

36 °C O teor final de sólidos após o passo de concentração foi determinado como sendo 80% em peso, por secagem de 20 g da suspensão numa estufa a 110 °C até peso constante ±0,1% em peso. A viscosidade de Brookfield da suspensão aquosa final medida após 1 minuto de agitação através da utilização de um viscosímetro de Brookfield™ modelo de RVT, à temperatura ambiente e uma velocidade de rotação de 100 rpm com uma haste N° 3 à saída do refrigerador rápido, foi 460 mPa-s; e 575 mPa-s após 6 dias.

Lisboa, 24 de Maio de 2012 16

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Processo para fabrico de suspensões aquosas de elevado teor de sólidos de um ou mais materiais minerais compreendendo os passos de: a) proporcionar, pelo menos, um material mineral, b) preparar uma suspensão aquosa compreendendo o, pelo menos um, material mineral do passo a) c) moer o material mineral da suspensão aquosa resultante do passo b), d) concentrar a suspensão aquosa de material mineral moído do passo c) através de arrefecimento rápido, caracterizado por pelo menos, um agente dispersante ser adicionado à suspensão aquosa do passo b) , em que o, pelo menos um, agente dispersante é adicionado totalmente antes do passo de moagem c), ou progressivamente antes e durante o passo de moagem c) , ou antes e durante e/ou após o passo de moagem c) , em que o, pelo menos um, agente dispersante é seleccionado independentemente do grupo compreendendo homopolímeros ou copolímeros de ácidos policarboxílicos, tais como ácidos acrílico, metacrílico ou ácido maleico; e/ou os seus sais, e. g., sais de ácidos parcialmente ou totalmente neutralizados com sódio, lítio, potássio, amónio, cálcio, magnésio, estrôncio e/ou alumínio ou as suas misturas, de um modo preferido, sódio, cálcio e magnésio; ou derivados de tais ácidos, tal como ésteres baseados em, e. g., ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacónico, e. g., acrilamida ou 1 ésteres acrílicos, tal como metilmetacrilato ou as suas misturas; polifosfatos alcalinos; ou as suas misturas, e em que - o teor final de sólidos da suspensão aquosa obtida após o passo d) ser desde 80 a 85% em peso.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o, pelo menos um, material mineral ser seleccionado do grupo compreendendo carbonato de cálcio natural (GCC), tais como mármore, giz, calcário; carbonato de cálcio precipitado (PCC) , tais como PCC aragonítico, PCC vaterítico e/ou PCC calcítico, especialmente PCC prismático, romboédrico ou escalenoédrico; carbonato de cálcio de superfície modificada; dolomite; talco; bentonite; argila; magnesite; branco cetim; sepiolite, huntite, diatomite; silicatos; e sua misturas.
3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por desde 40 a 85% em peso, de um modo preferido, desde 45 a 80% em peso , de um modo mais preferido, desde 50 a 75% em peso, de um modo muito preferido, desde 60 a 70% em peso, e. g·, 65% em peso do, pelo menos um, material mineral em partículas no passo a) ter um diâmetro esférico equivalente <10 pm.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a suspensão aquosa, antes do passo d), ter um teor de sólidos desde acima de 70 a 80% em peso, de um modo preferido, desde 72 a 79% em peso, de um modo mais preferido, desde 74 a 78% em peso, de um modo muito preferido, desde 76 a 78% em peso, com base no peso total da suspensão. 2
5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a quantidade total do, pelo menos um, agente dispersante adicionado antes do passo de moagem c), ou antes e durante o passo c), ou antes e durante e/ou após o passo de moagem c), ser desde cerca de 0,01 a 1,25% em peso, de um modo preferido, 0,05 a 1% em peso, de um modo mais preferido, 0,1 a 0,7% em peso, de um modo muito preferido, 0,3 a 0,5% em peso, com base no peso seco do material mineral.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o peso molecular PM do, pelo menos um, agente dispersante ser na gama desde 1000 a 15000 g/mol, de um modo preferido, na gama desde 3000 a 7000 g/mol, e. g., 3500 g/mol, de um modo muito preferido, na gama desde 4000 a 6000 g/mol, e. g., 5500 g/mol.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por antes, durante, ou após o passo c) , mas antes do passo d) , pelo menos um óxido e/ou hidróxido de alcalino-terroso, de um modo preferido, cal e/ou dolomite calcinada serem adicionados à suspensão aquosa do passo b).
8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o óxido e/ou hidróxido de alcalino-terroso ser adicionado numa quantidade desde cerca de 0,001 a 0,1% em peso, de um modo preferido, 0,005 a 0,07% em peso, de um modo mais preferido, 0,007 a 0,05% em peso, de um modo muito preferido, 0,01 a 0,03% em peso, e. g., 0,02% em peso, com base no peso seco do material mineral. 3
9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o passo c) ser realizado várias vezes.
10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por desde 20 a 70% em peso, de um modo preferido, desde 36 a 68% em peso, de um modo mais preferido, desde 40 a 60% em peso, e. g., 50% em peso do, pelo menos um, material mineral em partículas ter um tamanho de partícula <2 ym após o passo c).
11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por desde 10 a 90% em peso, de um modo preferido, desde 20 a 80% em peso, de um modo mais preferido, desde 36 a 75% em peso, especialmente desde 40 a 70% em peso, de um modo muito preferido, desde 50 a 65% em peso, e. g., 55% em peso do, pelo menos um, material mineral em partículas ter um tamanho de partícula <1 ym após o passo c).
12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por após o passo de moagem c), a suspensão aquosa de material mineral moído ser submetida a um passo de separação, e. g., por meio de crivagem, filtração ou centrifugação.
13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por, no passo d) , ser fornecido calor permitindo que a água evapore da suspensão aquosa, em que este calor é gerado através do passo de moagem anterior c) ou é fornecido externamente. 4
14. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por a temperatura da suspensão aquosa na entrada do refrigerador rápido ser desde 70 a 105 °C, e. g., 95 °C, e na saída do refrigerador rápido menor que 60 a 30 °C e. g., 35 °C.
15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por, no passo d) , a suspensão aquosa ser exposta a pressão reduzida, de um modo preferido, a uma pressão desde 200 a 500 mbar, de um modo mais preferido, desde 250 a 400 mbar, de um modo muito preferido, uma pressão desde 288 a 360 mbar, e. g., desde 300 a 350 mbar.
16. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o teor final de sólidos da suspensão aquosa obtida após o passo d) ser desde 82 a 84% em peso, e. g., 83% em peso.
17. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o teor final de sólidos da suspensão aquosa após o passo d) ser, pelo menos, 1% em peso, de um modo preferido, pelo menos, 2% em peso, de um modo mais preferido, pelo menos, 3% em peso mais alto do que o teor inicial de sólidos da suspensão aquosa obtida no passo b).
18. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a viscosidade de Brookfield medida a 23 °C após 1 minuto de agitação a 100 rpm da suspensão aquosa final após o passo d) , ser desde 50 a 1000 mPa-s, de um modo preferido, 100 a 750 mPa-s, de um modo mais preferido, desde 150 a 600 mPa-s, de um modo muito preferido, desde 200 a 460 mPa-s, e. g., 300 mPa-s. 5
19. Suspensão aquosa com elevado teor de sólidos de um ou mais materiais minerais, obtida através do processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, em que o teor final de sólidos da suspensão aquosa obtida após o passo d) é desde 83 a 85% em peso.
20. Utilização da suspensão aquosa com elevado teor de sólidos de materiais minerais, obtida através do processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, em papel, cores de revestimento de papel, tintas e plásticos, em que o teor final de sólidos da suspensão aquosa obtida após o passo d) é desde 83 a 85% em peso. Lisboa, 24 de Maio de 2012 6