BR0006911B1 - produto de carbonato de cálcio precipitado, e, composição de papel. - Google Patents

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Description

"PRODUTO DE CARBONATO DE CÁLCIO PRECIPITADO, E,COMPOSIÇÃO DE PAPEL"CAMPO TÉCNICO
Esta invenção refere-se a um produto de carbonato de cálcio tendomelhorado brilho e, mais particularmente, a um produto de carbonato de cálcioprecipitado de grau de revestimento, compreendendo uma pluralidade departículas de carbonato de cálcio tendo um tamanho médio de partícula menor doque 2,0 μπι (preferencialmente menor do que 1,0 jum); um brilho TAPPI maior doque 96 (preferencialmente de pelo menos cerca de 97) e um valor de rampa de75/25 menor do que 2,0. A invenção também refere-se a um processo de clarearum produto de carbonato de cálcio precipitado pela remoção de impurezas decoloração escura, através das etapas de peneiramento fino e separação magnética.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
O carbonato de cálcio, CaC03, ocorre naturalmente na forma decalcário, mármore, giz e coral. O carbonato de cálcio em pó é produzido porprocessos químicos ou por tratamento mecânico dos materiais naturais. O termocarbonato de cálcio precipitado aplica-se aos tipos comerciais do compostoproduzido quimicamente em um processo de precipitação. Os produtosprecipitados são geralmente de tamanho de partícula mais fino, têm umadistribuição de tamanho de partícula mais uniforme e um grau mais alto de purezaquímica. Uma larga variedade de tamanhos e formatos de partícula de carbonatode cálcio pode ser quimicamente produzida via os processos de precipitação. Ocarbonato de cálcio é comumente precipitado na forma de calcita, em que oscristais são tipicamente de formato romboédrico, cúbico ou escalenoédrico, ou naforma de aragonita, que é acicular. A vaterita é outra forma precipitada decarbonato de cálcio conhecida na arte que é metaestável. O carbonato de cálcioprecipitado é uma carga e pigmento extremamente versátil, que são utilizados emuma larga variedade de produtos manufaturados, incluído papel, tinta, plásticos,borracha, têxteis e tintas de impressão.O carbonato de cálcio precipitado (PCC) é usado em uma largaescala em enchimento de papel e aplicações de revestimento. O PCC éutilizado para aumentar a opacidade e o brilho do papel. Além dascaracterísticas de opacificação e clareamento desejáveis, o PCC fornece umaalta resistência ao amarelecimento e envelhecimento do papel. Em muitasaplicações de revestimento de alto grau, um carbonato de cálcio de tamanhode partícula fino é requerido (tamanho de partícula médio < 2 micros). Étipicamente desejável que o carbonato de cálcio seja tão claro quanto possívelnestas aplicações de revestimento de alto grau. Entretanto, é difícilremoverem-se as impurezas coloridas escuras que são introduzidas pela fontede cal queimada inicial, que é comumente utilizada como a matéria prima doprocesso de precipitação de PCC. Tais impurezas têm um impacto negativosobre as propriedades de brilho e sombra dos produtos de reação de PCCresultantes após o processamento. Mais particularmente, a moagem dos meiosúmidos e uma etapa comum no processamento de PCC de grau derevestimento. Descobriu-se que o carbonato de cálcio precipitado pormoagem de meios úmidos geralmente resulta em perdas significativas debrilho de pigmento, devido à moagem das impurezas coloridas escuraspresentes. Quimicamente, um cal queimado é principalmente CaO, porémexemplos de impurezas comumente encontradas na fonte de cal queimadaincluem pirita (sulfeto de ferro), óxidos de cálcio ferro, sulfeto de cálcio esílicas cristalinas. Quando o tamanho de partícula das impurezas de partículasescuras é reduzido através de moagem, sua resistência a cor tintorial aumentadramaticamente, desse modo resultando em significativas perdas do brilhototal do produto. A perda do brilho do pigmento do PCC por moagem podeser da ordem de 1,5 a 2,5 pontos, dependendo da fonte de cal queimada iniciale do grau de moagem.
Até agora, a fim de obter-se um produto PCC de alta qualidadecom um aceitável brilho, o material de partida CaO que é utilizado deve serde uma alta qualidade, isto é, baixos níveis de impurezas. Se uma fonte de calqueimada de alta qualidade não for facilmente acessível, perdas logísticassignificativas, de cerca de 10%, são adicionadas ao custo do produto PCC.Portanto, o produto PCC resultante é relativamente caro.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
A presente invenção é projetada para superar as deficiênciasdiscutidas acima. E um objetivo da invenção fornecer um produto decarbonato de cálcio precipitado que tenha um tamanho de partícula médiomenor do que 2 micros e um brilho TAPPI maior do que 96.
E mais um objetivo da presente invenção fornecer um processopara produzir um produto de carbonato de cálcio precipitado de alto grau,através do uso de separação magnética e fino peneiramento.
E ainda outro objetivo da invenção fornecer tal processo quepermita que um material de alimentação de CaO de mais baixa qualidade (p.ex., cal queimada) seja usado, de modo que o produto PCC resultante possaser produzido de fontes de mais baixo custo e/ou mais facilmente disponíveis.
De acordo com a presente invenção, é fornecido um processode significativamente melhorar as propriedades de brilho e sombra de umproduto de PCC de alta qualidade. O processo inclui fornecer uma fonte dealimentação contendo cálcio, que contenha impurezas descolorantes. A fontede alimentação é uma lama de cal hidratada (produzida da extinção da CaO)ou uma lama aquosa de produto de carbonato de cálcio. Em um modo dainvenção, a lama de cal hidratada é submetida a separação magnética usando-se um campo magnético de elevado gradiente, a fim de remover as impurezasdescolorantes. Após esta purificação, a lama de cal hidratada é entãocarbonatada em um reator para produzir um produto PCC de alto brilho. Aslamas de cal hidratada são também comumente referidas na literatura comoleite de cal (MOL). Mais comumente, entretanto, a fonte de alimentaçãocontendo cálcio preferida e um produto de reator PCC suprido em uma formade lama por um reator de carbonização. Em seguida, a lama PCC é peneiradafina através de uma peneira de malha 325 (45 μπι) a fim de produzir umalama de carbonato de cálcio de grau de carga. A lama de carbonato de cálciode grau de carga é moída úmida a fim de reduzir o tamanho médio das partículas do carbonato de cálcio a menos do que 2 micros e, desse modo,liberar as impurezas descolorantes que foram arrastadas nela. As impurezasdescolorantes são então magneticamente separadas da lama de carbonato decálcio desaglomerada, submetendo-se a lama a um campo magnético de altaintensidade. Após a etapa de separação magnética, a lama purificada pode ser desidratada para produzir um pó seco; ou, alternativamente, a lama de PCCpode se retida em forma aquosa e concentrada como desejado. Em qualquercaso, o produto de carbonato de cálcio resultante preferivelmente tem umtamanho médio de partícula menor do que 2 micros e um brilho TAPPI maiordo que 96.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A Fig. 1 é uma representação gráfica mostrando o efeito depeneiramento do leite de cal (MOL) no brilho dos produtos de PCC de graude carga e grau de revestimento resultantes produzidos dele, e
A Fig. 2 é uma representação gráfica mostrando o impacto de aumentar-se o tempo de permanência do ímã do MOL sobre o brilho do PCCde grau de carga e grau de revestimento resultante produzido dele.
MELHOR MODO DE REALIZAR A INVENÇÃO
De acordo com o resumo precedente, a presente invenção édirigida para um processo de obterem-se produtos de carbonato de cálcio precipitado de alto grau, tendo um tamanho médio de partícula menor do que2 micros e um brilho TAPPI maior do que 96 e, mais preferivelmente, umtamanho de partícula menor do que 1 micro e um brilho TAPPI maior do que97. Os produtos de carbonato de cálcio precipitado da presente invenção sãoobtidos através de uma combinação de separação magnética e finopeneiramento. Mais especificamente, o presente processo inventivo incluifornecer uma fonte de alimentação contendo cálcio para separação magnéticaque contenha impurezas descolorantes. A fonte de alimentação de cálciousada para produzir produtos PCC é tipicamente cal queimada (CaO). A calqueimada e também comumente referida como cal viva (virgem) ou calcáriocalcinado. As partículas descolorantes da cal queimada parecem consistirprincipalmente de óxido de cálcio ferro que é provavelmente produzidodurante a calcinação de alta temperatura do calcário natural, como resultadoda presença de impurezas piríticas. Outras fontes de alimentação paracalcinação em cal queimada incluem: giz, coral e mármore. A fonte dealimentação de CaO pode ser purificada por separação magnética uma veztenha sido queimada (extinta) em um leite de lama de cal. O leite purificadode lama de cal é então subseqüentemente usado para produzir um produtoPCC de alta qualidade de alto brilho. Adicionalmente, a fonte de alimentaçãocontendo cálcio inicial para separação magnética pode ser um carbonato decálcio precipitado como mais totalmente descrito abaixo.
Quando a fonte de alimentação contendo cálcio para separaçãomagnética for um carbonato de cálcio precipitado, o inteiro processoinventivo inclui a etapa de adicionar cal queimada a um extintor em que oCaO seja hidratado para produzir leite de cal (também conhecido comohidróxido de cálcio ou Ca(OH)2). O leite de lama de cal é preferivelmentehidratado a cerca de 20% de sólidos em peso, a hidratação, entretanto,podendo ocorrer em várias faixas de sólidos percentuais. O leite de cal é entãopeneirado grosso através de uma peneira de malha 140 a cerca de 50 e, maispreferivelmente, através de uma peneira de malha 100. No processo preferido,o Ca(OH)2 é então peneirado fino através de uma peneira de malha 200 acerca de 500 e, mesmo mais preferivelmente, através de uma peneira demalha 325, para remover areia e outra matéria particulada escura. Deve sercitado que a etapa de peneiramento fino pode ocorrer em outros estágios doprocesso inventivo como mais totalmente descrito abaixo. Os sólidos % dalama peneirada fina de Ca(OH)2 são então preferivelmente reduzidos a cercade 12 a 15% em peso. Em seguida, a lama de hidróxido de cálcio éintroduzida dentro de um reator PCC5 onde é carbonatada para produzir umalama de carbonato de cálcio precipitado. O produto que surge do reator PCC éreferido aqui como uma lama de carbonato de cálcio precipitado de grau decarga. Deve ser citado que a lama de PCC de grau de carga pode ser peneiradafina após surgir do reator PCC. Esta lama de carbonato de cálcio precipitadode grau de carga, após dispersão com um dispersante aniônico para reduzirsua viscosidade, pode servir como uma fonte de alimentação de cálcio paraseparação magnética.
A lama de carbonato de cálcio precipitado de grau de cargasuprida pelo reator PCC é tipicamente de cerca de 15 a cerca de 20% desólidos.
A lama de carbonato de cálcio precipitado de grau de cargasuprida pelo reator PCC é tipicamente de cerca de 15 a cerca de 20% desólidos. Em um processo preferido, esta lama PCC é decantada para um PCCde grau de carga contendo cerca de 50% de sólidos por peso. A decantação épreferivelmente realizada por meio de desidratação mecânica com umacentrífuga. Alternativamente, o produto PCC pode ser filtrado por meio de umfiltro à prensa ou dispositivos de filtragem similares. Em seguida, o PCC degrau de carga é colocado dentro de misturador de alta velocidade de um tipoconhecido na arte e disperso dentro de uma lama de baixa viscosidade,preferivelmente com um dispersante aniônico tal como um poliacrilato desódio (NaPA). O dispersante é adicionado neste ponto para melhorar adistribuição dos sólidos dentro dos líquidos e permitir eficiente moagem aúmido subseqüente. O dispersante é adicionado em uma quantidade suficientepara reduzir e manter a viscosidade Brookfield da lama a menos do que 100 cps (arpm). Observa-se que, na moagem a úmido, a viscosidade da lamaaumentará.
Após o dispersante ser adicionado à lama e boa distribuiçãoser obtida, a mistura, que é preferivelmente de cerca de 50% de sólidos empeso, é então transferida para um moinho de meios de moagem a úmido. Ummoinho de moagem a úmido preferido é um Moinho Drais manufaturado porDaiswerke, Inc., Mahway, NJ. O moinho Drais é um moinho de meios deestilo horizontal. Para produzir um produto de revestimento PCC, a lama PCCde grau de carga dispersa é então moída úmida a fim de desaglomerar o PCCem agregados menores ou seus cristais individuais. Alternativamente, adesaglomeração pode ser conseguida pelo uso de um misturador tipo rotor-estator de alto cisalhamento. A forma de partícula romboédrica é a forma departícula preferida para o PCC que é usado em aplicações de revestimento dealto grau. Deve ser citado que o processo inventivo exposto aqui podetambém ser aplicado para obter-se outros produtos de PCC de grau derevestimento de tamanho de partícula fina de várias morfologias e estruturasde cristal.
Descobriu-se que, quando o tamanho de partícula do PCCmoído é reduzido para abaixo de 2 micros, conforme medido por umanalisador de tamanho de partícula Sedigraph (Modelo 5100, manufaturadopor Micrometrics Instument Corp., Norcross, GA), o brilho cai para níveisindesejáveis. A queda do brilho parece ocorrer como resultado da moagemdas impurezas contendo ferro, que ocorre no estágio de moagem de meios. Aqueda do brilho da ordem de 1,5 a 2,5 pontos (dependendo da fonte de calqueimada ou apagada inicial) quando o tamanho de partícula é reduzido aabaixo de 0,6 micros. Para evitar a queda de brilho, os presentes inventoresdescobriram que, submetendo-se a lama de PCC moída em meios a um campode elevada intensidade magnética, as partículas escuras "magnéticas" podemser separadas e uma lama PCC de grau de revestimento de alta pureza podeser obtida. Os fatores afetando a separação magnética incluem a intensidadedo campo magnético, a finura da matriz de palha de aço empregada norecipiente do ímã, os sólidos % da lama de PCC, a viscosidade da lama e o tempo de permanência do separador magnético.
Portanto, o presente processo inventivo inclui a etapa de passara lama de PCC moída úmida através de um separador magnético de altaintensidade úmido. Um tipo conhecido de separador magnético é umseparador de partículas magnéticas de fluxo contínuo, do tipo descrito naPatente U.S. 3.983.309 de Allen e outros, cujos conteúdos são incorporadosaqui por referência. Um separador magnético preferido é o SeparadorMagnético de Elevado Gradiente (HGMS) disponível na Eriez Magnetics,Inc., Erie, PA; Pacific Electric Motors, Inc. (PEM), Oakland, CA; Carpco,Jacksonville, FL; e outros). Este separador magnético de alta intensidade éeficaz na separação de finas impurezas submicrônicas de uma naturezaparamagnética, bem como das partículas ferromagnéticas mais fortemente magnéticas.
Como anteriormente citado, a etapa de separação magnéticapode ocorrer em outros estágios do processo inventivo. Por exemplo, asimpurezas descolorantes podem ser magneticamente removidas da lama dehidróxido de cálcio antes de sua carbonatação em carbonato de cálcioprecipitado. Além disso, a separação magnética pode ocorrer antes ouimediatamente em seguida ao estágio em que a lama de grau de carga de PCCé peneirada fina. Entretanto, descobriu-se que os benefícios do brilho finalobtidos são os mais elevados quando a lama PCC moída dispersa é submetidaa separação magnética.
Após a etapa de separação magnética, a lama purificada podeser desidratada para produzir um pó seco; ou alternativamente, a lama podeser retida em forma aquosa e concentrada como desejado. A etapa dedesidratação tipicamente é realizada via um evaporador de uma maneiraconhecida na arte. A lama purificada pode também ser finamente peneiradaneste estágio. Em qualquer caso, o produto PCC resultante preferivelmentetem um tamanho de partícula médio de próximo de menos do que 2 micros eum brilho TAPPI maior do que 96. O processo de brilho TAPPI usado aqui éT646 om-86 "Brilho de argila e outros minerais". O brilho é medidoutilizando-se um medidor de brilho Technibrite Modelo TB-1C, disponível naTechnidyne Corporation, New Albany, Indiana.
A fim de demonstrar a eficácia do presente processo inventivo,diversos Exemplos e Tabelas ilustrativos seguem. Os Exemplos I e IImostram o efeito da separação magnética sobre as características de brilho esombra das amostras de produtos PCC romboédricos, preparados de calapagada da Bedford e Marbleton, Quebec, Canadá, referida aqui como PCCBedford ou PCC Marbleton, respectivamente. As fontes de alimentação deCaO nos Exemplos I e II eram cais apagadas de qualidade PCC tendo um teorde Fe203 menor do que 0,2% e um teor de MnO menor do que 0,007%. O teorde ferro e manganês presente na alimentação de cal apagada é bem sabido terum comportamento direto sobre os resultantes valores de brilho PCC obtidos.A cal apagada utilizada nos Exemplos I e II foi hidratada em um extintor decal e então convertida em um produto PCC de grau de carga, da maneiradescrita acima. O separador magnético utilizado nos Exemplos I e II era umaunidade magnética de tamanho de laboratório, de Intensidade de Campo de 2Tesla, equipada com uma matriz de palha de aço de fibra ultrafina de 25-30micros, utilizando um tempo de retenção de 4 minutos com 4 recipientes. Aintensidade de campo do ímã foi de 20 quilogauss. Os produtos de carga ourevestimento PCC alimentados dentro do separador magnético eram de cercade 20% de sólidos. Para facilitar boa separação magnética, foi adicionadodispersante de poliacrilato de sódio Accumer 9300 da Rohm & Haas,Philadelphia, Pennsylvania à lama de "alimentação de ímã", para reduzir aviscosidade para <50 cps a 20 rpm.EXEMPLO I
Uma lama de 20% de sólidos de PCC Bedford (grau de carga)foi fornecida. O pigmento de PCC tinha um brilho TAPPI de 97,23, umtamanho médio de partícula de 1,23 micros (Sedigraph) e um valor de rampa75/25 de 1,76.
Os valores de "rampa 75/25" de tamanho de partícula aqui éuma medida de uma distribuição de tamanho de partícula do produto. Quantomais baixo o valor da rampa 75/25 mais estreita a distribuição de tamanho departícula. Contrariamente, quanto mais alto o valor de rampa 75/25 mais largaa distribuição de tamanho de partícula. A rampa 75/25 de partícula é medidacomo o valor de relação de um tamanho de partícula de pigmento medido emmicros a 75 por cento dividido pelo tamanho de partícula medido em micros a25 por cento. Todas as medições de tamanho de partícula fora feitas com uminstrumento tipo de sedimentação de raios-X Micromeritics Sedigraph 5100,que utiliza a Lei de Stokes na determinação dos diâmetros das partículas. Emconseqüência, um pigmento de revestimento de PCC que tenha 75% de suaspartículas < 0,8 micros e 25% de suas partículas < 0,4 micros teria, portanto,um valor de rampa de 75/25 de 0,8/0,4 = 2,0.
A lama de carga PCC foi então processada em uma dasseguintes maneiras:
1) A lama PCC de grau de carga foi peneirada em peneira demalha -325 e malha -500. O produto peneirado em malha -325 tinha umbrilho TAPPI de 97,25 e o produto peneirado em malha -500 tinha um brilhoTAPPI de 97,38.
2) A lama de grau de carga foi moída úmida em um moinhode meios Drais a um tamanho de partícula médio de 0,53 micro, onde elaexibiu um brilho TAPPI de 95,6 e uma rampa de 1,66. O produto derevestimento PCC resultante foi então peneirado em malha -325, onde exibiuum brilho TAPPI de 95,6 e em malha -500, onde exibiu um brilho TAPPI de95,62.
Alternativamente, a lama PCC moída úmida foi submetida auma etapa de separação magnética e o produto resultante tinha um tamanhode partícula médio de 0,52 micros e exibiu um brilho TAPPI de 97,83 e umarampa de 1,67. Em seguida, o produto magneticamente separado foipeneirado em malha -325, onde exibiu um brilho TAPPI de 97,83 e em malha-500, onde exibiu um brilho TAPPI de 97,85.
3) A lama PCC de grau de carga foi magneticamente separadae o produto resultante teve um tamanho de partícula médio de 1,21 micros(Sedigraph) e exibiu um brilho de 97,65 e uma rampa de 1,78. A lamamagneticamente separada foi então peneirada em malha -325, onde exibiu umbrilho TAPPI de 97,65 e em malha -500, onde exibiu um brilho TAPPI de97,67.
Alternativamente, o produto de carga magneticamenteseparado foi moído úmido em um moinho de meios Drais a um tamanho departícula de 0,53 micros, onde exibiu um brilho TAPPI de 97,32 e uma rampade 1,68. Em seguida, o produto magneticamente separado e moído foipeneirado em malha -325, onde exibiu um Brilho TAPPI de 97,30 e em malha-500, onde exibiu um brilho TAPPI de 97,34.
Peneiras US padrão foram empregadas. Como aqui usado,"malha menos" (-malha) significa que o material atravessou a peneira e"malha mais" (+ malha) significa que o material permaneceu no topo dapeneira. Por exemplo, um produto moído em malha -325 atravessou umapeneira de malha 325 e é, portanto, menor do que a malha 325.
Como pode ser visto no Exemplo I, os melhores resultados,melhoria de 2,2 pontos, foram obtidos primeiro moendo-se úmido a lamaPCC de grau de carga, em seguida magneticamente separando-se asimpurezas descolorantes e, finalmente, peneirando-se finamente o produtoresultante magneticamente separado. Citamos também que, quando o PCC degrau de carga é submetido à separação magnética antes da moagem a úmido,os valores de brilho diminuem somente 0,3 ponto na moagem, emcomparação com uma diminuição de 1,6 ponto na moagem sem separaçãomagnética anterior.
EXEMPLO II
Uma lama de 20% de sólidos de Marbleton PCC (grau decarga) foi fornecida. O pigmento PCC tinha um brilho TAPPI de 97,23, umtamanho de partícula médio de 1,07 micros (Sedigraph) e um valor de rampa75/25 de 1,85. Esta lama foi então processada em uma das seguintesmaneiras:
1) A lama PCC de grau de carga foi peneirada a malha -325 ea malha -500. O produto peneirado em malha -325 tinha um brilho TAPPI de97,24 e o produto peneirado em malha -500 tinha um brilho TAPPI de 97,28.
2) A lama de grau de carga foi moída em um moinho de meiosDrais a um tamanho de partícula médio de 0,53 micro, onde exibiu um brilhoTAPPI de 95,91 e uma rampa de 1,77. O produto de revestimento PCCresultante foi então peneirado a malha -325, onde exibiu um brilho TAPPI de95,90 e a malha -500 onde exibiu um brilho TAPPI de 95,92.
Alternativamente, a lama PCC moída úmida foi submetida auma etapa de separação magnética e o produto resultante tinha um tamanhode partícula médio de 0,54 micros e exibiu um brilho TAPPI de 97,95 e umarampa de 1,68. Em seguida, o produto magneticamente separado foipeneirado a malha -325, onde exibiu um brilho TAPPI de 97,96 e a malha-500, onde exibiu um brilho TAPPI de 97,97.
3) A lama PCC de grau de carga foi magneticamente separadae o produto resultante tinha um tamanho de partícula médio de 1,11 micros(Sedigraph) e exibiu um brilho de 98,00 e uma rampa de 1,90. A lamamagneticamente separada foi então peneirada a malha -325, onde exibiu umbrilho TAPPI de 98,01 e a malha -500, onde exibiu um brilho TAPPI de98,02.
Alternativamente, o produto magneticamente separado foimoído úmido em um moinho de meios Drais a um tamanho de partícula de0,50 micros, onde exibiu um brilho TAPPI de 97,68 e uma rampa de 2,0. Emseguida, o produto magneticamente separado e moído foi peneirado a malha-325, onde exibiu um brilho TAPPI de 97,67 e a malha -500, onde exibiu umbrilho TAPPI de 97,69.
Mais uma vez, o Exemplo II demonstrou que os melhoresresultados, uma melhoria de 2,0 pontos, foram obtidos primeiro moendo-seúmido a lama PCC de grau de carga, em seguida magneticamente separando-se as impurezas descolorantes e, finalmente, peneirando-se finamente oproduto magneticamente separado resultante.
EXEMPLO III
Dois produtos de revestimento PCC romboédricos (derivadosde cais Bedford e Marbleton, respectivamente) foram produzidos a fim dedeterminar o efeito da intensidade de campo e o tempo de permanência sobreo brilho final dos produtos PCC magneticamente separados. Os produtos derevestimento PCC do Exemplo III foram produzidos a 20% de sólidos pormoagem a úmido das lamas de carga PCC em forma não-dispersa a umtamanho de partícula médio de 0,52 micros. Em seguida, cada um dosprodutos foi disperso com NaPA Accumer 9300 e em seguida submetidos aseparação magnética sob variáveis condições de ímã, para verificar os efeitoslíquidos sobre o brilho do produto final. Um ímã PEM, Modelo deLaboratório, com alma de 2,54 cm D χ 58,8 cm foi utilizado. Como pode servisto nas Tabelas I e II, tempos de retenção tão baixos quanto 1 minuto eintensidades de campo magnético de 5 a 20 quilogauss foram explorados.Tabela I
<table>table see original document page 15</column></row><table> O número de recipientes (referidos nas tabelas como "latas")refere-se ao volume unitário do material passando através do ímã e érelacionado com o tempo de ciclo do ímã. Quanto mais "latas" mais eficienteo processo. Como pode ser visto pela Tabela I, o brilho de uma amostracomposta de 8-12 recipientes foi de 97,59, caindo somente 0,27 pontos dacomposta de 0-4 recipientes.Tabela II
<table>table see original document page 16</column></row><table>
As tabelas I e II demonstram que, no processamento de lamasde revestimento PCC de baixo teor de sólidos, em forma dispersa, resultadosseparação magnética eficaz, baseados em resposta de brilho TAPPI, podemser conseguidos com um tempo de retenção de 4 minutos, enquanto utilizandointensidades de campo magnético tão baixas quanto 5 kg. Adicionalmente,quando utilizando um separador magnético em uma intensidade de campo de20 kg, um tempo de retenção tão baixo quando um minuto foi utilizado comsucesso com efeito negativo mínimo sobre os valores de brilho PCCresultantes. Para o produto de revestimento PCC baseado em Bedford, obrilho TAPPI diminuiu menos do que 0,2 pontos, quando utilizando-setempos de retenção de 2 minutos e 1 minuto, enquanto a diminuiçãocorrespondente do brilho para produtos de revestimento PCC baseados emMarbleton foi essencialmente zero.EXEMPLO IV
Uma lama PCC de grau de carga a 50% e 20% de sólidos(produzida de lama Bedford) foi fornecida, a que foi adicionado dispersanteDispex 2695, disponível na Allied Colloids, Suffolk, Virgínia, em uma basede 0,8% de peso ativo. A cal apagada Bedford usada na produção do PCC degrau de carga tinha a seguinte composição contaminante traço:
Fe2O3 = 0,137%
MnO = 0,0041%
MgO = 1,21%
SiO2 = 0,697%
S = 8290 ppm
Uma parte da lama PCC de grau de carga dispersa com 50%ou 20% de sólidos foi convertida em um produto de controle de revestimentoPCC por moagem a úmido em um moinho de meios horizontal a um tamanhode partícula médio alvo de 0,57 micro (Sedigraph) e um valor de rampa de75/25 de cerca de 1,85. Partes do produto de carga PCC forammagneticamente separadas a 50% de sólidos ou 20% de sólidos, empregando-se um separador magnético piloto Modelo A, operando a 16 kg empregando-se vários tempos de retenção e diferentes números de recipientes. Em seguida,os produtos PCC de grau de carga magneticamente separados foram moídosúmidos a PCC de grau de revestimento com um tamanho de partícula médioalvo de 0,57 micros.
O brilho foi medido em cada uma dos produtos PCC de graude carga e de revestimento emparelhados, para mostrar o efeito de diferentesparâmetros de separação magnética sobre o PCC de grau de revestimento. Umseparador magnético piloto Modelo A foi equipado com um recipiente com odiâmetro de 11,43 cm de diâmetro por 46,99 cm de comprimento,acondicionado com uma matriz de palha de aço de 25 micros. Todas asseparações magnéticas foram realizadas a 16 kg usando-se tempos de retençãode 0,5 a 4 minutos. As Tabelas III e IV demonstram os efeitos da separaçãomagnética sobre as lamas de grau de carga e o grau de revestimento a 50% e20% de sólidos, respectivamente.
Tabela III
Experimentos de Imã Modelo "A"
<table>table see original document page 18</column></row><table>Tabela IV
Experimentos de Imã Modelo "A"
<table>table see original document page 19</column></row><table>
Como pode ser visto nas Tabelas III e IV, os melhoresresultados de teste refletidos pela resposta de brilho TAPPI foram obtidosquando a lama foi diluída novamente a 20% de sólidos para processamentoatravés do ímã versus processamento conduzido a 50% de sólidos. O PCC degrau de carga submetido a separação magnética então moído úmido perdeusomente 0,11 a 0,37 pontos de brilho, quando tratado com produtos a 50% desólidos e 0,05 a 0,19 pontos quando tratado com produtos a 20% de sólidos(fileiras rotuladas ímã menos fileiras rotuladas moído a úmido). Isto écomparado com o brilho de 1,61 pontos perdido para o par de controle, quenão foi magneticamente separado. Os produtos PCC de grau de revestimentoda invenção (fileiras rotuladas (moídas a úmido) melhoraram 2,0 a 2,7 pontosde brilho, em comparação com o controle de revestimento.EXEMPLO V
Foi fornecida uma cal apagada Bedford padrão tendo asseguintes impurezas:
Fe2O3 = 0,177%
MnO = 0,0053%
MgO = 1,26%
SiO2 = 0,738%
S = 7050 ppm
A cal apagada Bedford foi extinta em uma relação de peso de4:1 de água/cal em uma temperatura de extinção de cerca de 65°C. Após aextinção estar completa, a lama de leite de cal (MOL) foi peneirada em umdeterminado tamanho de malha antes da reação de carbonatação ou peneiradaatravés de uma peneira de malha 100 e submetida a separação magnéticaantes da reação de carbonatação. Nos experimentos de peneiramento MOL,foram empregadas peneiras de malha 60, 100, 200, 250 e 325respectivamente, para remover as impurezas de partículas grosseiras. Para osexperimentos de separação magnética, um Separador Magnético de AltoGradiente de 2,54 cm foi usado e operado a 20 kg empregando-se tempos deretenção de 1, 2 e 4 minutos. As alimentações de MOL peneiradas oumagneticamente separadas foram então reagidas em um reator de PCC sobcondições de carbonatação típicas, para produzir um produto de carga de PCCromboédrico tendo uma área de superfície BET de cerca de 7,5 m /g. Acidocítrico foi adicionado a estas alimentações de MOL (a 3 kg/tonelada métrica)para inibir a formação de PCC coloidal durante a reação. Os produtos dereação de PCC foram então peneirados pós-reator a malha -325 e submetidosa moagem a úmido não dispersa de baixo teor de sólidos, para produzir umproduto de PCC de revestimento de cerca de 0,6 micro MPS.
A Tabela V demonstra o efeito do tamanho da peneira sobre oMOL usado para produzir PCC de grau de carga e PCC de grau derevestimento. A fig. 1 é uma representação gráfica mostrando o efeito que otamanho da peneira te sobre o brilho de PCC tanto de grau de carga como degrau de revestimento. A Tabela VI demonstra o efeito de vários tempos deretenção de ímã sobre o MOL peneirado em malha 100, usado para produzirPCC de grau de carga e de grau de revestimento. A FIG. 2 é umarepresentação gráfica mostrando o efeito do tempo de permanência de ímãsobre o PCC de grau de carga e PCC de grau de revestimento, preparados deMOL de malha -100 magneticamente separado.
Tabela V
<table>table see original document page 21</column></row><table>
Embora a separação magnética da carga MOL produzissemelhoramentos de brilho em PCC de grau de revestimento, a magnitude dobenefício de brilho foi sensivelmente menor do que aquela derivada quando aetapa de separação magnética foi realizada na lama de PCC moída úmida.Mais especificamente, no mais elevado tempo de retenção de 4 minutos a 20 KG,o brilho TAPPI foi somente melhorado em cerca de 0,8 a 0,9 ponto.
Constatou-se que a presente invenção é uma alternativaeconômica para assegurar fontes de cal de alta qualidade. O processoinventivo acrescenta menos do que 2% aos custos de processamento do PCCde grau de revestimento, enquanto os custos de embarque para uma fonte decal de alta qualidade pode tipicamente adicionar 10%.

Claims (3)

1. Produto de carbonato de cálcio precipitado, caracterizadopelo fato de compreender uma pluralidade de partículas de carbonato decálcio tendo um tamanho médio de partícula menor do que 1,0 μM; um brilhoTAPPI de pelo menos 97 e um valor de rampa de 75/25 menor do que 2,0.
2. Produto de carbonato de cálcio precipitado de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de as partículas de carbonato de cálcioterem um brilho TAPPI de pelo menos 98.
3. Composição de papel caracterizada pelo fato de incluir oproduto de carbonato de cálcio precipitado de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 ou 2.
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