BR112014014099B1

BR112014014099B1 - processo para processar materiais fibrosos a base de vidros residuais, uso de aditivo para triturar fibras de vidro e mistura de fibra de vidro

Info

Publication number: BR112014014099B1
Application number: BR112014014099-5A
Authority: BR
Inventors: Michael Riess; Jörg Ulrich Zilles; Nicola Panic
Original assignee: Quarowerke Gmbh
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2021-05-04
Also published as: BR112014014099A2; CN103974776A; CN103974776B; PL2794111T3; CA2859565A1; EP2794111B1; KR20140113653A; US9682382B2; IN2014CN03319A; JP6313710B2; CA2859565C; EA030463B1; WO2013092471A1; EP2794111A1; TWI565537B; US20150017438A1; EA201400727A1; AR089208A1; JP2015506822A; TW201338885A

Abstract

PROCESSO PARA PROCESSAR MATERIAIS FIBROSOS A BASE DE VIDROS RESIDUAIS. A presente invenção se refere a um processo para triturar as fibras de vidro a partir de materiais fibrosos a base de vidros residuais, compreendendo as etapas de processo de a) triturar grosseiramente as fibras de vidro para obter fibras de vidro grosseiramente trituradas; e b) triturar finamente as referidas fibras de vidro grosseiramente trituradas com um aditivo granular tendo um valor de d50 na faixa de 0,1 a 5,0 mm como um agregado para obter fibras de vidro finamente trituradas, a razão de mistura de fibras de vidro para aditivo sendo de 25175 a 95/05 em peso.

Description

[0001] A presente invenção se refere a um processo para triturar fibras de vidro a partir de materiais fibrosos a base de vidros residuais, e para o uso de um aditivo, como um agregado de um moinho de meios para triturar as fibras de vidro.

[0002] Em um processo de produção típico de fibras de vidro, quantidades significativas de materiais fibrosos a base de vidros residuais são formadas em todas as etapas de produção realizadas. Estes materiais fibrosos a base de vidros residuais consistem principalmente de fibras longas, usualmente tendo comprimentos dentro de uma faixa de 5 a 10 m. Para ser capaz de reciclar estes materiais fibrosos com base em vidros residuais para o processo de produção e assim melhorar a eficiência econômica do processo, é desejável triturar as fibras para um comprimento alvo adequado para o processo de produção.

[0003] US 2007/0042890 descreve um processo no qual as fibras são primeiro cortadas grosseiramente e depois moídas em um moinho esférico.

[0004] US 6.032.883 descreve um processo para o processamento de fibras de vidro em que as fibras de vidro são misturadas com pequenas quantidades de pó de vidro, vidro quebrado ou água.

[0005] Em experimentos preliminares para o processamento de tais fibras de vidro, foi verificado que à trituração direta para o comprimento alvo desejado utilizando ferramentas de corte adequadas tem efeito de desgaste alto em tais ferramentas. Além disso, as fibras de vidro estão contaminadas com as partículas resultantes do desgaste das ferramentas deste modo.

[0006] Além disso, as experiências de moagem com as fibras têm mostrado que as fibras, basicamente, tendem a coagular em conjunto. Isto produz agregados de lã de fibra de vidro, que reduzem significativamente o desempenho de um moinho, de modo que uma trituração eficiente do material a ser moído, ou das fibras de vidro não é mais possível.

[0007] Por conseguinte, é objetivo da invenção de proporcionar um processo que permite que os materiais fibrosos a base de vidros residuais sejam reutilizados.

[0008] De acordo com a invenção, este objetivo é conseguido por um processo de trituração de fibras de vidro a partir de materiais fibrosos a base de vidros residuais, que compreende as etapas de processo de a) triturar grosseiramente as fibras de vidro para obter fibras de vidro grosseiramente trituradas; e b) triturar finamente as referidas fibras de vidro grosseiramente trituradas com um aditivo granular tendo um valor de d50 na faixa de 0,1 a 5,0 mm como um agregado para obter fibras de vidro finamente trituradas, a razão de mistura de fibras de vidro para aditivo sendo de 25/75 a 95/05 em peso.

[0009] O processo produz uma mistura que contém fibras de vidro.

[0010] Em contraste com US 2007/0042890 acima indicada, o aditivo é usado que permanece no material, considerando que US 2007/0042890 A1 utiliza esferas de moagem com diâmetros de 3 a 9 mm, que são retornadas para o processo de moagem. Normalmente, um moinho como descrito naquele documento contém 50 % esférico de moagem e 50 % de material a ser moído. Com uma densidade de alumina de 3,96 g/cm3, e uma densidade de fibra de vidro de 0,7 a 0,9 g/cm3, razões em massa de cerca de 20:80 (fibras de vidro para as esferas de moagem de Al2O3) são obtidas.

[0011] US 6.032.883 acima indicada usa pó de vidro entre outros como material carreador. As razões de pó de vidro são de 1:10 a 1:40 (pó de vidro para as fibras de vidro).

[0012] As fibras de vidro utilizadas de acordo com a invenção podem ser fibras de vidro tanto revestidas quanto não revestidas. Por exemplo, fibras de vidro revestidas são fibras de vidro tendo um revestimento de aminossilano.

[0013] Se os materiais fibrosos a base de vidros residuais tem um elevado teor de umidade residual, por exemplo, >6 % em peso, uma etapa de secagem pode ser realizada, de preferência após dita trituração grosseira das fibras de vidro e antes da etapa de processo de triturar finamente ditas fibras de vidro grosseiramente trituradas. Dispositivos de secagem adequados são conhecidos pela pessoa versada na técnica a partir da técnica anterior. Assim, por exemplo, as fibras de vidro grosseiramente trituradas podem ser secas com um soprador de ar com temperatura controlada.

[0014] Os materiais fibrosos a base de vidros residuais, os quais são obtidos durante a produção de fibras de vidro são grosseiramente triturados por meio de dispositivos de corte apropriados, em uma primeira etapa, a etapa a). Tipicamente, uma massa solta dos materiais fibrosos a base de vidros residuais é carregada sobre o dispositivo de corte adequado, em uma forma não controlada, por exemplo, a partir de um recipiente com materiais fibrosos a base de vidros residuais. Alternativamente, os materiais fibrosos a base de vidros residuais também podem ser desenrolados a partir de uma bobina ou diretamente estirados a partir da massa fundida de vidro e fornecidos ao dispositivo de corte.

[0015] O presente processo é adequado especialmente para as chamadas fibras aleatórias, ou seja, esferas de fibras de vidro, sem uma orientação específica.

[0016] De acordo com uma forma de realização preferida, a etapa de trituração grosseira é realizada por meio de um moinho de corte, um cortador de guilhotina, uma roda de atrito, um moinho de rolo dentado, um moinho a martelos, um moinho de disco fixado ou um moinho de impacto. Tais dispositivos são conhecidos pela pessoa versada na técnica a partir da técnica anterior. Rodas de atrito também são conhecidas sob a designação de rodas de atrito ou de fricção. Em alguns casos, é útil executar duas ou mais etapas de trituração grosseira sucessivamente.

[0017] Em formas de realização em que duas etapas de trituração grosseira são usadas, pode ser útil triturar apenas até os comprimentos de fibra de 10 a 100 cm, na primeira etapa, seguida por uma ou mais execuções para a trituração grosseira adicional.

[0018] De preferência, as fibras de vidro grosseiramente trituradas que têm um comprimento médio de 5 a 50 mm, de preferência de 5 a 35 mm, mais de preferência de 10 a 20 mm, são obtidas na etapa a) do processo. O comprimento exato depende do tipo de dispositivo de trituração grosseira utilizada. Um cortador de guilhotina produz comprimentos bastante uniformes, enquanto as rodas de atrito ou moinhos de rolo dentado produzem comprimentos menos uniformes. A trituração grosseira reduz a coagulação na etapa de processo subsequente de trituração fina.

[0019] De preferência, as fibras de vidro trituradas grosseiramente têm um teor de umidade residual < 5 % em peso, de preferência < 2,5 % em peso, mais de preferência < 1,5 % em peso. Assim, foi verificado que uma mistura de fibras de vidro grosseiramente trituradas e de aditivos no moinho de meios, em que as fibras de vidro ainda têm um teor de umidade residual maior do que 5 % em peso, resulta na coagulação e assim em uma redução da taxa de trituração fina. O teor de umidade que resulta em uma redução da taxa de trituração fina depende do tipo de dispositivo.

[0020] Em uma segunda etapa do procedimento, etapa b), as fibras de vidro grosseiramente trituradas são misturadas com um aditivo granulado adequado com um valor de d50 na faixa de 0,1 a 5,0 mm como um agregado. Um valor d50 na faixa de 0,1 a 2,0 mm é particularmente preferido. A mistura assim obtida de fibras de vidro/aditivo é então exposta à ação de uma força mecânica por algum tempo. Uma mistura de fibras de vidro finamente trituradas e de aditivo é assim obtida, que novamente pode ser fornecida a uma massa fundida.

[0021] Assim, de acordo com a invenção, o aditivo adicionado permanece nas fibras de vidro finamente trituradas, as quais são geralmente introduzidas em um processo de produção. Como regra geral, o aditivo também é também triturado.

[0022] Os aditivos granulares de acordo com a invenção são aqueles que estão em um estado sólido de matéria em condições normais e de preferência consistem em partículas geralmente esféricas.

[0023] De preferência, a superfície do aditivo granulado tem arestas vivas, isto é, pelo menos, dois prolongamentos do aditivo granular se cruzam em ângulo agudo em uma vista em seção transversal.

[0024] De acordo com uma forma de realização preferida, o aditivo é selecionado a partir do grupo de areia de quartzo, cal, cal viva, dolomita, dolomita calcinada, escória de alto forno, Al2O3, hidróxido de alumínio, albita, ortoclásico, anortita, ácido bórico, óxido de boro, boratos alcalinos e alcalino terrosos e as misturas dos mesmos. Assim, dependendo da massa fundida para a qual a fibra de vidro é processada de acordo com a invenção, o aditivo adequado pode ser utilizado como um agregado para triturar finamente as fibras de vidro grosseiramente trituradas.

[0025] Em alternativa ou como complemento, outros ingredientes conhecidos para a pessoa versada na técnica que são utilizados na fabricação de vidro podem também ser usados como aditivos. Carbonato de sódio, cloreto de potássio, feldspato ou vidro usado, de preferência os chamados fragmentos de vidro a partir de produção são conhecidos da pessoa versada na técnica. Estes aditivos devem ser muito granulares.

[0026] O uso de Al2O3 e de vidro usado é menos preferido. Em particular, o uso de vidro usado pode levar a teores de sódio indesejavelmente altos devido ao alto teor de sódio do fragmento de vidro usual.

[0027] Em uma forma de realização preferida, em particular, o aditivo com um valor de d50 na faixa de 0,1 a 2 mm, ou entre 0,1 e 1,5 mm, de preferência dentro de uma faixa de 0,3 a 1,0 mm, é utilizado. Foi verificado que um aditivo tendo um valor d50 superior (ver Exemplo 2) é melhor em triturar as fibras de vidro grosseiramente trituradas em pedaços de tamanho apropriado. É acreditado que um aditivo com um valor d50 superior vai pulverizar o material a ser moído pela pressão exercida pelos meios de moagem no moinho, por exemplo.

[0028] O d50 significa o tamanho de partícula para o qual 50 %, em peso, das partículas, têm um tamanho de partícula menor do que o valor de d50, e 50 %, em peso, possuem um tamanho de partícula maior do que o valor de d50. Tais valores são tipicamente derivados de curvas de classificação.

[0029] Geralmente, foi verificado que o valor de d50 menor possível do aditivo depende da dureza do aditivo. As experiências demonstram que quanto menor a dureza de Mohs do aditivo, maior o valor de d50 do aditivo deve ser para triturar de forma otimizada a fibra de vidro grosseiramente triturada. Assim, quanto maior o valor de d50 do aditivo, maior é a duração de moagem na segunda etapa de processo, isto é, a etapa b).

[0030] De acordo com outras formas de realizações preferidas, a moagem fina é realizada em um moinho. A mistura de fibra de vidro/aditivo carregada no moinho é finamente triturada durante um tempo definido de moagem.

[0031] Em princípio, todos os moinhos conhecidos pela pessoa versada na técnica são adequados.

[0032] De preferência, a moagem fina é realizada em um moinho de meio. De preferência, os moinhos de meio adequados incluem um moinho esférico, um moinho de tombamento, um moinho de tambor, ou um moinho tubulars. Ao contrário do aditivo, os meios de moagem são removidos após a moagem.

[0033] As razões de mistura adequadas de fibras de vidro para aditivo são de preferência de 30/70, em peso, ou mais, ou de 40/60 ou mais, ou de 45/55, em peso, ou mais. O limite superior é de 95/05 ou 80/20, em peso, de preferência de 70/30, 60/40 ou 55/45. De 30/70 a 80/20, em peso, é particularmente preferido.

[0034] As diferentes razões de mistura, tem um efeito sobre a duração da moagem e do produto produzido pelo processo.

[0035] De preferência, as fibras de vidro finamente trituradas tendo um comprimento < 2 mm, de preferência < 1 mm, são obtidas na etapa b). A trituração fina abaixo de 0,1 mm não é normalmente necessária.

[0036] Em uma forma de realização particular, a mistura de fibras de vidro finamente trituradas e de aditivo é submetida à peneiração. Peneiras adequadas são conhecidas pela pessoa versada na técnica a partir da técnica anterior.

[0037] Se a peneiração é realizada, a de tamanho superior separada pode ser reciclada para aumentar o rendimento do grão fino.

[0038] Basicamente, um equilíbrio de fluxo de produto é estabelecido devido ao reciclo para o processo. A taxa de alimentação, na qual as fibras grosseiramente trituradas e os aditivos são introduzidos no processo, determina os tempos de retenção. Se muito material é direcionado para o processo, o produto se torna granulado mais grosseiramente, e a seletividade da peneira se deteriora. Em casos extremos, podem ocorrer obstruções.

[0039] Se um moinho de meios é usado, o nível de enchimento do moinho com esferas de moagem é outra variável; quanto mais esferas de moagem existir, maior é a intensidade de moagem.

[0040] A separação de um separador de ar pode ser determinada pelo número de rotações dos ventiladores utilizados. Tipicamente, a separação é realizada por duas correntes de ar que fluem em contracorrente ou de forma ortogonal. Os números de rotações determinam o tamanho de grão separado.

[0041] Alternativamente, a mistura de fibras de vidro finamente trituradas e de aditivo pode ser peneirada através de uma peneira tendo uma malha dentro de uma faixa de < 2,5 a 0,5 mm, mais de preferência dentro de uma faixa de < 1 a 2 mm, antes de peneirar de modo a remover fragmentos maiores.

[0042] A presente invenção também diz respeito ao uso de um aditivo selecionado a partir do grupo de areia de quartzo, cal, cal viva, dolomita, dolomita calcinada, escória de alto forno, Al2O3, hidróxido de alumínio, albita, ortoclásico, anortita, ácido bórico, óxido de boro, boratos alcalinos e alcalino terrosos e as misturas dos mesmos, como um agregado em uma razão de 25/75 a 95/05 (fibras de vidro para aditivos) para triturar as fibras de vidro.

[0043] A presente invenção se refere ainda a fibras de vidro capazes de ser obtidas pelo processo de acordo com a invenção, e a uma mistura contendo fibras de vidro, contendo: - fibras de vidro finamente trituradas tendo um comprimento < 2 mm; - um aditivo que tem um valor de d50 dentro de uma faixa de 5,0 μm a 5,0 mm, a razão de mistura de fibras de vidro para aditivo sendo de 25/75 a 95/05 em peso.

[0044] Uma vez que o aditivo pode também ser triturado na etapa de trituração fina, o aditivo tem um tamanho de grão menor no produto em comparação com os materiais de partida do processo.

[0045] A Figura 1 mostra as esferas de fibra de vidro tal como obtidas como um material residual.

[0046] A Figura 2 mostra uma fotografia de fibras tendo sido submetidas a uma primeira etapa de trituração grosseira. Estas têm comprimentos dentro de uma faixa de cerca de 20 a 100 cm.

[0047] A Figura 3 mostra as fibras que têm sido submetidas a uma segunda etapa de trituração grosseira. O comprimento das fibras é de cerca de 0,5 a 10 cm.

[0048] A Figura 4 mostra uma micrografia tirada após a trituração fina. Além das fibras de vidro, o aditivo moído é também um componente do material.

Exemplo 1

[0049] Trituração grosseira:

[0050] Os materiais fibrosos a base de vidros residuais que têm um comprimento dentro de uma faixa de 5 a 10 m foram grosseiramente triturados por meio de uma máquina de corte de guilhotina de elevado desempenho para um comprimento de cerca de 10 a 20 mm. O teor de Fe2O3 permaneceu inalterado.

[0051] Trituração fina:

[0052] As fibras de vidro grosseiramente trituradas foram finamente trituradas em um moinho esférico de batelada de 20 kg com areia de quartzo (areia de fundição Provodin).

[0053] Peneiração:

[0054] As fibras de vidro finamente trituradas e o aditivo foram peneirados com um separador. Uma vazão de ar de 165 l/min a uma rotação da roda de classificação de 2000 rpm foram definidas. A razão de massa de tamanho inferior para tamanho superior na primeira execução do separador foi de 1:7,5. O comprimento das fibras obtidas no tamanho inferior foi < 1 mm.

Exemplo 2

[0055] Duas tentativas de moagem com um moinho esférico de batelada de 20 kg foram realizadas, a presente tentativa de moagem sendo estabelecida com argila da China como um exemplo comparativo.

[0056] Quando a argila da China foi adicionada como um aditivo para a batelada de moagem de fibra de vidro, a trituração das fibras de vidro foi completamente suprimida. Uma mistura dos dois componentes não podia ser alcançada. As fibras de vidro se reuniram em coágulos durante o tempo de moagem, os quais foram polvilhados externamente com poeira de argila da China, mas internamente continha exclusivamente fibras de vidro.

[0057] Com cal granular, um sucesso de moagem foi obtido durante o tempo de moagem. Neste caso, nenhuma esfera de fibra pode ser identificada no material moído. O comprimento da fibra foi < 2 mm; a mistura obtida foi altamente adequada como um material de partida para a produção de vidro.

Exemplo 3

[0058] Uma tentativa de moagem contínua foi feita com um moinho esférico tendo uma produtividade de 100 kg/h.

[0059] A fibra de vidro e o aditivo (areia de quartzo de acordo com o Exemplo 1) foram usados em uma razão de 50/50. O tamanho de grão do aditivo foi de 0,18 a 1,4 mm, e o valor de d50 foi de 0,55 mm; o nível de enchimento de esfera de moagem foi de 40 % do volume do moinho. A peneiração subsequente foi realizada com um rotor de 900 rpm e um ventilador a 800 rpm. O tamanho superior foi reciclado.

[0060] O grão continuamente removido tinha um comprimento de fibra < 500 μm, e o produto tinha um valor de d50 de 14,5 μm. As seguintes razões de tamanho superior foram obtidas:

Claims

1. Processo para triturar fibras de vidro a partir de materiais fibrosos a base de vidros residuais, caracterizadopelo fato de que compreende as etapas de processo de: a) triturar grosseiramente as fibras de vidro para obter fibras de vidro grosseiramente trituradas; e b) triturar finamente as referidas fibras de vidro grosseiramente trituradas com um aditivo granular tendo um valor de d50 dentro de uma faixa de 0,1 a 5,0 mm como um agregado para obter fibras de vidro finamente trituradas, a razão de mistura de fibras de vidro para aditivo sendo de 25/75 a 95/05 em peso; em que o referido aditivo é selecionado a partir do grupo de areia de quartzo, cal, cal viva, dolomita, dolomita calcinada, escória de alto forno, Al2O3, hidróxido de alumínio, albita, ortoclásico, anortita, ácido bórico, óxido de boro, boratos alcalinos e alcalino terrosos, e as misturas dos mesmos.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a referida moagem grosseira inclui 1, 2, 3 ou mais etapas.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadopelo fato de que a referida moagem grosseira é realizada por meio de um moinho de corte, um cortador de guilhotina, uma roda de atrito, um moinho de rolos dentados, um moinho a martelos, um moinho de disco fixado, um moinho de impacto, ou uma combinação dos anteriores.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizadopelo fato de que a referida moagem fina é realizada em um moinho, especialmente em que o referido moinho é um moinho de meio, especialmente em que o referido moinho de meio é um moinho esférico, um moinho de tombamento, um moinho de tambor, ou um moinho tubular, e em que os meios de moagem são subsequentemente separados.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizadopelo fato de que as fibras de vidro grosseiramente trituradas tendo um comprimento de 5 a 50 mm, de preferência de 10 a 20 mm, são obtidas na etapa a) do processo.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que as referidas fibras de vidro grosseiramente trituradas têm um teor de umidade residual de < 5 % em peso, de preferência < 2,5 % em peso.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que as fibras de vidro finamente trituradas tendo um comprimento < 2 mm, de preferência < 1 mm, são obtidas na etapa b).

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a mistura de fibras de vidro finamente trituradas e aditivo é submetida à peneiração.

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a razão de mistura de fibras de vidro para aditivo é de 30/70 a 80/20, em peso, de preferência de 40/60 a 70/30, em peso, mais preferivelmente 40/60 a 60/40, em peso, ou 45/55 a 55/45 em peso.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que os aditivos tendo um valor de d50 dentro de uma faixa de 0,1 a 1,5 mm, preferivelmente de 0,3 a 1,0 mm, são utilizados.

11. Uso de um aditivo selecionado a partir do grupo de areia de quartzo, cal, cal viva, dolomita, dolomita calcinada, escória de alto forno, Al2O3, hidróxido de alumínio, albita, ortoclásico, anortita, ácido bórico, óxido de boro, boratos alcalinos e alcalino terrosos, e as misturas dos mesmos, como um agregado em uma razão de 25/75 a 95/05, em peso, preferivelmente de 30/70 a 80/20 em peso (de fibra de vidro para aditivo), caracterizado pelo fato de ser para triturar as fibras de vidro.

12. Mistura contendo fibras de vidro, caracterizada pelo fato de que contém fibras de vidro que podem ser obtidas por um processo conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.

13. Mistura contendo fibras de vidro, caracterizada pelo fato de conter: - fibras de vidro finamente trituradas tendo um comprimento < 2 mm; - um aditivo que tem um valor de d50 dentro de uma faixa de 5,0 μm a 5,0 mm, a razão de mistura de fibras de vidro para aditivo sendo de 25/75 a 95/05, em peso, ou de 30/70 a 80/20 em peso, em que o referido aditivo é selecionado a partir do grupo de areia de quartzo, cal, cal viva, dolomita, dolomita calcinada, escória de alto forno, Al2O3, hidróxido de alumínio, albita, ortoclásico, anortita, ácido bórico, óxido de boro, boratos alcalinos e alcalino terrosos, e as misturas dos mesmos.

14. Mistura contendo fibras de vidro, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que o referido aditivo tem um valor de d50 de 5,0 μm a 2 mm.