BR112015017319B1

BR112015017319B1 - lama vermelha carbonizada modificada e seu uso

Info

Publication number: BR112015017319B1
Application number: BR112015017319-5A
Authority: BR
Inventors: Christian Rocktäschel
Original assignee: Fluorchemie Gmbh Frankfurt
Priority date: 2013-01-22
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2020-12-08
Also published as: JP6077137B2; IL239819A0; RU2645511C2; JP2016514077A; CN104937017B; EP2948502B1; CA2892768C; DE102013001520A1; CA2892769C; RU2645529C2; HK1210197A1; JP2016510352A; AU2014210225A1; EP2948503B1; ES2681535T3; CA2892768A1; EP2948503A2; CA2892769A1; WO2014114283A3; KR101780720B1

Abstract

LAMA VERMELHA RECARBONIZADA MODIFICADA, MÉTODO PARA A PRODUÇÃO E USO DA MESMA, a presente invenção refere-se a um agente inorgânico à prova de chamas livre de halogênio produzido a partir da lama vermelha recarbonizada modificada (MKRS-HT) com a seguinte composição mineral: de 10 a 50 por cento em peso de compostos de ferro, de 12 a 35 por cento em peso de compostos de alumínio, de 5 a 17 por cento em peso de compostos de silício, de 2 a 10 por cento em peso de dióxido de titânio, de 0,5 a 6 por cento em peso de compostos de cálcio e, opcionalmente, impurezas inevitáveis, sendo que a proporção em peso de carbonato de Fe (II) para os óxidos de ferro é de pelo menos 1. O agente à prova de chamas, de acordo com a presente invenção, pode ser utilizado como um agente retardante de chamas na faixa de temperatura alta. A presente invenção também se refere a um agente inorgânico à prova de chamas livre de halogênio produzido a partir da lama vermelha recarbonizada reidratada modificada, que pode ser utilizado como um agente retardante de chamas, tanto na faixa de temperatura baixa, como na faixa de temperatura alta, bem como a métodos para produzir o mesmo e (...).

Description

Campo da Invenção

[001] Trata-se a presente invenção de uma lama vermelha carbonizada modificada , que pode ser utilizada como um agente retardante de chamas na faixa de temperatura alta, bem como de uma lama vermelha carbonizada reidratada modificada, que pode ser utilizada como um agente à prova de chamas, tanto na faixa de temperatura alta, como também na faixa de temperatura baixa, e também se refere a métodos para a produção da mesma.

Fundamentos da Invenção

[002] Sabe-se que a lama vermelha é produzida como um produto residual no processo Bayer para a extração de hidróxido de alumínio (ATH) a partir da bauxita. Portanto, na descrição abaixo, entende-se que a lama vermelha (RM) é o resíduo do processo Bayer, o qual é produzido na extração de hidróxido de alumínio a partir da bauxita.

[003] A lama vermelha (RM), que pode, em certa medida, ser representada como bauxita menos hidróxido de alumínio (ATH), é uma substância extremamente heterogênea, no que diz respeito à sua composição química e mineralógica, às suas propriedades endotérmicas, ao seu valor de pH, etc.. A causa da heterogeneidade encontra-se, por vezes, na composição diferente das bauxitas utilizadas, mas, acima de tudo, se o processo Bayer opera por digestão em autoclave ou por digestão em tubo. No processo em autoclave, a digestão é realizada com solução de soda cáustica de 30% a 35%, a temperaturas de 170-180°C, de tal modo que uma pressão de 6 a 8 bar seja estabelecida. O processo de digestão em tubo foi desenvolvido para encurtar o tempo de reação de 6-8 horas para menos de 1 hora, aumentando a temperatura para 270°C. No entanto, a esta temperatura, uma pressão de vapor de água de 60 bar é estabelecida no final do reator. As temperaturas mais elevadas da digestão em tubo também influenciam a composição da lama vermelha. Por exemplo, no sistema óxido-hidróxido/hidróxido de ferro no processo de digestão em tubo, o balanço é deslocado quase completamente em direção da hematita (Fe2O3). Devido à heterogeneidade da lama vermelha (RM), as possibilidades economicamente viáveis para sua utilização é restrita, de tal modo que ela deve ser predominantemente eliminada como resíduos em locais de descarte.

[004] Na Patente Internacional WO 2012/126487 A1, é descrito um sistema denominado "retardante de chamas livre de halogênio"(OHFR), baseado em lama vermelha reidratada modificada (MR2S), o qual é apropriado como um sistema retardante de chamas livre de halogênio (OHFR) econômico, para aplicações técnicas no campo de fios e cabos ou para aplicações de processamento de plásticos e de construção. Com o auxílio da lama vermelha reidratada modificada descrita na Patente Internacional WO 2012/126487 A1, um efeito retardante de chamas pode ser alcançado na faixa de temperatura de aproximadamente 200°C a 350°C. O efeito retardante de chamas acontece devido ao fato de os hidróxidos e óxido-hidróxidos de alumínio e ferro, como, por exemplo, gibsita e boemita ou goetita, que são produzidos na reidratação da lama vermelha se decomporem em óxidos e água. Tais produtos têm aplicações, por exemplo, em sistemas de polímeros, como, por exemplo, PVC ou EVA (PE). Produtos, como, por exemplo, ATH ou APP, utilizados até agora no mercado, reagem entre 180°C e 220°C e são considerados como produtos de baixa temperatura. Entre 220°C e 340°C, os produtos, como, por exemplo, hidróxido de magnésio (MDH) e brucita, são utilizados e considerados como produtos de alta temperatura. Os retardantes de chama (MR2S) produzidos a partir da lama vermelha por reidratação reagem entre aproximadamente 220°C e 350°C e, portanto, de acordo com a definição atualmente costumeira abrange tanto a faixa de temperatura baixa como a faixa de temperatura alta.

Sumário da Invenção

[005] O objetivo da presente invenção consiste em modificar a lama vermelha, de tal maneira que seja obtida uma substância básica comercialmente utilizável mais econômica, com características reprodutíveis e composição química definida.

[006] Por meio da redução da lama vermelha em um meio ácido, é possível obter, a partir dos compostos de Fe (III) presentes na lama vermelha, soluções de sal de Fe (II), a partir das quais o carbonato de ferro (II) (siderita) pode ser precipitado por meio da adição, por exemplo, de NaHCO3, Na2CO3 ou CaCO3. Sem pretender se limitar a uma teoria, os inventores consideram que por meio de uma carbonização da lama vermelha com a formação de carbonato de ferro (II), pode ser obtido um agente à prova de chamas de alta temperatura (HT), o qual exibe o seu efeito endotérmico por meio de clivagem em óxido e CO2 até temperaturas superiores a 500°C. Além da ação da reação endotérmica, o CO2 liberado atua como um agente à prova de chamas.

[007] Por conseguinte, a presente invenção refere-se à lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT) com a seguinte composição mineral: - de 10% a 50% em peso de compostos de ferro; - de 12% a 35% em peso de compostos de alumínio; - de 5% a 17% em peso de compostos de silício; - de 2% a 10% em peso de dióxido de titânio; - de 0,5 a 6% em peso de compostos de cálcio, e; - impurezas inevitáveis, quando apropriado,

[008] sendo que a proporção em peso de carbonato de Fe (II) para os óxidos de ferro é de pelo menos 1.

[009] Uma vez que este produto é produzido por carbonização, é dado o nome MKRS (lama vermelha carbonizada modificada). Uma vez que pode ser um agente retardante de chamas de alta temperatura, é dado o sufixo HT (alta temperatura), e, portanto, a sua designação é MKRS-HT.

[010] A presente invenção refere-se também à lama vermelha carbonizada reidratada modificada com a seguinte composição mineral: - de 10% a 50% em peso de compostos de ferro; - de 12% a 35% em peso de compostos de alumínio; - de 5% a 17% em peso de compostos de silício; - de 2% a 10% em peso de dióxido de titânio; - de 0,5% a 6% em peso de compostos de cálcio, e; - impurezas inevitáveis, quando apropriado,

[011] sendo que a proporção em peso de carbonato de Fe (II) e a proporção em peso da soma de hidróxido de ferro e óxido-hidróxido de ferro para os óxidos de ferro é de pelo menos 1.

[012] Neste caso, além dos hidróxidos/óxido-hidróxidos de ferro e do carbonato de Fe (II), os hidróxidos/óxido-hidróxidos de alumínio estão, de preferência, também presentes, e podem produzir uma intensificação maior do efeito retardante de chamas com base em suas características endotérmicas. Além disso, as transformações de fase em diferentes constituintes da lama vermelha pode ter o efeito, endotermicamente. Em geral, em compostos poliméricos equipados com tais produtos retardantes de chamas livres de halogênio (OHFR), de acordo com a presente invenção, as reações endotérmicas prosseguem ao longo de uma faixa de temperatura de 180°C até mais de 500°C. Além disso, é liberado o CO2 retardante de chamas.

[013] A presente invenção também se refere a um método para a produção de lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT), que compreende as seguintes etapas: a) fornecer a lama vermelha; b) reduzir os compostos de ferro (III) contidos na lama vermelha em solução ácida em compostos de ferro (II); c) adicionar um composto de carbonato à solução contendo os compostos de ferro (II) obtidos na etapa b), sendo que o carbonato de ferro (II) (siderita) é formado.

[014] A presente invenção também se refere a um sistema de materiais à prova de fogo, que compreende um material combustível e uma lama vermelha modificada, de acordo com a presente invenção.

[015] A presente invenção também se refere ao uso de uma lama vermelha modificada, de acordo com a presente invenção, como agente à prova de chamas ou retardante de chamas para materiais combustíveis, em particular, materiais combustíveis de construção, borracha, material aglomerado, plásticos, em particular, blindagem de cabos, compostos de isolamento de cabos ou compostos de enchimento de cabos.

[016] A presente invenção também se refere a um método para a produção de um sistema de materiais à prova de fogo, que compreende as seguintes etapas: a) fornecer um material combustível; b) revestir ou misturar o material combustível com lama vermelha modificada, de acordo com a presente invenção, e, assim, c) obter o sistema de materiais à prova de fogo.

[017] Além disso, verificou-se que a lama vermelha carbonizada reidratada quimicamente modificada, bem como as suas misturas, tem uma densidade de aproximadamente 3,8-3,9 103kg/m3e, portanto, perto de BaSO4 (barita), que tem uma densidade de 4,43 103kg/m3. Devido ao seu peso específico, a barita (BaSO4) também é utilizada, inter alia, como um material de enchimento pesado em plásticos. De acordo com a presente invenção, a lama vermelha quimicamente modificada MR2S-LT ou MKRS-HT ou as misturas destas pode ser utilizada em vez de barita.

[018] Além disso, a lama vermelha carbonizada reidratada quimicamente modificada, bem como as suas misturas, em conjunto com uma matriz carreadora exibem um efeito de isolamento acústico. Portanto, se plásticos ou, por exemplo, materiais de construção forem providos destes produtos, além do efeito retardante de chamas, também ocorrerá um efeito de isolamento acústico. Este efeito duplo é de particular interesse quando utilizado na fabricação de automóveis e na indústria da construção. Os materiais de construção também podem ser produtos minerais, como, por exemplo, betonilha, concreto, painéis de gesso, etc., que, então, têm um isolamento acústico correspondente.

Descrição Detalhada da Invenção

[019] As expressões "agente à prova de chamas", "agente retardante de chamas", "retardante de chamas" e "agente retardante de chamas livre de halogênio (OHFR)" ou também a abreviatura "FR" (do inglês: retardante de chamas) devem ser entendidas como sinônimos na presente descrição. Estas expressões pretendem, dentro do contexto da presente invenção, incluir, em particular, agentes inorgânicos à prova de chamas livres de halogênio não tóxicos.

[020] Na presente descrição, a expressão "faixa de temperatura baixa" significa a faixa de temperaturas entre 220°C e 350°C.

[021] Na presente descrição, a expressão "faixa de temperatura alta" significa a faixa de temperaturas entre 350°C e 500°C.

[022] A expressão "sistema de materiais à prova de fogo" significa um objeto no qual um material combustível é colocado em contato com um agente retardante de chamas, de tal modo que a ignição pelo fogo ou pelo calor do material combustível presente no objeto é impedida ou retardada. Em particular, o agente retardante de chamas fica permanentemente associado ao material combustível, por exemplo, por meio de mistura ou revestimento.

[023] A expressão "materiais combustíveis"ou "materiais inflamáveis"significa quaisquer materiais que sejam inflamáveis ou combustíveis, em particular, polímeros e hidrocarbonetos não voláteis. Os exemplos de tais materiais são dispersões acrílicas, resinas acrílicas, elastômeros, resinas de epóxi, dispersões de látex, resinas de melamina, poliamida (PA), polietileno (PE), copolímeros de polietileno, copolímeros de polietileno termoplástico, copolímeros de polietileno reticulado, resinas fenólicas, resinas de poliéster (UP), poliuretano, polipropileno (PP), cloreto de polivinila (PVC), plastisóis de cloreto de polivinila (PVC), elastômeros termoplásticos, como, por exemplo, por exemplo, TPE, TPA, TPU, etc., resinas éster vinílica e betume. Os termos "combustível"e "inflamável"devem ser considerados no presente relatório como sinônimos.

[024] A expressão “lama vermelha (RM)” refere-se ao resíduo do processo Bayer, que é produzido na extração de hidróxido de alumínio a partir da bauxita. Informações adicionais relativas à lama vermelha podem ser encontradas na Patente Internacional WO 2012/126487 A1, cuja divulgação é aqui incorporada como parte integrante do presente pedido de patente. A expressão “lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT)” refere-se a um produto que é produzido a partir da lama vermelha (RM) por meio de carbonização e, opcionalmente, por secagem, moagem, mistura com outras substâncias, revestimento da superfície, etc.. A expressão “lama vermelha carbonizada reidratada modificada” refere-se a um produto que é produzido a partir da lama vermelha (RM) por meio de carbonização, bem como por reidratação e, opcionalmente, secagem, moagem, mistura com outras substâncias, revestimento da superfície, etc.

[025] A presente invenção refere-se a um agente inorgânico à prova de chamas livre de halogênio produzido a partir da lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT) com a seguinte composição mineral: - de 10% a 50% em peso de compostos de ferro; - de 12% a 35% em peso de compostos de alumínio; - de 5% a 17% em peso de compostos de silício; - de 2% a 10% em peso de dióxido de titânio; - de 0,5% a 6% em peso de compostos de cálcio, e; - impurezas inevitáveis, quando apropriado,

[026] sendo que a proporção em peso de carbonato de Fe (II) para os óxidos de ferro é de pelo menos 1.

[027] No agente inorgânico à prova de chamas livre de halogênio modificado produzido a partir da lama vermelha carbonizada (MKRS- HT), a proporção em peso de carbonato de Fe (II) para os óxidos de ferro é, de preferência, pelo menos 1, preferencialmente, pelo menos 2, mais preferencialmente, pelo menos 3, ainda mais preferencialmente, pelo menos 4, preferivelmente, pelo menos 5, mais preferivelmente, pelo menos 7, mais preferivelmente ainda, pelo menos 9, ainda mais preferivelmente, pelo menos 19. A título de esclarecimento, se, por exemplo, a proporção em peso de carbonato de Fe (II) para os óxidos de ferro for 19 e considerando que todos os compostos de ferro estão presentes, seja na forma de carbonato de Fe (II) ou como óxidos de ferro, 95% em peso dos compostos de ferro estarão presentes na forma de carbonato de Fe (II) e 5% em peso dos compostos de ferro estarão presentes como óxidos de ferro.

[028] A presente invenção também se refere a um agente inorgânico à prova de chamas livre de halogênio produzido a partir da lama vermelha carbonizada reidratada modificada (MKRS-HT/MR2S-NT) com a seguinte composição mineral: - de 10% a 50% em peso de compostos de ferro; - de 12% a 35% em peso de compostos de alumínio; - de 5% a 17% em peso de compostos de silício; - de 2% a 10% em peso de dióxido de titânio; - de 0,5% a 6% em peso de compostos de cálcio, e; - impurezas inevitáveis, quando apropriado,

[029] sendo que a proporção em peso de carbonato de Fe (II) e a proporção em peso da soma de hidróxido de ferro e óxido-hidróxido de ferro para os óxidos de ferro é de pelo menos 1.

[030] No agente inorgânico à prova de chamas livre de halogênio modificado produzido a partir da lama vermelha carbonizada reidratada modificada, a proporção em peso de carbonato de Fe (II) e óxido- hidróxido/hidróxido de ferro para os óxidos de ferro é, de preferência, pelo menos 1, preferencialmente pelo menos 2, mais preferencialmente pelo menos 3, mais preferencialmente ainda pelo menos 4, preferivelmente pelo menos 5, mais preferivelmente pelo menos 7, mais preferivelmente ainda pelo menos 9, ainda mais preferivelmente pelo menos 19.

[031] A título de esclarecimento, se, por exemplo, a proporção em peso de carbonato de Fe (II) para os óxidos de ferro for 2 e a proporção em peso da soma de hidróxido de ferro e óxido-hidróxido de ferro para os óxidos de ferro também for 2 e considerando que todos os compostos de ferro estão presentes, seja na forma de carbonato de Fe (II), hidróxido de ferro, óxido- hidróxido de ferro ou como óxidos de ferro, 40% em peso dos compostos de ferro estão presentes na forma de carbonato de Fe (II), 40% em peso dos compostos de ferro estarão presentes como hidróxido de ferro ou óxido-hidróxido de ferro e 20% em peso dos compostos de ferro estarão presentes na forma de óxidos de ferro.

[032] No agente inorgânico à prova de chamas livre de halogênio modificado produzido a partir da lama vermelha carbonizada reidratada modificada, além dos hidróxidos/óxido-hidróxidos de ferro e carbonato de Fe (II), de preferência, também estão presentes os hidróxidos/óxido- hidróxidos de alumínio, que podem produzir uma intensificação maior do efeito retardante de chamas, com base em suas características endotérmicas. Neste caso, a proporção em peso da soma de hidróxido de alumínio e óxido-hidróxido de alumínio para óxido de alumínio é, de preferência, pelo menos 1, preferencialmente, pelo menos 1,5, mais preferencialmente pelo menos 2, preferivelmente pelo menos 3, mais preferivelmente pelo menos 4, ainda mais preferivelmente pelo menos 5, mais preferencialmente pelo menos 7, preferencialmente pelo menos 9, mais preferencialmente pelo menos 19.

[033] A menos que explicitamente indicado de outra maneira, as seguintes instruções aplicam-se tanto para os agentes inorgânicos à prova de chamas livres de halogênio produzidos a partir da lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT), como também aos agentes inorgânicos à prova de chamas livres de halogênio, de acordo com a presente invenção, produzidos a partir da lama vermelha carbonizada reidratada modificada (MKRS- HT/MR2S-NT), que, em conjunto, também são designados abaixo simplesmente como "lama vermelha modificada" ou "agente à prova de chamas (de acordo com a presente invenção)".

[034] A composição mineral da lama vermelha modificada compreende: - de 10% a 50% em peso de compostos de ferro; - de 12% a 35% em peso de compostos de alumínio; - de 5% a 17% em peso de compostos de silício; - de 2% a 10% em peso de dióxido de titânio; - de 0,5 a 6% em peso de compostos de cálcio, e; - impurezas inevitáveis, quando apropriado.

[035] Neste caso, a composição mineral da lama vermelha modificada pode compreender de 10 a 45, de 30 a 50 ou de 20 a 40% em peso de compostos de ferro.

[036] Neste caso, a composição mineral da lama vermelha modificada pode compreender de 12 a 30, de 20 a 35 ou de 15 a 25% em peso de compostos de alumínio.

[037] Neste caso, a composição mineral da lama vermelha modificada pode compreender de 5 a 15, de 8 a 17 ou de 7 a 16% em peso de compostos de silício, em particular, SiO2.

[038] Neste caso, a composição mineral da lama vermelha modificada pode compreender de 4 a 10, de 2 a 8 ou de 3 a 9% em peso de dióxido de titânio (TiO2).

[039] Neste caso, a composição mineral da lama vermelha modificada pode compreender de 1 a 6, de 0,5 a 2,5 ou de 0,6 a 1,5% em peso de compostos de cálcio, em particular, CaO.

[040] Neste caso, cada uma das faixas de valores indicadas acima pode ser combinada.

[041] A expressão "impurezas inevitáveis"refere-se aos constituintes que ocorrem como impurezas nos materiais de partida, como, por exemplo, na bauxita submetida a um processo Bayer, ou impurezas que são produzidas ou introduzidas no produto, devido a tolerâncias de fabricação. Em particular, devido à heterogeneidade da lama vermelha, conforme mencionado na introdução, tais impurezas são inevitáveis. No entanto, elas não contribuem de forma decisiva para o efeito retardante de chamas da lama vermelha modificada.

[042] Em uma modificação da presente invenção, a proporção de compostos de sódio solúveis em água, expressa em percentagem em peso de Na2O, na lama vermelha modificada, não é superior a 0,03, de preferência, de 0,003% a 0,03% em peso.

[043] Em outra modificação da presente invenção, o tamanho de partícula médio (d50) na lama vermelha modificada não é superior a 50 pm, de preferência, de 0,5 a 10 pm ou de 1 a 5 pm (lama vermelha modificada em uma microescala) ou de 100 a 900 nm ou de 200 a 750 nm (lama vermelha modificada em uma nanoescala).

[044] Em outra modificação da presente invenção, o teor de umidade residual da lama vermelha modificada não é superior a 0,4% em peso, de preferência, não superior a 0,3% em peso, preferivelmente, não superior a 0,2% em peso.

[045] A composição química da lama vermelha é definida na Tabela 1, a composição química da lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT) é definida na Tabela 2 e a composição química da lama vermelha carbonizada reidratada modificada (MKRSHT/MR2S-NT) é definida na Tabela 3. Tabela 1 Lama vermelha (por cento em peso)

Tabela 2 Lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT)

Tabela 3 Lama vermelha carbonizada reidratada modificada MKRS-HT/MR2S-NT

[046] Além disso, é preferível que a superfície da lama vermelha modificada seja provida de pelo menos uma substância que melhore a compatibilidade das partículas da lama vermelha modificada com uma matriz polimérica. Deste modo, a inclusão da lama vermelha modificada no material combustível a ser protegido, que geralmente tem uma matriz polimérica, pode ser simplificada e a ligação dos componentes pode ser melhorada. Igualmente, desta forma, o perfil característico do composto polimérico pode ser controlado de forma orientada.

[047] Neste caso, foi provado que é vantajoso quando a substância é um agente modificador de superfície selecionado do grupo constituído por organossilanos, organotitanatos, aluminatos de organozircônio, derivados de ácido carboxílico, amaciantes, precursores oligoméricos e poliméricos, ionômeros, ácido bórico e sais metálicos, bem como seus derivados, estanatos de zinco, hidroxiestanatos de zinco ou as combinações destes.

[048] Em outra modalidade preferida da presente invenção, o agente à prova de chamas está presente em combinação com agentes sinérgicos, em particular, organoargilas (nanoargilas), compostos de estanho e boratos.

[049] É igualmente preferível que o agente à prova de chamas também contenha pelo menos um aditivo retardante de chamas a uma proporção de até 70% em peso, de preferência, de 5% a 60% em peso, preferencialmente, de 10% a 50% em peso, mais preferencialmente de 15% a 40% em peso.

[050] Outro aditivo retardante de chamas particularmente apropriado é uma substância endotermicamente reagente, de preferência, uma substância endotermicamente reagente selecionada do grupo que consiste em hidróxido de alumínio, boemita, gibsita, goetita, hidróxido de magnésio, huntita, brucita ou as misturas destes.

[051] A presente invenção também se refere ao uso do agente à prova de chamas, de acordo com a presente invenção, como um aditivo retardante de chamas para materiais combustíveis, em especial, materiais de construção combustíveis, borracha, material aglomerado, plásticos, em particular, blindagem de cabos, compostos de isolamento de cabos ou compostos de enchimento de cabos.

[052] Além disso, a presente invenção refere-se a um sistema de materiais à prova de fogo, que compreende um material combustível e um agente à prova de chamas, de acordo com a presente invenção.

[053] O material combustível pode, especificamente, ser um material de construção, um produto de borracha, um material aglomerado, um revestimento de fachadas ou um produto de plástico, em particular, blindagem de cabos, compostos de isolamento de cabos ou compostos de enchimento de cabos.

[054] O sistema de materiais resistentes ao fogo contém o agente à prova de chamas, de preferência, a uma proporção de 3 a 95% em peso, preferivelmente, de 5 a 90% em peso, preferencialmente, de 10 a 80% em peso, mais preferencialmente, de 20 a 75% em peso, ainda mais preferencialmente de 25 a 70% em peso, em particular, de 30 a 60% em peso.

[055] Em uma modificação, o agente à prova de chamas utilizado no sistema de materiais à prova de fogo, compreende, de preferência, lama vermelha modificada, de acordo com a presente invenção, a uma proporção de 30 a 100% em peso, de preferência, de 40 a 95% em peso, preferivelmente de 50 a 90% em peso, preferencialmente de 60 a 85% em peso, e a respectiva proporção restante de 0 a 70%, em peso, de preferência, de 5 a 60% em peso, preferivelmente, de 10 a 50% em peso, preferencialmente, de 15 a 40% em peso, é formada por uma composição retardadora de chamas adicional. Neste caso, seria vantajoso se a composição retardadora de chamas adicional compreendesse uma substância orgânica não tóxica endotermicamente reagente, como, por exemplo, APP, MC, MIC, etc. e/ou um agente sinérgico. Neste caso, seria ainda mais vantajoso se a composição retardadora de chamas compreendesse hidratos de sal, hidróxidos, óxido- hidróxidos e carbonatos, oxicarbonatos, assim como hidroxicarbonatos.

[056] A presente invenção também se refere a um método para a produção de um sistema de materiais à prova de fogo, que compreende as seguintes etapas: a) fornecer um material combustível; b) revestir ou misturar o material combustível com o agente à prova de chamas, de acordo com a presente invenção, e, assim, c) obter o sistema de materiais à prova de fogo.

[057] Neste caso, é vantajoso que, antes do revestimento ou da mistura da etapa b), o agente à prova de chamas seja tratado fisicamente, em particular, triturado ou desaglomerado, de preferência, em conjunto com agentes sinérgicos, em particular, organoargilas (nanoargilas), compostos de estanho e boratos e/ou pelo menos um aditivo retardante de chamas adicional.

[058] O agente à prova de chamas referido na etapa b) é, preferivelmente, submetido a uma modificação de superfície. Isto ocorre, de preferência, antes do revestimento ou da mistura com o material combustível.

[059] A modificação de superfície do agente à prova de chamas compreende, preferencialmente, a inclusão, na superfície do agente à prova de chamas, de um agente modificador de superfície, que é selecionado do grupo constituído por organossilanos, organotitanatos, aluminatos de organozircônio, derivados de ácido carboxílico, amaciantes, precursores oligoméricos e poliméricos, ionômeros, ácido bórico e os sais metálicos e seus derivados, estanatos de zinco, hidroxiestanatos de zinco ou as combinações destes.

[060] Seria igualmente vantajoso se, em particular, quando o agente à prova de chamas, de acordo com a presente invenção, fosse utilizado em sistemas elastoméricos, termoendurecíveis e termoplásticos, os agentes sinérgicos fossem adicionados na forma dos chamados "masterbatches" (concentrados de substância ativa) em forma líquida, pastosa ou granulada, durante o processamento.

[061] Um método, de acordo com a presente invenção, para a produção da lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT) compreende as seguintes etapas: a) fornecer a lama vermelha; b) reduzir os compostos de ferro (III) contidos na lama vermelha em solução ácida em compostos de ferro (II); c) adicionar um composto de carbonato à solução contendo os compostos de ferro (II) obtidos na etapa b), sendo que é formado o carbonato de ferro (II) (siderita).

[062] Os agentes redutores preferidos que podem ser utilizados na etapa b) são agentes redutores contendo enxofre, em particular, (Na2S2O4) e dióxido de enxofre (SO2).

[063] A redução dos compostos de ferro (III) contidos na lama vermelha em compostos de ferro (II), de acordo com a etapa b), ocorre, preferencialmente, em solução de ácido fraco, como, por exemplo, a um valor de pH de 4 a 6, em particular, a um valor de pH 4,5 a 5,5.

[064] Os compostos de carbonato preferidos que podem ser utilizados na etapa c) são os carbonatos alcalinos, hidrogenocarbonatos alcalinos e os carbonatos alcalino-terrosos, em especial, carbonato de sódio (Na2CO3), hidrogenocarbonato de sódio (NaHCO3) e carbonato de cálcio (CaCO3). Como é de conhecimento dos especialistas na técnica, com base em seus conhecimentos especializados, o valor de pH da solução contendo compostos ácidos de ferro (II) obtidos na etapa b) deve, se apropriado, ser ajustado de forma apropriada antes da etapa c), para a obtenção do carbonato de ferro (II) (siderita), por meio da adição de um composto carbonato.

[065] A presente invenção também se refere a um método para a produção da lama vermelha modificada, que compreende as seguintes etapas: a) fornecer a lama vermelha (RM); b) produzir, separadamente, o carbonato de ferro (II) das substâncias de partida disponíveis; c) misturar a lama vermelha e o carbonato de ferro (II); d) obter a lama vermelha recarbonizada modificada (MKRS-HT).

[066] Deste modo, o carbonato de ferro (II) pode ser facilmente submetido a modificações, por meio de métodos físicos e/ou químicos, a fim de atingir características especiais específicas da aplicação.

[067] A lama vermelha carbonizada reidratada modificada pode ser produzida, sendo que a lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT), conforme descrição acima, e a lama vermelha reidratada modificada (MR2S-NT), conforme descrição, por exemplo, na Patente Internacional 2012/126487 A1, cuja divulgação é aqui incorporada em sua totalidade, são produzidas separadamente uma da outra e depois misturadas em conjunto para obter a lama vermelha carbonizada reidratada modificada.

[068] No entanto, por meio da execução apropriada da reação, também é possível, tanto para a reidratação, como também para a carbonização, ocorrer na lama vermelha, a fim de obter a lama vermelha carbonizada reidratada modificada. Para guiar a modificação de uma forma orientada em uma ou outra direção, podem ser adotadas medidas técnicas apropriadas, como, por exemplo, a execução da reação sob gás de processo inerte (oxidativo), secagem especial seguida diretamente pela modificação de superfície ("vedação") para uma modificação preferida na direção da siderita. Por outro lado, se predominantemente a goetita precisa ser produzida, a reação procede com oxigênio atmosférico ou, alternativamente, ozônio, que oxida as soluções de sal de Fe (II) em soluções de sal de Fe (III). À medida que o valor do pH aumenta, a goetita é produzida, podendo ser seca e vedada na superfície.

[069] Além disso, a vedação/modificação de superfície serve para garantir uma aderência ideal das moléculas poliméricas na interface para o agente retardante de chamas livre de halogênio (OHFR). Desta forma, as características dos compostos são controladas de uma forma direcionada.

[070] Por meio de um gerenciamento de processo direcionado sob gás inerte ou com oxigênio atmosférico, secagem e modificador de superfície, é possível produzir uma lama vermelha carbonizada reidratada modificada adaptada para o uso requerido.

[071] O chamado gás de proteção/gás de processo inerte deve ser livre de todos os componentes oxidantes, especialmente, oxigênio (atmosférico). Em particular, é utilizado um gás de processo, que é composto por partes iguais de nitrogênio e argônio (é suficiente a qualidade de soldagem TIG - que utiliza eletrodos de tungstênio em atmosfera de gás inerte) e que é circulado.

[072] Exemplos, experimentos e outras modalidades são descritos abaixo, o que não devem, contudo, ser considerados como uma limitação da presente invenção. Ao contrário disso, servem para esclarecer o ensinamento, de acordo com a presente invenção, bem como as vantagens da mesma.

Produção de lama vermelha modificada EXEMPLOS Exemplo 1

[073] 4 g de lama vermelha com um teor de Fe2O3 de 40% (1,6 g Fe2O3 = 0,01 mol) foram misturados em uma proveta com 60 ml de ácido clorídrico concentrado (0,6 mol) e agitados durante 24 horas à temperatura ambiente.

[074] Após este período de tempo, um resíduo de 3,2 g pode ser separado, ou seja, 0,8 g de Fe2O3 tinham dissolvido (50%). Com agitação relativamente longa e temperaturas mais elevadas, mais Fe2O3 pode ser dissolvido.

[075] O valor do pH da solução de filtrado foi ajustado a 4,5 com NaOH diluído (0,5 mol de NaOH em 100 ml de água). Em seguida, foram adicionados 0,05 mol de Na2SO3 x 7 H2O (1,3 g) em 50 ml de H2O. Depois de várias horas, a solução amarela ficou quase incolor. 1,2 g de precipitado foram produzidos a partir desta solução, por meio da adição de 0,8 g de Na2CO3. De acordo com a análise por difração de raios-x (PXRD), este produto consistia de 50% de cada uma (siderita e goetita). Depois de um período de tempo relativamente longo, o produto precipitado é inicialmente de cor esverdeada e depois marrom, isto é, o carbonato de Fe (II) oxidou no ar para os compostos de Fe (III). Se, por outro lado, o oxigênio for excluído, a siderita é predominantemente precipitada, permanecendo estável durante um longo período de tempo.

[076] Assim, pode-se observar que, sob condições inertes, a siderita é precipitada, e, sob condições oxidantes, a goetita é precipitada no final. Etapas intermediárias que contêm siderita e goetita podem ser interceptadas a qualquer momento e secas, bem como podem ser vedadas na superfície.

Exemplo 2

[077] O equipamento utilizado é, de preferência, uma torre de pulverização adequadamente equipada (da Niro Atomizer, Copenhague). Neste caso, é produzido um material de superfície seco e opcional e simultaneamente modificado, por exemplo, de acordo com a modificação superficial "A" (vide abaixo) em uma microescala. Se um material em uma escala nanométrica for necessário por razões específicas da aplicação, após a secagem por meio de um secador Swirl Fluidizer, o revestimento de superfície pode ser feito no misturador de fluidos/misturador rápido conectado a jusante.

Torre de Pulverização

[078] A secagem, a definição da curva de distribuição de tamanho de grão (Granulometria; d90, d50 e d10) e, opcionalmente, a modificação de superfície do material, de preferência, ocorrem na torre de pulverização.

[079] No caso aqui ilustrado, ou seja, com modificação de superfície "A", a pasta fluida que deve ser introduzida com um teor de sólidos, o qual pode variar dentro de amplos limites, como, por exemplo, de 50%, foi adicionada à mesma uma quantidade apropriada de aminopropiltrietoxissilano (1% em peso de AMEO, disponível junto à Evonik/Degussa, com base no teor de sólidos; vide seção "modificações de superfície"), com agitação intensiva. O organossilano reage por hidrólise a um oligo-organossilanol, que é absorvido na superfície do material a ser seco e é aí fixado, formando ligações covalentes (vide Edwin S. Plueddeman, Silane Technology, Elsevier, Nova Iorque, EUA).

[080] Além disso, 0,3% em peso (com base no teor de sólidos) de DISPEX A 80 são adicionados à pasta fluida, como agente de dispersão e fluidificante, o que torna, em primeiro lugar, as pastas fluidas bombeáveis.

[081] O tamanho de partículas secundárias (isto é, o grau necessário de aglomeração) é definido pela variação da temperatura de entrada (tipicamente entre 500°C e 300°C) e da temperatura de saída (tipicamente entre 120°C e 60°C) do gás de processo, da velocidade de rotação do disco de pulverização, da quantidade e da geometria dos orifícios do bocal, da taxa de rendimento da pasta fluida por hora, dentro dos limites mesmo acima da concentração de pasta fluida (teor de sólidos).

[082] Se a torre de pulverização for utilizada sem a modificação de superfície com aminossilano, a lama vermelha MR2S-NT ou MKRS-HT é produzida em uma microescala com teor de goetita ou siderita otimizado (dependendo da otimização desejada, de acordo com o gerenciamento do processo acima descrito).

[083] Opcionalmente, é realizada a "desaglomeração"em um moinho de disco de pinos (Fa. Alpine) conectado a jusante, ou seja, o tamanho médio de partícula é definido para uma largura de banda de 1 até 1,5 pm (d50).

[084] A curva de distribuição de tamanho de grão corresponde aproximadamente àquela de um hidróxido de alumínio precipitado finamente dividido, como, por exemplo, MARTINAL OL 104 (Martinswerk/Albemarle) ou SUPERFINE SF4ESD (Alcan Ltd.), ou àquela de um hidróxido de magnésio sintético, como, por exemplo, Magnifin H5 (Magnesit Prod. Gesellschaft).

[085] Esta curva de distribuição de tamanho de partículas permite uma composição praticamente ideal na maioria dos sistemas poliméricos termoplásticos e termorrígidos, bem como dos sistemas de borracha. O mesmo aplica-se a todos os sistemas elastoméricos termoplásticos (TPE).

Secador Swirl Fluidizer

[086] A secagem e o ajuste de um produto em uma escala nanométrica ocorrem, de preferência, no secador Swirl Fluidizer.

[087] A modificação de superfície opcional é realizada exclusivamente no misturador de líquidos (misturador rápido) conectado a jusante.

[088] Neste caso, pode ser utilizada uma pluralidade de agentes modificadores de superfície de consistência sólida, líquida ou pastosa. Uma polimerização in situ na superfície do sistema OHFR (retardante de chamas livre de halogênio), como, por exemplo, MR2S-NT ou MKRS-HT, é possível. No secador Swirl Fluidizer, sob as mesmas condições de gás de processo como na torre de pulverização, o material, de acordo com a presente invenção, é transportado por meio de um monoparafuso de frequência controlada até a câmara de reação. A ferramenta adequadamente configurada divide o material a ser seco no gás de processo e as partículas primárias em uma escala nanométrica são predominantemente produzidas.

[089] O processo é controlado de forma orientada, de tal maneira que o produto é produzido em uma escala nanométrica, pela taxa de rendimento por hora, temperatura de entrada e saída do gás de processo e pelo teor de umidade residual do material, de acordo com a presente invenção, selecionado como variável de controle, bem como pela configuração e a velocidade de rotação da ferramenta.

[090] Se uma modificação de superfície precisar ser realizada, o material seco (teor de umidade residual geralmente de 0,05%) é medido no misturador de fluidos conectado a jusante, por meio de uma válvula rotativa e lá será revestido, de acordo com a descrição "modificação de superfície A, B, C e D".

[091] Neste caso, a temperatura de saída da lama vermelha otimizada MR2S-NT ou MKRS-HT (tipicamente 80°C), que resfria no misturador de fluidos a aproximadamente 50°C de equilíbrio, é utilizada para configurar de forma mais eficaz o processo modificador de superfície, uma vez que a mistura de material aquece rapidamente até à respectiva temperatura de reação.

[092] O misturador de refrigeração resfria o produto à temperatura ambiente, de modo que o produto pode ser ensacado imediatamente, sem armazenamento intermediário em silos.

Análise Termogravimétrica (TG) e Análise Térmica Diferencial (DTA)

[093] A Figura 1 mostra as curvas da Análise Termogravimétrica (TG) e da Análise Térmica Diferencial (DTA) da lama vermelha (exemplo comparativo). Entre 220°C e 350°C, as reações endotérmicas podem ser vistas, e são atribuíveis aos resíduos de gibsita/boemita e goetita. Na lama vermelha, os intervalos de decomposição de hidróxidos/óxido- hidróxidos de alumínio e de ferro são deslocados em faixas de temperatura um pouco mais elevadas.

[094] A Figura 2 mostra as curvas da Análise Termogravimétrica (TG) e da Análise Térmica Diferencial (DTA) da lama vermelha que foi reidratada na direção da gibsita (exemplo de referência). Neste caso, a goetita também é adicionalmente produzida. A reação endotérmica ocorre entre 210°C e 350°C.

[095] A Figura 3 mostra as curvas da Análise Termogravimétrica (TG) e da Análise Térmica Diferencial (DTA) da lama vermelha que foi reidratada na direção da goetita (exemplo de referência). Neste caso, a gibsita também é produzida. A reação endotérmica ocorre entre 210°C e 350°C.

[096] A Figura 4 mostra as curvas da Análise Termogravimétrica (TG) e da Análise Térmica Diferencial (DTA) da lama vermelha que foi carbonizada na direção da siderita (exemplo de acordo com a presente invenção: lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT)). A reação endotérmica ocorre entre 350°C e 500°C, isto é, na faixa de temperatura alta.

[097] A Figura 5 mostra as curvas da Análise Termogravimétrica (TG) e da Análise Térmica Diferencial (DTA) da lama vermelha que foi reidratada na direção da goetita e também carbonizada na direção da siderita (exemplo de acordo com a presente invenção: lama vermelha carbonizada modificada reidratada modificada (MKRS-HT/MR2S-NT)). A reação endotérmica para os hidróxidos/óxido-hidróxidos de goetita/gibsita ocorre entre 220°C e 350°C na faixa de temperatura baixa (LT) e para siderita ocorre entre aproximadamente 350°C e 500°C na faixa de temperatura alta (HT). Portanto, produtos deste tipo mostram reações endotérmicas de aproximadamente 220°C a 500°C.

Análise Radiográfica

[098] A Figura 6 (diagrama 1) mostra o diagrama radiográfico da lama vermelha que foi reidratada na direção da gibsita (conforme curvas da Análise Termogravimétrica (TG) e da Análise Térmica Diferencial (DTA), Figura 2). Os diagramas de linha mostram:

Diagrama de Linha A

[099] Tipo: 2Th/Th bloqueado - Início: 5.000°- Término: 70.000°- Etapa: 0,040°- Tempo da Etapa: °C (ambiente) - Tempo Inicial: 15 s - 2-Teta: 5.000°- Teta: 2.500°- Chi: 0,00° mm - Operações: Importar

Diagrama de Linha B

[0100] Tipo: 2Th/Th bloqueado - Início: 5.000°- Término: 70.000°- Etapa: 0,040°- S (ambiente) - Tempo Inicial: 15 s 2-Teta: 5.000°- Teta: 2.500°- Operações Chi: Escala Y - Adicionar 125I Fundo 0,000, 1,0001 Escala Y M Importação

[0101] Legenda: ■ 00 033 0664 (*) - Hematita, syn - Fe2O3 - Y: 1,36% - d x por: 1. - WL: 1,5406 - Rhombo.H.axes - a 5,03560 - b 5,03560 - c 13 120.000 - primitiva - R-3c (167) - 6-301,926 - 1/k PDF • 01-070-2038 (C) - gibsita - Al(OH)3 - Y: 7,80% - dx por: 1. - WL: 1,5406 - Monoclinic - a 8,68400 - b 5,07800 - c 9,73600 - a Primitiva - P21/n (14) - 8-427,985 -1/1c PDF 1.8 - F30 = 6 ^ 00-049-0007 (*) - silicato de alumínio e sódio - Na1.15A11.15Si0.8504 - Y: 0,65% - dx por: 1. - WL: 1,5406 - ortorrômbico - a 90.000 - beta 90.000 - gama 90.000 - primitiva - Pc2l

[0102] A Figura 7 (Diagrama 2) mostra o diagrama radiográfico da lama vermelha que foi reidratada na direção da goetita (conforme curvas da Análise Termogravimétrica (TG) e da Análise Térmica Diferencial (DTA), Figura 3). Os diagramas de linha mostram:

Diagrama de Linha A

[0103] Tipo: varredura rápida PSD - Início: 5.000°- Término: Tempo: 1. s - Temperatura: 25°C (ambiente) - Tempo Teta: 1,544°- Phi: 0,00° - Aux1: 0 0A Adicionar 83 - Faixa Op. A + B Importação

Diagrama de Linha B

[0104] 2Th/Th bloqueado - Início: 5.000°- Término: Tempo: 10. s - Temperatura: 25°C (ambiente) - Tempo Teta: 2.500°- Chi: 0.00°- Phi: 0.00°

[0105] Legenda: ■ 00 033 0664 (*) - Hematita, syn - Fe2O3 - Y: 21,62 % - d x por: 1. - WL: 1,5406 - Rhombo.H.axes - a 5,03560 - b 5,03 90.000 - gama 120.000 - primitiva - R-3c (167) - 6-301,9 ▼ 00-021-1276 (*) - rutilo, syn - TiO2 - Y: 8,94% - d x por: 1. - WL: 1,5406 - Tetragonal - a 4,59330 b 4,59330 - c 2,95 90.000 - primitiva - P42/mnm (136) - 2 - 62,4344-1/Ic ► ◄t 01-081-0463 - goetita, syn - FeO (OH) - Y: 34,21% - d x por: 1. - WL: 1,5406 - ortorrômbico - a 4.61580 - b 9,95 90.000 - gama 90.000 - primitiva - Pbnm (62) - 4-138,915

[0106] A Figura 8 (Diagrama 3) mostra o diagrama radiográfico da lama vermelha que foi carbonizada na direção da siderita (conforme curvas da Análise Termogravimétrica (TG) e da Análise Térmica Diferencial (DTA), Figura 4). Os diagramas de linha mostram:

Diagrama de Linha A

[0107] Tipo: 2Th/Th bloqueado - Início: 5.000°- Término: 7 - Temperatura: 25°C (ambiente) - Tempo Inicial: 15. S - ° - Phi: 0,00°- X: 0 Operações: Adicionar Escala Y

Diagrama de Linha B

[0108] Tipo: 2 Th/Th bloqueado - Início: 5.000 ° - Tempo: 10. s - Temperatura: 25°C (ambiente) - ° - Teta: 2,500°- Chi: 0,00°- Phi: Importação

[0109] Legenda: ■ 00-033-0664 (*) - Hematita, syn Fe2O3 - Y: 1,83% d x por: 1. - WL: 1,5406 - Rhombo.H.axes - a 5,03560 - b 5,03 90.000 - gama 120.000 - Primitiva - R-3c (167) - 6 -301 0,926 - I/Ic PDF ♦ 01-083-1764 (C) - siderita - Fe (CO3) Y: 439% d x por: l. - WL: 1,5406 Rhombo.H.axes - a 4,691 60 - b 4,69160 90.000 - gama 120.000 - primitiva -R-3c (167) - 6-293,169 - I/Ic PDF 3.6 ^ 00-049-0007 (*) - silicato de alumínio e sódio - Na1.15A11.15Si0.8504 - Y: 0,53% - d x por: 1.- WL: l.5406 - Orthorhomb 10,21400 - alfa 90.000 - beta 90.000 - gama 90.000 - Primitiva - Pc2lb ▼ 00-021 -1276 (*) - rutilo, syn - TiO2 Y: 0,49% - d x por: 1. WL: 1,5406 - Tetragonal - a 4,59330 - b 4,59330 - c 2. - gama 90.000 - primitiva -P42/mnm (136) - 2-62,4344 - I/Ic PDF 3,4 - F3

[0110] A Figura 9 (Diagrama 4) mostra o diagrama radiográfico da lama vermelha que foi carbonizada na direção da siderita e reidratada na direção da goetita (conforme curvas da Análise Termogravimétrica (TG) e da Análise Térmica Diferencial (DTA), Figura 5). O diagrama de linha mostra:

Diagrama de Linha A

[0111] 33% de lama vermelha + 33% de siderita+ 33% Término: 70.000°- Etapa: 0.040°- Etapa ti 14 s - 2-Teta: 5.000°- Teta Opera

[0112] Legenda: ♦ 00-033-0664 (*) - Hematita, syn - Fe203 - Y: 1,36%, - d x por: 1. - WL: Rhombo.H.axes l.5406- - a 5,03560- b 5.03560-.c gama 120.000- R 3c primitiva (167) -6- 301.926- 1/Ic PDF ♦ 01-083-1764 (C) siderita Fe (CO3) Y: 6,22% d x por: 1. - WL: 1,5406 - Rhombo.H.axes - a 4,691 60 - b 4,69160 - C 15 gama 120.000 - primitiva - R-3c (167) - 6-293,169 - I/Ic PDF 3.6 ♦ 00-021-1276 (*) - rutilo, syn - TiO2 - Y: 0,69% - d x por: 1. - WL: 1,5406 - tetragonal - a 4,59330 - b 4,59330 - c 2,95920 90.000 - primitiva - P42/mnm (136) - 2-62,4344 -1/1c PDF 3.4 - S ♦ ◄ 01-081-0463 (C) - goetita, syn - FeO (OH) - Y: 3,95% d x por: 1. - WL: 1,5406 - ortorrômbico - a 4,61580 - b 9,95450 gama 90.000 - primitiva - PBNM (62) - 4-138,91 5 - I/Ic PDF 2.

Discussão

[0113] O método padrão para a determinação qualitativa e quantitativa da composição de fase das amostras em forma de pó é a difratometria de raios X para pós. Trata-se de um método versátil não destrutivo, que também pode fornecer informações detalhadas sobre a estrutura atômica e a estrutura cristalina, tanto de materiais de ocorrência natural como também de materiais produzidos sinteticamente. Neste caso, cada material cristalino, quando iluminado com radiação de raios-X, apresenta um padrão característico de difração característico, que é definido pelo tamanho, pela simetria e pela estrutura atômica, e pode ser utilizado para uma identificação inequívoca.

[0114] A expressão "análises térmicas"abrange métodos que medem características químicas e/ou físicas de um composto, como uma função da temperatura. Neste caso, a mudança na massa de uma amostra é medida na termogravimetria (TG) como uma função da temperatura e/ou do tempo. Uma termobalança integrada no instrumento de medição serve para esta finalidade. Por outro lado, a análise térmica diferencial (DTA) utiliza o volume de energia térmica característico em uma transição de fase para análise quantitativa e qualitativa. Neste caso, a temperatura da amostra é comparada com a temperatura de uma substância de referência.

[0115] O diagrama radiográfico e as curvas da Análise Termogravimétrica (TG) e da Análise Térmica Diferencial (DTA) demonstram que a lama vermelha pode ser tanto reidratada, como também carbonizada. Em todos os casos, a lama vermelha que foi utilizada é produzida no digestor tubular (270°C/60 bar).

[0116] Na carbonização, é predominantemente produzida a siderita e, na reidratação, a gibsita/boemita e, especialmente, a goetita é predominantemente produzida.

[0117] Na produção destes produtos, a lama vermelha foi reduzida na primeira etapa em uma solução ácida. Na segunda etapa, a siderita foi precipitada desta solução, submetendo-se a condições oxidativamente inertes, por meio da adição de NaHCO3, Na2CO3 ou CaCO3. Se a otimização na direção da gibsita ou goetita for necessária, a goetita e a gibsita são precipitadas por meio do aumento do valor do pH sob condições de oxidação.

[0118] Consequentemente, em geral e de acordo com a presente invenção, os sistemas retardantes de chamas livres de halogênio (OHFR), que exibem o seu efeito endotérmico retardante de chamas na faixa de 210°C a 310°C ou de 350°C a 500°C, podem ser produzidos a partir da lama vermelha por meio de reidratação ou carbonização.

[0119] Portanto, por meio da disposição da carbonização e da reidratação uma após a outra ou pela mistura da lama vermelha reidratada e carbonizada, produtos retardantes de chamas livres de halogênio (OHFR) adaptados para todos os tipos de sistemas de plástico são produzidos tanto na faixa de temperatura baixa, como também na faixa de temperatura alta.

[0120] A partir das figuras, pode-se observar como a lama vermelha carbonizada modificada ou a lama vermelha reidratada modificada, que foi modificada predominantemente ou na direção da gibsita/boemita e goetita/lepidocrocita/acaganeíta ou predominantemente na direção da siderita, é decomposta termicamente e as faixas de temperatura nas quais isto ocorre.

[0121] Neste caso, os respectivos óxidos e a água são produzidos a partir dos hidróxidos ou dos óxido-hidróxidos de alumínio e de ferro e o óxido correspondente e o dióxido de carbono CO2 são produzidos a partir do carbonato de ferro (II). O dióxido de carbono CO2 produzido atua, adicionalmente, como um agente de extinção de incêndios.

[0122] Em particular, a siderita se decompõe em uma faixa de temperatura na qual os hidróxidos e óxido-hidróxidos já se decomporiam e, portanto, já não poderia dar uma contribuição eficaz para a propriedade de prova de chamas.

[0123] A temperatura de decomposição significativamente maior da siderita é vantajosa na medida em que, mediante testes, de acordo com os critérios de avaliação do teste de inflamabilidade vertical (UL-94), após a desidratação completa dos hidróxidos e óxido-hidróxidos, o processo de combustão pode ocorrer novamente. Portanto, com a lama vermelha MKRS-HT otimizada para um alto teor de siderita, um agente retardante de chamas livre de halogênio (OHFR) apropriado está disponível para faixas de temperatura mais elevadas.

[0124] De modo geral, é oferecida a possibilidade de desenvolver um sistema retardante de chamas, no qual, por meio da combinação apurada de agentes retardantes de chamas livres de halogênio (OHFR) de baixa temperatura, como, por exemplo, hidróxido de alumínio (ATH) ou goetita, lepidocrocita, acaganeíta, e agentes retardantes de chamas livres de halogênio (OHFR) de alta temperatura, como, por exemplo, preferencialmente, carbonato de ferro (II), a necessária propriedade de prova de chamas, ou, respectivamente, a propagação do fogo, que é inerente ao sistema, pode ser controlada de tal modo que o efeito retardante de chamas livre de halogênio (OHFR) ideal é atingido para cada sistema polimérico ou, respectivamente, sistema retardante de chamas composto.

[0125] Consequentemente, de acordo com a presente invenção, os materiais retardantes de chamas livres de halogênio (OHFR) "adaptados" podem ser sintetizados de um modo altamente específico e seletivo com lama vermelha reidratada modificada (MR2S-NT) e/ou lama vermelha carbonizada (MKRS-HT). Também é possível produzir tais produtos para obter a propriedade de prova de chamas por meio da mistura de lamas vermelhas modificadas na direção da lama vermelha reidratada modificada (MR2S-NT) ou na direção da lama vermelha carbonizada (MKRS-HT).

[0126] O efeito também pode ser intensificado pela modificação de superfície descrita e pela combinação com os agentes sinérgicos descritos, em particular, nanoargilas.

[0127] Em princípio, pode ser estabelecido que a temperatura de processamento dos sistemas do material que terá propriedade de prova de chamas determina quais produtos a lama vermelha modificada deve conter. No campo da proteção à prova de chamas de alta temperatura, produtos para proteção à prova de chamas de baixa temperatura, como, por exemplo, hidróxido de alumínio (ATH), goetita, lepidocrocita e acaganeíta, são inapropriados, uma vez que estes produtos já se decompõem durante o processamento. As lamas vermelhas que são reidratadas e/ou carbonizadas de uma maneira específica e orientada, de acordo com a presente invenção, e que atendem às condições necessárias, podem ser produzidas por um controlador correspondente do processo de reidratação ou do processo de carbonização. Por outro lado, na proteção à prova de chamas de baixa temperatura, os produtos de proteção à prova de chamas de alta temperatura não são, em princípio, disruptivos, uma vez que a temperatura de decomposição destes materiais é muito mais elevada do que a temperatura de processamento do polímero. Em contraste, é vantajoso, uma vez que a decomposição da lama vermelha carbonizada (MKRS-HT) otimizada com siderita aumenta substancialmente a potencial propriedade de prova de chamas.

Modificação da Superfície

[0128] As modificações da superfície têm uma influência substancial sobre a qualidade dos sistemas retardantes de chama e sobre a facilidade de trabalhar dos mesmos durante a composição. Além disso, as modificações de superfície selecionadas suportam o efeito retardante de chamas e a ligação na interfase (efeito de compatibilização).

[0129] As seguintes receitas são utilizadas, por exemplo, para uma modificação de superfície: 1) Modificação de Superfície A: - 1% em peso de aminopropiltrietoxisilano (AMEO) da Degussa/Evonik, com base na massa total dos componentes não poliméricos. 2) Modificação de Superfície B: - 1% em peso de EDENOR C 12/98-100 (Henkel, Alemanha); - 1,5% em peso de SFR 100 (General Electric Silicones, Schenectady, Nova Iorque, EUA), com base na massa total dos componentes não poliméricos. 3) Modificação de Superfície C: - 2% em peso de Trilene 66 (Uniroyal) (polímero de EP(D)M líquido); - 1% em peso de Unichema 4900 (ácido esteárico) da Unichema; - 1% em peso de Levapren 600 (copolímero de etileno- acetato de vinila (EVA)); com base na massa total dos componentes não poliméricos. 4) Modificação de Superfície D: - 1% em peso de Lithsolvent PL (Fa. Keller & Bohacek, Düsseldorf, Alemanha); - 2% em peso de Epikote Resin 1163; - 1% em peso de Edenor C 14 (Henkel); com base na massa total dos componentes não poliméricos.

[0130] Um misturador de fluidos ou também um misturador tipo turbina, que tem uma ferramenta variável de múltiplos níveis e cujo invólucro externo pode ser controlado por temperatura, é utilizado para a modificação de superfície.

[0131] Os aditivos reativos são medidos na câmara de reação/mistura, seja no início do ciclo de mistura com o material a ser modificado na estacionária ou no turbomisturador de partida lenta. Se os aditivos de modificação forem desenvolvidos para serem de líquido a pastoso, eles são medidos dentro do funil do misturador.

[0132] Após o final da reação, o material quente é gentilmente resfriado até a temperatura ambiente ou até atingir a temperatura de ensacamento (tipicamente de 35°C a 23°C), em um misturador de refrigeração conectado a jusante. Este material é caracterizado pela tecnologia de pó e, portanto, é utilizado em compostos poliméricos descritos abaixo.

[0133] Os materiais retardantes de chamas livres de halogênio (OHFR) descritos, de acordo com a presente invenção, são duráveis durante qualquer período de tempo e nas modificações descritas não têm data de expiração quimicamente perceptível, pressupondo armazenamento a seco apropriado na embalagem original preferencialmente fechada. Devido à distribuição de tamanho de partículas, não existe o risco permanente de separação parcial ou total, devido, por exemplo, a processos de transporte ou na descarga do silo ou do dosador da unidade de composição, como ocorre no caso das composições de retardantes de chama misturadas a partir de componentes individuais com diferentes valores de tamanho médio de partículas (d50). Os materiais retardantes de chamas livres de halogênio (OHFR) anteriormente descritos, de acordo com a presente invenção, podem ser utilizados na respectiva composição, como eles são, ou seja, por exemplo, sem secagem prévia. Especialmente, as variantes de superfície modificada dos materiais retardantes de chamas livres de halogênio (OHFR), de acordo com a presente invenção, não pega nenhuma umidade do ar do ambiente e, portanto, podem ser utilizadas inalteradas/sem secagem prévia. Método para processamento de materiais de acordo com a presente invenção, para produzir os compostos retardantes de chamas livres de halogênio (OHFR) referidos no exemplo Materiais de teste utilizados Polímeros - Copolímero de etileno-acetato de vinila (EVA) - “ESCORENE ULTRA UL 00119” da ExxonMobil; - Polipropileno copolímero aleatório (PP) - "VESTOLENE PP 8400"; - Poliamida 6 - "Ultramid B3L" da BASF; - PVC DS 7060 da ICI UK; Retardantes de chama - Hidróxido de alumínio "SUPERFINE SF4 ESD" da Alcan Chemicals Ltd. Burntisland, Escócia, Reino Unido (amostra zero); - Hidróxido de magnésio "Magnifin H 5" da Veitscher Magnesit Produktionsgesellschaft, Breitenau, Áustria (amostra zero); - Éter pentabromodifenílico p.a. e trióxido de antimônio a.a. (Amostra zero); - MR2S-NT (amostras zero); - MKRS-HT (amostra de acordo com a presente invenção); - MR2S-NT/MKRS-HT (amostra de acordo com a presente invenção). Aditivos/sinérgicos - Nanoargila: "Bentone 104" da Elementis Inc., EUA ou "Nanofil SE 3000" da Südchemie/Rockwood Clay Additives GmbH, Alemanha; - Estanato de zinco: "FLAMTARD S" da Joseph Storey, Reino Unido.

Unidades de Composição

[0134] Todos os compostos poliméricos citados foram, conforme indicado nas respectivas tabelas, processados nas seguintes unidades de composição, para produzir os compostos correspondentes de moldagem: 1- ) Amassadeira coaxial BUSS (MDK 46 E, 15 L/D com GS 70 3,5 D), com uma taxa de rendimento média de 15 a 20 kg/h; 2- ) Extrusora dupla rosca (parafuso) co-rotante (DSE ou SSE) Werner & Pfleiderer ZSK 25 com uma capacidade média de produção de 12-25 kg/h ou Leistritz GL 50 mm com 44 L/D com uma capacidade média de produção 60-250 kg/h.

Equipamento de Medição

[0135] Dosadores gravimétricos (Alimentador por Perda de Peso) em todas as estações de alimentação para polímeros, aditivos/estabilizadores e agentes retardantes de chamas livres de halogênio (OHFR), tanto no consumo principal (ELS 1 na co-amassadeira BUSS) e também "a jusante", sendo que o dosador de polímeros granulados opera como um dosador mestre.

[0136] No modo alimentação em separado, os agentes retardantes de chamas livres de halogênio (OHFR) são, em cada caso, medidos na corrente polimérica distribuída ao longo das três estações de medição.

[0137] Os compostos presentes sob a forma de granulado são então processados, tanto por meio de moldagem por injeção, como também por meio de extrusão, para a produção de objetos de teste correspondentes, de acordo com as normas DIN/ISO e ASTM e depois são então testados. Os objetos de teste, para o teste de resistência de contato específica, são produzidos a partir de um pedaço de chapa fina laminada, por meio do derretimento do granulado em um cilindro duplo de laboratório controlado por temperatura em uma prensa de painel aquecido/resfriado. Antes dos respectivos testes, os objetos de teste acabados são equilibrados na temperatura ambiente padrão. Testes - Resistência à tração [MPa], DIN EN ISO 527 (referida aqui como TS); - Módulo de elasticidade à tração [MPa], DIN EN ISO 527 (aqui referido como E-Mod); - Alongamento na ruptura [m/m], DIN EN ISO 527 (aqui referido como EL); - Resistência ao rasgamento [MPa], DIN EN ISO 527 (referida aqui como TR); - Resistência ao impacto [kg/m2], DIN EN ISO 8256 (aqui referida como a(n)); - Índice de oxigênio [%], DIN EN ISO 4589-2 (referido aqui como LOI); - Resistência ao impacto Charpy [kg/m2], DIN EN ISO 179 (referida aqui como a(k)); - Teste de inflamabilidade vertical (UL-94), de acordo com a norma IEC/DIN 60695-10/-11/-20 e CSA C 22.2; - Calorímetro de cone, de acordo com a norma ISO 5660- 1/ASTM E 1354; - Resistência de contato específico, DIN ISO 53482 [Q x cm] - (referida aqui como SCR); - MFI (índice de fluxo de material fundido) a X°(C); e - Peso da carga y (kg) em (g/10 minutos).

[0138] Aqui, no caso de etileno-acetato de vinila/polietileno (EVA/PE), normalmente 190°C a 5 kg ou a 10 kg para polímeros que fluem deficientemente. No caso de polipropileno (PP), normalmente a 230°C e carga de 2,16 kg e 5 kg para os tipos de extrusão que fluem deficientemente.

[0139] Na Tabela 4, os requisitos mínimos são, por exemplo, o habitual na Europa para os compostos de cabos/revestimentos de cabos. Tabela 4

[0140] Geralmente, todas as variantes do material retardante de chamas livre de halogênio (OHFR), de acordo com a presente invenção, podem ser produzidas em todas as máquinas de processamento/ unidades de composição que são utilizadas nas indústrias (de plásticos) para a produção de compostos de polímeros (altamente) carregados, como, por exemplo, misturador interno (Banbury); moinhos de cilindro duplo; misturador interno; misturador contínuo Farrel (FCM); extrusora de eixo planetário; SSE (extrusora de parafuso único) com parafusos que permitem uma homogeneização eficaz (cabeçote misturador Maddox, anéis de bloqueio); misturador intensivo.

[0141] Como resultado da alta densidade aparente (UTBD), tanto da variante de baixa temperatura, como da variante de alta temperatura da lama vermelha modificada e da fluidez extremamente boa, os materiais podem ser adicionados na máquina de composição extremamente bem, tanto com o equipamento de medição volumétrica convencional como também (de preferência) com o equipamento de medição gravimétrica (o chamado "alimentador por perda de peso", por exemplo, da K-Tron-Soder ou Brabender). EXEMPLOS Exemplos de etileno-acetato de vinila (EVA) 0) Formulação básica como amostra zero Formulação EVA 00119 40% ATH 60% Resultados Resistência à tração (TS): 8,9 Resistência ao rasgamento (TR): 6,5 Alongamento na ruptura (EL): 0,29 Resistência de contato específico (SCR): E 13 Índice de fluxo de material fundido (MFI) (190/10): 1,6 Teste de inflamabilidade vertical (UL-94) (3,2 mm): V-0 Índice de oxigênio (LOI): 28

Observações

[0142] Esta formulação corresponde ao padrão aceito na indústria de cabos e é a base para comparação para os exemplos no sistema polimérico polietileno/etileno-acetato de vinila (PE/EVA). 1) Formulação EVA 40% MKRS-HT 60% Resultados Resistência à tração (TS): 9,8 Alongamento na ruptura (EL): 1,6 Resistência de contato específico (SCR): E 14/E 12 Teste de inflamabilidade vertical (UL-94) (3,2 mm): (V-2)* Índice de oxigênio (LOI): 26 Índice de fluxo de material fundido (MFI) (190/10): 1,4 *: O tempo durante o qual o material fica incandescente (fosforescência) é muito longo, consequentemente, a classificação de acordo com o teste de inflamabilidade vertical (UL-94) é: nm (não atingido)

Observações

[0143] Nesta formulação, a lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT) é utilizada exclusivamente. As características mecânicas correspondem ao padrão. A fosforescência pode ser suprimida por maior da adição de agentes sinérgicos correspondentes, como, por exemplo, estanato de zinco, boratos, etc. 2) Formulação EVA 40% MKRS-HT 60%; superfície modificada com revestimento “D” Resultados Resistência à tração (TS): 14,4 Alongamento na ruptura (EL): 1,5 Resistência de contato específico (SCR): E 15/E 14 Teste de inflamabilidade vertical (UL-94) (3,2 mm): V-1 Índice de oxigênio (LOI): 29 Índice de fluxo de material fundido (MFI) (190/10): 2,3

Observações

[0144] Nesta formulação, é utilizada, exclusivamente, a lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT), com a modificação de superfície, de acordo com a formulação "D". As características mecânicas são muito boas em comparação com o padrão, as características elétricas são igualmente muito boas e a facilidade de trabalhar é significativamente melhorada (por um fator de 2). A propriedade de prova de chamas também é melhorada. O composto pode ser utilizado para muitas aplicações de Fios & Cabos (W&C). 3) Formulação EVA 35% MR2S-NT 30% MKRS-HT 30% Nanoargila 5%

[0145] É incluída a modificação de superfície "A", na mistura constituída de lama vermelha carbonizada modificada (MKRS) e nanoargila. Resultados Resistência à tração (TS): 16,6 Alongamento na ruptura (EL): 3,41 E-Mod: 189 Resistência de contato específico (SCR): E15/E15 Teste de inflamabilidade vertical (UL-94) (3,2 mm): V-0 Índice de oxigênio (LOI): 28

Observações

[0146] Nesta formulação, é utilizada uma mistura específica de lama vermelha reidratada modificada (MR2S-NT) e lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT), ou seja, uma lama vermelha carbonizada reidratada modificada, com a modificação de superfície "A". As características mecânicas e elétricas são muito boas. É apresentada uma característica excelente para a resistência de contato específica. A resistência a chamas corresponde à resistência de um comparável composto à prova de fogo de hidróxido de alumínio (ATH). 4) Formulação EVA 40% MKRS-HT 26% MDH 26% Nanoargila 5% Flamtard S 3%

[0147] Todos os componentes não poliméricos são providos de modificação de superfície "C". Resultados Resistência à tração (TS): 15 Alongamento na ruptura (EL): 1,75 Resistência de contato específico (SCR): E 15/E 14 Teste de inflamabilidade vertical (UL-94) (1,6 mm): V-0 Índice de oxigênio (LOI): 49

Observações

[0148] Nesta formulação, a lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT) é utilizada em uma combinação direcionada, com um material de enchimento convencional retardante de chamas livre de halogênio (OHFR), (aqui: hidróxido de magnésio - MDH), em combinação com agentes sinérgicos (nanoargila, estanato de zinco). As características mecânicas, elétricas e retardadoras de chamas são excelentes, em comparação com o padrão acima mencionado. 5) Formulação EVA 55% MKRS-HT em nanoescala 18,5% MDH 18,5% Nanoargila 5% Flamtard S 3%

[0149] Os componentes não poliméricos são providos de modificação de superfície "B". Resultados Resistência à tração (TS): 19,6 Alongamento na ruptura (EL): 2,9 Resistência de contato específico (SCR): E 15/E 15 Teste de inflamabilidade vertical (UL-94) (1,6 mm): V-0 LOI: 41

Observações

[0150] Nesta formulação, em comparação com a formulação 4), é utilizada uma quantidade reduzida de retardante de chamas (combinação de MKRS-HT em uma nanoescala com hidróxido de magnésio (MDH) e agentes sinérgicos (nanoargila e Flamtard S)), com a modificação de superfície, de acordo com a formulação "B". No entanto, os resultados que são alcançados são comparáveis com os da formulação 4). Exemplos de cloreto de polivinila (PVC) 0) formulação básica como amostra zero Formulação PVC DS 7060 24,7% Plastificante DIOP (diisooctil ftalato) 12,3% ATH Superfine SF4 ESD 61,7% Irgastab EZ 712 1,3% Resultados Tempo para inflamar (segundos) 34 Pico da taxa de liberação de calor (PHRR) (KW/m2) 118 Calor total liberado (THR) (MJ/m2) 50,8 Área específica de extinção (SEA) (m2/kg) 116,5 Índice de desempenho em reação ao fogo (m2s/KW) 0,3 Parâmetro de Fumaça (MW/kg) 18,7

Observações

[0151] Esta formulação é o padrão de referência para as formulações de cloreto de polivinila (PVC). 1) Formulação PVC DS 7060 24,7% Plastificante DIOP (diisooctil ftalato) 12,3% MKRS-HT 61,7% Irgastab EZ 712 1,3% Resultados Tempo para inflamar (segundos) 69 Pico da taxa de liberação de calor (PHRR) (KW/m2) 106 Calor total liberado (THR) (MJ/m2) 23,1 Área específica de extinção (SEA) (m2/kg) 22,0 Índice de desempenho em reação ao fogo (m2s/KW) 0,7 Parâmetro de Fumaça (MW/kg) 14

Observações

[0152] Nesta formulação, é utilizada a lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT). As características de resistência a chamas são melhoradas em comparação ao padrão baseado no hidróxido de alumínio (ATH). Exemplos de Polipropileno (PP): 0) formulação básica como amostra zero Formulação: PP 8400 35% MDH 65% Resultados: Resistência à tração (TS): 24,3 Resistência ao rasgamento (TR): 10,8 Alongamento na ruptura (EL): 0,021 E-Mod: 3400 a(n): 5,8 Teste de inflamabilidade vertical (UL-94) (3,2 mm): V-0 Índice de fluxo de material fundido (MFI) (230/5): 4,6

Observações

[0153] Esta formulação é o padrão de referência baseado no hidróxido de alumínio (ATH), que é aceito na indústria de plásticos. 1) Formulação: PP 8400 35% MKRS-HT 65% Resultados: Resistência à tração (TS): 17,5 Alongamento na ruptura (EL): 0,23 Teste de inflamabilidade vertical (UL-94) (3,2 mm): V-2 Índice de fluxo de material fundido (MFI) (230/5): 1,5

Observações

[0154] Nesta formulação, é utilizada apenas a lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT). O alongamento na ruptura é melhorado em comparação com a amostra zero, mas a propriedade de prova de chamas não atinge o nível dos valores aqui especificados. 2) Formulação PP 8400 35% MKRS-HT 60% Nano 5%

[0155] Os componentes não poliméricos são providos de modificação de superfície “D". Resultados Resistência à tração (TS): 19,1 Alongamento na ruptura (EL): 0,56 a(n): o.Br(67) Teste de inflamabilidade vertical (UL-94) (3,2 mm): V-0 Índice de fluxo de material fundido (MFI) (230/5): 6,1

Observações

[0156] Nesta formulação, além da lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT), a nanoargila também é utilizada como agente sinérgico e uma superfície de revestimento, de acordo com a fórmula "D", é utilizada. As características mecânicas e as características de resistência a chamas correspondem ao padrão. A facilidade de trabalhar é consideravelmente melhorada. Exemplos de polipropileno com organobromados à prova de chamas 0) Formulação básica como amostra zero Formulação PP 8400 63% Éter pentabromodifenílico 12% Trióxido de antimônio 5% Mica 20% Resultados Resistência à tração (TS): 23,6 Alongamento na ruptura (EL): 0,023 a(n): 15,5 Teste de inflamabilidade vertical (UL-94) (1,6 mm): V-2 Índice de fluxo de material fundido (MFI) (230/5): 7

Observações

[0157] Trata-se de uma formulação retardadora de chamas de poliolefina, que serve como amostra de comparação com a seguinte formulação. 1) Formulação PP 8400 63% Éter pentabromodifenílico 6% Trióxido de antimônio 2% MKRS-HT 29 Resultados Resistência à tração (TS): 25,8 Alongamento na ruptura (EL): 0,17 sem ruptura (w. br.) Teste de inflamabilidade vertical (UL-94) (1,6 mm): V-0 Índice de fluxo de material fundido (MFI) (230/5): 6

Interpretação

[0158] Ao reduzir pela metade a carga do sistema à prova de chamas trióxido de antimônio/halogênio orgânico (percentualmente), o uso da lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT), de acordo com a presente invenção, no lugar da mica, resulta em um composto que atinge V-0 no ensaio de resistência ao fogo, de acordo com o teste de inflamabilidade vertical (UL-94). Neste contexto, as características mecânicas são consideravelmente melhores do que as características mecânicas da amostra zero. Exemplos de Poliamida 0) Formulação básica como amostra zero Formulação PA B3L 45% MDH (H-7) 55% Resultados E-Mod: 5000 Resistência à tração (Resistência ao rasgamento): 58(58) Alongamento na ruptura (EL): 0,023 a(n): 21 UL 94 (3,2 mm): V-0

Observações

[0159] PA B3L é um modelo com resistência a impacto modificado para a amplamente utilizada poliamida (PA) de “engenharia de plásticos", que é utilizada, entre outras coisas, em aplicações retardadoras de chamas, como, por exemplo, circuitos de proteção inibidora de incêndio. Esta formulação é considerada na indústria de plásticos correspondente como um padrão de referência de poliamida à prova de fogo. 1) Formulação PA B3L 45% MKRS-HT 55% Resultados Resistência à tração (TS): 55 Resistência ao rasgamento (TR): 55 Alongamento na ruptura (EL): 0,018 E-Mod: 4520 a(n): 19 Teste de inflamabilidade vertical (UL-94) (3,2 mm): V-2

Observações

[0160] Nesta formulação, é utilizada a lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT). As características mecânicas correspondem ao padrão e as características de resistência a chamas estão abaixo do padrão. 2) Formulação PA B3L 45% MKRS-HT (com modificação de superfície “A”) 55% Resultados Resistência à tração (Resistência ao rasgamento): 65(65) Alongamento na ruptura (EL): 0,09 E-Mod: 5600 a(n): 32 Teste de inflamabilidade vertical (UL-94) (3,2 mm): V-1; (1,6 mm): n.e.

Observações

[0161] Nesta formulação, além da lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT), é incluída a modificação de superfície "A". A modificação de superfície "A" melhora, especialmente, a resistência a chamas do composto consideravelmente, embora ainda não atinja o nível do padrão, mas já é consideravelmente melhor do que o da formulação 1). Além disso, também melhora, consideravelmente, as características mecânicas, o que é útil para aplicações tecnicamente exigentes. 3) Formulação PA B3L 45% MKRS-HT 50% Nanoargila 5%

[0162] Os componentes não poliméricos são providos de modificação de superfície “D". Resultados Resistência à tração (TS): 63 Resistência ao rasgamento (TR): 63 Alongamento na ruptura (EL): 0,29 E-Mod: 5500 a(n): 34 Teste de inflamabilidade vertical (UL-94) (3,2 mm): V-0; (1,6 mm): V-1

Observações

[0163] Nesta formulação, além da lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT), são utilizadas nanoargila sinérgica e modificação de superfície, de acordo com a formulação "D". Esta formulação do composto fornece uma excelente resistência a chamas, o que permite uma redução na espessura da parede dos componentes elétricos. Neste caso, as características mecânicas atingem o padrão industrial.

Discussão

[0164] Os agentes à prova de chamas livres de halogênio completamente inorgânicos podem ser obtidos por meio da reidratação e, de acordo com a presente invenção, por meio da carbonização da lama vermelha, que é produzida como um produto residual, quando o hidróxido de alumínio (ATH) é obtido a partir da bauxita, de acordo com o processo Bayer. Sem tratamento químico, a lama vermelha também apresenta um certo efeito retardante de chamas, o que é atribuível à presença de resíduos de gibsita/boemita ou goetita e outros efeitos sinérgicos na lama vermelha, mas, geralmente, flutua a um maior ou menor grau, ou seja, são características indefinidas. Retardantes de chama com características definidas são produzidos apenas por reidratação e, especialmente, por carbonização da lama vermelha.

[0165] O teor de hidróxidos/óxido-hidróxidos de alumínio e ferro é aumentado por meio da reidratação. Estes produtos apresentam a sua ação retardante de chamas entre aproximadamente 220°C e 350°C. O carbonato de Fe (II) que desenvolve o seu efeito retardante de chamas entre aproximadamente 350°C e 500°C por decomposição no óxido de ferro e CO2 é produzido principalmente por meio da carbonização da lama vermelha.

[0166] Portanto, os retardantes de chama podem ser produzidos, seja para atuarem na faixa de temperaturas entre 350°C a 500°C, isto é, constituindo os retardantes de chama de alta temperatura, ou para atuarem na faixa de temperatura entre 220°C e 350°C, isto é, constituindo os retardantes de chama de baixa temperatura, ou pela realização especial da reação ou mistura, os retardantes de chama abrangem tanto a faixa de temperatura baixa, como também a faixa de temperatura alta e, portanto, são ativos entre 220°C e 500°C.

[0167] Juntamente com as substâncias ainda presentes na lama vermelha, como, por exemplo, silicatos, silicatos de alumínio, TiO2, etc., que da mesma forma atuam sinergicamente ou especificamente, os inovadores e econômicos produtos retardantes de chamas livres de halogênio (OHFR) estão, portanto, disponíveis, sendo estes adaptados especificamente para cada polímero. Os produtos previamente disponíveis no mercado são hidróxido de alumínio (ATH) e hidróxido de magnésio (MDH), que atuam entre 180°C e aproximadamente 350°C. O hidróxido de alumínio (ATH) abrange a faixa de 180°C a aproximadamente 220°C, o hidróxido de magnésio (MDH), denominado "retardante de chamas de alta temperatura" abrange a faixa até 350°C. Os produtos obtidos a partir da lama vermelha, por reidratação ou de acordo com a presente invenção por carbonização, abrangem, com um único produto, as faixas de temperatura entre 220°C e 350°C, 350°C e 500°C ou 220°C e 500°C.

[0168] Os produtos produzidos a partir da lama vermelha podem ser submetidos às mudanças físicas e também químicas. Entende-se que as mudanças físicas são, em particular, o ajustamento do tamanho médio de partícula e do teor de umidade residual. As modificações químicas incluem o ajustamento da proporção de "Na2O solúvel"(compostos de sódio solúveis em água), bem como revestimentos de superfície com substâncias, como, por exemplo, organossilanos, organotitanatos, aluminatos de organozircônio, ácidos carboxílicos, derivados de ácidos hidroxicarboxílicos, amaciantes, oligômeros, precursores poliméricos, polímeros, ionômeros, ácido bórico e os sais metálicos derivados do mesmo, estanatos de zinco, hidroxistanatos de zinco ou as combinações destes. Além disso, estes produtos podem ser combinados com agentes sinérgicos como, por exemplo, organoargilas (nanoargilas), compostos de estanho, ácido bórico, fluoropolímeros (menos do que 5%), etc..

[0169] Nos exemplos, os testes foram realizados com os seguintes polímeros: EVA, PP, poliamida 6 e PVC. Os testes foram realizados por comparação com hidróxido de alumínio (ATH), hidróxido de magnésio (MDH) e éter pentabromodifenílico/trióxido de antimônio como amostra zero. A lama vermelha MKRS-HT ou MR2S-NT/MKRS-H foi utilizada como o produto, de acordo com a presente invenção.

[0170] Os seguintes resultados podem ser obtidos:

Etileno-acetato de vinila (EVA)

[0171] As formulações referidas nos exemplos resultaram em compostos que produziram características mecânicas muito boas, características excelentes para a resistência de contato específica e características de resistência a chamas comparáveis às características dos compostos providos de hidróxido de alumínio (ATH). Os compostos podem ser utilizados em todas as aplicações de Fios & Cabos (W&C).

Cloreto de polivinila (PVC)

[0172] A formulação dada no Exemplo 1) é melhorada quanto às suas características de resistência a chamas, em comparação com o padrão baseado em hidróxido de alumínio (ATH).

Polipropileno (PP)

[0173] A formulação apresentada no exemplo 2) corresponde ao padrão, tanto em relação às suas características mecânicas, quanto às suas características de resistência a chamas.

[0174] No caso do polipropileno (PP) com características de resistência a chamas organobromadas, na formulação 1), em comparação com a amostra zero, a quantidade de éter pentabromodifenílico/óxido de antimônio foi reduzida pela metade e a mica foi omitida. Para esta finalidade, a lama vermelha MKRS-HT foi integrada. Esta formulação apresentou melhores características mecânicas e atingiu a proteção antiinflamabilidade vertical (VO).

Poliamida (PA)

[0175] A formulação apresentada no exemplo 3) atinge características mecânicas correspondentes ao padrão. A característica de resistência a chamas é excelente.

[0176] Assim sendo, de forma geral, pode-se estabelecer que a lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT) ou a lama vermelha reidratada modificada (MR2S-NT) ou as misturas de ambas, por exemplo, pelo gerenciamento especial do processo ou pela mistura de MR2S-NT e MKRS-HT, produz(em) sistemas retardantes de chamas livres de halogênio (OHFR), que correspondem a um produto da tecnologia previamente coberta por hidróxido de alumínio (ATH) e hidróxido de magnésio (MDH). De acordo com a presente invenção, com a lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT), um produto adicional é introduzido no mercado, o qual é muito apropriado para a faixa de temperatura alta (350°C - 500°C). Além disso, a matriz da lama vermelha, na qual os produtos MR2S-NT e/ou MKRS-HT produzidos por modificação são incorporados, parece mudar os intervalos de reação, nos quais os hidróxidos/óxido-hidróxidos de alumínio e ferro atuam em faixas de temperatura mais elevadas.

[0177] A modificação de superfície da variante MKRS-HT otimizada com siderita é produzida pelo excelente comportamento no armazenamento de água, ou seja, praticamente nenhuma diminuição na resistência de contato específica é observada. Este é um resultado extraordinário para um agente mineral à prova de chamas.

[0178] Geralmente, poderá ser estabelecido que com a lama vermelha reidratada e/ou carbonizada modificada, ou seja, com MKRS-HT ou MR2S-NT ou MR2S-NT/MKRS-HT, os sistemas retardantes de chamas livres de halogênio (OHFR) adaptados especificamente para cada polímero podem ser considerados significativamente mais econômicos em comparação com os produtos utilizados no passado, mas, neste caso, os resultados comparáveis podem ser alcançados em relação às características mecânicas e, acima de tudo, em relação às características de resistência a chamas. Estes sistemas retardantes de chamas livres de halogênio (OHFR) também podem ser misturados com os produtos existentes no mercado, como, por exemplo, com hidróxido de alumínio (ATH), hidróxido de magnésio (MDH), brucita ou huntita, etc., a fim de obter ou enfatizar efeitos especiais.

[0179] Além disso, de acordo com a presente invenção, pode ser estabelecido que a lama vermelha reidratada modificada (MR2S-NT) e a lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT) e as suas misturas podem substituir a barita em aplicações específicas. Os produtos assim constituídos podem, então, também apresentar um efeito retardante de chamas, além do "efeito comparável à barita". Consequentemente, há um duplo efeito. Exemplo de tais aplicações é, por exemplo, guarda-fogo.

[0180] Além disso, de acordo com a presente invenção, pode ser estabelecido que a lama vermelha reidratada modificada (MR2S-NT) e a lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT) e as misturas das mesmas têm um efeito de isolamento acústico. Portanto, os produtos que contêm as mesmas também exibem um efeito de isolamento acústico além do efeito retardante de chamas. Deste modo, aqui também há um efeito duplo. Exemplos de tais aplicações são, em particular, sistemas de plásticos que são utilizados na indústria da construção.

[0181] A lama vermelha reidratada modificada (MR2S-NT) e a lama vermelha carbonizada modificada (MKRS-HT) e as suas misturas também podem ser adicionadas aos sistemas de materiais minerais com o objetivo de isolamento acústico. Exemplos, neste caso, são painéis de gesso cartonado, argamassa, concreto, etc.. Aplicações importantes são, em particular, na indústria da construção.

[0182] Surpreendentemente, verificou-se que a lama vermelha modificada, de acordo com a presente invenção, tem muitas vantagens que são definidas abaixo, em comparação com barita na blindagem de radioatividade e como materiais adensantes para fluidos de perfuração.

[0183] Outra aplicação altamente interessante é resultante do desejo de obter um substituto ecologicamente correto para turfa, no chamado adubo para plantas, que é bastante resistente à erosão eólica (alta densidade) e à desidratação, assim como também não fica mofada rapidamente devido a esporos ubíquos, que, no caso de materiais convencionais, é um incômodo permanente e restringe o crescimento da biomassa.

[0184] O uso de lama vermelha modificada é descrito abaixo para blindagem contra radiação radioativa. Devido à sua alta densidade que, conforme descrito detalhadamente para a aplicação como material adensante em aplicações de lama de perfuração, pode ser aumentada ainda mais. A lama vermelha modificada, de acordo com a presente invenção, pode ser utilizada em outras aplicações que atualmente utilizam barita. Na literatura, descreve-se que os compostos de ferro são muito eficazes, em particular, como um meio de blindagem no campo de radiação ionizante de alta energia. Também em reatores (água em ebulição predominantemente comercial), a chamada "armadura de ferro"é utilizada como material de blindagem primária, circundado por um segundo invólucro feito de concreto baritado e uma terceira "placa" opcional, por razões de proteção contra as radiações. Já há um tempo relativamente longo, tanto na Europa como também no Novo Mundo, tem havido uma intensa procura de um projeto para o armazenamento final de resíduos altamente radioativos provenientes da indústria nuclear no sentido mais amplo (militar, geração de energia e também de origem médica). Neste caso, por uma questão de simplificação, há dois projetos básicos: a) armazenamento em um domo de sal; b) armazenamento em montanhas de granito.

[0185] Em a), existe uma falsa suposição de que, durante um longo período de tempo, um domo de sal seria dissolvido na geologia, se houvesse infiltrações de água, por exemplo, através da "cúpula de gesso" que se encontra sobre o mesmo. Infelizmente, isso não é assim.

[0186] Na variante b), esse perigo está igualmente presente. Consequentemente, precauções tecnicamente viáveis e executáveis devem ser consideradas, apesar das possíveis infiltrações de água causadas por eventos tectônicos, isso pode ser possível com um alto grau de probabilidade de rejeitar a liberação de isótopos radioativos que, se solúveis em água, poderiam migrar para a água do solo, bem como a emanação de gases radioativos (radônio, criptônio, etc.), que seriam capazes de se difundirem através de formações rochosas porosas para a superfície.

[0187] A lama vermelha modificada, de acordo com a presente invenção, é surpreendentemente muito apropriada para esta finalidade. As seguintes características contribuem para o efeito de blindagem radiológica: - Em combinação com as chamadas nanoargilas (montmorilonita, por exemplo), os sistemas compósitos, que são utilizados na forma de misturas em pó ou como corpos moldados prensados de pó, ou são compostos em sistemas poliméricos absorventes de água denominados "superabsorventes" (isto é, derivados de poliacrilato), absorvem água e constroem uma pressão hidráulica muito elevada em todo o sistema de armazenamento, que neutraliza a entrada de água permanente e estabiliza todo o sistema; - Adicionalmente, a área superficial BET muito alta efetua a absorção das substâncias liberadas e, principalmente, gases radioativos dentro do sistema repositório final e, consequentemente, impede a liberação de substâncias perigosas na biosfera, tanto como isótopos solúveis na água (subterrânea) ou também como gases radioativos na atmosfera. Consequentemente, em uma pluralidade de sistemas de preparação, os compostos, de acordo com a presente invenção, são predestinados a serem utilizados como material de enchimento em repositórios finais para resíduos radioativos altamente radioativos, bem como de nível intermediário e nível baixo.

[0188] Além das vantagens do uso acima mencionadas, também é vantajoso que os compostos, de acordo com a presente invenção, bem como suas preparações como material de enchimento, sejam "recuperáveis"a qualquer momento, e de forma alguma sejam um obstáculo para um uso posterior do repositório final, como uma "mina" de material reciclável.

[0189] Além disso, os compostos, de acordo com a presente invenção, e os sistemas de preparação dos mesmos são totalmente recicláveis e, em uma situação de emergência, eles podem ser separados em qualquer momento e sem gastos importantes dos invólucros do depósito final, no qual são colocados os resíduos altamente radioativos vitrificados.

[0190] Além disso, a presente invenção refere-se ao uso da lama vermelha modificada para atenuação ou blindagem da radiação eletromagnética.

[0191] Sabe-se que a radiação é a livre propagação de energia no espaço. Neste caso, é feita uma distinção entre a radiação de partículas e a radiação eletromagnética. A radiação de partículas é constituída de partículas carregadas ou descarregadas, que têm uma massa e propagam mais lentamente do que a luz. A radiação eletromagnética, também conhecida como radiação de fótons, é constituída por um campo elétrico e magnético que muda periodicamente. Isto inclui, além da luz visível, os raios ultravioletas e a radiação térmica, além de raios-X, radiação cósmica e gama. A radiação eletromagnética é caracterizada pelo comprimento de onda, pela frequência e pela amplitude e sua velocidade de propagação, no vácuo, é aproximadamente a velocidade da luz.

[0192] Se a radiação de fótons incide sobre a matéria, ela é atenuada por absorção ou dispersão. A atenuação da radiação, em exponencial conformidade com a lei natural, permite uma faixa teoricamente infinita de radiação. Neste caso, a atenuação ocorre por formação de elétrons de alta energia, que podem então interagir com outros átomos (efeito fotoelétrico, efeito Compton, emparelhamento, dispersão convencional).

[0193] A extensão da atenuação é geralmente dependente da densidade corporal, do número atômico dos átomos contidos no corpo e da espessura da camada do corpo.

[0194] A radiação de partículas ou a radiação eletromagnética, que é capaz de remover elétrons dos átomos ou das moléculas para que os íons carregados positivamente ou os resíduos de moléculas permaneçam, é referida como radiação ionizante.

[0195] O efeito biológico da radiação ionizante no tecido é baseado nas mudanças para macromoléculas, em particular, DNA, nas células. Neste caso, podem ocorrer danos da radiação direta (danos estocásticos e determinísticos causados pela radiação, bem como os efeitos teratogênicos da radiação) ou danos da radiação indireta (formação de radicais prejudiciais). O tecido com uma alta regeneração celular e alta taxa de proliferação é particularmente suscetível a danos causados pela radiação.

[0196] A proteção contra a radiação está, portanto, submetida à regulamentação legal na maioria dos países e regula o contato com a radiação ionizante, para a proteção da população e de pessoas profissionalmente expostas ou doentes expostos.

[0197] A este respeito, foi estabelecido, de acordo com a presente invenção, que o composto da presente invenção apresenta um efeito de blindagem e/ou atenuante sobre a radiação eletromagnética, em particular, raios-X e/ou raios gama.

[0198] Em modalidades vantajosas específicas da presente invenção de uso, de acordo com a presente invenção, a radiação eletromagnética é, em particular, raios-X ou raios gama.

[0199] Em outras modalidades vantajosas específicas da presente invenção, a lama vermelha modificada, de acordo com a presente invenção, é utilizada, por exemplo, em instrumentos médicos de imagiologia.

[0200] A Figura 10 mostra uma representação gráfica da dependência energética da atenuação IO/I, no que diz respeito aos raios gama para materiais diferentes com uma espessura de camada de d = 10 cm. Material 1 - material de acordo com a Tabela 4; Material 2 - carbonato de ferro (II). Para comparação, SiO2 foi incluído na representação.

Tabela 4

[0201] A Tabela 4 mostra a composição (em % em massa [m%]) dos materiais 1 e 2 a serem examinados e do material de referência SiO2. Uma densidade calculada da mistura do material é apresentada na última linha.

[0202] Na Figura 10, o eixo X é a faixa de energia selecionada entre 100 keV e 3 MeV. No eixo Y, a razão IM é ilustrada, o que expressa o fator pelo qual a intensidade dos raios gama que incide sobre um absorvedor de espessura d = 10 cm é atenuada. Na faixa de baixa energia, em torno de 200 keV, a atenuação é muito grande e, para SiO2, o material 1 e o material 2 atingem aproximadamente 50, 50.000 e 500. A atenuação diminui à medida que a energia dos raios gama aumenta. Em geral, pode ser determinado que o efeito de blindagem do material 1 é significativamente melhor do que o dos outros dois materiais.

[0203] O uso de lama vermelha modificada é descrito abaixo como material adensante, para a lama de perfuração.

[0204] Atualmente, a barita (sulfato de bário) é predominantemente utilizada como material adensante em lamas de perfuração devido à sua densidade de >4,2 g/cm3. Neste caso, as substâncias acompanhantes presentes na barita, muitas vezes compostos de mercúrio e estrôncio, são visualizadas de forma crítica. Isto é porque, mais tarde, no processo de perfuração, o carbonato de cálcio, apesar da sua densidade que é relativamente baixa para a barita, precisa ser utilizado como material adensante, para permitir a sua dissolução com ácido, a fim de liberar a parede do poço. Neste caso, têm efeito as vantagens do material, de acordo com a presente invenção. Através da condução da reação para um teor máximo de carbonato de ferro (II) no composto, de acordo com a presente invenção, é particularmente vantajosa a liberação do poço pela liberação do CO2 com ácido, mais tarde, no processo de perfuração. Neste caso, é mantida a vantagem do composto, de acordo com a presente invenção, ou seja, a elevada densidade >4,5 g/cm3. Como resultado, não há necessidade de utilizar carbonato de cálcio como material adensante secundário. A compatibilidade ambiental pode ser assegurada através da monitorização baseada na produção do composto, de acordo com a presente invenção. Uma vez que o composto, de acordo com a presente invenção, é magnético, são criadas possibilidades completamente novas para a separação do material adensante do "fluido de perfuração". Devido ao processo de sinterização do composto de acordo com a presente invenção a temperaturas relativamente baixas, a densidade aumenta de aproximadamente 3,7 g/cm3para >4,5 g/cm3.

[0205] O peso específico da lama vermelha modificada, de acordo com a presente invenção, é aumentado, uma vez que é aquecida a uma temperatura de pelo menos 150°C e, no máximo, a uma temperatura de 350°C, em um forno rotativo de rotação lenta aquecido direta ou indiretamente, em uma atmosfera não oxidante, durante um tempo de trânsito entre uma e duas horas. Neste caso, por exemplo, a goetita contida (peso específico 4-4,1 g/cm3) é parcial ou completamente convertida em hematita (peso específico 4,9-5,1 g/cm3). O valor aumentado do peso específico da lama vermelha modificada, de acordo com a presente invenção, permite a substituição direta da barita em sistemas de fluidos de perfuração, sendo que a distribuição do tamanho de partículas e a área superficial especifica (de acordo com BET) dos compostos, de acordo com a presente invenção, permanecem praticamente inalteradas. O peso específico da lama vermelha modificada, de acordo com a presente invenção, é de 3,9 g/cm3e a de um composto, de acordo com a presente invenção, aumentou em seu peso específico para 4,65 g/cm3, por meio do processo descrito e determinado por meio de um picnômetro a gás Micrometrics. A barita disponível comercialmente típica (por exemplo, GWE Pumpenbose GmbH, Alemanha), como material adensante para o fluido de perfuração, tem, de acordo com a folha de dados, o peso específico de aproximadamente 4,25 g/cm3.

[0206] A capacidade de carga do fluido de perfuração é determinada como TAZ, por meio de um funil de Marsh.

[0207] Em um teste comparativo, em um fluido de perfuração padrão (1m3de água + 30 kg de bentonita + polímero + respectivo material adensante; ajustado para a densidade de 1,5 kg/l) para a medição de AZ (tempo de fluxo) e RAZ (tempo de fluxo residual), a barita obteve um tempo de fluxo (AZ) de 41 segundos e um tempo de fluxo residual (RAZ) de 32 segundos, e o composto, de acordo com a presente invenção, aumentado em seu peso específico, obteve um tempo de fluxo (AZ) de 39 segundos e um tempo de fluxo residual (RAZ) de 29 segundos.

[0208] O uso de lama vermelha modificada é descrito a seguir como um substrato análogo à terra.

[0209] O método frequentemente utilizado nos dias de hoje para o cultivo de plantas consiste no uso de materiais que contêm mais ou menos turfa. Isto é muito crítico por razões de proteção deste habitat pantanal, uma vez que, na Europa, os pântanos altamente ameaçados de extinção ainda estão sendo drenados para a extração de turfa e, entretanto, há até mesmo uma ameaça de aplicação de planos correspondentes na Rússia. Por estas razões, o uso de substratos de turfa não é sustentável e a quantidade disponível de turfa é inevitavelmente reduzida a cada ano que passa. Quando considerada em todo o mundo, milhões de toneladas de lama vermelha de matéria-prima para o composto, de acordo com a presente invenção, estão disponíveis, por assim dizer, como resíduos.

[0210] O efeito de fertilização surpreendentemente descoberto da lama vermelha modificada, de acordo com a presente invenção, constitui uma vantagem adicional para a aplicação descrita. Descrição dos Testes (a) Substratos de solo: - Solos do Jülicher Borde com 95 pontos de solo (qualidade da beterraba sacarina); - Lama vermelha modificada, de acordo com a presente invenção; - Lama vermelha ex-AOS Stade, lavada uma vez; - Adubo para plantas FLORATORF (com 25% de turfa). (b) Floreiras: - Aquagreen 100 cm da EMSA, com reservatório de água. c) Irrigação: - Água completamente dessalinizada (qualidade Millipore). d) Plantas de teste: - Alface (Lactua sativa var. Crispa); - Papoula de ópio (Papaver somniferum ssp); - Marmelo (Cydonia oblonga).

Realização do teste da planta a partir do início de 2011 até outubro de 2013

[0211] Os testes da planta começaram com a introdução dos substratos nas floreiras, que são cheias até um nível de 20 cm. A água desmineralizada é vertida no reservatório de água na parte inferior, até o visor mostrar "cheio". A água é rotineiramente verificada e recarregada. Neste caso, a quantidade de água adicionada é tal que o nível total de água é recuperado. Cada dois vasos de plantas recebem as mesmas plantas e a cada três meses uma planta é removida, verificada visualmente e a altura de crescimento é medida. A estrutura da rede de raízes finas é comparada e avaliada. As sementes de alface são, conforme especificação no pacote de sementes, semeadas na terra 15 centímetros de distância, de modo a evitar o crescimento de redes de raízes entrelaçando uma na outra, para tornar a avaliação mais fácil. Então, cada uma é regada com 200 ml de água desmineralizada. No caso de papoula de ópio, cada semente de papoula é pressionada a uma profundidade de 1 cm e, em seguida, regada com 200 ml de água desmineralizada. As sementes de marmelo estratificadas são igualmente semeadas a 15 centímetros de distância e 1 cm de profundidade no respectivo substrato. No caso dos marmeleiros, que são plantas perenes, somente a altura de crescimento é medida. A papoula de ópio é bienal e os melhores resultados são obtidos se a semeadura ocorreu no final do verão do ano anterior e a planta que brotou é conservada durante o inverno a céu aberto. A alface tem um período de crescimento de seis a sete meses. As floreiras foram colocadas a céu aberto em semi-sombra com uma orientação de leste a sudeste e não foram movidas durante o teste. Os valores medidos para os respectivos substratos e os três tipos de plantas podem-se ser vistos nas tabelas abaixo.

Resultado

[0212] Os compostos, de acordo com a presente invenção, demonstraram ser os substratos mais apropriados para os três tipos de plantas testadas. Primeiro Teste Alface (Lactua sativa var. Crispa)

[0213] As sementes já foram plantadas no início de abril, mas apenas brotou em maio, presumivelmente por causa do tempo frio. - : Muitas folhas laterais brotaram na haste. Segundo Teste Marmelo (Cydonia oblonga)

[0214] A partir da impressão global, os marmeleiros no solo de beterraba sacarina e a lama vermelha modificada mostraram um crescimento mais equilibrado, o que reflete a quantidade de 12 galhos, a altura da planta e a quantidade de folhas. Terceiro Teste Papoula de ópio (Papaver somniferum ssp)

[0215] As plantas no solo da beterraba sacarina e sobre o composto de acordo com a presente invenção tinham as flores maiores e mais completas, com as cores variando desde o branco, do rosa e do vermelho escuro até o violeta escuro.

Claims

1. LAMA VERMELHA CARBONIZADA MODIFICADA com a seguinte composição mineral: - de 10% a 50% em peso de compostos de ferro; - de 12% a 35% em peso de compostos de alumínio; - de 5% a 17% em peso de compostos de silício; - de 2% a 10% em peso de dióxido de titânio; - de 0,5 a 6% em peso de compostos de cálcio, e; - impurezas inevitáveis, quando apropriado, caracterizada pelo fato de a proporção em peso de carbonato de Fe (II) para os óxidos de ferro ser de pelo menos 1.

2. LAMA VERMELHA CARBONIZADA MODIFICADA conforme definida pela reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a lama vermelha carbonizada modificada ser uma lama vermelha carbonizada, modificada e reidratada e a proporção em peso da soma de hidróxido de ferro e óxido-hidróxido de ferro para os óxidos de ferro ser de pelo menos 1.

3. LAMA VERMELHA MODIFICADA, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de a proporção dos compostos de sódio solúveis em água, expressa em percentagem em peso de Na2O não ser superior a 0,03% em peso e/ou o tamanho médio de partícula (d50) não ser superior a 50 pm, de preferência, de 0,5 a 10 pm ou de 100 a 900 nm e/ou o teor de umidade residual não ser superior a 0,4% em peso.

4. LAMA VERMELHA MODIFICADA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de a sua superfície ser provida de pelo menos uma substância que melhora a compatibilidade das partículas da lama vermelha modificada com uma matriz polimérica, em que a substância é um agente modificador de superfície selecionado do grupo constituído por organossilanos, organotitanatos, aluminatos de organozircônio, derivados de ácidos carboxílicos, amaciantes, oligômeros e precursores poliméricos, ionômeros, ácido bórico e seus sais metálicos e derivados, estanatos de zinco, hidroxistanatos de zinco ou as combinações destes e/ou o mencionado agente modificador de superfície estar presente em combinação com agentes sinérgicos, em particular, organoargilas (nanoargilas), compostos de estanho e boratos.

5. LAMA VERMELHA MODIFICADA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de também conter pelo menos outro aditivo retardante de chamas a uma proporção de até 70% em peso, pelo menos um dos outros aditivos retardantes de chama ser uma substância endotermicamente reagente, de preferência, uma substância endotermicamente reagente selecionada do grupo que consiste em hidróxido de alumínio, boemita, gibsita, goetita, hidróxido de magnésio, huntita, brucita ou as misturas destes.

6. USO DE UMA LAMA VERMELHA MODIFICADA, conforme definida pelas reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a lama vermelha modificada e suas misturas, conjuntamente com a lama vermelha, ser utilizada como material de enchimento em sistemas plásticos, em vez de barita (BaSO4).

7. USO DE UMA LAMA VERMELHA MODIFICADA, conforme definida pelas reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a lama vermelha modificada e suas misturas, conjuntamente com a lama vermelha, ser utilizada como isolante acústico em sistemas de plásticos.

8. USO DE UMA LAMA VERMELHA MODIFICADA, conforme definida pelas reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a lama vermelha modificada e suas misturas, conjuntamente com a lama vermelha, ser utilizada como aditivo de isolamento acústico em sistemas de materiais minerais de construção.

9. USO DE UMA LAMA VERMELHA CARBONIZADA MODIFICADA, conforme definida pelas reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a lama vermelha carbonizada modificada e suas misturas e, opcionalmente, com a lama vermelha, ser utilizada para atenuar ou blindar a radiação selecionada do grupo que consiste em radiação eletromagnética e radiação corpuscular.

10. USO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de a radiação ser radiação a, radiação R, radiação Y e/ou radiações de nêutrons e/ou a lama vermelha modificada ser utilizada, por si só, particularmente na forma de pó ou como uma parte prensada ou corpo moldado, ou a lama vermelha modificada ser utilizada em combinação com pelo menos um agente adicional, em especial, em combinação com concreto ou na forma de um material compósito (compósito) e/ou a lama vermelha modificada estar presente em uma matriz, em particular, uma matriz termoplástica, termorrígida ou elastomérica, em particular, uma matriz polimérica ou de plástico e/ou a lama vermelha modificada ser utilizada em combinação com pelo menos um material expansível, em particular com um teor de 1 a 50% em peso, com base na quantidade total da lama vermelha modificada e do material expansível, o material expansível ser bentonita, em particular, montmorilonita, e/ou um polímero superabsorvente, em particular, um poli(met)acrilato, para reduzir, em particular, prevenir a penetração de água nas instalações de armazenamento do material de radiação.

11. USO DE UMA LAMA VERMELHA CARBONIZADA MODIFICADA, conforme definida pelas reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a lama vermelha recarbonizada modificada e suas misturas e, opcionalmente, com lama vermelha, ser utilizada como material adensante de lama de perfuração ou fluido de perfuração.

12. USO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de a lama vermelha modificada ter sido tratada termicamente para aumentar o peso específico, de a lama vermelha modificada ter sido tratada termicamente a uma temperatura de 150 a 350°C e/ou o peso específico da lama vermelha modificada ser superior a 4 g/cm3, em particular superior a 4,5 g/cm3, de preferência, superior a 4,65 g/cm3, e/ou a área de superfície específica da lama vermelha modificada estar na faixa de 2 a 200 m2/g (medida de acordo com BET), em particular, na faixa de 10 a 120 m2/g (medida de acordo com BET), e/ou o tamanho de partícula da lama vermelha modificada ser inferior a 10 mm, em particular, estar na faixa de 10 nm a 6 mm, e/ou a densidade aparente (densidade aparente não socada, UTBD) da lama vermelha modificada ser na faixa de 100 g/l a 3.000 g/l.

13. USO DE UMA LAMA VERMELHA CARBONIZADA MODIFICADA, conforme definida pelas reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a lama vermelha carbonizada modificada e suas misturas e, opcionalmente, com lama vermelha, ser utilizada como substrato vegetal ou como fertilizante ou para promover o crescimento da planta.

14. USO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de a lama vermelha modificada estar presente na forma de pó, na forma granular e/ou como um corpo moldado, e/ou a proporção de todo o substrato na lama vermelha modificada estar na faixa entre 3 e 100% em peso e/ou o crescimento das plantas ser aumentado em pelo menos 25% ou a biomassa aumentar pelo menos 25%, e/ou o uso ser para melhorar a formação da rede de raízes finas de uma planta e/ou aumentar a capacidade de absorção de água e/ou a capacidade de retenção de água (retenção de água), de tal modo que, em particular, a secagem do substrato possa ser desacelerada.

15. USO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 14, caracterizado pelo fato de a lama vermelha reidratada modificada ter a seguinte composição mineral: - de 10% a 50% em peso de compostos de ferro; - de 12% a 35% em peso de compostos de alumínio; - de 5% a 17% em peso de compostos de silício; - de 2% a 21 % em peso de dióxido de titânio; - de 0,5 a 6% em peso de compostos de cálcio, e; - impurezas inevitáveis, quando apropriado, - sendo que os compostos de ferro têm uma fração de hidróxido e óxido-hidróxido maior/igual a 50% em peso, de preferência, maior/igual a 80% em peso em relação à fração de óxido dos compostos de ferro, e; - sendo que os compostos de alumínio têm uma fração de hidróxido e óxido-hidróxido maior/igual a 50% em peso, de preferência, maior/igual a 80% em peso em relação à fração de óxido dos compostos de alumínio.