BR112018007878B1 - Produtos de diatomita - Google Patents

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Abstract

PRODUTOS DE DIATOMITA. São revelados produtos (4) que compreendem um componente físico (6) e Documentação de Sílica (8), e métodos de preparação desses produtos (4). Em algumas modalidades, o componente físico (6) pode estar em pó ou em forma particulada. O componente físico (6) inclui diatomita. Nesses produtos (4), um teor de sílica cristalina do componente físico (6) por peso é maior como medido de acordo com Métodos tradicionais do que como medido de acordo com um método que diferencia entre opala-C e cristobalita. A Documentação de Sílica (8) revela o teor de sílica cristalina presente no componente físico (6), como medido de acordo com o método que diferencia entre opala-C e cristobalita. O método de preparação do produto (4) pode incluir a análise do componente físico (6) quanto ao teor de sílica cristalina usando um Método LH para determinar o teor de cristobalita e a preparação da Documentação de Sílica (8) com base nos resultados do Método LH.

Description

Referência cruzada com pedidos relacionados
[001] Esse pedido de patente reivindica o benefício do Pedido de Patente U.S. Provisório N° 62/245.716, depositado em 23 de outubro de 2015, e reivindica o benefício do Pedido de Patente U.S. Provisório N° 62/314.005, depositado em 28 de março de 2016.
Campo técnico
[002] Essa revelação está relacionada aos produtos de sílica biogênica calcinada diretamente e fluxo-calcinada e, mais especificamente, produtos de diatomita calcinada diretamente e fluxo-calcinada que compreendem níveis baixos ou indetectáveis de sílica cristalina e Documentação de Sílica (como definida nesse relatório descritivo), bem como métodos de teste e formulações relacionadas. Esses produtos de diatomita podem compreender um componente físico já no domínio público e nova Documentação de Sílica ou um novo componente físico e nova Documentação de Sílica.
Fundamentos
[003] A terra diatomácea, também denominada diatomita ou terra filtrante, é uma pedra sedimentar de ocorrência natural que consiste primariamente dos restos esqueléticos (também denominados frústulas) de diatomáceas, um tipo de planta unicelular geralmente encontrada na água, por exemplo, lagos e oceanos. Diatomita tem sido usada por muitos anos em diversos processos de fabricação e aplicações, incluindo uso como um meio de filtração, um carreador, um absorvente e como um enchimento funcional.
[004] Diatomita, como ocorre naturalmente, consiste em uma mistura das próprias frústulas diatomáceas, bem como outros minerais, tais como argilas, cinza vulcânica, feldspatos e quartzo, que foram depositados por meio de processos sedimentários em habitats de lagos ou oceanos das diatomáceas vivas. As frústulas diatomáceas, quando formadas, são compostas por uma sílica biogênica hidratada, amorfa, denominada opala-A. No contexto dessa patente, nos referimos à sílica biogênica como dióxido de silício produzido por uma forma de vida. Formas de vida comuns que produzem sílica biogênica incluem diatomáceas, radiolários, esponjas, bambu, plantas de arroz e cavalinhas. Como formadas, frústulas de diatomita não contêm qualquer sílica cristalina, mas os outros sedimentos contidos dentro da diatomita podem incluir sílica cristalina na forma de quartzo, o componente principal da areia de sílica. O quartzo é encontrado quase universalmente em depósitos de marinhos (água salgada) diatomita, mas alguns depósitos lacustres (água doce) de diatomita são livres de quartzo ou contêm grãos de quartzo de tamanho suficiente que podem ser removidos durante processamento. Após a morte da diatomácea, a opala-A pode, ao longo do tempo, se tornar parcialmente desidratada e pode, em uma série de estágios, se converter de opala-A em formas de opala com ordem molecular de curto alcance e contendo menos água de hidratação, por exemplo, opala-CT e opala-C. Ao longo de períodos de tempo muito longos e sob condições adequadas, opala-CT pode se converter em quartzo. O processo de intemperismo natural de opala-A na formação de diatomita de Monterrey na Califórnia foi descrito por Eichhubl e Behl, entre outros.
[005] Opala-A, opala-CT e opala-C são individualmente ou coletivamente frequentemente denominadas opala, sílica vítrea ou sílica amorfa.
[006] Em seu uso mais inicial, diatomita era empregada como um pigmento em pinturas de cavernas na Europa que datam de até 40.000 anos atrás. O uso industrial moderno da diatomita começou do meio para o fim dos anos de 1800 e se expandiu no início do século 20 quando foi descoberto que as propriedades de filtração do material podiam ser modificadas por meio de tratamento térmico.
[007] Os usos iniciais de diatomita modificada termicamente ocorreram em torno de 1913 e, nesses processos, o material era aquecido até seu ponto mais macio a fim de aglomerar as frústulas diatomáceas para formar partículas maiores e para aumentar a permeabilidade do produto. Embora a função principal desse processo fosse promover a aglomeração das frústulas e fosse, portanto, talvez mais adequadamente denominado um processo de sinterização, ele foi quase exclusivamente denominado calcinação, talvez por que ele parcialmente ou totalmente desidrate o mineral de ocorrência natural.
[008] Cerca de quinze anos após a introdução de produtos de diatomita calcinada, foi descoberto que as propriedades da diatomita podiam ser ainda mais modificadas por meio da adição de um fluxo durante o processo de calcinação. Embora vários fluxos tenham sido usados desde a introdução de diatomita fluxo-calcinada, fluxos à base de sódio, por exemplo, sal (cloreto de sódio) ou cinza de soda, têm sido os fluxos mais comumente usados.
[009] Os dois processos de sinterização agora em uso comum na indústria de diatomita são quase universalmente denominados calcinação direta, para um processo de sinterização no qual nenhum fluxo é usado, e calcinação com fluxo, em que um fluxo é adicionado à diatomita para promover uma temperatura de amolecimento menor e um grau maior de aglomeração de partículas. Esses processos produzem alterações físicas e ópticas diferentes no produto de diatomita.
[0010] A calcinação direta quase sempre produz uma alteração na cor da diatomita natural, de uma cor esbranquiçada para uma cor rosa. A extensão dessa alteração de cor pode ser correlacionada com o teor de ferro da diatomita. A calcinação direta geralmente é eficaz na produção de produtos com permeabilidades baixas a médias na faixa de cerca de 0,1 até cerca de 0,6 Darcy. Em alguns casos, a permeabilidade de produtos de calcinação direta pode ser aumentada além desses níveis, até cerca de um Darcy, por meio da remoção da fração de partículas finas contidos no produto calcinado, por meio de processos de separação, por exemplo, classificação a seco.
[0011] A calcinação com fluxo frequentemente altera a cor da diatomita natural de esbranquiçada para uma cor branca brilhante ou algumas vezes uma cor menos rosa, mais brilhante. A calcinação com fluxo pode levar a uma aglomeração de partículas bem maior, e pode ser usada para produzir produtos com permeabilidades que variam de cerca de 0,8 Darcy até mais do que dez Darcy.
[0012] Produtos que compreendem diatomita calcinada diretamente ou fluxo-calcinada encontram uso amplo- disseminado em aplicações de microfiltração. Eles são primariamente usados em separações sólido-líquido que são difíceis em função das propriedades inerentes de sólidos carregados como, por exemplo, viscosidade e compressibilidade. Os produtos são geralmente usados em dois modos; como uma pré-capa, em que uma camada do produto é estabelecida em uma superfície de suporte que então serve como a interface de separação sólido-líquido, e como bodyfeed, em que o produto é introduzido na suspensão pré- filtrada para aumentar e manter a permeabilidade de sólidos separados e capturados. Esses produtos podem ser usados em filtrações primárias (grosseiras), em que partículas maiores ou mais numerosas são removidas de suspensões, e em filtrações secundárias (polimento), em que partículas residuais mais finas são removidas e capturadas.
[0013] Além de aplicações de filtração, o aumento significante na brancura e brilho da diatomita por meio de calcinação com fluxo levou ao desenvolvimento e uso disseminado de diatomita fluxo-calcinada em aplicações de enchimento de tinta e filme plástico.
[0014] Ao longo do desenvolvimento de produtos de calcinação direta e de calcinação com fluxo, foi descoberto que os processos de calcinação direta e de calcinação com fluxo resultavam em alterações na composição da estrutura opalina da diatomita. Embora algumas das alterações tenham sido percebidas basicamente no momento em que os processos eram desenvolvidos, alguns aspectos das alterações não eram completamente compreendidos ou caracterizados até recentemente. Sabemos agora que o processo da modificação da diatomita de opala-A, que é a forma mais comum de opala nos depósitos de diatomita que tem sido usada para produzir diatomita produtos de filtração e enchimento, segue um contínuo de desidratação e aumento no ordenamento molecular de curto alcance. Opala-A, que contém cerca de 4 a 6% do peso de água de hidratação, se converte em Opala-C, que contém cerca de 0,2 a 1% do peso de água de hidratação. Opala-C, se exposta a temperaturas ainda mais elevadas, pode se converter em uma fase mineral tradicionalmente caracterizada como cristobalita ou, sob certas condições, quartzo, que são formas cristalinas de dióxido de silício que não contêm água de hidratação.
[0015] A cristobalita também pode ser formada durante vulcanismo ou por meio de processos industriais como, por exemplo, o processo térmico de quartzo. A cristobalita formada por meio do aquecimento e resfriamento de quartzo não se desenvolve pela desidratação de matérias-primas de opalina, mas sim por meio uma alteração de fase cristalina reconstrutiva em temperatura elevada.
[0016] Durante o processo térmico, qualquer quartzo contido na diatomita também pode passar por uma transição para cristobalita. Geralmente, quartzo não se converte em cristobalita quando minérios de diatomita são calcinados na ausência de um fundente, mas pode se converter em cristobalita quando quartzo contendo diatomita é processado na presença de um fluxo.
[0017] Além de produtos compostos por minérios de diatomita processados, opcionalmente com adições de fluxo, diversos produtos que compreendem matérias-primas de diatomita e outros materiais em pó, incluindo vidros naturais triturados, vidros naturais expandidos, vidros sintéticos triturados, polímeros termoplásticos, zinco, estanho, cinza de casca de arroz, sílica precipitada, sílica gel, celulose, alumina ativada, alumina triidrato, argilas ácidas de bentonita ativada ou carbonos ativados, foram relatados. Vidros naturais podem estar na forma de perlita, pedra-pomes, vidro vulcânico ou obsidiana. Os produtos que compreendem diatomita e um ou mais desses componentes podem estar na forma de misturas ou compósitos e os compósitos podem ser formados por meio de sinterização térmica, adesão com um aglutinante ou precipitação. Produtos que compreendem diatomita e opcionalmente um ou mais desses e outros componentes também podem conter opala que foi tradicionalmente inadequadamente identificada como cristobalita. Veja, por exemplo, Palm e cols., Patentes U.S. Nos 5.776.353; 6.524.489; 6.712.974; Wang e cols., Pedido PCT N° PCT/US15/65572; e Lu e cols., Patente U.S. N° 8.242.050.
[0018] Embora alguns produtos de diatomita calcinada diretamente e fluxo-calcinada e os produtos misturados e mesclados que os compreendem sejam conhecidos, a compreensão da mineralogia de produtos de diatomita calcinada diretamente e fluxo-calcinada e os métodos para sua caracterização ainda estão em desenvolvimento. Além dos novos produtos e novas técnicas analíticas revelados pelos inventores, eles também identificaram aspectos da mineralogia dos produtos, particularmente com relação à estabilidade da mineralogia, que eram previamente desconhecidos.
[0019] Em particular, em um resultado surpreendentemente e totalmente inesperado, os inventores determinaram que as várias fases de opalina de diatomita calcinada diretamente e fluxo-calcinada e até pelo menos alguma porção do que parece ser cristobalita, irão vitrificar (se converterão em um sólido amorfo vítreo) e possivelmente se reidratarão. Em outras palavras, os inventores observaram o seguinte: (1) Ao longo de semanas e meses, uma porção significante das formas parcialmente desidratadas de opala, opala-CT e opala-C, vitrificará e possivelmente se reidratará para formar o que parece ser opala-A; e (2) ao longo de semanas e meses, uma porção significante do que parece ser opala totalmente desidratada e desvitrificada, o que os inventores e a literatura classificariam como cristobalita, vitrificará e possivelmente se reidratará para formar o que parece ser opala-C, opala-CT e opala-A.
[0020] Esse comportamento de vitrificação e reidratação em relação ao que seria considerada o piscar de um olho em tempo geológico é um resultado interessante que deve questionar se a cristobalita biogênica contida em produtos de diatomita termicamente modificada é realmente adequadamente identificada como cristobalita, na medida em que “cristobalitas” formadas pelo tratamento térmico de quartzo não se vitrificam e hidratam para formar opala. Na verdade, de uma perspective geológica, a cristobalita é uma fase metaestável em condições ambientes e deve eventualmente se converter em quartzo, já que essa é a fase estável de sílica cristalina em condições ambientes. Isso normalmente leva milhares, se não milhões, de anos.
[0021] Ao longo de vários anos, foi aceito dentro de certas comunidades científicas e regulatórias que a inalação crônica das formas cristalinas de dióxido de silício, quartzo, cristobalita e tridimita pode levar à doença pulmonar. Embora a cristobalita possa ser formada em processos industriais por meio da conversão térmica de quartzo ou sílica biogênica, os estágios de cada processo de conversão e os produtos intermediários da conversão diferem acentuadamente. Essas diferenças significantes nem sempre são consideradas ou observadas na literatura médica e de saúde em relação à sílica cristalina e não foram completamente investigadas.
[0022] Não foi demonstrado que a inalação de opalina e da maioria das outras formas de sílica amorfa possui os mesmos riscos para a saúde que a inalação de formas cristalinas de dióxido de silício pode ter. Há, portanto, uma necessidade de novas técnicas analíticas que permitam ao usuário distinguir opalas de cristobalita para produtos produzidos a partir de diatomita.
[0023] Produtos que compreendem produtos de diatomita calcinada diretamente e fluxo-calcinada compreendem diversos atributos, incluindo características físicas e químicas e características de suporte regulatório e de comunicações de risco. Algumas das características físicas que são comumente usadas para descrever ou caracterizar esses produtos incluem a distribuição de tamanho de partícula, a montagem da diatomácea (espécie de diatomáceas da qual as frústulas são derivadas), a densidade úmida compactada ou centrifugada do material, o brilho e matiz do material e várias outras características que são conhecidas por aqueles habilitados na técnica.
[0024] Produtos que compreendem produtos de diatomita calcinada diretamente e fluxo-calcinada também podem ser caracterizados por vários atributos químicos ou composicionais, incluindo a mineralogia, teor de sílica cristalina, química de larga escala e química extraível para diversas substâncias, incluindo ferro, cálcio, antimônio, chumbo, cromo, arsênico e outros.
[0025] Além dos atributos tradicionais como, por exemplo, atributos químicos e físicos, aos quais nos referimos como componentes físicos do produto, produtos de diatomita calcinada diretamente e fluxo-calcinada também compreendem características regulatórias ou de suporte técnico, tais como certificados de análise e Folhas de Dados de Segurança (SDS). Certificados de análise são documentos produzidos que incluem certificação de certas características consentidas pelo fornecedor e pelo consumidor que podem incluir quase qualquer característica de interesse ao consumidor. Folhas de Dados de Segurança, geralmente exigidas por governos nacionais em todo o mundo e por acordos internacionais, incluem informação composicional sobre os produtos e avisos de riscos para a saúde e são primariamente programadas para incluir informação sobre riscos, limites de exposição e a manipulação segura de materiais. Folhas de Dados de Segurança e seus documentos predecessores, tais como o “US Material Safety Data Sheets” (MSDS), continham, por muitos anos, informação sobre componentes perigosos de materiais usados no ambiente de trabalho, por exemplo, sílica cristalina, na medida em que os riscos potenciais de silicose decorrente da inalação crônica de sílica cristalina são conhecidos há muitos anos. Desde 1987, quando a “Agência Internacional para a Pesquisa do Câncer” determinou que a sílica cristalina, na forma de cristobalita, quartzo ou tridimita, era um a carcinógeno humano provável, muitos governos exigiram que avisos sobre os teores de sílica cristalina acima dos limites de detecção ou certos limites de exposição fossem incluídos nas Folhas de Dados de Segurança.
[0026] No comércio moderno, os produtos de diatomita calcinada diretamente e fluxo-calcinada compreendem tanto um componente físico quanto um componente de dados (o componente de dados incluindo Documentação de Sílica, como definida abaixo) e, os dois componentes, físicos e de dados, são necessários para a venda do produto em basicamente todos os países. Como resultado, novos produtos podem ser desenvolvidos por meio de aprimoramentos do componente físico do produto ou do componente de dados associado do produto (por exemplo, da Documentação de Sílica). Nesse pedido, os inventores revelam novos produtos que compreendem tanto um componente físico, que inclui níveis baixos ou indetectáveis de sílica cristalina, quanto Documentação de Sílica correspondente (o componente de dados). Para os objetivos desse pedido, a Documentação de Sílica inclui um ou mais dos seguintes: documento (ou documentos) de suporte regulatório, revelação (ou revelações) de risco, Folha (ou folhas) de Dados de Segurança, rótulo (ou rótulos), rótulo (ou rótulos) do produto, código (ou códigos) de barras do produto, certificados de análise ou outras formas de dados eletrônicas ou impressas que documentam ou revelam o teor de sílica cristalina, ou a ausência de sílica cristalina no conteúdo, de um produto que inclui diatomita. A ausência de sílica cristalina é revelada na Documentação de Sílica por uma declaração explícita ou por uma ausência de sílica cristalina (por exemplo, cristobalita, quartzo, tridimita) do conteúdo do produto identificado pela Documentação de Sílica.
[0027] Essa revelação ensina vários tipos de novos produtos, incluindo, sem limitação: 1. Produtos que compreendem componentes físicos convencionais e nova Documentação de Sílica. Os componentes físicos convencionais incluem diatomita calcinada diretamente ou fluxo-calcinada. 2. Produtos que compreendem novos componentes físicos e nova Documentação de Sílica. Os novos componentes físicos incluem diatomita fluxo-calcinada. 3. Novos métodos de teste úteis na caracterização de produtos que incluem diatomita calcinada diretamente e fluxo-calcinada, e na preparação de nova Documentação de Sílica.
[0028] Em cada um de (1) e (2) acima, o componente físico pode, em algumas modalidades, estar contido em uma embalagem. Como usado nesse relatório descritivo, o termo “embalagem” significa uma bolsa, tambor ou recipiente. No entanto, em algumas modalidades, o componente físico pode ser transportado ou fornecido a granel (por exemplo, em um navio- tanque ou semelhantes). A Documentação de Sílica pode estar associada com uma embalagem individual, uma remessa de embalagens ou uma remessa a granel do componente físico.
[0029] Como usado nesse relatório descritivo, o termo “cerca de” significa mais ou menos 20% do valor estabelecido.
Sumário da revelação
[0030] De acordo com um aspecto da revelação, é revelado um produto. O produto pode compreender um componente físico e Documentação de Sílica. O componente físico inclui diatomita, em que um teor de sílica cristalina do componente físico por peso é maior como medido de acordo com Métodos tradicionais do que como medido de acordo com um método que diferencia entre opala-C e cristobalita. A Documentação de Sílica revela o teor de sílica cristalina presente no componente físico como medido de acordo com o método que diferencia entre opala-C e cristobalita.
[0031] Em uma modalidade, o método que diferencia entre opala-C e cristobalita é o Método LH.
[0032] Em um refinamento, o teor de sílica cristalina do componente físico do produto é maior do que 10% do peso como medido de acordo com os Métodos tradicionais e é menor do que 10% do peso como medido de acordo com o Método LH.
[0033] Em outro refinamento, o teor de sílica cristalina do componente físico do produto é maior do que 1% do peso como medido de acordo com os Métodos tradicionais e menor do que 1% do peso como medido de acordo com o Método LH.
[0034] Em outro refinamento, o componente físico do produto possui uma quantidade detectável do teor de sílica cristalina como medido de acordo com os Métodos tradicionais, em que adicionalmente o componente físico do produto não possui uma quantidade detectável de teor de sílica cristalina como medido de acordo com o Método LH.
[0035] Em outro refinamento, a diatomita é calcinada diretamente ou fluxo-calcinada, e um teor de cristobalita do componente físico, como medido de acordo com Métodos tradicionais, é maior do que 1% do peso do componente físico e é zero % do peso do componente físico como medido de acordo com o método LH.
[0036] Ainda em outro refinamento, o componente físico possui um teor de cristobalita por peso como medido de acordo com Métodos tradicionais que é maior do que como medido de acordo com o Método LH, em que adicionalmente a Documentação de Sílica revela o teor de cristobalita presente no componente físico como medido de acordo com o Método LH. Em um refinamento adicional, o teor de cristobalita do componente físico do produto é maior do que 10% do peso como medido de acordo com os Métodos tradicionais e é menor do que 10% do peso como medido de acordo com o Método LH. Em um refinamento adicional diferente, o teor de cristobalita do componente físico do produto é maior do que 1% do peso como medido de acordo com os Métodos tradicionais e menor do que 1% do peso como medido de acordo com o Método LH. Ainda em outro refinamento diferente, o componente físico do produto possui uma quantidade detectável do teor de cristobalita como medido de acordo com os Métodos tradicionais, em que adicionalmente o componente físico do produto não possui uma quantidade detectável de teor de cristobalita como medido de acordo com o Método LH.
[0037] Em outro refinamento da modalidade, a diatomita é calcinada diretamente ou fluxo-calcinada, e em que um teor de cristobalita do componente físico, como medido de acordo com Métodos tradicionais, é maior do que 10% do peso do componente físico e é zero % do peso do componente físico como medido de acordo com o método LH. Em um refinamento adicional, o teor de sílica cristalina do componente físico por peso é menor do que 0,1% do peso quando o teor de cristobalita do produto é medido de acordo com o Método LH.
[0038] Em outro refinamento da modalidade, a diatomita é calcinada diretamente ou fluxo-calcinada, e em que um teor de cristobalita do componente físico, como medido de acordo com Métodos tradicionais, é maior do que 10% do peso do componente físico e é menor do que 0,1% do peso do componente físico como medido de acordo com o método LH.
[0039] Em outro refinamento da modalidade, a diatomita é diatomita calcinada diretamente, em que o teor de sílica cristalina do componente físico é menor do que 1,0% do peso quando um teor de cristobalita é medido de acordo com o Método LH, e o componente físico possui uma permeabilidade entre 0,05 e 0,9 Darcy.
[0040] Em um refinamento adicional, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 160 ppm de ferro solúvel como medido por métodos da EBC. Em um refinamento adicional, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 55 ppm de ferro solúvel como medido por métodos da EBC. Em um refinamento adicional, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 45 ppm de ferro solúvel como medido por métodos da EBC. Em um refinamento adicional, o componente físico pode compreender entre cerca de 23 ppm e 45 ppm de ferro solúvel, como medido pelo método da EBC.
[0041] Em um refinamento adicional, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 160 ppm de alumínio solúvel como medido por métodos da EBC. Em um refinamento adicional, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 120 ppm de alumínio solúvel como medido por métodos da EBC. Ainda em um refinamento adicional, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 75 ppm de alumínio solúvel como medido por métodos da EBC.
[0042] Em um refinamento adicional, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 10 ppm de arsênico solúvel como medido por métodos da EBC. Em um refinamento adicional, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 1 ppm de arsênico solúvel como medido por métodos da EBC.
[0043] Em um refinamento adicional, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 465 ppm de cálcio solúvel como medido por métodos da EBC.
[0044] Em um refinamento adicional, o componente físico pode ainda compreender um teor de cálcio solúvel entre cerca de 21 ppm e 900 ppm, como medido pelo método da EBC.
[0045] Em outro refinamento da modalidade, a diatomita é diatomita fluxo-calcinada, em que o teor de sílica cristalina do componente físico é menor do que 0,1% do peso quando um teor de cristobalita é medido de acordo com o Método LH, e o componente físico possui uma permeabilidade entre 0,09 e 0,8 Darcy. Em um refinamento adicional, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 130 ppm de ferro solúvel como medido por métodos da EBC. Em um refinamento diferente, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 50 ppm de alumínio solúvel como medido por métodos da EBC. Em um refinamento diferente, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 2 ppm de arsênico solúvel como medido por métodos da EBC. Em um refinamento diferente, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 200 ppm de cálcio solúvel como medido por métodos da EBC.
[0046] Em uma modalidade, o componente físico pode ainda compreender vidro natural expandido, vidro natural expandido moído ou vidro natural não expandido moído. Em um refinamento, o vidro natural está na forma de perlita.
[0047] Em uma modalidade, o componente físico pode ainda compreender um ou mais dos seguintes materiais: sílica gel, sílica precipitada, argila de bentonita ácida ativada, carbono ativado, celulose, polímeros termoplásticos, vidros sintéticos, fibras de vidro têxteis, fibra de vidro, lã de rocha, estanho, zinco ou alumina ativada.
[0048] Em uma modalidade, o componente físico pode estar na forma de uma mistura.
[0049] Em uma modalidade, o componente físico pode estar na forma de partículas compósitas.
[0050] Em uma modalidade, o componente físico pode ser um meio auxiliar de filtragem que possui uma permeabilidade entre 0,01 Darcy e 30 Darcy.
[0051] Em uma modalidade, o componente físico pode ser um aditivo funcional.
[0052] Em uma modalidade, o componente físico pode ser um absorvente ou um carreador.
[0053] Em uma modalidade, o componente físico pode ser calcinado diretamente.
[0054] Em uma modalidade, a diatomita é calcinada diretamente, e pelo menos um aditivo foi adicionado à diatomita antes da calcinação, o (pelo menos um) aditivo selecionado do grupo que consiste em óxido de alumínio, hidróxido de alumínio e sulfato de alumínio.
[0055] Em uma modalidade, a diatomita é fluxo-calcinada com um fundente. Em um refinamento, o fundente pode incluir um borato de, aluminato de, carbonato de, silicato de, nitrato de, fosfato de, sulfato de, sulfito de, haleto de, ou óxido de um metal alcalino. Em um refinamento adicional, o metal alcalino pode ser selecionado do grupo que consiste em lítio, sódio, potássio, rubídio e césio. Em outro refinamento, o fundente pode incluir um borato de, aluminato de, carbonato de, silicato de, nitrato de, fosfato de, sulfato de, sulfito de, haleto de, ou óxido de um metal alcalino terroso. Em um refinamento adicional, o metal alcalino terroso pode ser selecionado do grupo que consiste em berílio, magnésio, cálcio, estrôncio e bário. Ainda em outro refinamento, o fundente pode ser aluminato de sódio.
[0056] Em uma modalidade, as impurezas solúveis do componente físico foram reduzidas por meio de uma etapa de lavagem e enxágue com ácido.
[0057] Em uma modalidade, o componente físico está em forma particulada e possui mais do que cerca de 1% do peso de opala-C e possui menos do que cerca de 0,1% do peso de cristobalita, em que ainda o % do peso de opala-C e o % do peso de cristobalita são determinados de acordo com o método que diferencia entre opala-C e cristobalita, em que o componente físico possui menos do que cerca de 0,1% do peso de quartzo, e em que o componente físico é calcinado diretamente ou fluxo-calcinado e possui uma permeabilidade entre cerca de 1 Darcy e cerca de 30 Darcy.
[0058] Em uma modalidade, o método que diferencia entre opala-C e cristobalita pode ser o Método LH.
[0059] Em uma modalidade, um % do peso de opala-C é quantificado por um Método de XRD.
[0060] Em uma modalidade, a diatomita é diatomita fluxo- calcinada, e o teor de sílica cristalina do componente físico por peso pode ser menos do que 1,0% do peso como medido de acordo com o Método LH, e o componente físico pode ter uma permeabilidade entre 0,8 e 30 Darcy. Em um refinamento, o componente físico pode ter uma permeabilidade entre 0,8 e 10 Darcy. Em outro refinamento, um teor de sílica cristalina do componente físico pode ser menos do que 0,1% do peso quando um teor de cristobalita do componente físico é medido de acordo com o Método LH. Em outro refinamento, um teor de cristobalita do componente físico pode ser menos do que 0,1% do peso como medido de acordo com o Método LH. Em outro refinamento, o Método LH pode incluir o Método de XRD, em que um teor de opala-C do componente físico pode ser maior do que 10% do peso como quantificado de acordo com o Método de XRD.
[0061] Em uma modalidade, a diatomita pode ser diatomita em pó.
[0062] Em uma modalidade, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 160 ppm de ferro solúvel como medido por métodos da EBC. Em um refinamento adicional, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 55 ppm de ferro solúvel como medido por métodos da EBC. Em um refinamento adicional, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 45 ppm de ferro solúvel como medido por métodos da EBC. Em um refinamento adicional, o componente físico pode compreender entre cerca de 23 ppm e 45 ppm de ferro solúvel, como medido pelo método da EBC.
[0063] Em uma modalidade, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 160 ppm de alumínio solúvel como medido por métodos da EBC. Em um refinamento adicional, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 120 ppm de alumínio solúvel como medido por métodos da EBC. Ainda em um refinamento adicional, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 75 ppm de alumínio solúvel como medido por métodos da EBC.
[0064] Em uma modalidade, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 10 ppm de arsênico solúvel como medido por métodos da EBC. Em um refinamento adicional, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 2 ppm de arsênico solúvel como medido por métodos da EBC. Em um refinamento adicional, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 1,5 ppm de arsênico solúvel como medido por métodos da EBC. Em um refinamento adicional, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 1 ppm de arsênico solúvel como medido por métodos da EBC.
[0065] Em uma modalidade, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 465 ppm de cálcio solúvel, como medido por métodos da EBC. Em um refinamento, o componente físico pode ainda compreender menos do que cerca de 200 ppm de cálcio solúvel, como medido por métodos da EBC.
[0066] Em uma modalidade, o componente físico pode ainda compreender um teor de cálcio solúvel entre cerca de 21 ppm e 900 ppm, como medido pelo método da EBC.
[0067] De acordo com outro aspecto da revelação, é revelado um método para preparação de um produto. O método pode compreender a fabricação do componente físico do produto de um minério de diatomita selecionado, opcionalmente com um aditivo de fluxo; análise do componente físico do produto quanto ao teor de sílica cristalina usando um Método LH para determinar o teor de cristobalita; e preparação da Documentação de Sílica com base nos resultados do Método LH. O produto pode incluir um componente físico e Documentação de Sílica. O componente físico inclui diatomita, em que um teor de sílica cristalina do componente físico por peso é maior, como medido de acordo com Métodos tradicionais, do que como medido de acordo com o método LH que diferencia entre opala-C e cristobalita. A Documentação de Sílica pode revelar o teor de sílica cristalina presente no componente físico como medido de acordo com o método LH.
Breve descrição dos desenhos
[0068] A Figura 1 é um gráfico do padrão de Difração de Raios-X (XRD) de Celite® 501 (amostra # 18362) com fase de cristobalita mais poucos (1 a 2% do peso) feldspatos; A Figura 2 é um gráfico do padrão de XRD de FP-4 (2H11B4) que mostra fase de Opala-C mais feldspatos e possível hematita; A Figura 3 é um gráfico do padrão de XRD de FP-6 (2B11F1) que mostra fase de cristobalita mais feldspatos; A Figura 4 é um gráfico do padrão de XRD de Dicalite® 4500 que mostra a fase de cristobalita mais poucos feldspatos; A Figura 5 é um gráfico do padrão de XRD da amostra “FP-2 B12C0”; A Figura 6 é um gráfico do padrão de XRD da amostra “Celabrite® 2A20A13F”; A Figura 7 é um gráfico dos padrões de XRD da amostra “FP-3 B17E2” com e sem salto de cristobalita; A Figura 8 é um gráfico do pico primário de XRD da amostra “FP-3 B17E2” com e sem salto de cristobalita”; A Figura 9 é um gráfico do padrão de XRD de 18188-4 com 5% do peso de salto de cristobalita; A Figura 10 é um gráfico do padrão de XRD da amostra 18188-9 com 15% do peso de salto de cristobalita; A Figura 11 é um gráfico do padrão de XRD da amostra 18188-9 que mostra apenas o pico primário; A Figura 12 é um gráfico do padrão de XRD da amostra “S31 15-4-7B”; A Figura 13 é um gráfico do padrão de difração da amostra HV2BH-E com 5% do peso de salto de cristobalita (NIST 1879A); A Figura 14 é um gráfico do padrão de difração da amostra HV2-F com 21% do peso de salto de cristobalita (NIST 1879A); A Figura 15 é um gráfico do padrão de XRD da amostra S3115E com 5% do peso de salto de cristobalita (NIST 1879A); A Figura 16 é um gráfico do padrão de XRD da amostra LCS3-H com 28% do peso de salto de cristobalita (NIST 1879A); A Figura 17 é um gráfico do padrão de difração da amostra FEBH que mostra opala-C mais pouco feldspato; A Figura 18 é um gráfico do padrão de difração do exemplo 15 (KD 15:30) que mostra opala-C mais feldspato; A Figura 19 é um gráfico do padrão de varredura de XRD de diatomita fluxo-calcinada com cinza de soda feita a partir de LCS-3, que mostra a presença de cristobalita; A Figura 20 é um gráfico dos padrões de varredura de XRD de diatomita fluxo-calcinada com aluminato de sódio feita a partir de LCS-3, que mostra a presença de opala-C e 0,1% do peso de quartzo; A Figura 21 é um gráfico dos padrões de varredura de XRD de diatomita fluxo-calcinada com cinza de soda e de alumina de 0,3 μ feita a partir de LCS-3, que mostra a presença de opala-C e 0,3% do peso de quartzo; A Figura 22 é um gráfico dos padrões de varredura de XRD de diatomita fluxo-calcinada com cinza de soda e de ATH de 1,7 μ feita a partir de LCS-3, que mostra a presença de cristobalita e <0,1% do peso de quartzo; A Figura 23 é um gráfico dos padrões de varredura de XRD de diatomita calcinada feita a partir de LCS-3, que mostra a presença de opala-C e 0,2% do peso de quartzo; A Figura 24 é um gráfico dos padrões de varredura de XRD de diatomita calcinada feita a partir de LCS-3 com aditivo de ATH, que mostra a presença de opala-C e 0,25% do peso de quartzo; A Figura 25 é um gráfico do padrão de difração da amostra de controle que mostra opala-C mais pouco feldspato; A Figura 26 é um gráfico do padrão de difração da amostra de teste com 5% do peso de KASOLV® que mostra possível cristobalita; A Figura 27 é um gráfico do Padrão de XRD de KD15:30 antes e depois de trituração fina que não mostra alteração de fase; A Figura 28 é um gráfico de um padrão de XRD sobreposto de Clarcel DIF-NTM que mostra reversão parcial para fase amorfa; A Figura 29 é um gráfico de um padrão de XRD sobreposto de HV2-G que mostra reversão parcial de opala-C para fase amorfa; A Figura 30 é um gráfico que mostra o relacionamento do valor b* com opala-C ou teor de cristobalita em amostras de DE fluxo-calcinada; As Figuras 31a-b ilustram um gráfico e tabela que mostram a Distribuição de Tamanho de Partícula (PSD) da amostra 18188-4; As Figuras 32a-b ilustram um gráfico e tabela que mostram a Distribuição de Tamanho de Partícula da amostra FP-3 B17E2; e A Figura 33 é uma ilustração de um produto exemplar com Documentação de Sílica exemplar.
Descrição detalhada
[0069] Historicamente não era possível que os produtores de diatomita calcinada diretamente e fluxo-calcinada distinguissem entre certas formas de opala (por exemplo, opala-CT e opala-C, que também são frequentemente encontradas em produtos que compreendem diatomita calcinada diretamente e fluxo-calcinada) e cristobalita e quantificassem precisamente esses componentes, pois não existiam os métodos de teste para distinguir e quantificar precisamente fases minerais de dióxido de silício em produtos de diatomita. Como resultado, diversos produtos que compreendem diatomita calcinada diretamente e fluxo- calcinada, que eram caracterizados por técnicas analíticas tradicionais, incluíam Documentação de Sílica que superestima o real teor de sílica cristalina. Como resultado, não era possível fornecer produtos que compreendem diatomita calcinada diretamente e fluxo-calcinada com características regulatórias e de suporte técnico que documentassem corretamente que esses produtos podem não conter cristobalita acima dos limites de detecção, não contendo também quartzo ou tridimita acima dos limites de detecção, ou seja, a Documentação de Sílica apropriada. Isso é importante com relação à aplicação prática desses produtos. Se os produtos não compreendem a Documentação de Sílica apropriada, restrições desnecessárias em seu uso e custos de conformidade desnecessários pode se acumular, limitando sua aplicabilidade e possivelmente resultando em substituição por produtos ou Technologies menos eficazes.
[0070] A Difração de Raios-X (XRD) tem sido usada tradicionalmente para identificar e quantificar fases de sílica cristalina em produtos de diatomita. Esse método é bem estabelecido, e é geralmente capaz de quantificar em níveis de 0,1% do peso e acima, exceto em alguns casos nos quais existem fases cristalinas interferentes. O problema com XRD não é na técnica propriamente dita, mas na compreensão dos resultados. Os padrões de difração de cristobalita e das fases de opalina de diatomita (opala-CT e opala-C) são um pouco similares. Os analistas identificaram erroneamente opala-C ou opala-CT como cristobalita com base na localização do pico de difração primário, e quaisquer discrepâncias no padrão de XRD eram atribuídas a falhas e irregularidades na estrutura cristal, ao pequeno tamanho cristalino ou a erro instrumental. Um fator de complicação relacionado à estrutura e tamanho cristais é que o padrão de XRD de cristobalita formada por meio de tratamento térmico de diatomita é sempre sutilmente diferente daquele da cristobalita formada por meio de tratamento térmico de areia de quartzo (a real estrutura cristal de cristobalita “padrão”). Não se sabe se essa diferença é causada por impurezas não siliciosas na diatomita, pela morfologia de frústulas diatomáceas amorfas ou por outros fatores. No entanto, a ligeira ambiguidade que causa se soma à incerteza da identificação de fase correta. Outra fonte de confusão é que a cristobalita existe em duas formas, α-cristobalita e β-cristobalita. β-Cristobalita é a fase de temperatura elevada e ela se inverte na fase de α-cristobalita entre 200 e 300°C e, dessa forma, a fase de α-cristobalita é aquela que tipicamente existe em condições ambientes. No entanto, por meio de restrições mecânicas e impurezas químicas, a fase de β-cristobalita pode algumas vezes resistir à inversão completa (veja Damby e cols.). A β-cristobalita possui um padrão de XRD ainda mais intimamente alinhado com opala-C do que α-cristobalita.
[0071] Nos últimos anos, diversos estudos, incluindo aqueles por Miles e cols., e Hillier e cols., demonstraram que as técnicas analíticas padronizadas usadas para determinar o teor de cristobalita de misturas de minerais, por exemplo, argilas e diatomitas, que se baseiam apenas na difração de Raios-x (XRD), podem não ser capazes de diferenciar precisamente entre certas formas de opala, por exemplo, opala-C, e cristobalita. Tanto Miles quanto Hillier propuseram novos métodos de diferenciação entre cristobalita e opala-C, e esses métodos eram particularmente eficazes quando a opala-C é de ocorrência natural, como é o caso de certos produtos de argila. No entanto, esses métodos, que se baseiam na dissolução do teor opalina de um produto ou minério de argila (os “Métodos de dissolução”), não são tão eficazes na caracterização do teor de opala-C de certos tipos de pedras que compreendem diatomita, em que outros constituintes minerais podem blindar a opala-C da exposição aos solventes.
[0072] Deseja-se um método melhor do que os Métodos tradicionais (como definidos nesse relatório descritivo) ou os Métodos de dissolução para permitir a determinação do teor de opala-C (e/ou opala-CT) e de cristobalita de uma ampla gama de composições de terra diatomácea. Como usado nesse relatório, o termo “Métodos tradicionais” significa o uso de análise por XRD para medir e quantificar (usando essas medições) fases de sílica cristalina em um produto (ou produtos) de diatomita, independentemente se as fases de opalina (opala-C e opala-CT) ou cristobalita estão realmente presentes, e presumindo que as referidas fases de opalina são, na verdade, cristobalita. Cada um de cristobalita, quartzo ou tridimita pode ser comparado com seu respectivo padrão (por exemplo, NIST SRM 1878b para quartzo) para quantificação do teor, ou ser quantificado por meio do uso de um padrão interno (por exemplo, coríndon) e aplicável em relação a proporções de intensidade. O Método 7500 do “National Institute for Occupational Safety and Health” (NIOSH) é um exemplo de um Método tradicional para medição da sílica cristalina respirável em amostras de poeira, incluindo poeiras que compreendem terra diatomácea. O Método 7500 faz referência a várias fases interferentes possíveis, incluindo micas, feldspatos e argilas, mas não é feita menção à opala-C ou opala-CT, e não há nada método de teste que permita a quantificação dessas fases. Em Métodos tradicionais, a quantificação das fases de sílica cristalina no produto (ou produtos) de diatomita também inclui o teor da fase de opalina (opala-C e opala-CT). Mais especificamente, esses Métodos tradicionais tratam as fases de opalina como se fossem cristobalita e, dessa forma, quantificam a combinação de cristobalita mais fases de opalina como o “teor de cristobalita” de um produto; isso resulta em uma estimativa excessiva do teor de cristobalita do produto (e uma estimativa excessiva do teor de sílica cristalina do produto).
[0073] Os inventores desenvolveram uma nova técnica para caracterizar e quantificar o teor de opala-C e o teor de cristobalita de produtos. A diferenciação entre opala-C e opala-CT não é tentada nessa revelação. Embora não seja provável que tanto opala-C quanto opala-CT estejam presentes ao mesmo tempo nos produtos discutidos nesse relatório descritivo, se ambas as fases estão presentes, as fases de opala-C e opala-CT não são consideradas separadamente. Ao contrário, o total de ambas as fases é identificado como opala-C e quantificado no total (por % do peso) como opala- C. Em outras palavras, se ambas as fases estão presentes, elas são tratadas coletivamente como se fossem parte de uma fase. Dessa forma, o termo “opala-C” é usado nesse relatório para significar opala-C e/ou opala-CT, a menos que indicado ao contrário pelo contexto no qual é usado.
[0074] Eles usaram sua nova técnica para caracterizar e quantificar o teor de opala-C (e/ou opala-CT) e de sílica cristalina (por exemplo, cristobalita) de vários produtos comerciais de diatomita que são calcinados diretamente ou fluxo-calcinados e determinaram que certos produtos de calcinação direta e certos produtos fluxo-calcinados para os quais os componentes físicos já são de domínio público contêm níveis significantes de opala-C (e/ou opala-CT), mas não possui níveis detectáveis de cristobalita. Esse resultado é tanto surpreendente quando inesperado, pois esses produtos tinham sido previamente determinados, usando a técnica tradicional de Difração de Raios-X, como contendo níveis detectáveis de cristobalita e, como resultado, os componentes da Documentação de Sílica desses produtos são incorretamente superestimados.
[0075] Além disso, em um resultado igualmente surpreendente e inesperado, os inventores identificaram minérios de diatomita de certas composições que podem ser fluxo-calcinados usando fluxos que contêm sódio para produzir novos produtos contendo níveis significantes de opala-C (e/ou opala-CT), mas nenhum nível detectável de sílica cristalina. Esses produtos de sílica biogênica fluxo- calcinada de opalina também podem atender a outras exigências rigorosas de meios de filtração particulados, por exemplo, ferro, cálcio, alumínio e arsênico de baixa densidade de massa úmida e baixo grau de extração. Eles também podem ser combinados com outros materiais como, por exemplo, xerogéis e hidrogéis de sílica, taninos e polivinilpolipirrolidona (PVPP), para torná-los mais eficazes em separações sólido- líquido especializadas, tais como aquelas comuns para a produção de vinho e cerveja. Além disso, esses produtos de sílica biogênica fluxo-calcinada de opalina podem ainda ser tratados por lavagem com ácido para aumentar sua adequabilidade para uso em filtrações de alta pureza como, por exemplo, aquelas relacionadas à fabricação de bebidas especiais, substâncias químicas especiais e de biofarmacêuticos. A lavagem com ácido aumenta sua adequabilidade, pois remove impurezas residuais presentes nos produtos que podem ser potencialmente dissolvidas e transferidas para as suspensões de alta pureza que estão sendo filtradas. Em função das preocupações associadas à inalação de sílica cristalina, há uma necessidade por produtos de diatomita calcinada diretamente e fluxo- calcinada que não contenham sílica cristalina. Foram dedicados esforços significantes para o desenvolvimento de produtos de diatomita calcinada diretamente e fluxo- calcinada que compreendem níveis reduzidos de sílica cristalina com sucesso técnico limitado e basicamente sem nenhum sucesso comercial. Para produtos fluxo-calcinados, que têm sido tradicionalmente produzidos como pós brilhantes, brancos, que são classificados para produzir enchimento de co-produto e produtos para meio auxiliar de filtragem, os esforços se concentraram no desenvolvimento de produtos fluxo-calcinados brancos contendo teor baixo ou nenhuma sílica cristalina, porque as especificações para enchimentos de diatomita fluxo-calcinada exigem que os produtos possuam alto brilho e brancura.
[0076] Para uma das presentes invenções, os inventores decidiram se concentrar no desenvolvimento de meios auxiliares de filtragem fluxo-calcinados contendo níveis reduzidos ou indetectáveis de sílica cristalina independentemente da cor do produto, e foram bem-sucedidos. Embora esses novos produtos, que compreendem tanto novos componentes físicos quanto nova Documentação de Sílica, possuam utilidade limitada como aditivos funcionais em muitas aplicações, eles têm excelente utilidade quando usados como meios de filtração.
[0077] A produção de produtos de sílica biogênica fluxo- calcinada livre de sílica cristalina exige seleção de minério adequada, condições de calcinação definidas e tratamento pós-calcinação, e caracterização adequada de fases de sílica e documentação destas. A seleção do minério não envolve apenas uma avaliação da montagem da diatomácea presente e da condição das frústulas, mas também caracterização de minerais de detritos e precipitados associados. As espécies de diatomáceas vêm em diversos formatos e tamanhos, e a espécie presente em qualquer depósito de diatomita particular influencia as características físicas de produtos acabados feitos a partir dela. Por exemplo, algumas montagens são mais adequadas para aplicações de filtração específicas do que outras. Além disso, a condição ou integridade global das frústulas diatomáceas influencia as características dos produtos finais. Alguns depósitos de diatomita ou estratos nela presentes contêm vários pequenos fragmentos de frústula e muito poucas frústulas diatomáceas inteiras. Produtos feitos usando essas matérias-primas refletem essa morfologia de partida, por exemplo, por terem permeabilidade muito baixa. Quaisquer grãos de quartzo (mineral de detritos associado) presentes no minério devem ser caracterizados como quantidade relativa e tamanho nominal, de modo que possam ser feitas previsões quanto à viabilidade da remoção dessa fase durante o processamento. Alguns minérios são inadequados, pois os grãos de quartzo são muito finos (submícron) e finamente dispersos dentro da matriz diatomácea. Além de quartzo, os materiais não siliciosos dentro do minério são de importância crucial. Minérios diatomáceos que não contêm minerais contendo alumínio e ferro com grãos extremamente finos (minerais de detritos e/ou precipitados associados) em quantidade suficiente tendem a desvitrificar quando fluxo-calcinados e formam rapidamente cristobalita. As condições de processamento também são importantes, embora a quantidade de fluxo e a temperatura da calcinação estejam dentro da faixa normal para produtos de diatomita fluxo-calcinada em geral. Temperaturas extremamente elevadas (> 1.150°C) e quantidades de fluxo elevadas (>8% do peso como Na2CO3) devem ser evitadas. Finalmente, esses produtos também compreendem Documentação de Sílica adequada. Sem esse elemento essencial, sua utilidade pode ser acentuadamente e desnecessariamente restrita. A Documentação de Sílica adequada resulta do uso dos novos métodos de teste/quantificação descritos nesse relatório descritivo.
Descrição dos Métodos de teste Opala-C (e/ou opala-CT) vs. Cristobalita
[0078] Há características distintivas entre opala-C (e/ou opala-CT) e cristobalita que podem ser medidas, apesar de nem sempre precisamente. Opalas sempre contêm alguma água que existe como grupos silano internos ou anexados, embora a cristobalita seja anidra. Dessa forma, é possível realizar um “teste de perda por ignição” para ver se existe água de hidratação em uma amostra. Esse teste deve ser realizado em temperatura elevada (por exemplo, 980°C-1.200°C, preferivelmente, 982°C-1000°C) por um tempo suficiente (pelo menos 1 hora), de modo que a água ligada quimicamente possua a possibilidade de se dissociar e volatilizar. A medição precisa da massa da amostra (até o 0,1 mg mais próximo) antes e depois desse tratamento permite a quantificação de voláteis, incluindo a água de hidratação, com uma resolução até melhor do que 0,01%. O método C571 do “American Society for Testing and Materials” (ASTM) fornece um protocolo adequado para determinação de perda por ignição de amostras que compreendem diatomita. Amostras que são determinadas como contendo perda por ignição mensurável (geralmente over 0,1% do peso) possuem o potencial para serem opala-C (e/ou opala-CT).
[0079] XRD, por exemplo, XRD do pó, também pode ser usada para diferenciar entre opala-C e α-cristobalita. O padrão de difração de cristobalita contém picos de Bragg agudos, mais notavelmente em 22,02°, 36,17°, 31,50° e 28,49° 2θ. O padrão de difração de opala-C (e/ou opala-CT) é menos bem definido, quando comparado com cristobalita, com picos mais amplos e menos numerosos que podem ser indicativos de espalhamento radial, e não picos de Bragg verdadeiros. As localizações dos picos primários e secundários são similares àquelas de cristobalita, mas os picos a 31,50° e 28,49° 2θ estão ausentes ou muito pobremente desenvolvidos. Para resumir, o padrão de difração de opala-C (e/ou opala-CT) difere daquele de α-cristobalita nas seguintes formas: o pico primário (22°) e o pico secundário (36°) estão no maior espaçamento-d (ângulo 2θ menor), há um pico primário mais amplo para opala- C (e/ou opala-CT), como medido usando a estatística “Full Width at Half Maximum” (FWHM), opala-C (e/ou opala-CT) possui picos pobremente definidos a 31,50° e 28,49° 2θ, e um nível de base amorfo bem mais significante. Para uma descrição mais completa de XRD, por exemplo, XRD do pó, terminologia e prática, o volume por Klug e Alexander sobre a prática de XRD é aqui citado.
[0080] A diferenciação de opala-C de β-cristobalita com o uso de XRD é mais difícil; no entanto, Chao e Lu demonstraram que, por trituração de amostras de β- cristobalita com teor de alumina menor do que 10% do peso até tamanho de partícula fino, a maior parte da β- cristobalita é invertida na fase de α-cristobalita com mudanças de pico de padrão de XRD correspondentes. Isso não ocorre quando produtos de diatomita que compreendem opala-C (e/ou opala-CT) são finamente triturados e depois analisados com o uso de XRD - não há mudança de pico. Como uma questão de prática de XRD padronizada, todas as amostras descritas nesse relatório descritivo foram moídas antes da análise por Difração de Raios-X do pó.
[0081] Quando é difícil a diferenciação com base apenas no padrão de XRD, Miles e cols. advogam um tratamento térmico de vinte e quatro horas da amostra em temperatura muito elevada (1.050°C). Teoricamente, opala-C se desidratará e recristalizará como cristobalita. Os picos de difração ficarão mais agudos, mais intensos e mudarão. Picos de difração mais agudos são indicativos de ordem molecular de longo alcance crescente (tamanho do cristalito maior). A intensidade de pico crescente indica uma quantidade crescente da fase cristalina representada pelo pico. Uma mudança na localização do pico indica uma alteração na estrutura cristal, com aumento ou redução associada no espaçamento-d. Se cristobalita está presente na amostra original, o padrão de difração não irá se alterar significantemente. O problema potencial com essa técnica é quando uma amostra é composta por partículas individuais, algumas das quais poderiam ser opalina e outras que poderiam ser compostas por cristobalita. O aquecimento de uma amostra desse tipo converterá a fase de opalina em cristobalita, mas não afeta a cristobalita, e pode-se também argumentar subsequentemente que cristobalita também não estava presente na amostra original.
[0082] Existe outro problema com as técnicas de dissolução química de Miles, Hillier e outros. Hillier e cols. demonstraram com sucesso a eficácia de uma digestão com hidróxido de sódio para determinar se várias amostras de argila continham fases de opalina ou cristobalita. NaOH é capaz de dissolver todas as formas de sílica, mas exige mais tempo de contato para as variedades cristalinas em comparação com as opalas. Quando usado em amostras de diatomita (natural, calcinada diretamente e fluxo-calcinada), foi verificado que o método de Hillier não removia inteiramente as fases de opalina, incluindo opala-A. Isso ocorre mais provavelmente porque as partículas de diatomita são revestidas com precipitados quimicamente resistentes no estado natural (por exemplo, limonita), óxidos de ferro, quando calcinada diretamente, e uma fase vítrea ou do tipo vidro rica em sódio, quando fluxo-calcinada. Embora a extensão do tempo de contato de NaOH não aumente a dissolução das fases de opalina, os resultados podem ser inconsistentes entre amostras de produto diatomáceo produzido usando processos variáveis e a partir de diferentes matérias- primas.
[0083] Uma forma relativamente simples de confirmar a ausência de cristobalita dentro de uma amostra é salpicar a amostra (adicionar uma quantidade conhecida) com material de referência de padrão de cristobalita (ou seja, “Standard Reference Material 1879A” do “National Institute of Standards and Technology” (NIST)), realizar a análise por XRD na amostra estriada e depois comparar o padrão de difração da amostra não estriada original com o padrão da amostra estriada. Se o padrão de difração da amostra estriada simplesmente aumenta a intensidade dos picos primários e secundários, mas não mostra uma mudança de posição ou mostra picos adicionais, então a amostra original muito provavelmente contém cristobalita. Se o pico primário muda e se torna mais agudo (ou se resolve em dois picos separados), e picos secundários aparecem ou ficam bem mais definidos, então opala-C (e/ou opala-CT), e não cristobalita, está presente na amostra original.
[0084] Em resumo, para determinar se uma amostra de um produto que inclui diatomita contém cristobalita ou opala-C (e/ou opala-CT), e depois quantificar o teor de opala-C (e/ou opala-CT) e/ou de sílica cristalina envolve diversas etapas de acordo com o Método aprimorado revelado nesse relatório descritivo, daqui por diante denominado o “Método LH”.
[0085] Primeiro, é determinado se a amostra contém água de hidratação por meio de testagem de perda por ignição em temperatura elevada. Por exemplo, uma primeira porção (representativa) da amostra é obtida e a testagem de perda por ignição é realizada nessa primeira porção.
[0086] Em segundo lugar, é realizada a Difração de Raios- X do pó, e o padrão de difração resultante (primeiro) inspecionado. Por exemplo, preferivelmente, uma segunda porção da amostra (representativa) é obtida e XRD do pó é realizada na segunda porção. De preferência, a segunda porção é moída antes da XRD. O padrão de difração resultante (primeiro) é analisado quanto à presença ou ausência de opala-C (e/ou opala-CT) e cristobalita. O padrão de difração resultante (primeiro) também pode ser analisado quanto à presença ou ausência de outras fases de sílica cristalina (por exemplo, quartzo e tridimita) dentro da segunda porção (representativa) da amostra. Se o padrão de difração (primeiro) é obviamente indicativo de opala-C (ou opala-CT), então não é necessária análise adicional para determinar se a amostra contém cristobalita ou opala-C (e/ou opala-CT). Como discutido previamente nesse relatório descritivo, o padrão de difração de opala-C (e/ou opala-CT) difere daquele de α-cristobalita nas seguintes formas: o pico primário (22°) e o pico secundário (36°) estão no maior espaçamento-d (ângulo 2θ menor), há um pico primário mais amplo para opala- C (e/ou opala-CT), como medido usando a estatística “Full Width at Half Maximum” (FWHM), opala-C (e/ou opala-CT) possui picos pobremente definidos a 31,50° e 28,49° 2θ, e um nível de base amorfo bem mais significante.
[0087] Se o (primeiro) padrão de difração é questionável com relação a se opala-C (e/ou opala-CT) e/ou cristobalita está presente, então, de acordo com o Método LH, uma segunda análise por XRD é realizada para determinar se opala-C (e/ou opala-CT) e/ou cristobalita está presente. Dessa vez, a análise é realizada, preferivelmente, em outra porção representativa da amostra estriada com material de referência de padrão de cristobalita (NIST 1879a). Por exemplo, uma terceira porção (representativa) da amostra é obtida e depois estriada com material de referência de padrão de cristobalita (NIST 1879a) e XRD é realizada na terceira porção. O (segundo) padrão de difração resultante da XRD na terceira porção é analisado. De preferência, a terceira porção é moída antes da XRD. Se a amostra original (por exemplo, a segunda porção representativa) compreende opala- C (e/ou opala-CT), o salto de cristobalita modifica significantemente o padrão de difração (em relação àquele da segunda porção) com picos adicionais identificáveis a 22,02° e 36,17° 2θ, juntamente com picos mais proeminentes a 31,50° e 28,49° 2θ observados no (segundo) padrão de difração da terceira porção. Se a amostra original (mais especificamente, a sua segunda porção) compreende cristobalita, então a adição do salto de cristobalita (à terceira porção) resulta apenas em intensidade de pico aumentada e nenhuma outra alteração significante em relação ao (primeiro) padrão de difração da segunda porção (como observado no (segundo) padrão de difração da terceira porção).
[0088] A quantificação do teor de opala-C (e/ou opala- CT) de uma amostra de diatomita pode ser complicada, na medida em que seu padrão de difração é uma combinação de picos amplos e nível de base amorfo, e produtos de diatomita frequentemente contêm outras fases amorfas de Raios-X, além de opala. De acordo com o Método LH, uma estimativa da quantidade é obtida por tratamento dos picos de opala-C (e/ou opala-CT) (coletivamente, se ambas as fases estão presentes) do primeiro padrão de difração como se fossem cristobalita e a quantificação contra padrões de cristobalita como, por exemplo, NIST 1879a. Esse método de quantificação de opala- C (e/ou opala-CT), que denominamos o Método de XRD, normalmente subestimará o teor de opala-C (e/ou opala-CT), mas é eficaz para diversas finalidades, por exemplo, controle de qualidade da fabricação. Por clareza, esse Método de XRD é parte do Método em guarda-chuva LH. Alternativamente (sob o Método LH), pode ser medida uma medição por aquecimento de uma porção representativa da amostra (por exemplo, uma quarta porção) em temperatura muito elevada (por exemplo, 1.050°C) por um período estendido (por exemplo, 24 a 48 horas) até que a porção aquecida esteja totalmente desidratada. Isso desidrata completamente as fases de opalina e forma cristobalita (reduz o nível de componente de base amorfo). A análise por XRD é então realizada na quarta porção e a cristobalita no (terceiro) padrão de difração resultante da quarta porção pode ser quantificada contra os padrões de cristobalita para gerar uma estimativa do teor original de opala-C (e/ou opala-CT). De preferência, a quarta porção é moída antes da XRD. Desde que fluxo adicional não seja adicionado antes do aquecimento da quarta porção, e a temperatura mantida abaixo de 1.400°C, qualquer quartzo presente na quarta porção não se converterá em cristobalita.
[0089] Para obter o % do peso do teor total de sílica cristalina da amostra de acordo com o Método LH, a percentagem do peso da cristobalita identificada (se houver), a percentagem do peso do quartzo (se houver) e a percentagem do peso de tridimita (se houver) são adicionadas juntas para calcular a percentagem do peso total do teor de sílica cristalina na amostra. Para obter a percentagem do peso de quartzo ou tridimita constatada presente durante a análise do (primeiro) padrão de difração da segunda porção da amostra, cada um de quartzo ou tridimita pode ser comparado com seu respectivo padrão (por exemplo, NIST SRM 1878b para quartzo) para quantificação do teor, ou ser quantificado por meio do uso de um padrão interno (por exemplo, coríndon) e aplicável em relação às proporções de intensidade. Caso seja determinado pelo Método LH que cristobalita está presente, a cristobalita observada no (primeiro) padrão de difração da segunda porção da amostra pode ser comparada com seu respectivo padrão (por exemplo, NIST 1879a) para quantificação do teor, ou ser quantificado por meio do uso de um padrão interno (por exemplo, coríndon) e aplicável em relação a proporções de intensidade. No caso incomum quando há tanto opala-C (ou opala-CT) quanto cristobalita presentes e o pico primário da opala-C (ou opala-CT) não pode ser diferenciado ou dissociado daquele de cristobalita, a opala-C (ou opala-CT) e cristobalita são quantificadas como uma fase e relatadas como cristobalita. A quantidade de cristobalita assim relatada será maior do que a quantidade real na amostra. Como a amostra é uma amostra representativa do produto, a percentagem do peso total do teor de sílica cristalina na amostra é considerada como representando precisamente a percentagem do peso total do teor de sílica cristalina no produto do qual a amostra foi retirada.
[0090] Todo o trabalho de XRD do pó detalhado nesse relatório descritivo foi realizado usando um difratômetro Siemens® D5000 controlado com o software MDITM Datascan5, com radiação CuKα, centrifugação da amostra, monocromador de grafite e detector de cintilação. Os ajustes de potência foram de 50 KV e 36 mA, com um tamanho de etapa a 0,04° e 4 segundos por etapa. O software JADETM (2010) foi usado para análises de varreduras de XRD. A preparação da amostra incluiu moagem SPEX® em frascos de zircônia com meios de trituração de zircônia.
Permeabilidade e Densidade da massa úmida
[0091] A permeabilidade e densidade de massa de meios de filtro de diatomita são determinadas usando vários métodos estabelecidos. Esses parâmetros são úteis na caracterização de como é o desempenho de produtos de diatomita em aplicações de filtração. As amostras descritas nesse relatório descritivo foram analisadas quanto a essas propriedades usando um Permeâmetro Celatom (Patente U.S. N° 5.878.374), que é um instrumento automatizado que forma uma “torta de filtro” de uma amostra de diatomita de massa conhecida e depois mede todos os parâmetros exigidos necessários para calcular a permeabilidade e a densidade de massa úmida. As equações para o cálculo da densidade de massa úmida (WBD) e da permeabilidade estão listadas abaixo: Densidade de massa úmida (g/ml) = m / (h * A) Permeabilidade (Darcy) = (V * u * h) / (A * dP * t) Em que: A = área da seção transversal da torta (cm2) dP = queda de pressão através da torta (atm) t = time of flow (s) m = massa seca da amostra (g) u = viscosidade do filtrado (cp) V = volume do filtrado (ml) h = altura do torta (cm)
Metais solúveis da EBC (ferro, cálcio, alumínio, arsênico)
[0092] A “European Brewery Convention” (EBC) estabeleceu um compêndio de métodos de teste aceitos, incluindo um projetado para determinar a contribuição de metal solúvel de meios de filtro para filtrado (ou seja, cerveja). O teste de metais solúveis da EBC consiste na suspensão da amostra (2,5% de concentração de lama) por duas horas em temperatura ambiente em uma solução a 1% de hidrogenoftalato de potássio (pH de 4), filtração da suspensão, e depois análise do filtrado para o teor de metais usando espectrofotômetros AA ou ICP.
Ferro ASBC
[0093] A “American Society of Brewing Chemists” (ASBC) também estabeleceu um conjunto de métodos de teste relacionados à fabricação de cerveja, e ele inclui um usado para determinar a contribuição do ferro solúvel para a cerveja de meios de filtro. Esse método é amplamente usado na América do Norte. O teste consiste na suspensão do meio auxiliar de filtragem em cerveja desgaseificada em temperatura ambiente (2,5% de concentração de lama) por 6 minutos, filtração da suspensão e análise do filtrado para captação de ferro usando um método colorimétrico ou análise instrumental de adsorção atômica.
Propriedades ópticas
[0094] As propriedades ópticas de produtos podem ser caracterizadas com o uso do espaço de cor definido pela “Commission Internationale de I’Eclairage” (CIE), como o espaço de cor L*a*b*. A coordenada “L*” é uma medida de intensidade de luz refletida (0 a 100). A coordenada “a*” é o grau de vermelhidão (valor positivo) ou tom verde (valor negativo). A coordenada “b*” é o grau de amarelamento (valor positivo) ou tom azul (valor negativo). Um Chroma-Meter Konica Minolta® CR-400 foi usado para medir as propriedades ópticas de amostras descritas nesse relatório descritivo.
[0095] Foi observado que, sob as mesmas condições de calcinação (mesma quantidade de fluxo e temperatura de calcinação), produtos fluxo-calcinados de minérios diatomáceos de químicas diferentes terão cor e brilho diferentes como expressos em termos do espaço de cor L*a*b*. Também foi observado que a cor de um produto fluxo-calcinado, especialmente o valor b*, se correlaciona inversamente bem com a quantidade de opala-C (e/ou opala-CT) (como medida usando o Método de XRD) nele contida.
Cristobalita e quartzo respiráveis
[0096] A fim de abordar a questão de “quanta sílica cristalina respirável (RCS) está contida em um material fragmentado”, o “IMA Metrology Working Group” desenvolveu uma metodologia padronizada denominada a SWeRF - “Size- Weighted Respirable Fraction” (depois alterada para SWeFF, ou “Size-Weighted Fine Fraction”). Essa abordagem quantifica o teor de partículas respiráveis em um produto a granel que, se inalado quando transportado pelo ar, pode alcançar os alvéolos. Ela leva em conta as frações de distribuição de tamanho de partícula (PSD) como definidas no Standard do “European Committee for Standardization” CEN EN481 (que inclui um fator de densidade de partículas), e o teor de sílica cristalina dessas partículas, e é denominada a “Size- Weighted Fine Fraction” - sílica cristalina (SWeFFcs). Essa metodologia foi usada com relação aos resultados de amostras relatados nesse relatório descritivo. A XRD da amostra a granel foi realizada na fração menos de trama 500 (25 μm) de cada amostra para determinar o teor de sílica cristalina da fração fina. A distribuição do tamanho de partícula de cada amostra original foi determinada usando um Microtrac® S3500 (dispersão ultra-sônica, índice refrativo de partícula (RI) de 1,48, RI do fluido de 1,333, formato de partícula irregular, partículas transparentes). Uma densidade de partícula média de 1,15 também foi usada nos cálculos da SWeFF.
Teores de sílica cristalina de produtos de diatomita natural, calcinada diretamente e fluxo-calcinada que compreendem componentes físicos já de domínio público
[0097] As Tabelas 1, 2 e 3 mostram os teores de sílica cristalina de um grande número de produtos de diatomita natural, calcinada e fluxo-calcinada, como relatados na seção de dados de sílica cristalina das Folhas de Dados de Segurança (SDS) de EP Minerals, Imerys Filtration Minerals, Ceca, Dicalite Corp. e Showa Chemical. EP Minerals, Imerys Filtration Minerals, Ceca, Dicalite Corp. e Showa Chemicals são fabricantes de produtos de diatomita natural, calcinada e fluxo-calcinada. “Celatom” é uma marca registrada de EP Minerals. “Celite”, “Kenite”, e “Celpure” são marcas registradas de Imerys Filtration Minerals, “Clarcel” é uma marca registrada de Ceca, “Radiolite” é uma marca registrada de Showa Chemicals e “Dicalite” é uma marca registrada de Dicalite Corp. A tabela também mostra as faixas de permeabilidade aproximadas dos produtos de diatomita que correspondem à Documentação de Sílica.
[0098] Como as tabelas mostram, os produtos naturais, que são produtos de diatomita que são processados termicamente em temperaturas suficientes para secar o material, mas suficientemente baixas para evitar desidratação significante do componente de Opala-A da diatomita e também aglomeração significante da diatomita, estão disponíveis em faixas de permeabilidade de menos do que 0,01 até ligeiramente acima de 0,1 Darcy. Em função das temperaturas de processamento menores, produtos de diatomita natural geralmente eram relatados como contendo níveis baixos ou não mensurável de sílica cristalina, embora alguns produtos contenham até cerca de 4% do peso de sílica cristalina, geralmente na forma de quartzo.
[0099] As tabelas também mostram que, com base nos Métodos tradicionais empregados pelas empresas que fornecem os produtos neles listados, todos os produtos comerciais de diatomita calcinada diretamente e fluxo-calcinada contêm níveis detectáveis de sílica cristalina. As faixas de permeabilidade e teores de sílica cristalina para esses produtos são de 0,01 até acima de 20 Darcy e menos do que 5% do peso até mais de 90% do peso teor de sílica cristalina. Tabela 1. Documentação de SDS e faixa de permeabilidade para produtos de diatomita natural que compreendem componentes físicos já de domínio público.
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Tabela 2. Documentação de SDS e faixa de permeabilidade para produtos de diatomita calcinada que compreendem componentes físicos já de domínio público.
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Tabela 3. Documentação de SDS e faixa de permeabilidade para produtos fluxo-calcinados que compreendem componentes físicos já de domínio público.
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[00100] Como pode ser observado nas Tabelas 1, 2 e 3, é uma prática comum na indústria que empresas relatem faixas do teor de sílica cristalina em suas Folhas de Dados de Segurança. Essas faixas são algumas vezes expressas como “menos do que” certo nível de teor. Quando esse formato de relatório é usado, ele indica que o produto (ou produtos) contém níveis detectáveis de quartzo ou cristobalita, como for o caso, até a quantidade numérica indicada. Quando não há quartzo ou cristobalita presente, os fornecedores não relatam uma faia para o nível de teor.
[00101] Embora os métodos de relato, se compreendidos, indiquem que os produtos comerciais contêm, com base nos Métodos tradicionais, quantidades mensuráveis de quartzo ou cristobalita, os métodos de relato não fornecem uma indicação nítida dos teores médios ou típicos de sílica cristalina desses produtos. Como resultado, os inventores incluíram medições reais de produtos selecionados na Tabela 4 (medidos com o uso dos Métodos tradicionais).
[00102] A Tabela 4 mostra a permeabilidades e teores de sílica cristalina (como determinados usando Métodos tradicionais) de vários produtos comerciais de diatomita que compreendem componentes físicos já no domínio público, como caracterizados nos laboratórios de “EP Minerals’ Research and Development”. Os dados nessa tabela são consistentes com os dados das Tabelas 1, 2 e 3, e mostram que todos produtos de diatomita caracterizados com o uso de técnicas tradicionais de Difração de Raios-X quanto ao teor de sílica cristalina com permeabilidades entre 0,03 e 10 Darcy contêm níveis de sílica cristalina acima do limite de detecção, com a menor percentagem de teor de sílica cristalina em um nível de 0,1% do peso e o maior acima de 80% do peso. Essa tabela também mostra que, quando medidos pela utilização de Métodos tradicionais, todos os produtos de calcinação direta e de calcinação com fluxo contêm níveis mensuráveis de sílica cristalina e que alguns produtos de diatomita natural não contêm níveis mensuráveis de sílica cristalina. Tabela 4. Estimativas de teores de quartzo e cristobalita preparados por meio de Métodos tradicionais para produtos comerciais de diatomita que compreendem componentes físicos já de domínio público.
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[00103] Alguns produtos de calcinação direta e de calcinação com fluxo, quando analisados por Métodos tradicionais, foram relatados como contendo níveis muito baixos ou indetectáveis de sílica cristalina. Esses produtos foram relatados na literatura de patente, mas até hoje não foram comercializados. Veja, por exemplo, a Patente U.S. N° 8.084.392 (Lenz, e cols.), Patente U.S. N° 5.179.062 (Dufour) e Patente U.S. N° 9.095.842 (Nannini e cols.) .
Exemplos Exemplo 1 - Produtos que compreendem componentes físicos no domínio público e nova Documentação de Sílica
[00104] A Tabela 5 mostra os resultados da utilização do Método LH para a diferenciação de opala-C de cristobalita nas amostras listadas na Tabela 4. Quase metade das amostras foi reclassificada de compreendendo cristobalita para compreendendo opala-C. No entanto, somente poucas dessas são completamente livres de sílica cristalina, na medida em que quartzo ainda está presente na maioria. Além disso, por meio do uso do Método LH, a Documentação de Sílica associada com essas seria revisada para refletir a ausência de cristobalita e um nível reduzido ou indetectável de sílica cristalina. Tabela 5. Produtos que compreendem componentes físicos no domínio público e nova Documentação de Sílica.
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1 A quantificação de Opala-C se baseia no Método de XRD 2 Showa Radiolite 500 e 800 são produtos de calcinação direta
[00105] As Figuras 1 a 4 são padrões de Difração de Raios- X de quatro das amostras listadas na Tabela 5 com o standard stick pattern padronizado de baixa cristobalita superposto. A Figura 1 mostra o padrão para uma amostra de Celite 501. Esse meio auxiliar de filtragem fluxo-calcinado compreende cristobalita, mas não contém quartzo ou opala-C. A SDS atual reflete precisamente essa informação. A Figura 2 mostra o padrão de XRD para uma amostra de FP-4, um meio auxiliar de filtragem calcinado diretamente. O número de referência 10 identifica o pico primário e o número de referência 12 identifica o pico secundário nas Figuras Foi verificado que essa amostra compreende opala-C juntamente com quantidades menores de feldspatos e possivelmente hematita. A Documentação de Sílica para esse produto deve ser modificada para refletir a ausência de cristobalita. A Figura 3 é o padrão de difração de outro meio auxiliar de filtragem calcinado diretamente, FP-6. Nesse caso, a fase cristalina principal é cristobalita e nenhuma alteração precisa ser feita à SDS. Figura 4 é o padrão de difração de Dicalite 4500, um meio auxiliar de filtragem fluxo-calcinado. Essa amostra também compreende cristobalita, e a SDS atual reflete isso.
[00106] As Tabelas 6 e 7 apresentam dados físicos e químicos obtidos em muitas das amostras listadas na Tabela 5. Tabela 6: Dados físicos e químicos para produtos de diatomita selecionados que compreendem componentes físicos no domínio público.
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1 A quantificação de opala-C se baseia no Método de XRD Observação: FP-2, FP-3, FW-6, FW-14 e Celabrite são produtos de EP Minerals LLC; Radiolite 800 é um produto de Showa Chemical. Tabela 7: Dados físicos e químicos para produtos de diatomita selecionados adicionais que compreendem componentes físicos no domínio público.
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1 A quantificação de opala-C se baseia no Método de XRD Observação: Dicalite 4500 é um produto de Dicalite Minerals; Kenite 2500, Celite 512 e Celite Standard Super-Cel são produtos de Imerys Filtration Minerals; FP-6 é um produto de EP Minerals LLC.
[00107] A Figura 5 mostra o padrão de XRD da amostra FP- 2 (B12C0) (veja as Tabelas 4, 5, e 6) com o stick pattern padronizado de α-cristobalita superposto. Como pode ser observado, o pico primário de FP-2 (Nº de referência 10 na Figura 5) e pico secundário (N° de referência 12 na Figura 5) estão compensados (espaçamento-d maior) e os picos a 31,50° e 28,49° 2θ estão muito pobremente desenvolvidos. Esses fatores, juntamente com uma FWHM relativamente ampla, indicam que a fase de sílica representada é opala-C. picos menores atribuíveis a feldspatos também são evidentes.
[00108] A Figura 6 mostra o padrão de XRD da amostra de “Celabrite 2A20A13F” com o stick pattern padronizado de α- cristobalita superposto. Esse produto é um enchimento fino fluxo-calcinado, e o padrão de XRD combina com aquele de cristobalita “standard” muito bem.
[00109] As Figuras 7 e 8 mostram padrões de XRD da amostra “FP-3 B17E2” antes e depois da adição de padrão de cristobalita. A Figura 8 é uma visão aumentada dos picos primários nos padrões de XRD para a amostra “FP-3 B17E2”. O stick pattern padronizado de α-cristobalita está superposto nas Figuras 7 - 8. Quando comparado com o padrão de XRD da amostra não estriada, o salto de cristobalita resultou em um pico secundário bem definido (veja o número de referência 12), picos terciários bem definidos (veja o número de referência 14) a 31,50° e 28,49° 2θ e uma “corcova” visível no ressalto do pico primário (veja o número de referência 10). Isso é claramente uma evidência nítida de que a amostra original compreende opala-C, e não cristobalita.
Exemplos 2 a 6: Produtos de diatomita fluxo-calcinada que compreendem novos componentes físicos e nova Documentação de Sílica
[00110] Várias amostras de produtos de sílica biogênica fluxo-calcinada de opalina foram preparadas no laboratório de EP Minerals Research and Development de minérios selecionados de composição química incomum. Embora haja evidências de que opala-C, e não cristobalita, pode ser formar de minérios-padrão quando fluxo-calcinados em temperaturas relativamente baixas (ou seja, FW-6 1D17B14), o que normalmente não é o caso com produtos fluxo-calcinados. No entanto, com esses minérios selecionados, opala-C (e/ou opala-CT) se forma até mesmo quando fluxo-calcinados em temperaturas elevadas, por exemplo, 920°C a 1.150°C. Sem se prender a uma teoria, é teorizado que níveis incomumente elevados de compostos de alumínio e ferro finamente divididos nesses minérios inibam a formação de cristobalita durante calcinação com fluxo, embora outros fatores também pudessem influenciar. A Tabela 8 a presenta informação em relação às condições de processamento, características físicas e químicas e determinação da fase de sílica para vários produtos de sílica biogênica fluxo-calcinada de opalina. Tabela 8: Cinco exemplos de novos produtos de diatomita fluxo-calcinada.
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1 A quantificação de opala-C se baseia no Método de XRD
[00111] Todas as amostras listadas na Tabela 8 foram preparadas a partir de minério bruto pelas seguintes etapas: secagem a 120°C por 24 horas; esmagamento (britador de mandíbula) até menos 1,25 cm; moagem (com um moinho de martelo) até 99% de passagens de trama 70 (210 um); classificação usando um classificador ciclônico de “Federal Equipment Company” com fração grosseira descartada (média de 10%); adição de cinza de soda e misturação usando uma agitadora de tintas; calcinação em uma mufla em cadinhos de cerâmica; e peneiração em trama 70 com overs brushed através da peneira.
[00112] A Figura 9 mostra o padrão de XRD da amostra 18188-4 com e sem um salto de 5% do peso de cristobalita. O stick pattern padronizado de α-cristobalita está superposto na Figura 9. Como pode ser observado na Figura 9, o salto de cristobalita é facilmente distinguido da fase de opala-C original por meio da utilização do Método LH. Isso apresenta prova sólida de que a identificação da fase de opala-C está correta quando o Método LH é usado. Isso não necessitaria incluir avisos sobre sílica cristalina na Documentação de Sílica para esses cinco produtos fluxo-calcinados, embora a análise com o uso de Métodos tradicionais e interpretação tradicional de padrões de XRD indicassem que todas essas amostras teriam sido consideradas como compreendendo cristobalita aproximadamente nas mesmas percentagens como listadas para opala-C e, dessa forma, avisos de sílica cristalina seriam necessários. Como resultado, ambas as composições desses produtos e sua Documentação de Sílica são inéditas.
[00113] A Figura 10 é o padrão de difração de Raios-X da amostra 18188-9 superposto à mesma amostra com um salto de 15% do peso de cristobalita. O stick pattern padronizado de α-cristobalita está superposto na Figura 10. Embora o pico primário de cristobalita (10b) nesse caso ainda se superponha ao pico primário de opala-C (10a), a adição do salto mostra uma alteração significante no padrão, e não apenas um aumento na intensidade. A Figura 11 é uma visão aumentada do mesmo padrão de difração, mas centrada apenas na área do pico primário.
[00114] Pedaços das amostras 18184-3 e 18188-4 foram submetidos a tratamentos de hidratação pós-calcinação para reduzir ferro solúvel na cerveja, como medido por meio do protocolo de ASBC. O tratamento de hidratação consistiu na adição de água deionizada 6% a cada amostra, aquecimento a 90°C por 5 horas em um recipiente lacrado, e depois secagem a 105°C em um recipiente aberto para remover qualquer umidade livre restante. O ferro solúvel na cerveja por ASBC foi reduzido de 13 ppm para 7 ppm na amostra 18184-3, e de 14 ppm para 4 ppm na amostra 18188-4.
Exemplo 7 - Produto de diatomita fluxo-calcinada que compreende novo componente físico e nova Documentação de Sílica
[00115] Um minério de diatomita (S31 15-4-7B 35-40) foi moído por martelo, seco e classificado usando o classificador ciclônico de “Federal Equipment Company” para obter frações de dois tamanhos. A fração grosseira tinha um rendimento de massa de 27% e uma distribuição de tamanho de partícula de d10 = 30, d50 = 73 e d90 = 141 micrômetros. Foi feito um produto de alta permeabilidade a partir da fração grosseira por misturação com 7% do peso de cinza de soda como o fundente, calcinação em uma mufla a 1.038°C por 40 minutos e escovação através de uma tela de trama 70 para dispersão. O produto tinha uma permeabilidade de 30,5 Darcy e densidade de massa úmida de 0,33 g/ml. A Figura 12 mostra o padrão de difração por XRD para essa amostra. O stick pattern padronizado de α-cristobalita está superposto na Figura 12. A compensação do pico primário (10), FWHM, e ausência de picos terciários desenvolvidos 31,50° e 28,49° 2θ indicam que a fase presente é opala-C. A quantidade relativa de opala-C, calculada usando o Método de XRD, é de 31,3% do peso. Mais uma vez, por meio da utilização do Método LH, a Documentação de Sílica correta mostraria que o teor de sílica cristalina do produto é indetectável, enquanto a Documentação de Sílica tradicional que compreende dados desenvolvidos por meio de Métodos tradicionais mostraria inadequadamente que a amostra contém cerca de 31% do peso de sílica cristalina.
Exemplo 8 - Produto de diatomita fluxo-calcinada que compreende novo componente físico e nova Documentação de Sílica.
[00116] Uma amostra de minério de outro depósito (SIS B- 7) foi seca, esmagada, moído por martelo, e depois peneirada em trama 80 (177 μm). Cinza de soda (5% por peso) foi mesclada com a porção menor de trama 80, e a mistura calcinada em uma mufla elétrica a 927°C por 40 minutos. A Tabela 9 apresenta os dados no produto resultante. Nesse caso, a Documentação de Sílica quando preparada com informação desenvolvida pelo Método LH mostraria 0,1% do peso como quartzo, mas a Documentação de Sílica quando preparada usando os Métodos tradicionais mostraria cerca de 3% do peso de quartzo e cristobalita combinados. Tabela 9: Exemplo 8 - Dados de produto na amostra SIS B-7.
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1 A quantificação de opala-C se baseia no Método de XRD
Exemplos 9 a 13: Produtos de diatomita fluxo-calcinada que compreendem novos componentes físicos e nova Documentação de Sílica
[00117] A Tabela 10 apresenta informação em relação às condições de processamento, características físicas e químicas e determinação da fase de sílica para vários outros produtos de diatomita fluxo-calcinada e um produto de diatomita calcinada diretamente produzidos no laboratório, e ainda não disponíveis comercialmente. A maioria, mas nem todos esses, compreende opala-C. As condições de processamento incluem composição do fluxo, quantidade de fluxo, temperatura de calcinação ou sinterização, tempo de calcinação, tempo de sinterização ou semelhantes. Todas as amostras listadas na Tabela 10 foram preparadas a partir de minérios brutos diferentes pelas seguintes etapas: Secagem a 120°C por 24 horas; Esmagamento (britador de mandíbula) até menos 1,25 cm; Moagem (moinho de martelo) até 99% de passagens de trama 70 (210 μm); Classificação usando o classificador ciclônico de “Federal Equipment Company” com fração grosseira descartada (tipicamente 10%); Adição de cinza de soda e misturação usando uma agitadora de tintas; Calcinação em mufla em cadinhos de cerâmica; e Peneiração em trama 70 com overs brushed através da peneira. Tabela 10: Cinco exemplos adicionais de novos produtos de diatomita.
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1 A quantificação de opala-C se baseia no Método de XRD
[00118] A Figura 13 mostra o padrão de difração da amostra HV2BH-E (Tabela 10) com um salto de 5% do peso de cristobalita adicionado. O stick pattern padronizado de α- cristobalita está superposto na Figura 13. Mais uma vez, o pico primário (10a) de opala-C é facilmente distinguido do pico primário (10b) de cristobalita. A Figura 14 mostra um padrão similar para a amostra HV2-F. Ambas essas amostras também compreendem quantidades menores de feldspato e possível hematita. A Figura 15 apresenta o padrão de difração da amostra S3115-E com um salto de 5% do peso de cristobalita e o stick pattern padronizado de α-cristobalita superposto. Essa amostra também compreende feldspatos significantes, 0,5% do peso de quartzo e outras fases cristalinas, mas não contém cristobalita. A Figura 16 mostra o padrão de XRD da amostra LCS3-H, estriada com 28% do peso de salto de cristobalita e o stick pattern padronizado de α-cristobalita superposto. Nesse caso, o pico primário de cristobalita adicionado (10b) não é distinguível do pico primário original (10). Dessa forma, é mais provável que a amostra original compreenda cristobalita, apesar de um pouco pobremente ordenada. Essa amostra contém uma percentagem relativamente baixa de alumínio e ferro. Quando caracterizadas usando o Método LH, a Documentação de Sílica para as primeiras quatro amostras exibiria níveis indetectáveis de cristobalita, mas duas das quatro exibiriam níveis baixos de quartzo (0,1% do peso e 0,5% do peso, respectivamente). Quando caracterizadas usando Métodos tradicionais, a Documentação de Sílica das primeiro quatro amostras exibiria 9% do peso, 27% do peso, 24% do peso, e 8 % do peso de sílica cristalina total, respectivamente. O Exemplo 13 (LCS3-H), quando caracterizado pelo Método LH ou por Métodos tradicionais, exibiria cerca de 47% do peso de cristobalita, antes da adição do salto.
Exemplos 14 a 18: Produtos de diatomita fluxo-calcinada que compreendem novos componentes físicos e nova Documentação de Sílica
[00119] A Tabela 11 contém dados relacionados às amostras coletadas de um experimento em escala de produção realizado em dezembro de 2015 na instalação de EP Minerals’ Vale, Oregon. Todas as amostras foram fluxo-calcinadas com cinza de soda. O Exemplo 14 é uma amostra de um produto acabado do experimento em escala de produção. Os Exemplos 15 e 16 são amostras de descarga de fornalha que foram classificadas no laboratório. Os Exemplos 17 e 18 são amostras de alimentação de fornalha que foram fluxo-calcinadas no laboratório sobre condições controladas. Tabela 11: Dados de amostra de experimento de planta, dezembro de 2015.
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1 A quantificação de opala-C se baseia no Método de XRD
[00120] A Figura 17 mostra o padrão de XRD para o Exemplo 14 (FEBH). Essa amostra compreende opala-C mais pouco feldspato. A Figura 18 mostra o padrão de XRD associado com o Exemplo 16 (KD 15:30). Mais uma vez, ele exibe características de opala-C. Esses dois padrões são típicos de todos aqueles associados com o experimento. O stick pattern padronizado de α-cristobalita está superposto nas Figuras 17 - 18.
[00121] Para quatro dessas cinco amostras, a Documentação de Sílica exibiria níveis indetectáveis de sílica cristalina quando caracterizadas usando o Método LH, enquanto o Exemplo 16 (KD 15:30) não exibiria cristobalita, mas 0,1% do peso de quartzo. Usando o Método tradicional para caracterização, as cinco amostras exibiriam cerca de 18% do peso, 6% do peso, 32% do peso, 7% do peso e 7% do peso de sílica cristalina, respectivamente.
Exemplo 19: Produtos de diatomita que compreendem aluminatos de metal alcalino e nova Documentação de Sílica
[00122] A Publicação de Patente U.S. 2014/0.035.243 A1 por Wang e cols. ensina um método de produção de teor reduzido de ferro solúvel em meios auxiliares de filtragem de diatomita pela utilização de um aluminato de metal alcalino como um fundente. Nesse exemplo, o impacto do fundente sobre a formação de sílica cristalina durante a calcinação com fluxo de diatomita é examinado por comparação de uma amostra com fluxo de aluminato de sódio (NaAlO2 ^xH2O) contra uma amostra com fluxo de cinza de soda. Um produto de diatomita natural de EP Minerals, LCS-3, feito a partir de um minério extraído do depósito de Horseshoe Basin no norte de Nevada, foi usado como o material de partida. A composição de elementos principal de diatomita, como determinada por análise por fluorescência de Raios-X dispersiva de comprimento de onda (XRF) e apresentada na base inflamada, está listada na Tabela 12. Ele possuía um teor relativamente baixo de Al2O3. A cinza de soda usada era de trama -325 (-44 μm) e, antes do uso, foi escovada através de uma peneira de trama 100 sobre a diatomita em uma proporção desejada. O aluminato de sódio usado era um pó úmido e continha 24,6% do peso total de água livre e ligada. Uma quantidade desejada de aluminato de sódio foi pré-misturada e moída em conjunto com 0,5 g da mesma diatomita manualmente em um conjunto de pilão e almofariz e depois escovada através de uma peneira de trama 100 no resto de diatomita para ser calcinada. Cada uma das amostras de diatomita com fluxo adicionado foi misturada em um jarro em uma agitadora de tintas. A calcinação com fluxo foi realizada em um cadinho de cerâmica por aquecimento em uma mufla a 649°C por 40 minutos. Após resfriamento, as amostras fluxo-calcinadas foram dispersas através de uma peneira de trama 70 por ro-tapping. Amostras fluídas tanto com 4% do peso de cinza de soda quanto com 8% do peso de aluminato de sódio tinham permeabilidade similares (cerca de 1,3-1,5 Darcy) e densidade de massa úmida similar (cerca de 0,28 g/cc). Os resultados analíticos (usando o Método LH e o Método de XRD) dos produtos fluxo-calcinados são mostrados na Tabela 13 e nas Figuras 19-20. A Figura 19 ilustra os resultados para a amostra de diatomita fluxo- calcinada com cinza de soda, e a Figura 20 ilustra os resultados para a amostra de diatomita fluxo-calcinada com aluminato de sódio. Os stick patterns padronizados de α- cristobalita (16), albita (18) e quartzo (20) estão superpostos nas Figuras 19-20. Ambas as amostras tiveram aproximadamente as mesmas contagens de difração de Raios-X no pico primário de 22° (10); no entanto, suas cristalinidades de sílica são significantemente diferentes: a amostra com fluxo de cinza de soda (Figura 19) mostra um padrão de varredura de XRD de cristobalita, mas a amostra com fluxo de aluminato de sódio (Figura 20) é nitidamente opala-C, como demonstrado pelas mudanças dos picos primários (10) e secundários (12) e ausência dos picos terciários (14) a 31,50° e 28,49° 2θ (veja também a Tabela 13). A formação de opala-C ao invés de cristobalita no produto com fluxo de aluminato de sódio nega a necessidade de listar cristobalita em sua Folha de dados de segurança como um risco para a saúde. É concebível que um material de alimentação de diatomita contendo menos do que 0,1% do peso ou um nível indetectável de quartzo resultaria em menos do que 0,1% do peso ou um nível indetectável de quartzo no produto, o que permite também a não listagem de quartzo na folha de dados de segurança.
[00123] No Exemplo 19, a Documentação de Sílica exibiria cerca de 35% do peso e 0,1% do peso de sílica cristalina para as duas amostras, respectivamente, quando preparadas por meio da utilização do Método LH, mas cerca de 35% do peso e cerca de 32% do peso de sílica cristalina, respectivamente, quando preparadas por meio do uso de Métodos tradicionais. Tabela 12. Composição de óxido principal de diatomita natural LCS-3 usada nesse estudo (inflamada).
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Tabela 13. Análise por XRD usando o Método LH e o Método de XRD de LCS-3 fluxo-calcinado com base em amostras de DE com ou sem aditivo de Al.
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* Como base.
Exemplo 20: Produtos de diatomita que compreendem aditivos de alumina e nova Documentação de Sílica.
[00124] A Publicação de Patente U.S. 2015/0129490 A1 por Wang e cols. ensina um método de produção de teor reduzido de ferro solúvel em meios auxiliares de filtragem de diatomita pela utilização de pó fino de alumina (Al2O3) ou hidróxido de alumínio (Al(OH)3) como um aditivo. Hidróxido de alumínio também é denominado triidrato de alumínio ou ATH. Em uma das modalidades descritas no pedido, um aditivo de alumina ou ATH é usado em conjunto com cinza de soda na calcinação de diatomita com fluxo. Nesse exemplo, o efeito da alumina ou hidróxido de alumínio sobre a formação de sílica cristalina de diatomita fluxo-calcinada com cinza de soda é examinado. Os aditivos de alumínio testados incluem um pó de α-alumina de 0,3 μ de Electron Microscopy Sciences, Hatfield, PA, EUA (N° de Catálogo 50361-05) e um pó de hidróxido de alumínio de Huber Engineered Materials, Atlanta, GA, EUA, Hydral® 710. Análises nas amostras mostram que o primeiro possui uma umidade livre de <0,2% do peso e uma área de superfície específica de 24,2 m2/g e o último uma umidade livre de 12,9% do peso, uma área de superfície específica de 4,0 m2/g e um tamanho de partícula mediano de 1,7 μm. A mesma diatomita natural LCS-3 e cinza de soda e os mesmos procedimentos experimentais e condições usados no Exemplo 19 foram usadas nos exemplos atuais. A amostra feita com 5,1% do peso de cinza de soda e 4,2% do peso de alumina de 0,3 μ tinha uma permeabilidade de 0,88 Darcy e densidade de massa úmida de 0,33 g/cc, enquanto aquela feita com 5,0% do peso de cinza de soda e 6,2% do peso do hidróxido de alumínio de 1,7 μ (Hydral 710) tinha uma permeabilidade de 1,2 Darcy e 0,29 g/cc de densidade de massa úmida.
[00125] A Figura 21 ilustra os resultados para a amostra de diatomita fluxo-calcinada com cinza de soda e alumina de 0,3 μ, e a Figura 22 ilustra os resultados para a amostra de diatomita fluxo-calcinada com cinza de soda e com ATH de 1,7 μ. Os stick patterns padronizados de α-cristobalita (16), albita (18) e quartzo (20) estão superpostos nas Figuras 2122. Análises nos produtos mostram que, enquanto a amostra com fluxo de cinza de soda de Figura 19 tem um padrão de varredura de XRD de cristobalita, a adição de alumina de 3 μ alterou a fase para aquela de opala-C (veja a Figura 21), como demonstrado pelas mudanças dos picos primários e secundários (10, 12) e a ausência dos picos terciários (veja também a Tabela 13). No entanto, a adição de ATH de 1,7 μ à calcinação com fluxo de diatomita não inibiu a formação de cristobalita (Tabela 13, Figura 22). Mais do que 0,1% do peso de quartzo permaneceu no produto, no qual alumina de 0,3 μ foi adicionada, o que pode ser evitado se uma diatomita que não contém quartzo é usada como a matéria-prima.
[00126] No Exemplo 20, a Documentação de Sílica mostraria que os produtos contêm cerca de 0,3% do peso e 29% do peso de sílica cristalina, respectivamente, quando caracterizados por meio da utilização do Método LH, mas conteria cerca de 24% do peso e cerca de 29% do peso de sílica cristalina, respectivamente, quando caracterizados por meio do uso do Método tradicional.
Exemplo 21: Produtos de diatomita que compreendem aditivos de alumina e nova Documentação de Sílica
[00127] A Publicação de Patente WO 2015/0.069.432 A1 por Wang e cols. ensina um método de produção de teor reduzido de arsênico solúvel em meios auxiliares de filtragem de diatomita pela utilização de hidróxido de alumínio ou triidrato (ATH) como um aditivo. Em uma das modalidades descritas no pedido, pó de ATH é usado como um aditivo na calcinação direta de diatomita. Nesse exemplo, o impacto de ATH sobre a formação de sílica cristalina em diatomita calcinada diretamente é examinado. O aditivo de ATH testado foi um pó de R.J. Marshall Co., Southfield, MI, EUA, que possui um tamanho de partícula mediano de 18 μm, 1,0 m2/g de área de superfície específica e <1% do peso de umidade livre. Calcinações diretas da mesma diatomita natural LCS-3, com ou sem o aditivo de ATH, foram feitas com os mesmos procedimentos experimentais e sob as mesmas condições usadas no Exemplo 19. As amostras calcinadas diretamente, com 6,2% do peso ATH e sem, tiveram permeabilidade de 0,16 e 0,15 Darcy e densidade de massa úmida de 0,25 e 0,34 g/cc, respectivamente.
[00128] A Figura 23 ilustra os resultados para a amostra de diatomita calcinada diretamente, e a Figura 24 ilustra os resultados para a amostra de diatomita calcinada diretamente com aditivo de ATH. Os stick patterns padronizados de α- cristobalita (16), albita (18) e quartzo (20) estão superpostos nas Figuras 23 - 24. Cristobalita não se formou em qualquer produto, como demonstrado por seus padrões de varredura de XRD, nos quais tanto os picos primários quanto os secundários (10, 12) estavam dispostos nos respectivos ângulos menores do que aquele de cristobalita, e os picos terciários estavam ausentes (Figuras 23-24 e Tabela 13). Mais do que 0,1% do peso de quartzo permaneceu em ambos os produtos, o que pode ser evitado se uma diatomita não quartzo é usada como a matéria-prima.
[00129] No Exemplo 21, a Documentação de Sílica mostraria que os produtos contêm cerca de 0,2% do peso e cerca de 0,3% do peso de sílica cristalina, quando caracterizados por meio da utilização do Método LH, mas cerca de 9% do peso de sílica cristalina em cada quando caracterizados por meio do uso do Método tradicional.
Exemplo 22: Produtos de diatomita que compreendem um aglutinante de silicato de potássio e nova Documentação de Sílica
[00130] A Patente U.S. N° 9.095.842 por Nannini e cols. ensina um método de produção de produtos de diatomita com sílica cristalina reduzida com uma grande faixa de permeabilidade por adição de silicato de potássio à diatomita natural e calcinação. Foi preparada uma amostra usando essa técnica, e comparada com uma amostra do mesmo material calcinado diretamente, sem o aditivo de silicato de potássio, ou seja, a amostra de controle. Um produto de diatomita natural denominado CelawhiteTM foi usado como o material de partida. Cinco (5) % do peso de silicato de potássio (silicato de potássio KASOLV® 16) foram adicionados a uma porção representativa do Celawhite, e depois essa e outra porção representativa do Celawhite sem o aditivo foram colocadas em cadinhos de cerâmica e calcinadas diretamente em uma mufla de laboratório a 1.038°C por 45 minutos. Após resfriamento, as duas amostras foram dispersas através de uma peneira de trama 70 e analisadas. O uso do aditivo aumentou a permeabilidade do produto para 0,29 Darcy, em comparação com uma permeabilidade de 0,13 Darcy com a amostra de controle (a amostra sem aditivo de silicato de potássio). O pico de difração primário também diminuiu cerca de 80% daquele do controle (de 6,2% para 1,3%, quantificado usando o método de XRD). O pico primário (10) da amostra de controle (Figura 25) é indicativo de opala-C. Curiosamente, o pico primário (10) da amostra de teste com 5% do peso KASOLV®, quando comparado com aquele da amostra de controle, é alterado em direção a um pico indicativo de cristobalita (veja a Figura 26). As Figuras 25 e 26 mostram os padrões de difração da amostra de controle e de teste, respectivamente. O stick pattern padronizado de α-cristobalita está superposto nas Figuras 25 - 26.
[00131] No Exemplo 22, a Documentação de Sílica mostraria que o produto de controle calcinado diretamente não contém sílica cristalina, quando caracterizado por meio da utilização do Método LH, mas 6,2% do peso de sílica cristalina quando caracterizado por meio do uso do Método tradicional. A amostra calcinada diretamente com aditivo de silicato de potássio teria uma Documentação de Sílica que mostra 1,3% do peso de cristobalita por qualquer método.
Exemplo 23: Meios de filtração de compósito que compreendem nova Documentação de Sílica
[00132] O Pedido de Patente PCT N° PCT/US15/65572 por Wang e cols. ensina um método de produção de meios de filtração de compósito de diatomita e perlita expandida, com ou sem a presença de um fundente. Em certas modalidades da invenção, os meios de filtração de compósito podem não conter mais do que 0,1% do peso de qualquer fase de sílica cristalina, nem opala-C ou opala-CT. Em outras modalidades da invenção, os meios de filtro de compósito podem conter opala-C ou opala-CT quantificada de acordo com o Método LH, fases que podem ser caracterizadas como cristobalita pelo Método tradicional. Em outras modalidades adicionais, os meios de filtro de compósito podem conter uma pequena quantidade de cristobalita, como determinado por qualquer método. Alguns exemplos desses produtos de meios de filtro de compósito estão listados na Tabela 14. Todos esses produtos contêm menos do que 0,1% do peso ou uma quantidade indetectável de quartzo. Tabela 14. Exemplo 23 - Análise por XRD em produtos compósitos de diatomita-perlita selecionados.
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Exemplo 24: Trituração para diferenciar opala-C de β- cristobalita
[00133] Para confirmar que a fase de sílica identificada como opala-C em produtos que compreendem terra diatomácea não é β-cristobalita pobremente ordenada, a amostra descrita no Exemplo 16 foi analisada antes e depois da trituração de acordo com a evidência apresentada por Chao e Lu. Eles constataram que a trituração de uma amostra contendo β- cristobalita que compreende menos do que 10% do peso de alumina resultará em uma alteração de fase de β-cristobalita para α-cristobalita. Portanto, uma mudança de pico significante e picos adicionais devem ser evidentes no padrão de XRD após trituração se, na verdade, a amostra original compreende β-cristobalita. A Figura 27 mostra os padrões de XRD da amostra KD 15:30 antes da trituração (KD 1530 NO SPEX na Figura 27) e após trituração (K2 Disch 1530 na Figura 27). O stick pattern padronizado de α-cristobalita está superposto na Figura 27. Um pedaço da amostra foi triturado usando um moinho Spex® com meios cerâmicos. A d90 do material antes da moagem era de 122 μm, e a d90 após a moagem foi de 43 μm. Como pode ser observado na Figura 27, a moagem da amostra não resultou em uma mudança de pico significante, e nem apareceram picos adicionais no padrão. A amostra moída tinha uma intensidade de pico um pouco menor, mas isso é provavelmente em consequência da distribuição não uniforme da fase de opala-C na amostra original mais grosseira.
Exempl no 25: Reversão de fase
[00134] A Figura 28 mostra dois padrões de XRD de uma amostra de Ceca Clarcel DIF-N® (amostra # 17956). O stick pattern padronizado de α-cristobalita está superposto na Figura 28. A amostra foi analisada primeiro em novembro de 2012 (17956 2012-11-12 na Figura 28), e depois armazenada em um recipiente plástico lacrado. Ela foi reanalisada em janeiro de 2016 (17956 CECA CLARCEL DIFN_2016-01-15 na Figura 28), quase três anos mais tarde. Após considerar as diferenças na intensidade do tubo de Raios-X por meio do monitoramento periódico de padrões de controle, a diferença nos padrões ainda sugere uma perda líquida no teor de cristobalita de cerca de 25%, caindo de 80% cristobalita para 60% de cristobalita. Essa amostra também contém uma quantidade menor de feldspato, e a quantidade de feldspato não se alterou ao longo do período de três anos.
[00135] A Figura 29 mostra um resultado similar para uma amostra preparada no laboratório em novembro de 2015. O stick pattern padronizado de α-cristobalita está superposto na Figura 29. Essa amostra fluxo-calcinada (HV2-G) foi analisada com o uso de XRD, e depois reidratada sob pressão (HV2-G hidratada sob pressão_2015-12-03 na Figura 29). Ela foi reanalisada quase dois meses mais tarde (HV2-G PRESS HYD RUN #3_2016-02-05 na Figura 29). Mais uma vez, a fase de sílica (dessa vez opala-C) foi reduzida por cerca de 25%, de 6,2% para 4,7%. Uma quantidade menor de quartzo e feldspatos mais significantes contidos nessa amostra não foram afetados pelo período de envelhecimento de dois meses e reidratação sob pressão.
Exemplo 26: Uso de método óptico para estimar a quantidade da fase de sílica
[00136] A Tabela 15 mostra dados sobre amostras fluxo- calcinadas de minérios de diatomita com química de larga escala diferente, fluxo-calcinadas exatamente sob as mesmas condições de processo (7% do peso de cinza de soda, fluxo- calcinadas a 927°C por 40 minutos). Os dados mostram um relacionamento inverso absoluto entre o valor b* do espaço de cor L*a*b* e a quantidade de opala-C (e/ou opala-CT) ou cristobalita contida na amostra. A Figura 30 mostra graficamente esse relacionamento. Como a terceira etapa (riscar um pedaço com padrão de cristobalita) do Método LH para caracterização de opala-C (e/ou opala-CT) e cristobalita não foi realizada com essas amostras, não foi possível determinar definitivamente a fase de sílica em algumas das amostras. No entanto, parece que o relacionamento entre o tom das amostras fluxo-calcinadas e a quantidade de fase de sílica específica presente se estende através de opala-C e para cristobalita. Embora não absolutos, valores b* de menos do que 3 sob essas condições de calcinação indicam que a fase de sílica presente na amostra é provavelmente cristobalita. Inversamente, valores b* iguais ou maiores do que 3 indicam que a fase presente mais provavelmente opala-C (e/ou opala-CT).
[00137] É revelado um método de controle de processo para produtos que compreendem diatomita calcinada diretamente ou fluxo-calcinada e, mais especificamente, para produtos particulados que compreendem diatomita calcinada diretamente ou fluxo-calcinada. O teor de opala-C (e/ou opala-CT) ou de cristobalita desses produtos pode se alterar dependendo da composição mineral do minério de diatomita de partida que serve de fonte para uso no processo de fabricação por calcinação direta ou com fluxo. Para assegurar que o teor do produto acabado permanece consistente (e para assegurar revelação precisa do teor), amostras dos produtos podem ser testadas antes da remessa aos consumidores/distribuidores. A testagem por XRD pode ser demorada. É descrito abaixo um método eficiente para controlar a qualidade do produto e para confirmar a precisão contínua da revelação do teor.
[00138] O método estima o teor % do peso de cristobalita ou opala-C e opala-CT coletivas de um produto (que contém diatomita) usando as propriedades ópticas do produto. O método compreende a seleção de uma primeira amostra de teste representativa do produto para testagem. O método ainda compreende a determinação dos parâmetros do processo usados na produção da primeira amostra de teste do produto para a qual o teor % do peso de cristobalita ou o teor % do peso de opala-C e opala-CT (coletivas) deve ser estimado. Os parâmetros do processo podem incluir, sem limitação, um ou mais dos seguintes: composição e quantidade do fluxo, temperatura de calcinação, temperatura de sinterização, tempo de calcinação, tempo de sinterização, tempo de residência na fornalha ou composição da atmosfera da fornalha.
[00139] O método ainda compreende a determinação das propriedades ópticas dessa primeira amostra de teste do produto. As propriedades ópticas incluem, sem limitação, um ou mais dos seguintes: valores do espaço de cor: valor b*, valor a* ou valor L*. Por exemplo, os valores do espaço de cor valor b*, valor a* ou valor L* podem ser determinados usando um Minolta® Chroma-Meter Konica CR-400 ou semelhantes para perceber os valores da primeira amostra de teste.
[00140] O método ainda compreende a aplicação de um modelo para estimar o teor % do peso de cristobalita ou o teor % do peso de opala-C e opala-CT (coletivas) da primeira amostra de teste do produto com base nos parâmetros do processo e nas propriedades ópticas (da primeira amostra de teste) do produto.
[00141] Em uma modalidade, o modelo pode ser usado para estimar se o teor % do peso de cristobalita da primeira amostra de teste está acima de um valor limiar de cristobalita aceitável para o produto que está sendo testado. Por exemplo, se uma primeira amostra de teste que possui certo conjunto de parâmetros do processo é determinada como tendo um valor óptico b* percebido de menos do que 3, o modelo pode ser configurado para estimar que cristobalita está presente nessa primeira amostra de teste (e, por extensão, no produto) em um nível acima de um valor limiar de cristobalita aceitável desejado de, por exemplo, 0% do peso da primeira amostra de teste. Em outras modalidades, o valor limiar de cristobalita aceitável desejado (para o mesmo produto ou para um produto diferente) pode ser diferente. Em algumas modalidades, o modelo pode ser usado para estimar o % do peso de opala-C e opala-CT coletivas da primeira amostra de teste e compará-lo com outro limiar ou com uma faixa limiar aceitável.
[00142] Ainda em outra modalidade, o modelo pode ser usado para estimar um teor % do peso específico de cristobalita e/ou um teor % do peso de opala-C e opala-CT coletivas da primeira amostra de teste com base nos parâmetros do processo e nas propriedades ópticas medidas da primeira amostra de teste. Nessa modalidade, um valor específico é determinado/estimado pelo modelo para o teor % do peso de cristobalita e/ou um teor % do peso de opala-C e opala-CT coletivas, ao contrário de uma estimativa de se o teor é maior do que um valor limiar desejado para o % do peso. Similar ao exposto acima, o teor % do peso estimado pode ser comparado com um valor ou faixa limiar desejada. Em qualquer caso, o método pode usar um controlador que inclui um processador e um componente de memória para estimar o teor % do peso de cristobalita ou de opala-C e opala-CT coletivas da primeira amostra de teste.
[00143] Esse processador pode ser um microprocessador ou outro processador como conhecido na técnica. O processador pode ser configurado para executar instruções e gerar sinais de controle para estimativa/determinação do teor % do peso de cristobalita ou do teor % do peso de opala-C e opala-CT coletivas da primeira amostra de teste do produto (que resulta de um conjunto de parâmetros do processo) em função das propriedades ópticas medidas da primeira amostra de teste do produto. Essas instruções podem ser lidas ou incorporadas em um meio legível por computador, por exemplo, no componente de memória, ou fornecidas externamente ao processador. Em modalidades alternativas, circuitos impressos podem ser usados no lugar de, ou em combinação com, instruções de software para implementar um método de controle. O termo “meio legível por computador”, como usado nesse relatório descritivo, se refere a qualquer meio não transitório ou combinação de meios que participa no fornecimento de instruções ao processador para execução. Um meio desse tipo pode compreender todos os meios legíveis por computador, exceto para um sinal de propagação transitório. Formas comuns de meios legíveis por computador incluem, por exemplo, um pen drive, ou qualquer meio magnético, meio óptico, ou qualquer outro meio do qual um processador de computador pode ler. O controlador não está limitado a um processador e componente de memória. O controlador pode ser vários processadores e componentes de memória.
[00144] O modelo é configurado para estimar o teor % do peso de cristobalita ou de opala-C e opala-CT coletivas do produto com base em um ou mais relacionamentos identificados por meio de uma direta regressão (e/ou outro relacionamento matemático) do teor % do peso de cristobalita (como determinado pelo Método LH) ou do teor % do peso de opala-C e opala-CT coletivas (como determinado pelo Método LH) em função das propriedades ópticas de diversos produtos de teste fabricados sob os mesmos parâmetros do processo ou sob parâmetros do processo similares que a primeira amostra de teste do produto. É preferível que sejam os mesmos parâmetros do processo.
[00145] O método pode ainda compreender a realização de uma análise por XRD na primeira amostra de teste do produto, ou em uma segunda amostra de teste representativa do mesmo produto, se o teor % do peso de cristobalita estimado pelo modelo não é aprovado pela comparação com o limiar (por exemplo, está acima de um valor limiar aceitável). Em algumas modalidades, o método pode compreender a realização de uma análise por XRD na primeira amostra de teste do produto, ou em uma segunda amostra de teste representativa do mesmo produto, se o % do peso de opala-C e opala-CT coletivas estimado pelo modelo não é aprovado pela comparação com o limiar para opala-C e opala-CT (por exemplo, é maior do que a valor limiar, foram de uma faixa antecipada ou aceitável de valores limiares ou, em algumas modalidades, menos do que um valor limiar).
[00146] O método pode ainda compreender a remoção do inventário de vendas ou semelhantes, do produto ou do lote/batelada de produtos do qual a primeira (e segunda) amostra (ou amostras) de teste foi obtida, se o resultado da análise por XRD também indica que o teor % do peso de cristobalita está acima de um limiar aceitável. O termo “inventário de vendas” significa o inventário disponível para remessa aos distribuidores ou consumidores.
[00147] O método pode ainda compreender o ajuste de um ou mais parâmetros do processo (por exemplo, tempo ou temperatura de calcinação, % do peso de fluxo adicionado etc.) e/ou da fonte de minério de diatomita usada na fabricação do produto e repetição de algumas ou todas as etapas do método descritas acima até que qualquer cristobalita presente seja estimada pelo modelo ou determinada por análise por XRD como estando em um nível limiar aceitável ou abaixo dele (teor % do peso) (passe pela comparação com o limiar). Em algumas modalidades, o método pode ainda compreender o ajuste de um ou mais parâmetros do processo (por exemplo, tempo ou temperatura de calcinação, % do peso de fluxo adicionado etc.) e/ou da fonte de minério de diatomita usada na fabricação do produto e repetição de algumas ou todas as etapas do método descritas acima até que o % do peso de opala-C e opala-CT coletivas estimado pelo modelo ou determinado por análise por XRD passe pela comparação com um limiar desejado para opala-C e opala-CT, coletivamente.
[00148] Para construir o modelo, diversos produtos de teste são selecionados para um conjunto de parâmetros do processo (por exemplo, composição e quantidade do fluxo, temperatura de calcinação e tempo de calcinação). As propriedades ópticas de cada um dos produtos de teste são medidas (por exemplo, os valores do espaço de cor: valor b*, valor a* ou valor L*). O teor % do peso de cristobalita de acordo com o Método LH é medido para cada produto de teste. O teor % do peso de opala-C e opala-CT coletivas é medido para cada produto de teste de acordo com o Método LH (preferivelmente quantificado de acordo com o Método de XRD). Uma análise de regressão direta é então realizada (por exemplo, veja a Figura 30) para determinar o melhor relacionamento entre o teor % do peso de cristobalita ou o teor % do peso de opala-C e opala-CT (coletivas) dos produtos de teste (que resultam do conjunto de parâmetros do processo) em função das propriedades ópticas dos produtos de teste. Alternativamente, ou em adição, outra análise matemática apropriada pode ser usada para determinar um relacionamento matemático adequado entre o teor % do peso de cristobalita ou o teor % do peso de opala-C e opala-CT coletivas dos produtos de teste (que resultam do conjunto de parâmetros do processo) em função das propriedades ópticas dos produtos de teste. (De preferência essa análise é repetida por vários conjuntos de diferentes parâmetros do processo (e seus respectivos produtos de teste) para fornecer um modelo robusto para estimar o teor % do peso de cristobalita ou o teor % do peso de opala-C e opala-CT coletivas para diversos produtos que possuem diferentes parâmetros de processamento. Similar ao exposto acima, a construção do modelo pode ser obtida usando um controlador que inclui um processador e um componente de memória. O processador pode ser um microprocessador ou outro processador como conhecido na técnica. O processador pode ser configurado para executar instruções e gerar sinais de controle para determinação de um relacionamento entre o teor % do peso de cristobalita ou o % do peso de teor de opala-C (e/ou opala-CT) dos produtos de teste (que resultam do conjunto de parâmetros do processo) em função das propriedades ópticas dos produtos de teste. Essas instruções podem ser lidas ou incorporadas em um meio legível por computador, por exemplo, no componente de memória, ou fornecidas externamente ao processador. Em modalidades alternativas, circuitos impressos podem ser usados no lugar de, ou em combinação com, instruções de software para implementar um método de controle. O controlador não está limitado a um processador e componente de memória. O controlador pode ser vários processadores e componentes de memória.
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A quantificação de opala-C se baseia no Método de XRD
Exemplo 27: Fases de sílica respiráveis
[00149] Como discutido previamente, o teor respirável (e fases de sílica nele contidas) de uma amostra de pó a granel pode ser determinado por cálculo. Após a obtenção de informação da fase de sílica sobre a fração fina de uma amostra por meio de XRD, a distribuição de tamanho de partícula de toda a amostra é medida. CEN EN481 fornece um cálculo estatístico sobre a probabilidade de as partículas serem respiráveis com base em seu tamanho e densidade de partículas e, dessa forma, ele é aplicado à distribuição medida para determinar a fração respirável. A fração respirável é então multiplicada pela quantidade da fase de sílica para determinar a quantidade respirável daquela fase de sílica particular.
[00150] Duas amostras foram analisadas usando essa metodologia. As Figuras 31 e 32 apresentam suas distribuições de tamanho de partícula, e a Tabela 16 inclui os resultados da análise de respiráveis. Tabela 16: Resultados da análise de respiráveis (SWeFF).
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Exemplo 28: Documentação de sílica aprimorada - Amostra fluxo-calcinada
[00151] A Documentação de Sílica foi preparada for amostra 18188-9, tanto usando o Método tradicional (que identifica incorretamente opala-C como cristobalita) quanto o Método LH. A Tabela 17 é a informação de SDS para vendas dentro dos Estados Unidos preparada usando dados gerados por meio do Método tradicional para determinação do teor de cristobalita em produtos de diatomita fluxo-calcinada. A Tabela 18 é a informação de SDS corrigida usando dados gerados com o Método LH. Foram feitas alterações significantes nas seções 2 (riscos), 3 (composição), 8 (controles de exposição), 11 (informação toxicológica) e 15 (informação regulatória), em comparação com a informação de SDS mostrada na Tabela 17.
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Exemplo 29: Documentação de sílica aprimorada - amostra calcinada diretamente
[00152] Informação de Documentação de Sílica também foi preparada para produtos de calcinação direta similares a alguns daqueles descritos nas Tabelas 6 e 7. A Tabela 19 é a informação de SDS para vendas dentro dos Estados Unidos preparada com o uso de dados gerados pelo Método tradicional para determinação do teor de sílica cristalina nesses produtos de diatomita calcinada diretamente (aqueles que contêm algum quartzo mais opala-C identificada erroneamente como cristobalita). A Tabela 20 é a informação de SDS corrigida com o uso de dados gerados com o Método LH. Nesse caso, as alterações à Documentação de Sílica não são tão significantes quanto no Exemplo 28. No entanto, alterações importantes foram feitas nas seções 3, 8 e 11. Tabela 19: Informação de SDS para produtos calcinados diretamente que contêm quartzo com dados baseados nos Métodos tradicionais.
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Tabela 20: Informação de SDS para produtos calcinados diretamente que contêm quartzo com dados do Método LH.
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[00153] A Figura 33 ilustra uma modalidade exemplar do produto 4. O produto 4 inclui um componente físico 6 (do produto 4) e um componente de dados 9. O componente de dados 9 inclui a nova Documentação de Sílica 8. No exemplo mostrado na Figura 33, A Documentação de Sílica 8 inclui um rótulo de produto 8a, um código de barras 8b e uma SDS 8c. Isso não implica em que todos os três desses tipos de Documentação de Sílica 8 devem estar associados com certo produto 4. A Figura 33 é somente para fins exemplares. Em outras modalidades, a Documentação de Sílica 8 pode incluir, como discutido anteriormente, um ou mais de um documento (ou documentos) de suporte regulatório, revelação (ou revelações) de risco, Folha (ou folhas) de Dados de Segurança, rótulo (ou rótulos), rótulo (ou rótulos) do produto, código (ou códigos) de barras do produto, certificados de análise ou outras formas de dados eletrônicas ou impressas que documentam ou revelam o teor de sílica cristalina, ou a ausência de sílica cristalina no conteúdo, do produto 4. No exemplo ilustrado na Figura 33, a Documentação de Sílica 8 (associada ao produto 4) revela o teor de sílica cristalina presente (ou a ausência de sílica cristalina) no componente físico 6, como determinado, medido ou quantificado pelo Método LH. Como observado previamente, a ausência de sílica cristalina (por exemplo, cristobalita, quartzo, tridimita) é revelada por uma declaração explícita ou uma ausência de sílica cristalina do conteúdo do produto identificado pela Documentação de Sílica 8.
[00154] As revelações das publicações citadas abaixo são aqui incorporadas por referência na presente revelação em sua totalidade. Eichhubl, P, e R.J. Behl, 1998. “Diagenesis, Deformation, and Fluid Flow in the Miocene Monterey Formation”: Publicação Especial, Pacific Section, SEPM, V83, p.5-13. J.M. Elzea, I.E. Odom, W.J. Miles, “Distinguishing well-ordered opal-CT and opal-C from high temperature cristobalite by x-ray diffraction”, Anal. Chim. Acta 286 (1994) 107-116. Hillier, S., e D.G. Lumsdon. “Distinguishing opaline silica from cristobalite in bentonites: a practical procedure and perspective based on NaOH dissolution”, Clay Minerals (2008) 43, 477-486. Damby, David E., Llewellin, Edward W., Horwell, Claire J., Williamson, Ben J., Najorka, Jens, Cressey, Gordon, Carpenter, Michael, 2014, “The α-β phase transition in volcanic cristobalite”, Journal of Applied Crystallography, 47, 1.205-1.215. Chao, Chin-Hsiao, Lu, Hong-Yang, 2002, “Stress-induced β to α-cristobalite phase transformation in (Na2O + Al2O3)-codoped silica”, Materials Science and Engineering, A328, 267-276. Klug, H.P., & Alexander, L.E., 1974, “X-ray Diffraction Procedures”, John Wiley e Sons, Inc. Sílica, “Crystalline, by XRD 7500”, “NIOSH Manual of Analytical Methods”, Quarta Edição, 2003.
Aplicabilidade industrial
[00155] Os ensinamentos dessa revelação incluem produtos que compreendem diatomita em pó e nova Documentação de Sílica, e o novo novel Método LH associado para determinação e quantificação do teor de sílica desses produtos (por exemplo, o teor de opala-C (e/ou opala-CT), cristobalita, quartzo ou tridimita). Esses produtos, adequadamente caracterizados por Documentação de Sílica com base no Método LH, fornecem benefícios na análise de riscos potenciais do produto, incentivos apropriados para os produtores de produtos que incluem diatomita para desenvolver e introduzir novos produtos que compreendem níveis reduzidos de sílica cristalina e informação aprimorada em relação às exposições potenciais tanto de trabalhadores quanto de consumidores à sílica cristalina, e sílica cristalina respirável. Além disso, o novo Método LH revelado nesse relatório descritivo para determinação e quantificação do teor de opala-C (e/ou opala-CT) e sílica cristalina (cristobalita, quartzo, tridimita) de produtos que incluem diatomita e método de controle de processo revelado nesse relatório descritivo fornecem controle de qualidade eficaz e inédito durante a fabricação desses produtos.
[00156] Além disso, os ensinamentos da presente revelação podem ser praticados na escala industrial para o fornecimento de novos meios de filtração, carreadores, absorventes, enchimentos funcionais e semelhantes que incluem níveis baixos ou indetectáveis de sílica cristalina. Esses novos produtos, e métodos de produção desses produtos, beneficiam usuários, manipuladores e fabricantes por redução da exposição à sílica cristalina.
[00157] A citação de faixas de valores nesse relatório descritivo visa simplesmente servir como um método abreviado de se referir individualmente a cada valor separado que cai dentro da faixa, a menos que indicado de forma diferente nesse relatório descritivo, e cada valor separado é incorporado no relatório descritivo como se fosse individualmente citato nesse relatório descritivo. Todos os métodos descritos nesse relatório descritivo podem ser realizados em qualquer ordem adequada, a menos que indicado de forma diferente nesse relatório descritivo ou de algum outro modo claramente contradito pelo contexto.
[00158] Consequentemente, essa revelação inclui todas as modificações e equivalentes do tema citado nas reivindicações a ela anexadas pela lei aplicável. Além disso, qualquer combinação dos elementos descritos acima em todas as suas variações possíveis é englobada pela revelação, a menos que indicado de forma diferente nesse relatório descritivo ou de algum outro modo claramente contradito pelo contexto.

Claims (18)

1. Produto (4) caracterizado por compreender: um componente físico (6) que inclui diatomita, em que um teor de sílica cristalina do componente físico (6) por peso é maior quando medido de acordo com Métodos tradicionais do que quando medido de acordo com um método LH e em que: o teor de sílica cristalina do componente físico (6) do produto (4) é maior do que 1% do peso quando medido de acordo com os Métodos tradicionais e menor do que 1% do peso quando medido de acordo com o Método LH, ou o teor de sílica cristalina do componente físico (6) do produto (4) é maior do que 10% do peso quando medido de acordo com os Métodos tradicionais e é menor do que 10% do peso quando medido de acordo com o Método LH, ou em que o componente físico (6) do produto (4) possui uma quantidade detectável do teor de sílica cristalina quando medido de acordo com os Métodos tradicionais, em que ainda o componente físico (6) do produto (4) não possui uma quantidade detectável de teor de sílica cristalina quando medido de acordo com o Método LH, em que o componente físico (6) é um meio auxiliar de filtragem possuindo uma permeabilidade entre 0,01 Darcy e 30 Darcy; e Documentação de Sílica (8) que revela o teor de sílica cristalina presente no componente físico (6) com base no método LH.
2. Produto (4), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da diatomita ser diatomita calcinada diretamente, e o componente físico (6) possuir uma permeabilidade entre 0,05 e 0,9 Darcy.
3. Produto (4), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da diatomita ser diatomita calcinada diretamente, e o componente físico (6) possuir uma permeabilidade entre 0,09 e 0,8 Darcy.
4. Produto (4), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do componente físico (6) ainda compreender vidro natural expandido, vidro natural expandido moído ou vidro natural não expandido moído.
5. Produto (4), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato do vidro natural estar na forma de perlita.
6. Produto (4), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do componente físico (6) ainda compreender um ou mais dos seguintes materiais: sílica gel, sílica precipitada, argila de bentonita ácida ativada, carbono ativado, celulose, polímeros termoplásticos, vidros sintéticos, fibras de vidro têxteis, fibra de vidro, lã de rocha, estanho, zinco ou alumina ativada.
7. Produto (4), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do componente físico (6) estar na forma de uma mistura.
8. Produto (4), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do componente físico (6) estar na forma de partículas compósitas.
9. Produto (4), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do componente físico (6) estar em forma particulada e possuir pelo menos 1% do peso de opala- C e possuir não mais que 0,1% do peso de cristobalita, em que ainda a % do peso de opala-C e a % do peso de cristobalita são determinados de acordo com o método que diferencia entre opala-C e cristobalita, em que o componente físico (6) tem não mais que 0,1% do peso de quartzo, e em que o componente físico (6) ser calcinado diretamente ou fluxo-calcinado e possuir uma permeabilidade de 1 Darcy a 30 Darcy.
10. Produto (4), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato do método que diferencia entre opala- C e cristobalita ser o Método LH.
11. Produto (4), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de um % do peso de opala-C ser quantificado por um Método de XRD.
12. Produto (4), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da diatomita ser diatomita fluxo- calcinada, em que o teor de sílica cristalina do componente físico (6) por peso ser menor do que 1,0% do peso quando medido de acordo com o Método LH, e o componente físico (6) possuir uma permeabilidade entre 0,8 e 30 Darcy.
13. Produto (4), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato do componente físico (6) possuir uma permeabilidade entre 0,8 e 10 Darcy.
14. Produto (4), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por um teor de sílica cristalina do componente físico (6) ser menor do que 0,1% do peso quando um teor de cristobalita do produto (4) é medido de acordo com o Método LH.
15. Produto (4), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por um teor de cristobalita do componente físico (6) ser menor do que 0,1% do peso como medido de acordo com o Método LH.
16. Produto (4), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato do Método LH incluir o Método de XRD, em que um teor de opala-C do componente físico (6) ser maior que 10% do peso quando quantificado de acordo com o Método de XRD.
17. Produto (4), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da diatomita ser diatomita em pó.
18. Produto (4), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: a menor quantidade de cristobalita detectável pelo método que diferencia entre opala-C e cristobalita ser de 0% em peso a 0,5% em peso, 0,1% em peso a 0,3% em peso, ou entre 0% em peso e 0,5% em peso; e a menor quantidade de opala-C detectável pelo método que diferencia entre opala-C e cristobalita ser de 0% em peso a 0,5% em peso, 0,1% em peso a 0,3% em peso, ou entre 0% em peso e 0,5% em peso.
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