BR112018076011B1 - Composição de cal apagada pulverulenta extremamente porosa e seu uso e composição de sorvente industrial - Google Patents

Abstract

A presente invenção se refere a uma composição de cal apagada pulverulenta que tem uma fluidez Alpine superior a 50% e que compreende uma primeira fração de partículas que têm um tamanho inferior a 32 μm e uma segunda fração de partículas que têm um tamanho superior a 32 μm, em que a segunda fração é inferior a 10% em peso, em relação ao peso total da composição, assim como seu processo de produção.

Description

[001] A presente invenção refere-se a uma composição de cal apagada pulverulenta que tem uma superfície específica BET, obtida por adsorção de nitrogênio, superior ou igual a 25 m2/g e um volume poroso BJH total, constituído de poros de um diâmetro inferior a 1.000 Á, superior ou igual a 0,15 cm3/g.

[002] O óxido de cálcio, CaO, é frequentemente denominado “cal viva”, enquanto o hidróxido de cálcio, Ca(OH)2, é denominado “cal hidratada” ou “cal apagada”, sendo que os dois compostos são por vezes, de maneira informal, chamados “cal”. Em outros termos, a cal é um produto industrial respectivamente à base de óxido ou de hidróxido de cálcio.

[003] Por “cal viva”, entende-se uma matéria sólida mineral cuja composição química é principalmente o óxido de cálcio, CaO. A cal viva é geralmente obtida por calcinação de calcário (principalmente CaCO3).

[004] A cal viva pode igualmente conter impurezas tais como o óxido de magnésio, MgO, o óxido de enxofre, SO3, a sílica, SiO2, ou ainda a alumina, Al2O3, ..., cuja soma está a uma razão de alguns % em peso. As impurezas são expressas aqui na sua forma de óxido, mas certamente, as mesmas podem aparecer em diferentes fases. A cal viva contém geralmente igualmente alguns % em peso de calcário residual, denominado resíduos não cozidos.

[005] A cal viva adequada de acordo com a presente invenção pode compreender o MgO, expresso na forma de MgO, em uma quantidade compreendida na faixa que vai de 0,5 a 10% em peso, de preferência, inferior ou igual a 5% em peso, mais preferencialmente, inferior ou igual a 3% em peso, de maneira preferida entre todas, inferior ou igual a 1% em peso em relação ao peso total da cal viva.

[006] Tipicamente, para formar a cal apagada, a cal viva é utilizada em presença de água. O óxido de cálcio na cal viva reage rapidamente com a água para formar o di-hidróxido de cálcio Ca(OH)2, na forma de cal apagada ou de cal hidratada, em uma reação denominada reação de hidratação ou de extinção que é extremamente exotérmica. Em seguida, o di-hidróxido de cálcio será simplesmente denominado hidróxido de cálcio.

[007] A cal apagada pode, portanto, conter as mesmas impurezas que aquelas da cal viva a partir da qual essa é produzida.

[008] A cal apagada pode igualmente compreender o Mg(OH)2 em uma quantidade compreendida na faixa que vai de 0,5 a 10% em peso, de preferência, inferior ou igual a 5% em peso, mais preferencialmente, inferior ou igual a 3% em peso, de maneira preferida entre todas, inferior ou igual a 1% em peso em relação ao peso total da cal apagada.

[009] A cal apagada pode igualmente compreender o óxido de cálcio, que pode não ter sido totalmente hidratado no momento da etapa de extinção, ou o carbonato de cálcio CaCO3. O carbonato de cálcio pode ser proveniente do calcário inicial (não cozido) a partir do qual a dita cal apagada é obtida (por intermédio do óxido de cálcio), ou ser proveniente de uma reação de carbonatação parcial da cal apagada por contato com uma atmosfera contendo o CO2.

[010] A quantidade de óxido de cálcio na cal apagada de acordo com a presente invenção é geralmente inferior ou igual a 3% em peso, de preferência, inferior ou igual a 2% em peso e, mais preferencialmente, inferior ou igual a 1% em peso em relação ao peso total da cal apagada.

[011] A quantidade de CO2 na cal apagada (principalmente na forma de CaCO3) de acordo com a presente invenção é inferior ou igual a 5% em peso, de preferência, inferior ou igual a 3% em peso, mais preferencialmente, inferior ou igual a 2% em peso, em relação ao peso total da cal apagada de acordo com a presente invenção.

[012] A reação de extinção é geralmente efetuada em um hidratador, no qual a cal viva é trazida a montante do sentido da extinção, isto é, o sentido com o qual a cal é transportada ao longo de e no hidratador. A cal apagada é retirada a jusante do sentido da extinção. Meios de transporte, como um eixo horizontal equipado de pás de mistura, por exemplo, permitem o transporte da cal no sentido da extinção no hidratador, a partir da alimentação de cal viva até a retirada da cal apagada. Os meios de transporte permitem igualmente uma mistura homogênea da cal que sofre uma hidratação e melhoram, portanto, o contato entre a água e a cal no hidratador e evitam a formação de pontos quentes.

[013] Existem diferentes tipos de processos de hidratação e de hidratadores, em função das propriedades da cal viva utilizada, mas também do rendimento esperado da reação de extinção e das propriedades desejadas da cal apagada que resulta dos mesmos.

[014] A fim de alcançar um bom rendimento de hidratação, vários parâmetros devem ser levados em conta, tais como o tempo de permanência da cal no hidratador, a reatividade à água da cal viva, a colocação da cal viva e da alimentação de água ao longo do hidratador, mas também a quantidade de água em relação à quantidade de cal.

[015] A reatividade à água da cal viva é geralmente caracterizada e medida pelo procedimento indicado na norma europeia EN459-2 e é frequentemente quantificada pelo valor t60, que é o tempo necessário para alcançar uma temperatura de 60 °C para um volume de água de 600 cm3 inicialmente a 20 °C, com a adição de 150 g de cal viva.

[016] As composições de cal apagada são comumente obtidas industrialmente por diferentes processos em função da quantidade de água utilizada em relação à cal.

[017] Em um primeiro processo de produção denominado “modo de extinção a seco”, água é adicionada no hidratador em uma quantidade limitada à que é necessária para hidratar completamente a cal viva, levando-se em conta o fato de que uma parte vai evaporar no decorrer da reação de extinção, em razão do caráter exotérmico dessa reação.

[018] Na saída do hidratador, o produto de cal apagada resultante é uma composição de cal apagada padrão na forma de pó que apresenta uma superfície específica BET geralmente compreendida entre 12 e 20 m2/g e que compreende em geral menos de 2% em peso, ou mesmo menos de 1,5% em peso de umidade (água livre).

[019] As cais apagadas padrão têm geralmente inúmeras aplicações em um grande número de aplicações industriais como o tratamento das águas, o acondicionamento das lamas, o tratamento dos gases de combustão, a agricultura, a construção, etc.

[020] Para algumas dessas aplicações, as propriedades da cal apagada são particularmente críticas para obter de bons desempenhos. Por exemplo, para o tratamento de gases de combustão, a cal é utilizada como sorvente de vários poluentes gasosos tais como HCl, HF, SOx, NOx. Nesse caso, tipicamente, a captura desses poluentes pode ser realizada em condições secas e é, portanto, denominada “injeção de sorvente em via seca”. Esse processo consiste em injetar sorventes pulverulentos, como a cal apagada pulverulenta, diretamente na corrente de gases de combustão ou por um filtro que compreende um leito fixo de partículas sólidas.

[021] No entanto, tal cal, uma vez que capturou esses poluentes, se torna um subproduto que deve ser tratado ou reciclado. Consequentemente, os fabricantes buscam sorventes extremamente eficientes a fim de reduzir a quantidade do subproduto, cujo tratamento é dispendioso.

[022] Nessa perspectiva, no decorrer dos últimos anos, cada vez mais produtos foram desenvolvidos a fim de controlar as propriedades da cal apagada, especificamente sua superfície específica e/ou seu volume poroso, a fim de melhorar sua capacidade de sorção.

[023] Por exemplo, os documentos US5492685 e WO9209528 descrevem cais apagadas que têm uma superfície específica, obtidas por extinção de cal viva com um álcool ou em presença de aditivos específicos, tais como um (di-, tri- ou poli)etilenoglicol ou uma (di-, tri- ou poli)etanolamina.

[024] Um outro processo de produção de cal apagada que tem uma superfície específica elevada consiste em apagar a cal viva com um excesso de água de maneira a obter, na saída do hidratador, uma composição de cal apagada úmida que apresenta um teor de umidade residual compreendido entre 15 e 35% em peso. A composição de cal apagada úmida é em seguida mais seca em um dispositivo de secagem a fim de reduzir o teor de umidade e de formar uma composição de cal apagada pulverulenta seca. Esse processo é geralmente denominado “processo semiúmido” e é especificamente descrito nos documentos WO97/14650 e US2894820.

[025] Mais precisamente, no documento WO97/14650, em nome da requerente, a composição de cal apagada pulverulenta resultante é constituída essencialmente de partículas de hidróxido de cálcio secas que têm um teor de umidade residual inferior a 2% em peso da composição total, uma superfície específica elevada (superior a 30 m2/g) com um volume poroso elevado (volume poroso total por dessorção de nitrogênio de pelo menos 0,1 cm3/g para poros que têm um diâmetro inferior a 1.000 Angstroms). Essa composição de cal apresenta adicionalmente uma fluidez Alpine compreendida entre 40 e 50% e é descrita como tendo um excelente desempenho para o tratamento de gases de combustão nas instalações que compreendem um filtro de mangas.

[026] No entanto, foi descoberto recentemente que essas composições de cal apagada pulverulentas, especificamente aquelas obtidas com os “processos semiúmidos”, apresentam uma fluidez insuficiente para o transporte pneumático, em particular, quando essas têm um volume poroso elevado.

[027] De fato, em todos os processos mencionados anteriormente, no decorrer de seu processo de produção ou no momento da utilização final como sorvente, a composição de cal apagada pulverulenta é manipulada e transportada, especificamente por parafusos ou pelo ar em condutos nos quais as partículas são distribuídas na fase gasosa. Em seguida, a composição de cal apagada pulverulenta é geralmente armazenada no estado comprimido, por exemplo em silos.

[028] O fenômeno de entupimento é um problema recorrente das composições de cal apagada durante o processo de produção, o armazenamento e a utilização posterior como sorvente, em particular, com uma composição de cal apagada que apresenta um pequeno tamanho de partículas.

[029] No sentido da presente invenção, entende-se pelo termo “fenômeno de entupimento”, um fenômeno de entupimento e de aderência no decorrer do processo de produção, mas também durante o armazenamento, o transporte ou a utilização posterior da composição de cal apagada pulverulenta.

[030] Os fenômenos de entupimento são responsáveis por uma manutenção suplementar. Além disso, durante o transporte e a utilização posterior, as composições de cal apagada pulverulenta têm tendência a aderir às paredes do contentor e são em seguida difíceis de retirar dessas paredes, levando, portanto, à perda de uma quantidade não desprezível de produto. Além disso, se esses depósitos estiverem presentes nas paredes das linhas de transporte, a aplicação da composição de cal apagada pulverulenta é comprometida em razão de bloqueios que são difíceis de eliminar.

[031] Além disso, as legislações ambientais têm sido, de maneira geral, consideravelmente reforçadas, em termos de quantidade de poluente permitida nos gases de combustão e em termos de tratamento dos subprodutos, o que obriga, portanto, os fabricantes a encontrar soluções com uma capacidade de sorção melhorada.

[032] Nessa perspectiva, é sabido que se deve diminuir o tamanho das partículas de uma composição de cal apagada pulverulenta a fim de melhorar mais suas propriedades de sorção. De fato, as composições de cal apagada pulverulentas que compreendem partículas menores apresentam uma maior eficácia do tratamento. Mais precisamente, o tratamento dos gases de combustão é melhorado em razão de uma melhor dispersão da composição pulverulenta na fase gasosa (gases de combustão) e de um contato mais rápido entre os poluentes e as partículas de cal da composição. Além disso, as partículas menores apresentam uma maior superfície externa de contato, aumentando assim a proporção de cal hidratada que vai realmente entrar em contato com os poluentes a serem capturados.

[033] No entanto, a fluidez de um pó diminui geralmente quando o tamanho das partículas que compõem esse pó diminui. De fato, as partículas menores são conhecidas por provocar a diminuição da fluidez do pó em razão das interações importantes entre as partículas que geram a coesão do pó. Isso é especificamente ilustrado em Geldart et al., que ensina que as propriedades de escoamento de um pó medidas com diferentes aparelhos de medição do comportamento do escoamento indicam um comportamento de escoamento mais difícil quando o tamanho das partículas é reduzido. De fato, esse documento demonstra que o testador de coesão de Warren Spring Bradford (WSBCT), o indicador de coesão de Johanson e o ângulo vertido de repouso e a coesão de Jenike, todos mostram um aumento de seu valor com um tamanho de partícula reduzido (Geldart Geldart, D.; Abdullah, CE; Verlinden, A. Characterisation of Dry Powders. Powder Technol. 2009, 190 (1-2), 70 a 74). Em conformidade, até o momento, a pessoa versada na técnica ainda era obrigada a fazer um comprometimento entre as propriedades de sorção melhoradas e uma fluidez suficiente de seu sorvente pulverulento.

[034] Consequentemente, existe uma necessidade de obter uma composição de cal apagada pulverulenta extremamente porosa que apresenta partículas de pequeno tamanho a fim de melhorar a capacidade de sorção da composição, mas evitando ou pelo menos reduzindo, no entanto, os fenômenos de entupimento.

[035] A composição de cal apagada pulverulenta de acordo com a presente invenção permite fornecer uma solução para essa necessidade, utilizando-se uma composição de cal apagada pulverulenta, como mencionado inicialmente, caracterizada pelo fato de que a composição tem adicionalmente uma fluidez Alpine superior a 50%, em particular, superior ou igual a 51%, de preferência, superior ou igual a 52%, de maneira vantajosa, superior ou igual a 54%, em particular, superior ou igual a 55%, em que a dita composição supracitada compreende uma primeira fração de partículas que têm um tamanho inferior a 32 μm e uma segunda fração de partículas que têm um tamanho superior a 32 μm, em que a segunda fração é inferior a 10 por cento em peso, em relação ao peso total da composição.

[036] Para fins de simplicidade, o termo “segunda fração de partículas de um tamanho superior a 32 μm” é igualmente expresso por R32 no restante do relatório descritivo para a fração retida a 32 μm.

[037] Pelo termo “fluidez”, por vezes denominado escoabilidade, entende-se, na presente invenção, a aptidão de um pó para escoar livremente, de maneira regular e uniforme na forma de partículas individuais.

[038] A fluidez da composição de cal apagada pulverulenta de acordo com a presente invenção é medida em um dispositivo de peneiramento a jato de ar Alpine. Essa fluidez Alpine caracteriza a fluidez estática de um pó e é determinada pela velocidade de passagem das partículas que têm um diâmetro inferior a 90 μm através de uma peneira de 90 μm (170 mesh) pela ação de uma aspiração. A fluidez Alpine expressa em % corresponde à relação entre o peso da fração inferior a 90 μm que atravessou a peneira em 15 segundos (com uma depressão de 100 mm de líquido manométrico de densidade 0,88) e o peso total da fração inferior a 90 μm que atravessou a peneira após 2 minutos suplementares (com uma depressão de 150 mm de líquido manométrico de densidade 0,88).

[039] O comportamento de um pó em um silo de armazenamento pode ser simulado com um outro método que utiliza um reômetro para pó, tal como um testador de escoamento de pó Brookfield (PFT) de acordo com a norma ASTM D6128. Nesse método, uma amostra de pó introduzida no equipamento é submetida a uma compactação crescente com o tempo. Para cada etapa de compressão (estresse de consolidação principal), um torque específico é aplicado ao pó até a falha (tensão de falha não confinada). A resposta do pó à tensão aplicada é registrada por um computador, que avalia a coesão estática da amostra testada. Os resultados são expressos por uma curva que é comparada às referências da ASTM.

[040] A composição de cal apagada pulverulenta de acordo com a invenção é igualmente caracterizada por uma fluidez dinâmica que pode ser medida por um aparelho Granudrum. Nesse método, uma certa quantidade do material pulverulento é colocada em um tambor que tem janelas transparentes, que é girado e acelerado progressivamente de 0 a 20 rot/min, e então desacelerado progressivamente. A forma do monte de pó em rotação (interface ar/pó) no interior do tambor é analisada por um algoritmo. Um ângulo de escoamento dinâmico e um índice de coesão dinâmica são determinados para cada velocidade de rotação.

[041] De acordo com a presente invenção, foi mostrado de forma surpreendente que é possível obter uma composição de cal apagada pulverulenta extremamente porosa com capacidades de sorção elevadas em razão especificamente de seu pequeno tamanho de partícula, mas que apresenta, no entanto, uma fluidez elevada em razão da diminuição do fenômeno de entupimento.

[042] De fato, tipicamente, quando a pessoa versada na técnica deseja reduzir o fenômeno de entupimento, tem a tendência de utilizar partículas que têm um tamanho de partícula maior, causando igualmente uma fluidez mais elevada da composição de cal.

[043] A fluidez de um pó é, entre outros, regida pelo tamanho das partículas que compõem esse pó (consultar o artigo "Flow properties of powders and bulks solids", Dietmar Schulze http://dietmar-schulze.de/grdlel.pdf).

[044] Em particular, a fluidez de um pó diminui geralmente quando o tamanho (por exemplo o diâmetro) das partículas que constituem o pó diminui.

[045] O tamanho das partículas que compõem a composição de cal apagada pulverulenta depende de diferentes parâmetros.

[046] O primeiro parâmetro que influencia o tamanho das partículas é o tamanho de partículas da cal viva de partida que é utilizada para formar a cal apagada. Além disso, a velocidade da reação de hidratação e a temperatura no interior do hidratador são igualmente fatores essenciais que regem a reação de hidratação e, por conseguinte, o tamanho das partículas que compõem a composição final de cal apagada pulverulenta.

[047] Obter um tamanho de partículas bem controlado em uma composição de cal apagada pulverulenta extremamente porosa é, portanto, complicado, visto que isso depende de vários parâmetros difíceis de controlar, especificamente no decorrer do processo de extinção para formar a composição de cal apagada pulverulenta.

[048] Para um pó de uma composição química dada, diferentes comportamentos de escoamento podem ser obtidos, em função do tamanho e da forma das partículas que constituem esse pó. Partículas extremamente pequenas levam geralmente à formação de um pó coeso porque as pequenas partículas apresentam uma coesão mais forte entre si. A fluidez do pó coeso obtida a partir de pequenas partículas é, portanto, de modo geral, extremamente baixa. Mais precisamente, as pequenas partículas apresentam forças eletrostáticas, de Van der Waals e/ou de coesão superiores em relação a outras forças tais como as forças gravitacionais e de cisalhamento. O aumento do diâmetro das partículas reduz a contribuição relativa das forças eletrostáticas, de Van der Waals e de coesão, o que torna o escoamento do pó mais fácil.

[049] Por esses motivos, a fluidez da composição de cal apagada pulverulenta depende de múltiplos parâmetros, dos quais alguns são difíceis de controlar.

[050] No entanto, a fluidez do pó é um parâmetro essencial que caracteriza uma composição pulverulenta, já que um pó que não é fluido pode causar um fenômeno de entupimento durante o processo de produção e durante o armazenamento do pó, mas igualmente durante a utilização posterior desse pó.

[051] Além disso, após a etapa de extinção, a cal apagada pode ser tratada em aparelhos de secagem e de moagem que podem especificamente influenciar a distribuição de tamanho, mas igualmente a forma das partículas da cal apagada pulverulenta e consequentemente influenciar a fluidez do pó.

[052] Ademais, em razão da temperatura elevada utilizada durante a secagem do pó, a estrutura interna da cal apagada pulverulenta pode igualmente ser modificada e, portanto, a etapa de secagem pode igualmente modificar as características de porosidade do pó.

[053] Como pode-se ver, obter uma composição de cal apagada pulverulenta que apresenta propriedades controladas e reprodutíveis com o tempo, especificamente uma textura particular (porosidade elevada) para melhorar as capacidades de sorção, mas ao mesmo tempo uma distribuição de tamanho de partículas pequena e uma boa fluidez, continua ainda hoje a ser um desafio.

[054] Além disso, flutuações em termos de fluidez da composição de cal apagada pulverulenta não são aceitáveis em um processo industrial visto que isso pode levar a variações em termos de produtividade, mas também a fenômenos de entupimento imprevisíveis na instalação.

[055] A composição de cal apagada pulverulenta da presente invenção conserva excelentes propriedades de sorção em razão de uma porosidade elevada, a saber, uma superfície específica BET, obtida por adsorção de nitrogênio, superior ou igual a 25 m2/g e um volume poroso BJH total superior ou igual a 0,15 cm3/g.

[056] As propriedades de sorção da composição de cal apagada pulverulenta de acordo com a presente invenção são adicionalmente melhoradas pela distribuição do tamanho de partículas da composição caracterizada por uma R32 inferior a 10% em peso em relação ao peso total da composição. Com tal distribuição de tamanho de partículas, a eficácia do tratamento, em particular, o tratamento de gases de combustão, é melhorada devido a uma melhor dispersão da composição de cal apagada pulverulenta na fase gasosa (gases de combustão) e um contato mais rápido entre os poluentes e as partículas de cal da composição de acordo com a presente invenção. Além disso, partículas menores apresentam uma maior superfície de contato externa, aumentando assim a proporção de cal hidratada que vai realmente entrar em contato com os poluentes a serem capturados.

[057] Infelizmente, como explicado anteriormente na descrição, uma redução do tamanho das partículas de uma composição de cal apagada pulverulenta leva geralmente à formação de um pó coeso que apresenta uma baixa fluidez e que é, portanto, difícil de manipular e é responsável por fenômenos de entupimento, em particular, no momento de seu transporte e de sua aplicação industrial posterior e pode igualmente se traduzir por uma perda de suas propriedades de porosidade elevada.

[058] No entanto, foi mostrado de maneira surpreendente, de acordo com a presente invenção, que uma composição de cal apagada pulverulenta extremamente porosa constituída de partículas que têm um tamanho inferior a 32 μm, com uma R32 inferior a 10% em peso em relação ao peso total da composição, pode apresentar uma fluidez melhorada. A composição de cal apagada pulverulenta de acordo com a presente invenção, além de suas propriedades de sorção extremamente boas, apresenta uma fluidez elevada, o que significa que o pó é mais fácil de manipular, de transportar, de armazenar e, consequentemente, os fenômenos de entupimento ou de bloqueio são consideravelmente reduzidos no decorrer do processo de produção ou da utilização posterior, reduzindo assim os custos causados por problemas de manutenção da instalação de produção ou no momento de sua utilização posterior.

[059] Uma outra vantagem do pó de acordo com a presente invenção é a redução da perda de produto provocada pelo fato de que o pó pode aderir às paredes internas no processo de produção, no decorrer do armazenamento, do transporte e no momento da utilização posterior. O aumento da fluidez do pó de acordo com a presente invenção permite evitar ou pelo menos reduzir esses fenômenos de aderência.

[060] De fato, foi identificado na presente invenção que, para obter uma composição de cal apagada pulverulenta com uma fluidez dinâmica (medida por um granudrum) suficiente para evitar os fenômenos de entupimento e de aderência durante o transporte e a utilização industrial posterior, a dita composição de cal apagada pulverulenta deve apresentar uma fluidez Alpine superior a 50%. A fluidez Alpine FA é definida pela equação

[061] em que: - mi é a massa inicial de 50 g de pó dividida em uma peneira de 90 μm; - mR90(T15; P100) é a massa de resíduos de matéria na peneira após 15 segundos com uma depressão a 100 mm de líquido manométrico de densidade 0,88; - mR90(Ti20; P150) é a massa de resíduos de matéria na peneira após os 15 segundos com uma depressão a 100 mm de líquido manométrico de densidade 0,88 e após 120 segundos com uma depressão a 150 mm de líquido manométrico de densidade 0,88.

[062] Em uma modalidade particular, a composição de cal apagada pulverulenta de acordo com a presente invenção compreende partículas que têm uma superfície específica BET obtida por adsorção de nitrogênio superior ou igual a 30 m2/g, de preferência, superior ou igual a 32 m2/g, de maneira vantajosa, superior ou igual a 35 m2/g.

[063] Em uma modalidade particularmente preferida de acordo com a presente invenção, a composição de cal apagada pulverulenta tem uma superfície específica BET obtida por adsorção de nitrogênio inferior ou igual a 55 m2/g, em particular, inferior ou igual a 50 m2/g.

[064] Pela expressão “superfície específica BET”, entende-se de acordo com a presente invenção, a superfície específica medida por manometria com adsorção de nitrogênio a 77 K após desgaseificação a vácuo a uma temperatura compreendida entre 150 e 250 °C, especificamente a 190 °C durante pelo menos 2 horas e calculada de acordo com o método BET multiponto descrito na norma ISO 9277:2010E.

[065] Ademais, em uma modalidade particular, a composição de cal apagada pulverulenta de acordo com a presente invenção tem um volume poroso BJH total constituído de poros que têm um diâmetro inferior a 1.000 Á, obtido por dessorção de nitrogênio, superior ou igual a 0,17 cm3/g, em particular, superior ou igual a 0,18 cm3/g, de preferência, superior ou igual a 0,19 cm3/g, em particular, superior ou igual a 0,20 cm3/g, de maneira vantajosa, superior ou igual a 0,21 cm3/g.

[066] De maneira vantajosa, a composição de cal apagada pulverulenta da invenção tem um volume poroso BJH total constituído de poros que têm um diâmetro inferior a 1.000 Á, obtido por dessorção de nitrogênio, inferior ou igual a 0,30 cm3/g, em particular, inferior a 0,28 cm3/g.

[067] Em uma modalidade particular, a composição de cal apagada pulverulenta de acordo com a presente invenção tem um volume poroso BJH constituído de poros que têm um diâmetro que vai de 100 a 300 Á, obtido por dessorção de nitrogênio, superior ou igual a 0,07 cm3/g, de preferência, superior ou igual a 0,10 cm3/g, de maneira vantajosa, superior ou igual a 0,11 cm3/g, em particular, superior ou igual a 0,12 cm3/g e tipicamente inferior a 0,15 cm3/g, em particular, inferior a 0,14 cm3/g.

[068] De maneira vantajosa, a composição de cal apagada pulverulenta de acordo com a presente invenção tem um volume poroso BJH constituído de poros que têm um diâmetro que vai de 100 a 400 Á, obtido por dessorção de nitrogênio, superior ou igual a 0,09 cm3/g, de preferência, superior ou igual a 0,12 cm3/g, de maneira vantajosa, superior ou igual a 0,13 cm3/g, em particular, superior ou igual a 0,14 cm3/g e tipicamente inferior a 0,17 cm3/g, em particular, inferior a 0,16 cm3/g.

[069] Pelo termo “volume poroso BJH” de acordo com a presente invenção, entende-se o volume poroso conforme medido por manometria com adsorção de nitrogênio a 77 K após desgaseificação a vácuo a uma temperatura compreendida entre 150 e 250 °C, especificamente a 190 °C durante pelo menos 2 horas e calculado de acordo com o método BJH, utilizando-se a curva de dessorção, com a hipótese de uma geometria de poro cilíndrica.

[070] Pelo termo “volume poroso total”, de acordo com a presente invenção, entende-se o volume poroso BJH constituído de poros que têm um diâmetro inferior ou igual a 1.000 Á.

[071] De maneira vantajosa, a composição de cal apagada pulverulenta de acordo com a presente invenção apresenta adicionalmente um tamanho de partículas d50 inferior ou igual a 8 μm, de preferência, inferior ou igual a 6 μm, de maneira vantajosa, inferior ou igual a 4 μm.

[072] A notação dx representa um diâmetro expresso em μm, medido por granulometria laser em metanol após sonicação, em relação ao qual X% em volume das partículas medidas têm um tamanho inferior ou igual.

[073] Em uma modalidade particular, a composição de cal apagada pulverulenta de acordo com a presente invenção apresenta um teor de fase residual não sólida.

[074] De maneira vantajosa, a dita fase residual não sólida compreende água e/ou aditivos residuais (inorgânicos e/ou orgânicos), livres ou ligados ao composto de cal.

[075] Pelo termo “teor de fase residual não sólida da composição de cal apagada”, de acordo com a presente invenção, entende-se a proporção da fase residual não sólida da composição de cal apagada (isto é, o teor de água, tal como o teor de água livre, e/ou o teor de aditivos residuais proveniente do processo de produção da dita composição de cal apagada, isto é, proveniente de aditivos adicionados antes, durante ou após a extinção da cal viva) determinada por um teste de perda por ignição.

[076] O teste de perda por ignição consiste em aquecer, sub pressão atmosférica, cerca de 20 g da composição de cal apagada pulverulenta a uma temperatura predeterminada, a saber, 110 °C ou 180 °C, e em medir o peso no decorrer do tempo da composição pulverulenta por meio de uma balança térmica até que o peso do pó não varie em mais de 2 mg durante pelo menos 20 segundos. Durante o aquecimento do pó, todos os componentes, especificamente os componentes não sólidos, que têm uma temperatura de evaporação inferior àquela aplicada no momento do teste, são eliminados do pó e seu teor corresponde, consequentemente, à perda de peso medida no decorrer do teste. Consequentemente, a fase residual não sólida contém todos os componentes não sólidos, especificamente os componentes líquidos, que, em conjunto, têm uma temperatura de evaporação inferior àquela aplicada, que vão em seguida ser eliminados da composição de cal apagada durante o processo de aquecimento à temperatura predeterminada. As % em peso da fase residual não sólida e do sólido restante, chamado extrato seco, são as duas calculadas em função do peso do produto antes do teste de ignição e após o teste de ignição e são as duas expressas em relação ao peso do produto antes do teste de ignição.

[077] O resultado de perda por ignição pode, portanto, variar em função da temperatura utilizada no decorrer do teste. Por exemplo, o mesmo pode ser mais elevado a 180 °C que a 110 °C se forem utilizados aditivos durante ou após o processo de extinção, e se esses aditivos ou suas fases derivadas apresentarem um ponto de evaporação superior a 110 °C e inferior a 180 °C, ou formarem com a água livre uma substância azeotrópica ou uma mistura aquosa que evapora entre essas temperaturas.

[078] O teor de fase residual não sólida da composição de cal apagada pulverulenta de acordo com a presente invenção pode ser medido por um teste de perda por ignição a 180 °C. Em tal caso, o resultado de perda por ignição é superior ou igual a 0,3% em peso, de preferência, superior ou igual a 0,5% em peso e inferior ou igual a 5% em peso, de preferência, inferior ou igual a 4,5% em peso, em particular, inferior ou igual a 4% em peso e representa a quantidade de água e/ou das substâncias que estão contidas na mesma que têm um ponto de evaporação inferior ou igual a 180 °C.

[079] O teor de fase residual não sólida da composição de cal apagada pulverulenta de acordo com a presente invenção pode adicionalmente ser medido por um teste de perda por ignição a 110 °C. Em tal caso, o valor de perda por ignição é inferior ou igual a 3,5% em peso, de preferência, inferior ou igual a 3% em peso, de maneira vantajosa, inferior ou igual a 2,5% em peso, em particular, inferior ou igual a 2% em peso, especificamente, inferior ou igual a 1,5% em peso e superior a 0% em peso, de preferência, superior ou igual a 0,2% em peso, de maneira vantajosa, superior ou igual a 0,3% em peso, em particular, superior ou igual a 0,5% em peso e representa principalmente a quantidade de água e/ou de substâncias voláteis que estão contidas na mesma que têm um ponto de evaporação inferior ou igual a 110 °C, em particular, a água.

[080] Em uma modalidade particularmente preferida, a composição de cal apagada pulverulenta de acordo com a invenção apresenta adicionalmente uma fase alcalina caracterizada por um teor de metal alcalino superior ou igual a 0,2% em peso e inferior ou igual a 3,5% em peso em relação ao peso total da composição de cal apagada pulverulenta.

[081] A fase alcalina pode estar em uma forma iônica ou em uma forma ligada. Diferentes tipos de sais podem ser adicionados antes, durante e/ou após o processo de extinção, em particular, um composto de metal alcalino escolhido no grupo constituído pelos hidróxidos, os carbonatos, os hidrogenocarbonatos, os nitratos, os fosfatos, os persulfatos e os monocarboxilatos de metais alcalinos, tais como os acetatos ou os formiatos de metais alcalinos e suas misturas, em particular, aqueles de sódio, de potássio e/ou de lítio.

[082] Em uma outra modalidade, a composição de cal apagada pulverulenta de acordo com a presente invenção compreende adicionalmente aditivos sólidos inorgânicos e/ou aditivos sólidos orgânicos residuais.

[083] De preferência, os aditivos sólidos orgânicos residuais podem ser provenientes de aditivos orgânicos adicionados antes, durante e/ou após o processo de extinção e escolhidos do grupo do (mono-) ou (poli)etilenoglicol e da (mono-) ou (poli)etanolamina, em particular, o trietilenoglicol, a trietanolamina, e do estearato de cálcio e suas misturas.

[084] As partículas da composição de cal apagada pulverulenta da presente invenção se compõem principalmente de cal hidratada, igualmente conhecida pelo nome de cal apagada, resultante do tratamento de uma cal viva com água a fim de converter os óxidos em hidróxidos. De acordo com o tipo de cal viva utilizada, a cal hidratada da presente invenção pode ser a cal hidratada rica em cálcio ou dolomítica.

[085] A composição de cal apagada pulverulenta da presente invenção pode conter as mesmas impurezas que aquelas da cal viva a partir da qual é produzida, tais como o óxido de magnésio, MgO, o óxido de enxofre, SO3, a sílica, SiO2, ou ainda a alumina, Al2O3, ..., cuja soma está a uma razão de alguns % em peso. As impurezas são expressas aqui na sua forma de óxido, mas certamente, as mesmas podem aparecer em diferentes fases.

[086] Em particular, a cal apagada de acordo com a presente invenção pode compreender o magnésio na forma de MgO e/ou Mg(OH)2, em uma quantidade compreendida na faixa que vai de 0,5 a 10% em peso, de preferência, inferior ou igual a 5%, mais preferencialmente, inferior ou igual a 3% em peso, de maneira preferida entre todas, inferior ou igual a 1% em peso, expressa na forma de óxido, em relação ao peso total da composição de cal apagada.

[087] A cal apagada pode igualmente compreender o óxido de cálcio, que pode não ter sido totalmente hidratado no momento da etapa de extinção, ou o carbonato de cálcio CaCO3. O carbonato de cálcio pode ser proveniente do calcário inicial (não cozido) a partir do qual a dita cal apagada é obtida (por intermédio do óxido de cálcio), ou ser proveniente de uma reação de carbonatação parcial da cal apagada por contato com uma atmosfera contendo o CO2.

[088] A quantidade de óxido de cálcio na cal apagada de acordo com a presente invenção é geralmente inferior ou igual a 3% em peso, de preferência, inferior ou igual a 2% em peso e, mais preferencialmente, inferior ou igual a 1% em peso em relação ao peso total da cal apagada.

[089] A quantidade de CO2 na cal apagada (principalmente na forma de CaCO3) de acordo com a presente invenção é geralmente inferior ou igual a 5% em peso, de preferência, inferior ou igual a 3% em peso, mais preferencialmente, inferior ou igual a 2% em peso, em relação ao peso total da cal apagada de acordo com a presente invenção.

[090] Em uma modalidade preferida, a quantidade de cal disponível presente na composição de cal apagada pulverulenta de acordo com a presente invenção é superior ou igual a 85% em peso, de preferência, superior ou igual a 87% em peso, preferencialmente, superior ou igual a 90% em peso, de maneira vantajosa, superior ou igual a 92% em peso, e mesmo superior ou igual a 95% em peso em relação ao teor de matérias secas da composição de cal apagada após LOI a 180 °C.

[091] Em uma outra modalidade preferida, as % em peso restantes da composição de cal apagada são principalmente constituídas de compostos de origem calcária e de resíduos provenientes da fase residual não sólida.

[092] Pelos termos “quantidade de cal disponível”, entende-se na presente invenção, a quantidade de hidróxido de cálcio e/ou de óxido de cálcio presente na composição de cal apagada pulverulenta, medida por um método descrito na norma EN-459-2 2010. Mais precisamente, na presente invenção, o teor de cal disponível presente na composição de cal apagada pulverulenta é determinado colocando-se 0,5 g da composição de cal apagada pulverulenta em uma solução de açúcar (15 g de açúcar em 150 cm3 de água desmineralizada). A solução de açúcar vai dissolver a cal disponível (a saber, o óxido de cálcio e/ou o hidróxido de cálcio), contida na amostra. A mistura resultante é agitada durante pelo menos 10 a 15 minutos para garantir uma dissolução completa, e então titulada com uma solução de ácido clorídrico (HCl a 0,5 N), em que a fenolftaleína é utilizada como indicador. A concentração de Ca medida por essa titulação é em seguida expressa na forma de Ca(OH)2.

[093] Outras modalidades da composição de cal apagada pulverulenta de acordo com a invenção são mencionadas nas reivindicações anexas.

[094] A invenção se refere igualmente a uma composição de sorvente industrial que compreende pelo menos a dita composição de cal apagada pulverulenta de acordo com a invenção.

[095] Outras modalidades da composição de sorvente industrial de acordo com a invenção são mencionadas nas reivindicações anexas.

[096] A invenção se refere igualmente à utilização da composição de cal apagada pulverulenta de acordo com a presente invenção para purificar os gases de combustão.

[097] Em particular, a composição de cal apagada pulverulenta de acordo com a presente invenção é utilizada em uma injeção em via seca de sorvente.

[098] De maneira vantajosa, a composição de cal apagada pulverulenta de acordo com a presente invenção é utilizada para a captura dos poluentes ácidos dos gases de combustão, tais como HCl, HF, SOx, NOx,...

[099] Em uma modalidade particular, a composição de cal apagada pulverulenta de acordo com a presente invenção é utilizada em uma composição de sorvente industrial, por exemplo, em combinação com pelo menos um outro sorvente geralmente conhecido para o tratamento dos gases de combustão, tal como um sorvente escolhido na lista dos compostos orgânicos, em particular, o carvão ativado, o coque de lignite e suas misturas, e compostos inorgânicos, em particular, os compostos inorgânicos conhecidos para capturar as dioxinas, os furanos e/ou os metais pesados, tais como a haloisita, a sepiolita, a bentonita ou qualquer sorvente descrito no pedido DE4034417.

[0100] Outras modalidades da utilização de acordo com a invenção são mencionadas nas reivindicações anexas.

[0101] A composição de cal apagada pulverulenta de acordo com a presente invenção pode especificamente ser produzida, mas sem limitação, por um processo que compreende as etapas que consistem em: - introduzir a cal viva em uma zona de alimentação de um hidratador; - introduzir água na zona de alimentação do hidratador; - apagar a dita cal viva em uma zona de extinção do hidratador por meio de uma quantidade de água que é suficiente para obter uma cal apagada que tem um teor de fase residual não sólida compreendido entre 15% e 55% em peso, de preferência, entre 15 e 35% em peso; - secar e moer a dita cal apagada para formar a composição de cal apagada pulverulenta.

[0102] Esse processo é caracterizado pelo fato de que as ditas etapas de secagem e de moagem são efetuadas simultaneamente e são uma etapa única de fluidificação da cal apagada para formar a dita composição de cal apagada pulverulenta que tem uma fluidez Alpine superior a 50%, em que a fluidez Alpine FAé definida pela equação

[0103] em que: - mi é a massa inicial de 50 g de pó dividida em uma peneira de 90 μm; - mR90(T15; P100) é a massa de resíduos de matéria na peneira após 15 segundos com uma depressão a 100 mm de líquido manométrico de densidade 0,88; - mR90(T120; P150) é a massa de resíduos de matéria na peneira após os 15 segundos com uma depressão a 100 mm de líquido manométrico de densidade 0,88 e após 120 segundos com uma depressão a 150 mm de líquido manométrico de densidade 0,88; sendo que as ditas etapas de secagem e de moagem são realizadas em um secador-moinho escolhido no grupo constituído por um secador-moinho de pinos, um secador-moinho de gaiolas, um secador-desaglomerador instantâneo e uma combinação dos mesmos até que a composição de cal apagada pulverulenta compreenda uma primeira fração de partículas que têm um tamanho inferior a 32 μm e uma segunda fração de partículas que têm um tamanho superior a 32 μm, em que a segunda fração é inferior a 10% em peso, em relação ao peso total da composição.

[0104] Pelos termos “secador-desaglomerador instantâneo”, entende-se um dispositivo de secagem instantâneo no qual há um rotor ou pás rotativas no fundo da câmara de secagem que fluidifica o produto e cria turbulências no fluxo de ar quente que penetra tangencialmente a câmara de secagem. Por isso, a cal apagada (aglomerada) úmida é rapidamente dispersada e desintegrada em partículas finas secas. As partículas finas resultantes saem da câmara de secagem a partir de sua parte superior enquanto as partículas mais grossas permanecem na câmara para uma secagem e uma desaglomeração suplementares.

[0105] Exemplos de secador-desaglomerador instantâneo compreendem especificamente o secador Anhydro Spin Flash Dryer® comercializado por SPX FLOW, o secador instantâneo Drymeister® comercializado por Hosokawa Micron Group ou o secador Swirl fluidizer™ comercializado por GEA Group.

[0106] De preferência, as etapas de secagem-moagem são efetuadas até que a composição de cal apagada pulverulenta apresente um tamanho de partículas médio d50 inferior ou igual a 8 μm, de maneira vantajosa, inferior ou igual a 6 μm, em particular, inferior ou igual a 4 μm.

[0107] De maneira vantajosa, as etapas de secagem-moagem são efetuadas até que a composição de cal apagada pulverulenta apresente um teor de fase residual não sólida, medido por um teste de perda por ignição a 180 °C, inferior ou igual a 5% em peso, de preferência, inferior ou igual a 4,5% em peso, em particular, inferior ou igual a 4% em peso, e superior ou igual a 0,3%, de preferência, superior ou igual a 0,5% em peso, em relação ao peso total da composição de cal apagada pulverulenta.

[0108] A invenção será agora descrita em mais detalhes por meio de exemplos não limitantes.

EXEMPLO 1

[0109] Uma composição de cal apagada pulverulenta extremamente porosa e fina de acordo com a presente invenção é produzida industrialmente por mistura de água e de cal viva (2,7 t/h de cal viva) em um hidratador, em quantidades tais que o produto saia do hidratador com um teor de fase residual não sólida, medido por um teste de perda por ignição (LOI) a 180 °C, compreendido entre 22 e 24% em peso. 0,2% de dietilenoglicol (expresso em % do peso de cal viva) é adicionado na água de extinção antes da hidratação. A cal apagada úmida que sai do hidratador é em seguida transportada em direção a um moinho de pinos no qual o ar quente é injetado a fim de secar de forma instantânea a cal apagada úmida e de produzir a composição de cal apagada pulverulenta extremamente porosa antes de armazenar a mesma em uma zona de armazenamento.

[0110] A composição de cal apagada pulverulenta resultante tem uma fluidez Alpine de 51%, um d50 de 4,2 μm e uma fração de partícula de tamanho superior a 32 μm (R32) de 6,2% em peso. Sua superfície específica e seu volume poroso total são, respectivamente, de 41,1 m2/g e 0,214 cm3/g.

[0111] Embora as modalidades preferidas da invenção tenham sido descritas a título de ilustração, a pessoa versada na técnica sabe que diversas modificações, adições ou substituições são possíveis, sem se afastar do âmbito e do espírito da invenção conforme descrito nas reivindicações anexas.

Claims (11)

1. Composição de cal apagada pulverulenta que tem uma superfície específica BET, obtida por adsorção de nitrogênio, superior ou igual a 25 m2/g e um volume poroso BJH total, constituído de poros de um diâmetro inferior a 1.000 A, obtido por dessorção de nitrogênio, superior ou igual a 0,15 cm3/g, caracterizada por a composição ter adicionalmente uma fluidez Alpine superior a 50%, em particular, superior ou igual a 51%, de preferência, superior ou igual a 52%, de maneira vantajosa, superior ou igual a 54%, em particular, superior ou igual a 55%, em que a fluidez Alpine FA é definida pela equação: em que: - mi é a massa inicial de 50 g de pó dividida em uma peneira de 90 μm; - mR90(T15; P100) é a massa de resíduos de matéria na peneira após 15 segundos com uma depressão a 100 mm de líquido manométrico de densidade 0,88; - mR90(T120; P150) é a massa de resíduos de matéria na peneira após os 15 segundos com uma depressão a 100 mm de líquido manométrico de densidade 0,88 e após 120 segundos com uma depressão a 150 mm de líquido manométrico de densidade 0,88; e em que a dita composição supracitada compreende uma primeira fração de partículas que têm um tamanho inferior a 32 μm e uma segunda fração de partículas que têm um tamanho superior a 32 μm, em que a segunda fração de partículas é inferior a 10% em peso, em relação ao peso total da composição, a dita composição de cal apagada pulverulenta também compreende, os aditivos sólidos orgânicos residuais provenientes de aditivos orgânicos escolhidos do grupo do (mono) ou (poli)etilenoglicol e suas misturas.

2. Composição de cal apagada pulverulenta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por apresentar adicionalmente um teor de fase residual não sólida, medido por um teste de perda por ignição a 180 °C, superior ou igual a 0,3%, de preferência, superior ou igual a 0,5% em peso e inferior ou igual a 5% em peso, de preferência, inferior ou igual a 4,5% em peso, em particular, inferior ou igual a 4% em peso, em relação ao peso total da composição de cal apagada pulverulenta.

3. Composição de cal apagada pulverulenta, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por a dita fase residual não sólida compreender água e/ou aditivos residuais, em que tais aditivos residuais são aditivos inorgânicos e/ou orgânicos, livres ou ligados ao composto de cal.

4. Composição de cal apagada pulverulenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada por apresentar adicionalmente um teor de fase residual não sólida, medido por um teste de perda por ignição a 110 °C, inferior ou igual a 3,5% em peso, de preferência, inferior ou igual a 3% em peso, de maneira vantajosa, inferior ou igual a 2,5% em peso, em particular, inferior ou igual a 2% em peso, especificamente, inferior ou igual a 1,5% em peso e superior a 0% em peso, de preferência, superior ou igual a 0,2% em peso, de maneira vantajosa, superior ou igual a 0,3% em peso, em particular, superior ou igual a 0,5% em peso, em relação ao peso total da composição de cal apagada pulverulenta.

5. Composição de cal apagada pulverulenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por apresentar adicionalmente um tamanho de partículas d50 inferior ou igual a 8 μm, de preferência, inferior ou igual a 6 μm, de maneira vantajosa, inferior ou igual a 4 μm.

6. Composição de cal apagada pulverulenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada por a dita composição ter uma superfície específica BET obtida por adsorção de nitrogênio superior ou igual a 30 m2/g, de preferência, superior ou igual a 32 m2/g, de maneira vantajosa, superior ou igual a 35 m2/g.

7. Composição de cal apagada pulverulenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por a dita composição ter uma superfície específica BET obtida por adsorção de nitrogênio inferior ou igual a 55 m2/g, de preferência, inferior ou igual a 50 m2/g.

8. Composição de cal apagada pulverulenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada por a dita composição ter um volume poroso BJH total constituído de poros que têm um diâmetro inferior a 1.000 A, obtido por dessorção de nitrogênio, superior ou igual a 0,17 cm3/g, de preferência, superior ou igual a 0,19 cm3/g, de maneira vantajosa, superior ou igual a 0,20 cm3/g.

9. Composição de cal apagada pulverulenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada por a dita composição ter um volume poroso BJH total constituído de poros que têm um diâmetro inferior a 1.000 A, obtido por dessorção de nitrogênio, inferior ou igual a 0,30 cm3/g.

10. Composição de cal apagada pulverulenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada por a dita composição ter um volume poroso BJH constituído de poros que têm um diâmetro que vai de 100 a 300 A, obtido por dessorção de nitrogênio, superior ou igual a 0,07 cm3/g, de preferência, superior ou igual a 0,10 cm3/g, de maneira vantajosa, superior ou igual a 0,11 cm3/g, em particular, superior ou igual a 0,12 cm3/g e inferior a 0,15 cm3/g, em particular, inferior a 0,14 cm3/g.

11. Uso de uma composição de cal apagada pulverulenta, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada por ser como sorvente industrial para a purificação de gases de combustão.