BR112019012006B1 - Composições para uso em revestimentos geossintéticos,revestimento de argila obtido das ditas composições e métodos para formar um revestimento de argila e para produzir as partículas do mesmo - Google Patents
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Abstract
a presente invenção refere-se a uma composição para uso em um revestimento de argila geossintético, a composição compreendendo partículas, pelo menos algumas das quais são partículas discretas e cada uma compreende: uma argila dilatável compactada, a argila tendo sido compactada de modo a envolver, pelo menos parcialmente, um polímero de prevenção da perda de fluido. também é aqui descrito um revestimento de argila formado a partir da composição, um método para produzir partículas para uso em um revestimento de argila geossintético e um método para formar um revestimento de argila.
Description
[0001] O presente pedido é direcionado a composições para uso em revestimentos geossintéticos, métodos de fabricação de composições, revestimentos de argila contendo as composições e métodos de fabricação dos revestimentos de argila. Revestimentos de argila são usados em aterros e outros locais industriais como barreiras para evitar ou minimizar o vazamento de resíduos líquidos contaminados no solo ao redor e nas águas subterrâneas.
[0002] Revestimentos de argila geossintéticos (GCLs) são usados em muitas situações, geralmente para fornecer uma barreira entre duas áreas, para impedir a passagem de espécies indesejadas (por exemplo, substâncias químicas e/ou eletrólitos nocivos) de uma área para outra. Aterros, resíduos industriais, locais de mineração e minerais industriais e repositórios de cinzas volantes são exemplos de áreas em que os GCLs são usados para evitar a contaminação ambiental do solo ao redor. Eles geralmente revestem a área que contém os resíduos ou outros contaminantes. Alguns revestimentos geossintéticos contêm um polímero para melhorar suas propriedades de barreira. Os polímeros podem ser combinados com a argila de várias formas. Algumas técnicas envolvem apenas mistura seca simples da argila com os polímeros. Outros métodos envolvem a polimerização in situ do polímero com a argila ou a deposição do polímero de um líquido sobre a argila. Verificou-se que os revestimentos contendo uma mistura seca de argila e polímeros podem levar à falha dos revestimentos geossintéticos em certas circunstâncias. Seria desejável fornecer uma alternativa aos revestimentos de argila geossintéticos da técnica anterior e, idealmente, uma melhoria sobre eles.
[0003] Em um primeiro aspecto, é fornecido um método para a produção de partículas para uso em um revestimento de argila geossintético, o método compreendendo:
[0004] misturar a seco as primeiras partículas compreendendo uma argila dilatável e segundas partículas compreendendo um polímero de prevenção da perda de fluido,
[0005] compactar a primeira e segunda partículas misturadas a seco para formar um ou mais corpos compactados,
[0006] triturar o um ou mais corpos compactados para formar as partículas discretas para uso em um revestimento geossintético, pelo menos algumas das partículas discretas compreendendo a argila dilatável e o polímero de prevenção da perda de fluido, em que pelo menos algum do polímero de prevenção da perda de fluido é pelo menos parcialmente cercado pela argila dilatável.
[0007] Em um segundo aspecto, é fornecida uma composição para uso em um revestimento de argila geossintético, a composição compreendendo as partículas, pelo menos algumas das quais são discretas e cada uma compreende:
[0008] uma argila dilatável compactada, a argila tendo sido compactada de modo a envolver, pelo menos parcialmente, um polímero de prevenção da perda de fluido.
[0009] Em um terceiro aspecto, é fornecido um revestimento de argila formado a partir de uma composição compreendendo partículas, pelo menos algumas das quais são discretas e cada uma compreende:
[00010] uma argila dilatável compactada, a argila tendo sido compactada de modo a envolver, pelo menos parcialmente, um polímero de prevenção da perda de fluido,
[00011] em que a composição foi formada em uma camada.
[00012] Em um quarto aspecto, é fornecido um método de formar um revestimento de argila, o método compreendendo :
[00013] fornecer uma composição compreendendo partículas, pelo menos algumas das quais são discretas e cada uma compreende:
[00014] uma argila dilatável compactada, a argila tendo sido compactada de modo a envolver, pelo menos parcialmente, um polímero de prevenção da perda de fluido, e
[00015] formar a composição em uma camada.
[00016] Os presentes inventores descobriram que alguns revestimentos geossintéticos falham na absorção de líquido ao longo de um período. Verificou-se que este é um problema particular com revestimentos geossintéticos contendo partículas de argila que são misturadas a seco com um polímero. A falha não estaria em todo o revestimento, porém, normalmente estaria em locais isolados. A causa foi identificada como sendo uma distribuição não homogênea de polímero entre os diferentes tamanhos de partículas de argila. O polímero parecia aderir preferivelmente às partículas menores (tipicamente partículas com um tamanho inferior a 0,5 mm). Além disso, as partículas de menor tamanho estavam presentes em maior densidade em algumas partes do revestimento do que outras, e da mesma forma, isso correspondia a uma maior densidade de polímero no revestimento. Isso levou à distribuição não homogênea do polímero por todo o revestimento e, portanto, algumas áreas tinham quantidades menores de polímero do que outras e uma maior propensão a falhar. Isto foi ainda evidenciado separando uma amostra contendo partículas de argila misturadas a seco e polímero em amostras com diferentes distribuições de tamanho e depois testando as amostras em testes da perda de fluido. Descobriu-se que as partículas de menor distribuição de tamanho (abaixo de 0,5 mm) apresentaram um bom desempenho, porém, quaisquer distribuições de tamanho maiores (por exemplo, acima de 0,5 mm e inferiores a 2 mm e superiores a 2 mm) não tiveram bom desempenho. Os presentes inventores descobriram que formando as partículas discretas de polímero contendo bentonita no interior pareceu resolver o problema, e evitar ou reduzir a distribuição não homogênea do polímero no revestimento. Eles descobriram que tais partículas ainda poderiam ser produzidas em um método envolvendo a mistura seca das partículas de argila e do polímero. As partículas resultantes, de todas as distribuições de tamanho, apresentaram bom desempenho em testes de perda de fluido.
[00017] A Figura 1 ilustra, esquematicamente, parte da seção exterior de um molde para uso em uma etapa de compactação aqui descrita.
[00018] A Figura 2 mostra uma fotografia de uma pluralidade de corpos compactados formados durante a etapa de compactação aqui descrita.
[00019] A Figura 3 ilustra, esquematicamente, um arranjo de peneiras que podem ser utilizadas no método para peneirar as partículas discretas aqui descritas.
[00020] Os aspectos e características opcionais e preferidas dos aspectos são descritos abaixo. Qualquer característica opcional ou preferida pode ser combinada com qualquer aspecto e/ou qualquer outra característica opcional ou preferida como descrito aqui. Em um primeiro aspecto, é fornecido um método para a produção de partículas para uso em um revestimento de argila geossintético, o método compreendendo:
[00021] misturar a seco as primeiras partículas compreendendo uma argila dilatável e segundas partículas compreendendo um polímero de prevenção da perda de fluido (para formar a primeira e segunda partículas misturadas a seco),
[00022] compactar a primeira e segunda partículas misturadas a seco para formar um ou mais corpos compactados,
[00023] triturar o um ou mais corpos compactados para formar partículas discretas para uso em um revestimento geossintético, pelo menos algumas das partículas discretas compreendendo a argila dilatável e o polímero de prevenção da perda de fluido, em que pelo menos algum do polímero de prevenção da perda de fluido é pelo menos parcialmente cercado pela argila dilatável.
[00024] As primeiras partículas podem compreender, consistir essencialmente ou consistir em uma argila dilatável (incluindo qualquer umidade que esteja presente na argila). "Consistir essencialmente em" pode indicar que as partículas incluem pelo menos 90% em massa de argila, opcionalmente pelo menos 95% em argila, opcionalmente pelo menos 98% em argila, opcionalmente pelo menos 99% em argila, opcionalmente pelo menos 99,5% em argila que está presente na argila).
[00025] Preferivelmente, pelo menos 90% em peso das primeiras partículas passam através de uma peneira tendo aberturas de 1,5 mm ou menos. Preferivelmente, pelo menos 90% em peso das primeiras partículas passam através de uma peneira tendo aberturas de 1,0 mm ou menos. Preferivelmente, pelo menos 90% em peso das primeiras partículas passam através de uma peneira tendo aberturas de 0,8 mm ou menos.
[00026] A análise de peneira de quaisquer partículas como aqui definido pode ser realizada usando qualquer método adequado, que pode ser um método padronizado, por exemplo, ASTM C136-14. A peneira pode ser definida em um teste padronizado, por exemplo, conforme estabelecido em ASTM E11-16.
[00027] Preferivelmente, as primeiras partículas têm um teor de umidade de pelo menos 1% em peso a 15% em peso, opcionalmente de 3% em peso a 12%, opcionalmente de 4% em peso a 12% em peso, opcionalmente de 5% em peso a 12% em peso 6% a 11%, opcionalmente de 7% a 10%. Descobriu-se que um nível de umidade muito baixo levou a problemas na etapa de compactação. Por conseguinte, uma maior quantidade de umidade pareceu promover a aderência das partículas e do polímero durante a etapa de compactação.
[00028] A argila dilatável pode ser definida como uma argila que, em contato com a água, dilata. A argila dilatável pode compreender um material selecionado de uma argila esmectita e uma argila vermiculita. Opcionalmente, a argila esmectita compreende um material selecionado dentre montmorilonita, beidelita, nontronita, hectorita, saponita, sauconita e laponita. Preferivelmente, a argila esmectita compreende uma bentonita. A bentonita é uma argila de filossilicato de alumínio, compreendendo uma grande proporção (por exemplo, pelo menos 70% em peso, opcionalmente pelo menos 75% em peso, opcionalmente pelo menos 80% em peso) de montmorilonita. A bentonita pode ser selecionada a partir de uma bentonita de metal alcalino e uma bentonita de metal alcalinoterroso. A bentonita pode ser selecionada dentre bentonita de sódio, bentonita de cálcio e bentonita de potássio ou bentonita de cálcio ou potássio tratada com sódio também referida como bentonita de sódio ativada.
[00029] O polímero de prevenção da perda de fluido pode ser definido como um polímero que, quando combinado com uma argila dilatável, pode prevenir a perda de fluido, por exemplo, em um teste da perda de fluido, tal como o definido em ASTM-D5891.
[00030] O polímero de prevenção da perda de fluido pode ser selecionado a partir de um polímero aniônico, um polímero não iônico e um polímero catiônico.
[00031] Opcionalmente, o polímero de prevenção da perda de fluido compreende um polímero aniônico. O polímero aniônico pode ser um polímero tendo uma cadeia de polímero tendo grupos pendentes selecionados de grupos carboxilato, grupos sulfonato e grupos fosfonato. O polímero de prevenção da perda de fluido, que pode ser um polímero aniônico, pode ser selecionado a partir de uma celulose polianiônica, poliacrilamidas, por exemplo, acrilamidas hidrolisadas, um poliestireno funcionalizado com um ácido selecionado dentre ácido sulfônico, ácido fosfônico e ácido carboxílico, poli(estireno sulfonato de sódio), um ácido alil sulfônico ou um sal dos mesmos, poliacrilatos, ácido poliacrílico, uma polivinil pirrolidona, álcool polivinílico e acetato de polivinila.
[00032] A celulose polianiônica pode compreender carboximetil celulose, que pode ser uma carboximetil celulose de metal alcalino, tal como carboximetil celulose de sódio. A carboximetil celulose pode ter sido formada a partir da reação de celulose alcalina e cloroacetato de sódio ou ácido monocloroacético. A celulose alcalina pode ter sido formada por fibras contendo celulose dilatáveis (tais como madeira ou algodão) usando hidróxido de sódio. O peso molecular da carboximetil celulose pode ser de 21.000 Daltons a 1.000.000 Daltons, opcionalmente de 21.000 Daltons a 800.000 Daltons, opcionalmente de 21.000 Daltons a 500.000 Daltons. A celulose polianiônica pode ser selecionada a partir de carboximetil celulose de grau técnico, isto é, uma celulose que é de pureza de 60 a 80% em peso. A celulose polianiônica pode ser uma celulose polianiônica purificada, por exemplo, uma celulose que é de pureza de pelo menos 80% em peso, preferivelmente pelo menos 85% em peso, preferivelmente pelo menos 90% em peso. As impurezas na celulose polianiônica (isto é, as espécies presentes à parte da carboximetil celulose) são tipicamente os subprodutos da reação de formação, por exemplo, glicolato de sódio e cloreto de sódio. A celulose polianiônica pode ter um grau de substituição de 0,5 a 1,5 (isto é, 5 a 15 grupos carboximetila por 10 unidades de anidroglicose), opcionalmente de 0,6 a 1,5, opcionalmente de 0,6 a 1,2, opcionalmente de 0,6 a 1,0, opcionalmente de 1,0 a 1,5 , opcionalmente de 1,1 a 1,5. O método de medição do grau de substituição é descrito em muitas fontes na literatura, por exemplo, em um artigo de autoria de Ambjornsson et al (2013) "CMC mercerization" BioResources 8 (2) 1918-1932 (e disponível em https://www.ncsu.edu/bioresources/BioRes_08/BioRes_08_2_1918_A mbjornsson_SG_CMC_Merceriz_NIR_Raman_3599.pdf), que é aqui incorporado por referência.
[00033] A poliacrilamida pode ser selecionada dentre poli(metilacrilamida), poli(N,N-dimetilacrilamida), poli(N- isopropilacrilamida), poli(N-acetamidoacrilamida) e poli(N- acetamidometacrilamida), poli(ácido 2-acrilamido-2-metil- propanossulfônico) e poli(3-acrilamido-3-metilbutanoato) e seus sais. A poliacrilamida pode ser hidrolisada, isto é, em alguns dos grupos acrilamida foram hidrolisados. O grau de hidrólise da poliacrilamida pode ser de 0,5% a 10%, em que o grau de hidrólise pode ser definido como a porcentagem de grupos amida que estão na forma hidrolisada.
[00034] O polímero pode compreender ser formado a partir de um monômero selecionado dentre ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido 2-etilacrílico, ácido 2-propilacrílico, ácido 2-bromoacrílico, ácido 2- (trifluorometil)acrílico e sais de ácido acrílico (por exemplo, acrilato de sódio) , sais de ácido metacrílico, ácido 2-propilacrílico (por exemplo, metacrilato de sódio), sais de ácido 2-etilacrílico, sais de ácido 2- propilacrílico, sais de ácido 2-bromoacrílico, sais de ácido 2- (bromometil)acrílico e sais de ácido 2-(trifluorometil)acrílico. Os sais podem ser selecionados dee um sal selecionado de um sal de metal alcalino, tal como sal de sódio ou potássio, e um sal de metal alcalinoterroso, tal como sal de magnésio ou cálcio.
[00035] O sal do ácido alilsulfônico pode ser um sal do ácido 3- alilóxi-2-hidróxi-1-propanossulfônico.
[00036] O poliestireno funcionalizado com ácido sulfônico, ácido fosfônico ou ácido carboxílco pode ser formado de monômeros de estireno funcionalizados com ácido sulfônico, ácido fosfônico e ácido carboxílico. O poliestireno funcionalizado com ácido sulfônico, ácido fosfônico ou ácido carboxílco pode ser formado a partir de monômeros de estireno selecionados dentre ácido 2-vinilbenzoico, ácido 3- vinilbenzoico, ácido 4-vinilbenzoico, ácido 2-vinilbenzenossulfônico, ácido 3-vinilbenzenossulfônico, ácido 4-vinilbenzenossulfônico, ácido 2-vinilbenzenofosfônico, ácido 3-vinilbenzenofosfônico e ácido 4- vinilbenzenofosfônico.
[00037] O polímero de prevenção da perda de fluido pode compreender uma goma. A goma pode ser selecionada dentre goma- arábica, ácido algínico, ágar, um sal de alginato (por exemplo, um sal selecionado de um sal de metal alcalino, tal como alginato de sódio ou potássio e um sal de metal alcalinoterroso, tal como alginato de cálcio ou magnésio), carragenina, goma guar, goma guiac, goma caraia, goma de alfarroba, goma tragacanto e pectina.
[00038] O polímero de prevenção da perda de fluido pode compreender uma polivinil pirrolidona, que pode ser selecionada dentre uma polivinil pirrolidona aniônica, uma polivinil pirrolidona catiônica e uma polivinil pirrolidona não iônica. A polivinil pirrolidona pode conter unidades de repetição de fórmula (I)
[00039] Pelo menos algumas das unidades de repetição da polivinil pirrolidona podem ser hidrolisadas e de fórmula (II):
[00040] onde M é selecionado dentre H e um metal, tal como um metal alcalino, e um metal alcalinoterroso. O metal alcalino pode ser selecionado dentre lítio, sódio e potássio. O metal alcalinoterroso pode ser selecionado dentre magnésio e potássio (e estar presente em quantidades relativas ao monômero acima para assegurar a neutralidade de carga do polímero como um todo).
[00041] O polímero de prevenção da perda de fluido pode compreender um polímero catiônico. O polímero catiônico pode ser um polímero de poliquartérnio. O poliquatérnio é a Nomenclatura Internacional para Designação de Ingredientes Cosméticos para certos polímeros policatiônicos. O polímero de prevenção da perda de fluido pode ser selecionado dentre Poliquatérnio-1, Poliquatérnio-2, Poliquatérnio-3, Poliquatérnio-4, Poliquatérnio-5, Poliquatérnio-6, Poliquatérnio-7, Poliquatérnio-8, Poliquatérnio-9, Poliquatérnio-10,Policarbonato-11, Poliquatérnio-12, Poliquarternium-13, Poliquatérnio- 14, Poliquatérnio-15, Poliquatérnio-16, Poliquatérnio-17, Poliquatérnio- 18, Poliquatérnio-19, Poliquatérnio-20, Poliquatérnio-21, Poliquatérnio-22, Poliquatérnio- 23, Poliquatérnio-24, Poliquatérnio-25,
[00042] Em alguns exemplos, o polímero catiônico pode conter cadeias laterais pendentes compreendendo um grupo selecionado de um grupo amina protonado (que pode ser um grupo amina primária, secundária ou terciária) e um grupo amônio quatérnio. O polímero catiônico pode compreender um polímero de acrilamida catiônica ou um polímero de acrilato catiônico. O polímero catiônico pode compreender um polímero formado a partir de um monômero selecionado de um dialquilaminoalquil(met)acrilato e dialquilaminoalquil(met)acril-amidas de com grupos C1 a C3-alquila ou C1 a C3-alquileno, e opcionalmente pelo menos alguns dos grupos amino no polímero são protonadas ou quaternizados. O polímero catiônico pode compreender um polímero formado a partir de um monômero selecionado dos sais de amônio metil halogeno- quaternizado, etil halo-quaternizado, propil-halo-quaternizado ou isopropil-quaternizado de N,N-dimetilaminometil(met)acrilato, N,N- dimetilaminoetil(met)acrilato, N,N-dimetilaminopropil(met)acrilato, N,N- dietilaminometil(met)acrilato, N,N-dietilaminoetil(met)acrilato, N,N- dietilaminopropil-(met)acrilato, N,N-dimetilaminometil(met)acrilamida, N,N-dimetilaminoetil-(met)acrilamida e N,N- dimetilaminopropil(met)acrilamida.
[00043] Polímeros não aniônicos podem incluir polímeros contendo um polímero selecionado de poli(óxido de etileno), por exemplo, tendo poli(óxido de etileno) com pelo menos 50 unidades de monômero, opcionalmente pelo menos 100 unidades de monômero, opcionalmente pelo menos 500 unidades de monômero; poli(vinil metil éter), por exemplo, poli(vinil metil éter) com pelo menos 50 unidades de monômero, opcionalmente pelo menos 100 unidades de monômero, opcionalmente pelo menos 500 unidades de monômero; poli(álcool vinílico), poli(acetato de vinila), co-polímeros de poli(álcool vinílico) e poli(acetato de vinila), polivinilaxazolidona e polivinilmetiloxazolidona.
[00044] O polímero de prevenção da perda de fluido pode compreender um polímero tendo um peso molecular de pelo menos 300.000 Daltons, opcionalmente pelo menos 500.000 Daltons, opcionalmente pelo menos 800.000 Daltons, opcionalmente pelo menos 1.000.000 Daltons, opcionalmente pelo menos 1.200.000 Daltons, opcionalmente pelo menos 1.500.000 Daltons, opcionalmente pelo menos 2.000.000 Daltons, opcionalmente pelo menos 2.500.000 Daltons, opcionalmente pelo menos 3.500.000 Daltons.
[00045] O polímero de prevenção da perda de fluido pode compreender um polímero com um peso molecular de 300.000 Daltons a 2.000.000 Daltons, opcionalmente de 300.000 Daltons a 1.500.000 Daltons, opcionalmente de 300.000 Daltons a 1.000.000. O polímero de prevenção da perda de fluido pode compreender um polímero com um peso molecular de 1.000.000 Daltons a 4.000.000 Daltons, opcionalmente de 1.000.000 Daltons a 3.000.000 Daltons. O peso molecular pode ser medido usando uma técnica adequada, incluindo, porém, não limitado a cromatografia de permeação em gel, e, em uma modalidade, o peso molecular do polímero é um peso molecular médio ponderado ou um peso molecular médio numérico.
[00046] O polímero de prevenção da perda de fluido pode constituir de 0,5% em peso a 10% em peso da mistura da primeira e segunda partículas, opcionalmente de 0,5% em peso a 5% em peso da mistura da primeira e segunda partículas, opcionalmente de 0,5% em peso a 4 % em peso da mistura da primeira e segunda partículas, opcionalmente de 1% em peso a 4% em peso da mistura da primeira e segunda partículas, opcionalmente de 1,5% em peso a 4% em peso da mistura da primeira e segunda partículas, opcionalmente de 2 % em peso a 4% em peso da mistura de primeira e segunda partículas, opcionalmente de 2% em peso a 3% em peso de mistura de primeira e segunda partículas.
[00047] A argila dilatável pode ser combinada com qualquer um dos polímeros de prevenção da perda de fluido aqui descritos. Em uma modalidade, a argila dilatável é ou compreende um material selecionado a partir de uma argila esmectita e uma argila vermiculita e, opcionalmente, a argila esmectita compreende um material selecionado de montmorilonita, beidelita, nontronita, hectorita, saponita, sauconita e laponita, ou opcionalmente, a argila esmectita compreende uma bentonita e o polímero de prevenção da perda de fluido é um polímero aniônico, opcionalmente uma celulose polianiônica, que pode ser como aqui descrito. Em uma modalidade, a argila dilatável é ou compreende bentonita e o polímero de prevenção da perda de fluido é ou compreende um polímero aniônico, opcionalmente uma celulose polianiônica.
[00048] A mistura seca das primeiras partículas compreendendo a argila dilatável e as segundas partículas compreendendo o polímero de prevenção da perda de fluido pode indicar que, durante a mistura, as partículas estão na forma seca, fluível, isto é, na forma de um pó, e não suspensas em um líquido. As partículas podem, no entanto, conter umidade, isto é, água, no seu interior.
[00049] A mistura seca pode ser conseguida usando qualquer meio adequado. Preferivelmente, as primeiras partículas e as segundas partículas são combinadas em uma câmara, com agitação adequada, tal como agitação selecionada de agitação(shaking) e agitação(stirring). A mistura seca pode ser conseguida usando um misturador selecionado dentre um misturador de tambor, um misturador em V, um misturador a granel e um misturador de cone duplo. O misturador pode ser um misturador convectivo, que pode ser definido como um vaso estacionário varrido por um impulsor rotativo. O misturador convectivo pode ser selecionado a partir do grupo consistindo em um misturador de fita (um vaso cilíndrico com um impulsor de fita helicoidal montado em um eixo, que pode ser um eixo horizontal), um misturador de pá (um misturador de fita modificado com pás em vez de uma fita helicoidal), um misturador Nauta (um tanque cônico verticalmente orientado varrido por um impulsor de parafuso rotativo e de precessão), um misturador Forberg (dois misturadores de pá que varrem duas cubas conectadas), um misturador de lâmina Z (um vaso cilíndrico varrido por um lâmina em forma de Z) e um misturador Lodige (semelhante a um misturador de cozinha onde as pás em forma de arado giram um tambor cilíndrico).
[00050] O misturador seco pode ter qualquer volume adequado, por exemplo, um volume de pelo menos 0,5 m3, opcionalmente um volume de pelo menos 1 m3, opcionalmente um volume de pelo menos 2 m3, opcionalmente um volume de pelo menos 3 m3, opcionalmente um volume de pelo menos 4 m3, opcionalmente um volume de 0,5 m3 a 10 m3, opcionalmente um volume de 1 m3 a 10 m3, opcionalmente um volume de 3 m3 a 9 m3, opcionalmente um volume de 4 m3 a 8 m3, opcionalmente um volume de 5 m3 a 7 m3, opcionalmente cerca de 6 m3.
[00051] Se o misturador seco contiver um impulsor rotativo, o impulsor pode rodar a uma velocidade de pelo menos 5 rpm, opcionalmente pelo menos 10 rpm, opcionalmente pelo menos 15 rpm. Se o misturador seco contiver um impulsor rotativo, o impulsor pode rodar a uma velocidade de 5 rpm a 500 rpm, opcionalmente 5 rpm a 200 rpm, opcionalmente 5 rpm a 100 rpm, opcionalmente 5 rpm a 50 rpm, opcionalmente 5 rpm a 35 rpm, opcionalmente 10 rpm a 35 rpm, opcionalmente 15 rpm a 35 rpm, opcionalmente 15 rpm a 30 rpm, opcionalmente 18 rpm a 28 rpm, opcionalmente 20 rpm a 26 rpm, opcionalmente 21 rpm a 25 rpm, opcionalmente cerca de 22 rpm a 24 rpm, opcionalmente cerca de 23 rpm.
[00052] A primeira e segunda partículas podem ser misturadas até um ponto no tempo em que são distribuídas entre si, por exemplo, distribuídas razoavelmente uniformemente entre si. A primeira e segunda partículas podem ser misturadas durante um período de pelo menos 10 segundos, opcionalmente pelo menos 30 segundos, opcionalmente pelo menos um minuto, opcionalmente pelo menos 90 segundos. A primeira e segunda partículas podem ser misturadas por um período de 10 segundos a 1 hora, opcionalmente de 10 segundos a 30 minutos, opcionalmente de 10 segundos a 30 minutos, opcionalmente de 10 segundos a 20 minutos, opcionalmente de 10 segundos a 20 minutos, opcionalmente de 10 segundos a 10 minutos, opcionalmente de 30 segundos a 10 minutos, opcionalmente de 1 minuto a 10 minutos, opcionalmente de 1 minuto a 5 minutos, opcionalmente de 2 minutos a 4 minutos, opcionalmente de 1 minuto a 3 minutos, e o misturador seco pode conter um impulsor rotativo, o impulsor rodando a uma velocidade de pelo menos 5 rpm, opcionalmente pelo menos 10 rpm, opcionalmente pelo menos 15 rpm. Se o misturador a seco contiver um impulsor rotativo, o impulsor pode rodar a uma velocidade de 5 rpm a 500 rpm, opcionalmente 5 rpm a 200 rpm, opcionalmente 5 rpm a 100 rpm, opcionalmente 5 rpm a 50 rpm, opcionalmente 5 rpm a 35 rpm, opcionalmente 10 rpm a 35 rpm, opcionalmente 15 rpm a 35 rpm, opcionalmente 15 rpm a 30 rpm, opcionalmente 18 rpm a 28 rpm, opcionalmente 20 rpm a 26 rpm, opcionalmente 21 rpm a 25 rpm, opcionalmente cerca de 22 rpm a 24 rpm, opcionalmente cerca de 23 rpm.
[00053] O método compreende compactar a primeira e segunda partículas nisturadas a seco para formar um ou mais corpos compactados. A compactação pode envolver qualquer técnica que pressione as partículas juntas com pressão suficiente para que elas se colem umas às outras para formar os corpos compactados. Em uma modalidade, a compactação envolve pressionar a primeira e segunda partículas misturadas à secas entre dois membros. Os membros podem mover-se um em relação ao outro, de tal modo que um dos membros se mova mais perto do outro para pressionar a primeira e segunda partículas misturadas a seco entre os membros. Em uma modalidade alternativa, pelo menos um dos membros pode rodar em proximidade íntima do outro membro e, por rotação, alimentar a primeira e segunda partículas entre os membros para pressionar a primeira e segunda partículas em conjunto. Em uma modalidade, dois membros rodam em direções opostas e, por rotação, alimentam primeira e segunda partículas entre os membros para pressionar a primeira e segunda partículas em conjunto. Em uma modalidade, um ou ambos os elementos rotativos podem ter a forma de um cilindro, o qual pode ter indentações na superfície, e as indentações podem estar na forma de superfície côncava, e as indentações podem, quando vistas de uma direção radial do cilindro, podem ser em forma circular, oval ou ovoide.
[00054] Se a compactação compreende a rotação de um membro, e a alimentação da primeira e segunda partículas após o membro, o membro pode rodar a uma velocidade de pelo menos 5 rpm, opcionalmente pelo menos 10 rpm, opcionalmente pelo menos 15 rpm. Se a compactação compreende a rotação de um membro e a alimentação da primeira e segunda partículas após o membro, o membro pode rodar a uma velocidade de 5 rpm a 500 rpm, opcionalmente 5 rpm a 200 rpm, opcionalmente 5 rpm a 100 rpm, opcionalmente 5 rpm a 50 rpm, opcionalmente 5 rpm a 40 rpm, opcionalmente 10 rpm a 40 rpm, opcionalmente 10 rpm a 30 rpm, opcionalmente 12 rpm a 23 rpm, opcionalmente 14 rpm a 21 rpm, opcionalmente 15 rpm a 19 rpm, opcionalmente 16 rpm a 18 rpm, opcionalmente cerca de 17 rpm.
[00055] A compactação pode envolver a aplicação de uma pressão à primeira e segunda partículas de pelo menos 1 MPa (1 x106 Pa), opcionalmente pelo menos 2 MPa, opcionalmente pelo menos 3 MPa, opcionalmente pelo menos 4 MPa, opcionalmente pelo menos 5 MPa, opcionalmente pelo menos 6 MPa, opcionalmente pelo menos 7 MPa, opcionalmente pelo menos 8 MPa, opcionalmente pelo menos 9 MPa, opcionalmente pelo menos 9,5 MPa. A compactação pode envolver a aplicação de uma pressão à primeira e segunda partículas de 1 MPa a 30 MPa, opcionalmente 3 MPa a 20 MPa opcionalmente 3 MPa a 17 MPa, opcionalmente de 5 MPa a 15 MPa, opcionalmente de 6 MPa a 14 MPa, opcionalmente de 7 MPa a 13 MPa, opcionalmente de 8 MPa a 12 MPa, opcionalmente de 9 MPa a 12MPa.
[00056] Em uma modalidade, a compactação da primeira e segunda partículas misturadas a seco para formar um ou mais corpos compactados envolve a passagem da primeira e segunda partículas através de um compactador que aplica uma pressão de pelo menos 3,45 x 106 Pa ou 35,15 kg/cm2 (500 psi) às partículas, opcionalmente uma pressão de pelo menos 6,89 x 106 Pa ou 70,31 kg/cm2 (1.000 psi) às partículas, opcionalmente uma pressão de 9,65 x 106 Pa a 1,17 x 107 Pa às partículas ou a uma pressão de 98,43 kg/cm2 (1400 psi) a 119,52 kg/cm2 (1700 psi) às partículas.
[00057] O compactador pode processar pelo menos 0,5 mt da primeira e segunda partículas por hora, opcionalmente pelo menos 1,5 m da primeira e segunda partículas por hora, pelo menos 1,7 Mt da primeira e segunda partículas por hora.
[00058] Um ou mais corpos compactados podem estar em qualquer forma, dependendo da natureza da compactação. Eles podem, por exemplo, estar na forma de folha ou globular, com a figura globular indicando um objeto com lados arredondados, por exemplo, em forma ovoide ou esferoide. Os corpos compactados podem ter uma dimensão maior, medida em todo o corpo, de pelo menos 0,5 mm, opcionalmente pelo menos 1 mm, opcionalmente pelo menos 5 mm, opcionalmente pelo menos 10 mm, opcionalmente pelo menos 15 mm, opcionalmente pelo menos 20 mm opcionalmente pelo menos 25 mm. Trituração
[00059] A trituração pode ser qualquer etapa para pulverizar um ou mais corpos compactados para formar partículas discretas, isto é, pulverizar cada corpo compactado em uma pluralidade de partículas discretas. A trituração pode envolver aplicar pressão ao corpo compactado e/ou triturar o corpo compactado. A trituração pode envolver a passagem de um ou mais corpos compactados por membros rotativos, por exemplo, rolos, para pulverizá-los e formar as partículas discretas. O compactador pode ser um compactador de rolo liso. Cada rolo pode ter um invólucro exterior de um material resistente ao desgaste, que pode ter uma superfície lisa, por exemplo, um material metálico ou um material cerâmico. Os membros rotativos podem rodar com uma velocidade de 30 rpm a 200 rpm, opcionalmente de 50 rpm a 180 rpm, opcionalmente uma velocidade de 70 rpm a 170 rpm, opcionalmente uma velocidade de 90 rpm a 150 rpm, opcionalmente uma velocidade de 100 rpm a 140 rpm, opcionalmente uma velocidade de 110 rpm a 130 rpm. Os rolos podem estar espaçados uns dos outros (no estreitamento) por uma distância que é menor do que a maior dimensão dos corpos compactados. Os rolos podem estar espaçados um do outro (no estreitamento) por uma distância de 1 mm a 15 mm, opcionalmente 3 mm a 10 mm, de preferência quando os corpos compactados têm uma dimensão maior, medida em todo o corpo, de pelo menos 15 mm, opcionalmente pelo menos 20 mm, o pelo menos 25 mm.
[00060] Opcionalmente, pelo menos algumas das partículas discretas têm um tamanho de partícula de 0,2 mm a 3 mm, opcionalmente um tamanho de partícula de 0,5 mm a 2 mm. O tamanho da partícula pode indicar uma dimensão maior medida através da partícula discreta, e esse tamanho pode ser medido usando qualquer técnica adequada.
[00061] Opcionalmente, pelo menos 90 % das partículas discretas passam através de uma peneira com aberturas de 3 mm e/ou são retidas em uma peneira com aberturas de 0,2 mm.
[00062] Opcionalmente, pelo menos 90 % das partículas discretas passam através de uma peneira com aberturas de 2 mm e/ou são retidas em uma peneira com aberturas de 0,5 mm.
[00063] Opcionalmente, a trituração de um ou mais corpos compactados para formar partículas discretas resulta nas partículas discretas, pelo menos algumas das quais têm um tamanho de partícula de 0,2 mm a 3 mm, opcionalmente um tamanho de partícula de 0,5 mm a 2 mm
[00064] Opcionalmente, a trituração forma partículas discretas, que são então peneiradas de tal modo que pelo menos 90 % das partículas discretas passam através de uma peneira com aberturas de 3 mm.
[00065] Opcionalmente, a trituração forma partículas discretas, que são então peneiradas de tal modo que pelo menos 90 % em peso das partículas discretas são retidas em uma peneira com aberturas de 0,2 mm.
[00066] Opcionalmente, a trituração forma partículas discretas, que são então peneiradas de tal modo que pelo menos 90 % das partículas discretas passam através de uma peneira com aberturas de 3 mm e são retidas em uma peneira com aberturas de 0,2 mm.
[00067] Opcionalmente, a trituração forma partículas discretas, que são então peneiradas de tal modo que pelo menos 90 % das partículas discretas passam através de uma peneira com aberturas de 2 mm.
[00068] Opcionalmente, a trituração forma partículas discretas, que são então peneiradas de tal modo que pelo menos 90 % das partículas discretas são retidas em uma peneira com aberturas de 0,5 mm.
[00069] Opcionalmente, a trituração forma partículas discretas, que são então peneiradas de tal modo que pelo menos 90 % das partículas discretas passam através de uma peneira com aberturas de 2 mm e são retidas em uma peneira com aberturas de 0,5 mm.
[00070] Opcionalmente, após a trituração, as partículas discretas são separadas, por exemplo, peneirando, em pelo menos duas amostras com diferentes distribuições de tamanho: uma primeira amostra e uma segunda amostra, e, se a segunda amostra contiver partículas maiores do que a primeira amostra, as partículas da segunda amostra são reprocessadas para reduzir seu tamanho e se a segunda amostra contém partículas menores do que a primeira amostra, as partículas da segunda amostra são recondicionadas para formar um ou mais corpos compactados, que são então retriturados para formar partículas discretas com partículas maiores do que a segunda amostra.
[00071] Opcionalmente, após a trituração, as partículas discretas são separadas, por exemplo, peneirando, em pelo menos três amostras com diferentes distribuições de tamanho: uma primeira amostra, uma segunda amostra e uma terceira amostra, a segunda amostra contendo partículas maiores do que a primeira amostra, sendo as partículas da segunda amostra reprocessadas para reduzir seu tamanho e a terceira amostra contendo partículas menores que a primeira amostra, sendo as partículas da terceira amostra recompactadas para formar um ou mais corpos compactos adicionais, que são depois recompactados para formar partículas discretas com partículas maiores do que a terceira amostra.
[00072] Se uma primeira amostra "contiver partículas maiores" do que uma segunda amostra (ou outra amostra), isso pode indicar que a primeira amostra tem uma D50 que é maior do que a segunda amostra (ou outra amostra). Se uma primeira amostra "contém partículas menores" do que uma segunda amostra (ou outra amostra), isso pode indicar que a primeira amostra é uma amostra que passa por uma peneira, e a segunda amostra pode ser a amostra que é retida na mesma peneira. Se uma primeira amostra "contiver partículas maiores" do que uma segunda amostra (ou outra amostra), isso pode indicar que a primeira amostra é uma amostra que é retida em uma peneira, e a segunda amostra pode ser a amostra que passa pela mesma peneira. Se uma primeira amostra "contiver partículas menores" do que uma segunda amostra (ou outra amostra), isso pode indicar que a primeira amostra possui uma D50 menor que a segunda amostra (ou outra amostra). D50 pode ser medida utilizando qualquer técnica adequada, por exemplo, dispersão de luz laser, por exemplo, de acordo com ASTM UOP856-07. As medições de dispersão da luz laser de acordo com esta norma podem ser realizadas com um instrumento Microtrac Modelo S3500 comercialmente disponível da Microtrac Inc. ou um Malvern Instruments Mastersizer 3000. Como a amostra que é retida em uma peneira terá tipicamente uma D50 maior do que uma amostra que passa por uma peneira.
[00073] Opcionalmente, a primeira amostra é como descrita acima, por exemplo, contendo partículas discretas tais que pelo menos 90 % das partículas discretas passem através de uma peneira com aberturas de 3 mm e sejam retidas em uma peneira com aberturas de 0,2 mm, ou pelo menos 90 % das partículas discretas passem por uma peneira com aberturas de 2 mm e são retidos em uma peneira com aberturas de 0,5 mm.
[00074] Pelo menos algumas das partículas discretas compreendem a argila dilatável e o polímero que impede a perda de fluido, e pelo menos parte do polímero que impede a perda de fluido é pelo menos parcialmente, opcionalmente completamente, rodeado pela argila dilatável. Nas partículas, o polímero que evita a perda de fluido pode estar na forma de grumos substancialmente desprovidos de argila, mas estar rodeado, pelo menos parcialmente, por argila.
[00075] A trituração de um ou mais corpos compactados forma as partículas discretas para uso em um revestimento geossintético indica que as partículas são adequadas para uso em um revestimento geossintético, mas o método não forma necessariamente um revestimento geossintético. As partículas discretas formadas no método podem estar em forma fluida solta. Para os formar em um revestimento geossintético pode ainda envolver a sua formação em uma camada, possivelmente entre duas folhas, como descrito em mais detalhe abaixo.
[00076] Em um segundo aspecto, é proporcionada uma composição para utilização em um revestimento de argila geossintético, compreendendo a composição partículas, pelo menos algumas das quais são discretas e cada uma compreende:
[00077] uma argila dilatável compactada, tendo a argila sido compactada de modo a envolver, pelo menos parcialmente, um polímero que impede a perda de fluido.
[00078] A composição pode compreender partículas discretas formadas em um método como aqui descrito. A argila dilatável compactada, o polímero que impede a perda de fluido e a natureza das partículas discretas podem ser como descrito acima. Em uma modalidade, a argila expansiva compreende um material selecionado a partir de uma argila esmectita e uma argila vermiculita. Opcionalmente, a argila esmectita compreende um material selecionado de montmorilonita, beidelita, nontronita, hectorita, saponita, sauconita e laponita. Opcionalmente, a argila esmectita compreende uma bentonita. A argila dilatável pode ser combinada com qualquer um dos polímeros de prevenção de perda de fluido aqui descritos. Em uma modalidade, a argila é constituída por um material selecionado de uma argila esmectita e uma argila vermiculita e, opcionalmente, a argila esmectita compreende um material selecionado de montmorilonita, beidelita, nontronita, hectorita, saponita, sauconita e laponita, ou opcionalmente, a argila esmectita compreende uma bentonita, e o polímero de prevenção de perda de fluido é um polímero aniônico, opcionalmente uma celulose polianiônica, que pode ser como aqui descrito. Em uma modalidade, a argila dilatável é a bentonita e o polímero que evita a perda de fluido é um polímero aniônico, opcionalmente uma celulose polianiônica.
[00079] Por exemplo, opcionalmente, pelo menos algumas das partículas discretas têm um tamanho de partícula de 0,2 mm a 3 mm, opcionalmente um tamanho de partícula de 0,5 mm a 2 mm. O tamanho da partícula pode indicar uma dimensão maior medida através da partícula discreta, e esse tamanho pode ser medido usando qualquer técnica adequada. Opcionalmente, pelo menos 90 % das partículas discretas passam através de uma peneira com aberturas de 3 mm e/ou são retidas em uma peneira com aberturas de 0,2 mm. Opcionalmente, pelo menos 90 % das partículas discretas passam através de uma peneira com aberturas de 2 mm e/ou são retidas em uma peneira com aberturas de 0,5 mm.
[00080] O polímero que impede a perda de fluido pode constituir de 0,5 % em peso a 10 % em peso da mistura das partículas discretas, opcionalmente de 0,5 % em peso a 5 % em peso da mistura das partículas discretas, opcionalmente de 0,5 % em peso a 4 % em peso da mistura das partículas discretas, opcionalmente de 1 % em peso a 4 % em peso da mistura das partículas discretas, opcionalmente de 1,5 % em peso a 4 % em peso da mistura das partículas discretas, opcionalmente de 2 % em peso a 4 % em peso % da mistura das partículas discretas, opcionalmente de 2 % em peso a 3 % em peso da mistura das partículas discretas.
[00081] De preferência, a composição mostra um resultado de perda de fluido inferior a 15 mL para NaCl a @1 %, quando medido de acordo com ASTM-D5891. A composição pode ter uma distribuição de tamanho de +1 mm. A composição pode ter uma distribuição de tamanho de +0,5 mm/-1 mm. A composição pode ter uma distribuição de tamanho de -1 mm.
[00082] De preferência, a composição mostra um resultado de perda de fluido inferior a 30 mL para NaCl a @4 %, quando medido de acordo com ASTM-D5891. A composição pode ter uma distribuição por tamanho de +1 mm. A composição pode ter uma distribuição por tamanho de +0,5 mm/-1 mm. A composição pode ter uma distribuição por tamanho de -1 mm.
[00083] Como mencionado, a análise por peneira de quaisquer partículas como aqui definidas (por exemplo, em termos de distribuição por tamanho como descrito acima) pode ser realizada utilizando qualquer método adequado, que pode ser um método padronizado, por exemplo, ASTM C136-14. A peneira pode ser definida em um teste padronizado, por exemplo, conforme estabelecido na norma ASTM E11-16.
[00084] Em uma modalidade, se a composição for dividida em três amostras, a primeira amostra tendo uma distribuição por tamanho de partículas de +1 mm, a segunda amostra tendo uma distribuição por tamanho de partículas de +0,5 mm/-1 mm e a terceira amostra tendo uma distribuição por tamanho de -0,5 mm e cada uma das primeira, segunda e terceira amostras mostrariam um resultado de perda de fluido inferior a 15 mL para NaCl a @1 %, quando medido de acordo com ASTM-D5891. Uma distribuição por tamanho de +1 mm indica uma amostra em que pelo menos 90 % das partículas são retidas em uma peneira com aberturas de 1 mm. Uma distribuição por tamanho de partículas de +0,5 mm/-1 mm indica uma amostra em que pelo menos 90 % das partículas são retidas em uma peneira com aberturas de 0,5 mm e passam através de uma peneira com aberturas de 1 mm. Uma distribuição por tamanho de -0,5 mm indica uma amostra em que pelo menos 90 % em peso das partículas passam através de uma peneira com aberturas de 0,5 mm. NaCl a @1 % indica que o NaCl está presente em 1 % em peso em um líquido aquoso.
[00085] Em uma modalidade, se a composição for dividida em três amostras, a primeira amostra tendo uma distribuição por tamanho de partículas de +1 mm, a segunda amostra tendo uma distribuição por tamanho de partículas de +0,5 mm/-1 mm e a terceira amostra tendo uma distribuição por tamanho de -0,5 mm e cada uma das primeira, segunda e terceira amostras mostrariam um resultado de perda de fluido inferior a 30 mL para NaCl a @4 %, quando medido de acordo com ASTM-D5891. NaCl a @4 % indica que o NaCl está presente em 4 % em peso em um líquido aquoso.
[00086] Em um terceiro aspecto, é proporcionado um revestimento de argila formado a partir de uma composição compreendendo partículas, pelo menos algumas das quais são discretas e cada uma compreende:
[00087] uma argila dilatável compactada, tendo a argila sido compactada de modo a envolver, pelo menos parcialmente, um polímero que evita a perda de fluido,
[00088] em que a composição foi formada em uma camada.
[00089] O revestimento de argila pode compreender a composição que foi formada em uma camada, como descrito acima, e pode ou não compreender uma ou mais outras folhas de material. Se o revestimento de argila compreender uma ou mais outras folhas de material, bem como a composição aqui descrita, o revestimento de argila pode ser denominado um revestimento de argila geossintético. A uma ou mais outras folhas de material podem estar na forma de uma folha porosa, por exemplo, folha de matéria têxtil, ou uma película. Uma película pode ser definida como uma folha sem poros através dela. A composição aqui descrita pode ser intercalada entre duas folhas de material e pode ser mantida no lugar no revestimento de argila por meios mecânicos, por exemplo, significa selecionado de puncionamento, compressão e colagem de pontos.
[00090] O têxtil pode compreender um material polimérico, por exemplo, um material polimérico selecionado a partir de um polipropileno, poliéster e uma sua mistura. O tecido pode ser tecido ou não tecido. Os têxteis não tecidos podem ser tecidos perfurados por agulha e ligados por calor. Em uma modalidade, o tecido pode ser selecionado de um tecido não tecido ou tecido de polipropileno ("PP"), tereftalato de polietileno ("PET") tecido ou tecido não tecido, ou tecidos não tecidos que compreendem uma mistura de PP e PET.
[00091] Opcionalmente, o têxtil pode ser revestido com um revestimento ou laminado com uma película. Os revestimentos podem ser selecionados a partir de revestimentos de PP e revestimentos de poliuretano, e podem estar presentes no lado voltado para a composição do têxtil ou do outro lado, ou em ambos os lados. A película pode ser laminado para um geotêxtil através de um processo de laminação. Exemplos de técnicas de laminação adequadas incluem processos térmicos e ligação adesiva. A utilização de revestimentos ou laminados pode melhorar a durabilidade do revestimento de argila geossintético.
[00092] O revestimento de argila pode ainda compreender uma película. A película pode ser uma película impermeável à água. A película pode ter uma espessura de pelo menos cerca de 50 μm, opcionalmente pelo menos cerca de 100 μm, opcionalmente pelo menos cerca de 150 μm, opcionalmente pelo menos cerca de 200 μm, opcionalmente pelo menos cerca de 250 μm. Películas com uma espessura de pelo menos 250 μm podem ser denominadas membrana. A película pode ter uma espessura de cerca de 50 μm a cerca de 250 μm. A película pode compreender um material polimérico selecionado de polietileno de alta densidade ("HDPE"), polietileno de baixa densidade ("LDPE"), liner polietileno de baixa densidade ("LLDPE"), PP, cloreto polivinílico ("PVC"), elastômeros termoplásticos olefínicos ("TPO"), monômero de etileno propileno dieno ("EPDM") e suas misturas. Opcionalmente, a película pode ser reforçada com um têxtil, por exemplo, como descrito acima.
[00093] Em um quarto aspecto, é fornecido um método para formar um revestimento de argila, compreendendo o método:
[00094] proporcionar uma composição compreendendo partículas, pelo menos algumas das quais são discretas e cada uma compreende:
[00095] uma argila dilatável compactada, tendo a argila sido compactada de modo a envolver, pelo menos parcialmente, um polímero que evita a perda de fluido, e
[00096] formar a composição em uma camada.
[00097] O método pode envolver aderir a composição a uma ou mais outras folhas de material. O método pode envolver colocar a composição entre duas ou mais outras folhas de material. As outras folhas de material podem ser como descritas aqui.
[00098] Se o método envolve aderir a composição a uma ou mais outras folhas de material, o adesivo pode ser qualquer adesivo adequado, por exemplo, um polímero acrílico (por exemplo, comercialmente disponível do fabricante Rohm and Haas Company com o nome comercial "ROBOND ™ PS-90"), acetato de polivinila (por exemplo, comercialmente disponível no fabricante Forbo Adhesives, LLC sob o nome comercial "PACE383") dispersões de poliuretano à base de água (por exemplo, comercialmente disponíveis do fabricante Momentive Specia lty Chemicals Inc. sob o nome comercial "SNOWTACK 765A").
[00099] O revestimento de argila aqui descrito pode ser utilizado como barreira em qualquer ambiente adequado. O revestimento de argila pode ser utilizado para proporcionar uma barreira em um ambiente exterior, por exemplo, para formar uma barreira em ambientes como depósitos de cinzas volantes, sítios de mineração industrial de minerais e metais, aterros sanitários, lagoas de lixiviados, lagoas de retenção e reservatórios de armazenamento de água. Um "lixiviado" pode ser definido como um efluente contendo contaminantes, produzido a partir de água (por exemplo, chuva/água da chuva) que percola através de um depósito (por exemplo, um aterro, um depósito de cinzas volantes, etc.). Um lixiviado geralmente contém uma alta concentração de eletrólitos em comparação com a água doce.
[000100] O seguinte descreve a produção de uma composição para uso em GCLs e testa as suas capacidades de perda de fluido salino ao longo de vários intervalos de tamanho de partícula. A composição continha bentonita granular e um polímero de celulose polianiônica. As composições de acordo com a presente descrição foram comparadas com composições de referência que representavam uma bentonita granular com alguma adição de polímero (descrita mais detalhadamente abaixo). Como indicado abaixo, o processo de produção e o produto final resultaram em uma vantagem significativa em comparação com o produto comparativo em termos de homogeneidade e distribuição igual do polímero adicionado em todas as frações do produto final.
[000101] O seguinte descreve um método de produção de acordo com a presente descrição que envolveu mistura a seco de minérios finos de produção de bentonita com um polímero polianiônico (PAC), compactação da mistura resultante em corpos compactados (denominados amêndoas nestes Exemplos devido à sua forma) e retrituração e peneiramento.
[000102] As matérias-primas para este ensaio foram partículas de bentonita de sódio ativadas que tinham uma distribuição por tamanho de partícula abaixo de 0,8 mm (ou seja, pelo menos 90 % das partículas de bentonita passadas por uma peneira com aberturas de 0,8 mm) e o polímero PAC da Akzo Nobel: Staflo Exlo Supreme. O teor de umidade das partículas de bentonita (antes da adição ao polímero) foi de 7-10 % em peso. Níveis de umidade inferiores a cerca de 7 % em peso foram encontrados para levar a problemas com a compactação. As proporções de mistura seguidas nestes ensaios foram 98 % em peso de minérios finos de bentonita + 2 % em peso de polímero de PAC ou 97,5 % em peso de minérios finos de bentonita+ 2,5 % em peso de polímero de PAC.
[000103] A quantidade desejada de minérios finos de bentonita foi coletada em um saco de transporte de tecido e alimentada a um misturador seco, enquanto o polímero foi adicionado independentemente pelo mecanismo de alimentação do misturador seco. O misturador seco tinha um volume de 6 m3, a velocidade da hélice de 23 rpm e a batelada de carga normal de 2 mt. O tempo típico de mistura é de 2 min e nestes ensaios foram testados tempos de mistura de 2 min e 4 min. O misturador seco era um misturador de fita. Mais detalhadamente, o misturador seco compreende uma câmara com um interior cilíndrico com um membro de mistura rotativo que se estende ao longo do comprimento da câmara. O membro de mistura compreende um eixo de metal que tem uma pluralidade de elementos lisos metálicos (fitas) que se estendem helicoidalmente ao redor do eixo, ao longo de todo o seu comprimento e espaçados radialmente do eixo por hastes. Dois primeiros membros planos (fitas) estendiam-se no sentido horário ao redor do eixo, e dois outros membros planos (fitas), espaçados mais além do eixo, radialmente, do que o primeiro membro plano, estendidos no sentido anti-horário ao redor do eixo.
[000104] Após a etapa de mistura, a mistura de minérios finos (minérios finos de bentonita + polímero adequadamente homogeneizado) foi carregada em um saco de transporte de tecido e levada para o compactador. O compactador é alimentado com a mistura em uma capacidade de 2 mt/h com pressão de operação normal de 1400 a 119,52 kg/cm2 (1700 psi) e velocidade de rotação de 17 rpm. A pressão máxima de operação do compactador específico é de 210,92 kg/cm2 (3000 psi). O compactador funcionava como uma prensa com dois moldes cilíndricos rotativos opostos tendo recortes na mesma, resultando em grânulos de bentonita parecidos com amêndoas. Os moldes do compactador são ilustrados esquematicamente na Fig. 1, que mostra as dimensões aproximadas das reentrâncias no molde, em mm. Estes são apenas ilustrativos e quaisquer dimensões de molde adequadas podem ser usadas. A figura 2 ilustra uma mão segurando uma pluralidade de grânulos formados no compactador.
[000105] Após a etapa de compressão, os grânulos de bentonita + polímero (amêndoas) são transportados para um compactador de rolo liso. O britador possui dois motores de 5,5 kW cada, velocidade de rotação de 120 rpm e espaçamento de rolagem de 3,0 mm a 10,0 mm com tamanho de entrada de até 30 mm. O rendimento do britador é de até 15MT/h, dependendo da distância entre os rolos, seguindo-se a etapa de trituração, as amêndoas trituradas são peneiradas para criar três diferentes graus: grosso (+ 2 mm), médio (-2 mm/+ 0,5 mm) e fino (-0,5 mm). As máquinas de peneirar separam os diferentes graus alimentando as partículas formadas por trituração em uma primeira peneira inclinada, abaixo da qual são peneiras mais inclinadas. Uma ilustração esquemática do arranjo das peneiras é mostrada na Figura 3. Nesta Figura é mostrado (i) um primeiro grupo de peneiros 101, todos tendo o mesmo tamanho de aberturas, (ii) um segundo grupo de peneiras 102, todas tendo o mesmo tamanho de abertura uma da outra, mas aberturas menores do que o primeiro grupo de peneiras. É mostrado uma declividade de coleção 103 para coletar as partículas que passam através do mais baixo do segundo grupo de peneiras 102. As partículas caem na peneira superior do primeiro grupo de peneiras da saída 104. O caminho das partículas é mostrado esquematicamente em setas, com as setas sólidas representando partículas que passam pelas peneiras e as setas tracejadas representando partículas que são retidas em uma peneira (ou superfície). A partir do final de cada peneira, os vários tipos de partículas são coletados. Mais especificamente, a primeira peneira e uma ou mais peneiras imediatamente abaixo desta peneira formam um primeiro grupo 101 e cada peneira neste primeiro grupo tem orifícios de 2 mm, de modo que qualquer coisa que permaneça na superfície superior destas peneiras que não caia através dos orifícios (isto é, tendo um tamanho de mais de 2 mm) passa junto a um primeiro receptáculo de coleta 101C (o grau do curso (+2 mm)). Um segundo grupo de peneiras 102 abaixo do primeiro grupo cada um tem furos de 0,5 mm, de modo que qualquer coisa que tenha um tamanho de mais de 0,5 mm (mas menos de 2 mm) é coletada das superfícies superiores dessas peneiras em um segundo receptáculo de coleta 102 C (isto é, o grau médio (-2 mm/+ 0,5 mm)), e qualquer coisa que caia através do mais baixo deste grupo de peneiras é coletada, isto é, as partículas de grau fino (-0,5 mm) em um terceiro receptáculo 103C.
[000106] O grau usado para o aplicativo GCL é a fração média. A fração grossa foi novamente compactada e peneirada de novo para formar uma outra fração média; e os minérios finos foram recompactados em amêndoas e novamente colocados em todo o processo.
[000107] Para controlar a qualidade da mistura de bentonita + polímero, bem como a sua homogeneidade, a propriedade testada foi a perda de fluido de acordo com a ASTM-D5891 Fluid Loss of Clay Component of Geosynthetic Clay Liners. Em particular, todas as amostras intermediárias e finais do processo foram testadas quanto à sua perda de fluido em NaCl a @1 % e NaCl a @4 %. Em geral, quando a bentonita é contatada com água salina, ela perde suas propriedades de vedação, fazendo com que a perda de fluido resulte em aumento. Se houver quantidade suficiente de polímero na bentonita, que a protege da salinidade, os resultados da perda de fluido permanecerão em níveis baixos. Ensaio com adição de PAC a 2 % e 2 minutos de tempo de mistura
[000108] As seguintes amostras foram testadas:
[000109] S7. Matéria-prima (RM): betonita de sódio ativada de -0,8 mm
[000110] S8 Amostra mista de RM + PAC
[000111] S9 Amêndoas após o compactador
[000112] S10 Fração grossa de amêndoas trituradas (+ 2mm) (3 amostras, uma a cada 10 min)
[000113] S11 Fração média de amêndoa triturada (-2 mm/+ 0,5 mm) (3 amostras, uma a cada 10 min)
[000114] S12 Fração fina de amêndoas trituradas (-0,5mm) (3 amostras, uma a cada 10 min) Tabela 1. Resultados da perda de fluido (mL)
Tabela 2: Ensaio com 2% de adição de PAC e 4 minutos de tempo de mistura
[000115] Apenas os resultados do produto final são mostrados (fração média) Tabela 3: Ensaio com 2,5% de adição de PAC e 4 minutos de tempo de mistura
[000116] Apenas os resultados do produto final são mostrados (fração média) Tabela 4: Tabela de comparação entre uma amostra comercial e a amostra de ensaio final com adição de 2,5% de PAC
[000117] O método de produção oferece o mesmo nível de adição de polímero em todos os graus, +1 mm, -1 mm/+ 0,5 mm e -0,5 mm do produto final do teste (grau médio) em comparação ao produto comercial. Houve algumas inconsistências entre as diferentes amostras de cada série. O aumento do tempo de mistura demonstrou uma melhoria significativa em relação a isso, pelo que o tempo de mistura preferido é de 4 minutos.
[000118] A condutividade hidráulica dos materiais produzidos durante o ensaio industrial foi determinada de acordo com ASTM D5084-10.
[000119] A amostra P2 (Produto - mesmo que a fração média, isto é, o produto mencionado na Tabela 1 acima) do 2° ensaio foi constatada ter uma condutividade hidráulica em água de 0,78*10-11 m/s.
[000120] Também, a amostra do produto final (fração média) com 2% de adição de PAC (isto é, o produto como mencionado na Tabela 2 acima) foi constatado ter condutividade hidráulica em NaCl a 1% igual a 2,3*10-11 m/s.
Claims (11)
1. Método para produzir partículas para uso em um revestimento de argila geossintético, caracterizado pelo fato de que o método compreende: misturar a seco as primeiras partículas compreendendo uma argila dilatável e segundas partículas compreendendo um polímero de prevenção da perda de fluido, compactar a primeira e segunda partículas misturadas a seco para formar um ou mais corpos compactados, triturar o um ou mais corpos compactados para formar partículas discretas para uso em um revestimento geossintético, pelo menos algumas das partículas discretas compreendendo a argila dilatável e o polímero de prevenção da perda de fluido, em que pelo menos algum dos polímero de prevenção da perda de fluido é pelo menos parcialmente cercado pela argila dilatável.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos 90% em peso das primeiras partículas, antes de serem misturadas a seco com as segundas partículas, passam através de uma peneira tendo aberturas de 1,5 mm ou menos, ou 1,0 mm ou menos, ou 0,8 mm ou menos; e/ou em que as primeiras partículas têm um teor de umidade de pelo menos 5% em peso, e/ou em que o polímero de prevenção da perda de fluido constitui de 0,5% em peso a 10% em peso da mistura da primeira e segunda partículas.
3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a compactação da primeira e segunda partículas misturadas a seco para formar um ou mais corpos compactados envolve a passagem da primeira e segunda partículas através de um compactador que aplica uma pressão de pelo menos 3,45 x 106 Pa (35,15 Kg/cm2(500 psi)) às partículas, ou uma pressão de pelo menos 6,89 x 106 Pa (70,31 Kg/cm2 (1000 psi)) às partículas, ou uma pressão de 9,65 x 106 Pa (98,43 Kg/cm2 (1400 psi)) a 1,17 x 107 Pa (119,52 Kg/cm2 (1700 psi)) às partículas, opcionalmente em que o compactador processa pelo menos 0,5 mt da primeira e segunda partículas por hora (pelo menos 1,5 mt, pelo menos 1,7 Mt).
4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que, após a trituração, as partículas discretas são separadas em pelo menos duas amostras tendo diferentes distribuições de tamanho: uma primeira amostra e uma segunda amostra, e, se a segunda amostra contém partículas maiores que a primeira amostra, partículas da segunda amostra são reprocessadas para reduzir seu tamanho ou se a segunda amostra contém partículas menores que a primeira amostra, as partículas da segunda amostra são compactadas novamente para formar um ou mais corpos compactados, que são então retriturados para formar partículas discretas com partículas maiores que a segunda amostra.
5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que pelo menos algumas das partículas discretas possuem tamanho de partícula de 0,2 mm a 3 mm, ou de 0,5 mm a 2 mm; e/ou em que: (i) pelo menos 90% em peso das partículas discretas passam através de uma peneira tendo aberturas de 3 mm, ou 2 mm; e/ou (ii) pelo menos 90% em peso das partículas discretas são retidas em uma peneira tendo aberturas de 0,2 mm, ou 0,5 mm; e/ou em que a argila dilatável compreende um material selecionado a partir de uma argila esmectita e uma argila vermiculita, opcionalmente em que a argila esmectita: i) compreende um material selecionado dentre montmorilonita, beidelita, nontronita, hectorita, saponita, sauconita e laponita ou ii) compreende uma bentonita; e/ou em que o polímero de prevenção da perda de fluido é selecionado dentre um polímero aniônico, um polímero não iônico e um polímero catiônico, opcionalmente um polímero aniônico, e/ou em que o polímero de prevenção da perda de fluido compreende uma celulose polianiônica.
6. Composição para uso em um revestimento de argila geossintético, a composição obtida pelo método como definido na reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende partículas, pelo menos algumas das quais são partículas discretas e cada uma compreende: uma argila dilatável compactada, a argila tendo sido compactada de modo a envolver, pelo menos parcialmente, um polímero de prevenção da perda de fluido.
7. Composição de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que pelo menos algumas das partículas discretas possuem tamanho de partícula de 0,2 mm a 3 mm, ou de 0,5 mm a 2 mm; e/ou em que: i) ) pelo menos 90% em peso das partículas discretas passam através de uma peneira tendo aberturas de 3 mm, ou 2 mm; e/ou ii) ) pelo menos 90% em peso das partículas discretas são retidas em uma peneira tendo aberturas de 0,2 mm, ou 0,5 mm; e/ou em que a argila dilatável compreende um material selecionado a partir de uma argila esmectita e uma argila vermiculita, opcionalmente em que a argila esmectita: iii) compreende um material selecionado dentre montmorilonita, beidelita, nontronita, hectorita, saponita, sauconita e laponita ou iv) compreende uma bentonita; e/ou em que o polímero de prevenção da perda de fluido é selecionado dentre um polímero aniônico, um polímero não iônico e um polímero catiônico, opcionalmente um polímero aniônico, e/ou em que o polímero de prevenção da perda de fluido compreende uma celulose polianiônica.
8. Composição de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizada pelo fato de ser moldável pelo método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4.
9. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizada pelo fato de que o polímero de prevenção da perda de fluido é distribuído substancialmente ao longo de todos os tamanhos de partícula da composição; e/ou em que as partículas, se divididas em três amostras, têm a primeira amostra tendo uma distribuição de tamanho de partículas de +1 mm, a segunda amostra tendo uma distribuição de tamanho de partículas de + 0,5 mm/-1 mm, e a terceira amostra tendo uma distribuição de tamanho de -0,5 mm e cada uma dentre a primeira, segunda e terceira amostras mostraria um resultado da perda de fluido inferior a 15 mL para NaCl presente em 1% em peso, quando medido de acordo com ASTM -D5891, opcionalmente inferior a 30 mL para NaCl presente em 4% em peso, quando medido de acordo com ASTM -D5891.
10. Revestimento de argila, caracterizado pelo fato de ser formado a partir de uma composição como definida em qualquer uma das reivindicações 6 a 9, em que a composição foi formada em uma camada, e opcionalmente: (i) em que o revestimento de argila também compreende uma ou mais outras folhas de material, por exemplo, em que a uma ou mais outras folhas de material são selecionadas de uma folha têxtil e um filme, e/ou (ii) em que a composição é encaixada entre duas outras folhas de material.
11. Método de formar um revestimento de argila, como definido na reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o método compreende: fornecer uma composição como definida na reivindicação 6, e formar a composição em uma camada, opcionalmente em que: (i) o método também compreende a aderência da composição a uma ou mais outras folhas de material, ou (ii) o método também compreende encaixar a composição entre duas ou mais outras folhas de material.
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