BR112019014874A2 - método, composição, fertilizante, condicionador de solo, material modificado - Google Patents
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Abstract
a presente divulgação, em várias concretizações, descreve métodos hidrotérmicos, materiais hidrotermicamente modificados e materiais hidrotermicamente modificados secos. certos materiais hidrotermicamente modificados secos podem facilmente liberar espécies iônicas como íons de metais alcalinos (k+, na+), sais de silicatos e íons de metais alcalino-terrosos (mg2+, ca2+). alguns materiais hidrotermicamente modificados secos podem facilmente liberar íons de alumínio e / ou silício, como na forma de silicatos solúveis. tais processos e materiais são úteis, por exemplo, na preparação, de forma econômica, de fertilizantes que liberam potássio.
Description
MÉTODO, COMPOSIÇÃO, FERTILIZANTE, CONDICIONADOR DE SOLO,
MATERIAL MODIFICADO
REFERÊNCIA CRUZADA PARA APLICAÇÕES RELACIONADAS [0001] Este pedido reivindica o beneficio de prioridade para o Pedido Provisório US N° . 62 / 447.657, depositado em 18 de janeiro de 2017 e o Pedido Provisório US N° . 62 / 520.976, arquivado em 16 de junho de 2017, cujas divulgações são aqui incorporadas por referência em sua totalidade para todos os fins.
CONTEXTO [0002] Os minerais, incluindo aqueles que liberam potássio solúvel, silica e outros sais, são úteis para uma variedade de propósitos. Por exemplo, fontes de potássio solúvel (potassa) são úteis para sustentar a agricultura produtiva, particularmente em regiões tropicais, onde grandes populações dependem de solo com baixa fertilidade.
BREVE RESUMO [003] São aqui divulgados materiais que exibem propriedades benéficas em uma grande variedade de indústrias e aplicações incluindo, mas não limitadas a, fertilidade do solo, remediação do solo, materiais geopoliméricos, silicato de sódio, silica coloidal e manufatura de cimento. Em algumas formas de realização, os materiais da presente divulgação são materiais liberadores de ions metálicos (incluindo metais alcalinos tais como potássio, metais alcalino-terrosos tais como cálcio e magnésio, outros metais tais como alumínio e elementos adicionais tais como silicio), que estão em alguns casos (por exemplo, potássio, cálcio, magnésio e/ou silicio) adequados para uso como, por exemplo, fertilizantes na agricultura
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2/144 tropical. Em alguns casos, esses materiais podem fornecer uma alternativa aos fertilizantes conhecidos, como, por exemplo, o KC1.
[0004] Várias rotas de processo para preparar materiais de acordo com a presente divulgação foram desenvolvidas. Em algumas modalidades, as rotas do processo consideram a ciência do solo e/ou princípios econômicos para reduzir e/ou evitar o excesso indesejado de espécies solúveis (por exemplo, potássio), formação de resíduos ou subprodutos e/ou alto processamento e custo ambiental, superando assim uma ou mais desvantagens que podem ser associadas a certos processos conhecidos, como certos processos associados ao KC1. Além disso, ou alternativamente, as rotas do processo podem ser de natureza modular, o que pode resultar em adaptação direta a qualquer uma das aplicações acima mencionadas.
[0005] Quando utilizado como fertilizante de potássio, os materiais aqui descritos podem proporcionar várias propriedades vantajosas, tais como: i) liberação contínua e controlada de potássio para satisfazer as necessidades das culturas em diferentes fases de crescimento e evitar a saturação repentina do solo e a excessiva lixiviação; ii) efeito residual elevado (por exemplo, proporcionando um reservatório de potássio disponível) que melhora a nutrição das plantas ao longo de múltiplos ciclos agronômicos; iii) a capacidade de tamponar o pH do solo em níveis ideais para uma determinada cultura e microbioma; iv) fornecimento sinérgico de micronutrientes (por exemplo, magnésio); vi) apoiar e melhorar a resistência mecânica e a porosidade do solo; vii) melhor capacidade de troca catiônica (CEC); viii) índice de salinidade baixa; ix) melhoria da
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3/144 capacidade de retenção de água (WHC) e capacidade de armazenamento de carbono; x) custo relativamente baixo; xi) mínimo obstáculo para adoção pelos agricultores; e/ou xii) processo de fabricação ambientalmente correto, implementável em escala industrial e com recursos locais.
[0006] Em algumas formas de realização, os processos da presente divulgação utilizam matérias primas, tais como sienito ultrapotássico (ver, por exemplo, FIGS. 1 e 2 para outros exemplos não limitantes de minérios contendo K), CaO (incluindo hidratados e outras formas de CaO) e água, que são abundantes e / ou acessíveis. Os sienitos ultrapotássicos estão geralmente disponíveis mundialmente em grandes quantidades e podem constituir um recurso de certa forma prontamente disponível de K2O e comparativamente barato. O CaO pode ser obtido assando calcário em fornos rotativos e é uma matéria-prima de várias indústrias (por exemplo, vidro e cimento), muitas das quais operam com base em custos e logística já otimizados. A dolomite (CaMg (003) 2) e outros materiais contendo cálcio também são alternativas viáveis. Em algumas formas de realização, a presente divulgação proporciona o projeto e a configuração de reatores hidrotérmicos adequados (por exemplo, autoclaves).
[0007] Em algumas formas de realização, a presente divulgação fornece processos que são ambientalmente favoráveis, devido a eles poderem reduzir (por exemplo, minimizar) o desperdício e/ou a formação de derivados, particularmente quando comparados com outras tecnologias de processamento em que o descarte de resíduos e águas residuais salinas juntamente com o uso de produtos químicos aditivos, tais como agentes espumante de alquilamina, resultam num processo que é menos favorável ao ambiente. Os
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4/144 materiais aqui divulgados podem ser, por exemplo, aplicados diretamente aos solos. Em alguns casos, isto significa que o material hidrotermicamente modificado derivado de uma matériaprima mineral (por exemplo, K-feldspato) não requer separação do resto do material sólido. Em certas formas de realização, feldspato-K, hidrogarnete e tobermorita são fases minerais de ocorrência natural, enquanto que o hidrato de silicato adicalcio e o hidrato de silicato de cálcio não estequiométrico são componentes do concreto, e não são conhecidos por apresentarem riscos ambientais importantes. Porque em algumas formas de realização, uma porção da matéria-prima inicial (por exemplo, K-feldspato) é convertida em novas fases minerais; parâmetros de processo, tais como temperatura de reação (T) e tempo de reação (t) podem ser selecionados para minimizar o impacto ambiental do processo. Além disso, as emissões de C02 devidas ao transporte podem ser reduzidas porque os materiais aqui divulgados podem ser fabricados localmente e a partir de recursos locais.
[0008] Os materiais (por exemplo, materiais hidrotermicamente modificados ou hidrotermicamente modificados secos) divulgados aqui podem ter valor na melhoria da mecânica do solo, por exemplo, melhorando o espaço poroso do solo. Por exemplo, a capacidade de retenção de água dos solos oxidados é frequentemente baixa, devido à falta de mesoporos que são responsáveis por armazenar água para liberação a longo prazo. No entanto, o volume ocupado pelas partículas minerais aqui descritas pode estar numa faixa que é adequada para melhorar a população de mesoporos e reduzir as taxas de infiltração. Isto pode servir para reduzir (por exemplo, evitar) a dispersão de
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5/144 colóides do solo e/ou para reduzir (por exemplo, evitar) a dispersão de outros fertilizantes adicionados ao solo. Além disso, foi demonstrado que pastas solidificadas de hidrogarnete e de hidrato de silicato de cálcio, tais como os que compõem pelo menos uma porção dos materiais aqui descritos, podem ter uma resistência à flexão de 20 mPa, que é adequada para mitigar a erosão e para promover a resistência do solo, sem fornecer micro-agregados que são muito grandes (> 1 mm) assim como taxas de infiltração indesejáveis. Os sais convencionais de potássio (KC1 ou K2SO4) geralmente não proporcionam tais melhorias para a mecânica do solo.
[0009]Os processos aqui descritos podem ser utilizados para produzir materiais, tais como materiais hidrotermicamente modificados secos que possuem propriedades de liberação de metais distintas, inesperadas e melhoradas (como aqui descrito) em comparação com materiais previamente conhecidos.
[0010] A revelação proporciona, em várias formas de realização, materiais, incluindo materiais hidrotermicamente modificados secos, proporcionando uma liberação inicial, relativamente rápida, de potássio e uma liberação de potássio relativamente prolongada. Em algumas formas de realização, a liberação inicial de potássio (por exemplo, medida de acordo com o teste de liberação de potássio de um minuto) pode ser maior do que a liberação prolongada (por exemplo, medida de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas). Em geral, acredita-se que a liberação prolongada de potássio pode ser redistribuída entre várias fases formadas durante o processamento hidrotérmico, e assim o potássio pode ser liberado a uma taxa mais lenta durante um período de tempo mais prolongado comparado com alguns
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6/144 materiais conhecidos. Em várias formas de realização, os materiais hidrotermicamente modificados secos da presente divulgação têm o beneficio adicional de libertar micronutrientes tais como, por exemplo, Si, Ca, Na e Mg, que também podem ser úteis para o solo infértil. Além disso, os materiais hidrotermicamente modificados secos de acordo com certas formas de realização da revelação podem ter níveis de alcalinidade que podem substituir parcialmente a necessidade de adicionar calcário ao solo. Como tal, a mineralogia dos materiais hidrotermicamente modificados secos da presente revelação pode ser particularmente adequada para solos tropicais.
[0011] Em algumas formas de realização, um método compreende: expor uma primeira composição à água e condições específicas de calor e pressão, formando assim uma combinação que compreende água e uma segunda composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado); e remover pelo menos parte da água da combinação, proporcionando assim uma terceira composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco), em que: a primeira composição compreende um primeiro silicato de metal alcalino; a terceira composição compreende um segundo silicato de metal alcalino; e de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas, uma quantidade de potássio liberada da terceira composição é pelo menos cerca de duas vezes maior do que uma quantidade de potássio liberada da primeira composição.
[0012] Em algumas formas de realização, um método compreende: expor uma primeira composição à água e condições específicas de calor e pressão, formando assim um combinado compreendendo água e uma segunda composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado) ; e remover pelo menos parte da
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7/144 água da combinação, proporcionando assim uma terceira composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco), em que: a primeira composição compreende um silicato de metal alcalino em uma primeira quantidade; a terceira composição compreende um silicato de metal alcalino em uma segunda quantidade que é menor que a primeira quantidade; e de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas, uma quantidade de potássio liberada da terceira composição é pelo menos cerca de duas vezes maior que uma quantidade de potássio liberada da primeira composição.
[0013] Em algumas formas de realização, um método compreende: expor uma primeira composição à agua e condições especificas de calor e pressão, formando assim uma combinação compreendendo água e uma segunda composição, a segunda composição (ex., um material hidrotermicamente modificado) compreendendo uma fase Kfeldspato; remover pelo menos parte da água da combinação, proporcionando assim uma terceira composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco), em que: a terceira composição compreende a fase K-feldspato numa quantidade de, no minimo, cerca de 65% em peso; e pelo menos um dos seguintes pontos: a terceira composição compreende ainda pelo menos cerca de 1% em peso de uma fase de hidrato de silicato dicálcico; a terceira composição compreende ainda pelo menos cerca de 1% em peso de uma fase de tobermorita; e a terceira composição compreende ainda pelo menos cerca de 1% em peso de uma fase de hidrogarnete.
[0014] Em certas formas de realização, de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas, a quantidade de potássio liberada da terceira composição é pelo menos cerca de três (por
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8/144 exemplo, pelo menos cerca de quatro, pelo menos cerca de cinco, pelo menos cerca de 10, pelo menos cerca de 50, pelo menos cerca de 100) vezes superior à quantidade de potássio liberada da primeira composição.
[0015] Em algumas formas de realização, um método compreende: expor uma primeira composição à água e a condições especificas de calor e pressão, formando assim um combinado compreendendo água e uma segunda composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado); remover pelo menos parte da água da combinação, proporcionando assim uma terceira composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco), em que: a primeira composição compreende um primeiro silicato de metal alcalino; a terceira composição compreende um segundo silicato de metal alcalino; e de acordo com um teste de liberação de potássio de 24 horas, uma quantidade de potássio liberada a partir da terceira composição é de pelo menos cerca de 5.000 mg de potássio por quilograma da terceira composição.
[0016] Em algumas formas de realização, um método compreende: expor uma primeira composição a condições especificas de calor e pressão, formando assim uma segunda composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado); remover pelo menos alguma da água de uma combinação que compreende: a) água; e b) a segunda composição, proporcionando assim uma terceira composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco), em que: a primeira composição compreende um primeiro silicato de metal alcalino; a terceira composição compreende um segundo silicato de metal alcalino; e de acordo com um teste de cálcio de 24 horas, uma quantidade de cálcio
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9/144 liberada da terceira composição é pelo menos cerca de 15 mg de cálcio por quilograma da terceira composição.
[0017]Em algumas formas de realização, um modo compreende: expor uma primeira composição à água e a condições específicas de calor e pressão, formando assim uma combinação compreendendo água e uma segunda composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado); remover pelo menos parte da água da combinação, proporcionando assim uma terceira composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco), em que: a primeira composição compreende um primeiro silicato de metal alcalino; a terceira composição compreende um segundo silicato de metal alcalino; e de acordo com um teste de alumínio de 24 horas, uma quantidade de alumínio liberada da terceira composição é, no máximo, cerca de 50 mg de alumínio por quilograma da terceira composição.
[0018] Em algumas formas de realização, um método compreende: expor uma primeira composição à água e a condições específicas de calor e pressão, formando assim um combinado compreendendo uma segunda composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado); remover pelo menos parte da água da combinação, proporcionando assim uma terceira composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco), em que: a primeira composição compreende um primeiro silicato de metal alcalino; a terceira composição compreende um segundo silicato de metal alcalino; e de acordo com um teste de alumínio de 24 horas, uma quantidade de alumínio liberada da terceira composição é, no máximo, cerca de 10 mg de alumínio por quilograma da terceira composição.
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10/144 [0019] Em algumas formas de realização, um método compreende: expor uma primeira composição à agua e a condições específicas de calor e pressão, formando assim um combinado compreendendo uma segunda composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado); remover pelo menos parte da água da combinação, proporcionando assim uma terceira composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco), em que: a primeira composição compreende um primeiro silicato de metal alcalino; a terceira composição compreende um segundo silicato de metal alcalino; e de acordo com um teste de silício de 24 horas, uma quantidade de silício liberada da terceira composição é de pelo menos cerca de 40 mg de silício por quilograma da terceira composição.
[0020] Em algumas formas de realização, um método compreende: expor uma primeira composição à agua e a condições específicas de calor e pressão, formando assim um combinado compreendendo uma segunda composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado); remover pelo menos parte da água da combinação, proporcionando assim uma terceira composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco), em que: a primeira composição compreende um primeiro silicato de metal alcalino; a terceira composição compreende um segundo silicato de metal alcalino; e de acordo com um teste de sódio de 24 horas, uma quantidade de sódio liberada da terceira composição é pelo menos cerca de 5 mg de sódio por quilograma da terceira composição.
[0021] Em algumas formas de realização, um método compreende: expor uma primeira composição à água e a condições específicas de calor e pressão, formando assim um combinado compreendendo
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11/144 uma segunda composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado); remover pelo menos parte da água da combinação, proporcionando assim uma terceira composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco), em que: a primeira composição compreende um primeiro silicato de metal alcalino; a terceira composição compreende um segundo silicato de metal alcalino; e de acordo com um teste de magnésio de 24 horas, uma quantidade de magnésio liberada da terceira composição pelo menos cerca de 5 mg de magnésio por quilograma da terceira composição.
[0022] Em algumas formas de realização, um método compreende: expor uma primeira composição à água e a condições específicas de calor e pressão, formando assim uma combinação compreendendo água e uma segunda composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado); remover pelo menos parte da água da combinação, proporcionando assim uma terceira composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco), em que: a primeira composição compreende um primeiro silicato de metal alcalino; a terceira composição compreende um segundo silicato de metal alcalino; e de acordo com um teste de liberação de potássio de um minuto, uma quantidade de potássio liberada a partir da terceira composição é de pelo menos cerca de 5.000 mg de potássio por quilograma da terceira composição.
[0023] Em algumas formas de realização, um método compreende: expor uma primeira composição à agua e a condições específicas de calor e pressão, formando assim uma combinação compreendendo água e uma segunda composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado); remover pelo menos parte da água da combinação, proporcionando assim uma terceira composição (por
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12/144 exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco), em que: a primeira composição compreende um primeiro silicato de metal alcalino; a terceira composição compreende um segundo silicato de metal alcalino; e a terceira composição tem uma liberação relativa de potássio de pelo menos cerca de cinco.
[0024] Em algumas formas de realização, o primeiro silicato de metal alcalino compreende pelo menos um membro selecionado de Kfeldspato, kalsilita, flogopita, muscovita, biotita, traquito, riólito, micas, sienito ultrapotássico, leucita, nefelina, sienito, fonolito, fenito, ugandita, sanidina, aplito e pegmatite e suas combinações.
[0025] Em algumas formas de realização, o segundo silicato de metal alcalino compreende pelo menos um membro selecionado de Kfeldspato, kalsilita, flogopita, muscovita, biotita, traquito, riólito, micas, sienito ultrapotássico, leucita, nefelina, sienito, fonolito, fenito, ugandita, sanidina, aplito e pegmatite e suas combinações.
[0026] Em algumas formas de realização, a terceira composição tem um teor de potássio mais elevado do que a segunda composição.
[0027] Em algumas formas de realização, a terceira composição compreende: uma fase K-feldspato; e uma fase de hidrato de silicato de cálcio compreendendo pelo menos uma fase selecionada de uma fase de hidrato de silicato dicálcico, fase de tobermorita e uma fase de hidrogarnete, em que: a terceira composição compreende a fase K-feldspato numa quantidade de, no máximo, cerca de 65% em peso; e pelo menos um dos seguintes é válido: a terceira composição compreende pelo menos cerca de 1% em peso da fase de hidrato de silicato dicálcico; a terceira composição
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13/144 compreende pelo menos cerca de 1% em peso da fase tobermorita; e a terceira composição compreende pelo menos cerca de 1% em peso da fase da hidrogarnete.
[0028] Em algumas formas de realização, uma quantidade de alumínio liberada da terceira composição é no máximo cerca de 25 mg (por exemplo, no máximo cerca de 10 mg) de alumínio por quilograma da terceira composição.
[0029] Em algumas formas de realização, uma quantidade de magnésio liberada da terceira composição é pelo menos cerca de 100 mg de magnésio por quilograma da terceira composição.
[0030] Em algumas formas de realização, a remoção da água da combinação compreende a secagem da combinação.
[0031] Em algumas formas de realização, a remoção da água da combinação compreende a secagem instantânea da combinação.
[0032] Em algumas formas de realização, a remoção da água da combinação compreende a secagem sob vácuo da combinação.
[0033] Em algumas formas de realização, a exposição da combinação ocorre durante uma duração de pelo menos cerca de 5 minutos.
[0034] Em algumas formas de realização, a remoção de pelo menos parte da água da combinação ocorre durante pelo menos cerca de minutos (ex., pelo menos cerca de 30 minutos, pelo menos cerca de uma hora, pelo menos cerca de duas horas, pelo menos cerca de três horas, pelo menos cerca de cinco horas, pelo menos cerca de horas) e / ou no máximo cerca de 20 horas.
[0035] Em algumas formas de realização, a remoção de pelo menos parte da água da combinação compreende aquecer a combinação até pelo menos cerca de 50 ° C (por exemplo, pelo menos cerca de 100
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C, pelo menos cerca de 150 °C) e / ou no máximo cerca de 200 ° C.
[0036] Em algumas formas de realização, a remoção de pelo menos parte da água da combinação compreende expor a combinação a uma pressão atmosférica.
| [0037] | Em algumas | formas de | realização, a | remoção | de | pelo | menos |
| parte | da água da | combinação | compreende expor a combinação | a uma | |||
| pressão de pelo menos cerca | de 5 atm (por | exemplo, | de | pelo | menos | ||
| cerca | de 30 atm, | pelo menos | ; cerca de 50 | atm) e / | ou | no máximo | |
| cerca | de 80 atm. | ||||||
| [0038] | Em certas | formas de | realização, a | remoção | de | pelo | menos |
| parte | da água da | combinação | ocorre a uma | pressão | de | menos | de 1 |
| atm (por exemplo, | sob vácuo) | 1 . | |||||
| [0039] | Em algumas formas de realização, | durante | a | remoção de |
pelo menos parte da água da combinação, a combinação é exposta a uma atmosfera reativa. A atmosfera reativa pode compreender pelo menos um membro selecionado do ar, oxigênio, amônia, monóxido de carbono e dióxido de carbono.
[0040] Em algumas formas de realização, durante a remoção de pelo menos parte da água da combinação, a combinação é exposta a uma atmosfera que compreende o ar.
[0041] Em algumas formas de realização, durante a remoção de pelo menos parte da água da combinação, a combinação é exposta a uma atmosfera inerte. A atmosfera inerte pode compreender pelo menos um membro selecionado de argônio e nitrogênio.
[0042] Em algumas formas de realização, um silicato de metal alcalino compreende pelo menos um membro selecionado de
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15/144 feldspato-K, kalsilite, flogopita, muscovita, biotita, traquito,
| riólito, micas, sienito ultrapotássico, | leucita, nefelina, |
sienito, fonolito, fenito, ugandita, sanidina, aplito, pegmatite e combinações dos mesmos.
[0043] Em algumas formas de realização, o método compreende ainda a moagem de uma pré-combinação que compreende: a) urn silicato de metal alcalino; e b) pelo menos um membro selecionado entre um óxido de metal alcalino, um hidróxido de metal alcalino, um óxido de metal alcalino-terroso e um hidróxido de metal alcalinoterroso, proporcionando assim a primeira composição.
[0044] Em algumas formas de realização, as condições às quais a primeira composição é exposta compreendem uma temperatura de pelo menos cerca de 150 ° C (ex., pelo menos cerca de 200 ° C, pelo menos cerca de 220 ° C, pelo menos cerca de 230 C) e / ou no máximo cerca de 300 ° C.
[0045] Em algumas formas de realização, as condições às quais a primeira composição é exposta compreendem uma pressão de pelo menos cerca de 5 atm (por exemplo, pelo menos cerca de 30 atm, pelo menos cerca de 50 atm) e / ou no máximo cerca de 80 atm. Em
| certas formas de realização, as condições | às quais a primeira |
composição é exposta compreendem uma pressão de menos de um atm (por exemplo, vácuo).
[0046] Em algumas formas de realização, a exposição da primeira composição ocorre durante pelo menos cerca de 5 minutos (ex., pelo menos cerca de 5 minutos, pelo menos cerca de 10 minutos, pelo menos cerca de 15 minutos, pelo menos cerca de 20 minutos, pelo menos cerca de 30 minutos minutos, pelo menos cerca de 1
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16/144 hora, pelo menos cerca de 2 horas, pelo menos cerca de 5 horas, pelo menos cerca de 10 horas) e / ou no máximo cerca de 20 horas.
[0047] Em algumas formas de realização, a primeira composição compreende uma proporção de cálcio para silício de pelo menos cerca de 0,075 (por exemplo, pelo menos cerca de 0,15, pelo menos cerca de 0,3) e / ou no máximo de cerca de 0,6.
[0048] Em algumas formas de realização, a trituração compreende a moagem de esferas ou a moagem de barras.
[0049] Em algumas formas de realização, a pré-combinação compreende pelo menos um membro selecionado de hidróxido de potássio, óxido de potássio, carbonato de potássio, óxido de cálcio, hidróxido de cálcio, carbonato de cálcio, carbonato de sódio, carbonato de magnésio e suas combinações.
[0050] Em algumas formas de realização, a terceira composição compreende um zeólito.
[0051] Em algumas formas de realização, a terceira composição é um fertilizante, tal como, por exemplo, um fertilizante de potássio, um fertilizante de cálcio, um fertilizante de silício, um fertilizante de sódio e/ou um fertilizante de magnésio. Em algumas formas de realização, o fertilizante compreende um fertilizante multinutriente.
[0052] Em algumas formas de realização, um método forma um material usado na química do cimento.
[0053] Em algumas formas de realização, a terceira composição e usada na produção de soluções alcalinas para pelo menos uma indústria selecionada da indústria de geopolímeros, a indústria de silicato de sódio e a indústria de silica coloidal.
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17/144 [0054] Em algumas formas de realização, a terceira composição é útil na remediação do solo.
[0055] Em algumas formas de realização, um método compreende ainda a utilização da terceira composição como fertilizante (por exemplo, um fertilizante de potássio, um fertilizante de cálcio, um fertilizante de silício, um fertilizante de sódio e/ou um fertilizante de magnésio).
[0056] Em algumas formas de realização, a terceira composição é um condicionador de solo.
[0057] Em algumas formas de realização, um método compreende ainda a utilização da segunda composição para produzir uma solução alcalina para, pelo menos, uma indústria selecionada da indústria de geopolímeros, a indústria de silicates de sódio e a indústria de silica coloidal.
[0058] Em algumas formas de realização, um método compreende ainda a utilização da segunda composição em remediação do solo.
[0059] Em algumas formas de realização, uma composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado ou um material hidrotermicamente modificado seco) compreende: uma fase Kfeldspato; e uma fase de hidrato de silicato de cálcio compreendendo pelo menos uma fase selecionada de fase de hidrato de silicato dicálcico, fase de tobermorita e uma fase de hidrogênio, em que: a composição compreende a fase K-feldspato numa quantidade de, no máximo, cerca de 65% em peso; e, pelo menos, um dos seguintes tributos: a composição compreende pelo menos cerca de 1 % em peso da fase de hidrato de silicato dicálcico; a composição compreende pelo menos cerca de 1 % em
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18/144 peso da fase tobermorita e a composição compreende pelo menos cerca de 1% em peso da fase da hidrogarnete.
[0060] Em algumas formas de realização, a composição compreende no máximo cerca de 60 (por exemplo, no máximo 55, no máximo 50, no máximo 45, no máximo 40, no máximo 34,9, no máximo 32,3) % em peso da fase K-feldspato e/ou pelo menos cerca de 1 (pelo menos cerca de 5, pelo menos cerca de 10) % em peso da fase feldspato[0061] Em algumas concretizações, a composição compreende pelo menos cerca de 1 (por exemplo, pelo menos cerca de 2, pelo menos cerca de 3, pelo menos cerca de 5, pelo menos cerca de 10, pelo menos cerca de 15, pelo menos cerca de 20, pelo menos cerca de 25) % em peso da fase de hidrato de silicato de cálcio e / ou no máximo cerca de 30 (por exemplo, no máximo cerca de 25, no máximo cerca de 20, no máximo, cerca de 15) % em peso da fase de hidrato de silicato de cálcio.
[0062] Em algumas formas de realização, a composição compreende de cerca de 1% em peso a cerca de 30% em peso da fase de hidrato de silicato de cálcio.
[0063] Em algumas formas de realização, a composição compreende a fase de hidrato de silicato dicálcico numa quantidade de pelo menos cerca de 1 (pelo menos cerca de 5, pelo menos cerca de 10, pelo menos cerca de 15, pelo menos cerca de 20, pelo menos cerca de 25, pelo menos cerca de 40) % em peso, e / ou no máximo cerca de 38,6 (por exemplo, no máximo cerca de 37,7, no máximo cerca de 35, no máximo cerca de 30) % em peso.
[0064] Em algumas formas de realização, a composição compreende a fase tobermorita numa quantidade de pelo menos cerca de 1 (eg,
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19/144 pelo menos cerca de 2, pelo menos cerca de 3, pelo menos cerca de 4, pelo menos cerca de 5, pelo menos cerca de 6, pelo menos, cerca de 8, pelo menos, cerca de 9, pelo menos, cerca de 10)% em peso e / ou no máximo cerca de 10 (por exemplo, no máximo cerca de 9, no máximo cerca de 8) % em peso.
[0065] Em algumas formas de realização, a composição compreende a fase de hidrogênio numa quantidade de pelo menos cerca de 1 (por exemplo, pelo menos cerca de 5, pelo menos cerca de 8, pelo menos cerca de 9, pelo menos cerca de 10, pelo menos cerca de 11, pelo menos cerca de 13) % em peso e / ou no máximo cerca de 15 (por exemplo, no máximo cerca de 13,2, no máximo cerca de 12,7, no máximo 12, no máximo 11, no máximo 10, no máximo 9, no máximo 8, no máximo 5, no máximo, cerca de 1)% em peso.
[0066] Em algumas formas de realização, a fase de hidrogarnete compreende plazolite ou hidrogrossular.
[0067] Em algumas formas de realização, a composição compreende ainda uma fase amorfa.
[0068] Em algumas formas de realização, a composição compreende no máximo cerca de 51,1 (por exemplo, no máximo cerca de 50, no máximo cerca de 49, no máximo 48, no máximo 47, no máximo 46, no máximo 45) % em peso da fase amorfa e/ou pelo menos cerca de 18,2% em peso da fase amorfa.
[0069] Em algumas formas de realização, a fase amorfa compreende um zeólito.
[0070] Em algumas formas de realização, a fase amorfa compreende pelo menos um membro selecionado a partir de hidratos de silica e silica cálcica.
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20/144 [0071] Em algumas formas de realização, a composição compreende ainda um zeólito.
[0072] Em algumas formas de realização, a composição compreende ainda carbonates.
[0073] Em algumas formas de realização, uma composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco) compreende uma fase K-feldspato, em que a composição tem uma
| liberação | de potássio de pelo menos 5.000 (por exemplo, pelo |
menos cerca de 6.502, pelo menos cerca de 6.763, pelo menos cerca de 7.500, pelo menos cerca de 10.000, pelo menos cerca de 10.377, pelo menos cerca de 11.648, pelo menos cerca de 15.000) mg de potássio por quilograma da composição, de acordo com o teste de
| liberação | de potássio de 24 horas, e / ou no máximo cerca de |
15.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas.
[0074] Em algumas formas de realização, uma composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco) compreende uma fase K-feldspato, em que a composição tem uma liberação de cálcio de pelo menos cerca de 15 (por exemplo, pelo menos cerca de 16, pelo menos cerca de 34, pelo menos cerca de 50, pelo menos cerca de 63, pelo menos cerca de 100, pelo menos cerca de 250, pelo menos cerca de 315, pelo menos cerca de 355, pelo menos cerca de 500) mg de cálcio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de cálcio de 24
| horas, e / | ou no máximo cerca de 657 mg de cálcio por quilograma |
da composição, de acordo com o teste de liberação de cálcio de horas.
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21/144 [0075] Em algumas formas de realização, uma composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco) compreende uma fase K-feldspato, em que a composição tem uma liberação de alumínio de no máximo 50 (por exemplo, no máximo 41, no máximo 40 no máximo cerca de 25, no máximo cerca de 10) mg de alumínio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de alumínio de 24 horas.
[0076] Em algumas formas de realização, uma composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco) compreende uma fase K-feldspato, em que a composição tem uma liberação de silício de pelo menos 40 (pelo menos cerca de 100, pelo menos cerca de 500, pelo menos 1.000, pelo menos cerca de 1.388, pelo menos cerca de 1.500, pelo menos cerca de 1.652) mg de silício por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de silício de 24 horas, e / ou no máximo cerca de 1700 mg de silício por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de silício de 24 horas.
[0077] Em algumas formas de realização, uma composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco) compreende uma fase K-feldspato, em que a composição tem uma liberação de sódio de pelo menos cerca de 6,2 (por exemplo, pelo menos cerca de 6,4, pelo menos cerca de 10, pelo menos cerca de 15, pelo menos cerca de 20, pelo menos cerca de 30, pelo menos cerca de 40, pelo menos cerca de 50, pelo menos cerca de 60, pelo menos cerca de 70, pelo menos cerca de 80, pelo menos cerca de 90, pelo menos cerca de 100) mg de sódio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas, e / ou no máximo cerca de 100 mg de sódio por quilograma
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22/144 da composição de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas .
[0078] Em algumas formas de realização, uma composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco) compreende uma fase K-feldspato, em que a composição tem uma liberação de magnésio de pelo menos cerca de 5 (por exemplo, pelo menos cerca de 7, pelo menos cerca de 10, pelo menos cerca de 20, pelo menos cerca de 30, pelo menos cerca de 40, pelo menos cerca de 50, pelo menos cerca de 75, pelo menos cerca de 100, pelo menos cerca de 500, pelo menos cerca de 1.000, pelo menos cerca de 2.000, pelo menos cerca de 5.000) mg de magnésio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de magnésio de 24 horas.
[0079] Em algumas formas de realização, uma composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco) compreende uma fase K-feldspato, em que a composição tem uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 5.000 (por exemplo, pelo menos cerca de 6.000, pelo menos cerca de 7.000, pelo menos cerca de 8.000, pelo menos cerca de 9.000, pelo menos cerca de 10.000, pelo menos cerca de 11.000) mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de um minuto.
[0080] Em algumas formas de realização, uma composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco) compreende uma fase K-feldspato, em que a composição tem uma liberação relativa de potássio de pelo menos cinco (por exemplo, pelo menos cerca de seis, pelo menos cerca de sete, pelo menos cerca de oito, pelo menos cerca de nove, pelo menos cerca de 10) e / ou no máximo cerca de 20.
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23/144 [0081] Em algumas formas de realização, uma composição compreende ainda uma fase de hidrato de silicato de cálcio. A fase de hidrato de silicato de cálcio pode compreender pelo menos uma fase selecionada de uma fase de hidrato de silicato dicálcico, fase de tobermorita e uma fase de hidrogênio.
[0082] Em algumas formas de realização, uma composição compreende ainda pelo menos um membro selecionado de hidróxido de potássio, óxido de potássio, carbonato de potássio, óxido de cálcio, hidróxido de cálcio, carbonato de cálcio, carbonato de sódio, carbonato de magnésio e suas combinações.
[0083] Em algumas formas de realização, uma composição compreende ainda panunzite, portlandite, albita, ou suas combinações.
[0084] Em algumas formas de realização, uma composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco) compreende uma fase K-feldspato, em que: a composição compreende a fase K-feldspato numa quantidade de, no máximo, cerca de 65% em peso; a composição é derivada de uma composição inicial compreendendo mais de 65% em peso de K-feldspato; e, de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas, uma quantidade de potássio liberada da composição é pelo menos cerca de duas vezes (por exemplo, pelo menos cerca de três vezes, pelo menos cerca de quatro vezes, pelo menos cerca de cinco vezes, pelo menos cerca de 10 vezes , pelo menos cerca de 25 vezes, pelo menos cerca de 50 vezes, pelo menos cerca de 100 vezes) superior à quantidade de potássio liberada da composição de partida.
[0085] Em algumas formas de realização, uma composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco)
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24/144 compreende uma fase de silicato de metal alcalino; e uma fase de hidrato de silicato de cálcio compreendendo pelo menos uma fase selecionada de uma fase de hidrato de silicato dicálcico, fase de tobermorita e uma fase de hidrogênio, em que: a composição compreende a fase de silicato de metal alcalino numa quantidade de, no máximo, cerca de 65% em peso; e pelo menos um dos seguintes tributos: a composição compreende pelo menos cerca de 1 % em peso da fase de hidrato de silicato dicálcico; a composição compreende pelo menos cerca de 1 % em peso da fase tobermorita; e a composição compreende pelo menos cerca de 1% em peso da fase da hidrogarnete.
[0086] Em algumas concretizações, uma composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco) compreende uma fase de silicato de metal alcalino, em que a composição tem uma liberação de potássio de pelo menos 5.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas.
[0087] Em algumas formas de realização, uma composição (por exemplo, um material modificado hidrotermalmente seco) compreende uma fase de silicato de metal alcalino, em que a composição tem uma liberação de cálcio de pelo menos 15 mg de cálcio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de cálcio de 24 horas.
[0088] Em algumas formas de realização, uma composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco) compreende uma fase de silicato de metal alcalino, em que a composição tem uma liberação de alumínio de, no máximo, cerca de 10 mg de alumínio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de alumínio de 24 horas.
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25/144 [0089] Em algumas formas de realização, uma composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco) compreende uma fase de silicato de metal alcalino, em gue a composição tem uma liberação de silicio de pelo menos 40 mg de silicio por guilograma da composição de acordo com o teste de liberação de silicio de 24 horas.
[0090] Em algumas formas de realização, uma composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco) compreende uma fase de silicato de metal alcalino, em gue a composição tem uma liberação de sódio de pelo menos cerca de 6,2 mg de sódio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas.
[0091] Em algumas formas de realização, uma composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco) compreende uma fase de silicato de metal alcalino, em gue a composição tem uma liberação de magnésio de pelo menos 5 mg de magnésio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação magnésio de 24 horas.
[0092] Em algumas formas de realização, uma composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco) compreende uma fase de silicato de metal alcalino, em gue a composição tem uma liberação de potássio de pelo menos 5.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de um minuto.
[0093] Em algumas formas de realização, uma composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco) compreende uma fase de silicato de metal alcalino, em que: a composição compreende a fase de silicato de metal alcalino numa
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26/144 quantidade de, no máximo, cerca de 65% em peso; a composição é derivada de uma composição inicial compreendendo mais de 65% em peso de silicato de metal alcalino; e, de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas, uma quantidade de potássio liberada da composição pelo menos cerca de duas vezes mais que uma quantidade de potássio liberada da composição de partida (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado).
[0094] Em algumas formas de realização, uma composição (por exemplo, um material hidrotermicamente modificado seco) compreende uma fase de silicato de metal alcalino, em que a composição tem uma liberação relativa de potássio de pelo menos cerca de cinco.
[0095] Em algumas formas de realização, um silicato de metal alcalino compreende pelo menos um membro selecionado de feldspato-K, kalsilite, flogopita, muscovita, biotita, traquito, riólito, micas, sienito ultrapotássico, leucita, nefelina, sienito, fonolito, fenito, ugandita, sanidina, aplito e pegmatite e suas combinações.
[0096] Em algumas formas de realização, uma composição compreende ainda um material carbonado. O material carbonado pode compreender pelo menos um material selecionado a partir de KOH, NaOH, Mg (OH) 2, Ca (OH) 3, K2CO3, Na2CO3, MgCO3 e CaCO3.
[0097] Em algumas formas de realização, uma composição tem uma distribuição de tamanho de partícula multimodal compreendendo partículas com um diâmetro de cerca de 1 micron a cerca de 1000 microns.
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27/144 [0098] Em algumas formas de realização, uma composição compreende partículas agregadas com um tamanho de cerca de 100 microns a cerca de 1000 microns.
[0099] Em algumas formas de realização, uma composição compreende partículas tendo uma área superficial especifica de acordo com o método BET de cerca de 15,1 metros quadrados por grama a cerca de 46,9 metros quadrados por grama.
[00100] Em algumas formas de realização, uma composição tem uma distribuição de tamanho de partícula de cerca de 0,01 micron a cerca de 100 micron (por exemplo, de cerca de 0,1 micron a cerca de 100 micron).
| [00101] | Em | algumas | formas | de | realização, a composição | é | útil na |
| quimica | do | cimento | • | ||||
| [00102] | Em | algumas | formas | de | realizaçãoo, a composição | é | útil na |
produção de soluções alcalinas para, pelo menos, uma indústria selecionada da indústria dos geopolimeros, da indústria de silicato de sódio e da indústria de silica coloidal.
[00103] Em algumas formas de realização, a composição é útil na remediação do solo.
[00104]Em algumas formas de realização, um fertilizante compreende uma composição divulgada aqui. O fertilizante pode ser, por exemplo, um fertilizante de potássio, um fertilizante de cálcio, um fertilizante de silicio, um fertilizante de sódio e/ou um fertilizante de magnésio. O fertilizante pode ser um fertilizante multi-nutriente.
[00105] Em algumas formas de realização, um condicionador do solo compreende uma composição divulgada aqui.
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BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [00106] Os desenhos são principalmente para fins ilustrativos e não pretendem limitar o escopo da matéria inventiva descrita aqui .
[00107] A FIG. 1 é um gráfico mostrando a quantidade de potássio presente em uma variedade de sienitos processados. O processamento do material ocorreu a 200 °C por 5 h.
[00108] A FIG. 2 é uma tabela que fornece uma visão geral dos materiais que contêm o potássio e que ocorrem naturalmente, com aplicações atuais ou potenciais na agricultura global.
[00109] A FIG. 3 fornece um fluxograma que mostra uma visão geral dos vários passos, não limitantes, num processo que proporciona materiais, incluindo os materiais hidrotermicamente modificados secos da presente divulgação.
[00110] As FIGS. 4A-C mostram variações nas fases de pósprocessamento e secagem de várias formas de realização dos processos da presente divulgação. A FIG. 4A mostra um estágio de secagem modificado que usa um gás reativo. A FIGURA 4B mostra formas de realização de um processo em que várias soluções podem ser introduzidas na etapa hidrotérmica, além do pósprocessamento. FIG. 4G mostra formas de realização alternativas com adição progressiva de solução alcalina terrosa na fase hidrotérmica, para além do pós-processamento.
[00111] A FIGURA 4D é uma representação esquemática de um reactor hidrotérmico utilizado na preparação de material hidrotermicamente modificado seco do Exemplo 1.
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29/144 [00112] A FIG. 4E mostra a composição mineralógica da (a) mistura de alimentação calculada a partir dos dados reportados para o sienito ultrapotássico MCA41, assumindo 100% em peso de Ca (OH) 2 como fonte de Ca e (b) material hidrotérmico modificado seco, em que K2O foi recalculado para ser 11,7% em peso.
[00113] FIG. 5 mostra a composição de materials hidrotermicamente modificados secos sob diferentes atmosferas de processamento para o passo hidrotérmico e passo de secagem. São fornecidos dados para Ar-Ar, Ar-ar, ar-ar e CO2-CO2, onde a primeira atmosfera listada foi para a etapa de processamento hidrotérmico e a segunda atmosfera listada foi usada na etapa de secagem.
[00114] FIG. 6 fornece uma série de gráficos de barras que demonstram o efeito da atmosfera de processamento na lixiviação elementar de um material hidrotermicamente modificado seco. A etapa hidrotérmica foi realizada a 200 °C por 5 h.
[00115] FIG. 7A é um esquema que mostra as vias de reação e implicações para a lixiviação da mineralogia que resulta da secagem de materiais hidrotermicamente modificados secos sob uma atmosfera de dióxido de carbono.
[00116] As Figuras 7B-D mostram a lixiviação de potássio, cálcio e alumínio sob ar, argônio (Ar), dióxido de carbono (CO2) ou secagem a vácuo e para os quais dados foram fornecidos para mostrar a diferença entre secagem com fase sobrenadante, secagem após a remoção da fase sobrenadante.
[00117] FIG. 8 mostra uma representação esquemática das variáveis de processamento hidrotérmico (atmosfera, tempo e/ou
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30/144 temperatura) usadas para ajustar a mineralogia do material hidrotermicamente modificado.
[00118] Figuras 9A-D mostram o efeito do tempo de processamento hidrotérmico e temperatura na etapa hidrotérmica em mineralogia e lixiviação; (A) ilustra o efeito do tempo de processamento (t) e temperatura (T) nas fases minerais do material hidrotermicamente modificado seco de acordo com XRD; (B) são gráficos de barras (unidades de g / Kg) mostrando gue a lixiviação de K do material hidrotermicamente modificado seco submetido a uma solução de lixiviação de ácido nitrico é independente do tempo de processamento e temperatura quando avaliado de 0,5-3 h a 200 °C, 220 °C e 230 °C; A lixiviação de Al é independente do tempo de processamento, mas diminui pelo aumento da temperatura; e a lixiviação de Na aumenta durante o tempo e a temperatura de processamento; (C) mostra a mudança da fração do peso na fase do feldspato alcalino, tobermorita e amorfa no material hidrotermicamente modificado seco à medida que o tempo de processamento aumenta; (D) mostra dependência da liberação de K e liberação de Ca quando são utilizados tempos de processamento hidrotérmico > 5 h. Esta relação não é observada quando os tempos de processamento de 0,5-3 h são empregados (ver FIGURA 9B).
[00119] FIG. 10 é um gráfico da relação entre a extensão da transformação de K-feldspato (Kfs) e a relação Ca/Si na matériaprima .
[00120] FIG. 11A é um gráfico que ilustra o efeito da conversão de K-feldspato (Kfs) na mineralogia do material hidrotermicamente modificado seco à medida que a razão Ca/Si na alimentação aumenta de 0,075 para 0,9.
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31/144 [00121] As Figuras 11B-D são gráficos de barras mostrando a liberação elementar de K+ (B e C) , Ca2+ (C e D) , Na+ (D) e Al3+ (D ) de material hidrotermicamente modificado seco à medida que a relação Ca/Si na matéria-prima aumenta de 0,075 para 0,9. No gráfico (D) , o pH foi monitorado em cada uma das proporções especificas.
[00122] A figura 11E é um gráfico que mostra o pH, às 24 h, para o material hidrotermicamente modificado seco, obtido em diferentes tempos de processamento, utilizando uma carga de alimentação com uma razão Ca/Si de 0,3.
[00123] A FIG.11F representa uma série de gráficos que comparam a distribuição do tamanho de partícula da mistura de matériaprima para formar um material hidrotermicamente modificado seco em diferentes razões Ca/Si (0,3, 0,6, 0,15 e 0,075).
[00124] A figura 12 mostra o padrão de XRPD de (a) uma amostra de um material hidrotermicamente modificado seco e (b) uma amostra enriguecida com 50% em peso de Si (NIST SRM 640) para determinar o componente amorfo. Os números da Base de Dados de Estrutura de Cristais Inorgânicos (ICSD) são os seguintes: ortoclase (# 159347); microclina (# 34790); plazolite (# 31250); hidrato de silicato a-dicálcico (#75277); tobermorita- 11 Â (# 40048); albita (# 16744); panunzita (# 30951).
[00125] FIG. 13 é uma visão geral das micrografias de SEM de um material hidrotermicamente modificado seco, em que: (a) e (b) K-feldspato alterado; partículas redondas de hidrogarnete são claramente visíveis; a seta branca aponta para um lado da superfície de feldspato onde agulhas finas de fases de silicato de cálcio são particularmente evidentes como um revestimento
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32/144 semelhante a musgo; (c) setas brancas apontam para aglomerados redondos (presumivelmente tobermorita); (d) fechamento de uma dessas formações mostradas em (c) ; partículas redondas de hidrogarnete são claramente visíveis. As imagens foram obtidas espanando uma pitada de tinta condutora em pó (Carbon Conductive Adhesive 502, Electron Microscopy Sciences).
[00126] FIG. 14 é uma visão geral de micrografias SEM de urn material hidrotermicamente modificado seco montado em lâmina fina, onde: (a) e (b) mostram partículas de K-feldspato alterado com fissuras internas evidentes e aro de minerais finos de Ca, possivelmente nucleantes na borda do grão; pequenas partículas redondas (hidrogarnete) e cristais alongados (hidrato de silicato α-dicálcico e tobermorita) são visíveis. As setas em (b) apontam para partículas alongadas de tobermorita localizadas fora da borda dos minerais de cálcio; (c) e (d) mostram formações de aglomerados extremamente heterogêneos. O aglomerado é delimitado por uma borda de pequenas partículas de minerais Ca que encapsula K-feldspato alterado, hidrato de silicato adicálcico e tobermorita. Um embaçamento de fundo esbranquiçado é observado dentro do aglomerado que pode ser atribuído a cristais finos de tobermorita. Em (d), as setas apontam para cristais grossos alongados de hidrato de silicato a-dicálcico. Tais cristais são distinguíveis daqueles das tobermoritas mostradas em (b) , que parecem muito mais finas. Em (e) , é mostrado um grande detalhe de ampliação de cristais de tobermorita alongados e fibrosos. Algumas partículas redondas de hidrogarnete são também visíveis (f). A seta aponta para a borda do agrupamento para destacar seu tamanho e forma geral (g) , detalhes de alta ampliação dos cristais redondos de
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33/144 hidrogarnete. A seta aponta para uma área onde múltiplos cristais parecem crescer juntos (h) Caso extremo de massa relativamente grande de hidrogarnete interconectada.
[00127] FIG. 15 mostra mapas elementares de raios-x de microanalisador de sonda de elétrons (ΕΡΜΑ) de (a) K-feldspato alterado e (b) formações semelhantes a aglomerados. Cores mais quentes correspondem a concentrações mais altas de um elemento; cores mais frias correspondem a concentrações mais baixas.
[00128] FIG. 16 mostra mapas elementares de Raio X de MicroAnalisador de Sonda Electrónica (ΕΡΜΑ) com (a) (b) (c) partículas de K-feldspato alterado em três faixas de tamanhos diferentes, d <50pm, 50 <d clOOpm e d > lOOpm, respectivamente; (d) formação semelhante a grumos no material hidrotermicamente modificado seco; e) grande massa de hidrogarnete; e (f) formação de aglomerados com a partícula central de K-feldspato alterado contendo uma inclusão distinta de albita.
[00129] FIG. 17 é uma fotografia que ilustra a aparência fisica do pó de rocha de sienito ultrapotássico (esquerda) e um material hidrotermicamente modificado seco, HT-1 (direita).
[00130] FIG. 18 é uma vista de microssonda electrónica de zeólitos que se formaram num material hidrotermicamente modificado seco.
[00131] A FIG. 19 mostra imagens de retroespalhamento de elétrons obtidas com o Micro- Analisador de Sonda Electrónica de (a) um composto amorfo e (b) espécies carbonadas.
[00132] FIG. 20 é uma curva de titulação de um material hidrotermicamente modificado seco (0,3067 g) suspenso em 25 mL de água Dl, com HNOs 0,1 M. padronizado.
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34/144 [00133] A figura 21 (a) - (c) mostra um aparelho, conceito e resultados do teste de mancha para carbonates realizados pelo contato de ácido nitrico concentrado em um material hidrotermicamente modificado seco; (a) é um esquema do aparato experimental, juntamente com uma equação química que fornece a base para o teste de carbonato; (b) mostra os resultados de um teste em branco; e (c) mostra o resultado de um teste com o material hidrotermicamente modificado seco.
[00134] A FIG. 22 mostra a distribuição de tamanho de partícula (PSD) com base na percentagem volumétrica (V%, principal) e no número de partículas percentuais (N%, inserção) para HT-1, um material hidrotermicamente modificado seco.
[00135] FIG. 23 mostra as isotermas de adsorção e dessorção (196 °C) do gás N2 na superfície do material hidrotermicamente modificado seco.
[00136] A figura 24 mostra a liberação elementar do pó rochoso (sienito ultrapotássico) e o material hidrotermicamente modificado seco. Condições de lixiviação: ensaio em batelada em rotação, 24 h, ms: ul = 1: 10. HNO3 no pH nominal inicial = 5 como solução de lixiviação. Todos os valores (ppm), referem-se à mg de elemento analisado em solução por ICP-MS por kg de material sólido.
[00137] A FIG. 25 mostra diferenças nas proporções de lixiviação para o pó a granel em condições padrão (HNO3 pH 5) , condições de tampão acetato (acetato/HNOs, pH 5,3) e condições microfluídicas a pH 5 e pH 1 ;
[00138] A FIG. 26 é um gráfico que compara a lixiviação de K+, Ca 2+, Al3+ e Si sob condições microfluídicas a diferentes valores
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35/144 de pH para material hidrotermicamente modificado seco, preparado de acordo com os parâmetros descritos na FIG. 34A.
[00139] A FIG. 27 é um gráfico da variação espontânea do pH de uma solução de HNOs a urn pH nominal inicial = 5 em contato com 0 pó rochoso (sienito ultrapotássico) ou com 0 material hidrotermicamente modificado seco a urn ms: ms = 0,1 e temperatura ambiente .
[00140] FIG. 28 mostra que a água sobrenadante removida de material hidrotermicamente modificado processado a 220 0 C durante 5 h é enriquecida em potássio lixiviável (K) .
[00141] A FIG. 29 é um gráfico do perfil de temperatura durante os passos de processamento hidrotérmico que conduzem a material hidrotermicamente modificado.
[00142] FIG. 30 é um gráfico que mostra as distribuições de tamanho de partícula (PSD) de uma matéria-prima K-feldspato morda por 1 min e depois peneirada a seca usando peneira ASTM no.70 (212 pm) , 100 (150 pm) , 140 (106 pm), e 325 (45 pm) para obter as quatro frações mostradas. Prepararam-se misturas alimentares misturando K-feldspato mordo com a quantidade desejada de CaO, em vez de co-moagem.
[00143] As FIGS. 31A-B são gráficos das distribuições de tamanho de partícula de materiais hidrotermicamente modificados secos, preparados a partir de cada uma das quatro matérias-primas cujos valores de PSD são mostrados na FIG. 30; (A) é um gráfico combinado mostrando as distribuições de tamanho de partícula dos quatro materiais hidrotermicamente modificados secos distintos;
(B) mostra gráficos separados onde cada um dos distintos materiais hidrotermicamente modificados secos (linhas
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36/144 tracejadas) é coberto com a sua mistura de matéria-prima correspondente (linhas sólidas) utilizada na produção.
[00144] As FIG.31C-D mostram as propriedades de lixiviação de potássio (C), sódio (D), alumínio (D) e cálcio (D) de um material hidrotermicamente modificado seco como uma função do tamanho médio de partícula.
[00145] A figura 32 é um diagrama esquemático que mostra que o K solúvel pode ser removido de um material hidrotermicamente modificado por lavagem com água. A composição resultante é a fase sólida referida como enxaguada com HT-X, em que X representa a atmosfera de secagem utilizada.
[00146] A FIG.33A é um gráfico que mostra as distribuições de tamanho de partícula de materiais hidrotermicamente modificados secos, enxaguados e não enxaguados, que foram secos sob condições de argônio ou de dióxido de carbono.
[00147] As FIG.33B-F são imagens de microscopia eletrônica de varredura comparando HT-Ar-enxaguadas com HT-CO2 enxaguados. (B) HT-Ar-enxaguado; (C) HT-Ar-enxaguado (secção delgada); (D) HTCO2- enxaguado; (E) HT- C02-enxaguado (lâmina fina); (F) HT-Arenxaguado com características marcadas. A carbonatação demonstrou ter um impacto dramático na morfologia das partículas do material hidrotermalmente modificado seco.
[00148] A FIG.33G é uma ilustração esquemática que mostra uma forma de realização alternativa do processo da presente divulgação, em que uma via de reação de descalcif icação sob condições de fluxo resulta em SÍO2 e AI2O3 de silicato-hidrato de cálcio (C-S-H) e hidrogarnete, respectivamente. A secagem / pósprocessamento é realizada com CO2, o que promove a
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37/144 descalcificação do material hidrotermicamente modificado após ο processamento hidrotérmico.
[00149] A FIG.33H é uma ilustração esquemática que mostra uma forma de realização alternativa do processo da presente divulgação, em que uma solução alcalina é escoada através de um leito fixo de pó mineral estacionário.
[00150] A FIG. 34A e uma ilustração esquemática de um processo global representativo, de acordo com a presente divulgação, que mostra a mistura de matéria-prima, parâmetros de processamento e condições de secagem utilizadas para preparar material hidrotermicamente modificado seco.
[00151] As FIG.34B-C mostram exemplos de um reator hidrotérmico (B) e um equipamento de secagem (C) usado para preparar materiais de acordo com a presente divulgação, numa escala de laboratório.
[00152] As FIGS. 35A-D são imagens de microscopia eletrônica de varredura mostrando o comportamento de dissolução do material hidrotermicamente modificado seco sob condições de fluxo (microfluidicas) . Comparações lado a lado de antes e depois da lixiviação são fornecidas.
[00153] FIG. 36 é um gráfico mostrando a liberação de K a partir de materiais hidrotermicamente modificados secos, adicionalmente refluxados a 90 ° C durante 24 horas ou 96 horas à pressão atmosférica.
[00154] Figuras 37A-F mostram lixiviação e dissolução dependentes de pH e concentração; (A) é um gráfico que mostra a liberação de K de cada uma das três soluções de lixiviação (HNOs pH 5, CsNOs 33,33 mM em HNO3 pH 5 ou hidróxido de tetrametilamónio pH 12,5) para material hidrotermicamente modificado seco, que
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38/144 foi seco sob argônio (Ar); (B) é um gráfico que mostra o efeito das condições de lixiviação tamponada na liberação de elementos. K, Na, Al e Ca foram avaliados e comparados ao controle não tamponado; (C) é um diagrama esquemático mostrando que o K solúvel pode ser removido do material hidrotermicamente modificado seco por lavagem com água. A composição resultante é a fase sólida referida como enxaguada com HT-X, em gue X representa a atmosfera de secagem utilizada. A lixiviação foi realizada em uma das três soluções - HNO3 pH5, CsNO3 33,33mM em HNO3 pH5, ou hidróxido de tetrametilamônio pH 12,5 (não mostrado); (D) é um gráfico que mostra a alteração na liberação de K para materiais hidrotermicamente modificados secos preparados sob diferentes condições de secagem (Ar ou CO2) e enxaguados com água ou deixados sem enxaguamento. As experiências foram realizadas em solução de HNO3 pH5; (E) é um gráfico que mostra que a diferença entre a liberação de K das amostras enxaguadas e não enxaguadas secas com Ar ou CO2. A diferença entre as amostras enxaguadas e não enxaguadas dá a fração de K solúvel/de liberação rápida, no material hidrotermalmente modificado seco; (F) é um gráfico semelhante ao de (D) , exceto que a lixiviação é realizada em uma solução de CsNOs pH5/HNC>3 (33,3 mM) para HT-Ar, HT-Ar-enxaguado e HT-CO2enxaguado. 0 HT-CO2 (CsNOs) foi seco sob CO2 na presença de CsNOs, e a lixiviação foi realizada em solução de HNO3 pH5.
[00155] FIG. 38 mostra uma visão geral detalhada das vias de reação que podem ocorrer durante o processamento hidrotérmico das matérias-primas CaO e feldspato. É fornecida uma justificativa química que explica a formação das várias fases minerais identificadas, incluindo o impacto de certas condições
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| (por exemplo, razão Ca/Si, | razão Al | / Si) | na distribuição | do |
| produto. | ||||
| DESCRIÇÃO DETALHADA | ||||
| [156] São aqui divulgadas, | várias | formas | de realização | de |
materiais hidrotermicamente modificados, materiais hidrotermicamente modificados secos e processos para produzir os mesmos. Em algumas formas de realização, as propriedades dos materiais aqui descritos podem ser ajustadas por modificação de vários parâmetros identificados (incluindo, mas não limitados a tempo e temperatura de processamento, condições de secagem, atmosfera de processamento, relação de matérias-primas na mistura de alimentação, etc.) de tal modo que as propriedades dos materiais hidrotermicamente modificados ou materiais hidrotermicamente modificados secos podem ser alinhadas com os requisitos de uma ampla variedade de aplicações industriais. Vários conceitos introduzidos acima e discutidos em maior detalhe abaixo, que são abrangidos pelos processos da presente divulgação, podem ser implementados de várias maneiras, como os conceitos divulgados não estão limitados a qualquer maneira particular de implementação. Exemplos de implementações e aplicações especificas são fornecidas principalmente para fins ilustrativos.
[00157] Em várias formas de realização, os processos aqui descritos produzem um minimo ou nenhum desperdício ou subprodutos. Isto é um problema de certas tecnologias convencionais de processamento que se destinam a transformar matérias-primas como K-feldspato, bem como processamento de KC1, onde o descarte de resíduos e águas residuais salinas juntamente com o uso de alquilamina como agentes espumantes fornecem um
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40/144 processo que é menos ecológico. Em algumas formas de realização, os materiais modificados hidrotermicamente e / ou os materiais modificados hidrotermicamente secos são adequados para aplicação direta aos solos. Em tais formas de realização, em geral, a fração modificada do mineral contendo potássio hidrotermicamente modificado (por exemplo, a porção hidrotermicamente modificada de uma matéria-prima K-feldspato) não é separada do resto do material sólido. Em tais formas de realização, o material hidrotermicamente modificado e/ou um material hidrotermicamente modificado seco pode incluir alguma quantidade de K-feldspato, hidrogarnete e tobermorita não modificados, que são fases minerais de ocorrência natural, bem como hidrato de silicato a-dicálcio e hidrato silicato de cálcio não estequiométrico, que são componentes do concreto, e não representam riscos ambientais significativos. Além disso, em certas formas de realização da presente divulgação, uma vez que apenas uma porção do material de alimentação inicial (por exemplo, K-feldspato) é convertida em novas fases minerais, as temperaturas do processo (T) e tempos de processo (t) são definidos de modo a minimizar os danos ambiental do processo. Finalmente, em certas formas de realização, os processos aqui descritos podem reduzir (por exemplo, minimizar) as emissões de CO2, uma vez que os materiais hidrotermicamente modificados e / ou os materiais hidrotermicamente modificados secos da presente divulgação podem ser prontamente fabricados localmente e a partir de recursos locais.
[00158] Um fluxograma proporcionando uma visão geral não limitativa de um processo de acordo com a divulgação que, em última análise, proporciona um material hidrotermicamente
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41/144 modificado seco, é fornecido na FIG.3. A mistura de matériaprima compreende uma ou mais primeiras matérias-primas (al) e uma ou mais segundas matérias-primas (a2). As primeiras matérias-primas (al) incluem materiais tais como matérias primas contendo metal alcalino-terroso (isto é, CaO) e/ou outros materiais contendo metais relacionados, como aqui descrito. As segundas matérias-primas (a2) incluem minerais de origem natural, tais como silicatos contendo metais alcalinos (por exemplo, K-feldspato) como aqui descrito. Os respectivos componentes de matéria-prima da mistura de alimentação podem ser então esmagados, moídos, triturados, pulverizados, etc., utilizando qualquer número de técnicas conhecidas no estado da arte, das quais aqui é proporcionada uma lista, não limitante. 0 perito na arte reconhecerá que as primeiras e segundas matérias-primas (al, a2) podem ser moldas individualmente ou em conjunto, ou alguma combinação das mesmas. Após a conclusão deste passo, a mistura de matéria-prima pode ser transferida para um reator hidrotérmico, tal como uma autoclave ou recipiente de reação similar, onde a etapa de processamento hidrotérmico ocorre. Sem especificar qualquer sequência particular de eventos, os materiais no reator hidrotérmico podem ser contactados com água (na forma de liquido ou vapor, ou em alguma combinação da mesma) no passo (b) , e a mistura resultante pode então ser sujeita a temperatura, pressão, e/ou condições atmosféricas como aqui descritas, durante um tempo suficiente para proporcionar um material hidrotermicamente modificado e uma fase aquosa sobrenadante como representado pelo passo (c) . 0 passo de secagem (d) pode ser realizado utilizando meios convencionais, tais como secadores disponíveis comercialmente
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42/144 (ou podem ser secos ao ar) e implementados de acordo com qualquer um dos métodos não limitantes como aqui descritos. 0 material hidrotermicamente modificado do passo (c) pode ser seco em conjunto com pelo menos uma porção (ou todas) do sobrenadante, ou o sobrenadante pode ser removido (parcialmente ou completamente) do material hidrotermicamente modificado, de tal modo que cada componente é seco separadamente. Em ambos os casos, um material hidrotermicamente modificado seco é obtido a partir do processo geral. Enquanto nos referimos ao passo (d) como um passo de secagem, deve ser entendido que este passo não requer a remoção completa de toda a água. Também, deve ser entendido que enquanto um material hidrotermicamente modificado seco terá sido exposto ao passo de secagem (d) , isto não requer que o material hidrotermicamente modificado seco tenha sofrido a remoção completa de toda a água.
[00159] O processo descrito acima leva em consideração (mas não é necessariamente limitado por) tanto a ciência do solo quanto os princípios econômicos para reduzir (por exemplo, evitar) a produção de um excesso indesejado de espécies de ions metálicos solúveis (ex. Potássio), bem como resíduos e/ou subprodutos. [00160] Descrito em mais detalhe abaixo estão várias concretizações do processo representado na FIG. 3. O processo como aqui divulgado pode ser realizado em modo descontínuo, semidescontinuo ou continuo partindo das matérias-primas que compreendem a mistura de alimentação. Em algumas formas de realização da presente divulgação, a matéria-prima (a2) pode ser selecionada entre os ortadores de K encontrados na FIG. 2. Em outras formas de realização da presente divulgação, a matériaprima (a2) é um ou mais materiais de silicato de metal alcalino
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43/144 selecionados de um grupo não limitante de minerais incluindo Kfeldspato, calsilite, flogopite, muscovite, biotite, traquito, riolito, micas, sienito ultrapotássico, leucite, nefelina, sienito, fonolite, fenite, ugandita, sanidina, aplito, pegmatite e combinações dos mesmos.
[00161] Qualquer um dos minerais acima referidos que contêm metais alcalinos é adequado para combinação com uma ou mais matérias-primas (a2). Em várias formas de realização da presente divulgação, uma ou mais matérias-primas de (al) compreendem óxido de cálcio, hidróxido de cálcio ou suas misturas. Em outras formas de realização não limitantes, uma ou mais matérias-primas de (al) compreendem óxido de litio, óxido de sódio, óxido de potássio, óxido de rubidio, óxido de césio, hidróxido de litio, hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de rubidio ou misturas de hidróxido de césio, ou misturas das mesmas. Ainda noutras formas de realização, uma ou mais matérias-primas de (al) compreendem óxido de magnésio, óxido de cálcio, carbonato de cálcio, óxido de berilio, óxido de estrôncio, óxido de rádio, hidróxido de magnésio, hidróxido de cálcio, hidróxido de berilio, hidróxido de estrôncio ou hidróxido de rádio ou suas misturas. Em algumas formas de realização, um ou mais compostos de (a2) compreendem hidróxido de cálcio. Em certas formas de realização, um ou mais compostos de (a2) compreendem óxido de cálcio.
[00162] O passo (a) de formar uma mistura de partículas de matérias-primas (al) e (a2), tal como descrito acima, pode incluir co-trituração ou trituração separadamente de (al) e (a2), utilizando métodos conhecidos na arte, tais como britagem, moagem, trituração, etc. de materiais secos ou em pasta, por
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44/144 exemplo, utilizando britadores de mandibulas, trituradores giratórios, trituradores de cone, moinhos de bolas, moinhos de varetas, etc. como aqui descrito.
[00163] Em várias formas de realização da presente divulgação, o passo (a) de formar uma mistura é moendo (isto é, triturando, moendo, pulverizando, etc.) as partículas de (al) e (a2), separadamente ou em conjunto. Em algumas formas de realização, as partículas não mordas de (al) e (a2) são primeiro combinadas e, em seguida, mordas subsequentemente para formar a mistura de alimentação desejada (moagem conjunta). Em outras formas de realização, cada componente, (al) e (a2) é mordo separadamente antes da combinação dos componentes. Em algumas formas de realização, apenas (al) ou (a2) é mordo separadamente antes da combinação dos componentes, de tal modo que um componente mordo é combinado com um componente não mordo. Em certas formas de realização da presente divulgação, a moagem pode ser moagem de esferas, moagem de energia fluida, moagem por via húmida, moagem de meios, moagem por homogeneização a alta pressão, moagem criogênica, moagem de barras, moagem autógena, moagem semiautônoma, moagem de pedra fina, moagem de pêndulo vertical, torre de moagem ou qualquer combinação destes. Em algumas formas de realização, a moagem da mistura de (al) e (a2) é feita por moagem de esferas em juntas. Em certas formas de realização, o moinho de esferas em juntas é de uma mistura compreendendo um silicato de metal alcalino (isto é, K-feldspato) e um óxido ou hidróxido de metal alcalino-terroso (i.e., CaO e Ca (OH) 2) .
[00164] O passo (a) de formar uma mistura das partículas de (al) e (a2), tal como aqui descrito acima, pode incluir a co-moagem ou moagem separadamente de (al) e (a2) utilizando modos
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45/144 conhecidos na técnica, tais como britagem, moagem, trituração, etc. de materiais secos ou em pasta, por exemplo, utilizando britadores de mandibulas, britadores giratórios, trituradores de cone, moinhos de bolas, moinhos de varetas, etc. como aqui descrito. Cada componente, (al) ou (a2), bem como a mistura resultante, podem ser dimensionados como desejado, por meio de, por exemplo, peneiras, telas e/ou outros métodos conhecidos.Em várias formas de realização, os tamanhos médios de partícula adequados para (al), (a2), ou a mistura resultante, variam independentemente de cerca de 10 pm a cerca de 250 pm. Em certas formas de realização, o tamanho médio de partícula de (al), (a2), ou a mistura de (al) e (a2), é independentemente cerca de 10 pm, cerca de 20 pm, cerca de 30 pm, cerca de 40 pm, cerca de 50 pm , cerca de 60 pm, cerca de 70 pm, cerca de 80 pm, cerca de 90 pm, cerca de 100 pm, cerca de 110 pm, cerca de 120 pm, cerca de 130 pm, cerca de 140 pm, cerca de 150 pm, cerca de 160 pm, cerca de 170 pm 180 pm, cerca de 190 pm, cerca de 200 pm, cerca de 210 pm, cerca de 220 pm, cerca de 230 pm, cerca de 240 pm, cerca de 250 pm, cerca de 260 pm, cerca de 270 pm, cerca de 280 pm, cerca de 290 pm, cerca de 330 pm , incluindo todos os intervalos e valores entre qualquer um desses valores. Em certas formas de realização, (al), (a2), ou a mistura resultante, tem independentemente um tamanho médio de partícula de cerca de 17 pm, cerca de 85 pm, cerca de 151 pm ou cerca de 220 pm. Se desejado, os componentes (al) e (a2) podem ter tamanhos de partícula semelhantes, ou tamanhos de partícula diferentes, como descrito acima. Ou seja, o componente (al) pode ter o mesmo tamanho de partícula médio, maior ou menor em comparação com o componente (a2).
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46/144 [00165] Em várias formas de realização do método aqui descrito, a mistura (isto é, a matéria-prima) do passo (a) é colocada em contato com a água no passo (b). O contato da matéria-prima do passo (a) com água no passo (b) pode ser realizado por qualquer método adequado, tal como adicionar água à mistura de matériaprima do passo (a), ou adicionando a mistura de matéria-prima do passo (a) à água, ou adicionando sequencialmente ou simultâneamente a água e a mistura de matéria-prima (a) a um recipiente adequado, tal como uma cuba de reator no qual a combinação de água e mistura de matéria-prima do passo (a) pode ser aquecida a uma temperatura, opcionalmente sob pressão e/ou atmosfera adequada, como aqui descrito, para formar um material hidrotermicamente modificado. Em qualquer destas formas de realização, a água pode ser adicionada como um liquido, um vapor (isto é, vapor), ou alguma combinação da mesma.
[00166] Em certas formas de realização, o contacto no passo (b) do método é realizado com um excesso de peso em água em relação à matéria-prima (a2) (por exemplo, um silicato de metal alcalino como aqui descrito) . Em algumas formas de realização, o excesso de peso da água em relação à matéria-prima (a2) apresentado como uma proporção é de cerca de 1: 1, cerca de 2: 1, cerca de 3: 1, cerca de 4: 1, cerca de 5: 1, cerca de 6: 1, cerca de 7: 1, cerca de 8: 1, cerca de 9: 1, cerca de 10: 1, cerca de 11: 1, cerca de 12: 1, cerca de 13: 1, cerca de 14: 1, cerca de 15: 1, cerca de 16: 1, cerca de 17: 1, cerca de 18: 1, cerca de 19: 1 e cerca de 20: 1; onde, por exemplo, uma proporção de 4: 1 significa que a água está presente em 4 vezes a quantidade em peso da matériaprima (a2) utilizada. Em algumas formas de realização, o contacto no passo (b) do método é com uma razão em peso de material bruto
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47/144 de silicato de metal alcalino (a2) para água de cerca de 1: 1, cerca de 2: 1, cerca de 3: 1, cerca de 4: 1 cerca de 5: 1, cerca
| de | 6: | 1, cerca | de 7: | 1, cerca de 8: | 1, | cerca de | 9: | 1, cerca | de |
| 10 : | 1, | cerca de | 11: | 1, cerca de 12: | 1, | cerca de | 13: | 1, cerca | de |
| 14 : | 1 | cerca de | 15: 1 | , cerca de 16: | 1, | cerca de | 17 : | 1, cerca | de |
| 18 : | 1, | cerca de | 19: | 1 e cerca de 20 | : 1 | ; onde, por exemplo, ' | uma | ||
| proporção de 4: | 1 siqnifica que a maté | ria-prima | de | silicato | de | ||||
| metal | alcalino | está | presente a 4 vezes | a quantidade | em peso | da |
água utilizada.
[00167] Em algumas formas de realização, a mistura de matériaprima molda que é colocada em contato com a água é introduzida em um autoclave ou outro recipiente adequado ou recipiente de reação conhecido na técnica, de modo a preparar o material hidrotermicamente modificado formado no passo (c) . Em outras formas de realização, as condições de reação, tais como atmosfera, tempo, temperatura e pressão podem ser moduladas para ajustar as propriedades do produto. Em certas formas de realização, a modificação destes parâmetros pode ser utilizada para ajustar as quantidades relativas das fases constituintes, incluindo mas não se limitando à fase amorfa, hidrato de silicato de cálcio, hidroqarnete, tobermorita e K-feldspato. Em alqumas formas de realização, estes parâmetros podem ser ajustados para conduzir a conversão do aluminossilicato alcalino (por exemplo, K-feldspato) especificamente em outras fases tais como fase (s) amorfa (s) e/ou fase (s) de hidrato de silicato de cálcio (CS-H; tobermorita). Em certas formas de realização, as propriedades de lixiviação dos materiais hidrotermicamente modificados e/ou materiais hidrotermicamente modificados secos
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48/144 aqui proporcionados são ajustadas ajustando os parâmetros acima mencionados.
[00168] Em algumas formas de realização, a pressão utilizada no passo de processamento hidrotérmico (c) varia de cerca de 5-85 atm. Em certas formas de realização, o passo de processamento hidrotérmico (c) é realizado a pressões de cerca de 5 atm, de cerca de 10 atm, de cerca de 15 atm, de cerca de 20 atm, de cerca de 25 atm, de cerca de 30 atm , de cerca de 40 atm, de cerca de 45 atm, de cerca de 50 atm, de cerca de 55 atm, de cerca de 60 atm, de cerca de 65 atm, de cerca de 70 atm, de cerca de 75 atm, de cerca de 80 atm e quaisquer intervalos de valores entre qualquer um desses valores. Em algumas formas de realização, o passo de processamento hidrotérmico (c) é realizado em intervalos de temperatura de cerca de 120 °C-300 °C. Em certas formas de realização, o passo de processamento hidrotérmico (c) é realizado a uma temperatura de cerca de 120 °C, cerca de 130° C, cerca de 140 °C, cerca de 150 °C, cerca de 160 °C, cerca de 170 °C, cerca de 180 °C, cerca de 190 °C, cerca de 200 °C, cerca de 210 °C, cerca de 220 °C, cerca de 230 °C, cerca de 240 °C, cerca de 250 °C, cerca de 260 °C, cerca de 270 °C cerca de 280 °C, cerca de 290 °C, cerca de 300 °C e todos os intervalos de valores entre qualquer um desses valores.
Em algumas formas de realização, a duração do passo (c) do método (isto é, o passo de processamento hidrotérmico) varia entre cerca de 0,1-20 horas. Em certas formas de realização, a duração do passo (c) do método é de cerca de 0,1 h, cerca de 0,25 h, cerca de 0,5 h, cerca de 0,75 h, cerca de 1 h, cerca de 2 h, cerca de 3 h, cerca de 4 h, cerca de 5 h, cerca de 6 h, cerca de 7 h, cerca de 8 h, cerca de 9 h, cerca de 10 h, cerca de 11 h, cerca
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49/144 de 12 h, cerca de 13 h, cerca de 14 h, cerca de 15 h, cerca de 16 h, cerca de 17 h 18 h, cerca de 19 h, cerca de 20 h e toda a faixas de valores entre elas. Em algumas formas de realização, o passo de processamento hidrotérmico (c) é realizado a intervalos de pressão de cerca de 5-85 atm, a temperatura varia de cerca de 120 °C-300 °C, para uma duração que varia entre cerca de 0,1-20 horas. Em geral, o passo de processamento hidrotérmico (c) pode ser realizado em qualquer atmosfera apropriada, tal como, por exemplo, uma atmosfera reativa ou uma atmosfera inerte. Em certas formas de realização, a composição atmosférica do passo de processamento hidrotérmico (c) inclui, mas não está limitada a argônio (Ar), nitrogênio (N), ar, dióxido de carbono (CO2), ou suas misturas.
[00169] O material hidrotermicamente modificado formado no passo (c), pode incluir, por exemplo, uma forma alterada de um aluminossilicato de metal alcalino em relação à forma do aluminossilicato de metal alcalino na matéria-prima. A forma alterada do aluminossilicato de metal alcalino pode conter alguma quantidade de um metal alcalino, metal alcalino-terroso ou outro metal ou espécies iônicas trocadas de outros materiais (por exemplo, CaO, Ca(OH)2 etc., presentes na mistura aquecida na presença de água, opcionalmente sob pressão e/ou atmosfera modificada como descrito em várias formas de realização aqui). Os aluminossilicatos de metais alcalinos, como exemplo, podem consistir em aluminossilicatos de potássio (por exemplo, Kfeldspato, sienito ultrapotássico ou qualquer um dos outros materiais descritos na presente invenção).
[00170] Em algumas formas de realização, o método inclui um passo de secagem (d), em que o material hidrotermicamente modificado
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50/144 formado no passo (c) e pelo menos uma porção da fase aquosa sobrenadante formada durante o processamento hidrotérmico (por exemplo, a água adicionada no passo (b) entrando em contato com o material hidrotermicamente modificado) são secos em conjunto. Em algumas concretizações, a secagem do passo (d) é realizada a uma temperatura de cerca de 20 ° C a cerca de 300 ° C (eg, de cerca de 30 ° C a cerca de 290 ° C, de cerca de 40 ° C a cerca de 280 ° C, de cerca de 50 ° C a cerca de 270 °C, de cerca de 60 °C a cerca de 260 °C, de cerca de 70 °C a cerca de 250 °C, de cerca de 80 °C a cerca de 240 °C, de cerca de 90 °C a cerca de 230 °C, de cerca de 100 °C a cerca de 220 °C, de cerca de 110 °C a cerca de 210 °C, de cerca de 120 °C a cerca de 200 °C, de cerca de 130 °C a cerca de 190 °C, de cerca de 140 °C a cerca de 180 °C, ou de cerca de 150 °C a cerca de 170 °C). Em algumas concretizações, o passo de secagem é realizado a uma temperatura de cerca de 50 °C a cerca de 160 °C (por exemplo, de cerca de 60 °C a cerca de 150 °C, de cerca de 70 °C a cerca de 140 °C, de cerca de 80 °C a cerca de 130 °C , de cerca de 90 °C a cerca de 120 °C, ou de cerca de 100 °C a cerca de 110 °C).
Em algumas formas de realização, o passo de secagem é realizado a uma temperatura de pelo menos cerca de 20 ° C (por exemplo, pelo menos cerca de 25 ° C, pelo menos cerca de 30 ° C, pelo menos cerca de 40 ° C, pelo menos cerca de 50 °C, pelo menos cerca de 70 °C, pelo menos cerca de 80 , C, pelo menos cerca de 90 °C, pelo menos cerca de 100 °C, pelo menos cerca de 110 °C, pelo menos cerca de 120 °C, pelo menos cerca de 130 °C, pelo menos cerca de 140 °C, pelo menos cerca de 150 °C, pelo menos cerca de 160 °C, pelo menos cerca de 170 °C, pelo menos cerca de 180 °C, ou pelo menos cerca de 190 °C) e / ou no
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51/144 máximo cerca de 300 °C (por exemplo, no máximo cerca de 290 °C, no máximo cerca de 280 °C, no máximo cerca de 270 °C, no máximo cerca de 260 °C, no máximo cerca de 250 °C, no máximo cerca de 240 °C, no máximo cerca de 230 ° C, no máximo cerca de 220 ° C, ou no máximo cerca de 210 °C) . Em algumas formas de realização, a secagem é realizada sob temperaturas ambientes, por exemplo, permitindo que a água sobrenadante evapore. Em certas formas de realização, o passo de secagem (d) é realizado usando secagem instantânea. Em algumas formas de realização, o passo de secagem (d) ocorre durante um período de cerca de 1 minuto (min) a cerca de 24 horas (h) (por exemplo, desde cerca de 5 min a cerca de 23 h, desde cerca de 10 min a cerca de 22 h, de cerca de 20 min a cerca de 21 h, de cerca de 30 min a cerca de 20 h, de cerca de 40 min a cerca de 19 h, de cerca de 50 min a cerca de 18 h, de cerca de 1 h a cerca de 17 h, de cerca de 2 h a cerca de 16 h, de cerca de 3 h a cerca de 15 h, de cerca de 4 h a cerca de 14 h, de cerca de 5 h a cerca de 13 h, de cerca de 6 h a cerca de 12 h, de cerca de 7 h a cerca de 11 h de cerca de 8 h a cerca de 10 h).
Em algumas formas de realização, a etapa de secagem ocorre por uma duração de cerca de 12 h a cerca de 24 h (por exemplo, de cerca de 13 h a cerca de 23 h, de cerca de 14 h a cerca de 22 h, de cerca de 15 h a cerca de 21 h, de cerca de 16 h a cerca de 20 h, ou de cerca de 17 h a cerca de 19 h) . Em alguns aspectos, o passo de secagem (d) é realizado durante pelo menos cerca de 1 min (eg, pelo menos cerca de 5 min, pelo menos cerca de 10 min, pelo menos cerca de 20 min, pelo menos cerca de 30 min, a menos cerca de 40 min, pelo menos cerca de 50 min, pelo menos cerca de 1 h, pelo menos cerca de 2 h, pelo menos cerca de 3 h, pelo menos
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52/144 cerca de 4 h, pelo menos cerca de 5 h, pelo menos cerca de 6 h, pelo menos cerca de 7 h, pelo menos cerca de 8 h, ou pelo menos cerca de 9 h) e/ou no máximo cerca de 24 h (por exemplo, no máximo cerca de 23 h, no máximo cerca de 22 h, no máximo cerca de 21 h, no máximo cerca de 20 h, no máximo cerca de 19 h, no máximo cerca de 18 h, no máximo cerca de 17 h, no máximo cerca de 16 h, no máximo cerca de 15 h, no máximo cerca de 14 h, no máximo cerca de 13 h, no máximo cerca de 12 h ou no máximo cerca de 11) . Em algumas concretizações, a secagem do passo (d) é realizada a uma pressão de cerca de 1 bar a cerca de 30 bar (eg, de cerca de 2 bar a cerca de 29 bar, de cerca de 3 bar a cerca de 28 bar, de cerca de 4 bar a cerca de 27 bar, de cerca de 5 bar a cerca de 26 bar, de cerca de 6 bar a cerca de 25 bar, de cerca de 7 bar a cerca de 24 bar, de cerca de 8 bar a cerca de 23 bar, de cerca de 9 bar a cerca de 22 bar de cerca de 10 bar a cerca de 21 bar, de cerca de 11 bar a cerca de 20 bar, de cerca de 12 bar a cerca de 19 bar, de cerca de 13 bar a cerca de 18 bar, de cerca de 14 bar a cerca de 17 bar ou de cerca de 15 bar para cerca de 16 bar) . Em algumas concretizações, o passo de secagem (d) é realizado a uma pressão de pelo menos cerca de 1 bar (por exemplo, pelo menos cerca de 2 bar, pelo menos cerca de 3 bar, pelo menos cerca de 4 bar, pelo menos cerca de 5 bar, pelo menos cerca de 6 bar, pelo menos cerca de 7 bar, pelo menos cerca de 8 bar, pelo menos cerca de 9 bar, ou pelo menos cerca de 10 bar) e / ou no máximo cerca de 30 bar (por exemplo, no máximo cerca de 25 bar) cerca de 20 bar, no máximo cerca de 15 bar, no máximo cerca de 14 bar, no máximo cerca de 13 bar, no máximo cerca de 12 bar, ou no máximo cerca de 11 bar). Em algumas formas de realização, o passo de secagem (d) é realizado sob
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53/144 pressões ambientais (por exemplo, cerca de 1 bar). Em algumas formas de realização, a secagem i^Urealizada a duas ou mais temperaturas diferentes (por exemplo, durante um periodo de tempo a uma temperatura particular, depois por outro periodo de tempo a uma temperatura diferente) , a duas ou mais pressões diferentes e/ou para dois ou mais prazos diferentes. Deve ser entendido que várias combinações dos parâmetros do processo
| anterior para o | passo | de | secagem (d) | podem | ser utilizadas |
| conforme apropriado. | |||||
| [00171] Em certas | formas | de | realização, o | passo | de processamento |
| hidrotérmico (c) | e a | secagem do pass | o (d) | são realizados |
independentemente sob uma atmosfera inerte ou uma atmosfera reativa. Como exemplo, em algumas formas de realização, o passo (c) é realizado numa atmosfera inerte, e o passo (d) é realizado numa atmosfera inerte. Como outro exemplo, em certas formas de realização, o passo (c) é realizado numa atmosfera reativa, e o passo (d) é realizado numa atmosfera inerte. Como outro exemplo, em algumas formas de realização, o passo (c) é realizado numa atmosfera inerte e o passo (d) é realizado numa atmosfera reativa. Como ainda outro exemplo, em algumas formas de realização, o passo (c) é realizado numa atmosfera reativa e o passo (d) é realizado numa atmosfera reativa. Em algumas formas de realização, uma atmosfera inerte compreende Ar e / ou N2. Em certas formas de realização, uma atmosfera reativa compreende ar, oxigênio, dióxido de carbono, monóxido de carbono e/ou amoníaco. Em algumas formas de realização, o passo (c) do método é realizado sob uma atmosfera inerte compreendendo Ar, ou uma atmosfera reativa compreendendo ar ou dióxido de carbono. Em certas formas de realização, o passo de secagem (d) do método é
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54/144 realizado sob uma atmosfera inerte compreendendo Ar, ou uma atmosfera reativa compreendendo ar ou dióxido de carbono.
Em algumas formas de realização, o passo (c) e/ou passo (d) é realizado ao ar.
[00172] Em algumas formas de realização, uma atmosfera reativa pode compreender um gás inerte tal como Ar ou N2, desde que outros componentes da atmosfera sejam reativos. Por exemplo, o ar é uma mistura de N2, que geralmente é inerte, e oxigênio e traços de CO2, que são reativos. O termo atmosfera reativa, portanto, não exclui composições de gases que incluem gases inertes, desde que pelo menos um dos gases na atmosfera seja reativo. A percentagem de gás reativo como aqui descrito numa atmosfera reativa pode ser pelo menos cerca de 10% e pode ser até 100% (em volume), incluindo cerca de 10%, cerca de 15%, cerca de 20%, cerca de 25%, cerca de 30%, cerca de 35%, cerca de 40%, cerca de 45%, cerca de 50%, cerca de 55%, cerca de 60%, cerca de 65%, cerca de 70%, cerca de 75%, cerca de 80%, cerca de 85%, cerca de 95%, ou cerca de 100% em volume, incluindo todos os intervalos e sub-intervalos entre qualquer um desses valores. Qualquer combinação de gás inerte e reativo aqui descrita pode ser usada.
[00173] As condições utilizadas para a secagem do material hidrotermicamente modificado formado no passo (c) podem influenciar as propriedades fundamentais (por exemplo, mineralogia) do material hidrotermicamente modificado seco, tais como, por exemplo, propriedades elementares de lixiviação e/ou porosidade do material hidrotermicamente modificado seco. Em algumas concretizações, o passo (d) de secagem do material hidrotermicamente modificado do passo (c) pode incluir a secagem
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55/144 do material hidrotermicamente modificado na presença do sobrenadante (por exemplo, fase aquosa) presente durante o passo (c) , de tai forma que qualquer espécie que se dissolve no sobrenadante poderia potencialmente ser recuperada como parte do material hidrotermicamente modificado seco. Em certas formas de realização, pelo menos uma porção do sobrenadante pode ser separada do material hidrotermicamente modificado antes do passo (d) de secagem do material, por exemplo, decantando ou filtrando uma porção (ou essencialmente toda) da água do reator em que o material hidrotermicamente modificado do passo (c) é preparado, secando depois o material resultante. Quando o material hidrotermicamente modificado do passo (c) é seco sem remoção / decantação prévia do sobrenadante, a secagem pode ser realizada através de qualquer meio adequado, tal como um fluxo de um gás desejado, de tal forma que o gás flua sobre uma lama produzida no passo (c) (isto é, a mistura do material hidrotermicamente modificado suspenso no sobrenadante). Em certas formas de realização, a secagem do material hidrotermicamente modificado do passo (c) na presença do sobrenadante pode ser realizada por qualquer método apropriado conhecido na técnica, incluindo, mas não limitado a borbulhar um gás diretamente através da suspensão. Em algumas formas de realização, o passo de secagem (d) inclui secagem adiabática ou secagem não adiabática. Com secadores adiabáticos, materiais sólidos podem ser expostos a gases aquecidos através de métodos como soprar gás pela superfície (circulação cruzada), soprar gás através de leitos sólidos (através da circulação), soltar sólidos lentamente através de um fluxo de gás lento (como num secador rotativo), soprando gases através de um leito de sólidos que fluidizam as partículas (isto
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56/144 é, secador de leito fluidizado) e passando sólidos através de uma corrente de gás quente de alta velocidade (secagem instantânea). A secagem pode ocorrer através de qualquer mecanismo apropriado de transferência de calor incluindo, mas não limitado a: direto (convecção), indireto (condução), radiante ou dielétrico. Em algumas formas de realização, os materiais hidrotermicamente modificados preparados são, por exemplo, secos em estufa para produzir materiais hidrotermicamente modificados secos. Em algumas formas de realização, a secagem em estufa é realizada a cerca de 90°C durante 18 horas.
[00174] Em várias formas de realização, a etapa de secagem (d) é realizada na presença de sobrenadante (água) ou após pelo menos uma porção do sobrenadante ter sido separada como descrito acima, e utiliza ar, argônio, dióxido de carbono, vácuo ou qualquer combinação destes. Em certas formas de realização, o passo de secagem (d) é realizado com um ou mais gases reativos compreendendo amoníaco, dióxido de carbono, monóxido de carbono, oxigênio, ar ou suas combinações. Em algumas formas de realização, o passo de secagem (d) é realizado com um ou mais gases inertes, tais como argônio ou nitrogênio. Em algumas formas de realização, o passo de secagem (d) é realizado com ar. Em certas formas de realização, o passo de secagem (d) é realizado com Ar. Em algumas formas de realização, o passo de secagem (d) é realizado com dióxido de carbono. Em certas formas de realização, o passo de secagem (d) é realizado sob vácuo. Em algumas formas de realização, o material é rapidamente secado no passo de secagem (d).
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57/144 [00175] Em várias formas de realização, a presente divulgação proporciona métodos de preparação de um material hidrotermicamente modificado e/ou um material hidrotermicamente modificado seco, que liberta facilmente ions (por exemplo, ions de metais alcalinos tais como K+) . Num passo (a) , os modos podem incluir a formação de uma mistura de alimentação (ou matéria-prima) compreendendo partículas de uma ou mais matérias-primas (al) que podem ser em várias formas de realização um ou mais compostos selecionados de, por exemplo, um óxido de metal alcalino , um hidróxido de metal alcalino, um óxido de metal alcalino-terroso e hidróxido de metal alcalinoterroso, e suas combinações, e matéria-prima (a2) que pode incluir um ou mais materiais de partida de silicato de metal alcalino. No passo (b), a mistura do passo (a) pode ser contatada com água. No passo (c) , a mistura de alimentação do passo (b) pode ser sujeita a uma temperatura e pressão durante um tempo suficiente para formar um material hidrotermicamente modificado, no qual o material de partida de silicato de metal alcalino (a2) é alterado, por exemplo por troca de íons presentes no componente (al) com íons presentes no componente de partida (a2). O material hidrotermicamente modificado resultante pode compreender, por exemplo, (cl) uma forma alterada e/ou inalterada do silicato de metal alcalino de (a2), compreendendo até cerca de 15% em peso do metal alcalino e/ou metal alcalino-terroso de um ou mais compostos de (al) e (c2), uma ou mais fases de silicato de metal alcalino e/ou metal alcalino-terroso substancialmente enriquecidas com íons de metais alcalino-terrosos. Em outras várias formas de realização da divulgação, o material hidrotermicamente modificado compreende (cl), uma forma alterada
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58/144 e/ou inalterada do silicato de metal alcalino de (a2) compreendendo até cerca de 1% em peso, até cerca de 2 % em peso, até cerca de 3 % em peso, até cerca de 4% em peso, até cerca de 5 % em peso, até cerca de 6 % em peso, até cerca de 7 % em peso, até cerca de 8% em peso, até cerca de 9 % em peso, até cerca de 10 % em peso, até cerca de 11 % em peso, até cerca de 12 % em peso, até cerca de 13 % em peso, até cerca de 14 % em peso, até cerca de 15 % em peso do metal alcalino e/ou metal alcalinoterroso de um ou mais compostos de (al), incluindo todos os intervalos de valores entre eles. No passo (d), o material hidrotermicamente modificado é seco para formar um material hidrotermicamente modificado e seco que libera mais rapidamente espécies iônicas, tais como, por exemplo, ions de metal alcalino (K+) , Na+, etc.) ou outras espécies iônicas, tais como silicatos, incluindo sais de silicato, Mg2+, Ca2+, etc.
[00176] Em algumas formas de realização, a presente divulgação fornece um método de preparação de um material hidrotermicamente modificado seco que possui liberação melhorada de ions de metal alcalino (ou outros) em comparação com o material inicial de silicato de metal alcalino (por exemplo, compreendendo aluminossilicatos de potássio) do qual ele foi preparado.
[00177] Em várias formas de realização da presente divulgação, um material hidrotermicamente modificado e/ou um material hidrotermicamente modificado seco, é um material liberador de ions, tal como, por exemplo, um material liberador de ions alcalinos (ex., material de liberação iônica K+) e/ou um material de liberação de ions Na+) . Em certas formas de realização, um material hidrotermicamente modificado seco é um material liberador de ions de metal alcalino-terroso (por
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59/144 exemplo, um material de liberação de ions Ca2 + e / ou um material de liberação de ions Mg2 +). Em algumas formas de realização, um material hidrotermicamente modificado seco é um material liberador de íon alumínio (por exemplo, Al3+) . Em certas formas de realização, um material hidrotermicamente modificado seco libera Si, por exemplo, na forma de um sal de silicato.
[00178] Em várias formas de realização, como descrito acima, a mistura de matéria-prima compreende um ou mais compostos de (al) e um ou mais compostos de (a2). Em algumas formas de realização, a mistura compreende um composto contendo cálcio e um composto contendo silício. Em várias formas de realização da presente divulgação, a razão do componente contendo cálcio (isto é, CaO, Ca(OH)2, CaCOs) para o material contendo silício (isto é, aluminossilicatos alcalinos tais como aluminossilicatos de potássio) podem ser usados para modular a capacidade de mineralogia, lixiviação, tamponamento, bem como outras propriedades do material hidrotermicamente modificado seco.
[00179] Sem guerer estar limitado pela teoria, acredita-se que em certas formas de realização, o aumento da razão Ca/Si na matéria-prima impulsiona a formação de produtos para a formação de hidrato de silicato dicálcico e/ou fase amorfa. Em certas formas de realização, o aumento da relação Ca/Si na matériaprima tem o efeito concorrente de diminuir a fase tobermorita. Em algumas formas de realização, a fase de hidrato de silicato dicálcico pode ser obtida em níveis mais elevados do que a fase de tobermorita, aumentando a relação Ca/Si na mistura de alimentação. Em várias formas de realização, a relação Ca/Si é de cerca de 0,025 a cerca de 0,9. Em certas formas de realização, a proporção Ca/Si é cerca de 0,025, cerca de 0,05, cerca de
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| o, | 075, | cerca | de | 0 | , 1, | cerca | de | 0,125, | cerca | de | 0,150, | cerca | de |
| o, | 175, | cerca | de | 0 | ,2, | cerca | de | 0,225, | cerca | de | 0,250, | cerca | de |
| o, | 275, | cerca | de | 0 | ,3, | cerca | de | 0,325, | cerca | de | 0,350, | cerca | de |
| o, | 375, | cerca | de | 0 | ,4, | cerca | de | 0,425, | cerca | de | 0,450, | cerca | de |
| o, | 475, | cerca | de | 0 | ,5, | cerca | de | 0,525, | cerca | de | 0,550, | cerca | de |
| o, | 575, | cerca | de | 0 | cerca | de | 0,625, | cerca | de | 0,650, | cerca | de | |
| o, | 675, | cerca | de | 0 | ,7, | cerca | de | 0,725, | cerca | de | 0,750, | cerca | de |
| o, | 775, | cerca | de | 0 | ,8, | cerca | de | 0,825, | cerca | de | 0,850, | cerca | de |
| o, | 875, | cerca | de | 0, | 90, | incluindo | toda faixa entre | qualquer destes |
valores .
[00180] Em algumas revelações, o material hidrotermicamente modificado seco compreende cerca de 15-65% em peso de uma fase K-feldspato, cerca de 0-5% em peso de uma fase de tobermorita, cerca de 0 a 20% em peso de uma fase de hidrogarnete, cerca de 5-30% em peso de uma fase de hidrato de silicato dicálcico, cerca de 15-35% em peso de uma fase amorfa. Em certas formas de realização, o material hidrotermicamente modificado seco compreende cerca de 15% em peso de uma fase K-feldspato, cerca de 18% em peso de uma fase de hidrogarnete, cerca de 30% em peso de uma fase de hidrato de silicato dicálcico e cerca de 35% em peso de uma fase amorfa.
[00181] Em várias formas de realização, o material hidrotermicamente modificado ou hidrotermicamente modificado seco, da presente divulgação, compreende cerca de 45-65% em peso de uma fase K-feldspato, cerca de 1-10 % em peso de uma fase de tobermorita, cerca de 1-10 % em peso de uma fase de hidrogarnete, cerca de 1-10% em peso de uma fase de hidrato de silicato dicálcico e cerca de 20-40% em peso de uma fase amorfa.
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61/144 [00182]
Em certas formas de realização o material hidrotermicamente modificado ou material hidrotermicamente modificado seco compreende cerca de
35% em peso em peso, cerca de 37% em peso, cerca de 38 % em peso, cerca de % em peso, cerca de 40 % em peso, cerca de 41 % em peso, cerca de 42 % em peso de 43 % em peso, cerca de 44 % em peso cerca de 45 % em peso de uma fase
K-feldspato cerca de 46 % em peso cerca de 47 em peso de 4 8 em peso de 4 9 % em peso de 5 0 % em peso de 51 % em peso de 52 % em peso de 53 % em peso de 54 % em peso cerca de 55 % em peso cerca de 56 % em peso cerca de 57 % em peso cerca de 58 em peso cerca de 59 em peso de 60 % em peso de 61 % em peso de 62 % em peso de 63% em peso de 64 % em peso de 65 % em peso cerca de 66 % em peso cerca de 67 % em peso cerca de 68 % em peso peso cerca de 70 em peso cerca de 71 % em peso, cerca de 72 % em peso, cerca de em peso de 74 % em peso de 75 % em peso de uma fase alterada de feldspato-K (ou sej a alterada em comparação com as fases Kfeldspato presentes na alimentação) , incluindo todas as faixas entre elas.
Em outras formas de realização material modificado ou hidrotermicamente hidrotermicamente modificado
| seco | compreende | cerca | de | 1% em | peso, | cerca | de | 2 | % em | peso, | cerca |
| de 3 | % em peso, | cerca | de | 4 % em | peso, | cerca | de | 5 | % em | peso, | cerca |
| de 6 | % em peso, | cerca | de | 7 % em | peso, | cerca | de | 8 | % em | peso, | cerca |
de cerca de 10 % de 11 em peso em peso em peso cerca de 12 % em peso, cerca de 13 % em peso cerca de 14 % em peso, cerca de 15 em peso cerca de de 17%
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62/144 cerca de 18 % em peso, cerca de 19 % em peso cerca de 20% em pso de uma fase de tobermorita, incluindo todos os intervalos entre qualquer um desses valores.
[00184] Em várias outras formas de realização, o material hidrotermicamente modificado ou hidrotermicamente modificado
| seco | compreende | cerca | de | 1% em | peso, | cerca | de | 2 | % em | peso, | cerca |
| de 3 | % em peso, | cerca | de | 4 % em | peso, | cerca | de | 5 | % em | peso, | cerca |
| de 6 | % em peso, | cerca | de | 7 % em | peso, | cerca | de | 8 | % em | peso, | cerca |
de 9 % em peso, cerca de 10 % em peso, cerca de 11 % em peso, cerca de 12 % em peso, cerca de 13 % em peso, cerca de 14 % em peso, cerca de 15 % em peso, cerca de 16% em peso, cerca de 17% em peso, cerca de 18 % em peso, cerca de 19% em peso, cerca de 20% em peso de uma fase de hidrogarnete, incluindo todos os intervalos entre qualquer um destes valores.
[00185] Em algumas formas de realização, o material hidrotermicamente modificado ou hidrotermicamente modificado
| seco | compreende | cerca | de 1 | % em | peso | . %, cerca de 2 | % | em | peso, | |
| cerca | de | 3 % em | peso, | cerca | de 4 | % em | peso, cerca de 5 | % | em | peso, |
| cerca | de | 6 % em | peso, | cerca | de 7 | % em | peso, cerca de 8 | % | em | peso, |
| cerca | de | 9 % eir | i peso, | cerca de | 10 % | em peso, cerca | de | 11 | % em |
peso, cerca de 12 % em peso, cerca de 13 % em peso, cerca de 14 % em peso, cerca de 15 % em peso, cerca de 16% %, cerca de 17% %, cerca de 18 % em peso, cerca de 19% %, cerca de 20% % de uma fase de hidrato de silicato dicálcico, incluindo todas as faixas entre qualquer destes valores.
[00186] Em certas outras formas de realização, o material hidrotermicamente modificado ou seco compreende cerca de 10% em cerca de 14 % em peso, cerca de hidrotermicamente modificado peso, cerca de 12 % em peso, 16% %, cerca de 18 % em peso,
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63/144 cerca de 20 % em peso, cerca de 22 % em peso, cerca de 24 % em peso, cerca de 26 % em peso, cerca de 28 % em peso, cerca de 30 % em peso, cerca de 32 % em peso, cerca de 34 % em peso, cerca de 36 % em peso, cerca de 38 % em peso, cerca de 40 % em peso, cerca de 42 % em peso, cerca de 44 % em peso, cerca de 46 % em peso, cerca de 48 % em peso, cerca de 50 % em peso de uma fase amorfa, incluindo todas as faixas entre qualquer um desses valores.
[00187] Em algumas formas de realização, o material hidrotermicamente modificado ou hidrotermicamente modificado seco compreende ainda espécies carbonadas. Em certas formas de realização, o material hidrotermicamente modificado ou hidrotermicamente modificado seco compreende cerca de 0-20% % em peso de uma espécie carbonadas. Em algumas formas de realização, o material hidrotermicamente modificado ou hidrotermicamente modificado seco compreende cerca de 0% em peso, cerca de 1% em peso, cerca de 2% em peso, cerca de 3 % em peso, cerca de 4 % em peso, cerca de 5 % em peso, cerca de 6 % em peso, cerca de 7 % em peso, cerca de 8 % em peso, cerca de 9 % em peso, cerca de 10 % em peso, cerca de 11 % em peso, cerca de 12 % em peso, cerca de 13 % em peso, cerca de 14 % em peso, cerca de 15 % em peso, cerca de 16% em peso, cerca de 17% em peso, cerca de 18 % em peso, cerca de 19% em peso ou cerca de 20% em peso de espécies carbonadas, incluindo todas as faixas entre qualquer um desses valores. As espécies carbonadas podem incluir, por exemplo, K2CO3, Na2COs, MgCOs e/ou CaCOs. Em algumas formas de realização, o material hidrotermicamente modificado ou hidrotermicamente modificado seco compreende adicionalmente carbonates de potássio, carbonates de cálcio, carbonates de sódio e quaisquer
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64/144 combinações destes. Em várias formas de realização, o material hidrotermicamente modificado ou hidrotermicamente modificado seco compreende ainda carbonates de potássio, carbonatos de cálcio e suas combinações. Em algumas formas de realização, as combinações de carbonatos de potássio e carbonatos de cálcio incluem btsesquilite e/ou fairchildite. Sem querer estar limitado pela teoria, acredita-se que os carbonatos podem contribuir para a regulação das propriedades do pH do material e podem ser usados para capturar CO2 atmosférico. Em várias formas de realização, a espécie carbonada é uma fase de calcite. Em algumas formas de realização, a fase de calcite está presente em cerca de 0% em peso (por exemplo, está presente, no máximo, apenas uma quantidade vestigial), cerca de 1% em peso, cerca de 2% em peso, cerca de 3 % em peso, cerca de 4 % em peso, cerca de 5 % em peso, cerca de 6 % em peso, cerca de 7 % em peso, cerca de 8 % em peso, cerca de 9 % em peso, cerca de 10 % em peso,
| cerca de | 11 | % | em | peso, cerca | de | 12 | % | em | peso, cerca de | 13 | % | em |
| peso, cerca | de | 14 | % em peso, | cerca | de | 15 | % em peso, cerca | de | 16 | |||
| %, cerca | de | 17 | % | em peso, cerca | de | 18 | % | em peso, cerca | de | 19 | % |
em peso, cerca de 20 % em peso, incluindo todos os intervalos entre qualquer um desses valores. Em certas formas de realização, o material hidrotermicamente modificado ou hidrotermicamente modificado seco eleva o pH de uma solução aquosa para uma faixa de cerca de 10 a cerca de 12. Esta característica dos materiais hidrotermicamente modificados ou hidrotermicamente modificados secos pode melhorar a saúde do solo e/ou reduzir os niveis de acidez que podem ser prejudiciais na agricultura. Assim, os materiais hidrotermicamente modificados ou hidrotermicamente modificados secos da presente divulgação podem substituir ou
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65/144 reduzir a necessidade de cal ou outros condicionadores do solo que modifiquem o pH.
[00188] Sem querer estar limitado pela teoria, acredita-se que, usando um gás compreendendo CO2 durante a etapa de secagem (d) pode facilitar uma reação de descalcificação que ocorre quando as fases de hidrato de silicato de cálcio (C-S-H) são expostas ao CO2 · Em algumas formas de realização, a descalcificação que ocorre sob uma atmosfera compreendendo CO2 resulta na produção de uma fase de calcite (isto é, a forma polimórfica estável de CaCOs) proporcionada pela descalcificação do cálcio na fase CS-H. Em certas formas de realização, acredita-se que a fase de calcite é responsável por capturar o potássio, resultando um material hidrotermicamente modificado seco que exibe uma liberação de potássio relativamente lenta ou continua. Em algumas formas de realização, a liberação de potássio modificada é mais lenta do que a liberação de potássio comparada com material idêntico que não foi exposto a CO2 durante a secagem, e se estende por um longo periodo de tempo. Em algumas formas de realização, acredita-se que a descalcificação de C-S-H conduz à produção de dióxido de silicio (S1O2). Em certas formas de realização, acredita-se que a descalcificação da fase C-S-H é acompanhada pela descalcificação do hidrogarnete no material hidrotermicamente modificado seco, conduzindo à produção adicional de óxido de alumínio (AI2O3) .
[00189] Os métodos divulgados podem ser realizados em processos descontínuos ou sob condições continuas. Em algumas formas de realização, a fase de silicato de metal alcalino e / ou de metal alcalino-terroso de (c2) compreende até cerca de 23% em peso de ions de metais alcalino-terrosos. Em certas formas de
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66/144 realização, a fase de silicate de metal alcalino e / ou de metal alcalino-terroso de (c2) compreende até cerca de 1% em peso, até cerca de 2 % em peso, até cerca de 3 % em peso, até cerca de 4 % em peso, até cerca de 5 % em peso, até cerca de 6 % em peso, até cerca de 7 % em peso, até cerca de 8 % em peso, até cerca de 9 % em peso, até cerca de 10 % em peso, até cerca de 11 % em peso, até cerca de 12 % em peso, até cerca de 13 % em peso, até cerca de 14 % em peso, até cerca de 15 % em peso, até cerca de 16 % em peso, até cerca de 17 % em peso, até cerca de 18 % em peso, até cerca de 19 % em peso, até cerca de 20 % em peso, até cerca de 21 % em peso, até cerca de 22 % em peso, até cerca de 23% em peso, de ions de metals alcalino-terrosos, incluindo todas as faixas entre qualquer destes valores.
[00190] Em algumas formas de realização, a fase de silicato de metal alcalino e / ou de metal alcalino-terroso de (c2) compreende uma média de cerca de 1% em peso, cerca de 2 % em peso, cerca de 3 % em peso, cerca de 4 % em peso, cerca de 5 % em peso de ions de metais alcalino-terrosos, incluindo todos os intervalos de valores entre eles. Em certas formas de realização, a fase de silicato de metal alcalino e / ou de metal alcalinoterroso de (c2) compreende uma média de cerca de 3% em peso de ions de metais alcalino-terrosos.
[00191] Muitos dos materiais aqui descritos foram caracterizados por Difração de Raios X em Pó (DRXP), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microanalisador de Sonda Eletrônica (ΕΡΜΑ), Distribuição de Tamanho de Partículas (PSD), Área de Superfície Especifica (de acordo com o BET (BET-SSA), e testes de lixiviação por lote (bem como outras técnicas conhecidas do perito na arte) possuem de fato as propriedades desejáveis acima mencionadas.
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Obteve-se uma compreensão da mineralogia dos materiais inventivos a partir de resultados de XRPD (por exemplo, Fig. 4E) e imagiologia (ex., Figs. 14 e 15), de modo que as fases minerais que compõem o material hidrotermicamente modificado ou hidrotermicamente modificado seco podem ser identificadas e quantificadas, bem como o seu grau de inclusões elementares em relação às fórmulas químicas estequiométricas. Foi observado que a estrutura de feldspato, como um exemplar material de partida de silicato de metal alcalino, sofre alterações estruturais e químicas, um fenômeno denominado alteração ou aqui alterado.
[00192] A partir da caracterização, verificou-se que o material apresenta propriedades complexas de mineralogia e propriedades químicas. Em algumas formas de realização, a distribuição de tamanho de partícula abrange diâmetros de partículas de ~ 0,1 pm a ~ 100 pm. Em outras concretizações, as fases minerais constituintes são compostos K-feldspato, hidrogarnete, hidrato de silicato α-dicálcico, tobermorita- 11 Â e compostos amorfos de cálcio-alumínio-silicato-hidrato alterados. Em certas formas de realização, as fases nucleadas in situ apresentam conteúdo não estequiométrico de Ca, Al e Si; além da hidrogarnete, observa-se extenso grau de inclusão de K em todas as estruturas minerais. Em certas formas de realização, vestígios de espécies carbonadas com níveis variáveis de K e Ca são também constituintes do material. Em várias formas de realização, o Kfeldspato alterado é substituído por Ca. Em algumas formas de realização, após a lixiviação, a disponibilidade de K, Si, Al e Ca no material hidrotermicamente modificado seco é aumentada em relação à matéria-prima de origem, sienito ultrapotássico, onde o potássio liberado do material hidrotermicamente modificado
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68/144 seco após 24 h demonstra ser duas ordens de magnitude maior do que na matéria-prima correspondente, sienito ultrapotássico.
[00193] Em algumas formas de realização da presente divulgação, o material hidrotermicamente modificado ou hidrotermicamente modificado seco, fornecido pelos métodos aqui descritos, compreende uma distribuição de tamanho de partícula multimodal compreendendo partículas com um diâmetro variando entre cerca de 5-1000 pm. Ainda em outrra forma de realização da presente divulgação, o material hidrotermicamente modificado ou hidrotermicamente modificado seco da presente divulgação compreende partículas agregadas que variam em tamanho desde cerca de 100-1000 pm. Em algumas formas de realização, a área superficial específica de acordo com o método BET (BET-SSA) foi de 15,1 m2 g_1 para o material hidrotermalmente modificado e 46,9 m2 g_1 para a mistura de alimentação.
[00194] Em várias formas de realização, os materiais hidrotermicamente modificados ou hidrotermicamente modificados secos, revelados, apresentam um intervalo médio de tamanho de
| partícula | de | cerca | de 0,5 | pm | a cerca de 250 pir | 1. | Em certas | formas | |||||||
| de | realização, | o tamanho | médio das | partículas | é | de | cerca | de | 0,5 | ||||||
| pm, | cerca | de | 1 | pm, | cerca | de | 1,5 | pm, | cerca | de | 2 | pm, | cerca | de | 2,5 |
| pm, | cerca | de | 3 | pm, | cerca | de | 3,5 | pm, | cerca | de | 4 | pm, | cerca | de | 4,5 |
| pm, | cerca | de | 5 | pm, | cerca | de | 5,5 | pm, | , cerca | de | 6 | pm, | cerca | de | 6, 5 |
| pm, | cerca | de | 7 | pm, | cerca | de | 7,5 | pm, | cerca | de | 8 | pm, | cerca | de | 8,5 |
| pm, | cerca | de | 9 | pm, | cerca | de | 9, 5 | pm, | cerca | de | 10 | pm, | cerca | de | 20 |
| pm, | cerca | de | 30 | pm, | cerca | de | 40 | pm , | , cerca | de | 50 | ) pm, | cerca | . de | 60 |
| pm, | cerca | de | 70 | pm, | cerca | de | 80 | pm, | cerca | de S | )0 | pm, | cerca | de | 100 |
| pm, | cerca | de | 110 pn | o, cerca de 120 pm, cerca de | 130 | pm, cerca | de |
140 pm, cerca de 150 pm, cerca de 160 pm, cerca de 170 pm, cerca
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69/144 de 180 pm, cerca de 190 μη, cerca de 200 μη, cerca de 210 μη, cerca de 220 μη, cerca de 230 μη, cerca de 240 μη, cerca de 250 pm, cerca de 260 μη, cerca de 270 μη, cerca de 280 μη, cerca de 290 pm , cerca de 330 μη, incluindo todos os intervalos entre qualquer um desses valores.
[00195] É aqui reconhecido que a mineralogia complexa, para além de outras características recentemente compreendidas, pode ser utilizada para ajustar as capacidades de lixiviação do material hidrotermicamente modificado seco. Em particular, experimentos de lixiviação (por exemplo, FIG. 24, FIG. 9B) foram utilizadas para avaliar a estabilidade das fases minerais por contato com água. A estabilidade química nesta área é entendida em relação à capacidade de liberar nutrientes vegetais e precisa ser contextualizada no contexto agronômico. Com esse entendimento, os materiais modificados hidrotermicamente secos podem ser projetados e preparados para atender a uma variedade ainda maior de necessidades de solo, com aplicações disponíveis em outras indústrias também.
[00196] Como descrito em detalhe ao longo desta descrição e nos Exemplos que se seguem, uma característica proeminente do material hidrotermicamente modificado seco é a disponibilidade de potássio (K +) , como evidenciado por testes de lixiviação (ver FIG. 24 para um exemplo representativo).
[00197] Sem querer estar limitado pela teoria, a evidência aqui apresentada indica que o mecanismo para tal disponibilidade aumentada de K é a alteração hidrotermal mediada por Ca do Kfeldspato, por exemplo, a dissolução hidrolítica da estrutura Kfeldspática associada à inclusão de Ca 2+ em vez de K+.
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Em algumas formas de realização, urn material hidrotermicamente modificado ou hidrotermicamente modificado seco liberta ions metálicos, tais como, por exemplo, K +.
[00198] Como referido aqui, o teste de liberação de potássio de 24 horas é realizado como segue. Uma quantidade de material é exposta a um excesso de 10 vezes de HNO3 a 10-5 M por 24 horas. A quantidade de ion de potássio liberada do material durante o período de 24 horas é a liberação de potássio do material de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas. Ao comparar a quantidade de liberação de potássio de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas, a quantidade de material testado para cada um dos diferentes materiais é a mesma.
[00199] Em algumas formas de realização, de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas, a quantidade de K+ liberada do material hidrotermicamente modificado seco é pelo menos 2 vezes superior à quantidade de K+ liberada por um ou mais dos materiais de partida de silicato de metal alcalino (a2) . Em várias formas de realização, de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas, a quantidade de K+ liberada do material hidrotermicamente modificado seco em relação à quantidade de K+ liberada por um ou mais materiais de partida de silicato de metal
| alcalino | de ( | a2) foi | 2 | vezes | maior, | 3 | vezes | maior, | 4 | vezes | |
| maior, | 5 | vezes | maior, | 6 | vezes | maior, | 7 | vezes | maior, | 8 | vezes |
| maior, | 9 | vezes | maior, | 10 | vezes | maior, | 15 | vezes | maior, | 20 | vezes |
| maior, | 25 | vezes | maior, | 30 | vezes | maior, | 35 | vezes | maior, | 40 | vezes |
| maior, | 45 | vezes | maior, | 50 | vezes | maior, | 55 | vezes | maior, | 60 | vezes |
| maior, | 65 | vezes | maior, | 70 | vezes | maior, | 75 | vezes | maior, | 80 | vezes |
| maior, | 85 | vezes | maior, | 90 | vezes | maior, | 95 | vezes | maior, | 100 | vezes |
maior, 150 vezes maior, 200 vezes maior, 250 vezes maior, 300
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71/144 vezes maior, 350 vezes maior, 400 vezes maior
450 vezes maior ou 500 vezes maior, incluindo todos os valores entre eles.
[00200] Em algumas formas de realização, a quantidade de K+ liberada do material hidrotermicamente modificado seco de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas varia de cerca de 5 a cerca de 25 g K+/kg de material hidrotermicamente modificado seco. Em certas formas de realização, a quantidade de K + liberada, de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas, é de cerca de 5 g K+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 6 g K+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 7 g K+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 8 g K+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 9 g K+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 10 g K+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 11 g K+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 12 g K+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 13 g K+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 14 g K+/kg de material hidrotérmico modificado, cerca de 15 g K+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 14 g K+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 16 g K+/kg material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 14 g K+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 17 g K+/kg de material hidrotérmico modificado, cerca de 18 g K+/kg material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 19 g K+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 20 g K+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 21 g K+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 22 g K+/kg de material hidrotérmicamente modificado seco,
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72/144 cerca de 23 g K+/Kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 24 g K+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, ou cerca de 25 g K+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, incluindo todos os valores e intervalos entre eles.
[00201] Em certas formas de realização, a liberação de K+ a partir de um material hidrotermicamente modificado é melhorada utilizando uma solução de pH 5 CsNOs / HNOs. Em várias formas de realização, a liberação de K+, a partir de um material hidrotermicamente modificado seco, após 24 h de exposição a um excesso de 10 vezes de CsNO3 ΙΟ-5 Μ / HNO3 é cerca de 1,1 vezes a cerca de 2 vezes superior à liberação de K+ pelo mesmo material em uma solução de lixiviação de pH 5 de HNO3. Em algumas modalidades, a lixiviação é cerca de 1,1 vezes superior, cerca de 1,2 vezes superior, cerca de 1,3 vezes superior, cerca de 1,4 vezes superior, cerca de 1,5 vezes superior, cerca de 1,6 vezes superior, cerca de 1,7 vezes superior, cerca de 1,8 vezes superior, cerca de 1,9 vezes superior, cerca de 2 vezes superior, incluindo todas as faixas e valores entre os mesmos. Sem estar vinculado a qualquer teoria particular, acredita-se que os componentes do sólido favorecem a captação de Cs+ e a liberação de K+.
[00202] Como aqui utilizado, o teste de liberação de potássio de um minuto é realizado como se segue. Uma quantidade de um material é exposta a um excesso de 10 vezes de HNO3 10 ~5 M por um minuto. A quantidade de ion de potássio liberada do material durante o período de um minuto é a liberação de potássio do material de acordo com o teste de liberação de potássio de um minuto. Em algumas modalidades, de acordo com o teste de
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73/144 liberação de potássio de um minuto, um material hidrotermicamente modificado seco libera pelo menos 5.000 mg (por exemplo, pelo menos 6.000 mg, pelo menos 7.000 mg, pelo menos 8.000 mg, pelo menos 9.000 mg, pelo menos 10.000 mg, pelo menos, 11.000 mg) de potássio por quilograma de material hidrotermicamente modificado seco.
[00203] Em algumas formas de realização, uma quantidade relativamente grande de potássio é inicialmente liberada de um material hidrotermicamente modificado seco, seguido por uma quantidade relativamente pequena de potássio liberada durante um periodo de tempo prolongado. Isto pode ser quantificado, por exemplo, medindo a liberação de potássio relativo, que é definida como X / Y, onde X é a quantidade de potássio liberada por um material de acordo com o teste de liberação de potássio de um minuto, e Y é a quantidade de potássio liberada pelo material de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas menos a quantidade de potássio liberada pelo material de acordo com o teste de liberação de potássio de um minuto. Em algumas formas de realização, um material hidrotermicamente modificado seco tem uma liberação relativa de potássio de cerca de cinco a cerca de 20 (por exemplo, de cerca de sete a cerca de 15, de cerca de nove a cerca de 12) . Em certas formas de realização, um material hidrotermicamente modificado seco tem uma liberação relativa de potássio de pelo menos cerca de cinco (ex., pelo menos cerca de seis, pelo menos cerca de sete, pelo menos cerca de oito, pelo menos cerca de nove, pelo menos cerca de 10 , pelo menos cerca de 11, pelo menos cerca de 12, pelo menos cerca de 13) e / ou no máximo cerca de 20 (por exemplo, no máximo cerca de 19, no máximo cerca de 18, no máximo cerca de
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17, no máximo cerca de 16, no máximo cerca de 15, no máximo cerca de 14) .
[00204] Em algumas formas de realização, o material hidrotermicamente modificado seco é capaz de liberar outros elementos para além de K. Em várias formas de realização, os elementos adicionais capazes de liberar do material incluem Al, Si, Ca, Na e Mg (por exemplo, na forma de sais solúveis, que podem conter os elementos notados na forma iônica).
[00205] Como aqui utilizado, o teste de liberação de cálcio de 24 horas é realizado como segue. Uma quantidade de material é exposta a um excesso de 10 vezes de HNOs 10 ~5 M por 24 horas. A quantidade de ion cálcio liberado do material durante o periodo de 24 horas é a liberação de cálcio do material de acordo com o teste de liberação de cálcio de 24 horas. Ao comparar a quantidade de liberação de cálcio de acordo com o teste de liberação de cálcio de 24 horas, a quantidade de material testado para cada um dos diferentes materiais é a mesma.
[00206] Em certas formas de realização da presente divulgação, de acordo com o teste de liberação de cálcio de 24 horas, a quantidade de Ca2+ liberada do material hidrotermicamente modificado ou hidrotermicamente modificado seco varia de cerca de 0,01 a cerca de 0,35 g de Ca2+ / kg de material hidrotérmico modificado. Em algumas formas de realização, a quantidade de Ca2+ liberada, de acordo com o teste de liberação de cálcio de 24 horas, foi de cerca de 0,01g Ca2/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,025g Ca2+/kg de material hidrotermicamente material modificado, cerca de 0,05 g Ca <2 +> / kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,075g Ca2+/ kg de material hidrotermicamente
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75/144 modificado seco, cerca de 0,1 g Ca 2+/ kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,125 g Ca 2+/ kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,15 g Ca2+/ kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,175 g Ca2+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,2 g Ca2+/kg de material hidrotérmicamente modificado seco, cerca de 0,225 g Ca2+/ kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,25 g Ca2+/ kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,275 g Ca2+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,3 g de Ca2+ / kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,325 g de Ca2+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,35 g de Ca2+/ kg de material hidrotermicamente modificado seco, incluindo todos os valores e intervalos entre eles.
[00207] Como utilizado aqui, o teste de liberação de alumínio de 24 horas é realizado como segue. Uma quantidade de material é exposta a um excesso de 10 vezes de HNO3 10f M por 24 horas. A quantidade de íon de alumínio liberado do material durante o período de 24 horas é a liberação de alumínio do material de acordo com o teste de liberação de alumínio de 24 horas. Ao comparar a quantidade de liberação de alumínio de acordo com o teste de liberação de alumínio de 24 horas, a quantidade de material testado para cada um dos diferentes materiais é a mesma.
[00208] Em algumas formas de realização da presente divulgação, de acordo com o teste de liberação de alumio de 24 horas, a quantidade de Al3+ liberada do material hidrotermicamente modificado ou hidrotermicamente modificado seco varia de cerca de 0,02 a cerca de 0,35 g Al3+/kg de material hidrotermicamente
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76/144 modificado seco. Em algumas formas de realização, a quantidade de Al3+ liberada de acordo com o teste de liberação de alumio de 24 horas foi de cerca de 0,02 g Al3+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,05 g Al3+/kg de material modificado hidrotermicamente seco, cerca de 0,075g Al3+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,1 g Al3+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,125 g Al3+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,15 g Al3+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,175 g Al3+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,2 g Al3+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,225 g Al3+/kg de material hidrotemicamente modificado seco, cerca de 0,25 g Al3+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,275 g Al3+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,3 g Al3+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,325 g Al3+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,35 g Al3+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, incluindo todos os valores e intervalos entre eles.
[00209] Como aqui utilizado, o teste de liberação de silicio de 24 horas é realizado como se segue. Uma quantidade de material é exposta a um excesso de 10 vezes de HNO3 10-5 M por 24 horas. A quantidade de silicio liberada do material durante o periodo de 24 horas é a liberação de silicio (por exemplo, na forma de silicatos solúveis, incluindo ácido ortossilicico e suas formas oligoméricas ou poliméricas) do material de acordo com o teste de liberação de silicio de 24 horas. Ao comparar a quantidade de liberação de silicio de acordo com o teste de liberação de
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77/144 silício de 24 horas, a quantidade de material testado para cada um dos diferentes materiais é a mesma.
[00210] Em algumas formas de realização, de acordo com o teste de liberação de silicio de 24 horas, a quantidade de silicio liberada do material hidrotermicamente modificado ou hidrotermicamente modificado seco varia de cerca de 0,1 a cerca de 1,5 g de silicio/kg de material hidrotermicamente modificado seco. Em certas formas de realização, a quantidade de silicio liberado, de acordo com o teste de liberação de silicio de 24 horas, foi de cerca de 0,1 g de silicio / kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,2 g de silicio / kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,3 g de silicio / kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,4 g de silicio / kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,5 g de silicio / kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,6 g de silicio / kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,7 g de silicio / kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,8 g de silicio / kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,9 g de silicio / kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 1 g de silicio / kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 1,1 g de silicio / kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 1,2 g de silicio / kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 1,3 g de silicio / kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 1,4 g de silicio / kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 1,5 g silicio/ kg de material hidrotermicamente modificado seco, incluindo todos os valores e intervalos entre eles.
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78/144 [00211] Como aqui utilizado, o teste de liberação de sódio de 24 horas é realizado como se segue. Uma quantidade de um material hidrotermicamente modificado ou material hidrotermicamente modificado seco é exposto a um excesso de 10 vezes de HNO3 10-5 M por 24 horas. A quantidade de sódio liberada do material durante o período de 24 horas é a liberação de sódio do material de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas. Ao comparar a quantidade de liberação de sódio de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas, a quantidade de material testado para cada um dos diferentes materiais é a mesma.
[00212] Ainda em outra forma de realização da presente divulgação, de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas, a quantidade de Na+ liberada do material hidrotermicamente modificado ou hidrotermicamente modificado seco varia de cerca de 0,01 a cerca de 0,1 g de Na+/kg material hidrotermicamente modificado seco. Em ainda outro, a quantidade de Na+ liberada de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas foi de cerca de 0,01 g de Na+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,015 g de Na+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,02 g de Na+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,025 g de Na+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,03 g de Na+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,035 g de Na+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,04 g de Na+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,045 g de Na+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,05 g de Na+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,055 g de Na+/kg de material hidrotermicamente
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79/144 modificado seco, cerca de 0,06 g de Na+/kg de material liberador de ion metal alcalino, cerca de 0,065 g de Na+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,07 g de Na+/kg de material hidrotermicacmente modificado seco, cerca de 0,075 g de Na+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,08 g de de Na+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,085 g de Na+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,09 g Na+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,095 g Na+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,1 g Na+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, incluindo todos os valores e intervalos entre eles.
[00213] Como utilizado aqui, o teste de liberação de magnésio de 24 horas é realizado como segue. Uma quantidade de um material hidrotermicamente modificado ou um material hidrotermicamente modificado seco é exposta a um excesso de 10 vezes de HNO3 10-5 M durante 24 horas. A quantidade de ion de magnésio liberado do material durante o periodo de 24 horas é a liberação de magnésio do material de acordo com o teste de liberação de magnésio de 24 horas. Ao comparar a quantidade de liberação de magnésio de acordo com o teste de liberação de magnésio de 24 horas, a quantidade de material testado para cada um dos diferentes materiais é a mesma.
[00214] Em algumas formas de realização da presente divulgação, de acordo com o teste de liberação de magnésio de 24 horas, a quantidade de magnésio liberada do material hidrotermicamente modificado ou hidrotermicamente modificado seco varia de cerca de 0,01 a cerca de 0,1 g Mg2+/kg do material hidrotermicamente modificado seco. Em algumas formas de realização, a quantidade
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80/144 de Mg2+ liberada de acordo com o teste de liberação de magnésio de 24 horas foi de cerca de 0,01 g de Mg2+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,015 g de Mg2+/kg material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,02 g de Mg2+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,025 g de de Mg2+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de de 0,03 g de Mg2+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,035 g de Mg2+/kgde material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,04 g de de Mg2+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,045 g de Mg2+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,05 g de Mg2+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,055 g de Mg2+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,06 g de Mg2+/kg de material liberador de ion alcalino metálico, cerca de 0,065 g de Mg2+/kg material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,07 g de Mg2+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,075 g de Mg2+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,08 g de Mg2+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,085 g de Mg2+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,09 g de de Mg2+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,095 g de Mg2+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, cerca de 0,1 g de Mg2+/kg de material hidrotermicamente modificado seco, incluindo todos os valores e faixas entre eles.
[00215] Com base no exposto, e sem querer estar limitado pela teoria, acredita-se que a mineralogia do material hidrotermicamente modificado ou hidrotermicamente modificado seco se adapte aos solos tropicais.
Em várias formas de
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81/144 realização, o K-feldspato alterado, como aqui descrito, é um potencial reservatório de nutrientes e contribui positivamente para a mecânica do solo. Acredita-se que a hidrogarnete estabiliza efetivamente Al, enquanto o hidrato de silicato adicálcico, tobermorita- 11 Â e o silicato-hidrato de cálcio amorfo são uma fonte de K, Si, Ca e alcalinidade. Com maior alcalinidade, um substituto para a calagem pode estar disponível. 0 Tobermorita pode atuar como um trocador de ions, especialmente se ocorrerem inclusões isomórficas, como as confirmadas neste estudo (Tabela 1; ESI-EPMA). Além disso, tobermoritas substituídos em Al podem mostrar uma seletividade mais alta para Cs, e possivelmente outros metais pesados, que podem ser particularmente úteis para remediar solos contaminados. A carga de tais fases minerais é prevista para beneficiar ainda mais os solos. Em pH mais baixo, os colóides do solo são carregados positivamente, mantendo os ânions, como
| nitratos | e fosfatos | , enquanto | que, em | pH mais alto | as cargas |
| negativas | mantêm os | cátions. | |||
| Espera-se | que as | principais | fases | minerais do | material |
hidrotermicamente modificado seco tenham uma carga superficial negativa, a menos que em um pH extremamente baixo. 0 feldspato em si tem uma carga de superfície negativa acima de pH ~ 2. Embora esse valor seja influenciado pela força iônica da solução do solo, a fração de feldspato alterada sozinha pode ajudar a
| limitar | as perdas de K+ | imediatamente disponíveis, | contribuindo | ||
| para um | sequestro ativo | de Al3+ e | Fe 2+/ 3+ também. | ||
| [00216] | Em algumas | formas | de realização, | o | material |
hidrotermicamente modificado seco como descrito aqui possui a capacidade de liberar uma primeira porção do (s) elemento (s)
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82/144 (por exemplo, K, Ca, Mg, Na, Al, e/ou Si) relativamente rápido (por exemplo, é prontamente solúvel em água e se dissolve em minutos ou horas de contato com a água) , enquanto uma ou mais porções adicionais são liberadas de forma relativamente retardada e/ou continua durante um longo período de tempo (por exemplo, está em uma forma menos solúvel e libera mais lentamente, durante um período de dias a semanas ou meses). Por conseguinte, em algumas formas de realização, os materiais modificados hidrotermicamente secos aqui divulgados possuem a propriedade desejável de ter tanto K de liberação relativamente rápida como K de liberação relativamente lenta, como referido acima.
[00217] Em algumas formas de realização, os materiais modificados hidrotermicamente secos tendo liberação de K relativamente lenta, podem ser preparados por enxaguamento de material seco com água purgada com gás inerte. Acredita-se que tal tratamento remova o K solúvel, deixando para trás o potássio capaz de liberação retardada e contínua. Em certas formas de realização, os materiais enxaguados liberam cerca de 1% a cerca de 20% do potássio disponível num material não enxaguado. Em algumas concretizações, os materiais lavados liberam cerca de 1%, cerca de 2%, cerca de 3%, cerca de 4%, cerca de 5%, cerca de 6%, cerca de 7%, cerca de 8%, cerca de 9%, cerca de 10% %, cerca de 12%, cerca de 13%, cerca de 14%, cerca de 15%, cerca de 16%, cerca de 17%, cerca de 18%, cerca de 19%, cerca de 20% do potássio disponível num material não enxaguado, incluindo todos os valores e intervalos entre eles.
[00218] Em algumas formas de realização, acredita-se que o material hidrotermicamente modificado seco possui um componente
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83/144 carbonado ou hidróxido imediatamente solúvel (por exemplo, hidróxido de potássio) que pode, por exemplo, fornecer às culturas uma fonte imediata de K isento de cloro. Crê-se que, em algumas formas de realização, a porção relativamente pequena de liberação prolongada de K, liberada do material hidrotermicamente modificado seco, é redistribuída entre várias fases e, assim, é provável que esteja disponível a uma taxa mais lenta.
[00219] Em várias formas de realização, o material hidrotermicamente modificado seco é um fertilizante. Em algumas formas de realização, o fertilizante é um fertilizante K+. Em certas formas de realização, o fertilizante é um fertilizante Ca2+. Em algumas formas de realização, o fertilizante é um fertilizante Na+. Em certas formas de realização, o fertilizante é um fertilizante Mg 2+. Em algumas formas de realização, o fertilizante é um fertilizante de silicio. Em certas formas de realização, o fertilizante é um fertilizante multi-nutriente (por exemplo, liberando uma ou mais das espécies referidas neste parágrafo).
[00220] Foi também mostrado em várias formas de realização da presente divulgação que o elemento catiônico disponível para liberação pode ser trocado em um ou mais passos, por exemplo, durante a secagem no passo (d) ou durante o passo (c) . Essas características de troca iônica podem ser úteis na adaptação do material de liberação de ions metálicos para aplicações particulares, incluindo, mas não se limitando a, remediação de solo (Cs+ ou Cd2+) e fertilizantes de liberação lenta de NH (NH4+) . Em algumas formas de realização, os materiais modificados hidrotermicamente secos que são fertilizantes de liberação lenta
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84/144 podem responder a sinais de plantas (por exemplo, excreção de exsudados) resultando na liberação de nutrientes específicos via troca mineral. Em várias formas de realização, a liberação moderada de ions metálicos benéfica e surpreendente é em parte devido às propriedades de troca iônica, acima mencionadas, do material hidrotermicamente modificado seco.
[00221] A natureza sintonizável do processo aqui descrito permite a formação de qualquer número de composições distintas com várias gamas das fases mineralógicas descritas ao longo da divulgação, via modificação de condições de reação, processamento e secagem.
[00222] Em várias formas de realização, os materiais hidrotermicamente modificados ou hidrotermicamente modificados secos compreendem: aluminossilicato de potássio alterado (ex., um aluminossilicato de potássio no qual pelo menos cerca de 5%, cerca de 10%, cerca de 15%, cerca de 20%, cerca de 25%, ou cerca de 30 % do potássio, originalmente presente na estrutura molecular da matéria-prima do aluminossilicato, é substituído por outro cátion, como Ca2+) ; aluminossilicato de cálcio; e hidrato de silicato de cálcio; em que a quantidade de potássio disponível no material hidrotermicamente modificado ou hidrotermicamente modificado seco é pelo menos cerca de 10% em peso do teor total de potássio do material, em que o potássio disponível é a quantidade de potássio dissolvida quando o material é sujeito a condições de lixiviação compreendendo a agitação de 1 parte em peso do material em pó em 10 partes em peso de HNOs, apresentando um pH inicial de 5 durante 24 horas. Em algumas formas de realização, a quantidade de potássio disponível é de pelo menos cerca de 1%, pelo menos cerca de 2%,
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85/144 pelo menos cerca de 3%, pelo menos cerca de 4%, pelo menos cerca de 5%, pelo menos cerca de 6%, pelo menos cerca de 8%, pelo menos cerca de 9%, pelo menos cerca de 10%, pelo menos cerca de 11%, pelo menos cerca de 12%, pelo menos cerca de 13%, pelo menos cerca de 14%, pelo menos cerca de 15%, pelo menos cerca de 16%, pelo menos cerca de 17%, pelo menos cerca de 18%, pelo menos cerca de 19%, ou pelo menos cerca de 20% em peso do teor total de potássio do material. Em certas formas de realização, o material hidrotermicamente modificado ou hidrotermicamente modificado seco compreende sienito ultrapotássico tendo pelo menos cerca de 1-10 % em peso do potássio da estrutura molecular substituído por cálcio. Em algumas formas de realização, o material hidrotermicamente modificado ou hidrotermicamente modificado compreende sienito ultrapotássico tendo pelo menos
| cerca | de | 1%, | cerca de | 2%, cerca de | 3%, cerca de | 4%, | cerca de 5%, | |
| cerca | de | 6%, | cerca de | 7%, cerca | de | 9%, ou cerca | de 10 | %, incluindo |
| todos | os | intervalos e | valores | entre eles. | ||||
| [00223] | Em | algumas | formas | de | realização, | são | fornecidos |
materiais hidrotermicamente modificados secos que compreendem cerca de 45-65% em peso de uma fase alterada de feldspato de potássio, cerca de 1-10% em peso de uma fase de tobermorita, cerca de 1-10 % em peso de uma fase de hidrogarnete, cerca de 110% em peso de uma fase de hidrato de silicato dicálcico e cerca de 20-40% em peso de uma fase amorfa. Em certas formas de realização, o material hidrotermicamente modificado seco compreende cerca de 45% em peso de uma fase K-feldspato, cerca de 46% em peso, cerca de 47 % em peso, cerca de 48 % em peso, cerca de 49 % em peso, cerca de 50% em peso, cerca de 51 % em peso, cerca de 52 % em peso, cerca de 53% em peso, cerca de 54
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86/144 % em peso, cerca de 55% em peso, cerca de 56 % em peso, cerca de 57 % em peso, cerca de 58% em peso, cerca de 59% em peso, cerca de 60 % em peso, cerca de 61 % em peso, cerca de 62 % em peso, cerca de 63 % em peso, cerca de 64 % em peso, cerca de 65 % em peso, incluindo todos os intervalos e valores entre eles. Em outras formas de realização, o material hidrotermicamente modificado seco compreende cerca de 1% em peso de uma fase de
| tobermorita, cerca | de | 2% | em peso, cerca de | 3 % em | peso, cerca de | |||
| 4 % em | peso, cerca | de | 5 | % em peso, cerca | de 6 % | em | peso, | cerca |
| de 7 % | em peso, cerca | de | 8 % em peso, cerca | de 9 % | em | peso, | cerca |
de 10 % em peso, incluindo todos os intervalos e valores entre eles.
Em certas formas de realização, o material hidrotermicamente modificado seco compreende cerca de 1% em peso de uma fase de hidrogarnete, cerca de 2% em peso, cerca de 3 % em peso, cerca de 4 % em peso, cerca de 5 % em peso, cerca de 6 % em peso, cerca de 7 % em peso, cerca de 8 % em peso, cerca de 9 % em peso, cerca de 10 % em peso, incluindo todos os intervalos e valores entre eles. Em algumas formas de realização, o material hidrotermicamente modificado seco compreende cerca de 1% em peso de uma fase de hidrato de silicato dicálcico, cerca de 2% em peso, cerca de 3 % em peso, cerca de 4 % em peso, cerca de 5 % em peso, cerca de 6 % em peso, cerca de 7 % em peso, cerca de 8 % em peso, cerca de 9 % em peso, cerca de 10 % em peso, incluindo todos os intervalos e valores entre eles. Em certas outras formas de realização, o material hidrotermicamente modificado seco compreende cerca de 20% em peso de uma fase amorfa, cerca de 22% em peso, cerca de 24 % em peso, cerca de 26 % em peso, cerca de 28%. em peso, cerca de 30 % em peso, cerca de 32 % em peso, cerca
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87/144 de 34 % em peso, cerca de 36 % em peso, cerca de 38% em peso, cerca de 40% em peso, incluindo todos os intervalos e valores entre eles.
[00224] Em algumas formas de realização, os materiais hidrotermicamente modificados ou hidrotermicamente modificados secos aqui descritos compreendem ainda um ou mais carbonatos, por exemplo, K2CO3, Na2COs, MgCOs, CaCOs e suas combinações. Em algumas formas de realização, os materiais hidrotermicamente modificados ou hidrotermicamente modificados secos compreendem ainda carbonatos de potássio, carbonatos de cálcio, carbonatos de sódio e quaisquer combinações destes. Em certas formas de realização, os materiais hidrotermicamente modificados ou hidrotermicamente modificados secos compreendem ainda carbonatos de potássio, carbonatos de cálcio e suas combinações. Em algumas formas de realização, as combinações de carbonatos de potássio e carbonatos de cálcio incluem btsesquilite e/ou fairchildite.
[00225] Em algumas formas de realização, materiais hidrotermicamente modificados ou hidrotermicamente modificados secos são proporcionados, em que um ou mais dos seguintes elementos são dissolvidos quando os materiais são submetidos às ditas condições de lixiviação: pelo menos cerca de 1000 ppm de Si; pelo menos cerca de 200 ppm de Al; pelo menos cerca de 200 ppm de Ca, cerca de 5 ppm de Na e pelo menos cerca de 5 ppm de
| Mg. | Em algumas | formas | de | realização, | pelo | menos | cerca | . de | 50 | ppm | |||
| Si, | pelo | menos | cerca | de | 100 | ppm | Si, | pelo | menos | cerca | de | 150 | ppm |
| Si, | pelo | menos | cerca | de | 200 | ppm | Si, | pelo | menos | cerca | de | 250 | ppm |
| Si, | pelo | menos | cerca | de | 300 | ppm | Si, | pelo | menos | cerca | de | 350 | ppm |
| Si, | pelo | menos | cerca | de | 400 | ppm | Si, | pelo | menos | cerca | de | 450 | ppm |
| Si, | pelo | menos | cerca | de | 500 | ppm | Si, | pelo | menos | cerca | de | 550 | ppm |
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| Si, | pelo | menos | cerca | de | 600 | ppm | Si, pelo | menos | cerca | de | 650 | ppm |
| Si, | pelo | menos | cerca | de | 700 | ppm | Si, pelo | menos | cerca | de | 750 | ppm |
| Si, | pelo | menos | cerca | de | 800 | ppm | Si, pelo | menos | cerca | de | 850 | ppm |
| Si, | pelo | menos | cerca | de | 900 | ppm | Si, pelo | menos | cerca | de | 950 | ppm |
| Si, | pelo | menos | cerca | de | 1000 ppm Si, pelo menos cerca | de | 1050 |
ppm Si , pelo menos cerca de 1100 ppm Si, pelo menos cerca de
1150 ppm Si, pelo menos cerca de 1200 ppm Si, pelo menos cerca
| de | 1250 | ppm | Si, pelo | menos | cerca | de | 1300 | ppm | Si, pelo | menos | cerca |
| de | 1350 | ppm | Si, pelo | menos | cerca | de | 1400 | ppm | Si, pelo | menos | cerca |
| de | 1450 | ppm | de Si, pelo menos cerca | de 1500 ppm de Si, | pelo | menos |
cerca de 1550 ppm de Si, incluindo todos os valores entre os mesmos, é dissolvido quando os materiais são sujeitos às ditas condições. Em várias formas de realização, pelo menos cerca de 10 ppm de Al, pelo menos cerca de 20 ppm de Al, pelo menos cerca de 30 ppm de Al, pelo menos cerca de 40 ppm de Al, pelo menos cerca de 50 ppm de Al, pelo menos cerca de 60 ppm de Al, pelo menos cerca de 70 ppm de Al, pelo menos cerca de 80 ppm de Al, pelo menos cerca de 90 ppm de Al, pelo menos cerca de 100 ppm de Al, pelo menos cerca de 110 ppm de Al, pelo menos cerca de 120 ppm de Al, pelo menos cerca de 130 ppm de Al, pelo menos cerca de 140 ppm de Al, pelo menos cerca de 150 ppm de Al, pelo menos cerca de 160 ppm de Al, pelo menos cerca de 170 ppm de Al, pelo menos cerca de 180 ppm de Al, pelo menos cerca de 190 ppm de Al, pelo menos cerca de 200 ppm de Al, pelo menos cerca de 210 ppm de Al , pelo menos cerca de 220 ppm de Al, pelo menos cerca de 230 ppm de Al, pelo menos cerca de 240 ppm de Al, pelo menos cerca de 250 ppm de Al, pelo menos cerca de 260 ppm de Al, pelo menos cerca de 270 ppm de Al, pelo menos cerca de 280 ppm de Al, pelo menos cerca de 290 ppm de Al, ou pelo menos cerca de 300
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89/144 ppm de Al, incluindo todos os valores entre os mesmos, é dissolvido quando os materiais da composição são sujeitos às ditas condições. Em certas formas de realização, pelo menos cerca de 10 ppm de Ca, pelo menos cerca de 20 ppm de Ca, pelo menos cerca de 30 ppm de Ca, pelo menos cerca de 40 ppm de Ca, pelo menos cerca de 50 ppm de Ca, pelo menos cerca de 60 ppm de Ca, pelo menos cerca de 70 ppm de Ca, pelo menos cerca de 80 ppm de Ca, pelo menos cerca de 90 ppm de Ca, pelo menos cerca de 100 ppm de Ca, pelo menos cerca de 110 ppm de Ca, pelo menos cerca de 120 ppm de Ca, pelo menos cerca de 130 ppm de Ca, pelo menos cerca de 140 ppm de Ca, pelo menos cerca de 150 ppm de Ca, pelo menos cerca de 160 ppm de Ca, pelo menos cerca de 170 ppm de Ca, pelo menos cerca de 180 ppm de Ca, pelo menos cerca de 190 ppm de Ca, pelo menos cerca de 200 ppm de Ca, pelo menos cerca de 210 ppm de Ca , pelo menos cerca de 220 ppm de Ca, pelo menos cerca de 230 ppm de Ca, pelo menos cerca de 240 ppm de Ca, pelo menos cerca de 250 ppm de Ca, pelo menos cerca de 260 ppm de Ca, pelo menos cerca de 270 ppm de Ca, pelo menos cerca de 280 ppm de Ca, pelo menos cerca de 290 ppm de Ca, pelo menos cerca de 300 ppm de Ca, pelo menos cerca de 310 ppm de Ca, pelo menos cerca de 320 ppm de Ca, pelo menos cerca de 330 ppm de Ca, pelo menos cerca de 340 ppm de Ca, pelo menos cerca de 350 ppm de Ca, pelo menos cerca de 360 ppm de Ca, pelo menos cerca de 370 ppm de Ca, pelo menos cerca de 380 ppm de Ca, pelo menos cerca de 390 ppm de Ca, ou pelo menos cerca de 400 ppm de Ca, incluindo todos os valores entre os mesmos, é dissolvido quando os materiais das composições são submetidos às ditas condições. Em algumas formas de realização, pelo menos cerca de 0,25 ppm de Mg, pelo menos cerca de 0,5 ppm de Mg, pelo menos cerca de 0,75
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90/144 ppm de Mg, pelo menos cerca de 1 ppm de Mg, pelo menos cerca de 1,25 ppm de Mg, pelo menos cerca de 1,5 ppm de Mg, pelo menos cerca de 1,75 ppm de Mg, pelo menos cerca de 2 ppm de Mg, pelo menos cerca de 2,25 ppm de Mg, pelo menos cerca de 2,50 ppm de Mg, pelo menos cerca de 2,75 ppm de Mg, pelo menos cerca de 3 ppm de Mg, pelo menos cerca de 3,25 ppm de Mg, pelo menos cerca de 3,5 ppm de Mg, pelo menos cerca de 3,75 ppm de Mg, pelo menos cerca de 4 ppm de Mg, pelo menos cerca de 4,25 ppm de Mg, pelo menos cerca de 4,50 ppm de Mg, pelo menos cerca de 4,75 ppm de Mg, pelo menos cerca de 5 ppm de Mg, pelo menos cerca de 5,25 ppm de Mg , pelo menos cerca de 5,50 ppm de Mg, pelo menos cerca de 5,75 ppm de Mg, pelo menos cerca de 6 ppm de Mg, pelo menos cerca de 6,75 ppm de Mg, pelo menos cerca de 7 ppm de Mg, pelo menos cerca de 7,25 ppm de Mg, pelo menos cerca de 7,5 ppm de Mg, pelo menos cerca de 7,75 ppm de Mg, ou pelo menos cerca de 8 ppm de Mg, incluindo todos os valores entre os mesmos, é dissolvido quando os materiais são submetidos às ditas condições. Em algumas outras formas de realização, pelo menos cerca de 0,25 ppm de Na, pelo menos cerca de 0,5 ppm de Na, pelo menos cerca de 0,75 ppm de Na, pelo menos cerca de 1 ppm de Na, pelo menos cerca de 1,25 ppm de Na, pelo menos cerca de 1,5 ppm de Na, pelo menos cerca de 1,75 ppm de Na, pelo menos cerca de 2 ppm de Na, pelo menos cerca de 2,25 ppm de Na, pelo menos cerca de 2,50 ppm de Na, pelo menos cerca de 2,75 ppm de Na, pelo menos cerca de 3 ppm de Na, pelo menos cerca de 3,25 ppm de Na, pelo menos cerca de 3,5 ppm de Na, pelo menos cerca de 3,75 ppm de Na, pelo menos cerca de 4 ppm de Na, pelo menos cerca de 4,25 ppm de Na, pelo menos cerca de 4,50 ppm de Na, pelo menos cerca de 4,75 ppm de Na, pelo menos cerca de 5 ppm de Na, pelo menos
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91/144 cerca de 5,25 ppm de Na, pelo menos cerca de 5,50 ppm de Na, pelo menos cerca de 5,75 ppm de Na, pelo menos cerca de 6 ppm de Na, pelo menos cerca de 6,75 ppm de Na, pelo menos cerca de 7 ppm de Na, pelo menos cerca de 7,25 ppm de Na, pelo menos cerca de 7,5 ppm de Na , pelo menos cerca de 7,75 ppm de Na, ou pelo menos cerca de 8 ppm de Na, incluindo todos os valores entre os mesmos, é dissolvido quando os materiais são submetidos às ditas condições.
[00226] Em várias formas de realização, os materiais hidrotermicamente modificados ou hidrotermicamente modificados secos podem ser utilizados como fertilizantes (tropicais) por razões que incluem, mas não estão limitadas a: i) liberação continua de potássio para satisfazer as necessidades das culturas em diferentes estágios de crescimento, e evita ambos saturação súbita do solo e lixiviação excessiva; ii) efeito residual elevado (por exemplo, proporcionando um reservatório de potássio disponível) que melhora a nutrição das plantas ao longo de múltiplos ciclos agronômicos; iii) a capacidade de tamponar o pH do solo em níveis ótimos para uma dada cultura e microbioma; iv) fornecimento sinérgico de micronutrientes (por exemplo, magnésio); vi) apoiar e melhorar a resistência mecânica e a porosidade do solo; vii) melhor capacidade de troca catiônica (CEC); viii) índice de baixa salinidade; ix) melhoria da capacidade de retenção de água (WHC) e capacidade de armazenamento de carbono; x) custo relativamente baixo; xi) mínimo obstáculo para adoção pelos agricultores; e/ou xii) processo de produção ambientalmente sustentável, implementável em escala industrial e com recursos locais.
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92/144 [00227] Em várias formas de realização, os materials hidrotermicamente modificados ou hidrotermicamente modificados secos podem ter utilidade na melhoria do espaço poroso do solo. Em solo oxidado, ambos os macroporos (> 75 pm; não podem reter a água perdida pela gravidade) e microporos (5-30 pm; retém água muito forte devido a forças capilares) existem, mas não há mesoporos intermediários (30-75 pm), que são aqueles capazes de armazenar água para liberação a longo prazo. Portanto, a capacidade de retenção de água é baixa. Em algumas formas de realização, o volume ocupado por partículas minerais está numa faixa adequada para melhorar a população de mesoporos e reduzir as taxas de infiltração (por exemplo, FIG.18). Isto também reduziría (por exemplo, previne) a dispersão de colóides do solo e outros fertilizantes. Em certas formas de realização, foi demonstrado que as pastas solidificadas de hidratos de hidrogênio finos e de silicato de cálcio, tais como os que compõem o material hidrotermicamente modificado seco, têm uma boa resistência à flexão de 20 mPa. Esta característica poderia mitigar a erosão e promover a resistência do solo, sem resultar em um micro-agregado muito grande (> 1 mm) que produziría taxas de infiltração indesejadas. É altamente improvável que qualquer sal de potássio (KC1 ou K2SO4) possa oferecer melhora semelhante à mecânica do solo.
[00228] Enquanto as características do material hidrotermicamente modificado seco podem torná-lo um fertilizante de solo tropical de alta qualidade, a capacidade de ajustar as propriedades através da modificação de vários parâmetros de processamento permite a produção de novos materiais a serem utilizados adicionalmente ou alternativamente na remediação do
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93/144 solo, em aplicações de silicato de sódio, em aplicações de geopolimeros, em aplicações de cimento e em aplicações de silica coloidal. Sem estar vinculado a qualquer teoria particular, a utilidade destes novos materiais pode ser melhor compreendida por qualquer número de composições mineralógicas distintas, possivelmente obtidas através das vias de reação da FIG. 38. Em algumas formas de realização, os parâmetros de processamento podem ser ajustados de acordo com as vias ilustradas pelos processos alternativos mostrados nas FIG.33G e 33H. Por exemplo, a partir do processo abrangido pela FIG.33H, pode ser obtida uma variedade de produtos diferenciados passando uma solução alcalina através de um leito mineral estacionário (por ex. Kfeldspato), e processamento adicional dos produtos de dissolução resultantes em fluxos separados de composição variável.
[00229] A análise do material hidrotermicamente modificado que se segue fornece novas perspectivas sobre o processo descrito no presente documento, preenchendo uma lacuna de conhecimento entre a ciência dos materiais, tecnologia de processamento e sua aplicação na agricultura. Em geral, a discussão geral é estruturada de acordo com o objetivo geral de projetar um processo químico ambientalmente correto, escalonável para produtos industriais que possam realmente beneficiar solos pobres em nutrientes e pouco produtivos. Foi inesperadamente reconhecido que a composição (isto é, a mineralogia) e as propriedades de lixiviação do material hidrotermicamente modificado seco, como aqui divulgado, podem ser sintonizadas através de alterações das condições de processamento. Os exemplos que se seguem oferecem suporte para esta descoberta, embora enfatizando que os materiais hidrotermicamente
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94/144 modificados ou hidrotermicamente modificados secos aqui descritos são adaptáveis a um número de aplicações importantes.
Exemplos [00230] Um fluxograma de uma rota de processamento geral, usada para preparar materiais hidrotermicamente modificados secos, é fornecido na FIG. 3 Nos exemplos abaixo, exceto onde indicado, os materiais hidrotermicamente modificados secos foram processados a 200°C e secos sob as condições especificadas a 90°C.
[00231] Um bloco adicional de pós-processamento após o bloqueio hidrotérmico (aquecimento na presença de água), mas antes ou simultaneamente com a secagem, e três componentes adicionais, que incluem 1) soluções alcalinas solúveis; 2) aditivos ou soluções salinas; e 3) gases reativos, são incorporados no fluxograma geral do processo. Essas modificações afetam a 1) capacidade de troca iônica; 2) sensibilidade à descalcificação; e 3) lixiviação e dissolução dependentes do pH do produto final. Os parâmetros do processo, tais como a quantidade relativa de CaO na mistura de alimentação e a área de superfície da matéria-prima, influenciam estas propriedades (por exemplo, como demonstrado a partir da liberação elementar) do material hidrotermicamente modificado e seco. As modificações representam métodos que melhoram a modularidade do material hidrotermicamente modificado seco (Figs. 4A-C). Por exemplo, o passo de redução do tamanho de partícula (por exemplo, moagem) pode ser realizado sob condições húmidas ou secas. Nas etapas de processamento ou secagem hidrotérmica, uma solução de um ion alcalino-terroso (por exemplo, Ca2+) pode ser adicionada progressivamente (por exemplo, para alterar a relação Ca2 / Si
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95/144 no processamento hidrotérmico), ou sal ou outras soluções nutritivas podem ser adicionadas.
Exemplo 1: Síntese e Caracterização do Material Seco Hidrotermalmente Modificado (HT-1) [00232] O sienito ultrapotássico aqui utilizado foi obtido a partir do batólito de Triunfo, localizado no estado de Pernambuco, Brasil. O teor de K-feldspato foi de 94,5% em peso. Os teores de SÍO2, AI2O3 e K2O foram de 62,4% em peso, 17,0 % em peso e 14,3 % em peso, respectivamente. As amostras de campo do tamanho da mão foram trituradas em um britador de mandibula e peneiradas para obter partículas com tamanho <2 mm. CaO (grau de reagente, Alfa Aesar) foi usado como recebido. Devido ao armazenamento, no momento dos experimentos foi hidratado em Ca (OH) 2. Um exame de XRPD mostrou que a composição real no momento dos experimentos era a seguinte: CaO: 5,5 % em peso; Ca (OH) 2: 93,7 em peso; CaCOs: 0,8 %em peso. Segundo o fabricante, o nivel de impurezas no material recebido é o seguinte: 0,005% Cl max; 0,05% de NOs max; 0,1% de Fe max; 0,1% SO4 max; material insolúvel: 1,5% max é ácido acético e hidróxido de amónio.
Moagem a Seco [00233] A mistura de alimentação para processamento hidrotérmico foi obtida por moagem conjunta em condições secas de 21,28 g de sienito ultrapotássico (<2 mm) e 3,72 g de Ca (OH)2, ou seja, a forma hidratada do CaO adquirido. A relação molar de Ca/Si nominal foi de 0,23, com base na hipótese de 100% de Ca (OH)2 e 0% em peso de Ca no sienito ultrapotássico. A moagem foi realizada em um frasco de moagem de alumina de 50 mL, prépreenchido com Ar (Airgas, grau pré-purifiçado de 4,8). O frasco
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96/144 foi carregado com bolas de aço inoxidável e evacuado. 0 moinho de bolas (VQ-N, moinho de bolas vibrador de alta energia, Across International) foi utilizado por 1 min. 0 pó moido (mistura de ração) foi subsequentemente transferido para um recipiente de plástico e armazenado temporariamente sob Ar. 0 processamento ocorreu dentro de 20 minutos das operações de moagem. [00234] Água (Ricca Chemical Company®, grau reagente ACS) foi fervida e resfriada até a temperatura ambiente em uma corrente de borbulhamento de Ar. Um valor do estoque foi armazenado em Ar. O carregamento da embarcação hidrotérmica não pôde evitar completamente o contato da mistura de alimentação e da água com o ar.
Processamento Hidrotérmico e Isolamento [00235] Um esquema do reator hidrotérmico usado neste estudo (Parker, EZE-Seal®, 300 mL) é dado na FIGURA 4D. O reator foi carregado com 25 g de mistura de alimentação e 100 mL de água. O reator foi selado e a rotação do impulsor foi regulada para 400 rpm. O ponto de ajuste de temperatura de 200°C foi atingido em ~ 40 min e mantido por 5 h. A pressão interna do reator foi de ~ 14 atm (Tabela 1). Um perfil de temperatura global para o processo hidrotérmico é dado na FIG. 29. Subsequentemente, o reator foi resfriado com um sistema de recirculação de água, até que a T interna atingiu ~ 60°C (~ 15 min). O reactor foi aberto rapidamente e a suspensão (isto é, a mistura do material hidrotermicamente modificado suspenso no sobrenadante) foi transferida quantitativamente em uma proveta de vidro (SA ~ 44 cm-2). O componente sólido sedimentou-se no fundo da proveta e o excesso de solução (sobrenadante) se separou no topo. O sobrenadante, enriquecido em potássio lixiviável (FIG. 28) foi
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97/144 seco no topo da fase sólida overnight (18 h) num forno de laboratório a 90 ± 5°C. 0 material hidrotermicamente modificado seco for moido homogeneamente num almofariz de ágata para obter um pó que foi marcado como o HT-1 (FIG. 17). A massa de material hidrotermicamente modificado seco não foi medida. No entanto, experimentos de perda por ignição (LOI) a 1000°C durante 1 h (três replicatas) apresentaram uma perda de 4,4 +/- 0,5% em peso, provavelmente devido ao conteúdo de água e/ou carbonáceo. Consequentemente, a massa recalculada de material hidrotermicamente modificado seco foi de 26,1 g. O armazenamento a longo prazo do material ocorreu sob Ar.
Tabela 1. Variação de temperatura (T) e pressão (P) durante o processamento hidrotérmico da mistura de alimentação.
| /(h) | T(°C) | P (atm) |
| 0.0 | 20Q: | 14.0 |
| 0,1 | 200 | 14.0 |
| 0.3 | 199 | 13.8 |
| 1.0 | 200 | 13.9 |
| 1.2 | 200 | 14.0 |
| 1.7 | 200 | 14.0 |
| 3.0 | 20Q: | 13.8 |
| 4.0 | 200 | 14.0 |
| 5.0 | 200 | 14.0 |
Determinação da Mineralogia HT-1
Difração de pó de raios X (XRPD) [00236] A FIG. 4E descreve a composição mineralógica de uma mistura de alimentação (a) e um material hidrotermicamente modificado seco (b) . A mineralogia do material hidrotermicamente modificado seco da Fig. 4E foi determinado por Difração de Raios X em Pó (XRPD). A amostra foi micronizada, carregada em um copo e colocada em um difratômetro (Panalytical X'Pert MPD) que usou
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98/144 como fonte de raios X a radiação CuKa a 45 kV e 40 mA. As varreduras foram realizadas na faixa de 2Θ de 6 ° a 90 °, com um tamanho de degrau de 0,0131° e um tempo de contagem de 250s de fase-1. Uma vez identificadas, as fases minerais foram quantificadas através do refinamento de Rietveld. Alguns pequenos picos (1% dos padrões gerais de difração) não puderam ser identificados positivamente e foram ignorados. Um adicional de 1,1 % em peso foi atribuído à panunzita, mas esta fase não foi confirmada de forma independente. O teor amorfo foi determinado quantitativamente adicionando e misturando cuidadosamente à amostra uma fração equivalente em peso de pó de Si (NIST SRM 640). Uma segunda varredura XRPD foi executada sob as mesmas condições da varredura inicial. Um novo refinamento de Rietveld foi realizado, permitindo uma comparação, ajustada por diferenças no poder de espalhamento, entre a intensidade integrada dos picos de Si e a intensidade integrada das fases cristalinas conhecidas determinadas na análise inicial. A diferença entre estes valores como uma porção do total foi assumida como sendo devida ao conteúdo amorfo da amostra. A quantidade final de cada componente cristalino é o resultado do refinamento inicial de Rietveld normalizado para levar em conta o conteúdo amorfo estimado.
[00237] O padrão de difração do material hidrotermicamente modificado é dado na FIG. 12. A análise de XRPD detectou Kfeldspato (KAISisOs) e novas fases minerais formadas in situ durante o processamento hidrotérmico e/ou secagem, nomeadamente hidrogarnete (Ca3AÍ2 (SiCg) 3-x (OH) 4x) , hidrato de silicato a-dicálcico (Ca2S103 (OH) 2) , tobermorita-11 Â (CasSisOis (OH)2.4H2O) e material(is) amorfo(s). Algumas dessas fases
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99/144 minerais foram observadas anteriormente em estudos da literatura sobre sistemas hidrotérmicos de CaO-AÍ2O3-SiO2-H2O (Tabela 2).
Tabela 2. Visão geral da reatividade hidrotérmica dos sistemas
CaO-AÍ2O3_SiO2-H2O.
| Reagefttss | Razão Molar | T | Solvente | 5-£ | Ativo Fase observada® | Referência | ||
| WíSHsíf · | Cá/iS-Al | Á | - | Rarãc- peso0· | ||||
| >sCágii-!p· | 0.67 £ | 1,00 | 15ü | 6 | Ãgua * KOH | 110 | ídwgü Gísutef CôCCA | 46 |
| CaO SiOiJamcrfss) | Aid· | 0.23 | 150 | 1:19: 1:5 | N C-5-H Tofeermswta- llA | AY | ||
| Gnza w corvo o //AíiíGHiuóiiiÃlíGsi (soí) ................ | : 0.36 | 1W- 1S0 | Agua | Y' Hiiríí QgróSAU! a r' CaCOj | 0. | |||
| CaO SíOjípf ecfpstado) A£G,......'....... ....... | 0,13-0.13 | 6,50-1,00 | i 175 | 0.5- | /2:1/ | It :i2tjariií>::: EsOll íptiértntttíteiliA: GaCOj | W::: | |
| K-fedòpalto | υ.ΖΖ | 150- 22Λ | 10% | XGH ' Ág03.+ Ca(ÕHa | iidS/ | & k-fddspata aíiérado h-dfGgr-ossuiaf: h C-S-H.;O-A-S- H‘ CaiJX,k/-G<. K.LaíCG.) | B..... | |
| Ca{O:0s /[Síérsífe/ ÜJtfspóíássièíj | 38® | 2:;υ | AgUá' | /1® | ¥% K-feÈdspata HdwgrossiHsr C-Â S-H; a-CsSH TGbeifrt&Mô-11A í-Orbonatüs nso idermffcaco? | estuda |
[00238] O K-feldspato é o principal componente mineral do sienito ultrapotássico usado na mistura de alimentação. No material hidrotérmico modificado e seco, o K-feldspato residual ainda detectado pelo XRPD foi responsável por 66,5% em peso, indicando uma conversão de 17,4 % em peso do mineral original. Aqui, é demonstrado que após o processamento hidrotérmico a porção remanescente de k-feldspato sofre modificações, isto é, é alterada. O Hydrogarnet foi de 6,5 % em peso, e com base na fórmula molecular é possivelmente o único hidrato de silicato de
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100/144 alumínio e cálcio. Foi determinado como plazolita (x = 1,47) no refinamento de Rietveld (FIG. 12), mas muito provavelmente foi uma solução sólida de fases com níveis variáveis de substituição
| de íons | hidroxila i | (0 <x <3) | como | mostrado | posteriormente | com a |
| análise | de ΕΡΜΑ. | 0 hidrato | de | silicato | de a-dicálcio | e a |
| tobermorita- 11 Â | são de | 3,3% | em peso | e 3,2 % em | peso, |
respectivamente, e com base na fórmula molecular são fases de hidrato de silicato de cálcio. Por fim, um componente amorfo correspondendo a 18,2% em peso foi também detectado no material hidrotermicamente modificado seco. Além destes componentes principais, 1,2 % em peso de albita e 1,1 % em peso de panunzite também foram detectados por XRPD.
Determinação da Estrutura e Composição Química do HT-1 [00239] O material hidrotermicamente modificado seco, montado em seções finas (27 mm χ 46 mm, 30 pm de espessura, polimento bilateral de 0,5 pm de diamante, vidro borossilicato, resina acrílica; Spectrum Petrographies Inc.) foi observado com um microscópio eletrônico de varredura (JEOL 6610 LV) operado em modo alto vácuo (10-3 Pa). A voltagem de aceleração era 10-20 kV, o tamanho do ponto 45-60, e a distância de trabalho 9-10 mm. Antes da observação, as seções eram revestidas com carbono (Quorum, EMS 150T ES) . A longo prazo, as seções finas foram armazenadas sob vácuo.
[00240] A composição química do material hidrotermicamente modificado seco, montado em lâmina fina, foi determinada com um Micro-Analisador de Sonda Eletrônica (ΕΡΜΑ) (JEOL JXA-8200), utilizando uma tensão de aceleração de 15 kV, corrente de feixe de 10 nA e diâmetro de feixe de 1 pm. As fases minerais foram analisadas com tempos de contagem de 20-40 s. A partir da
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101/144 contagem de estatísticas, os desvios padrão de lo nos valores de concentração foram de 0,3-1,0% para os elementos principais e de 1,0-5,0% para os elementos menores. Imagens de elétrons retroespalhados (BSE) e mapas elementares de raios-X (4.5cm χ 2.7cm) foram obtidos usando uma voltagem de 15 kV, uma corrente de feixe de 1 nA e uma resolução de 10 pm. O uso de tais configurações, bem como as operações no modo de rasterização com um feixe estacionário, evitou a perda de sinal e a desfocagem do Raio-X. Devido a possíveis danos ao epóxi de montagem das seções finas, a análise de ΕΡΜΑ foi realizada após a obtenção de imagens por MEV. A lâmina fina foi acomodada em um suporte personalizado, o que permitiu localizar qualquer partícula e analisá-la com múltiplas técnicas.
[00241] As observações preliminares de MEV do material hidrotermicamente modificado seco foram feitas no pó como tal (FIG. 13) . Posteriormente, foi montado em lâmina fina, para exploração detalhada de características morfológicas (MEV) e análise química (ΕΡΜΑ). Os resultados (FIG. 14, FIG. 15, Tabela 3, ESI-EPMA) confirmam os resultados de XRPD, embora tenha sido evidenciado um elevado grau de heterogeneidade.
Tabela 3. Óxido médio e concentração elementar (F e Cl) por fase mineral no material hidrotermicamente modificado seco.
Fase Minerai
K-Psiespato 3 $S.$ ·$;; $3 SS S;S S3 S.S $.+ S.S SS v.: yí.-S £·<£ 5.S.+ S-S Í X &S $;·$ S3 S.Í S3? S.SSSd akersdo í < ICXtrnrn: ÍX S SS.· S.S <?;$ S3? S.S $ 3 s.S ·$.$ s. * &s S3·&£
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Todos os números são % em peso. Os dados são obtidos pela análise ΕΡΜΑ em um grande número de observações (ESI-EPMA). Saldo para 100 % em peso é provavelmente devido ao teor de água.
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102/144 [00242] Na lâmina fina, os cristais de K-feldspato podiam ser claramente distinguidos (figuras 14a-b, figura 15) e mostravam claras alterações em relação ao pó rochoso. Tais alterações foram evidenciadas por formações heterogêneas (FIG. 14a-d) e análise quimica de ΕΡΜΑ (FIG. 16, Tabela 3, ESI-EPMA) . A composição quimica mudou através das classes de tamanho de feldspato (d <50pm; 50pm <d clOOpm; d> lOOpm), com os cristais menores sendo mais ricos em Ca e mais pobres em K, Si e Al (Tabela 3, ESIEPMA) . Note que a mecanização de estado sólido poderia substituir o Ca tanto com a superfície como com a estrutura K no estágio de moagem, e tal possibilidade não poderia ser descartada completamente, especialmente para os grãos menores (FIG. 16; ESI-EPMA). No entanto, no material hidrotermicamente modificado e seco, uma característica distinta era que certos grãos de feldspato de tamanho médio (50pm <d clOOpm) estavam excepcionalmente enriquecidos em Ca (Fig. 16; ESI-EPMA), o que não era o caso dos cristais com tamanho equivalente na mistura de alimentação. Esta foi uma evidência da inserção de átomos de Ca na estrutura de feldspato durante o processamento hidrotérmico. Note que tais conclusões não são imediatamente evidentes a partir dos valores da concentração mediana (Tabela 3), destacando-se o alto grau de heterogeneidade composicional. Os cristais de K-feldspato foram muitas vezes rodeados por fases hidrotérmicas, tais como a hidrogarnete, o hidrato de silicato α-dicálcico e a 11-tobermorita (FIG. 14a-d). Craqueamento e fraturamento foram características comuns adicionais do feldspato-K e houve evidência de corrosão (Fig. 14a-b).
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103/144 [00243] Os cristais de hidrogarnete têm uma forma predominantemente esférica com ~ 1 pm de diâmetro, embora alguns cristais tenham ~ 5 pm de diâmetro (FIG. 14g). Hydrogarnet foi encontrado ou cercando K-feldspato ou espalhados pelo material. Mais raramente, ocorreu como agregados de massas maiores até ~ 30 pm e com uma aparência coloidal (FIG.14h; FIG.16) . Foi dificil distinguir 11 Λ tobermorita do hidrato de silicato de a-dicálcio com base apenas nas características morfológicas e texturais. Tobermorita ocorreu em duas formas principais: i) como numerosos cristais individuais, mais desenvolvidos, até 20 pm de comprimento e 1 pm de largura (FIG.14b) ou ii) como um agregado dentro de formações e agrupamentos semelhantes a clusters com cada composição de cristal novamente < 1 pm (FIG. 14c-f). Em ambas as ocorrências, a tobermorita tinha uma textura fibrosa, aparecendo comumente como agulhas finas. A textura do hidrato de silicato de α-dicálcio foi semelhante ao primeiro tipo de ocorrência de tobermorita, mas foi mais desenvolvida e bem formada. Além disso, uma distinção entre os dois minerais foi que, para a tobermorita, algumas análises pontuais mostraram um enriquecimento de K tão alto quanto 5,3%. %, e para o hidrato de silicato a-dicálcico, o teor total de óxido tendeu a ser mais baixo (ESI-EPMA).
[00244] Uma característica morfológica adicional do material hidrotermicamente modificado seco foi apresentada por algumas estruturas grandes na ordem de 2 mm. Tais estruturas são referidas como clusters (FIG. 14f) . Eles eram frequentemente redondos e ricos em hidratos de silicato de alumino Ca e K substituídos, quando comparados ao restante do material hidrotermicamente modificado seco. Ocasionalmente, exibiam aros
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104/144 externos enriquecidos em hidrato de silicato a-dicálcico e tobermorita. É provável que tais formações sejam devidas à natureza de ligação dos hidratos de silicato de cálcio. De fato, as fases C2S são freqüentemente observadas como fenocristais aglomerados no concreto. Uma quantificação rigorosa da densidade do material hidrotermicamente modificado seco não foi realizada. No entanto, observações visuais dos aglomerados (Fig. 14f) mostram uma alta fração de espaço vazio, e sugerem baixa densidade para tais formações. Isto pode explicar, pelo menos parcialmente, a aparência macroscópica do material hidrotermicamente modificado quando comparado com o pó rochoso (FIG.17) .
[00245] A análise por microssonda eletrônica também revela pequenas quantidades de zeólitos que estão presentes no material hidrotermicamente modificado seco (FIG. 18). Descobriu-se que a formação ocorria em todos os tempos de processamento hidrotérmico, mas apenas a uma temperatura acima de 220°C.
[00246] Por último, várias fases minerais podem contribuir para o que é detectado como amorfo por XRPD tal como i) K-feldspato alterado severamente ii) partículas cristalinas, mas muito pequenas iii) compostos verdadeiramente amorfos, por exemplo silicato-hidrato de cálcio não estequiométrico pouco cristalizado (CSH). No entanto, a exploração da amostra com ΕΡΜΑ mostrou que a fase amorfa ocorreu em duas formas principais: i) como material proveniente do K-feldspato bruto, do qual se manteve proporções de peso semelhantes de K, Al e Si, mas que tem sido tão severamente alterado que o conteúdo total de óxidos é muito menor; tal material apresenta expressivo conteúdo de Ca ii) como formas completamente diedrais, sem evidência de
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105/144 cristalinidade ou proporções estequiométricas de óxidos atribuíveis a silicatos, óxidos, cloretos, carbonates ou sulfetos conhecidos (ESI-EPMA). Uma observação detalhada das secções delgadas revelou também a presença no material hidrotermicamente modificado seco de fases carbonadas que não são detectadas por XRPD (FIG. 19b) e que não são atribuíveis a impurezas no reagente CaO.
Isso é provavelmente devido a concentrações abaixo do limite de detecção. Tais carbonates ocorreram dependentemente e foram principalmente carbonates de K-Ca não estequiométricos (razão atômica Ca / K entre 7 e 28; ESI-EPMA), em agregados cristalinos com 5-10 um de diâmetro (FIG. 19b) . Os cristais apresentavam duas tendências principais, formas tabulares ou prismas. Os carbonates foram confirmados independentemente, por uma titulação ácido-base (FIG. 20) assim como um teste qualitativo de pontos de carbonato (FIG. 21).
Características das Partículas HT-1 [00247] A distribuição do tamanho de partícula (PSD) das amostras de pó foi determinada com um analisador de tamanho de partícula por difração a laser (Beckman Coulter Inc., LS 13320) equipado com um módulo feito por medida para introdução da amostra. As amostras foram suspensas em água durante a análise e não foram sonicadas.
[00248] A Área de Superfície Específica de acordo com Brunauer, Emmet e Teller (BET-SSA) foi determinada com um Micromeritics ASAP 2020, analisador de porosidade e área de superfície. O gás utilizado para adsorção foi N2. As amostras (~ 0,5 g) foram desgaseifiçadas a 200 0 C até se atingir uma taxa de
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106/144 desgaseificação constante de 10_5mmHg min-1 no tubo da amostra (12 h). O SSA foi determinado no ramo de adsorção da isoterma com o método multi-pontos na faixa p / p/po 0,08-0,35. No entanto, a adsorção completa (até p/po = 0,99) e as isotermas de dessorção foram registradas.
[00249] A Distribuição do Tamanho de Partícula (PSD) da mistura de alimentação (Ca (OH)2+ sienito ultrapotássico) é comparada com a do material hidrotermicamente modificado seco na FIG. 22. É mostrado que após o processamento hidrotérmico, as partículas de secagem são menores. Com base no volume, três populações principais são observadas a ~ 30 pm, ~ 10 pm e ~ 1 pm, respectivamente. Portanto, o processamento desloca o pico populacional maior de uma ordem de magnitude, de ~ 100 pm na mistura de alimentação para ~ 10 pm no material hidrotermicamente modificado seco. O mesmo desvio é observado com base no número de partículas, de ~ 1 pm na mistura de alimentação para ~ 0,1 pm no material hidrotermicamente modificado seco. Estas observações são consistentes com o tamanho das partículas observadas com o MEV (FIG. 14) . No geral, o PSD pode ser usado como uma forma rápida, eficiente e barata de avaliar a eficiência do processo, uma vez que a população principal no pó rochoso e no material hidrotermal modificado seco contrai e cresce, respectivamente, com a conversão progressiva de K- feldspato.
[00250] A área de superfície especifica de acordo com o método BET (BET-SSA) foi de 15,1 m2 g_1 para o material hidrotermicamente modificado seco e 46,9 m2 g_1 para a mistura de alimentação, que foi particularmente alto devido à fração fina de Ca (OH) 2. Tal valor é apenas parcialmente relevante, porque em contato com a água a mistura de alimentação reage imediatamente, alterando sua
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107/144 área superficial ao longo do tempo. O BET-SSA devido à fração de rocha na mistura de alimentação não é conhecido, mas pode ser razoavelmente considerado ~ 1 m2 g_1 como relatado por Ciceri et al. (D. Ciceri, M. de Oliveira, R. M. Stokes, T. Skorina e A. Allanore, Miner. Eng., 2017, 102, 42-57 incorporados aqui por referência em sua totalidade para todos os fins). Uma comparação entre as áreas superficiais do material hidrotermicamente modificado seco e a fração rochosa é então consistente com uma população de partículas menores no material processado. A isoterma de adsorção de N2 do material hidrotermicamente modificado seco (Tipo III de acordo com a classificação BET) não apresenta histerese apreciável (FIG. 23).
Experimentos de lixiviação e espectroscopia de massa de plasma acoplado indutivamente (ICP-MS) [00251] Os experimentos de lixiviação para o sienito ultrapotássico e o material hidrotermicamente modificado seco foram executadas em modo descontínuo, o que significa que 0,3 g de material sólido foram postos em contato com 3 ml de solução de lixiviação e rotacionado continuamente durante 24 h num frasco fechado. Antes de iniciar a rotação, os frascos foram prépreenchidos com Ar. Limitações de transferência de massa são consideradas desprezíveis sob as condições de agitação dadas. HNO3 no pH inicial = 5 foi usado como solução de lixiviação e mimetizou uma solução ácida do solo. A solução de lixiviação estoque foi preparada por diluição apropriada de HNO3 0,lM padronizado (Alfa Aesar) em água fervida, seguida por vigoroso borbulhamento de Ar por ~ 15 min. No final do experimento, a suspensão foi filtrada (Whatman 13 mm GD / X, 0,45 pm) e dilua 1: 100 em HNO3 0. 1M padronizado. A filtragem ocorreu dentro de
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108/144 minutos de parada do rotor. Cada um dos experimentos de lixiviação foi realizado em três repetições. As barras de erro representam a dispersão dos dados experimentais nas três replicatas (Figuras 24 e 9B). As experiências foram conduzidas à temperatura ambiente (20 ± 3 °C). A temperatura da solução de lixiviação permaneceu constante após o contato com o material hidrotermicamente modificado seco, como demonstrado por um teste independente (não mostrado).
[00252] Espectroscopia de Massa com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-MS) determinou a concentração de K, Al, Si, Na, Ca e Mg no lixiviado diluido (ICP MS, Agilent Technologies 7700 Séries). O instrumento usou um Sistema de Reação de Octopólise (ORS) que foi executado em modo He (He = 4,0 mL min <-l>) , exceto Ca, que foi determinado em modo sem gás. Uma solução a 1 ppm de In foi usada como padrão interno.
[00253] Os resultados dos testes de lixiviação para o sienito ultrapotássico e o material hidrotermicamente modificado seco são apresentados na FIG. 24 (Condições de lixiviação: teste de batelada em rotação, 24 h, mS: mL = 1: 10. HNO3 no pH inicial nominal = 5 como solução de lixiviação. Todos os valores (ppm), referem-se à mg de elemento analisado em solução por ICP-MS por kg de material sólido. Note que o BET-SSA inicial e o PSD foram diferentes para os dois materiais: pó de rocha (pH inicial = 5, BET-SSA = 17,3 m2g _1, pó obtido de moagem a 1 min a fração <2 mm descrito na seção Reagentes); material hidrotermicamente modificado seco (pH inicial = 5, BET-SSA = 15,1 m2g_1, PSD descrito na FIG. 19). Como as condições reais de pH, PSD e BETSSA são diferentes para os dois materiais sólidos, os resultados são comparados apenas para uma visualização qualitativa da ordem
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109/144 de grandeza da disponibilidade elementar. No material hidrotermicamente modificado seco, existem 14.065 ± 744 ppmK disponíveis para dissolução, o que equivale a 14,5% do teor total de K da mistura de alimentação. Portanto, às 24 h, o potássio está duas ordens de magnitude mais disponível do que no sienito ultrapotássico original lixiviado no mesmo pH inicial. Para Si, Al e Ca a disponibilidade é de 1.520 ± 132 ppmsi, 222 ± 38 ppmAi e 335 ± 20 ppmca, respectivamente (FIG. 24), correspondendo a 0,6%, 0,3% e 0,2% do teor total de Si, Al e Ca, na mistura de alimentação, respectivamente. A lixiviação de cálcio foi monitorada em parte, devido ao seu papel como macronutriente da planta e por sua capacidade de corrigir o pH do solo. O Ca na composição varietal do sienito ultrapotássico é levado em consideração neste cálculo. Na e Mg também foram monitorados porque são componentes importantes da composição varietal e elementos importantes para os cientistas do solo. O Na pode levar a uma potencial salinização do solo e o Mg é um micronutriente da planta. No material hidrotermicamente modificado seco existem 6,5 ± 0,3 ppmNa e 6 ± 1 ppmMg disponíveis para dissolução, equivalente a 0,2% do teor total de Na e Mg na mistura de alimentação. A disponibilidade global de Na é baixa e reduzida no material hidrotermicamente modificado seco em relação ao sienito ultrapotássico.
[00254] Que a fração de nutrientes disponíveis de Si, Al e Ca no material hidrotermicamente modificado seco era em termos absolutos muito pequena, é evidência da estabilidade quimica de todas as fases de silicato de cálcio sob as condições de lixiviação dadas. No entanto, a quantidade absoluta de nutrientes disponíveis pode ser significativa para as plantas.
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Para referência, na solução do solo, as concentrações de Si estão na ordem de 0,09-23,4 mgsi L <-l>, para serem comparadas com o valor de 152 mgSi L _1 na solução de lixiviação aqui descrita. Note também que, na experiência de lixiviação, a concentração de Si corresponde ao limite de solubilidade do SiCy amorfo a um pH muito baixo. Isso ocorre porque a solução de lixiviação correntefoi diluida em HNOs concentrado antes da análise de ICPMS. Portanto, é possível que o Si no frasco de lixiviação corrente seja ainda maior do que o que foi medido.
Titulação Base Ácida de Material Hidrotermalmente Modificado Seco [00255] Uma titulação ácido-base do material hidrotérmico modificado seco foi realizada da seguinte forma:
(a) Primeiro, 0,3 g de material hidrotermicamente modificado seco foram suspensos em 10 mL de água deionizada sob agitação (b) Segundo, foi adicionado HNO3 0,1 M padronizado (Alfa Aesar) ao béquer. Após cada adição de ácido (2,5 mL) , o sistema foi estabilizado por 15 min, antes da leitura ser feita. Observe que o pH não se estabilizou devido à reatividade da superfície do material hidrotermicamente modificado seco.
(c) Terceiro, a curva de titulação é representada graficamente como mostrado na FIG.20, e pontos equivalentes são usados para cálculos de retorno do conteúdo base no material hidrotermicamente modificado seco.
[00256] Observam-se dois pontos equivalentes distintos, a pH = 10,0 (3,0 mL) e pH =5,8 (12,0 mL). O primeiro ponto equivalente pode ser razoavelmente atribuído a carbonatos, uma vez que o valor pKa2 tabelado para H2CO3 é 10,33 (25°C). Diferenças entre
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111/144 valores experimentais e teóricos podem ser explicadas por interferências causadas pela reatividade de superfície de outras fases minerais, como K-feldspato, hidrogarnete e tobermorita. 0 segundo ponto eguivalente parece mais distante do valor pKal tabelado para H2CO3, gue é 6,35 (25°C). Assumindo gue o primeiro ponto eguivalente é realmente devido a carbonates, isto correspondería a 0,3 mmol de COs-2, eguivalente a 4,3% em peso de CO2 no material hidrotermicamente modificado seco. Tal quantidade não foi detectada pelo XRPD, mas está em excelente concordância com os dados da LOT (ver seção sobre Processamento Hidrotérmico acima). Os carbonates eram cristais anédricos, mas não eram amorfos, de modo que o XRPD não os detecta mais provavelmente porque eles estão presentes abaixo do limite de detecção. Se todo o carbonato determinado com a titulação no primeiro ponto equivalente fosse K2CO3, então o esperado teste de lixiviação de K seria 78.000 ppmK, bem acima dos dados experimentais (FIG. 19) . Os carbonates no material hidrotermicamente modificado seco são portanto uma mistura não identificada, que provavelmente compreende K2CO3, Na2COs, MgCOs, CaCOs mas possivelmente também outras espécies duplas de carbonato tais como K2Ca (CO3) 2 (btsquilsilite e/ou fairchildite). O segundo ponto equivalente não corresponde ao conteúdo de carbonato detectado no primeiro ponto equivalente. Assumindo que o segundo ponto equivalente é devido ao equilíbrio HCOs” + H+ + H2CO3, então, adicionalmente ao 0,3 mmol de COs2-, mais 0,6 mmol da espécie bicarbonate HCOs- está presente material hidrotermicamente modificado seco. Tal quantidade correspondería a um adicional de 8,6 % em peso de teor de CO2 no material hidrotermicamente modificado seco, num total de 12,9% em peso de CO2, o que provavelmente não será
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112/144 detectado pelo XRPD. Estes dados apontam para uma presença efetiva de carbonates no material hidrotermicamente modificado seco.Esses altos valores de pH são importantes em materiais usados para melhorar a qualidade do solo e a saúde do solo, particularmente onde solos de baixo pH são um problema.
Teste de Pontos Qualitativos para a Determinação de Carbonatos [00257] O ácido nitrico concentrado (15,6 M) é depositado no topo do material usando o aparelho mostrado na FIG. 21 (a) (c) . Se carbonatos estão presentes, eles geram CO2, que é canalizado para um segundo compartimento do aparelho e precipitado como BaCOs a partir de uma solução de Ba(OH)2. A imagem (b) fornece o resultado de um teste em branco, onde o material é sienito ultrapotássico (não se forma BaCOs) . A imagem (c) fornece o resultado de um teste com o material hidrotermicamente modificado seco. Uma nuvem esbranquiçada de BaCOs é formada, confirmando a presença de carbonatos.
Relação entre composição mineralógica e lixiviação [00258] O principal aluminossilicato de potássio (KAS) detectado por XRPD no material hidrotermicamente modificado seco foi Kfeldspato (KAISisOs) (FIG. 4E) . XRPD mostrou que 14, Og de feldspato-K foram convertidos durante o processamento hidrotérmico (FIG 14). A análise de PSD confirmou que o tamanho da população atribuída ao feldspato-K foi reduzida no material hidrotermicamente modificado seco em relação à mistura de alimentação (FIG. 22) . No entanto, uma determinada fase mineral torna-se o principal componente do material hidrotermicamente modificado seco (66,5% em peso) e, portanto, também a fase principal de retenção de K. Esta é uma característica
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113/144 cuidadosamente projetada e planejada do material. Uma transformação completa de K- feldspato terra custos proibitivos e geraria uma grande quantidade de K solúvel imediatamente disponível na solução do solo, em oposição aos atributos desejáveis dos materiais hidrotermicamente modificados secos aqui divulgados, ou seja, a engenharia de um fertilizante para solos tropicais com uma taxa de liberação de K que atenda às necessidades da cultura. No entanto, observe que o que é detectado pelo XRPD como feldspato-K é, na verdade, uma fase mineral alterada. A alteração estrutural foi evidenciada pelo estudo de imagiologia (FIG. 14a-d). Além disso, a isoterma de adsorção de N2 não apresentava histerese (Fig. 23), o que pode ser explicado considerando que rachaduras, fraturas ou outras estruturas porosas não geram um comportamento histerético se forem da ordem de micrômetros (FIG. 14a-b), embora sua contribuição para a área de superfície ainda seja capturada pelo valor de BET-SSA. A alteração química foi evidenciada por mapas elementares (FIG. 15), concentrações pontuais (Tabela 3, ESIEPMA), bem como exploração detalhada da amostra (FIG. 13, FIG. 16) . Distorções na célula unitária de K-feldspato devido à inserção de Ca são uma causa provável do efeito de craqueamento mencionado acima. De fato, uma característica do material hidrotermicamente modificado seco é que os menores grãos de partículas alteradas de K-feldspato apresentaram um conteúdo elementar não estequiométrico, altamente deficiente em K e enriquecido em Ca (FIG. 15, FIG. 16, ESI-EPMA) . Independentemente do tamanho, nenhum único grão de feldspato-K preservou sua composição original, e minerais de cálcio foram observados na interface entre os grãos de feldspato-K e a solução
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114/144 hidrotérmica. Sem estarem vinculados a qualquer teoria particular, tais fases podem se originar da inserção de Ca no feldspato ou pela precipitação das soluções devido à saturação local. Na ausência de um ambiente alcalino, temperaturas muito mais altas (600°C) estariam envolvidas para observar uma troca significativa entre K no feldspato e ions alcalinos da solução hidrotérmica. Os dados aqui apresentados fornecem evidências de que ambientes com pH elevado são necessários para uma transformação bem-sucedida e uma troca de ions K por ions Ca. Assumindo para ambos, K-feldspato alterado e inalterado, a mesma taxa de dissolução, e um pH real de lixiviação de 12 unidades (FIG.27), então a quantidade de K disponível seria da ordem de 10-200 ppmK, dependendo da área de superfície real de K-feldspato alterado. Tal quantidade é insignificante quando comparada com os dados relatados na FIG. 24 e confirma que o K-feldspato alterado atua como um importante reservatório de nutrientes para uma potencial liberação a longo prazo, mas não é provável que seja responsável pela liberação de K a curto prazo.Por outro lado, os cálculos do balanço de massa (por exemplo, com base na conversão mostrada na FIG. 4E) mostram que a fração de K no Kfeldspato que foi completamente convertida poderia fornecer todo o K de lixiviação disponível. Tal K é provável que esteja localizado em fases K-substituidas diferentes de K-feldspato alterado, ou na fração de carbonato solúvel (solubilidade de K2CO3 (25°C) é 1,110 g L_1) não detectada por XRPD, mas evidenciada por análise de ΕΡΜΑ (FIG. 15, ESI-EPMA).
[00259] A principal fase hidrato de silicato de alumínio calcinado (C-A-S-H) detectada por XRPD no material hidrotermicamente modificado seco foi a hidrogarnete (CasAÍ2
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115/144 (SiCy) 3-x (OH) 4X; C3A2S3-XHX) . Dentro do grupo mais amplo de hidrogarnete, a hidrogarnete define uma classe de minerais onde ocorre a inclusão de 40H~ no lugar de um tetraedro SÍO44, gerando grossato (x = 0), hibsquita (x = 0.2-1.5), katoite (x = 1,5-3) e as soluções sólidas deles. Em sistemas artificiais, o hidrogarnete é observada no concreto como o único hidrato de silicato de alumínio e cálcio, e é frequentemente detectada como o produto de hidratação de materiais autoclavados (Tabela 2) . Ela apareceu como pequenos cristais octaédricos a circular (1,5 a 4 pm) . Uma comparação de micrografias do material hidrotermicamente modificado seco (FIG. 14) com dados de PSD (FIG. 22) revela que nestas experiências a fase de hidrogarnete estava principalmente na forma de partículas pequenas e redondas na ordem de ~ 1 pm. A análise de ΕΡΜΑ mostrou um conteúdo de ~ 30% em peso de SÍO2 (Tabela 3; ESI-EPMA), sugerindo hibschite em vez de katoite, e em acordo com uma prevalência de cristais redondos (FIG. 14g). Observe que o conteúdo de SÍO2 também está relativamente de acordo com o valor teórico de 22% em peso na fase de plazolite usada no refinamento de Rietveld. Uuntamente com o K-feldspato, a hidrogarnete é o principal mineral que contém o Al. No teste de lixiviação, a disponibilidade de Al do material hidrotermicamente modificado aumentou em relação ao sienito ultrapotássico, embora permaneça comparável. No entanto, note que o pH de lixiviação real do pó de rocha é ~ 6 e que o material hidrotermicamente modificado seco é ~ 12 (FIG. 27) . Neste último caso, a disponibilidade de Al é, portanto, máxima, indicando que em solos tamponades em pH ácido, o Al deve estar quase completamente indisponível. O nivel de inclusão de K nos cristais de hidrogarnete foi pequeno (Tabela 3).
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116/144 [00260] Os hidratos de silicato de cálcio (C-S-H) foram hidrato de silicato α-dicálcico (a-Ca2 (SiOsOH) (OH) ; 0Í-C2SH) e tobermorita-11 Â (CasSigOis (OH) 2 · 4H2O; CsSigHs) . A sintese hidrotérmica do hidrato de silicato α-dicálcico foi relatada anteriormente. Geralmente aparece como comprimidos retangulares, que se formam acima de 150 °C. A razão molar Ca/Si da mistura de alimentação comanda a formação de CX-C2SH cristalino (Ca/Si = 2) em relação à de outro hidrato de silicato de cálcio fracamente cristalino e não estequiométrico (Ca/Si <1,75). Portanto, é provável que se forme CX-C2SH em ambientes ricos em cálcio, em reação incipiente, enquanto tobermorita se formaria mais tarde, como uma fase evoluindo de hidratos de cálcio-silicatos metaestáveis. Tobermorita foi observada em sistemas artificiais de CaO-SiO2-H2O, em faixas de temperatura de ~ 80°C a ~ 150°C, composição molar inicial a Ca/Si = 0,8-1,0 e tempos de processamento na ordem de dias. Quanto maior a solubilidade da fonte de Si, menor a cristalinidade da tobermorita em formação. A Tobermorita pode existir como um mineral metaestável acima de 200°C, embora o xonolito (CasSigOi? (OH) 2; CsSs^) se torne a fase termodinamicamente favorecida. O Al acelera a transformação de hidratos de silicato de cálcio em tobermorita e impede a sua conversão em xonolite. A inclusão de Al3+ no lugar de Si4+ envolve a introdução de camadas intermediárias de íons para manter a neutralidade elétrica, geralmente Na+, K+ ou Ca2+, produzindo tobermoritas com CEC alto de ~70 meq / 100 g. Várias formas de cristal foram relatadas para tobermoritas, incluindo cristais platy, tipo ripas e fibrosos. Este último tipo foi confirmado neste estudo (FIG. 14b, FIG. 14e). No entanto, tobermoritas substituídos em K (kalitobermorita) são extremamente raros na
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117/144 natureza. No material hidrotermicamente modificado seco, a tobermorita era de 3% em peso (FIG. 4E) e continha K e Al (Tabela 3 ESI-EPMA). No geral, a quantidade absoluta de potássio na tobermorita foi pequena e, no experimento de lixiviação, ela provavelmente foi mascarada pelo componente K imediatamente disponível. Por último, no material hidrotermicamente modificado seco foi observada uma fase C-A-S-H adicional, provavelmente um composto de cristalinidade pobre a inexistente detectado como amorfo por XRPD. Essa fase amorfa mostrou ter uma composição extremamente variável (ESI-EPMA). Embora o teor de K e Al tenha sido elevado, sua capacidade de liberação de íons não foi ainda estabelecida.
[00261] Além das fases de XRPD, foi demonstrado que o material hidrotermicamente modificado seco contém também espécies carbonadas (FIG. 19, ESI-EPMA). Os carbonates são importantes, pois contribuem para regular as propriedades do pH do material e podem ser usados para capturar o CO2 atmosférico. No presente trabalho, existem apenas três possíveis fontes de carbono: 1) impurezas na matéria-prima (0,8% em peso de CaCOs no reagente Ca (OH) 2, o que equivale a 0,12% em peso na mistura de alimentação; ver seção Experimental) ii) CO2 atmosférico no reator hidrotérmico (insignificante) <t> iii) 002 atmosférico durante a etapa de secagem (assumido como sendo 400 ppm ao longo da duração da etapa de secagem). Pode ser possível que a carbonatação de certas fases, por exemplo KOH formado durante a secagem do sobrenadante após o processamento, ocorra ex situ, durante a produção e montagem do pó na lâmina fina. No entanto, é mais provável que seja realmente o passo de secagem que regula a formação de carbonates. Dada a complexidade mineralógica do
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118/144 material, é improvável que o K disponível em solução se origine de uma única fase, como os carbonates solúveis. Contudo, a quantidade de K2CO3 que justificaria o valor experimental da FIG. 24 é equivalente a 2,50% em peso que é suficientemente baixo para possivelmente não ser detectado pelo XRPD. Como demonstrado em ESI-EPMA, os carbonates formados durante o processamento são, na verdade, espécies complexas com uma razão atômica variável K/Ca e com valores de solubilidade não imediatamente disponíveis na literatura. No geral, a instalação de lixiviação não permite discriminar a origem do K disponível, embora os dados apresentados neste estudo sugiram que as espécies carbonosas sejam provavelmente as responsáveis. Presume-se que outros reservatórios de nutrientes, tais como K-feldspato alterado, tobermorita ou as fases amorfas, libertem K a uma taxa mais lenta e possivelmente mais controlável do que uma espécie iónica solúvel.
[00262] Os dados de lixiviação aqui apresentados (Fig. 24) destacam a importância de ligar a disponibilidade de nutrientes às fases minerais, de modo a prever o desempenho agricola do material. Tais dados mostram que, exceto para Na e Mg, a disponibilidade elementar do material hidrotermicamente modificado seco é maior do que no sienito ultrapotássico lixiviado no mesmo pH inicial. Para o Ca, a disponibilidade não é imediatamente comparável porque na matéria-prima estava disponível a partir de minerais varietals, enquanto que no material hidrotermicamente modificado seco foi introduzido artificialmente pela adição de Ca (OH) 2 ao sistema. Uma visão geral holistica do material hidrotermicamente modificado seco revela que o K-feldspato exibiu atividade pozolânica, que é um
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119/144 comportamento exclusivo do sistema [K2O-AI2O3-SÍO2 ] K-feldspatoCaO-tbO. Como tal sistema está longe do equilíbrio termodinâmico, ele pode ser induzido a redistribuir intencionalmente os elementos da estrutura em fases minerais que liberam nutrientes benéficos para melhorar a fertilidade do solo.
[00263] Os exemplos seguintes (2-8) foram realizados sob condições microfluidicas de acordo com os parâmetros e configuração destacados nas FIG.34A-C. O tempo de processamento hidrotérmico (5 h, 16 h ou 24 h), condições de secagem (Ar, ar, CO2 e vácuo) e razões de alimentação Ca/Si (0,075, 0,15, 0,3, 0,45, 0,6 e 0,9) foram cuidadosamente estudados quanto ao seu efeito na mineralogia, lixiviação, pH e outras propriedades importantes (isto é, distribuição do tamanho de partícula) do material hidrotérmico modificado seco. Como especificado, o material hidrotermicamente modificado foi seco com ou sem sobrenadante utilizando o aparelho de secagem representado na FIG. 34C.
Exemplo 2: Dissolução de Material Hidrotermicamente modificado seco Sob Fluxo Condições (microfluidicas) [00264]) As FIGS. 35A-D mostram o comportamento de dissolução do material hidrotermicamente modificado seco sob condições microfluidicas. O material hidrotérmico modificado foi avaliado antes e após a lixiviação. As imagens do microscópio eletrônico de varredura (MEV) mostram que as fases cálcio-aluminiosilicato-hidrato (CASH) dissolvem sob fluxo, enquanto a fase Kfeldspato não. Sem estar vinculado a qualquer teoria em particular, é postulado que isso se deve ao pH tamponado em vez do próprio fluxo.
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Em massa vs. Lixiviação de Fluxo de Pós Hidrotermais [00265] A FIG. 25 compara a lixiviação em massa (pH5 HNOs) à lixiviação usando uma configuração microfluidica, para materiais modificados hidrotermicamente secos. Em pH 5, as razões K / Al e K / Ca sob condições de fluxos são significativamente diminuídas em comparação com a lixiviação que ocorre a partir do pó a granel sob soluções de lixiviação padrão. A configuração microfluidica também permite que a liberação dos elementos-chave (Al, Si, K e Ca) seja examinada em várias secções e ambientes de pH (FIG. 26) . Esses dados mostram como a liberação de cada elemento muda em função das condições de lixiviação e da mineralogia subjacente. Em suma, pode-se concluir que a liberação elementar sob condições de granel difere da lixiviação sob condições de fluxo.
Exemplo 3: Efeito das Condições de Processamento e Secagem no Material Hidrotermalmente Modificado Seco
K-release de material hidrotermicamente modificado sob condições diferentes de secagem [00266] Os experimentos de lixiviação foram realizados como se segue: 300 mg de material hidrotermicamente modificado foram suspensos em 3 mL de solução de HNO3 a pH 5 (feito em triplicata) . As amostras foram então agitadas à temperatura ambiente durante 24 h. A lixiviação de minerais foi determinada por ICP-MS sob condições ácidas (HNO3 0,1 N) . As medições de pH foram realizadas em triplicatas em frascos das amostras de lixiviação separados, as quais foram preparadas nas mesmas condições que o experimento de lixiviação acima mencionado. O pH t = 0 foi registrado dentro de 3 minutos de quando o liquido entrou em contato com o
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121/144 material. 0 pH t = 24 foi registrado após a agitação de 24 horas. Exceto onde indicado, os materiais modificados hidrotermicamente foram processados a 200 °C e secos sob as condições especificadas em 110-120 °C.
[00267] Uma série de materiais hidrotermicamente modificados secos foi produzida usando quatro conjuntos distintos de condições atmosféricas (Ar-Ar, Ar-ar, ar-ar e CO2-CO2) para reagir as matérias-primas e, posteriormente, secar os produtos resultantes.
[00268] Está evidente na FIG. 5 (e Tabela 4 abaixo) que alterando a atmosfera de processamento e secagem é marcadamente afetada a composição do material hidrotermicamente modificado seco produzido. Em particular, a quantidade da fase amorfa, hidrato de silicato dicálcico, hidrogarnete, tobermorita e K-feldspato, varia em cada conjunto de condições. Sob atmosfera Ar-Ar, Kfeldspato (Kfs) exibe a maior conversão para produtos com apenas 56% dos Kfs remanescentes após a conclusão do processo. Isso deixa quase 29% da composição identificada como uma fase amorfa. Ambos Ar-Ar e Ar-ar também contêm uma fase de hidrato de silicato dicálcico de 8-9%, uma fase que está visivelmente ausente nos outros dois conjuntos de condições. CO2-CO2 resulta na menor conversão de Kfs e um material hidrotermicamente modificado seco com conteúdo amorfo substancialmente reduzido.
Tabela 4- Composição de Materiais Secos Hidrotermalmente Modificados sob Diferentes Atmosferas de Processamento para a Etapa Hidrotérmica e Etapa de Secagem
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| Atmosfera | Ar-Ar | Ar^ar | ar-ar | CO2-CO2 |
| Kfs | 56,1 | 68,2 | 66,5 | 68,1 |
| Tobermorita | 7,2 | |||
| Hidrogarnete | 6,1 | 7,1 | 6,5 | |
| Hidrato silicato dicálcico | 8,2 | 8,7 | ||
| Calcita | 23,8 | |||
| Conteúdo Amorfo | 28,7 | 14 | 18,2 | 5,6 |
[00269] Além disso, as atmosferas de processamento e secagem hidrotérmica alteram as propriedades de lixiviação de materiais hidrotermicamente modificados secos (FIG. 6). A 200 °C por 5 h, as condições Ar-Ar fornecem um nivel mais alto de liberação de potássio, alumínio, silício e cálcio. Apenas para sódio a liberação é diminuída em comparação com as outras opções.
[00270] Outros estudos foram conduzidos para isolar os efeitos das condições de secagem na lixiviação de potássio de dois conjuntos de materiais hidrotermicamente modificados secos. Para o primeiro conjunto, o material hidrotermicamente modificado seco foi seco com o sobrenadante separadamente usando ar, Ar, CO2 e vácuo. Como mostrado na FIG.7B, a liberação de K é mais alta sob condições de Ar e menor quando o CO2 é utilizado. A aplicação de vácuo entre IO-2 -10-3 Torr também proporciona uma liberação substancial de K+ do material hidrotermicamente modificado seco. A secagem com ar fornece um valor intermediário, indicando claramente que a pequena quantidade de CO2 naturalmente presente tem pouco impacto na lixiviação. Nestas experiências,
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123/144 descobriu-se que a liberação de K é independente da temperatura de secagem (90°C).
[00271] Uma tendência semelhante foi observada em amostras sólidas secas após remoção do sobrenadante (FIG. 7B) . A lixiviação de potássio foi menor quando o CO2 foi utilizado para secar o material hidrotermicamente modificado seco. Os dados agregados destacam que as amostras sólidas são sensíveis à carbonatação, de tal forma que os equilíbrios de C02/carbonato no solo provavelmente serão cruciais para a operação de longo prazo das amostras de campo.
[00272] A FIGURA 7A fornece uma justificativa para o comportamento acima mencionado. Sem estar vinculado a qualquer teoria em particular, a dissolução de CO2 na solução de secagem pode levar à co-precipitação de potássio com CaCOs (presumivelmente CaCOs substituído por K) . O seqüestro de potássio em uma fase mineral reduz a extensão da possível lixiviação.
[00273] O suporte para o possível K-retido é fornecido por um estudo do material hidrotermicamente modificado, seco sob ar, Ar ou CO2 (Tabela 5). Em contraste com as outras condições atmosféricas, uma fase calcítica significativa é precipitada (14% em peso) quando as amostras são secas com CO2. Uma vez que os parâmetros de rede no material hidrotermicamente modificado seco são maiores do que a referência (raio iônico de K+ > Ca2) é razoável que o potássio seja co-precipitado com CaCOs em uma fase pouco solúvel designada por KuxCa (i-xjCOs. Além disso, a presença de uma fração maior da fase amorfa pode indicar a ocorrência de CaCOs amorfo.
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Tabela 5 Mineralogia de Materiais Secos Hidrotermalmente
Modificados Produzidos através de Diferentes Condições de
Secagem.
Fração de Peso da Fase
| Fase | ar | Ar | co? |
| Feídspato aíeslino | 0.57 | 0,64 | 0,5.1 |
| Tobermorita | 0,05 | 0,03 | 0,03 |
| 0,00 | 0,06 | 0,00 | |
| Hidrogrossular | 0,12 | 0,09 | 0,08 |
| Bíotita + CO/' | 0,07 | 0,07 | 0,00 |
| Caicita | 0,01 | 0,00 | 0,14 |
| Amorfo | 0,15 | 0,11 | 0,21’ |
'Possivei ocorrência de CaCOs amorfos ''Massa de C02 obtido da caicita em amostra cie CC>;. see© [00274] Em contraste com o potássio, a liberação de Ca aumentou substancialmente em materiais hidrotermicamente modificados secos sem sobrenadante (FIG. 7C). A maior quantidade de lixiviação ocorreu usando vácuo para secar o material, embora níveis similares tenham sido obtidos com argônio. Nenhuma lixiviação mensurável de cálcio ocorreu do material seco com CO2, possivelmente devido à limitada solubilidade de uma fase contendo CaCOs.
[00275] A lixiviao do alumínio também foi determinada para material hidrotermicamente modificado seco em diferentes atmosferas (FIG. 7D) . Em todos os conjuntos de condições, a lixiviação foi mais alta para material seco com sobrenadante, embora a diferença na magnitude fosse variável. A secagem a vácuo forneceu a maior liberação de Al, seguida por ar, argônio e CO2.
Efeito das condições de secagem no pH da amostra.
[00276] Considerando que as amostras hidrotermicamente modificadas secas em conjunto com o sobrenadante, não mostram alterações no pH no período de 24h quando secas com ar, Ar, CO2
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125/144 ou vácuo, mudanças no pH são observadas com amostras de material hidrotermicamente modificado seco após a remoção do sobrenadante por filtração a vácuo. Curiosamente, a basicidade tende a aumentar com ar, Ar e vácuo, mas tende a diminuir quando o material hidrotermicamente modificado é seco com CO2 (Tabela 6).
Tabela 6. pH das Amostras Secas sob Diferentes Condições Com e Sem Sobrenadante.
| Amostras secas com sobrenadante | ar Ar CO2 | Vácuo | ||
| Lixiviação pH,=c | 12,2 | 12,3 | 12,3 | 12,3 |
| Lixiviação pHt=24t, | 12,4 | 12,4 | 12,2 | 12,3 |
| Amostras secas sem sobrenadante | at-sólido | Ar-sólído | CO2- sólido | Vácuo- sólido |
| Lixiviação pHu.o | 11,3 | Iii]: ° | 11,8 | |
| Lixiviação pH^24l, | 11,9 | 12,3 | 10,S | 12,1 |
[00277] Estes resultados de lixiviação de pH e potássio são consistentes com a reação proposta de cálcio-silicato-hidrato (C-S-H) mostrada na FIG. 7A (reação superior). Após a dissolução da fase Cai, 67SÍO2 (OH) 3,330.43H2O, ions hidróxido são produzidos, que efetivamente aumentam o nivel de pH. Ao mesmo tempo, o potássio é liberado da fase C-S-H levando aos niveis observados de lixiviação. Em contraste, na presença de CO2, ocorre uma reação de carbonatação C-S-H (Figura 7A, reação de fundo). A descalcificação da fase C-S-H fornece um mecanismo de liberação de potássio, enquanto também causa uma tendência à redução da basicidade (pH 11,8 - pH 10,8) . A formação de xCaCOs também explica por que a lixiviação de cálcio é minimizada ou não ocorre quando amostras sólidas são secas com CO2 (FIG.7C).
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126/144 [00278] A lixiviação de outros minerais também é afetada pelo pH. Liberação de alumínio, por exemplo, faixas com pH em amostras secas sem sobrenadante. Ar com pH 12.3 fornece a maior liberação de Al, enquanto o CO2 com pH 10.8 libera a menor quantidade de Al (FIG.7D).
[00279] Em resumo, a fase sólida parece ser bastante sensível à carbonatação. A carbonatação tem múltiplos efeitos no material hidrotermicamente modificado seco. A lixiviação é possivelmente reduzida pelo aprisionamento de K nas fases KuxCa <i-x) CO3. A secagem com CO2 também causa uma diminuição na alcalinidade, possivelmente diminuindo a capacidade de tamponamento do material hidrotermicamente modificado seco. Sob essas condições, o cálcio é liberado na solução através da dissolução de minerais. Quando ar, Ar ou vácuo são utilizados para secagem, o material hidrotermicamente modificado seco tem uma capacidade tamponante de pH. A compatibilidade com aditivos e materiais compósitos é, portanto, considerada. No entanto, a capacidade de ajustar o pH como uma função da atmosfera de secagem facilita o uso desses materiais hidrotermicamente modificados para remediação do solo, ou para a produção de soluções alcalinas para vários tipos de indústrias/aplicações, incluindo geopolimero, silicato de sódio, silica coloidal e soluções de KOH / K2CO3.
Exemplo 4: Dependência de Tempo e Temperatura do Material Seco Hidrotermalmente Modificado [00280] Tanto o tempo (t) como a temperatura (T) são variáveis do processamento hidrotérmico encontradas para impactar a composição do material hidrotermicamente modificado seco (FIG. 8). Por exemplo, elevar a temperatura de 200 °C para 230 °C por períodos de 0,5 h, 1,0 h, 1,5 h, 2,0 h, 2,5 h e 3,0 h, não só
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127/144 melhora a conversão de K-feldspato, mas também aumenta a quantidade de fase amorfa que está presente (FIG. 9A) . Tobermorita, um silicato de cálcio substituído por K, também aumentou com o aumento do tempo de processamento. A hidrogaranada, por outro lado, permanece constante, independentemente das mudanças nas variáveis. Um componente secundário que é a soma de fases menores, isto é, albita, biotite, panunzite, está tipicamente presente em menos de 10%.
[00281] A lixiviação mineral também foi avaliada em função do tempo e da temperatura. Em tempos que variaram de 0,5 h a 3,0 h e temperaturas de 200°C, 220 °C e 230 °C, a lixiviação de K mantém-se relativamente constante. Assim, concluiu-se que a magnitude da lixiviação de potássio é independente do tempo e temperatura de processamento (FIG. 9B) . Por outro lado, a lixiviação de Al é relativamente constante para qualquer tempo de processamento, mas diminui significativamente à medida que a temperatura de processamento é elevada. Embora a lixiviação de Si e Ca não seja facilmente resolvida nos intervalos dados, a liberação de Na acompanha o aumento do tempo de processamento e da temperatura (Fig.9B).
[00282] A questão de se a conversão de k-feldspato no material hidrotermicamente modificado seco pode ser aumentada ao longo de tempos de processamento mais longos também foi abordada (Tabela 7). Os tempos de processamento de 5 h, 16 he 24 h foram testados e a temperatura foi mantida a 200 °C. É importante notar que os Kfs diminuiram cerca de 13,6% entre 5 he 16 h (FIG. 9 C) , mostrando que a conversão de fato pode ser promovida. A comparativamente pequena variação de 2,4% observada ao longo das últimas 8 horas (16 h a 24 h) pode ser parcialmente explicada
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128/144 pelo aumento de tobermorita durante o mesmo periodo (FIG. 9C) . 0 conteúdo de tobermorita permanece essencialmente estável durante as primeiras 11 horas do processo, passando de uma fração de 7% em peso para 9,2% em peso, apenas, nas últimas 8 horas. Em relação ao conteúdo amorfo, um aumento substancial nesta fase é prontamente aparente entre 5 h e 16 h, atingindo um patamar no tempo subsequente até à conclusão do período de tempo de 24 h. Com base na aplicação pretendida do material hidrotermicamente modificado seco, pequenas flutuações na mineralogia podem ser cruciais e precisam levar em conta a composição. De acordo com os parâmetros de rede e composições químicas obtidas a partir de XRPD e WDS, respectivamente, as fases cristalinas existem como soluções sólidas. Tais alterações podem ser conseqüentes na lixiviação. Por exemplo, em 1 g de material hidrotermicamente modificado seco que tipicamente liberta 10 mg K / kg de material, existem 2,6 X IO-7 mols de K e 2,3 x 10-5 moles de tobermorita (com base em 2,4 % em peso tobermorita) . Apenas 1.1 mol% do silício em tobermorita precisa ser co-substituido com Al e K para explicar a massa de K observada durante a lixiviação, reforçando que pequenas mudanças na redistribuição de fase podem ter um impacto significativo nas propriedades dos materiais hidrotermicamente modificados secos.
Tabela 7 Efeito da extensão dos tempos de processamento na composição do produto Material hidrotermicamente modificado seco
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| Esiágio | lá h | ||
| -A**********************wr^^^ | |||
| Feldspaís alcaUna | 0.528 | ||
| TAermorits | CLO&jí. | Q.Ü7 | |
| e-CjS | 0 | 0 | |
| Hidrogross silsr | tf. / | 0.U2 | |
| Bfetòa | 0 002 | 0 | |
| CaCOí | 0 | ||
| .Amsefe. | 0.172 | 0. |
[00283] Surpreendentemente, a liberação de K não coincide com uma diminuição na fração de peso de Kfs. De fato, o tempo de processamento hidrotérmico prolongado diminui efectivamente a lixiviação de K, possivelmente porque K é sequestrado numa ou mais das fases do material hidrotermicamente modificado seco (FIG. 9D) . Em contraste, a lixiviação de Ca é apreciavelmente aumentada em material hidrotermicamente modificado processado por 24 h a 200°C comparado com aqueles processados por menor quantidade de tempo (FIG. 9D) . Acontece que a mudança no pH é proporcional à liberação de Ca, de modo que, à medida que a alcalinidade diminui com o tempo, a lixiviação de Ca aumenta substancialmente. Apesar das mudanças no pH em cada um dos pontos temporais, os dados suportam o conceito de que o material hidrotermicamente modificado seco possui uma capacidade de tamponamento útil, pois a alcalinidade em todos os casos não é apenas mantida, mas tende à basicidade ligeiramente elevada à medida que a lixiviação prossegue ao longo de 24 h (Tabela 8).
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Tabela 8. pH do lixiviado medido para materiais hidrotermicamente modificados secos processados a 200°C por vários tempos.
| 5h | 16h | 24h | |
| Lixiviação pHt=0 | 12 2 | 11,6 | 11,2 |
| Lixiviação pHt=24 | 12,4 | 12,2 | 11,8 |
Exemplo 5: O efeito da relação de alimentação Ca/Si nas propriedades do material hidrotérmico seco
Efeito do Ca/Si na Transformação de Kfs.
[00284] Uma série de experimentos demonstrou que a relação de alimentação de Ca/Si afeta a conversão de Kfs [Kfsinicial Kfsfinal) / Kfsinicial], a mineralogia, a liberação mineral, a distribuição de tamanho de partículas (PSD) e a capacidade de tamponamento. Consequentemente, a modulação deste parâmetro pode ser utilizada beneficamente para alinhar as propriedades do material hidrotermicamente modificado seco com uma aplicação particular.
[00285] Para responder à questão de saber se é possível identificar um minimo de CaO / Kfs que forneça o material hidrotermicamente modificado desejado, foram realizados estudos com diferentes proporções de Ca/Si. A partir dos dados iniciais, ficou claro que a alteração da relação de alimentação de Ca/Si afeta as frações de peso de vários componentes no material hidrotermicamente modificado seco (Tabela 9) . Em particular, quando a relação Ca/Si aumentou, os Kfs restantes na composição do produto tornaram-se cada vez menos. Ao mesmo tempo, tanto a fase hidrogarnete como as fases amorfas estão presentes em frações de peso significativamente maiores, passando de Ca/Si =
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0,075 para o valor máximo testado, onde Ca/Si = 0,3. Tobermorita, em contraste, picos em Ca/Si = 0,15, enquanto diminuindo ligeiramente em Ca/Si =0,3 (Tabela 9).
Tabela 9 Frações de peso de fase de vários componentes do material hidrotermicamente modificado seco em diferentes proporções de alimentação de Ca/Si.
Fração de Peso da Fase
| í-ase | Ca/Si = 0,075 | Ca/Si = 0,15 | Ca/Sí = 0,3 |
| Feídspato Alcalino | 0,868 | 0,728 | 0,631 |
| Tobermorita | 0,024 | 0,075 | 0,061 |
| Hídrogrossular | 0,028 | 0,062 | 0,127 |
| Amorfo | 0,08 | 0,129 | 0,172 |
* Biotita omitida para maior cíareza [00286] Representação gráfica da extensão da transformação de Kfeldspato como uma função de Ca/Si na mistura de alimentação (força motriz) destaca que há um ponto doce que pode ser utilizado (FIG. 10) . Enquanto a extensão do K-feldspato salta dramaticamente para a primeira duplicação da relação de alimentação Ca/Si, um patamar é essencialmente alcançado ao atingir Ca/Si = 0,30. Assim, o impacto na extensão da transformação além da relação intermediária mostrada na FIG. 10 parece ser minimo.
O Efeito do Ca/Si na Mineralogia do Material Seco Hidrotermicamente Modificado [00287] A FIG. 11A mostra que a conversão de Kfs acompanha com o Ca/Si na mistura de alimentação para frações de peso de 0,075 a 0,9 (gráfico de barras) . Neste estudo, a fração de peso da fase é normalizada para Ca/Si = 0,9, ou seja, uma fração de fase artificial correspondente à diferença entre o CaO no Ca/Si =0,9
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132/144 e a menor amostra de Ca/Si foram adicionadas aos resultados de XRD para amostras com Ca/Si <0,9. O erro analítico de quantificação de fase por DRX para o material hidrotermicamente modificado seco normalmente varia de 5 a 20% para uma determinada fase. O valor de conversão calculado para Ca/Si = 0,075 foi negativo e considerado não físico. Assim, nenhum valor para a conversão de Kfs é relatado para Ca/Si = 0,075.
[00288] As fases amorfas de hidrato de silicato dicálcico e de hidrogarnete são rastreadas com uma conversão de% Kfs tal que a % peso de cada um aumenta à medida que o Ca/Si na mistura de alimentação aumenta de 0,075 para 0,9. Em contraste, tobermorita permanece bastante estável, na verdade, começando uma descida em % peso em Ca/Si = 0,45. Portanto, a partir dos dados, parece que o hidrato de silicato dicálcico pode ser obtido sobre a tobermorita, aumentando o Ca/Si na mistura. Em geral, a alteração de K-feldspato para uma fase amorfa substancial também pode ser promovida simplesmente aumentando o Ca/Si na mistura de alimentação. Espera-se que a capacidade de conduzir os produtos para a formação de hidrato de silicato dicálcico e fases amorfas, simplesmente através da modificação da relação Ca/Si, tenha impactos benéficos na química do cimento e seja relevante para uma variedade de aplicações de cimento em geral.
Efeito do Ca/Si na liberação mineral [00289] A liberação de K pode ser modulada variando o Ca/Si na mistura de alimentação. O aumento do Ca/Si faz com que mais K seja liberado pelo material hidrotermicamente modificado seco, sendo que o valor máximo é alcançado quando Ca/Si = 0,45 (FIG. 11B). Assim, descobriu-se que a liberação de K é proporcional ao Ca/Si .
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133/144 [00290] A lixiviação para o Ca distingue-se do K devido à falta de uma tendência linear, bem como ao impacto da alteração do pH. De fato, os níveis de liberação de Ca são bastante similares quando Ca/Si é 0,15, 0,30 e 0,6 (Fig. 11C). Isto está correlacionado com materiais hidrotermicamente modificados secos em que a capacidade de tamponamento do pH permanece intacta ou praticamente intacta (Tabela 10). Na menor taxa de alimentação, a alcalinidade cai para 11,0 e, neste caso, a liberação de Ca é substancialmente superior (FIG. 11C) . Com base nos dados, a alimentação Ca/Si influencia a alcalinidade do material hidrotermicamente modificado seco (isto é, a capacidade de tamponamento é diminuída em Ca/Si baixo), que por sua vez pode ter um impacto na liberação de minerais tais como Ca. Inesperadamente, um pico de lixiviação de Ca ocorre quando a relação da mistura de alimentação de Ca/Si = 0,45, tal que o valor é comparável àquele observado em misturas de baixo teor de Ca/Si (FIG. 11D). Um pico ainda maior é observado quando Ca/Si = 0,9, talvez indicando Ca (OH)2 do processo hidrotermal que não tenha reagido.
Tabela 10. pH do Lixiviado Medido para Materiais
Hidrotermicamente Modificados Secos Preparados Utilizando
Diferentes Relações de Ca/Si de Alimentação.
Lixiviação pHt=0
Lixiviação pHt=?zj
0,075 0,15 0,30,6
10,9 11,212,2
11,0 11,512,3
12,3 [00291] A liberação de (Na) alumínio (Al) também pode ser modulada variando o Ca/Si na mistura de alimentação (FIG. 11D).
A lixiviação de Al aumenta em toda a faixa de valores de Ca/Si aparecendo, possivelmente, no platô na razão máxima testada
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134/144 (0,9). Uma observação semelhante aplica-se à lixiviação de Na, exceto que uma ligeira redução é observada em 0,6, a maior mistura de alimentação de Ca/Si testada.
[00292] Em resumo, a relação Ca/Si controla a extensão da reação hidrotérmica, e necessita de otimização para o tempo de processo desejado (t) , temperatura (T) , composição da alimentação e mineralogia desejada no material hidrotermalmente modificado seco. É importante observar que um baixo teor de Ca/Si diminui a capacidade de tamponamento do material, o que, por sua vez, pode afetar a lixiviação dos minerais. Como discutido anteriormente, a capacidade de ajustar o pH como uma função da atmosfera de secagem facilita o uso desses materiais hidrotermais modificados para remediação do solo, ou para a produção de soluções alcalinas para vários tipos de indústrias / aplicações, incluindo geopolimeros, entre outros, silicato de sódio, silica coloidal e soluções KOH/K2CO3.
Efeito do Ca/Si na Distribuição de Tamanho de Partículas (PSD) para Materiais Hidrotermalmente Modificados Secos.
[00293] O PSD foi avaliado para cada uma das proporções de Ca/Si utilizadas no estudo com comparações feitas entre a mistura bruta e o material hidrotermicamente modificado seco. A análise do tamanho de partícula foi realizada com água como meio dispersivo na ausência de ultrassonicação. Para as menores misturas de alimentação de Ca/Si, o gráfico de diâmetro efetivo versus volume diferencial mostra pequeno desvio entre os materiais pré e pósprocessados. Apenas em Ca/Si = 0,3 e 0,6 são observadas alterações significativas (FIG. 11F) . Para misturas cruas com Ca/Si =0,6, é possível que a aglomeração de partículas produza o ombro <20 um. Verificou-se que a conversão de K-feldspato foi
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135/144 aumentada à medida que a razão Ca/Si aumentou. Além disso, o aumento da conversão de K-feldspato também é refletido no aumento da população de partículas pequenas.
[00294] Em resumo, a relação Ca/Si desempenha um papel significativo no processamento. O componente alcalino-terroso na mistura de alimentação controla a alcalinidade/pH do processo hidrotérmico, que por sua vez determina a cinética de dissolução do aluminossilicato de estrutura alcalina e potencialmente o progresso da reação global. A distribuição de fases é sensível à concentração aquosa de Ca/Si, por exemplo, o meio rico em Ca promove preferencialmente o crescimento de hidrato de silicato dicálcico, um composto com estequiometria rica em Ca. A absorção de cations alcalinos por fases recém-formadas de silicato de cálcio depende do Ca/Si na solução, por exemplo, soluções baixas de Ca/Si aumentam a partição da estrutura alcalina na fase sólida como parte das fases de silicato de cálcio. Estas observações mostram que a química e a distribuição de fase do material hidrotermicamente modificado seco podem ser adaptadas controlando o alcalino-terroso/Si e/ou o alcalinoterroso/alcalino na solução do processo hidrotérmico.
Exemplo 6: Entendendo a função do PSD no processamento de matéria-prima [00295] Matéria-prima contendo K-feldspato (<2 mm) foi molda (50 g/corrida) por 1 min. O material moldo foi então peneirado a seco usando peneira ASTM Ell no.70 (212 pm), 100 (150 pm), 140 (106 pm) e 325 (45 pm) para obter as quatro frações mostradas no PSD (FIG. 30) .
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136/144 [00296] As misturas de alimentação foram então preparadas por mistura fisica das referidas frações com a quantidade desejada de CaO e não a co-moagem. Materiais hidrotermicamente modificados secos foram produzidos a partir das quatro frações. O PSD dos materiais hidrotermicamente modificados secos foram medidos (FIG. 31A) e sobrepostos com o PSD da matéria-prima correspondente (FIG. 31B) para observar semelhanças e desvios. Na maior parte, havia uma forte semelhança dos materiais antes e depois do processamento, com apenas algumas pequenas diferenças observadas quando d = 85 pm e d = 17 pm. Consequentemente, o PSD do material hidrotermicamente modificado seco pode ser modulado variando o PSD da matéria-prima.
[00297] O efeito do PSD da matéria-prima na lixiviação elementar foi examinado. A liberação de K foi maximizada para um tamanho médio de partícula de 85 pm. Os maiores tamanhos de partículas de 151 pm e 220 pm proporcionaram quantidades quase equivalentes de liberação de K com o menor tamanho de partícula, fornecendo um valor intermediário (Fig. 31C) . Para Na e Al, a maior liberação elementar ocorreu no menor tamanho médio de partícula. A lixiviação tendeu a diminuir com o aumento do tamanho das partículas. A lixiviação de cálcio foi maximizada quando o PSD de mistura bruta foi de 220 pm, com nenhuma lixiviação detectada em 85 pm ou 17 pm (Fig. 31D).
[00298] De acordo com os dados, a reatividade da matéria-prima pode ser modulada pela variação do grau de moagem dela. Assim, a área superficial da matéria-prima pode ser aumentada para promover a reatividade dela. Devido à forte correlação, o PSD da matéria-prima pode ser ajustado para obter um PSD desejado do material hidrotermicamente modificado seco.
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Exemplo 7: Sensibilidade do Material Hidrotermalmente
Modificado Seco para Descalcificação [00299] Como mostrado na FIG. 7A, a secagem do material hidrotermicamente modificado seco com CO2 conduz a uma reacção de descalcificação que elimina a fase de hidrato de silicato dicálcico e substitui-a por uma fase de calcite (Tabela 11). Uma fase amorfa ainda está presente e aumenta ligeiramente. Para chegar aos dados da Tabela 1, a fração de peso de fase HT-ar foi normalizada para HT-CO2, ou seja, uma fração de fase artificial foi adicionada à quantificação de fases HT-ar correspondente à quantidade de CO2 incorporada em HT-CO2 determinado a partir da fração de peso de CaCOs.
Tabela 11. Quantificação de fase XRD usando atmosfera de secagem a ar ou CO2.
| Atmosfera de Secagem | ||
| Fase | CO2 | Ar |
| K-Feidspato | 50,2 | 51,9 |
| Tobermonta | 3,3 | 4,1 |
| α-Hfdrato SÍÜcato Dicáicio | 0 | 5,5 |
| Hidrogarnete | 3,4 | 10,9 |
| Aíbíta | 0,6 | 3,1 |
| Penunzita | 2,1 | 2,5 |
| Biotita | 0 | 0,3 |
| Caldta | 14,2 | 0 |
| CO2 | n/a | 6,5 |
| Conteúdo Amorfo | 21,2 | 15,2 |
[00300] A seguinte configuração experimental foi implementada com o objetivo de estudar o impacto da secagem de CO2 na estrutura e composição do material hidrotermicamente modificado seco:
1) O material hidrotérmico (HT) é seco com o sobrenadante sob uma atmosfera X (Ar ou CO2) .
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2) 0 material ΗΤ seco é enxaguado com água purgada para remover K solúvel (Fig. 27; ex., KOH ou K2CO3) .
3) Após filtração para remover a água, o material enxaguado (retido) é seco a vácuo em um frasco de Schlenk (~ IO-2 Torr) por 24-36 h.
4) 0 material enxaguado seco é submetido a experimentos de lixiviação.
[00301] Uma vez que o material hidrotermicamente modificado seco foi enxaguado e seco (Ar ou CO2), a DRX foi usada para determinar a mineralogia de cada uma das fases (Tabela 12). É de notar que a fase de calcita do material lavado seco com CO2 aumentou de 14,2 para 18,2, enquanto o conteúdo amorfo diminuiu de 21,2 para 13,0. Outras alterações na composição também são detectáveis.
Tabela 12 Quantificação XRD de fases enxaguadas usando CO2 ou atmosfera de secagem de ar.
| Atmosfera de Secagem | ||
| Fase | CO2 | Ar |
| K-Feidspato | 55,5 | 52,0 |
| Tobermorita | 4,0 | 4.3 |
| «-Hidrato Siíicato Dicáicio | 0 | 5,1 |
| Hidrogarnete | 6,8 | 11,6 |
| Albita | 2,5 | 2,3 |
| Penunzita | 0 | 2,1 |
| Biotita | 0 | 0,3 |
| Ccícita | 18,2 | 0 |
| CO? | n/a | 65 |
| Conteúdo Amorfo | 13,0 | 14,9 |
[00302] A população de partículas de tamanho grande é menor no material enxaguado do que nos materiais hidrotermicamente modificados secos não enxaguados (FIG. 33A) . Uma sobreposição de HT-CO2 e HT-CO2 enxaguado indica que o diâmetro efetivo das partículas permanece o mesmo.
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139/144 [00303] Imagens de microscopia eletrônica de varredura (SEM) de HT-Ar-enxaguado revelam que folhas de hidrato de silicato de alumínio e cálcio (C-A-S-H) podem ser encontradas em Kfeldspato. Além disso, as fases globogênicas de hidrogarnete são incorporadas na matriz C-A-S-H (Figuras 33B e 33C) . A fase biotita também é identificada.
[00304] Imagens SEM de HT-CO2 fornecem evidências adicionais de que a carbonatação leva à compactação e descalcificação das folhas de C-A-S-H. O hidrogarnete descalcifiçado também é claramente representado. A carbonação promove o crescimento de partículas poliédricas ricas em Ca, fornecendo outra característica estruturalmente distinta (Figuras 33D e 33E) .
[00305] A micrografia SEM de enxaguamento com HT-Ar é mostrada na FIG. 33F. Os números na imagem referem-se a características tipicas de uma fase correspondente, as quais foram designadas da seguinte forma: 1) K-feldspato (microclino e ortoclásio), 2) CA-S-H (tobermorita, hidrato de silicato α-dicálcico e amorfo) , 3) hidrogarnete, e 4) CaCOs / Ca (OH)2. Características semelhantes foram usadas para identificar fases em HT-CO2enxaguados.
[00306] A espectrometria de raios X por dispersão em energia (EDS) tem sido usada para quantificar a fração atômica nominal dos elementos K, Ca, Al e Si em cada fase (Tabela 13) . Embora não haja grandes discrepâncias para três dos elementos, as fases contendo Ca exibem menos Ca / (Al + Si) em amostras secas em CO2 do que quando secas sob Ar. Assim, o CO2 é capaz de extrair Ca dos minerais durante o processamento. Consequentemente, a ação do CO2 sobre a mineralogia de material também demonstra a viabilidade de um processo de descalcificação que leva à
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140/144 formação de SÍO2 e AI2O3 a partir do K-feldspato, como mostrado na FIG. 33G. A transformação de K-feldspato em seus componentes constituintes serve para destacar ainda mais a utilidade dos métodos divulgados em uma série de indústrias e aplicações.
Tabela 13 Fração Atômica Nominal das Fases Identificadas por SEM e EDS.
Fração Atômica Nominal
| K/ Material Hidrotérmico | Ca/ | AM (MWSí) | SM | |
| HT-Ar-enxaguado K-Feid&pato | 0 18(2) | Ma | 0.22(2) | 0 8(1) |
| C-A-S-H | o.OKh | 0.47(4} | 0.03(2) | 0.43(3) |
| Hidrogarnete | Mil | 0.54(3} | 016(3) | 0.30(2} |
| ÇáÇOa/Cá(0)2 | M3 | 0,97(1} | 0.3(2) |
HT-CO^-enxaguadc-
| K-Feidspato | 0.22(3} | Ma | 0.17(3) | ü 51(2} |
| C-A-S-H | 0.05(4} | 0.08(5) | 0.14(3} | 873(4) |
| Hidrogarnete | Ms) | 0.23(3} | 0.28(4) | 0.51(2} |
| CaCOyCa(OH)·. | 0.01(1) | 0 96(1) | 0.01(1} | 0.01(1} |
Exemplo 8: Lixiviação e Dissolução Dependentes de pH e Concentração
Comparando Lixiviação em Hidróxido de CsNOs / HNO3 e Hidróxido de Tetrametilamônio [00307] É possível que a extensão da lixiviação possa ser aumentada com a troca efetiva de um cátion com potássio nas fases relevantes. Com base na proposta de que a troca catiônica ocorra nas intercamadas hidratadas das fases tobermorita e/ou amorfa C-A-S-H, deve haver um limite para o tamanho do cátion no qual os supostos locais de troca podem se encaixar. Portanto, a
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141/144 lixiviação foi avaliada em múltiplas soluções de lixiviação para entender o tamanho do cátion capaz de trocar e subsequentemente liberar potássio (K) . Em particular, Cs+ e Nme4+ (TMA) , com raios catiônicos de 1,67 Â e ~ 4,5 Â, respectivamente forma comparados. Usando uma solução de lixiviação de CsNOs / HNOs (pH 5) , a quantidade de K liberada foi significativamente aumentada em comparação com ο HNO3, pH 5 (FIG.37A) . Verificou-se que o Cs+, com base em seu tamanho apropriado, é altamente efetivo na troca de cátions com K+. Por outro lado, o grande cátion de TMA do hidróxido de tetrametilamônio (TMAOH) é ineficaz na troca iônica com sitios contendo K+. Está também claro, a partir dos resultados, que a dissolução da estrutura mediada por hidróxido não é o mecanismo primário para a liberação de K da fase sólida. Ainda assim, o material hidrotermicamente modificado seco é mostrado como estável sob condições básicas - pH ~12.
Liberação mineral em tampão acetato [00308] As condições de lixiviação tamponada foram comparadas com a solução padrão de HNO3 (pH 5) . A liberação de K na presença de tampão acetato (pH 5,3) foi apenas ligeiramente aumentada, mas condições de tampão ligeiramente ácido promovem substancialmente a dissolução de fases portadoras de Ca (FIG. 37B) . Como demonstrado em soluções tamponadas com pH 5,3, os componentes do material hidrotermicamente modificado seco podem ser dissolvidos quando o material é submetido a niveis de pH acidico. Além disso, o material pode servir como uma fonte útil de Al solúvel sob condições ácidas (ver Figuras 37B e 26 para dados) .
Lixiviação Elementar em CsNOs in Material Hidrotermalmente Seco Enxaguado
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142/144 [00309] De modo semelhante às condições utilizadas no Exemplo 7 (FIG. 32), enxaguou-se o material hidrotermicamente modificado seco com água para separar a contribuição de liberação de K da fase sólida dos componentes solúveis. A principal diferença neste estudo foi que uma solução de remoção de CSNO3/HNO3 foi utilizada para entender se a liberação de K da fase sólida também poderia ser aumentada pela troca catiônica efetiva com Cs+ (FIG.37C) .
[00310] O K da fase sólida compreende uma fracção do K total disponível para liberação, portanto os materiais enxaguados secos com Ar ou CO2 exibem menos liberação de K do que as amostras não enxaguadas correspondentes em solução de lixiviação de HNO3 (FIG. 37D). Esta diferença dá a fração de K solúvel/de liberação rápida no material hidrotermicamente modificado seco. No caso da secagem com CO2, o balanço de massa dita que o K ausente na HTCO2 está na fase sólida (isto é, K reparticionado por carbonatação, ver FIG. 37E).
[00311] Nas FIGS. 37D e 37F, faz-se uma comparação entre a lixiviação de K em material hidrotermicamente modificado seco, subsequentemente enxaguado com água e depois ressecado sob diferentes condições atmosféricas. Com base nos dados, verificou-se que os componentes da fase sólida favorecem a captação de Cs e a liberação de K. Isto é evidenciado pelos três materiais (HT-Ar, HT-Ar-enxaguado e HT-C02-enxaguado) cada um sujeitado à lixiviação em CsNOs / HNO3, sendo que todos mostram mais K sendo liberado do que quando a solução de HNO3 é usada sozinha (FIG. 37F vs. FIG. 7D) . Além disso, a secagem sob CO2 na presença de CsNOs mostrou ter o mesmo efeito que a lixiviação em
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CsNOs, proporcionando uma outra abordagem para aumentar K solúvel.
Exemplo 9: Efeito do posterior refluxo do material hidrotermicamente modificado seco [00312] O material hidrotérmico modificado seco foi preparado da seguinte forma:
1) 25 g de mistura de alimentação (Ca/Si = 0,3) em 100 g de água.
2) O processamento hidrotérmico foi realizado a 200 °C por 5 h.
3) Os sólidos combinados / sobrenadante foram secos sob uma atmosfera de ar a 100-110 °C durante 18 h.
[00313] O material hidrotermicamente modificado seco foi então submetido a refluxo a 90 °C para examinar os efeitos deste tratamento. Com um tempo de processamento de 5 horas e usando uma atmosfera de ar, a complexa mineralogia resumida na Tabela 14 foi alcançada. Os componentes primários foram Kfs (44,5% para orthoclase / microclina combinada), uma fase amorfa (26,7%) e tobermorita (17%) . A sobmormite estava presente em quantidade significativamente maior do que em material hidrotérmico modificado seco, preparado sem refluxo adicional.
Tabela 14 Mineralogia do Material Refluxado.
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144/144 a t-ar-5 h -96h_ ref I uxo_90'C
KAlSs >Llg
Cas&eOjst OH) Ϊ- 4Wê£>
CahsCyOHij
SMsA&SjQs.
(S^alAlSiOx
K( M&Fe^ÁfòtSOjsHfíGHhi
CsCQs (Ortocíase/Feidspato) (Microdina) (Tobermorita) (hidrato silicato a-dicálcio) (Plazolita/Hidrogrossular) [Albite) (Panunzita) (Biotite) .5
-----------------------------L
KFS(W/O Panunzita) |
KF5(W/Panunzita) i tote!
[00314] 0 material hidrotermicamente modificado e seco ao refluxo foi também estudado quanto às suas propriedades de liberação de K (FIG. 36). Comparando-se as condições testadas, a lixiviação foi maior quando o refluxo foi realizado por 24 h. Estendendo a quantidade de tempo para 96 h atenuou significativamente a capacidade do material para liberar K. A Retenção de K em uma ou mais das fases particulares podem explicar os resultados obtidos.
[00315] Todas as referências, artigos, publicações, patentes, publicações de patentes e pedidos de patentes aqui citados são incorporados por referência em sua totalidade para todos os fins. Contudo, a menção de qualquer referência, artigo, publicação, patente, publicação de patente e pedido de patente aqui citada não é, e não deve ser tomada como reconhecimento ou qualquer forma de sugestão de que constituam arte prévia válida ou façam parte do conhecimento geral comum em qualquer pais do mundo.
Claims (81)
- REIVINDICAÇÕES1. Método, caracterizado por compreender:expor uma primeira composição à água e condições selecionadas do grupo constituído por calor e pressão, formando assim uma combinação que compreende água e uma segunda composição; e remover pelo menos parte da água da combinação, proporcionando assim uma terceira composição;em que:a primeira composição compreende um primeiro silicato de metal alcalino;a terceira composição compreende um segundo silicato de metal alcalino; e de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas, uma quantidade de potássio liberado da terceira composição é pelo menos cerca de duas vezes maior que uma quantidade de potássio liberado da primeira composição.
- 2. Método, caracterizado por:expor uma primeira composição à água e condições selecionadas do grupo constituído por calor e pressão, formando assim uma combinação que compreende água e uma segunda composição; e remover pelo menos parte da água da combinação, proporcionando assim uma terceira composição;em que:Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 151/2782/81 a primeira composição compreende um silicato de metal alcalino numa primeira quantidade;a terceira composição compreende um silicato de metal alcalino numa segunda quantidade que é menor que a primeira quantidade; e de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas, uma quantidade de potássio liberada da terceira composição é pelo menos cerca de duas vezes maior que uma quantidade de potássio liberada da primeira composição.
- 3. Método, caracterizado por:expor uma primeira composição à água e às condições selecionadas do grupo constituído por calor e pressão, formando assim uma combinação que compreende água e uma segunda composição; e remover pelo menos parte da água da combinação, proporcionando assim uma terceira composição;em que:a terceira composição compreende a fase K-feldspato numa quantidade de, no máximo, cerca de 65% em peso; e pelo menos um dos seguintes pontos:a terceira composição compreende ainda pelo menos cerca de 1% em peso de uma fase de hidrato de silicato dicálcico;a terceira composição compreende ainda pelo menos cerca de 1% em peso de uma fase de tobermorita; ePetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 152/2783/81 a terceira composição compreende ainda pelo menos cerca de 1% em peso de uma fase hidrogarnete.
- 4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-3, caracterizado pelo fato de que, de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas, a quantidade de potássio liberado da terceira composição é pelo menos aproximadamente três vezes superior à quantidade de potássio liberado da primeira composição.
- 5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4, caracterizado pelo fato de que, de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas, a quantidade de potássio liberado da terceira composição é pelo menos aproximadamente quatro vezes superior à quantidade de potássio liberado da primeira composição.
- 6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-5, caracterizado pelo fato de que, de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas, a quantidade de potássio liberado da terceira composição é pelo menos aproximadamente cinco vezes superior à quantidade de potássio liberado da primeira composição.
- 7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-6, caracterizado pelo fato de que, de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas a quantidade de potássioPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 153/2784/81 liberado da terceira composição é pelo menos cerca de 10 vezes superior à quantidade de potássio liberado da primeira composição.
- 8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-7, caracterizado pelo fato de que, de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas a quantidade de potássio liberado da terceira composição é pelo menos cerca de 25 vezes superior à quantidade de potássio liberado da primeira composição.
- 9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-8, caracterizado pelo fato de que, de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas a quantidade de potássio liberado da terceira composição é pelo menos cerca de 50 vezes superior à quantidade de potássio liberado da primeira composição.
- 10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-9,
caracterizado pelo fato de que, de acordo com 0 teste de liberação de potássio de 24 horas a quantidade de potássio liberado da terceira composição é pelo menos cerca de 100 vezes superior à quantidade de potássio liberado da primeira composição. - 11. Método, caracterizado por:Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 154/2785/81 expor uma primeira composição à água e condições selecionadas do grupo constituído por calor e pressão, formando assim uma combinação que compreende água e uma segunda composição;remover pelo menos parte da água da combinação, proporcionando assim uma terceira composição, em que:a primeira composição compreende um primeiro silicato de metal alcalino;a terceira composição compreende um segundo silicato de metal alcalino; e de acordo com um teste de liberação de potássio de 24 horas, uma quantidade de potássio liberada a partir da terceira composição é de pelo menos cerca de 5.000 mg de potássio por quilograma da terceira composição.
- 12. Método, caracterizado por:expor uma primeira composição à condições selecionadas do grupo constituído por calor e pressão, formando assim uma combinação que compreende água e uma segunda composição;remover pelo menos alguma da água de uma combinação que compreende: a) água; e b) a segunda composição, fornecendo assim uma terceira composição, em que:a primeira composição compreende um primeiro silicato de metal alcalino;Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 155/2786/81 a terceira composição compreende um segundo silicato de metal alcalino; e de acordo com um teste de cálcio de 24 horas, uma quantidade de cálcio liberada da terceira composição é pelo menos cerca de 15 mg de cálcio por quilograma da terceira composição.
- 13. Método, caracterizado por:expor uma primeira composição à água e condições selecionadas do grupo constituído por calor e pressão, formando assim uma combinação que compreende água e uma segunda composição;remover pelo menos parte da água da combinação, proporcionando assim uma terceira composição, em que:a primeira composição compreende um primeiro silicato de metal alcalino;a terceira composição compreende um segundo silicato de metal alcalino; e de acordo com um teste de alumínio de 24 horas, uma quantidade de alumínio liberada da terceira composição é, no máximo, cerca de 50 mg de alumínio por quilograma da terceira composição.
- 14. Método, caracterizado por:Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 156/2787/81 expor uma primeira composição à água e condições específicas de calor e pressão, formando assim uma combinação que compreende água e uma segunda composição;remover pelo menos parte da água da combinação, proporcionando assim uma terceira composição, em que:a primeira composição compreende um primeiro silicato de metal alcalino;a terceira composição compreende um segundo silicato de metal alcalino; e de acordo com um teste de alumínio de 24 horas, uma quantidade de alumínio liberada da terceira composição é, no máximo, cerca de 10 mg de alumínio por quilograma da terceira composição.
- 15. Método, caracterizado por:expor uma primeira composição à água e condições selecionadas do grupo constituído por calor e pressão, formando assim uma combinação que compreende água e uma segunda composição;remover pelo menos parte da água da combinação, proporcionando assim uma terceira composição, em que:a primeira composição compreende um primeiro silicato de metal alcalino;a terceira composição compreende um segundo silicato de metal alcalino; ePetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 157/2788/81 de acordo com um teste de silício de 24 horas, uma quantidade de silício liberada da terceira composição é de pelo menos cerca de 40 mg de silício por quilograma da terceira composição.
- 16. Método, caracterizado por:expor uma primeira composição à água e condições selecionadas do grupo constituído por calor e pressão, formando assim uma combinação que compreende água e uma segunda composição;remover pelo menos parte da água da combinação, proporcionando assim uma terceira composição, em que:a primeira composição compreende um primeiro silicato de metal alcalino;a terceira composição compreende um segundo silicato de metal alcalino; e de acordo com um teste de sódio de 24 horas, uma quantidade de sódio liberada da terceira composição é de pelo menos cerca de 5 mg de sódio por quilograma da terceira composição.
- 17. Método, caracterizado por:
expor uma primeira composição à água e às condições selecionadas do grupo constituído por calor e pressão, formando assim uma combinação que compreende água e uma segunda composição;Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 158/2789/81 remover pelo menos parte da água da combinação, proporcionando assim uma terceira composição, em que:a primeira composição compreende um primeiro silicato de metal alcalino;a terceira composição compreende um segundo silicato de metal alcalino; e de acordo com um teste de magnésio 24 horas, uma quantidade de magnésio liberada da terceira composição é de pelo menos cerca de 5 mg de magnésio por quilograma da terceira composição. - 18. Método, caracterizado por:expor uma primeira composição à água e às condições selecionadas do grupo constituído por calor e pressão, formando assim uma combinação que compreende água e uma segunda composição;remover pelo menos parte da água da combinação, proporcionando assim uma terceira composição, em que:a primeira composição compreende um primeiro silicato de metal alcalino;a terceira composição compreende um segundo silicato de metal alcalino; e de acordo com um teste de liberação de potássio de um minuto, uma quantidade de potássio liberado da terceiraPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 159/27810/81 composição é pelo menos aproximadamente 5.000 mg do potássio por quilograma da terceira composição.
- 19. Método, caracterizado por:expor uma primeira composição à água e às condições selecionadas do grupo constituído por calor e pressão, formando assim uma combinação que compreende água e uma segunda composição;remover pelo menos parte da água da combinação, proporcionando assim uma terceira composição, em que:a primeira composição compreende um primeiro silicato de metal alcalino;a terceira composição compreende um segundo silicato de metal alcalino; e a terceira composição tem uma liberação relativa de potássio de pelo menos cerca de cinco.
- 20. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 1119, caracterizado pelo fato de que o primeiro silicato de metal alcalino compreende pelo menos um membro selecionado de um grupo consistindo em K-feldspato, kalsilita, flogopita, muscovita, biotita, traquito, riólito, micas, sienito ultrapotássico, leucita, nefelina, sienito, fonolito, fenito, ugandita, sanidina, aplito e pegmatito e suas combinações.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 160/27811/81
- 21. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 11-20, caracterizado pelo fato do primeiro silicato de metal alcalino compreender K-feldspato.
- 22. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 11-21, caracterizado pelo fato do segundo silicato de metal alcalino consistindo de pelo menos um membro selecionado de um grupo constituído de K-feldspato, kalsilita, flogopita, muscovita, biotita, traquito, riolito, micas, sienito ultrapotássico, leucita, nefelina, sienito, fonolito, fenito, ugandita, sanidina, aplito e pegmatite e suas combinações.
- 23. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 11-22, caracterizado pelo fato do segundo silicato de metal alcalino compreender K-feldspato.
- 24. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-23, caracterizado pelo fato da terceira composição ter um teor de potássio mais elevado do que a segunda composição.
- 25. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-24, caracterizado pelo fato da terceira composição compreender:uma fase K-feldspato; e uma fase de hidrato de silicato de cálcio compreendendo pelo menos uma fase selecionada do grupo que consiste numa fase de hidrato de silicato dicálcico, fase de tobermorita e uma fase hidrogarnete;Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 161/27812/81 em que:a terceira composição compreende a fase K-feldspato numa quantidade de, no máximo, cerca de 65% em peso; e pelo menos um dos seguintes atributos:a terceira composição compreende pelo menos cerca de 1% em peso de uma fase de hidrato de silicato dicálcico;a terceira composição compreende ainda pelo menos cerca de 1% em peso de uma fase de tobermorita; e a terceira composição compreende ainda pelo menos cerca de 1% em peso de uma fase hidrogarnete.
- 26. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-25, caracterizado pelo fato de uma quantidade de alumínio liberada da terceira composição ser no máximo cerca de 25 mg de alumínio por quilograma da terceira composição.
- 27. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-23, caracterizado pelo fato de uma quantidade de aluminio liberada da terceira composição ser no máximo cerca de 10 mg de aluminio por quilograma da terceira composição.
- 28. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-27, caracterizado pelo fato de uma quantidade de aluminio liberada da terceira composição ser no máximo cerca de 100 mg de aluminio por quilograma da terceira composição.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 162/27813/81
29. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-28, caracterizado pelo fato da remoção de água da combinação compreender a secagem da combinação. 30. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-29, caracterizado pelo fato da remoção de água da combinação compreender a secagem instantânea da combinação. 31. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-30, caracterizado pelo fato da remoção de água da combinação compreender secagem sob vácuo da combinação.32. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-31, caracterizado pelo fato da exposição da combinação ocorrer por uma duração de pelo menos cerca de 5 minutos.33. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-32, caracterizado pelo fato da remoção de pelo menos parte da água da combinação ocorrer por uma duração de pelo menos cerca de 15 minutos.34. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-33, caracterizado pelo fato da remoção de pelo menos parte da água da combinação ocorrer por uma duração de pelo menos cerca de 30 minutos.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 163/27814/8135. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-34, caracterizado pelo fato da remoção de pelo menos parte da água da combinação ocorrer por uma duração de pelo menos cerca de uma hora.36. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-35, caracterizado pelo fato da remoção de pelo menos parte da água da combinação ocorrer por uma duração de pelo menos cerca de duas horas.37. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-36, caracterizado pelo fato da remoção de pelo menos parte da água da combinação ocorrer por uma duração de pelo menos cerca de três horas.38. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-37, caracterizado pelo fato da remoção de pelo menos parte da água da combinação ocorrer por uma duração de pelo menos cerca de cinco horas.39. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-38, caracterizado pelo fato da remoção de pelo menos parte da água da combinação ocorrer por uma duração de pelo menos cerca de 16 horas.40. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-39, caracterizado pelo fato da remoção de pelo menos parte da água daPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 164/27815/81 combinação ocorrer por uma duração de pelo menos cerca de 20 horas.41. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-40, caracterizado pelo fato da remoção de água da combinação compreende aquecer a combinação de pelo menos cerca de 50°C. 42. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-41, caracterizado pelo fato da remoção de água da combinação compreende aquecer a combinação de pelo menos cerca de 100°C.43. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-42, caracterizado pelo fato da remoção de água da combinação compreende aquecer a combinação de pelo menos cerca de 150°C.44. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-43, caracterizado pelo fato da remoção de água da combinação compreende aquecer a combinação de pelo menos cerca de 200°C.45. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-44, caracterizado pelo fato da remoção de água da combinação compreende expor a combinação a uma pressão atmosférica.46. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-45, caracterizado pelo fato da remoção de água da combinação compreende expor a combinação a uma pressão de pelo menos cerca de 5 atm.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 165/27816/8147. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-46, caracterizado pelo fato da remoção de água da combinação compreende expor a combinação a uma pressão de pelo menos cerca de 30 atm.48. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-47, caracterizado pelo fato da remoção de água da combinação compreende expor a combinação a uma pressão de pelo menos cerca de 50 atm.49. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-48, caracterizado pelo fato da remoção de água da combinação compreende expor a combinação a uma pressão de pelo menos cerca de 80 atm.50. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-49, caracterizado pelo fato de que durante a remoção de água da combinação, a combinação é exposta a uma atmosfera reativa.51. Método de acordo com a reivindicação 50, caracterizado pelo fato da atmosfera reativa compreender pelo menos um membro selecionado do grupo consistindo de ar, oxigênio, amônia, monóxido de carbono, e dióxido de carbono.52. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-51, caracterizado pelo fato de que durante a remoção da água daPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 166/27817/81 combinação, a combinação é exposta a uma atmosfera que compreende o ar.53. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-49, caracterizado pelo fato de que durante a remoção da água da combinação, a combinação é exposta a uma atmosfera inerte.54. Método de acordo com a reivindicação 53, caracterizado pelo fato de que a atmosfera inerte compreende pelo menos um membro selecionado do grupo que consiste no argônio e no nitrogênio.55. Método de acordo com a reivindicação 2 ou reivindicação 3, caracterizado pelo fato do silicato de metal alcalino compreender pelo menos um membro selecionado de um grupo constituído de Kfeldspato, kalsilite, flogopita, muscovita, biotita, traquito, riolito, micas, sienito ultrapotássico, leucita, nefelina, sienito, fonolito, fenito, ugandita, sanidina, aplito e pegmatite e suas combinações.56. Método de acordo com a reivindicação 2 ou reivindicação 3, caracterizado pelo fato do silicato de metal alcalino compreender K-feldspato.57. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-56, caracterizado por compreender ainda moagem de uma pré-combinação que compreende: a) um silicato de metal alcalino; e b) pelo menos um membro selecionado do grupo constituído por um óxido de metalPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 167/27818/81 alcalino, um hidróxido de metal alcalino, um óxido de metal alcalino-terroso e um hidróxido de metal alcalino-terroso, proporcionando assim a primeira composição.58. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-57, caracterizado pelo fato das condições as quais a primeira composição é exposta compreender uma temperatura de pelo menos cerca de 150° C.59. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-58, caracterizado pelo fato das condições as quais a primeira composição é exposta compreender uma temperatura de pelo menos cerca de 200° C.60. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-59, caracterizado pelo fato das condições as quais a primeira composição é exposta compreender uma temperatura de pelo menos cerca de 220° C.61. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-60, caracterizado pelo fato das condições as quais a primeira composição é exposta compreender uma temperatura de pelo menos cerca de 230° C.62. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-61, caracterizado pelo fato das condições as quais a primeiraPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 168/27819/81 composição é exposta compreender uma temperatura de pelo menos cerca de 300° C.63. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-62, caracterizado pelo fato das condições as quais a primeira composição é exposta compreender uma pressão de pelo menos cerca de 5 atm.64. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-63, caracterizado pelo fato das condições as quais a primeira composição é exposta compreender uma pressão de pelo menos cerca de 30 atm.65. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-64, caracterizado pelo fato das condições as quais a primeira composição é exposta compreender uma pressão de pelo menos cerca de 50 atm.66. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-65, caracterizado pelo fato das condições as quais a primeira composição é exposta compreender uma pressão de no máximo cerca de 80 atm.67. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-66, caracterizado pelo fato da exposição da primeira composição ocorrer pelo menos cerca de 5 minutos.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 169/27820/8168. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-67, caracterizado pelo fato da exposição da primeira composição ocorrer pelo menos cerca de 1 hora.69. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-68, caracterizado pelo fato da exposição da primeira composição ocorrer pelo menos cerca de 10 horas.70. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-69, caracterizado pelo fato da exposição da primeira composição ocorrer pelo menos cerca de 20 horas.71. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-70, caracterizado pelo fato da primeira composição compreender uma proporção de cálcio para silicio de pelo menos cerca de 0,075.72. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-71, caracterizado pelo fato da primeira composição compreender uma proporção de cálcio para silício de pelo menos cerca de 0,15.73. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-72, caracterizado pelo fato da primeira composição compreender uma proporção de cálcio para silicio de pelo menos cerca de 0,3.74. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-73, caracterizado pelo fato da primeira composição compreender uma proporção de cálcio para silicio de pelo menos cerca de 0,6.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 170/27821/8175. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 57-74, caracterizado pelo fato da trituração compreender a moagem de esfera.76. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 57-74, caracterizado pelo fato da trituração compreender a moagem de esfera.77. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 57-76, caracterizado pelo fato da pré-combinação compreender pelo menos um membro selecionado de grupo constituído por hidróxido de potássio, óxido de potássio, carbonato de potássio, óxido de cálcio, hidróxido de cálcio, carbonato de cálcio, carbonato de sódio, carbonato de magnésio e suas combinações.78. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-77, caracterizado pelo fato da terceira composição compreender um zeólito.79. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-78, caracterizado pelo fato da terceira composição compreender um fertilizante.80. Método de acordo com a reivindicação 79, caracterizado pelo fato do fertilizante compreender um fertilizante de potássio.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 171/27822/8181. Método de caracterizado fertilizante de acordo com a reivindicação 79 ou reivindicação 80, um pelo cálcio fato do fertilizante compreender 82. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 79- 81, caracterizado pelo fato do fertilizante compreender um fertilizante de silici 0 . 83. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 79- 82, caracterizado pelo fato do fertilizante compreender um fertilizante de sódio. 84. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 79- 83, caracterizado pelo fato do fertilizante compreender um fertilizante de magnésio.85. Método de acordo com a reivindicação 79, caracterizado pelo fato do fertilizante compreender um fertilizante multi-nutriente.86. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-85, caracterizado pelo fato do método formar um material útil na quimica de cimento.87. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-86, caracterizado pelo fato da terceira composição ser útil na produção de soluções alcalinas para pelo menos, uma indústria selecionada a partir do grupo consistindo da indústriaPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 172/27823/81 geopolimérica, a indústria de silicato de sódio, e a indústria de silica coloidal.88. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-87, caracterizado pelo fato da terceira composição ser útil na remediação do solo.89. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-88, caracterizado por compreender ainda a terceira composição como um fertilizante.90. Método de acordo com a reivindicação 89, caracterizado pelo fato do fertilizante compreender um fertilizante de potássio.91. Método de acordo com a reivindicação 89 ou reivindicação 90, caracterizado pelo fato do fertilizante compreender um fertilizante de cálcio.92. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 89-91, caracterizado pelo fato do fertilizante compreender um fertilizante de silicio.93. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 89-92, caracterizado pelo fato do fertilizante compreender um fertilizante de sódio.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 173/27824/8194. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 89-93, caracterizado pelo fato do fertilizante compreender um fertilizante de magnésio.95. Método de acordo com a reivindicação 89, caracterizado pelo fato do fertilizante compreender um fertilizante multi-nutriente.96. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-95, caracterizado pelo fato da terceira composição ser um condicionador de solo.97. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-96, caracterizado por compreender ainda o uso de uma segunda composição para produzir uma solução alcalina para, pelo menos, uma indústria selecionada a partir do grupo consistindo da indústria geopolimérica, a indústria de silicato de sódio e a indústria de silica coloidal.98. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-97, caracterizado por compreender ainda o uso da segunda composição em remediação de solos.99. Composição, caracterizada por compreender:uma fase K-feldspato; e uma fase de hidrato de silicato de cálcio compreendendo pelo menos uma fase selecionada do grupo que consiste numa fasePetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 174/27825/81 de hidrato de silicato dicálcico, fase de tobermorita e uma fase hidrogarnete;em que:a composição compreende a fase K-feldspato numa quantidade de, no máximo, cerca de 65% em peso; e pelo menos um dos seguintes pontos:a composição compreende ainda pelo menos cerca de 1% em peso de uma fase de hidrato de silicato dicálcico;a composição compreende ainda pelo menos cerca de 1% em peso de uma fase de tobermorita; e a composição compreende ainda pelo menos cerca de 1% em peso de uma fase hidrogarnete.100. Composição de acordo com a reivindicação 99, caracterizada pelo fato da composição compreender no máximo cerca de 60% em peso da fase feldspato-K.101. Composição de acordo com a reivindicação 99, caracterizada pelo fato da composição compreender no máximo cerca de 55% em peso da fase feldspato-K.102. Composição de acordo com a reivindicação 99, caracterizada pelo fato da composição compreender no máximo cerca de 50% em peso da fase feldspato-K.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 175/27826/81103. Composição de acordo com a reivindicação 99, caracterizada pelo fato da composição compreender no máximo cerca de 45% em peso da fase feldspato-K.104. Composição de acordo com a reivindicação 99, caracterizada pelo fato da composição compreender no máximo cerca de 40% em peso da fase feldspato-K.105. Composição de acordo com a reivindicação 99, caracterizada pelo fato da composição compreender no máximo cerca de 34,9% em peso da fase feldspato-K.106. Composição de acordo com a reivindicação 99, caracterizada pelo fato da composição compreender no máximo cerca de 32,3% em peso da fase feldspato-K.107. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99106, caracterizada pelo fato da composição compreender pelo menos cerca de 1% em peso da fase K-feldspato.108. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-107, caracterizada pelo fato da composição compreender pelo menos cerca de 5% em peso da fase K-feldspato.109. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-108, caracterizada pelo fato da composição compreender pelo menos cerca de 10% em peso da fase K-feldspato.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 176/27827/81110. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-110, caracterizada pelo fato da composição compreender pelo menos cerca de 1% em peso fase de hidrato de silicato de cálcio.111. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-111. caracterizada pelo fato da composição compreender pelo menos cerca de 2% em peso fase de hidrato de silicato de cálcio.112. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-111, caracterizada pelo fato da composição compreender pelo menos cerca de 3% em peso fase de hidrato de silicato de cálcio.113. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-112, caracterizada pelo fato da composição compreender pelo menos cerca de 5% em peso fase de hidrato de silicato de cálcio.114. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-113, caracterizada pelo fato da composição compreender pelo menos cerca de 10% em peso fase de hidrato de silicato de cálcio.115. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-114, caracterizada pelo fato da composição compreender pelo menos cerca de 15% em peso fase de hidrato de silicato de cálcio.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 177/27828/81116. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-115, caracterizada pelo fato da composição compreender pelo menos cerca de 20% em peso fase de hidrato de silicato de cálcio.117. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-116, caracterizada pelo fato da composição compreender pelo menos cerca de 25% em peso fase de hidrato de silicato de cálcio.118. Composição de qualquer uma das reivindicações 99-117, caracterizada pelo fato da composição compreender pelo menos cerca de 30% em peso fase de hidrato de silicato de cálcio.119. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-118, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase do hidrato de silicato de cálcio em uma quantidade de no máximo cerca de 25% em peso.120. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-119, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase do hidrato de silicato de cálcio em uma quantidade de no máximo cerca de 20% em peso.121. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-120, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase do hidrato de silicato de cálcio em uma quantidade de no máximo cerca de 15% em peso.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 178/278 - 29/81122. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-121, caracterizada pelo fato da composição compreender aproximadamente 1% em peso a aproximadamente 30% em peso da fase do hidrato de silicato de cálcio.123. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-122, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase do hidrato de silicato dicálcico em uma quantidade de no máximo cerca de 1% em peso.124. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-123, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase do hidrato de silicato dicálcico em uma quantidade de no máximo cerca de 5% em peso.125. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-124, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase do hidrato de silicato dicálcico em uma quantidade de no máximo cerca de 10% em peso.126. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-125, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase do hidrato de silicato dicálcico em uma quantidade de no máximo cerca de 15% em peso.127. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-126, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase doPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 179/278
- 30/81 hidrato de silicato dicálcico em uma quantidade de no máximo cerca de 20% em peso.128. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-127, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase do hidrato de silicato dicálcico em uma quantidade de no máximo cerca de 25% em peso.129. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-128, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase do hidrato de silicato dicálcico em uma quantidade de no máximo cerca de 30% em peso.130. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-129, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase do hidrato de silicato dicálcico em uma quantidade de no máximo cerca de 35% em peso.131. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-130, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase do hidrato de silicato dicálcico em uma quantidade de no máximo cerca de 40% em peso.132. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99130, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase do hidrato de silicato dicálcico em uma quantidade de no máximo cerca de 38,6% em peso.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 180/278
- 31/81133. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99130, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase do hidrato de silicato dicálcico em uma quantidade de no máximo cerca de 37,7% em peso.134. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99130, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase do hidrato de silicato dicálcico em uma quantidade de no máximo cerca de 35% em peso.135. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99130, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase do hidrato de silicato dicálcico em uma quantidade de no máximo cerca de 30% em peso.136. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-135, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase tobermorita numa quantidade de pelo menos cerca de 1% em peso.137. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-136, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase tobermorita numa quantidade de pelo menos cerca de 2% em peso.138. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-137, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase tobermorita numa quantidade de pelo menos cerca de 3% em peso.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 181/278
- 32/81139. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-138, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase tobermorita numa quantidade de pelo menos cerca de 4% em peso.140. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-139, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase tobermorita numa quantidade de pelo menos cerca de 5% em peso.141. Composição de qualquer uma das reivindicações 99-140, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase tobermorita numa quantidade de pelo menos cerca de 6% em peso.142. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-141, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase tobermorita numa quantidade de pelo menos cerca de 7% em peso.143. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-142, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase tobermorita numa quantidade de pelo menos cerca de 8% em peso.144. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-143, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase tobermorita numa quantidade de pelo menos cerca de 9% em peso.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 182/278
- 33/81145. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99144, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase tobermorita numa quantidade de pelo menos cerca de 10% em peso.146. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99144, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase tobermorita numa quantidade de pelo menos cerca de 10% em peso.147. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99144, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase tobermorita numa quantidade de pelo menos cerca de 9% em peso.148. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99144, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase tobermorita numa quantidade de pelo menos cerca de 8% em peso.149. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-148, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase hidrogarnete numa quantidade de pelo menos cerca de 1% em peso.150. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-149, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase hidrogarnete numa quantidade de pelo menos cerca de 5% em peso.151. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-150, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase hidrogarnete numa quantidade de pelo menos cerca de 8% em peso.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 183/278
- 34/81152. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-151, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase hidrogarnete numa quantidade de pelo menos cerca de 9% em peso.153. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-152, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase hidrogarnete numa quantidade de pelo menos cerca de 10% em peso.154. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-153, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase hidrogarnete numa quantidade de pelo menos cerca de 11% em peso.155. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-154, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase hidrogarnete numa quantidade de pelo menos cerca de 12% em peso.156. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-155, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase hidrogarnete numa quantidade de pelo menos cerca de 13% em peso.157. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-156, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase hidrogarnete numa quantidade de pelo menos cerca de 15% em peso.158. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99156, caracterizada pelo fato da composição compreender a fasePetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 184/278
- 35/81 hidrogarnete numa quantidade de pelo menos cerca de 13,2% em peso.159. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99156, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase hidrogarnete numa quantidade de pelo menos cerca de 12,7% em peso.160. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99156, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase hidrogarnete numa quantidade de pelo menos cerca de 12% em peso.161. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99156, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase hidrogarnete numa quantidade de pelo menos cerca de 11% em peso.162. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99156, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase hidrogarnete numa quantidade de pelo menos cerca de 10% em peso.163. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99156, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase hidrogarnete numa quantidade de pelo menos cerca de 9% em peso.164. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99156, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase hidrogarnete numa quantidade de pelo menos cerca de 8% em peso.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 185/278
- 36/81165. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99156, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase hidrogarnete numa quantidade de pelo menos cerca de 5% em peso.166. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99156, caracterizada pelo fato da composição compreender a fase hidrogarnete numa quantidade de pelo menos cerca de 1% em peso.167. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-166, caracterizada pelo fato da fase de hidrogarnete compreender o plazolite ou o hidrogrossular.168. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-167, caracterizada por compreender ainda uma fase amorfa.169. Composição de acordo com a reivindicação 168, caracterizada pelo fato da composição compreender no máximo cerca de 51,1% em peso da fase amorfa.170. Composição de acordo com a reivindicação 168, caracterizada pelo fato da composição compreender no máximo cerca de 50% em peso da fase amorfa.171. Composição de acordo com a reivindicação 168, caracterizada pelo fato da composição compreender no máximo cerca de 4 9% em peso da fase amorfa.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 186/278
- 37/81172. Composição de acordo com a reivindicação 168, caracterizada pelo fato da composição compreender no máximo cerca de 48% em peso da fase amorfa.173. Composição de acordo com a reivindicação 168, caracterizada pelo fato da composição compreender no máximo cerca de 47% em peso da fase amorfa.174. Composição de acordo com a reivindicação 168, caracterizada pelo fato da composição compreender no máximo cerca de 4 6% em peso da fase amorfa.175. Composição de acordo com a reivindicação 168, caracterizada pelo fato da composição compreender no máximo cerca de 45% em peso da fase amorfa.176. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 168-175, caracterizada pelo fato da composição compreender no máximo cerca de 18,2% em peso da fase amorfa.177. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 168-176, caracterizada pelo fato da fase amorfa compreender um zeólito.178. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 168-177, caracterizada pelo fato da fase amorfa compreender peloPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 187/278
- 38/81 menos um membro selecionado do grupo consistindo por hidratos de silica e silica cálcica.179. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99178 caracterizada por compreender ainda um zeólito.180. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99179, caracterizada por compreender ainda carbonatos.181. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99180, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 5.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas.182. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99181, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 6.502 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas.183. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99182, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 10.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 188/278
- 39/81184. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-183, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 10.377 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas.185. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-184, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 15.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas.186. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99185, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de cálcio de pelo menos 15 mg de cálcio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de cálcio de 24 horas.187. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99186, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de alumínio de no máximo 10 mg de alumínio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de alumínio de 24 horas.188. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99187, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de silício de pelo menos 40 mg de silício por quilograma daPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 189/278
- 40/81 composição de acordo com o teste de liberação de silicio de 24 horas .189. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-188, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de sódio de pelo menos 5 mg de sódio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas.190. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-189, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de magnésio de pelo menos 5 mg de magnésio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de magnésio 24 horas.191. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-190, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 5.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de um minuto.192. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99191, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação relativa de potássio de pelo menos cerca de cinco.193. Composição, caracterizada por compreender:uma fase K-feldspato,Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 190/278
- 41/81 em que a composição possui uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 5.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas.194. Composição de acordo com a reivindicação 193, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 6.502 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas.195. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 193-194, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 6.763 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas.196. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 193-195, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 7.500 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas.197. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 193-196, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 10.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 191/278
- 42/81198. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações192-197, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de10.377 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de horas.199. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 193-198, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 11.648 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas.200. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações193-199, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de15.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de horas.201. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 193-199, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de no máximo cerca de 15.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas.202. Composição de qualquer uma das reivindicações 193-201, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação dePetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 192/278
- 43/81 cálcio de pelo menos 15 mg de cálcio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de cálcio de 24 horas.203. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 193-202, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de alumínio de no máximo 10 mg de alumínio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de alumínio de 24 horas.204. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações
193-203, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de silício de pelo menos 4 0 mg de silício por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de silício de 24 horas. 205. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 193-204, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de sódio de pelo menos 5 mg de sódio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas.206. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 193-205, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de magnésio de pelo menos 5 mg de magnésio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de magnésio 24 horas.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 193/278 - 44/81207. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 193-206, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 5.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de um minuto.208. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 193-207, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação relativa de potássio de pelo menos cerca de cinco.209. Composição, caracterizada por compreender:uma fase K-feldspato, em que a composição possui uma liberação de cálcio de pelo menos 15 mg de cálcio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de cálcio de 24 horas.210. Composição de acordo com a reivindicação 209, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação do cálcio de pelo menos 16 mg do cálcio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de cálcio de 24 horas.211. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 209-210, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de cálcio de pelo menos 34 mg de cálcio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de cálcio de 24 horas.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 194/278
- 45/81212. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 209-211, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de cálcio de pelo menos 50 mg de cálcio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de cálcio de 24 horas.213. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 209-212, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de cálcio de pelo menos 63 mg de cálcio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de cálcio de 24 horas.214. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 209-213, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de cálcio de pelo menos 100 mg de cálcio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de cálcio de 24 horas.215. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 209-214, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de cálcio de pelo menos 250 mg de cálcio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de cálcio de 24 horas.216. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 209-215, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de cálcio de pelo menos 315 mg de cálcio por quilogramaPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 195/278
- 46/81 da composição de acordo com o teste de liberação de cálcio de 24 horas .217. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 209-216, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de cálcio de pelo menos 355 mg de cálcio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de cálcio de 24 horas.218. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 209-217, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de cálcio de pelo menos 500 mg de cálcio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de cálcio de 24 horas.219. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 209-218, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de cálcio de pelo menos 631 mg de cálcio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de cálcio de 24 horas.220. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 209-219, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de cálcio de pelo menos 657 mg de cálcio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de cálcio de 24 horas.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 196/278
- 47/81221. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 209-220, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de alumínio de no máximo 50 mg de alumínio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de alumínio de 24 horas.222. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 209-221, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de alumínio de no máximo 25 mg de alumínio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de alumínio de 24 horas.223. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 209-222, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de alumínio de no máximo 10 mg de alumínio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de alumínio de 24 horas.224. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 209-223, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de alumínio de no máximo 10 mg de alumínio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de alumínio de 24 horas.225. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 209-224, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de silício de pelo menos 40 mg de silício porPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 197/278
- 48/81 quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de silicic de 24 horas.226. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 209-225, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de sódio de pelo menos 5 mg de sódio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas.227. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 209-226, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de magnésio de pelo menos 5 mg de magnésio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de magnésio 24 horas.228. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 209-227, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 5.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de um minuto.229. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 209-228, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação relativa de potássio de pelo menos cerca de cinco.230. Composição, caracterizada por compreender:uma fase K-feldspato,Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 198/278
- 49/81 em que a composição possui uma liberação de alumínio de no máximo 50 mg de alumínio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de alumínio de 24 horas.231. Composição de acordo com a reivindicação 230, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de alumínio de no máximo cerca de 41 mg de aluminio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de aluminio de 24 horas.232. Composição de acordo com a reivindicação 230, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de aluminio de no máximo cerca de 40 mg de aluminio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de aluminio de 24 horas.233. Composição de acordo com a reivindicação 230, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de aluminio de no máximo cerca de 28 mg de aluminio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de aluminio de 24 horas.234. Composição de acordo com a reivindicação 230, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de aluminio de no máximo cerca de 25 mg de aluminio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de aluminio de 24 horas.235. Composição de acordo com a reivindicação 230, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de aluminio de noPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 199/278
- 50/81 máximo cerca de 10 acordo com o teste mg de alumínio por quilograma da composição de de liberação de alumínio de 24 horas.236. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações230-235, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de silício de pelo menos40 mg de silício por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de silício de horas.237. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 230-236, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de sódio de pelo menos 5 mg de sódio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas.238. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 230-237, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de magnésio de pelo menos 5 mg de magnésio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de magnésio 24 horas.239. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 230-238, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 5.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de um minuto.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 200/278
- 51/81240. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 230-239, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação relativa de potássio de pelo menos cerca de cinco.241. Composição, caracterizada por compreender:uma fase K-feldspato, em que a composição possui uma liberação de silicio de pelo menos 40 mg de silicio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de silicio de 24 horas.242. Composição de acordo com a reivindicação 241, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de silicio de pelo menos cerca de 100 mg de silicio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de silicio de 24 horas.243. Composição de acordo com a reivindicação 241 ou reivindicação 242, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de silicio de pelo menos cerca de 500 mg de silicio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de silicio de 24 horas.244. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 241-243, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de silicio de pelo menos 1.000 mg de silicio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de silicio de 24 horas.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 201/278
- 52/81245. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 241-244, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de silício de pelo menos 1.388 mg de silicio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de silicio de 24 horas.246. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 241-245, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de silicio de pelo menos 1.500 mg de silicio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de silicio de 24 horas.247. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 241-246, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de silicio de pelo menos 1.652 mg de silicio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de silicio de 24 horas.248. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 241-247, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de silicio de pelo menos 1.700 mg de silicio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de silicio de 24 horas.249. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 241-248, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de sódio de pelo menos 5 mg de sódio por quilograma daPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 202/278
- 53/81 composição de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas .250. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 241-249, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de magnésio de pelo menos 5 mg de magnésio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de magnésio 24 horas.251. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 240-250, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 5.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de um minuto.252. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 143-153, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação relativa de potássio de pelo menos cerca de cinco.253. Composição, caracterizada por compreender:uma fase K-feldspato, em que a composição possui uma liberação de sódio de pelo menos 6,2 mg de sódio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas.254. Composição de acordo com a reivindicação 253, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de sódio de peloPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 203/278
- 54/81 menos cerca de 6,8 mg de sódio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas.255. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 253-254, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de sódio de pelo menos 10 mg de sódio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas.256. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 253-255, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de sódio de pelo menos 15 mg de sódio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas.257. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 253-256, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de sódio de pelo menos 20 mg de sódio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas.258. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 253-257, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de sódio de pelo menos 30 mg de sódio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 204/278
- 55/81259. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 253-258, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de sódio de pelo menos 40 mg de sódio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas.260. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 253-259, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de sódio de pelo menos 50 mg de sódio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas.261. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 253-260, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de sódio de pelo menos 60 mg de sódio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas.262. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 253-261, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de sódio de pelo menos 70 mg de sódio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas.263. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 253-262, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de sódio de pelo menos 80 mg de sódio por quilograma daPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 205/278
- 56/81 composição de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas .264. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 253-263, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de sódio de pelo menos 90 mg de sódio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas.265. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 253-264, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de sódio de pelo menos 100 mg de sódio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas.266. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 253-265, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de sódio de no máximo 100 mg de sódio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas.267. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 253-266, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de magnésio de pelo menos 5 mg de magnésio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de magnésio 24 horas.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 206/278
- 57/81268. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 253-267, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 5.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de um minuto.269. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 155-170, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação relativa de potássio de pelo menos cerca de cinco.270. Composição, caracterizada por compreender:uma fase K-feldspato, em que a composição possui uma liberação de magnésio de pelo menos 5 mg de magnésio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de magnésio 24 horas.271. Composição de acordo com a reivindicação 270, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de magnésio de pelo menos cerca de 7 mg de magnésio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de magnésio 24 horas.272. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 270-271, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de magnésio de pelo menos 10 mg de magnésio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de magnésio 24 horas.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 207/278
- 58/81273. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 270-272, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de magnésio de pelo menos 20 mg de magnésio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de magnésio 24 horas.274. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 270-273, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de magnésio de pelo menos 30 mg de magnésio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de magnésio 24 horas.275. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 270-274, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de magnésio de pelo menos 40 mg de magnésio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de magnésio 24 horas.276. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 270-275, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de magnésio de pelo menos 50 mg de magnésio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de magnésio 24 horas.277. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 270-276, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de magnésio de pelo menos 75 mg de magnésio porPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 208/278
- 59/81 quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de magnésio 24 horas.278. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 270-277, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de magnésio de pelo menos 100 mg de magnésio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de magnésio 24 horas.279. Composição acordo com qualquer uma das reivindicações 270— 278, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de magnésio de pelo menos 500 mg de magnésio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de magnésio 24 horas.280. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 270-279, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de magnésio de pelo menos 1.000 mg de magnésio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de magnésio 24 horas.281. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 270-280, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de magnésio de pelo menos 2.000 mg de magnésio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de magnésio 24 horas.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 209/278
- 60/81282. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 270-281, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 5.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de um minuto.283. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 270-282, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação relativa de potássio de pelo menos cerca de cinco.284. Composição, caracterizada por compreender:uma fase K-feldspato, em que a composição possui uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 5.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de um minuto.285. Composição de acordo com a reivindicação 284, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 6.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de um minuto.286. Composição de acordo com a reivindicação 284, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 7.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de um minuto.287. Composição de acordo com a reivindicação 284, caracterizadaPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 210/278
- 61/81 pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 8.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de um minuto.288. Composição de acordo com a reivindicação 284, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 9.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de um minuto.289. Composição de acordo com a reivindicação 284, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 10.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de um minuto.290. Composição de acordo com a reivindicação 284, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 11.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de um minuto.291. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 284-290, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação relativa de potássio de pelo menos cerca de cinco.292. Composição, caracterizada por compreender:uma fase K-feldspato, em que a composição possui uma liberação relativa de potássio de pelo menos cerca de cinco.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 211/278
- 62/81293. Composição de acordo com a reivindicação 194, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação relativa de potássio de pelo menos cerca de seis.294. Composição de acordo com a reivindicação 194, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação relativa de potássio de pelo menos cerca de sete.295. Composição de acordo com a reivindicação 194, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação relativa de potássio de pelo menos cerca de oito.296. Composição de acordo com a reivindicação 194, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação relativa de potássio de pelo menos cerca de nove.297. Composição de acordo com a reivindicação 194, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação relativa de potássio de pelo menos cerca de 10.298. Composição de acordo com a reivindicação 194, caracterizada pelo fato da composição possuir uma liberação relativa de potássio de pelo menos cerca de 20.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 212/278
- 63/81299. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 193-298, caracterizada por compreender ainda uma fase de hidrato de silicato de cálcio.300. Composição de acordo com a reivindicação 299, caracterizada pelo fato da fase de hidrato de silicato de cálcio compreendendo pelo menos uma fase selecionada do grupo consistindo numa fase de hidrato de silicato dicálcico, fase de tobermorita e uma fase hidrogarnete.301. Composição de acordo com a reivindicação 299 ou 300, caracterizada pelo fato de pelo menos um dos seguintes detém:
a composição compreende ainda pelo menos cerca de 1% em peso de uma fase de hidrato de silicato dicálcico; a composição compreende ainda pelo menos cerca de 1% em peso de uma fase de tobermorita; e a composição compreende ainda pelo menos cerca de 1% em peso de uma fase hidrogarnete. 302. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99301, caracterizada por compreender ainda pelo menos um membro selecionado do grupo consistindo de hidróxido de potássio, óxido de potássio, carbonato de potássio, óxido de cálcio, hidróxido de cálcio, carbonato de cálcio, carbonato de sódio, carbonato de magnésio e suas combinações.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 213/278 - 64/81303. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-302, caracterizada por compreender ainda panunzite, portlandita, albite, ou suas combinações.304. Composição, caracterizada por compreender:uma fase K-feldspato, em que:a composição compreende a fase de K-Feldspato, numa quantidade de, no máximo, cerca de 65% em peso;a composição é derivada de uma composição inicial compreendendo mais de 65% em peso de K-Feldspato;de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas, uma quantidade de potássio liberado da composição de pelo menos cerca de duas vezes mais que uma quantidade de potássio liberado da composição de partida.305. Composição de acordo com a reivindicação 304, caracterizada pelo fato de que, de acordo com o teste de liberação de potássio 24 horas, a quantidade de potássio liberado a partir da composição é de pelo menos cerca de três vezes mais do que a quantidade de potássio liberado a partir da composição de partida.306. Composição de acordo com a reivindicação 304 ou 305, caracterizada pelo fato de que, de acordo com o teste de liberação de potássio 24 horas, a quantidade de potássio liberado a partir da composição é de pelo menos cerca de quatro vezes maisPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 214/278
- 65/81 do que a quantidade de potássio liberado a partir da composição de partida.307. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 304-306, caracterizada pelo fato de que, de acordo com o teste de liberação de potássio 24 horas, a quantidade de potássio liberado a partir da composição é de pelo menos cerca de cinco vezes mais do que a quantidade de potássio liberado a partir da composição de partida.308. Composição de acordo com a reivindicação 304-307,
caracterizada pelo fato de que, de acordo com o teste de liberação de potássio 24 horas , a quant idade de potássio liberado a partir da composição é de pelo menos cerca de 10 vezes mais do que a quantidade de potássio liberado a partir da composição de partida. 309. Composição de acordo com a reivindicação 304-308, caracterizada pelo fato de que, de acordo com o teste de liberação de potássio 24 horas, a quantidade de potássio liberado a partir da composição é de pelo menos cerca de 25 vezes mais do que a quantidade de potássio liberado a partir da composição de partida.310. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 304-309, caracterizada pelo fato de que, de acordo com o teste de liberação de potássio 24 horas, a quantidade de potássio liberadoPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 215/278 - 66/81 a partir da composição é de pelo menos que a quantidade de potássio liberado cerca de 50 vezes mais do a partir da composição de partida.311. Composição de acordo com a reivindicação 304-310, caracterizada pelo fato de que, de acordo com o teste de liberação de potássio 24 horas, a quantidade de potássio liberado a partir da composição é de pelo menos cerca de 100 vezes mais do que a quantidade de potássio liberado a partir da composição de partida.312. Composição, caracterizada por compreender:uma fase de silicato de metal alcalino; e uma fase de hidrato de silicato de cálcio compreendendo pelo menos uma fase selecionada do grupo que consiste numa fase de hidrato de silicato dicálcico, fase de tobermorita e uma fase hidrogarnete;em que:a composição compreende a fase de silicato de metal alcalino numa quantidade de, no máximo, cerca de 65% em peso; e pelo menos um dos seguintes atributos:a composição compreende ainda pelo menos cerca de 1% em peso de uma fase de hidrato de silicato dicálcico;a composição compreende ainda pelo menos cerca de 1% em peso de uma fase de tobermorita; ePetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 216/278
- 67/81 a composição compreende ainda pelo menos cerca de 1% em peso de uma fase hidrogarnete.313. Composição, caracterizada por compreender:uma fase de silicato de metal alcalino, em que a composição possui uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 5.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas.314. Composição, caracterizada por compreender:uma fase de silicato de metal alcalino, em que a composição possui uma liberação de cálcio de pelo menos 15 mg de cálcio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de cálcio de 24 horas.315. Composição, caracterizada por compreender:uma fase de silicato de metal alcalino, em que a composição possui uma liberação de alumínio de no máximo 10 mg de alumínio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de alumínio de 24 horas.316. Composição, caracterizada por compreender:uma fase de silicato de metal alcalino, em que a composição possui uma liberação de silício de pelo menos 40 mg de silício por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de silício de 24 horas.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 217/278
- 68/81317. Composição, caracterizada por compreender:uma fase de silicato de metal alcalino, em que a composição possui uma liberação de sódio de pelo menos 6,2 mg de sódio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de sódio de 24 horas.318. Composição, caracterizada por compreender:uma fase de silicato de metal alcalino, em que a composição possui uma liberação de magnésio de pelo menos 5 mg de magnésio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de magnésio 24 horas.319. Composição, caracterizada por compreender:uma fase de silicato de metal alcalino, em que a composição possui uma liberação de potássio de pelo menos cerca de 5.000 mg de potássio por quilograma da composição de acordo com o teste de liberação de potássio de um minuto.320. Composição, caracterizada por compreender:uma fase de silicato de metal alcalino;em que:a composição compreende a fase de silicato de metal alcalino numa quantidade de, no máximo, cerca de 65% em peso;a composição é derivada de uma composição inicial compreendendo mais de 65% em peso de silicato de metal alcalino;Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 218/278
- 69/81 de acordo com o teste de liberação de potássio de 24 horas, uma quantidade de potássio liberado da composição de pelo menos cerca de duas vezes mais que uma quantidade de potássio liberado da composição de partida.321. Composição, caracterizada por compreender:uma fase de silicato de metal alcalino, em que a composição possui uma liberação relativa de potássio de pelo menos cerca de cinco.322. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 312-321, caracterizada pelo fato de que o silicato de metal alcalino compreende pelo menos um membro selecionado de um grupo consistindo em K-feldspato, kalsilite, flogopita, muscovita, biotita, traquito, riólito, micas, sienito ultrapotássico, leucita, nefelina, sienito, fonolite, fenito, ugandita, sanidina, aplito e pegmatite e suas combinações.323. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 312-322, caracterizada pelo fato de que o silicato de metal alcalino compreende K-feldspato.324. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99323, caracterizada por compreender ainda um material carbonado.325. Composição de acordo com a reivindicação 324, caracterizada pelo fato do material carbonado compreender pelo menos umPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 219/278
- 70/81 material selecionado entre o grupo consistindo de K2CO3, Na2CO3,MgCOs, CaCO3.326. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 9932 5, caracterizada pelo fato de que a composição possui uma distribuição de tamanho de partícula multimodal que compreende partículas tendo um diâmetro de cerca de 1 micron a cerca de 1000 microns.327. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99326, caracterizada pelo fato de que a composição compreende partículas agregadas possuindo um tamanho de cerca de 100 microns a cerca de 1000 microns.328. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-327, caracterizada pelo fato da composição compreender partículas que possuem e uma área de superfície especifica de acordo com o método BET, de cerca de 15,1 metros quadrados por grama a cerca de 46,9 metros quadrados por grama.329. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-328, caracterizada pelo fato da composição possuir uma distribuição de tamanho de partícula de cerca de 0,01 micron a cerca de 100 microns.330. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-329, caracterizada pelo fato da composição possuir umaPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 220/278
- 71/81 distribuição de tamanho de partícula de cerca de 0,1 micron a cerca de 100 microns.331. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-330, caracterizada pelo fato da composição ser útil na química do cimento.332. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-331, caracterizada pelo fato da composição ser útil na produção de soluções alcalinas para, pelo menos, uma indústria selecionada a partir do grupo consistindo da indústria geopolimérica, a indústria de silicato de sódio e a indústria de silica coloidal.333. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 99-332, caracterizada pelo fato da composição ser útil na remediação do solo.334. Fertilizante caracterizado por compreender a composição conforme definida em qualquer uma das reivindicações 99-333.335. Fertilizante de acordo com a reivindicação 334, caracterizado pelo fato do fertilizante compreender um fertilizante de potássio.336. Fertilizante de acordo com a reivindicação 334 ou 335, caracterizado pelo fato do fertilizante compreender um fertilizante de cálcio.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 221/278
- 72/81337. Fertilizante de acordo com qualquer uma das reivindicações 334-336, caracterizado pelo fato do fertilizante compreender um fertilizante de silicio.338. Fertilizante de acordo com qualquer uma das reivindicações 334-337, caracterizado pelo fato do fertilizante compreender um fertilizante de sódio.339. Fertilizante de acordo com qualquer uma das reivindicações 334-338, caracterizado pelo fato do fertilizante compreender um fertilizante de magnésio.340. Fertilizante de acordo com a reivindicação 334, caracterizado pelo fato do fertilizante compreender um fertilizante multi-nutriente.341. Condicionador de solo caracterizado por compreender a composição conforme definida em qualquer uma das reivindicações 99-340.342. Método para preparar um material modificado hidrotérmico seco, caracterizado por compreender:(a) formar uma mistura compreendendo partículas de:(al) um ou mais compostos selecionados do grupo consistindo de um óxido de metal alcalino, um hidróxido de metal alcalino, um óxido de metal alcalino-terroso ePetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 222/278
- 73/81 hidróxido de metal alcalino-terroso, e suas combinações, e (a2) um ou mais materiais de partida de silicato de metal alcalino;(b) colocar em contato a mistura da etapa (a) com água;(c) submeter a mistura da etapa (b) a uma temperatura e pressão durante um tempo suficiente para formar um material modificado hidrotermicamente compreendendo (cl) uma forma alterada do silicato de metal alcalino de (a2) compreendendo a cerca de 15% em peso do metal alcalino e/ou metal alcalino-terroso de um ou mais compostos de (al), e (c2) pelo menos uma fase de silicato de metal alcalino e/ou metal alcalino-terroso substancialmente enriquecida com ions de metal alcalino-terroso;(d) secar o material modificado hidrotermicamente para formar um material modificado hidrotérmico seco.343. Método de acordo com a reivindicação 342, caracterizado pelo fato da fase de silicato de metal alcalino e/ou metal alcalinoterroso de (c2) compreender até cerca de 23% em peso de ions de metais alcalino-terrosos.344. Método de acordo com a reivindicação 342, caracterizado pelo fato de que a fase de silicato de metal alcalino e/ou de metal alcalino-terroso de (c2) compreender uma média de cerca de 3% em peso de ions de metais alcalino-terrosos.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 223/278
- 74/81345. Método de acordo com a reivindicação 342, caracterizado pelo fato de que o referido contato na etapa (b) está com um excesso de peso de água em relação ao material de partida de silicato de metal alcalino de (a2).346. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 342-345, caracterizado pelo fato da pressão variar entre cerca de 585 atm.347. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 342-346, caracterizado pelo fato da temperatura variar entre cerca de 120-300°C.348. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 342-347, caracterizado pelo fato de que a duração do passo (c) varia entre cerca de 0,25-20 horas.349. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 34234 8, caracterizado pelo fato de que a pressão varia entre cerca de 5-85 atm, a temperatura varia entre cerca de 120-300 °C, e a duração da etapa (c) varia de cerca de cinco minutos a cerca de 20 horas.350. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 342349, caracterizado pelo fato da etapa (d), a referida secagem inclui a secagem do material modificado hidrotermicamente e oPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 224/278
- 75/81 sobrenadante do passo (b) em contato com o material modificado hidrotermicamente.351. Método de acordo com a reivindicação 350, caracterizado pelo fato da referida secagem ser realizada a uma temperatura entre cerca de 50° C a cerca de 200° C.352. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 342351, caracterizado pelo fato da referida sujeição da etapa (c) e a referida secagem da etapa (d) são, cada, realizada de forma independente a cabo sob uma atmosfera inerte ou uma atmosfera reativa.353. Método de acordo com a reivindicação 352, caracterizado pelo fato da referida atmosfera inerte compreender Ar ou N2 e a referida atmosfera reativa compreender oxigênio, amoníaco, monóxido de carbono ou dióxido de carbono.354. Método de acordo com a reivindicação 353, caracterizado pelo fato da etapa (c) ser realizada sob uma atmosfera inerte compreendendo Ar, ou uma atmosfera reativa compreendendo ar ou dióxido de carbono.355. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 429354, caracterizado por compreender ainda a separação de pelo menos uma porção do sobrenadante a partir do material hidrotermicamente modificado antes da referida secagem da etapaPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 225/278
- 76/81 (d) .356. Método de acordo com a reivindicação 355, caracterizado pelo fato da dita separação ser por decantação ou filtração.357. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 342-356, caracterizado pelo fato do ion do metal alcalino ser K+.358. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 342-357, caracterizado pelo fato do ion de metal alcalino-terroso ser Ca2+.359. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 342-358, caracterizado pelo fato dos materiais de partida de silicato de metal alcalino compreender aluminossilicatos de potássio.360. Método de acordo com a reivindicação 359, caracterizado pelo fato dos materiais de partida de silicato de metal alcalino serem selecionados do grupo de minerais consistindo de K-feldspato, flogopita, muscovita, biotita, traquito, riólito, micas, sienito ultrapotássico, leucita, nefelina, sienito, fonolite, fenite, ugandite, sanidina, aplito, pegmatito e suas combinações.361. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 342360, caracterizado pelo fato de que um ou mais compostos de (al) compreendem óxido de cálcio, hidróxido de cálcio ou suas misturas.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 226/278
- 77/81362. Material modificado hidrotérmico seco caracterizado por ser preparado pelo método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 342-361.363. Material modificado hidrotérmico seco de acordo com a reivindicação 362, caracterizado pelo fato de que o metal alcalino é K+ e a quantidade de K+ liberada após 24 horas de exposição a um excesso de 10 vezes de 10-5 M de HNOs é pelo menos 100 vezes superior à quantidade de K+ liberado pelo um ou mais materiais de partida de silicato de metal alcalino de (a2) sob as mesmas condições de lixiviação.364. Material modificado hidrotérmico seco de acordo com a reivindicação 362, caracterizado pelo fato de que a porcentagem em peso da fase amorfa é pelo menos 2 vezes superior à porcentagem de fase amorfa de um ou mais materiais de partida de silicato de metal alcalino de (al).365. Material modificado hidrotérmico seco caracterizado por compreender cerca de 45-65% em peso de uma fase K-feldspato, cerca de 1-10% em peso de uma fase de tobermorita, cerca de 1-10% em peso de uma fase hidrogarnete, cerca de 1-10% em peso de uma fase de hidrato de silicato dicálcico, cerca de 20-40% em peso de uma fase amorfa.366. Material modificado hidrotérmico seco de acordo com aPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 227/278
- 78/81 reivindicação 365, caracterizado por compreender ainda carbonatos de potássio, carbonatos de cálcio, hidróxidos de cálcio e suas combinações.367. Material modificado hidrotérmico seco de acordo com qualquer uma das reivindicações 362-344, caracterizado por compreender uma distribuição de tamanho de partícula multimodal compreendendo partículas com um diâmetro variando de cerca de 5-1000 pm.368. Material modificado hidrotérmico seco de acordo com qualquer uma das reivindicações 362-366, caracterizado por compreender partículas agregadas variando em tamanho de cerca de 100-1000 pm.369. Material modificado hidrotérmico seco de acordo com qualquer uma das reivindicações 365-368, caracterizado pelo fato da quantidade de K+ liberada após 24 horas de exposição a um excesso de 10 vezes de 10-5 Μ HNO3 variar de cerca de 5 a cerca de 25 g K+/kg de metal alcalino do material de liberação de íons.370. Material modificado hidrotérmico seco de acordo com qualquer uma das reivindicações 365-369, caracterizado pelo fato da quantidade de Al3+ liberada após 24 horas de exposição a um excesso de 10 vezes de 10-5 Μ HNO3 variar de cerca de 0,02 a cerca de 0,35 g de Al3+/kg de metal alcalino do material de liberação de íons.371. Material modificado hidrotérmico seco de acordo com qualquerPetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 228/278
- 79/81 uma das reivindicações 365-370, caracterizado pelo fato da quantidade de silicio liberada após 24 horas de exposição a um excesso de 10 vezes de 10-5 M HNOs variar de cerca de 0,1 a cerca de 1,5 g de silicio/kg de metal alcalino do material de liberação de ions.372. Fertilizante caracterizado liberador de ion de metal alcalino uma das reivindicações 365-369.por compreender o material conforme definido em qualquer373. Fertilizante de acordo caracterizado pelo fato de que é um374. Fertilizante de acordo caracterizado pelo fato de que é um375. Fertilizante de acordo caracterizado pelo fato de que é um376. Fertilizante de acordo caracterizado pelo fato de que é um377. Fertilizante de acordo caracterizado pelo fato de que é um378. Fertilizante de acordo caracterizado pelo fato de que é um com a reivindicação362, fertilizante K+.com a reivindicação362, fertilizante Ca2+.com a reivindicação362, fertilizante de silicio.com a reivindicação362, fertilizante Na+.com a reivindicação362, fertilizante Al3+.com a reivindicação362, fertilizante Mg2+.Petição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 229/278
- 80/81379. Fertilizante de acordo com a reivindicação 362, caracterizado pelo fato de que é um fertilizante multi-nutriente.380. Composição caracterizada por compreender:aluminossilicato de potássio alterado; aluminossilicato de cálcio; e hidrato de silicato de cálcio;em que a quantidade de potássio disponível na composição ser de pelo menos cerca de 10% em peso do teor total de potássio da composição, em que o potássio disponível é a quantidade de potássio dissolvida quando a composição é submetida a condições de lixiviação compreendendo 1 parte em peso da composição em pó em 10 partes em peso de HNOs tendo um pH inicial de 5 durante 24 horas.381. Composição de acordo com a reivindicação 380, caracterizada pelo fato do aluminossilicato de potássio alterado compreender sienito ultrapotássico tendo pelo menos 2% em peso do potássio reticulado substituído por cálcio.382. Composição de acordo com a reivindicação 380, caracterizada pelo fato de um ou mais dos seguintes elementos serem dissolvidos quando a composição é submetida às ditas condições de lixiviação:pelo menos cerca de 1000 ppm Si, no máximo cerca de 200 ppm Al, pelo menos cerca de 200 ppm Ca, ePetição 870190091718, de 13/09/2019, pág. 230/278
- 81/81 pelo menos cerca de 2,5 ppm de Mg.383. Composição de acordo com a reivindicação 380, caracterizada por compreender ainda um ou mais membros selecionados do grupo que consiste em KOH, NaOH, Mg (OH) 2, e Ca (OH) 3, K2CO3, Na2CO3, MgCOs e CaCOs e suas combinações.384. Composição de acordo com a reivindicação 380, caracterizada pelo fato da composição compreender cerca de 45-65% em peso de uma fase alterada de feldspato de potássio, cerca de 1-10% em peso de uma fase de tobermorita, cerca de 1-10% em peso de uma fase hidrogarnete, cerca de 1-10% em peso de uma fase de hidrato de silicato dicálcico e cerca de 20-40% em peso de uma fase amorfa.385. Composição de acordo com a reivindicação 380, caracterizada por possuir um tamanho de partícula variando de cerca de 0,5 pm a cerca de 200 pm.386. Fertilizante de potássio caracterizado por compreender a composição conforme definida na reivindicação 380.
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