BR112019017925A2

BR112019017925A2 - composições compreendendo materiais intercalados e métodos de uso das mesmas

Info

Publication number: BR112019017925A2
Application number: BR112019017925A
Authority: BR
Inventors: Lyons Anthony; Boothby Christopher; Cummings David; Jones Philip
Original assignee: Imerys Usa Inc
Priority date: 2017-03-03
Filing date: 2018-02-28
Publication date: 2020-05-19
Also published as: EP3589604A4; US20200071238A1; CA3053645A1; CN110494409A; WO2018160705A1; EP3589604A1

Abstract

composições de materiais argilosos intercalados com ureia e/ou um outro material ou combinação de materiais são debatidas. por exemplo, a composição pode compreender de cerca de 20% a cerca de 65% em peso de ureia intercalada, com respeito ao peso total da composição. a intercalação pode ser obtida, por exemplo, triturando-se as partículas de argila com um ou mais outros materiais, tal que o(s) outro(s) material(is) seja/sejam intercalado(s) dentro das partículas de argila. a composição pode ser formada em grânulos formulados para a liberação controlada de ureia, por exemplo, para fertilizar solo.

Description

“COMPOSIÇÕES COMPREENDENDO MATERIAIS INTERCALADOS E MÉTODOS DE USO DAS MESMAS”

REIVINDICAÇÃO QUANTO À PRIORIDADE

[0001] Este Pedido Internacional PCT reivindica o benefício de prioridade do Pedido Provisório U.S. No. 62/466.832, depositado em 3 de março de 2017, o assunto objeto do qual é aqui incorporado por referência em sua totalidade.

CAMPO TÉCNICO

[0002] As modalidades da presente divulgação referem-se geralmente às composições intercaladas com ureia e/ou um outro material ou combinação de materiais. As composições podem exibir propriedades de absorção e/ou resistência, e podem ser formuladas para liberação prolongada do(s) material(is) intercalado(s), por exemplo, para fertilização de solo.

FUNDAMENTOS

[0003] Os fertilizantes agrícolas são úteis para manter a fertilidade do solo e suplementar nutrientes necessários para as safras durante a estação de crescimento. O benefício provido pelos nutrientes adicionais frequentemente depende de quando eles são liberados, em que conciliação insuficiente da demanda de fertilizante de planta e a disponibilidade pode ter um efeito nocivo sério sobre a produção. A liberação repentina de muito fertilizante pode ser desperdiçador ou até nocivo para as plantas, enquanto muito pouco fertilizante ou liberação retardada de uma quantidade adequada pode esgotar as plantas. Os fertilizantes de ureia provêem uma fonte importante de nitrogênio, mas a ureia pode ser liberada do fertilizante muito rapidamente, por exemplo, devido à volatilização como gás amônia e/ou no escoamento de água. Embora aplicações repetidas de fertilizante proveríam um fornecimento constante de nitrogênio, tais métodos são trabalhosos, caros e impraticável. A formulação apropriada de composições fertilizantes portanto permanece um desafio.

SUMÁRIO DA DIVULGAÇÃO

[0004] A presente divulgação inclui uma composição compreendendo partículas de argila intercaladas com ureia, em que as partículas de argila compreendem

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2/26 caulinita e têm um fator de forma menor do que 30, e em que a composição compreende cerca de 20% a cerca de 65% em peso de ureia intercalada, com respeito ao peso total da composição. A composição pode compreender de cerca de 40% a cerca de 65% em peso de ureia intercalada, com respeito ao peso total da composição, e/ou pode ter uma razão de intercalação variando de cerca de 80% a 100%.

[0005] De acordo com alguns aspectos, as partículas de argila podem compreender ainda pelo menos uma argila esmectita. Adicional ou alternativamente, as partículas de argila podem ter um fator de forma menor do que 25, menor do que 20, menor do que 15, ou menor do que 10. Em alguns exemplos, as partículas de argila têm um diâmetro de partícula d50 maior do que 0,5 pm e/ou um d70 diâmetro de partícula menor do que 2,5 pm. Em pelo menos um exemplo, as partículas de argila podem estar na forma de folhetos tendo uma espessura variando de cerca de 10 pm a cerca de 50 pm, de cerca de 15 pm a cerca de 40 pm, ou tendo uma espessura maior do que 50 pm. A composição pode compreender menos do que 0,1% em peso de tensoativo com respeito ao peso total da composição. Por exemplo, a composição pode não compreender um tensoativo.

[0006] De acordo com alguns aspectos da presente divulgação, as partículas de argila intercaladas com ureia podem estar na forma de grânulos, por exemplo, tendo um diâmetro médio variando de cerca de 0,5 mm a cerca de 5 mm, de cerca de 1,0 mm a cerca de 4,0 mm, ou de cerca de 2,0 mm a cerca de 3,0 mm. Os grânulos podem incluir um revestimento que compreenda pelo menos um de um polímero, um composto de enxofre, um mineral, ou uma combinação dos mesmos. Por exemplo, o revestimento pode compreender pelo menos um polímero e pelo menos um mineral argiloso, tal como, por exemplo, caulim. Em alguns exemplos aqui, o caulim do revestimento pode ter um fator de forma maior do que 30, maior do que 40, maior do que 50, ou maior do que 60. Por exemplo, o caulim do revestimento pode ser plano no formato. Quaisquer das composições descritas acima e aqui em outro lugar podem ser composições formuladas de liberação prolongada para liberar nitrogênio em uma taxa predeterminada.

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[0007] A presente divulgação também inclui uma composição de liberação controlada compreendendo partículas de argila compreendendo caulinita e tendo um fator de forma menor do que 30, ureia intercalada nas partículas de argila, e um revestimento compreendendo um polímero e um mineral argiloso tendo um fator de forma maior do que 30, em que a composição compreende cerca de 20% a cerca de 65% em peso de ureia intercalada, com respeito ao peso total da composição. Em alguns exemplos, a composição compreende cerca de 40% a cerca de 65% em peso de ureia intercalada, com respeito ao peso total da composição, e/ou a composição tem uma razão de intercalação variando de cerca de 80% a 100%.

[0008] A presente divulgação também inclui métodos de preparar as composições descritas acima e aqui em outro lugar. Por exemplo, é aqui divulgado um método de preparar uma composição compreendendo partículas de argila intercaladas com ureia, o método compreendendo combinar partículas de argila com ureia para formar uma mistura, em que as partículas de argila compreendem caulinita e estão na forma de folhetos, e em que a mistura compreende de cerca de 30% a cerca de 85% de ureia em peso com respeito ao peso total da mistura; e triturar a mistura para intercalar a ureia dentro das partículas de argila. Em pelo menos um exemplo, a composição assim produzida pode ter uma razão de intercalação variando de cerca de 80% a 100%.

[0009] De acordo com alguns métodos exemplares, as partículas de argila podem compreender de cerca de 2% a cerca de 10% em peso de água. Com respeito à trituração, a mistura pode ser moída com um moinho de atrito, por exemplo, ou um moinho de bolas, ou um outro dispositivo de moagem adequado. Em alguns aspectos da presente divulgação, a mistura pode ser moída em uma velocidade variando de cerca de 50 RPM a cerca de 350 RPM durante um tempo variando de cerca de 30 minutos a cerca de 5 horas. Em pelo menos um exemplo, o método compreende ainda formar a composição em grânulos, e opcionalmente aplicar um revestimento de liberação controlada aos grânulos. O revestimento de liberação controlada pode compreender, por exemplo, pelo menos um polímero e caulim. O caulim do revestimento de liberação controlada pode ser plano no formato, por exemplo, tendo

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4/26 um fator de forma maior do que 30.

[0010] A presente divulgação inclui ainda métodos de usar as composições descritas acima e aqui em outro lugar como um fertilizante. Por exemplo, é aqui divulgado um método de fertilizar solo, o método compreendendo aplicar uma composição ao solo, a composição compreendendo partículas de argila intercaladas com ureia, as partículas de argila compreendendo caulinita, em que as partículas de argila têm um fator de forma menor do que 30, e em que a composição compreende cerca de 20% a cerca de 65% em peso de ureia intercalada, com respeito ao peso total da composição. A composição pode estar na forma de grânulos, por exemplo, tendo um diâmetro médio variando de cerca de 0,5 mm a cerca de 5 mm. Em alguns aspectos, a composição pode ter uma razão de intercalação variando de cerca de 80% a 100%.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0011] Os desenhos anexos, que são incorporados no e constitui uma parte deste relatório descritivo, ilustram vários aspectos exemplares da divulgação, e juntos com a descrição, servem para explicar os princípios da presente divulgação.

[0012] A Fig. 1 mostra uma plotagem de suprimento com ureia vs. ureia no produto, como debatido no Exemplo 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0013] Aspectos particulares da presente divulgação são descritos em maiores detalhes abaixo. Os termos e definições aqui providos controlam, se em conflito com termos e/ou definições incorporadas por referência.

[0014] Como aqui usados, os termos “compreende,” “compreendendo,” ou qualquer outra variação dos mesmos são intencionados a abranger uma inclusão não exclusiva, tal que um processo, método, composição, artigo, ou aparelho que compreenda uma lista de elementos não incluam apenas estes elementos, mas podem incluir outros elementos não expressamente listado ou inerente a tal processo, método, composição, artigo, ou aparelho. O termo “exemplar” é usado no sentido de “exemplo” ao invés de “ideal”.

[0015] Como aqui usado, as formas singulares “um,” “uma,” e “o/a” incluem

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5/26 referências plurais a menos que o contexto imponha de outro modo. Os termos “aproximadamente” e “cerca de” referem-se a ser quase o mesmo como um número ou valor de referência. Como aqui usados, os termos “aproximadamente” e “cerca de” devem ser entendidos abranger ± 5% de uma quantidade ou valor especificados.

[0016] As composições de acordo com a presente divulgação podem compreender partículas de argila intercaladas com ureia e/ou um ou mais outros materiais. As composições aqui podem ser formuladas para a liberação controlada do(s) material(is) intercalado(s), por exemplo, como um fertilizante, e/ou podem ser úteis como um aditivo ou material de enchimento.

[0017] Argila é um termo genérico que abrange uma faixa de minerais de aluminossilicato hidratado de composição e propriedades químicas variáveis. As argilas exemplares adequadas para as composições e métodos aqui incluem, mas não são limitadas a caulim, argilas esmectitas, e combinações dos mesmos. As argilas aqui podem ser obtidas a partir de uma fonte natural e/ou podem ser processadas.

[0018] A argila caulim tipicamente compreende pelo menos 50% em peso de caulinita. A caulinita é um silicato de alumínio tendo uma estrutura em camadas com a fórmula química de AI2Si2O5(OH)4, formada a partir de uma folha tetraédrica de silica (SiO4) e uma folha octaédrica de alumina (AIO6) ligadas juntas através de átomos de oxigênio. As camadas 1:1 são mantidas juntas pela ligação de hidrogênio e podem tipicamente suportar trituração sem delaminar totalmente. Caulim pode compreender um ou mais minerais outros que não caulinita, tais como uma ou mais argilas esmectitas. As argilas esmectitas são minerais argilosos de filossilicato tendo a estrutura de uma folha octaédrica central entre duas folhas tetraédricas. As argilas esmectitas exemplares incluem, por exemplo, montmorilonita ((Na,Ca)0,33(AI,Mg)2(Si4O10)(OH)2«nH2O), nontronita, beidelitae saponita.

[0019] Em alguns aspectos da presente divulgação, as partículas de argila podem compreender caulinita, opcionalmente em combinação com uma ou mais argilas esmectitas. Por exemplo, as partículas de argila podem compreender caulim. As argilas caulim exemplares adequadas para a presente divulgação podem compreender pelo menos cerca de 50% em peso de caulinita, e menos do que 50%

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6/26 em peso de outros minerais. Por exemplo, as partículas de argila podem compreender de cerca de 50% a 100% em peso, de cerca de 75% a 100% em peso, ou ainda de cerca de 90% a 100% em peso de caulinita; e de 0 a cerca de 50% em peso de argila(s) esmectita(s), por exemplo, de 0 a cerca de 25% em peso, de cerca de 10% a cerca de 40% em peso, ou de cerca de 15% a cerca de 35% em peso de argila(s) esmectita(s). Em outros exemplos aqui, as partículas de argila podem compreender menos do que 50% em peso de caulinita e mais do que 50% em peso de argilas esmectitas ou outro(s) tipo(s) de minerais argilosos.

[0020] O tamanho das partículas de argila pode ser caracterizado em termos do diâmetro de uma esfera de diâmetro equivalente (“diâmetro esférico equivalente” (ESD)) que sedimenta através de uma suspensão totalmente dispersa das partículas em um meio aquoso. Por exemplo, um instrumento SEDIGRAPH 5100 (Micromeretics Corp.) pode ser usado para se obter a distribuição do tamanho da partícula plotandose a porcentagem em peso acumulativo de partículas tendo um dado ESD. Por exemplo, d50 é o ESD da partícula no qual 50% em peso das partículas têm um ESD menor. Similarmente, d30 é o ESD da partícula no qual 30% em peso das partículas têm um ESD menor, e d70 é o ESD da partícula no qual 70% em peso das partículas têm um ESD menor.

[0021] De acordo com alguns aspectos da presente divulgação, a composição pode compreender partículas de argila distinguidas como tendo uma distribuição do tamanho da partícula que é “grossa” como oposto a “fina”. O termo “grosso” geralmente se refere a uma distribuição de tamanho em que menos do que 30% em peso das partículas têm um diâmetro médio abaixo de 0,25 pm, ao passo que “fino” geralmente se refere a uma distribuição de tamanho em que mais do que 30% em peso das partículas têm um diâmetro médio abaixo de 0,25 pm. Em alguns exemplos da presente divulgação, a composição pode compreender partículas de argila tendo um diâmetro de partícula d50 maior do que 0,3 pm, maior do que 0,5 pm, ou maior do que 0,7 pm. Adicional ou alternativamente, as partículas de argila podem ter um diâmetro de partícula d70 menor do que 3,0 pm, menor do que 2,5 pm, ou menor do que 2,0 pm. Em pelo menos um exemplo, as partículas de argila podem ter um

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7/26 diâmetro de partícula d50 maior do que 0,5 pm, e um diâmetro de partícula d30 menor do que 2,5 pm.

[0022] Em alguns aspectos da presente divulgação, as partículas de argila podem estar na forma de folhetos, em que partículas de argila individuais são empilhadas juntas. Por exemplo, partículas de caulinita em uma argila caulim que ocorra naturalmente tipicamente existem como plaquetas cristalinas individuais, ou como folhetos de plaquetas empilhadas. Sem pretender estar ligado pela teoria, acredita-se que partículas de argila na forma de folhetos podem levar a uma quantidade maior de material intercalado dentro das partículas de argila devido à maior quantidade de área superficial proporcionada pelos folhetos. As dimensões dos folhetos podem variar. Por exemplo, os folhetos podem ter uma espessura variando de cerca de 5 pm a cerca de 60 pm, de cerca de 10 pm a cerca de 50 pm, ou de cerca de 20 pm a cerca de 40 pm. [0023] O formato das partículas de argila pode ser caracterizado como “plano” ou “maciço”. Plano geralmente descreve partículas que são mais planas e planares (semelhante a uma placa), ao passo que maciço geralmente descreve partículas que são mais poliédricas e quadradas (semelhantes a bloco). As diferenças no formato entre vários materiais particulados podem ser caracterizadas através de seus fatores de forma. O termo “fator de forma” como aqui usado se refere ao valor médio (em uma base média ponderada) da razão do diâmetro médio da partícula para a espessura da partícula para uma população de partículas de tamanho e formato variáveis. O fator de forma pode ser medido usando o método e aparelho de condutividade elétrica descritos na Patente U.S. No. 5.576.617. Neste método, a condutividade elétrica de uma suspensão aquosa totalmente dispersa das partículas é medida conforme elas fluem através de um tubo alongado. As medições da condutividade elétrica são tiradas entre (a) um par de eletrodos separados um do outro ao longo do eixo longitudinal do tubo, e (b) um par de eletrodos separados um do outro através da largura transversal do tubo. O fator de forma do material particulado é determinado a partir da diferença entre estas duas medições de condutividade. Um fator de forma maior do que 30 geralmente descreve materiais planos, ao passo que um fator de forma menor do que 30 geralmente descreve materiais maciços.

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[0024] As composições aqui podem compreender partículas de argila que são maciças ou planas, ou uma combinação de partículas maciças e partículas planas. Por exemplo, a composição pode compreender partículas de argila tendo um fator de forma menor do que 30 (isto é, menor do que 30 e maior do que 0), menor do que 25, menor do que 20, menor do que 15, menor do que 10, ou menor do que 5. Por exemplo, as partículas de argila podem ter um fator de forma variando de cerca de 3 a cerca de 20, ou de cerca de 5 a cerca de 10. Em outros aspectos, as partículas de argila podem ter um fator de forma maior do que ou igual a 30, por exemplo, de cerca de 30 a cerca de 60, ou de cerca de 40 a cerca de 50. Um fator de forma relativamente baixo pode descrever partículas de argila na forma de folhetos ao invés de plaquetas individuais.

[0025] Moléculas relativamente pequenas tais como, por exemplo ureia, sulfóxido de dimetila (DMSO), formamida, trietanolamina, e/ou outras moléculas, podem estar dentro das camadas das partículas de argila (por exemplo, camadas de caulinita) em um processo conhecido como intercalação. Sem pretender estar ligado pela teoria, acredita-se que moléculas com um alto momento dipolar podem ser capazes e/ou mais facilmente intercaladas entre camadas de caulinita adjacentes ligadas juntas por hidrogênio. A Tabela 1 abaixo lista algumas moléculas exemplares que podem ser incluídas nas composições aqui.

Tabela 1

Molécula	Momento dipolar (Debye)	Espaçamento d(001)
Piridina-N-Ôxido	4,28	12,52
Formamida	3,71	10,12
N-metilformamida	3,83	10,7
Dimetilformamida	3,82	12,12
Acetamida	3,76	10,9
N-metilacetamida	3,73	11,3
Dimetilacetamida	3,81	12,3
Sulfóxido de dimetila	4,3	11,21
Acetona	2,91	11,18
Ureia	4,56	10,8
Hidrazina	1,85	11
Água	1,85	8,4

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[0026] O(s) material(is) intercalado(s) depois pode(m) afetar as propriedades físicas e/ou químicas das partículas de argila. Por exemplo, a intercalação tipicamente afeta o espaçamento entre as camadas cristalinas devido ao(s) material(is) inserido(s) empurrando as camadas adjacentes separadamente. A difração de raio X (XRD) é uma técnica que provê informação sobre as dimensões da célula unitária de um material cristalino, e assim pode ser usado para avaliar a quantidade de intercalação através da mudança no espaçamento de camadas adjacentes na incorporação do(s) material(is) intercalado(s).

[0027] Como um exemplo, o espaçamento de camadas de caulinita natural no caulim é de cerca de 7 Angstroms, aparecendo como um pico de XRD em 7 Â. Visto que a ureia é incorporada entre as camadas 1 para 1, este espaçamento entre camadas adjacentes aumenta. Consequentemente, a intensidade do pico de 7 Â diminui com a intercalação porque existem menos casos de espaçamento de 7 Angstroms. Ao mesmo tempo, a intensidade do pico em 10 Angstroms aumenta como uma assinatura do espaçamento depois da intercalação da ureia. Antes da intercalação, o caulim não exibe um pico de 10 Â. Um pico em 4 Angstroms também é tipicamente observado apenas quando a ureia é adicionada ao caulim, visto que o pico de 4 Â não ocorre com caulim puro. O pico de 4 Â é geralmente interpretado estar associado com ureia livre. A XRD, portanto, provê um modo para medir a quantidade de interação através da razão de intercalação:

110Á/(l10Á + I7Á) = Razão de Intercalação Equação 1

[0028] onde 110Â é o espaçamento do pico entre as camadas de 1 para 1 criadas pela intercalação da ureia, e o I7Â é o pico criado pelo espaçamento entre as camadas 1 para 1 no caulim nativo.

[0029] As composições aqui podem ter uma razão de intercalação de ureia maior do que 70%, por exemplo, uma razão de intercalação maior do que 75%, maior do que 80%, maior do que 85%, maior do que 90%, ou ainda maior do que 95%. Por exemplo, a razão de intercalação de ureia pode variar de cerca de 75% a 100%, de cerca de 80% a cerca de 99%, de cerca de 85% a cerca de 98%, de cerca de 90% a cerca de 98%, ou de cerca de 95% a cerca de 98%.

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[0030] Adicional ou alternativamente, a quantidade de ureia intercalada dentro das partículas de argila pode ser determinada a partir das medições da perda na ignição (LOI). Depois de lavar qualquer ureia livre do produto intercalado, o produto pode ser aquecido a uma temperatura suficientemente alta (por exemplo, uma temperatura de cerca de 1050°C) para fazer com que a ureia intercalada queime e volatilize. A perda em massa pode ser atribuída à ureia intercalada, depois de subtrair quanto à perda de água presente na argila. Ver o Exemplo 1 abaixo. Em alguns aspectos da presente divulgação, a composição pode compreender de cerca de 20% a cerca de 70% em peso de ureia intercalada com respeito ao peso total da composição (isto é, com respeito ao peso total das partículas de argila e ureia intercalada combinadas). Por exemplo, a composição pode compreender de cerca de 20% a cerca de 65% em peso de ureia intercalada, por exemplo, de cerca de 25% a cerca de 65% em peso, de cerca de 40% a cerca de 65% em peso, ou de cerca de 50% a cerca de 60% em peso.

[0031] Como mencionado acima, as composições e métodos aqui não são limitados à intercalação de ureia. Outros materiais podem estar dentro das camadas de partícula de argila (por exemplo, camadas de caulinita), tais como, por exemplo, DMSO, formamida, trietanolamina, e/ou outras moléculas. O técnico versado pode determinar o valor de espaçamento de pico apropriado para determinar a razão de intercalação com base no tamanho molecular e/ou outras características dos materiais intercalados (ver, por exemplo, a Tabela 1).

[0032] Vários parâmetros podem afetar a capacidade e o grau ao qual um material pode tornar-se intercalado dentro das camadas. Estes parâmetros podem incluir, por exemplo, a composição química e estrutura da argila, o formato das partículas de argila, a composição e estrutura do(s) material(is) a ser(em) intercalado(s), e a presença e/ou quantidade de umidade, entre outros parâmetros possíveis, incluindo aqueles associados com o método de intercalação.

[0033] Sem pretender estar ligado pela teoria, acredita-se que a presença de um tensoativo possa afetar adversamente a capacidade dos materiais para intercalarem dentro das partículas de argila. Em alguns aspectos da presente divulgação, as partículas de argila podem não compreender um tensoativo, por exemplo, as

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11/26 partículas de argila podem não serem pré-processadas com um tensoativo tal como um dispersante. Assim, as composições aqui podem compreender menos do que 0,5% em peso de tensoativo com respeito ao peso total da composição, por exemplo, menos do que cerca de 0,2%, menos do que cerca de 0,1%, menos do que cerca de 0,05%, ou menos do que cerca de 0,01% em peso de tensoativo. Em alguns exemplos, a composição não compreende um tensoativo.

[0034] Os materiais podem ser intercalados dentro das partículas de argila triturando-os, por exemplo, em um moinho de bolas ou outro triturador adequado. A velocidade de trituração pode variar de cerca de 50 revoluções por minuto (RPM) a cerca de 600 RPM, tal como de cerca de 100 RPM a cerca de 500 RPM, por exemplo, uma velocidade de cerca de 100 RPM, cerca de 150 RPM, cerca de 200 RPM, cerca de 250 RPM, cerca de 300 RPM, cerca de 350 RPM, cerca de 400 RPM, cerca de 450 RPM, cerca de 500 RPM, cerca de 550 RPM, ou cerca de 600 RPM. Além disso, a mistura pode ser moída durante uma duração de tempo variando de cerca de 15 minutos a cerca de 5 horas, tal como de cerca de 30 minutos a cerca de 3 horas, de cerca de 1 hora a cerca de 2 horas, por exemplo, cerca de 45 minutos, cerca de 1 hora, cerca de 1,5 hora, cerca de 2 horas, cerca de 2,5 horas, ou cerca de 3 horas.

[0035] As partículas de argila podem ter um teor de umidade de pelo menos 1,0% em peso. Por exemplo, os materiais argilosos podem compreender de cerca de 1,0% a cerca de 10,0% em peso de água, por exemplo, de cerca de 2,0% a cerca de 10,0% em peso, de cerca de 1,0% a cerca de 5,0% em peso, de cerca de 1,0% a cerca de 3,0% em peso, ou de cerca de 2,0% a cerca de 6,0% em peso água.

[0036] Em pelo menos um exemplo, o material intercalado pode compreender ureia, e as partículas de argila podem compreender caulim. As partículas de caulim e ureia podem ser moídas juntas para fazer com que a ureia se torne intercalada dentro das camadas de caulinita do caulim. A quantidade de ureia (suprimento de ureia) da mistura de ureia/argila pode variar de cerca de 25% a cerca de 95% de ureia em peso com respeito ao peso total da mistura, tal como de cerca de 30% a cerca de 85% em peso, de cerca de 35% a cerca de 80% em peso, ou de cerca de 50% a cerca de 75% em peso. Em pelo menos um exemplo, o suprimento de ureia compreende mais do

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12/26 que 40% em peso, mais do que 50% em peso, ou mais do que 60% em peso, com respeito ao peso total da mistura. Sem pretender estar ligado pela teoria, acredita-se que a quantidade de ureia combinada com as partículas de argila pode ter uma relação linear com a quantidade total de ureia intercalada dentro das partículas de argila.

[0037] Em alguns aspectos da presente divulgação, a composição pode compreender um aglutinante e/ou pode incluir um revestimento, tal como um revestimento de liberação controlada ou liberação retardada. O aglutinante e/ou revestimento podem prover uma barreira física e/ou química entre o(s) material(is) intercalado(s) e o ambiente, que pode retardar o contato entre o material(is) intercalado(s) e a umidade e/ou outras espécies ambientais que possam dissolver ou reagir com o(s) material(is) intercalado(s) para fazer com que o(s) material(is) intercalado(s) seja(m) liberado(s). A taxa de liberação do(s) material(is) intercalado(s) pode depender da composição química e/ou características físicas do aglutinante e/ou revestimento. Por exemplo, um revestimento relativamente mais hidrofóbico e/ou revestimento relativamente mais espesso pode prover uma liberação retardada mais longa.

[0038] Em alguns aspectos da presente divulgação, a composição pode compreender pelo menos um aglutinante. O aglutinante pode compreender materiais orgânicos e/ou inorgânico, e pode ser sintético ou natural na origem. Os aglutinantes exemplares podem incluir, mas não são limitados aos polímeros e copolímeros (incluindo, por exemplo, biopolímeros tais como polissacarídeos e amidos), proteínas, álcoois, e compostos contendo nitrogênio. Por exemplo, o aglutinante pode compreender um ou mais de lignossulfonato (por exemplo, lignossulfonato de sódio), xarope de amido, amido (por exemplo, amido de milho, amido de batata, etc.), colágeno, gelatina, gelatina/glioxol, um álcool orgânico, ureia, ou uma combinação dos mesmos. Em alguns exemplos, a composição pode compreender menos do que 2% em peso de aglutinante com respeito ao peso total da composição, por exemplo, menos do que cerca de 1,0% em peso, menos do que cerca de 0,5% em peso, menos do que cerca de 0,2% em peso, menos do que cerca de 0,1% em peso, ou menos do que cerca de 0,05% em peso de aglutinante. Por exemplo, a composição pode

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13/26 compreender de 0,01% em peso a 1,5% em peso, ou de 0,05% em peso a 1,0 em peso, ou de 0,5% em peso a 1,0% em peso. Em alguns exemplos, a composição pode não compreender nenhum aglutinante. Em alguns aspectos da presente divulgação, a composição pode compreender de cerca de 2% a cerca de 70% de aglutinante em peso com respeito ao peso total da composição, por exemplo, de cerca de 5% a cerca de 60% em peso, de cerca de 10% a cerca de 55% em peso, de cerca de 15% a cerca de 50% em peso, de cerca de 20% a cerca de 45% em peso, de cerca de 20% a cerca de 40% em peso, de cerca de 5% a cerca de 15% em peso, de cerca de 15% a cerca de 35% em peso, de cerca de 40% a cerca de 60% em peso, de cerca de 5% a cerca de 10% em peso, de cerca de 55% a cerca de 65% em peso, de cerca de 30% a cerca de 40% em peso, com respeito ao peso total da composição. Em alguns exemplos, o(s) material(is) intercalado(s) pode(m) ser uniformemente distribuídos por todo o aglutinante.

[0039] Adicional ou alternativamente a um aglutinante, em alguns aspectos da presente divulgação a composição pode compreender um revestimento. O revestimento pode compreender materiais orgânicos e/ou inorgânicos, que pode ser natural ou sintético. Em alguns aspectos da presente divulgação, um ou mais materiais do revestimento pode ser hidrofóbico, por exemplo, tal que o revestimento seja pelo menos parcialmente hidrofóbico. Os materiais não limitantes adequados para o revestimento podem incluir polímeros (por exemplo, resinas termoplásticas, poliolefinas, borracha), produtos da decomposição de ureia tais como ureiaformaldeído ou isobutiledeno-diureia, compostos de enxofre, minerais (incluindo, por exemplo, minerais argilosos tais como caulim ou caulinita, assim como outros minerais tais como carbonato de cálcio), e combinações dos mesmos. Em pelo menos um exemplo, o revestimento pode compreender pelo menos um polímero e caulim. O caulim pode ser plano, por exemplo, tendo um fator de forma maior do que 30, maior do que 40, ou maior do que 50.

[0040] Em alguns aspectos da presente divulgação, a composição pode ser uma composição fertilizante, e pode ser formada ou processada em grânulos adequados para a deposição no solo ou outro meio agrícola em necessidade de fertilização. Os

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14/26 grânulos podem ser arredondados no formato tendo um diâmetro médio variando de cerca de 0,25 mm a cerca de 7 mm, tal como de cerca de 0,5 mm a cerca de 5,0 mm, de cerca de 1,0 mm a cerca de 4,0 mm, de cerca de 1,5 mm a cerca de 3,5 mm, ou de cerca de 2,0 mm a cerca de 3,0 mm. Em alguns exemplos, os grânulos podem ser revestidos com um ou mais materiais ou combinações de materiais, incluindo os materiais debatidos acima.

[0041] A composição fertilizante pode ser formulada para liberação controlada. Por exemplo, a quantidade e grau de intercalação de ureia dentro das partículas de argila podem permitir a liberação controlada de nitrogênio da composição com o tempo. A composição pode ser formulada para prover uma liberação controlada, constante de nitrogênio em um período de pelo menos 30 dias, pelo menos 60 dias, ou pelo menos 90 dias. Em pelo menos um exemplo, a composição pode liberar menos do que 50% em peso da quantidade total de nitrogênio da composição nos primeiros 7 dias a seguir da deposição no solo. Em pelo menos um exemplo, a composição fertilizante pode ser uma composição de liberação lenta, por exemplo, em que a composição retém pelo menos 15% de nitrogênio depois de 2 horas.

[0042] As composições aqui podem ser úteis para aplicações adicionais. Por exemplo, as composições podem ser adicionadas aos plásticos ou outros polímeros para produzir materiais nanocompósitos. Tais polímeros podem incluir, mas não são limitados a cloreto de polivinila (PVC), ácido poliláctico (PLA), e outros polímeros úteis em uma variedade de produtos de consumo e industriais e métodos de processamento. As composições podem prover benefícios no desempenho tais como maior resistência e/ou durabilidade. Em alguns exemplos, um intercalado de caulim/ureia pode ser adicionado ao PVC para melhorar a dispersão. Em outros exemplos, nanotubos podem ser preparados usando uma composição intercalada de caulim/DMSO, e os nanotubos podem ser incorporados no PLA, um polímero biodegradável. Os materiais compósitos de PLA/caulim resultantes podem ter valores de resistência mensuráveis, e significantemente mais altos do que o PLA puro. Tais materiais compósitos de PLA/caulim podem ter valores de resistência comparáveis ao polipropileno ou poliestireno, por exemplo.

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[0043] Além disso, as composições aqui podem ser úteis nas tecnologias de controle ou remediação de resíduos, por exemplo, como um agente absorvente. Muitos processos industriais tais como, por exemplo, mineração, reciclagem, impressão/revestimentos, etc., criam correntes de resíduo que podem tornar-se contaminados com metais pesados. Além disso, muitas fontes potenciais de água potável contêm níveis de elementos que são muito altos para uso humano seguro. As composições aqui podem ter propriedades absortivas úteis para absorver íons metálicos (incluindo, mas não limitados a, cobre e chumbo) para remover metais de uma corrente de resíduo ou fonte de água potável. Adicional ou alternativamente, as composições podem absorver espécies aniônicas, tais como arseniatos, fosfatos, sulfatos, nitratos e/ou cromatos. A estrutura intercalada das composições aqui pode prover área superficial e/ou sítios superficiais aumentados adequados para absorção. Por exemplo, a ligação de hidrogênio relativamente forte entre as camadas de caulinita pode ser reduzida pela inserção de moléculas durante a intercalação. As composições aqui podem ser submetidas a uma ou mais etapas de processamento adicionais para realçar ou melhorar estas propriedades de absorção.

[0044] Já em outras aplicações, a intercalação pode ser usada como um método para delaminar, ou auxiliar na delaminação, de partículas de caulim, por exemplo, folhetos de caulim. Por exemplo, a intercalação de partículas de caulim através dos processos de trituração aqui divulgados pode diminuir a força da ligação de hidrogênio entre as camadas para facilitar a separação das camadas para produzir partículas ultrafinas com base em caulim. Tais partículas ultrafinas podem ser úteis para várias aplicações, incluindo, mas não limitadas a, nanoenchimentos para polímeros, espessantes minerais para géis (incluindo, por exemplo, cosméticos), fluidos de perfuração ou lamas de perfuração (por exemplo, como um suplemento ou substituição para a bentonita), e/ou como auxiliares de retenção de micropartícula em materiais com base em fibra tais como papel e papelão.

[0045] Os aspectos da presente divulgação são ilustrados ainda por referência às seguintes modalidades exemplares, não limitantes numeradas.

[0046] 1. Uma composição compreendendo partículas de argila intercaladas com

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16/26 ureia; em que as partículas de argila compreendem caulinita e têm um fator de forma menor do que 30; e em que a composição compreende cerca de 20% a cerca de 65% em peso de ureia intercalada, com respeito ao peso total da composição.

[0047] 2. A composição de acordo com modalidade 1, em que a composição compreende cerca de 40% a cerca de 65% em peso de ureia intercalada, com respeito ao peso total da composição.

[0048] 3. A composição de acordo com as modalidades 1 ou 2, em que a composição tem uma razão de intercalação variando de cerca de 80% a 100%.

[0049] 4. A composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 3, em que as partículas de argila compreendem ainda pelo menos uma argila esmectita.

[0050] 5. A composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 4, em que as partículas de argila têm um fator de forma menor do que 10.

[0051] 6. A composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 5, em que as partículas de argila têm um diâmetro de partícula d50 maior do que 0,5 pm.

[0052] 7. A composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 6, em que as partículas de argila têm um diâmetro de partícula d70 menor do que 2,5 pm.

[0053] 8. A composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 7, em que as partículas de argila estão na forma de folhetos tendo uma espessura variando de cerca de 10 pm a cerca de 50 pm.

[0054] 9. A composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 8, em que a composição compreende menos do que 0,1% em peso de tensoativo com respeito ao peso total da composição.

[0055] 10. A composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 9, em que a composição não compreende um tensoativo.

[0056] 11. A composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 10, em que as partículas de argila intercaladas com ureia estão na forma de grânulos tendo um diâmetro médio variando de cerca de 0,5 mm a cerca de 5 mm.

[0057] 12. A composição de acordo com a modalidade 11, em que os grânulos incluem um revestimento que compreende pelo menos um de um polímero, um composto de enxofre, um mineral, ou uma combinação dos mesmos e/ou em que os

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17/26 grânulos compreendem um aglutinante, por exemplo, menos do que 5% em peso ou menos do que 2% em peso, ou de cerca de 5% a cerca de 60% de aglutinante em peso, com respeito ao peso total dos grânulos.

[0058] 13. A composição de acordo com modalidade 12, em que o revestimento compreende pelo menos um polímero e pelo menos um mineral argiloso.

[0059] 14. A composição de acordo com modalidade 13, em que o pelo menos um mineral argiloso compreende caulim tendo um fator de forma maior do que 30.

[0060] 15. A composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 14, em que a composição é uma composição de liberação controlada formuladas para liberar nitrogênio em uma taxa predeterminada.

[0061] 16. Uma composição de liberação controlada compreendendo: partículas de argila compreendendo caulinita e tendo um fator de forma menor do que 30; ureia intercalada dentro das partículas de argila; e um revestimento compreendendo um polímero e um mineral argiloso tendo um fator de forma maior do que 30; em que a composição compreende cerca de 20% a cerca de 65% em peso de ureia intercalada, com respeito ao peso total da composição.

[0062] 17. A composição de acordo com a modalidade 16, em que a composição compreende cerca de 40% a cerca de 65% em peso de ureia intercalada, com respeito ao peso total da composição.

[0063] 18. A composição de acordo com as modalidades 16 ou 17, em que a composição tem uma razão de intercalação variando de cerca de 80% a 100%.

[0064] 19. Um método de preparar uma composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 18.

[0065] 20. O método de acordo com a modalidade 19, em que a composição compreende partículas de argila intercaladas com ureia, o método compreendendo: combinar partículas de argila com ureia para formar uma mistura, em que as partículas de argila compreendem caulinita e estão na forma de folhetos, e em que a mistura compreende de cerca de 30% a cerca de 85% de ureia em peso com respeito ao peso total da mistura; e triturar a mistura para intercalar a ureia dentro das partículas de argila.

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[0066] 21. O método de acordo com a modalidade 19 ou 20, em que a composição tem uma razão de intercalação variando de cerca de 80% a 100%.

[0067] 22. O método de acordo com as modalidades 20 ou 21, em que as partículas de argila compreendem de cerca de 2% a cerca de 10% em peso de água. [0068] 23. O método de acordo com qualquer uma das modalidades 20 a 22, em que a mistura é moída com um moinho de atrito.

[0069] 24. O método de acordo com a modalidade 23, em que a mistura é moída em uma velocidade variando de cerca de 50 RPM a cerca de 350 RPM durante um tempo variando de cerca de 30 minutos a cerca de 5 horas.

[0070] 25. O método de acordo com qualquer uma das modalidades 20 a 24, compreende ainda formar a composição em grânulos.

[0071] 26. O método de acordo com a modalidade 25, em que formar a composição em grânulos inclui combinar as partículas de argila com pelo menos um aglutinante e/ou o método compreende ainda aplicar um revestimento de liberação controlada aos grânulos.

[0072] 27. O método de acordo com a modalidade 26, em que o revestimento de liberação controlada compreende pelo menos um polímero e caulim.

[0073] 28. O método de acordo com a modalidade 27, em que o caulim tem um fator de forma maior do que 30.

[0074] 29. Uso da composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a como um fertilizante.

[0075] 30. Um método de fertilizar solo, o método compreendendo: aplicar uma composição ao solo, a composição compreendendo partículas de argila intercaladas com ureia, as partículas de argila compreendendo caulinita; em que as partículas de argila têm um fator de forma menor do que 30; e em que a composição compreende cerca de 20% a cerca de 65% em peso de ureia intercalada, com respeito ao peso total da composição.

[0076] 31. O método de acordo com a modalidade 30, em que a composição tem uma razão de intercalação variando de cerca de 80% a 100%.

[0077] 32. O método de acordo com as modalidades 30 ou 31, em que a

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19/26 composição está na forma de grânulos tendo um diâmetro médio variando de cerca de 0,5 mm a cerca de 5 mm.

[0078] 33. Uma composição polimérica compreendendo a composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 18.

[0079] 34. Uso da composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a como um agente absorvente.

[0080] Uso da composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 18 como um agente espessante.

[0081] Um fluido de perfuração compreendendo a composição de acordo com qualquer uma das modalidades 1 a 18.

[0082] Outros aspectos e modalidades da presente divulgação estarão evidentes para aqueles habilitados na técnica a partir da consideração do relatório descritivo e prática das modalidades aqui divulgadas.

EXEMPLOS

[0083] O seguinte exemplo é intencionado a ilustrar a presente divulgação sem, entretanto, ser limitante em natureza. É entendido que a presente divulgação abrange aspectos e modalidades adicionais compatíveis com a descrição precedente e o seguinte exemplo.

Exemplo 1

[0084] Estudos foram realizados com caulim para testar uma faixa de níveis de ureia e velocidades de triturador. A ureia (99,8%, Fisher Scientific) foi seca e formada em grânulos. O caulim foi KT Diamond (Imerys), um caulim grau classificado ao ar sem dispersantes ou tensoativos adicionados. A composição química e propriedades físicas do caulim são mostradas nas Tabelas 2 e 3, respectivamente.

Tabela 2: Composição química do caulim KT Diamond

Espécies químicas	% em peso
Fe2O3	0,55
MgO	0,13
AI2O3	38,85
SiO2	44,06
TiO2	1,44

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CaO	0,14
Na2O	0,04
K2O	0,15
P2O5	0,10
S	0,01
LOI	14,54
Total	100,0

Tabela 3: Propriedades físicas de caulim KT Diamond

PSD < 10 pm	94,8%
PSD < 5 pm	85,4%
PSD < 2 pm	67,2%
PSD < 1 pm	55,0%
PSD < 0,5 pm	43,1%
PSD < 0,25 pm	27,7%
PSD < 0,2 pm	23,0%
PSD < 0,1 pm	14,7%
d30	0,277 pm
d50	0,732 pm
d70	2,302 pm
Diâmetro médio	2,730 pm
Diâmetro mediano	0,732 pm
Fator de forma	8,87

[0085] A quantidade de caulim foi mantida constante a 50 g, e a quantidade de ureia foi variada de 35% a 70% em peso com respeito ao peso da combinação caulim/ureia, como resumido na Tabela 4. As amostras individuais foram moídas em um moinho de bolas Fritsch Pulverisette com bolas de 12 mm durante uma hora.

Amostras de volume menor (< 50% de ureia) foram moídas com 17 bolas. As amostras de volume maior (> 50% ureia) foram moídas com 34 bolas em um vaso de trituração maior.

Tabela 4

Amostra	Argila (g)	Ureia (g)	Total (g)	% de Suprimento de ureia	Velocidade do triturador (RPM)
1	50,0	26,9	76,9	35%	150
2	50,0	50,0	50,0	50%	100

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3	50,0	50,0	50,0	50%	200
4e5	50,0	69,0	119,0	58%	150
6	50,0	92,9	142,9	65%	100
7	50,0	92,9	142,9	65%	200
8	50,0	116,7	166,7	70%	150

[0086] Depois de triturar, cada amostra foi lavada três vezes com álcool isopropílico para remover a ureia não intercalada em excesso. Para cada lavagem, a amostra moída intercalada foi colocada em um misturador Waring com um peso igual de álcool, a amostra foi dispersa, e a pasta fluida resultante foi filtrada. A torta de filtro lavada foi secada a 50°C até seca.

[0087] A torta de filtro seca resultante de cada amostra foi avaliada pela XRD para determinar a razão de intercalação como uma indicação do grau de intercalação. Cada torta de filtro seca também foi avaliada pela perda por ignição (LOI) para determinar o nível de ureia associada. Para as medições de LOI, as amostras foram aquecidas a 1050°C durante pelo menos 4 horas. Uma amostra da argila alimentada foi incluída na avaliação LOI para levar em conta a água intersticial no caulim perdida a 1050°C. A ureia foi assumida para levar em conta a perda de massa remanescente. A razão de intercalação e as medições de LOI são mostradas na Tabela 5.

Tabela 5

Amostra	% de Suprimento de ureia	Razão de intercalação	% de LOI do produto de ureia
1	35%	86%	27%
2	50%	83%	41%
3	50%	86%	40%
4	58%	85%	49%
5	58%	83%	48%
6	65%	55%	55%
7	65%	94%	54%
8	70%	84%	59%

[0088] Os dados na Tabela 4 indicam que os níveis de ureia em excesso de 50% podem ser obtidos através do processo de trituração, com razões de intercalação maiores do que 80% na maioria dos casos. Uma comparação da ureia percentual na alimentação do triturador com a ureia percentual de LOI na Tabela 5 sugere que cerca

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22/26 de 10% da ureia é perdida no processo. Uma causa possível da perda é a volatilização da ureia durante a trituração.

[0089] As amostras de caulim/ureia adicionais preparadas de acordo com o mesmo procedimento para os níveis de suprimento de ureia de 10% a 50% foram analisadas, com os resultados mostrados na Tabela 6.

Tabela 6

Amostra	% de Suprimento de ureia	Velocidade do triturador (RPM)	Razão de intercalação	% de LOI do produto de ureia
10	10	250	19%	4%
9	20	100	54%	10%
11	20	180	68%	8%
12	20	320	93%	12%
13	30	100	57%	19%
14	30	180	77%	19%
15	30	250	93%	19%
16	30	250	94%	21%
17	30	400	93%	17%
18	40	180	72%	30%
19	40	320	89%	28%
20	50	250	87%	39%

[0090] Os dados de LOI das Tabelas 5 e 6 são plotados na Fig. 1, mostrando uma relação linear entre os níveis de ureia na alimentação e o nível resultante de ureia no produto intercalado. A velocidade do triturador não parece ter um efeito forte sobre a quantidade de intercalação.

Exemplo 2

[0091] As amostras de caulim intercalado com ureia foram processadas em grânulos com vários aglutinantes para a avaliação como fertilizante de liberação lenta. As amostras de ureia comprimida e um fertilizante de liberação lenta revestido com polímero comercial (Agrium ESN®) também foram testadas para comparação. ESN® é planejado para controlar a liberação de nitrogênio durante 50 a 80 dias.

[0092] O pó de caulim intercalado com ureia compreendendo 50% de ureia e 50% de caulim com uma razão de intercalação de 90 a 93% foi usado para preparar cada amostra de teste (Amostras 1 a 11). Um moinho de atrito Union Process SDL1 foi

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23/26 usado para processar as amostras, que foram moídas durante 1 hora. A razão de meio para amostra foi de aproximadamente 4:1.

[0093] O pó de caulim/ureia foi peneirado sobre uma peneira de malha 18 para remover grumos grandes antes da preparação das Amostras 2 a 11. O peneiramento não foi feito para a Amostra 1. A Tabela 7 lista os aglutinantes usados, a % de nitrogênio nas amostras de grânulo seco antes do teste, e a % de nitrogênio remanescente do teste FM-701 quanto à liberação de nitrogênio (debatido abaixo).

Tabela 7

Amostra	Aglutinante	% de Aglutinant e em solução	% de Aglutinant e nos grânulos secos	% de Nitrogêni o nos grânulos	% de Nitrogênio remanescent e
1	Lignossulfonat o de Ca	29	3,97	22,53	14,90
2	Lignossulfonat e de Ca	29	4,23	22,15	18,23
3	Xarope de milho	30	4,30	22,21	35,56
4	Amido de trigo	n/a	3,00	23,10	8,68
5	Gelatina de peixe/glioxol	22	3,70	23,22	9,96
6	(apenas Água)	n/um	0	22,67	0,00
7	Álcool polivinílico	9,8	1,35	n/um	n/um
8	Ureia	95	50	34,51	15,99
9	Ureia	95	45	35,39	18,01
10	Ureia	95	40	37,20	15,72
11	Ureia	95	33	37,93	2,67
Ureia comprimid a	—	—	—	46,00	4,67
ESN	—	___	—-	43,57	97,65

[0094] Preparação das Amostras 1 a3 e 5 a7: O pó de caulim/ureia foi pesado em uma balança de laboratório. As soluções aglutinantes para as amostras 1 a 3, 5, e 7 foram preparadas em água nas concentrações listadas na Tabela 7 e colocadas dentro de garrafas de pulverização de laboratório. Apenas água foi usada para a

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Amostra 6. Cada garrafa de pulverização com a solução aglutinante foi colocada sobre a balança de laboratório e tarada. Aproximadamente um terço do pó de caulim/ureia foi colocado em um granuladorde tacho de laboratório medindo 20 polegadas (50 cm) no diâmetro e 3 polegadas (7,6 cm) na profundidade e inclinado 50 graus da horizontal. O granulador de tacho começou a rotação, controlada por um motor Baldor de 1/3 HP e controlador de motor de velocidade variável. Uma vez que o pó estava girando, a solução aglutinante foi pulverizada sobre o leito rolante para iniciar a formação de grânulos. Uma vez que os grânulos começam a se formar, mais pó foi adicionado ao leito rolante de grânulos no granulador de tacho aos grânulos. Durante a granulação, um raspador foi usado para formar o leito rolante e pressão manual foi usada para romper as partículas maiores. A pulverização da solução aglutinante e pó adicional foram alternadas até que todo do pó fosse adicionado e os grânulos formados parecessem estar na faixa de tamanho de partícula apropriada. A garrafa de pulverização foi colocada de volta na balança tarada e o peso da solução aglutinante aplicada foi registrado. Uma pistola de ar quente foi usada para secar o leito de grânulos rolantes até que a superfície fosse seca. Os grânulos foram depois removidos do granulador de tacho e colocados em um tacho de alumínio antes de colocar dentro de uma estufa de laboratório para secar durante a noite a 150°F (65°C). Uma vez secos, os grânulos foram triados para um tamanho de produto de -5+8 na malha Tyler (cerca de 2,4 mm a 4,0 mm) e colocados dentro de um saco de amostra rotulado. O tamanho abaixo e o tamanho acima para cada teste também foram colocados dentro de sacos de amostra rotulados.

[0095] Preparação da Amostra 4: O pó de caulim/ureia foi pesado sobre uma balança de laboratório e combinado com amido de trigo seco.

[0096] Preparação das Amostras 8 a 11: Ureia fundida foi usada de modo que o nível de nitrogênio dos grânulos resultantes pudesse ser controlado para atingir os alvos para os mercados de fertilizantes específicos. Para preparar estas amostras, um maçarico de propano pequeno primeiro foi colocado por detrás do granulador de tacho para pré-aquecer o tacho. Os grânulos de ureia foram pesados dentro de um béquer e colocados sobre uma placa quente para fundir. Água suficiente foi adicionada à ureia

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25/26 para compor uma concentração de ureia de 95%. Enquanto a ureia estava fundindo, o pó de caulim/ureia peneirado foi pesado dentro de um béquer plástico. Uma vez que a ureia foi completamente fundida, o pó de caulim/ureia foi adicionado à ureia fundida sob agitação com uma vareta de agitação de vidro. Uma vez que todo do pó foi adicionado à ureia fundida, a mistura foi deixada aquecer sobre a chapa quente sob agitação tempo o bastante para a mistura ser fluida o bastante para verter do béquer. Depois que a mistura foi fluida, o béquer foi removido da chapa quente, e a mistura foi vertida dentro do granulador de tacho pré-aquecido. A mistura foi quebrada em grânulos pela pressão manual e deixada rolar e solidificar. Uma vez que os grânulos solidificaram, eles foram removidos do granulador de tacho e peneirados para um tamanho de produto de -5+8 de malha Tyler. O produto foi colocado dentro de um saco de amostra rotulado. O tamanho abaixo e o tamanho acima para cada teste também foi colocado dentro de sacos de amostra rotulados.

[0097] Cada amostra granular seca foi analisada quanto ao teor de nitrogênio total usando um analisador de combustão Leco CN628, que queima a amostra em uma atmosfera rica em oxigênio e os gases resultantes são medidos quanto ao teor de nitrogênio pela condutividade térmica. Os resultados, incluindo as análises de nitrogênio total, são mostradas na Tabela 7, junto com o teor de nitrogênio para a ureia granulada e ESN®. Como mostrado na Tabela 7, a maioria das amostras conteve cerca de 22% a 23% de nitrogênio com níveis mais altos de nitrogênio para as amostras preparadas com ureia fundida.

[0098] A liberação de nitrogênio das amostras de teste, e das amostras de referência de ureia e ESN®, foi avaliada usando FM-701, um teste do Florida Department of Agriculture que provê uma classificação de alto nível de fertilizantes de liberação lenta. Neste método, uma amostra representativa de 3 g é colocada em uma coluna de cromatografia e 2 mL/minuto de água destilada é passada sobre os grânulos durante 2 horas. No final do período de 2 horas, a solução aquosa é analisada quanto ao nitrogênio total para determinar a quantidade do nitrogênio de partida remanescente nos grânulos. Se a quantidade de nitrogênio remanescente for maior do que 15%, o produto é caracterizado como um produto de liberação lenta. FM-701

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26/26 provê uma indicação da capacidade de um material granular servir como um fertilizante de liberação lenta.

[0099] A Amostra 2 (lignossulfonato de Ca; partículas peneiradas), Amostra 3 (xarope de milho), e Amostras 8 a 10 (ureia aglutinante a 50%, 45%, e 40%) atingiram os critérios para liberação lenta. A Amostra 1 (lignossulfonato de Ca; partículas não peneiradas) caiu exatamente abaixo do limiar de 15% de nitrogênio remanescente. A Amostra 7 (aglutinante de álcool polivinílico) desintegrou-se na exposição à água e entupiu as colunas de cromatografia, portanto nenhum resultado está disponível. A Amostra 11 (33% de aglutinante de ureia) proveu menos do que 3% de nitrogênio remanescente, e a Amostra 6 (apenas água) liberou todo o nitrogênio (0% de nitrogênio remanescente). Estes resultados indicam que os aglutinantes desempenham um papel significante na redução da liberação de nitrogênio (ureia) das amostras de argila intercaladas com ureia.

[0100] É pretendido que o relatório descritivo e exemplos sejam considerados apenas como exemplares, com um escopo e espírito verdadeiros da presente divulgação sendo indicados pelas seguintes reivindicações.

Claims

1. Composição caracterizada pelo fato de que compreende partículas de argila intercaladas com ureia;

em que as partículas de argila compreendem caulinita e têm um fator de forma menor do que 30; e em que a composição compreende cerca de 20% a cerca de 65% em peso de ureia intercalada, com respeito ao peso total da composição.

2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição compreende cerca de 40% a cerca de 65% em peso de ureia intercalada, com respeito ao peso total da composição.

3. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição tem uma razão de intercalação variando de cerca de 80% a 100%.

4. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas de argila compreendem ainda pelo menos uma argila esmectita.

5. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas de argila têm um fator de forma menor do que 10.

6. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas de argila têm um diâmetro de partícula dso maior do que 0,5 pm.

7. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas de argila têm um diâmetro de partícula d?o menor do que 2,5 pm.

8. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas de argila estão na forma de folhetos tendo uma espessura variando de cerca de 10 pm a cerca de 50 pm.

9. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição compreende menos do que 0,1% em peso de tensoativo com respeito ao peso total da composição.

10. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição não compreende um tensoativo.

11. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas de argila intercaladas com ureia estão na forma de grânulos tendo

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2/4 um diâmetro médio variando de cerca de 0,5 mm a cerca de 5 mm.

12. Composição de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que os grânulos incluem um revestimento que compreende pelo menos um de um polímero, um composto de enxofre, um mineral, ou uma combinação dos mesmos.

13. Composição de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o revestimento compreende pelo menos um polímero e pelo menos um mineral argiloso.

14. Composição de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que os grânulos compreendem um aglutinante.

15. Composição de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que os grânulos compreendem menos do que cerca de 5% de aglutinante em peso, com respeito ao peso total dos grânulos.

16. Composição de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um mineral argiloso compreende caulim tendo um fator de forma maior do que 30.

17. Composição de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que a composição é uma composição de liberação controlada formulada para liberar nitrogênio em uma taxa predeterminada.

18. Composição de liberação controlada caracterizada pelo fato de que compreende:

partículas de argila compreendendo caulinita e tendo um fator de forma menor do que 30;

ureia intercalada dentro das partículas de argila; e um revestimento compreendendo um polímero e um mineral argiloso tendo um fator de forma maior do que 30;

em que a composição compreende cerca de 20% a cerca de 65% em peso de ureia intercalada, com respeito ao peso total da composição.

19. Composição de liberação controlada de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que a composição compreende cerca de 40% a cerca de 65% em peso de ureia intercalada, com respeito ao peso total da composição.

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20. Composição de liberação controlada de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que a composição tem uma razão de intercalação variando de cerca de 80% a 100%.

21. Método de preparar uma composição compreendendo partículas de argila intercaladas com ureia, caracterizado pelo fato de que o método compreende:

combinar partículas de argila com ureia para formar uma mistura, em que as partículas de argila compreendem caulinita e estão na forma de folhetos, e em que a mistura compreende de cerca de 30% a cerca de 85% de ureia em peso com respeito ao peso total da mistura; e triturar a mistura para intercalar a ureia dentro das partículas de argila.

22. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a composição tem uma razão de intercalação variando de cerca de 80% a 100%.

23. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que as partículas de argila compreendem de cerca de 2% a cerca de 10% em peso de água.

24. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a mistura é moída com um moinho de atrito.

25. Método de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que a mistura é moída em uma velocidade variando de cerca de 50 RPM a cerca de 350 RPM durante um tempo variando de cerca de 30 minutos a cerca de 5 horas.

26. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que compreende ainda formar a composição em grânulos.

27. Método de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que formar a composição em grânulos inclui combinar as partículas de argila com pelo menos um aglutinante.

28. Método de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que compreende ainda aplicar um revestimento de liberação controlada aos grânulos.

29. Método de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que o revestimento de liberação controlada compreende pelo menos um polímero e caulim.

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30. Método de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que o caulim tem um fator de forma maior do que 30.

31. Método de fertilizar solo, caracterizado pelo fato de que o método compreende:

aplicar uma composição ao solo, a composição compreendendo partículas de argila intercaladas com ureia, as partículas de argila compreendendo caulinita;

em que as partículas de argila têm um fator de forma menor do que 30; e em que a composição compreende cerca de 20% a cerca de 65% em peso de ureia intercalada, com respeito ao peso total da composição.

32. Método de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que a composição tem uma razão de intercalação variando de cerca de 80% a 100%.

33. Método de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que a composição está na forma de grânulos tendo um diâmetro médio variando de cerca de 0,5 mm a cerca de 5 mm.