BR112020016611A2 - Método e composição para melhorar o manuseio de materiais a granel - Google Patents
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Abstract
a presente invenção refere-se a uma composição de supressão de poeira tendo um líquido biodegradável; e pelo menos uma resina orgânica elastomérica. um método para reduzir emissões fugitivas de materiais a granel e granulares, o método fornece preparo de uma composição de supressão de poeira, a composição tendo um líquido biodegradável e pelo menos uma resina orgânica elastomérica; e aplicação da composição de supressão de poeira aos materiais a granel e granulares.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO
E COMPOSIÇÃO PARA MELHORAR O MANUSEIO DE MATERIAIS A GRANEL". Campo da invenção
[0001] A tecnologia divulgada descrita de forma geral a seguir for- nece uma composição de supressão de poeira e método de aplicação respectivo.
[0002] As emissões fugitivas de poeira e partículas finas de materi- ais a granel e granulares durante o manuseio são uma preocupação significativa para o meio ambiente, a segurança e a saúde. A água é a solução de curto prazo mais comum para o controle de emissões fugiti- vas de materiais a granel e granulares. A água é geralmente aplicada como um spray ou névoa em locais de geração de poeira ou operações, como pontos de transferência de correia transportadora, chutes, funis, bunkers, equipamentos de redução de tamanho (por exemplo, triturado- res, moinhos), durante o empilhamento ou recuperação de áreas de ar- mazenamento, durante o carregamento e esvaziamento de navios, veí- culos e contêineres de transporte de material a granel (por exemplo, vagões, caminhões, barcaças, navios e bolsas).
[0003] No entanto, as desvantagens de usar água para controlar as emissões fugitivas são múltiplas. A água tem efeito apenas de curto prazo, pois pode evaporar rapidamente do material gerador de poeira. Além disso, devido à sua rápida evaporação e, portanto, ao efeito de curto prazo, a água deve ser reaplicada com frequência para controlar a poeira. Normalmente, muitos materiais são sensíveis à umidade (por exemplo, grãos) ou têm limites estritos de umidade (por exemplo, car- vão) e, portanto, a água não é uma solução eficaz para controlar as emissões. Além disso, em materiais altamente hidrofóbicos (como co-
que de petróleo), a água é ineficaz, pois o substrato não molha ou ad- sorve umidade. Por último, o excesso de umidade pode causar proble- mas mecânicos significativos, tornando o substrato "pegajoso". Esses problemas incluem, mas não estão limitados a, calhas bloqueadas, transporte de correia transportadora e britadores emperrados. Devido a essas considerações, o que é necessário na técnica é uma composição de controle/supressão de poeira que tenha eficácia de controle de po- eira de longo prazo.
[0004] A tecnologia divulgada descrita de forma geral a seguir for- nece uma composição de supressão de poeira e método de aplicação respectivo. De acordo com um aspecto da tecnologia divulgada, uma composição de supressão de poeira é fornecida. A composição de su- pressão de poeira compreende um líquido biodegradável e pelo menos uma resina orgânica elastomérica.
[0005] Em algumas modalidades, o líquido biodegradável é não tó- xico e não inflamável. Em algumas modalidades, o líquido biodegradá- vel é glicerina, glicerol, poliglicerol, polietileno glicol, polipropilenoglicol, poliol, ou combinação respectiva. Em algumas modalidades, pelo me- nos uma resina orgânica elastomérica é uma resina orgânica elastomé- rica sintética ou natural. Em algumas modalidades, pelo menos uma re- sina elastomérica compreende borracha natural, borracha nitrílica, po- liisobutileno, borracha butílica, policloropreno, borracha de estireno-bu- tadieno, borracha de etileno-propileno dieno, polidialquilsiloxanos, po- liuretanos e polivinil metil éter.
[0006] Em algumas modalidades, a composição de supressão de poeira ainda compreende pelo menos um coproduto ou subproduto in- dustrial. Em algumas modalidades, o subproduto industrial é obtido da indústria de celulose e papel, indústria de moagem de milho, açúcar e indústria de processamento de amido, ou indústria de biocombustíveis.
Em algumas modalidades, o coproduto industrial é uma lignina, ligno- sulfonato, açúcar, melaço, amido modificado, amido não modificado, óleo vegetal bruto, óleo vegetal refinado, ou subprodutos de óleo vege- tal.
[0007] Em algumas modalidades, a composição compreende pelo menos 99% em peso de líquido biodegradável e menos que 1% em peso de resina orgânica elastomérica. Em outras modalidades, a com- posição compreende pelo menos 99% em peso de glicerina bruta e me- nos que 1% em peso de poli-isobutileno.
[0008] Ainda em outro aspecto da tecnologia divulgada, um método para reduzir emissões fugitivas de materiais a granel e granulares é for- necido. O método compreende preparar uma composição de supressão de poeira, a composição compreendendo: um líquido biodegradável e pelo menos uma resina orgânica elastomérica; e aplicar a composição de supressão de poeira aos materiais a granel e granulares.
[0009] Em algumas modalidades, o líquido biodegradável é glice- rina, glicerol, poliglicerol, polietileno glicol, polipropilenoglicol, poliol, ou combinação respectiva. Em algumas modalidades, pelo menos uma re- sina orgânica elastomérica é uma resina orgânica elastomérica sintética ou natural. Em algumas modalidades, pelo menos uma resina elasto- mérica compreende borracha natural, borracha nitrílica, poliisobutileno, borracha butílica, policloropreno, borracha de estireno-butadieno, borra- cha de etileno-propileno dieno, polidialquilsiloxanos, poliuretanos e po- livinil metil éter.
[0010] Em algumas modalidades, a composição de supressão de poeira é aplicada como uma solução não diluída ou diluída. Em algumas modalidades, a composição de supressão de poeira é aplicada em uma dosagem de pelo menos 400 ppm. Em algumas modalidades, a compo- sição de supressão de poeira é aplicada como um spray ou como uma espuma. Em algumas modalidades, a composição de supressão de po- eira é aplicada aos materiais granulares durante qualquer um ou mais dos estágios de extração, produção, processamento, manuseio, arma- zenamento e transporte. Em algumas modalidades, os materiais a gra- nel e granulares compreendem carvão, coque, ureia, minérios minerais, concentrados minerais, cinzas volantes, resíduo de combustão de car- vão, rocha fosfática, fertilizantes, calcário, pedra britada, agregados, areia, aparas de madeira, pó de serra, combustíveis derivados de resí- duos, combustível suíno, pelotas de minério de ferro e produtos agríco- las, como grãos, produtos de grãos, cervejarias usadas e grãos de des- tilaria, rações animais, ou combinações respectivas.
[0011] Ainda em outro aspecto da tecnologia divulgada, uma com- posição de supressão de poeira é fornecida. A composição de supres- são de poeira compreende um líquido biodegradável; e um ou mais compostos selecionados dentre (a) uma resina orgânica elastomérica; e (b) um coproduto ou subproduto industrial.
[0012] A tecnologia divulgada descrita de forma geral a seguir for- nece uma composição de supressão de poeira e método de aplicação respectivo. A tecnologia divulgada reduz significativamente as emissões fugitivas de poeira e partículas finas de materiais a granel e granulares durante as operações de manuseio de materiais, aplicando uma com- posição supressora de poeira que se liga ou adere ou aglomera poeira e partículas finas e evita que essas partículas fiquem no ar durante as operações de manuseio de materiais.
[0013] Emissões fugitivas de poeira e partículas finas de materiais a granel e granulares são comuns nos processos de manuseio de ma- teriais, que incluem, mas não estão limitados a mineração, processa- mento mineral, escavação, construção, engenharia civil, minérios mine-
rais e extração de combustíveis, transporte, armazenamento e recupe- ração, processamento e produção de produtos e subprodutos agrícolas e florestais. A composição de controle/supressão de poeira e o método de aplicação neste documento podem ser usados em tais indústrias e são muito mais econômicos do que a água, economizando assim quan- tidades significativas de água, enquanto a adição de umidade reduzida reduz significativamente os problemas mecânicos devido à "viscosi- dade". A aderência deve ser prontamente entendida como uma situação em que materiais granulares contêm níveis excessivos de umidade. A umidade excessiva pode fazer com que os materiais granulares adiram a vários dispositivos e máquinas de manuseio de materiais, o que causa problemas mecânicos e operacionais.
[0014] A composição de supressão de poeira compreende um lí- quido biodegradável e pelo menos uma resina orgânica elastomérica. O líquido biodegradável da presente tecnologia é geralmente não tóxico e não inflamável. Em contraste com as composições de supressão/con- trole de poeira comumente disponíveis, que incluem uma base de agen- tes de controle de poeira de longo prazo e aglutinantes que podem ser minerais e/ou óleos de petróleo, a presente composição de supressão de poeira é biodegradável. Por exemplo, a maioria dos clientes industri- ais, em produtos que são usados ao ar livre, geralmente preferem pro- dutos biodegradáveis, pois são mais amigos do ambiente e, portanto, mais fáceis de cumprir com regulamentos ou percepções públicas.
[0015] Em algumas modalidades, a composição de supressão de poeira compreende pelo menos um líquido biodegradável, e em outras modalidades, um ou mais líquidos biodegradáveis. Em algumas moda- lidades, o líquido biodegradável é glicerina, glicerol, poliglicerol, polieti- leno glicol, polipropilenoglicol, poliol, ou combinações respectivas.
[0016] A resina orgânica elastomérica da presente tecnologia pode ser uma resina orgânica elastomérica sintética ou uma resina orgânica elastomérica natural. Em algumas modalidades, as resinas e elastôme- ros aqui descritos são ingredientes ativos em adesivos, colas e revesti- mentos. Inerentemente, os compostos de controle de poeira funcionam ligando as pequenas partículas ou finos juntos ou em partículas maio- res, (ou seja, os compostos aglomeram a fração que causa a poeira dos materiais granulares em partículas maiores, que são menos propensas a se espalharem pelo ar durante os processos de manuseio de materi- ais. Essas resinas nos compostos de controle de poeira, o adesivo ou a qualidade de ligação dos compostos são melhorados. Em algumas mo- dalidades, a composição de supressão de poeira compreende pelo me- nos uma resina orgânica elastomérica e, em outras modalidades, uma ou mais resinas orgânicas elastoméricas.
[0017] Em algumas modalidades, a resina elastomérica compre- ende borracha natural, borracha nitrílica, poli-isobutileno, borracha butí- lica, policloropreno, borracha de estireno-butadieno, borracha de eti- leno-propileno dieno, polidialquilsiloxanos, poliuretanos e polivinil metil éter.
[0018] Em algumas modalidades, a composição de supressão de poeira da presente descrição compreende pelo menos 99% em peso líquido biodegradável e menos que 1% em peso resina orgânica elasto- mérica. Em algumas modalidades, a composição de supressão de po- eira da presente descrição compreende pelo menos 99.5% em peso lí- quido biodegradável e menos que 0.5% em peso resina orgânica elas- tomérica. Em outras modalidades, a composição de supressão de po- eira da presente descrição compreende pelo menos 99.6% em peso lí- quido biodegradável e menos que 0.4% em peso resina orgânica elas- tomérica. Em outras modalidades, a composição de supressão de po- eira da presente descrição compreende pelo menos 99,8% em peso de líquido biodegradável e menos que 0,2% em peso de resina orgânica elastomérica. Em uma modalidade específica, a composição compre- ende pelo menos 99% em peso de glicerina bruta e menos que 1% em peso de poli-isobutileno.
[0019] A composição de supressão de poeira da presente descrição fornece redução de poeira aumentada de materiais a granel e granula- res, proporcionando assim uma redução nas emissões fugitivas de po- eira e partículas finas. A eficácia da composição de supressão de poeira pode ser medida comparando o índice de poeira de uma amostra do material granular não tratado versus o índice de poeira de uma amostra do material granular que foi tratado com o composto de supressão de poeira. Por exemplo, o índice de poeira pode ser determinado usando um aparelho de medição de poeira de laboratório Microtrac™ DustMon L ou semelhante.
[0020] Em algumas modalidades, a composição de supressão de poeira ainda compreende coprodutos industriais ou subprodutos. O co- produto industrial pode ser obtido de indústrias como, mas não limitado a, indústria de celulose e papel, indústria de moagem de milho, açúcar e indústria de processamento de amido, indústria de biocombustíveis, ou similares.
[0021] Em algumas modalidades, a composição de supressão de poeira da presente descrição compreende pelo menos 50% em peso de líquido biodegradável, pelo menos 0,1% em peso de resina orgânica elastomérica, e pelo menos 1% em peso de um coproduto industrial.
[0022] O subproduto industrial pode ser uma lignina, lignossulfo- nato, açúcar, melaço, amido modificado, amido não modificado, óleo ve- getal bruto, óleo vegetal refinado, subprodutos de óleo vegetal, ou simi- lares.
[0023] Em uma modalidade específica, a composição de supressão de poeira compreende um líquido biodegradável, e um ou mais compos-
tos selecionado de (a) uma resina orgânica elastomérica, e (b) um co- produto ou subproduto industrial. Em algumas modalidades, a composi- ção de supressão de poeira da presente descrição compreende pelo menos 50% em peso de líquido biodegradável, pelo menos 0,1% em peso de resina orgânica elastomérica, e pelo menos 1% em peso de um coproduto ou subproduto industrial.
[0024] A tecnologia divulgada ainda fornece um método para redu- zir emissões fugitivas de materiais a granel e granulares. O método compreende preparar uma composição de supressão de poeira, e apli- car a composição de supressão de poeira a materiais a granel e granu- lares.
[0025] A eficácia do método divulgado pode ser medida pela redu- ção porcentual de poeira ou supressão de poeira (%DS). Em algumas modalidades, a porcentagem de supressão de poeira é pelo menos 80%, em outras modalidades, pelo menos 85%, em outras modalidades, pelo menos 90%, em outras modalidades, pelo menos 96%, e em outras modalidades, pelo menos 97%.
[0026] A composição de supressão de poeira do método compre- ende um líquido biodegradável e pelo menos uma resina orgânica elas- tomérica. Em algumas modalidades do presente método, o líquido bio- degradável é glicerina, glicerol, poliglicerol, polietileno glicol, polipropile- noglicol, poliol, ou combinação respectiva. Em algumas modalidades do presente método, pelo menos uma resina orgânica elastomérica é uma resina orgânica elastomérica sintética ou natural. Em algumas modali- dades do presente método, pelo menos uma resina elastomérica com- preende borracha natural, borracha nitrílica, poli-isobutileno, borracha butílica, policloropreno, borracha de estireno-butadieno, borracha de eti- leno-propileno dieno, polidialquilsiloxanos, poliuretanos e polivinil metil éter. Em outras modalidades do presente método, a composição de su- pressão de poeira compreende líquido biodegradável, pelo menos uma resina orgânica elastomérica, e um coproduto ou subproduto industrial.
[0027] A aplicação da composição de supressão de poeira pode ser realizada de várias maneiras. A composição de supressão de poeira pode ser aplicada aos materiais granulares durante qualquer um ou mais dos estágios de extração, produção, processamento, manuseio, armazenamento e transporte. Exemplos de materiais a granel e granu- lares incluem, mas não estão limitados a, carvão, coque, ureia, minérios minerais, concentrados minerais, cinzas volantes, resíduo de combus- tão de carvão (CCR), rocha fosfática, fertilizantes, calcário, pedra bri- tada, agregados, areia, aparas de madeira, pó de serra, combustíveis derivados de resíduos (WDF), combustível de porco, pelotas de minério de ferro e produtos agrícolas, como grãos, produtos de grãos, cerveja- rias usadas e grãos de destilaria, rações animais ou combinações dos mesmos.
[0028] Em algumas modalidades, a composição de supressão de poeira pode ser aplicada não diluída ou pura. Por exemplo, onde a adi- ção de umidade ao material granular é indesejável, a aplicação pura ou não diluída da composição de supressão de poeira elimina a adição de umidade. Além disso, a adição pura não requer equipamento ou apare- lho para diluir a composição de supressão de poeira, simplificando as- sim a aplicação para o usuário final.
[0029] Em algumas modalidades, a composição de supressão de poeira pode ser aplicada como uma solução diluída. Em tais modalida- des, a composição de supressão de poeira é aplicada em uma dosagem de pelo menos 400 ppm, e em outras modalidades, de pelo menos 500 ppm.
[0030] Em outras modalidades, a composição de supressão de po- eira é aplicada como um spray ou como uma espuma.
[0031] O teste de poeira relativa de sólidos a granel foi medido usando um aparelho de medição de poeira de laboratório Microtrac™ DustMon L. A amostra foi carregada em um funil. A medição da amostra começa quando a válvula abre e a amostra cai na câmara de amostra. A poeira contida na amostra se dispersará na câmara, entre a fonte de luz e o detector localizado dentro do aparelho de medição. A intensidade da luz detectada pelo detector diminuirá em proporção às partículas de poeira dispersas na câmara, onde a intensidade da luz se correlaciona diretamente com os níveis de poeira na amostra. Posteriormente, um algoritmo calcula o índice de poeira.
[0032] O aparelho gera um índice de poeira (DI) para cada amostra testada. A eficácia da composição e métodos da presente tecnologia foi testada medindo respectivamente o índice de poeira do material granu- lar não tratado e o índice de poeira do material granular tratado com a composição de supressão de poeira. A percentagem de supressão/re- dução de poeira (% DS) foi calculada de acordo com a seguinte fórmula: (%DS) = [(DI não tratado – DI tratado)/DI não tratado] x 100
[0033] Uma mistura de areia e argila empoeirada foi tratada com uma glicerina bruta sozinha e com misturas da glicerina bruta e resina de poli-isobutileno (PIB), para avaliar a supressão de poeira da inven- ção. As fórmulas de amostra testadas são mostradas na Tabela 1 abaixo: TABELA 1 Fórmula A B C Glicerina bruta (%) 100 9968 9984 PIB (%) 0 032 016
[0034] Cada tratamento foi adicionado ao substrato em uma dosa- gem de cerca de 400 ppm, o que é equivalente a 400 gramas por tone- lada de substrato e a pulverulência do substrato com e sem tratamento foi avaliada. Os resultados são mostrados na Tabela 2:
TABELA 2 Amostra % de Redução de poeira (%DS) Sem tratamento 0 A 84,4 B 97,6 C 96,8
[0035] Em comparação com o tratamento apenas com glicerina bruta (A), as fórmulas da invenção (B e C) melhoraram significativa- mente a supressão de poeira com a adição de PIB.
[0036] Embora modalidades da tecnologia divulgada tenham sido descritas, deve ser entendido que a presente descrição não é tão limi- tada e modificações podem ser feitas sem se afastar da tecnologia di- vulgada. O escopo da tecnologia divulgada é definido pelas reivindica- ções anexas, e todos os dispositivos, processos e métodos que vêm dentro do significado das reivindicações, literalmente ou por equivalên- cia, se destinam a ser abrangidos nelas.
Claims (15)
1. Composição de supressão de poeira, caracterizada pelo fato de que compreender: um líquido biodegradável, em que o líquido biodegradável é não tóxico e não inflamável; e pelo menos um resina orgânica elastomérica.
2. Composição de supressão de poeira, de acordo com a rei- vindicação 1, caracterizada pelo fato de que o líquido biodegradável é glicerina, glicerol, poliglicerol, polietileno glicol, polipropilenoglicol, poliol, ou combinação respectiva.
3. Composição de supressão de poeira, de acordo com a rei- vindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma resina or- gânica elastomérica é uma resina orgânica elastomérica sintética ou na- tural.
4. Composição de supressão de poeira, de acordo com a rei- vindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma resina elastomérica compreende borracha natural, borracha nitrílica, poli- isobutileno, borracha butílica, policloropreno, borracha de estireno-bu- tadieno, borracha de etileno-propileno dieno, polidialquilsiloxanos, po- liuretanos e polivinil metil éter.
5. Composição de supressão de poeira, de acordo com a rei- vindicação 1, ainda caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos um coproduto ou subproduto industrial.
6. Composição de supressão de poeira, de acordo com a rei- vindicação 5, caracterizada pelo fato de que o subproduto industrial é obtido da indústria de celulose e papel, indústria de moagem de milho, açúcar e indústria de processamento de amido, ou indústria de biocom- bustíveis, e o coproduto industrial é uma lignina, lignossulfonato, açúcar, melaço, amidos modificados, amidos não modificados, óleo vegetal bruto, óleo vegetal refinado ou subprodutos de óleo vegetal.
7. Composição de supressão de poeira, de acordo com a rei- vindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição compreende pelo menos 99% em peso de líquido biodegradável e menos que 1% em peso de resina orgânica elastomérica.
8. Composição de supressão de poeira, de acordo com a rei- vindicação 7, caracterizada pelo fato de que a composição compreende pelo menos 99% em peso de glicerina bruta e menos que 1% em peso de poli-isobutileno.
9. Método para reduzir emissões fugitivas de materiais a gra- nel e granulares, caracterizado pelo fato de que compreende: preparar uma composição de supressão de poeira, a compo- sição compreendendo: um líquido biodegradável e pelo menos uma resina orgânica elastomérica; e aplicar a composição de supressão de poeira aos materiais a granel e granulares.
10. Método para reduzir emissões fugitivas, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o líquido biodegradável é glicerina, glicerol, poliglicerol, polietileno glicol, polipropilenoglicol, po- liol, ou combinação respectiva.
11. Método para reduzir emissões fugitivas, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma resina elastomérica compreende borracha natural, borracha nitrílica, poliisobu- tileno, borracha butílica, policloropreno, borracha de estireno-butadieno, borracha de etileno-propileno dieno, polidialquilsiloxanos, poliuretanos e polivinil metil éter.
12. Método para reduzir emissão fugitiva, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a composição de supres- são de poeira é aplicada como uma solução não diluída ou diluída, e em que a composição de supressão de poeira é aplicada a uma dosagem de pelo menos 400 ppm.
13. Método para reduzir emissões fugitivas, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a composição de su- pressão de poeira é aplicada como um spray ou como uma espuma.
14. Método para reduzir emissões fugitivas, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a composição de su- pressão de poeira é aplicada aos materiais granulares durante qualquer um ou mais dos estágios de extração, produção, processamento, ma- nuseio, armazenamento e transporte.
15. Método para reduzir emissões fugitivas, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os materiais a granel e granulares compreendem carvão, coque, ureia, minérios minerais, con- centrados minerais, cinzas volantes, resíduo de combustão de carvão, rocha fosfática, fertilizantes, calcário, pedra britada, agregados, areia, aparas de madeira, pó de serra, combustíveis derivados de resíduos, combustível suíno, pelotas de minério de ferro e produtos agrícolas, como grãos, produtos de grãos, cervejarias usadas e grãos de destilaria, rações animais, ou combinações respectivas.
um líquido biodegradável; e um ou mais compostos selecio- nados dentre (a) uma resina orgânica elastomérica; e (b) um coproduto ou subproduto industrial.
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