BR112020024527A2 - pasta fluida para remover sílica de água e processo de fabricação da mesma - Google Patents

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Abstract

Trata-se de um produto de pasta fluida que é mostrado para tratar água tanto para amaciar a água quanto remover sílica. A pasta fluida é preparada misturando-se, em um meio aquoso, cal hidratada na forma de uma pasta fluida ou de um pó com pelo menos cal dolomítica parcialmente hidratada, ou partículas de hidróxido de magnésio ou óxido de magnésio, ou uma combinação das mesmas na forma de uma pasta fluida ou de um pó, para formar uma pasta fluida aquosa em que as quantidades da cal dolomítica, partículas de hidróxido de magnésio ou óxido de magnésio ou a combinação das mesmas são fornecidas de modo que o teor de sólidos da pasta fluida seja até 60% em peso de a pasta fluida. A pasta fluida também mantém uma viscosidade estável e bombeável por mais de um mês.

Description

FLUIDA PARA REMOVER SÍLICA DE ÁGUA E PROCESSO DE FABRICAÇÃO DA MESMA ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
1. CAMPO DA INVENÇÃO:
[001] A presente invenção refere-se geralmente a pastas fluidas estáveis de alto desempenho compostas por Ca e Mg provenientes de cal calcinada e notavelmente dolomita e particularmente no uso de tais suspensões para amaciamento de água e remoção de sílica no tratamento de água.
2. DESCRIÇÃO DA TÉCNICA ANTERIOR:
[002] As usinas que operam com água geralmente requerem condições específicas em termos de dureza da água e impurezas minerais.
[003] Impurezas na água encanada de caldeira podem causar graves problemas operacionais. É preciso considerar cuidadosamente a qualidade da água usada para gerar vapor. A composição de água encanada de caldeira não deve exceder os limites de tolerância do projeto particular de caldeira (função de pressão, taxa de transferência de calor etc.). Se a água encanada não atender a esses requisitos, precisa ser tratada para remover as impurezas. Os contaminantes comuns da água encanada que podem formar incrustação de caldeira incluem cálcio, magnésio e sílica. Para evitar a precipitação de sais de cálcio e magnésio em sistemas de água encanada de caldeira e em caldeiras de baixa pressão, o amaciamento por cal com ou sem carbonato de sódio é comumente empregado como uma primeira etapa de tratamento. Isto pode ser acoplado com troca iônica e osmose reversa (RO) se água ultrapura for necessária em, por exemplo, sistemas de caldeira de alta pressão.
[004] A formação de incrustação de sílica nas superfícies internas dos equipamentos de troca de calor é uma séria ameaça aos sistemas de vapor de alta pressão. A sílica se combina com muitos elementos para produzir silicatos.
[005] Os silicatos formam depósitos tenazes na tubulação da caldeira que têm propriedades isolantes e podem causar falhas no tubo. Os anti-incrustantes de polifosfato e fosfonato típicos são ineficazes contra a deposição de sílica. Os depósitos de sílica geralmente só podem ser removidos por ácidos fluorídricos, resultando em custos com produtos químicos e manuseio, tempo de inatividade de sistema e geração de resíduos perigosos. Esta é uma preocupação particular em usinas de geração termelétrica, uma vez que a demanda por redução da pegada hídrica levou a uma mudança de sistemas únicos para sistemas de recirculação, com a consequência da rápida concentração de contaminantes. Além disso, a sílica pode vaporizar no vapor em pressões operacionais de até 30 bar e transportada para as turbinas, em que a precipitação nas lâminas pode resultar em eficiência reduzida e um desequilíbrio das rodas da turbina. Embora a nanofiltração (NF) e osmose reversa (RO) sejam tecnologias comprovadas para a remoção de sólidos dissolvidos, as mesmas permanecem suscetíveis à incrustação de sílica. Portanto, se a sílica entrar na água encanada de caldeira, a ação corretiva usual é aumentar a destruição de caldeira para reduzir a concentração de sílica para níveis aceitáveis, seguido pela correção da causa de contaminação.
[006] Um procedimento comum para a remoção de SiO2 da água encanada de caldeira tem por base o amaciamento com cal [Ca(OH) 2] com ou sem carbonato de sódio [Na2CO3]. O amaciamento de cal utiliza a adição de hidróxido de cálcio para remover íons de cálcio e magnésio por precipitação. A sílica é removida por coprecipitação em flocos de hidróxido de cálcio e magnésio. Os precipitados podem ser enviados para um clarificante ou filtro em que a sílica separada pode ser descartada.
[007] As usinas solares requerem água tratada que contém níveis mínimos de impurezas para torres de resfriamento e para limpar os espelhos dos painéis solares. Uma usina solar trata o alto fluxo de água subterrânea e água recirculada dos processos da usina que requerem tratamento para reduzir a dureza, sílica e outros contaminantes. Algumas usinas solares usam pasta fluida de hidróxido de cálcio para tratar água para remoção de dureza e ajuste de pH. O sulfato de magnésio é ainda usado para precipitar a sílica.
[008] É conhecido há muitos anos que a remoção de sílica durante o amaciamento de cal sodada pode ser aumentada na presença de magnésio dissolvido por meio de interações químicas. A sílica é adsorvida em hidróxido de magnésio e precipitada em pH elevado. No entanto, o teor de magnésio natural em águas brutas é variável e muitas vezes insuficiente, portanto, dosagem adicional de compostos de magnésio é necessária. A adição de sais de magnésio solúveis (por exemplo, MgSO 4, MgCI2) muitas vezes não é desejável devido a um aumento do total de sólidos dissolvidos. Portanto, MgO ou Mg(OH)2 podem ser usados. A temperatura e o pH têm efeitos importantes na remoção de sílica por precipitação. O mecanismo de precipitação ocorre de forma mais rápida e completa em altas temperaturas (maiores que 55 °C). O pH deve ser alto o suficiente para causar a precipitação de magnésio, mas não tão alto a ponto de se tornar o precipitante solúvel. Além disso, para que um sistema químico seja considerado eficiente para o controle de incrustações, os seguintes requisitos devem ser atendidos: - Número e volume mínimo de agentes químicos a serem inventariados e manipulados, de preferência, um único produto estável em armazenamento; - Processo rápido para adequar a ingestão de água de reposição; - Produção de flocos facilmente sedimentáveis ou filtráveis; - Capaz de ser instalado em linha com uma pequena pegada espacial e demanda de energia; pH compatível com outros componentes e processos ou regulamentos de descarga.
[009] O objetivo da presente invenção é fornecer um único produto para o controle simultâneo de dureza e sílica em água encanada que atenda aos requisitos acima mencionados.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[010] Em um aspecto, a invenção permite atingir as metas de tratamento de água com uso de um único produto que tem uma viscosidade estável e bombeável ao longo de um período de um mês de armazenamento. Em outro aspecto, a invenção permite reduzir quantidades significativas de sulfato de magnésio em processos de remoção de sílica. O mesmo contém hidróxido de magnésio, ou pelo menos um precursor do mesmo como óxido de magnésio, que visa a remoção de sílica, e hidróxido de cálcio, que aumenta rapidamente o pH e promove o amaciamento de água. A invenção, portanto, melhora o desempenho técnico, elimina o manuseio de vários produtos ou substitui parcialmente o uso de alguns produtos e reduz os custos gerais de tratamento.
[011] Além disso, o produto em pasta fluida da invenção fornece controle de odor, uma vez que o hidróxido de cálcio prontamente disponível neutraliza rapidamente a fonte e o hidróxido de magnésio fornecem tratamento contínuo. Por fim, o produto é uma fonte de alcalinidade, pois tanto a fonte de cálcio quanto de magnésio fornece alcalinidade para o tratamento de água.
[012] O produto na forma de uma pasta fluida de acordo com a invenção é particularmente útil na remoção de sílica de água, tal como água encanada de caldeira usada em processos industriais. O produto de pasta fluida da invenção é produzido a partir de partículas de cal hidratada e partículas de partículas de cal dolomítica pelo menos parcialmente hidratadas ou partículas de hidróxido de magnésio ou partículas de óxido de magnésio ou uma combinação das mesmas. Pelo termo "cal dolomítica pelo menos parcialmente hidratada" entende-se uma cal dolomítica parcialmente hidratada ou uma cal dolomítica totalmente hidratada. Pelo termo "cal dolomítica parcialmente hidratada" entende-se um composto de cálcio e magnésio que compreende cálcio na maioria ou totalmente na forma hidratada Ca(OH)2 e magnésio na forma MgO e opcionalmente na forma hidratada Mg(OH)2. Pelo termo "cal dolomítica totalmente hidratada" entende-se um composto de cálcio e magnésio que compreende cálcio e magnésio sob sua forma hidratada Ca(OH) 2 e Mg(OH)2, respectivamente, o que resulta na forma MgO marginal. A pasta fluida resultante tem um teor de sólidos até cerca de 60%, maior ou igual a 25%, de preferência, maior ou igual a 30%, mais preferencialmente maior ou igual a 40%, em particular menor ou igual a 60%, de preferência, menor que cerca de 50% em peso da pasta fluida.
[013] Em outra modalidade, o produto na forma de uma pasta fluida da invenção é particularmente útil na remoção de sílica da água, como água subterrânea usada para usinas solares, para torres de resfriamento e/ou para limpar espelhos de painéis solares.
[014] Em uma modalidade preferencial, a pasta fluida também mantém uma cPs) medida com um viscosímetro Brooksfield, eixo RV #3, 100 RPM mesmo acima de um mês.
[015] No produto em pasta fluida de acordo com a invenção, a porcentagem de cálcio para magnésio expressa como uma porcentagem de hidróxido de cálcio para hidróxido de magnésio está de preferência em uma faixa de 66 a 99% Ca(OH)2 a 1 a 44% Mg(OH)2 por peso seco. No produto em pasta fluida de acordo com a invenção, a cal hidratada tem um teor de cal disponível de pelo menos 80%, de preferência pelo menos 85%, mais preferencialmente pelo menos 90% em peso da cal hidratada medida de acordo com a ASTM C25 ou EN 459-2:2010 padrão. As partículas de cal hidratada preferidas têm um d90 de 8 a 145 µm, mais preferencialmente 8 a 54 µm, mais preferencialmente 8 a 23 µm. As partículas de cal hidratada têm um d 50 de 2 a 17 µm, mais preferencialmente 2 a 7 µm, mais preferencialmente 2 a 3,5 µm.
[016] No produto em pasta fluida de acordo com a invenção, as partículas de cal dolomítica pelo menos parcialmente hidratada ou hidróxido de magnésio ou óxido de magnésio ou a combinação das mesmas tem um d90 compreendido entre 10 e 100 µm, em particular cerca de 40 e 55 µm e um d 50 entre 2 e 10 µm, em particular cerca de 3 e 5 µm. Vantajosamente, o produto em pasta fluida preparado de acordo com os ensinamentos da invenção tem uma viscosidade abaixo d
[017] O produto em pasta fluida da invenção pode conter opcionalmente um dispersante convencional, como um policarboxilato, um poliacrilato e/ou um dispersante do tipo polifosfonato em uma quantidade compreendida entre cerca de 0,5 e 5% em peso, em particular entre 0,5% e 3%, mais particularmente entre 0,5% e 2% da cal hidratada. Outros aditivos de tipo convencional também podem estar presentes, como, por exemplo, um aditivo selecionado entre açúcares, como sacarose, ou de preferência sorbitol, e presente em uma quantidade de até 2% em peso, e/ou um aditivo selecionado entre agentes anti-incrustantes até 2% em peso e/ou outros dispersantes.
[018] No processo para preparar um produto de pasta fluida da invenção, (1) uma cal hidratada é misturada com (2) uma cal dolomítica, pelo menos parcialmente hidratada, ou partículas de hidróxido de magnésio ou óxido de magnésio ou uma combinação das mesmas, em que pelo menos uma dentre cal hidratada ou cal dolomítica, pelo menos parcialmente hidratada, ou partículas de hidróxido de magnésio ou óxido de magnésio ou uma combinação das mesmas está na forma de uma pasta fluida aquosa e em que as quantidades de cal hidratada e pelo menos uma dentre a cal dolomítica, pelo menos parcialmente hidratada, ou partículas de hidróxido de magnésio ou óxido de magnésio ou a combinação das mesmas são fornecidas em uma quantidade para constituir como um teor de sólidos da pasta fluida, até cerca de 60% e maior ou igual a 25% em peso da pasta fluida, de preferência até cerca de 30 %, mais preferencialmente maior ou igual a 40% em peso do produto de pasta fluida, mais preferencialmente entre 30 e 40% em peso da pasta fluida.
[019] A cal hidratada preferida terá uma área de superfície específica BET abaixo de cerca de 25 m²/g, de preferência abaixo de cerca de 10 m²/g, em particular abaixo ou igual a 8 m²/g.
[020] A presente invenção pode ser ainda descrita como a seguir.
[021] Em um primeiro aspecto, a presente invenção está relacionada a uma pasta fluida para remover sílica da água, sendo que a pasta fluida compreende: - partículas de cal hidratada; - partículas que contém magnésio, sendo que as partículas que contém magnésio são selecionadas a partir do grupo que consiste em pelo menos partículas de cal dolomítica parcialmente hidratada, partículas de hidróxido de magnésio e partículas de óxido de magnésio ou uma combinação das mesmas; - uma fonte de água para formar uma pasta fluida;
e, caracterizada por isso, a pasta fluida tem um teor de sólidos na faixa de cerca de 25% a cerca de 60%, de preferência até cerca de 50% em peso do produto de pasta fluida, mais preferencialmente entre 30 e 40% em peso na pasta fluida.
[022] Em uma segunda modalidade da invenção, a pasta fluida mantém uma
[023] Em outra modalidade da pasta fluida de acordo com a invenção, opcionalmente em combinação com a segunda modalidade mencionada acima, a porcentagem de cálcio para magnésio expressa como uma porcentagem de hidróxido de cálcio para hidróxido de magnésio na pasta fluida combinada está em uma faixa de 66 a 99% Ca(OH)2 a 1 a 44% Mg(OH)2 em peso seco.
[024] Em outra modalidade da pasta fluida de acordo com a invenção, opcionalmente em combinação com uma ou mais das modalidades mencionadas acima, a cal hidratada tem um teor de cal disponível de pelo menos 80% em peso da cal hidratada medido de acordo com a ASTM C25 ou EN 459-2:2010.
[025] Em outra modalidade da pasta fluida de acordo com a invenção, opcionalmente em combinação com uma ou mais das modalidades mencionadas acima, as partículas de cal hidratada têm um d90 de 5 a 150 µm, de preferência de 8 a 145 µm.
[026] Em outra modalidade da pasta fluida de acordo com a invenção, opcionalmente em combinação com uma ou mais das modalidades mencionadas acima, as partículas de cal hidratada têm um d50 de 2 a 20 µm, de preferência de 2 a 17 µm.
[027] Em outra modalidade da pasta fluida de acordo com a invenção, opcionalmente em combinação com uma ou mais das modalidades mencionadas acima, a cal dolomítica, pelo menos parcialmente hidratada, ou hidróxido de magnésio ou partículas de óxido de magnésio ou a combinação dos mesmos tem um d 90 compreendido entre 10 e 100 µm, preferencialmente entre 40 e 55 µm.
[028] Em outra modalidade da pasta fluida de acordo com a invenção,
opcionalmente em combinação com uma ou mais das modalidades mencionadas acima, a cal dolomítica, pelo menos parcialmente hidratada, ou partículas de hidróxido de magnésio ou óxido de magnésio ou uma combinação das mesmas tem um d 50 entre 2 a 10 µm, de preferência entre 3 e 3,5 µm.
[029] Em outra modalidade da pasta fluida de acordo com a invenção, opcionalmente em combinação com uma ou mais das modalidades mencionadas
[030] Em outra modalidade da pasta fluida de acordo com a invenção, opcionalmente em combinação com uma ou mais das modalidades mencionadas acima, a pasta fluida compreende ainda um dispersante notavelmente do tipo policarboxilato em uma quantidade compreendida entre 0,5 e 5% em peso, de preferência até 3 % em peso com base no peso total da cal hidratada.
[031] Em outra modalidade da pasta fluida de acordo com a invenção, opcionalmente em combinação com uma ou mais das modalidades mencionadas acima, a pasta fluida compreende ainda um aditivo selecionado do grupo que consiste em açúcares presentes em uma quantidade de até 2% em peso em peso da cal hidratada, um agente anti-incrustante de até 2% em peso e/ou um composto dispersante adicional.
[032] De acordo com um segundo aspecto, a presente invenção está relacionada a um processo para a fabricação de uma pasta fluida útil para a remoção de sílica da água, sendo que o processo compreende as etapas de: misturar, em um meio aquoso, (1) cal hidratada na forma de uma pasta fluida aquosa ou de um pó com (2) pelo menos parcialmente cal dolomítica hidratada ou partículas de hidróxido de magnésio ou óxido de magnésio ou uma combinação das mesmas, na forma de uma pasta fluida aquosa ou de um pó, e em que as quantidades de cal dolomítica, ou partículas de hidróxido de magnésio ou óxido de magnésio ou a combinação das mesmas são fornecidas como o teor de sólidos da pasta fluida é até 60% em peso da pasta fluida.
[033] Em uma segunda modalidade do processo de acordo com a invenção, a cal dolomítica pelo menos parcialmente hidratada, ou hidróxido de magnésio ou partículas de óxido de magnésio ou uma combinação dos mesmos são fornecidos em quantidades tais que a porcentagem de hidróxido de cálcio para hidróxido de magnésio está em uma faixa compreendida de cerca de 66 a 99% Ca(OH)2 a 1 a 44% Mg(OH)2 em peso seco.
[034] Em outra modalidade do processo de acordo com a invenção, opcionalmente em combinação com a segunda modalidade do processo mencionado acima, a cal hidratada tem um teor de cal disponível de pelo menos 80%, medido de acordo com a norma ASTM C25 ou EN 459-2:2010.
[035] Em outra modalidade do processo de acordo com a invenção, opcionalmente em combinação com uma ou mais das modalidades dos processos mencionados acima, as ditas partículas de cal hidratada têm uma área de superfície específica BET abaixo de cerca de 25 m²/g, em particular abaixo de cerca de 10 m²/g.
[036] Em outra modalidade do processo de acordo com a invenção, opcionalmente em combinação com uma ou mais das modalidades dos processos mencionados acima, as partículas de cal hidratada têm um d 90 de 5 a 150 µm, de preferência de 8 a 145 µm.
[037] Em outra modalidade do processo de acordo com a invenção, opcionalmente em combinação com uma ou mais das modalidades dos processos mencionados acima, as partículas de cal hidratada têm um d 50 de 2 a 20 µm, de preferência de 2 a 17 µm.
[038] Em outra modalidade do processo de acordo com a invenção, opcionalmente em combinação com uma ou mais das modalidades dos processos mencionados acima, a cal dolomítica pelo menos parcialmente hidratada, ou hidróxido de magnésio ou partículas de óxido de magnésio ou uma combinação dos mesmos tem um d90 compreendido entre 10 e 100 µm, preferencialmente entre 40 e 55 µm.
[039] Em outra modalidade do processo de acordo com a invenção, opcionalmente em combinação com uma ou mais das modalidades dos processos mencionados acima, a cal dolomítica pelo menos parcialmente hidratada, ou hidróxido de magnésio ou partículas de óxido de magnésio ou uma combinação das mesmas tem um d50 compreendido entre 2 a 10 µm, de preferência entre 3 e 3,5 µm.
[040] Em outra modalidade do processo de acordo com a invenção, opcionalmente em combinação com uma ou mais dentre as modalidades dos processos mencionados acima, o processo inclui uma etapa de adição de um dispersante, notavelmente do tipo policarboxilato em uma quantidade compreendida entre 0,5 e 5% em peso da cal hidratada.
[041] Em outra modalidade do processo de acordo com a invenção, opcionalmente em combinação com uma ou mais dentre as modalidades dos processos mencionados acima, o processo compreende ainda a etapa de adição de um aditivo selecionado do grupo que consiste em açúcares, como sacarose, um agente anti-incrustante e um composto dispersante adicional adicionado em uma quantidade de até 2% em peso.
[042] Objetos, recursos e vantagens adicionais serão evidentes na descrição escrita a seguir.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[043] A Figura 1 é um gráfico que mostra a razão MgO:SiO2 antes e durante um tratamento experimental de água encanada de caldeira com uso das composições da invenção.
[044] A Figura 2 é um gráfico das concentrações de sílica na água encanada de caldeira em função do tempo ao usar uma pasta fluida de hidróxido de cálcio para o tratamento de água e ao usar uma pasta fluida de hidróxido de cálcio e magnésio misturada de acordo com os princípios da invenção. No gráfico, tC indica o tempo de mudança para fonte/qualidade da água.
[045] A Figura 3 é um gráfico de concentrações de sílica em uma saída de clarificante de uma usina solar em função do tempo ao usar pasta fluida de hidróxido de cálcio com grandes quantidades de sulfato de magnésio para tratamento de água e quando usar uma pasta fluida de cálcio e hidróxido de magnésio misturada de acordo com a invenção com quantidades reduzidas de sulfato de magnésio.
[046] A Figura 4 é um gráfico do pH da água tratada em uma saída de clarificante de uma usina solar em função do tempo ao usar pasta fluida de hidróxido de cálcio com grandes quantidades de sulfato de magnésio para tratamento de água e quando usar uma pasta fluida de cálcio e hidróxido de magnésio misturada de acordo com a invenção com quantidades reduzidas de sulfato de magnésio.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[047] A presente invenção fornece uma solução para os problemas anteriormente descritos de tratamento de água e, particularmente, tratamento de água encanada de caldeira industrial ou água subterrânea usada em usinas solares. As composições da invenção tomam a forma de um produto em pasta fluida que contém hidróxido de cálcio e hidróxido de magnésio, ou pelo menos um precursor dele como óxido de magnésio e que tem um teor de sólidos de até cerca de 60% em peso (mais preferencialmente 30 a 40%). Dolomita calcinada, hidróxido de magnésio ou óxido de magnésio fornecem a fonte de Mg(OH)2 para a pasta fluida combinada. O calcário calcinado fornece a fonte de hidróxido de cálcio.
[048] O óxido de cálcio, CaO, é frequentemente chamado de "cal viva", enquanto o hidróxido de cálcio, Ca(OH)2, é chamado de "cal hidratada", sendo que os dois por vezes chamados, informalmente, de "cal". A cal viva está geralmente na forma de pedaços ou seixos, mas também pode ser um pó. A cal hidratada seca é geralmente um pó. No significado da presente invenção, "pó" significa um sólido substancialmente produzido a partir de partículas menores que 2 mm, em particular menores que 1 mm ou mesmo menores que 500 µm e notavelmente maiores que 0,1 µm, em particular 0,5 µm.
[049] De acordo com as práticas atuais da indústria, para processar posteriormente esses compostos e melhorar a facilidade com que são manuseados, CaO seco ou Ca(OH)2 seco é frequentemente misturado com água para formar uma suspensão aquosa, ou seja, uma pasta fluida, às vezes chamada leite de cal. Essa suspensão fluida de cal apagada, também conhecida como cal hidratada (hidróxido de cálcio pode incluir impurezas, em particular sílica e óxido de magnésio na proporção de alguns por cento. Essa suspensão é obtida apagando-se cal viva (óxido de cálcio-CaO) com um grande excesso de água ou misturando-se cal hidratada com água.
[050] As suspensões aquosas resultantes são frequentemente caracterizadas pela concentração da massa da matéria sólida (% de sólidos), a reatividade química da pasta fluida e a distribuição dos tamanhos das partículas em suspensão (que controla em parte a viscosidade). Essas características determinam, em parte, as propriedades da pasta fluida, principalmente sua viscosidade e sua reatividade.
[051] A reatividade de uma suspensão aquosa de cálcio e magnésio é determinada pelas taxas de dissolução das partículas. Pode ser medido pela injeção de uma pequena quantidade da suspensão em um grande volume de água desmineralizada. Esta medição, com base no registro da mudança dependente do tempo na condutividade da fase líquida resultante, foi desenvolvida para monitorar a reatividade de leites de cal destinados ao amaciamento de água potável (v. Van Eckeren et al. Improved Milk-of-Lime For Softening of Drinking Water: the Answer to the Carry-Over Problem, In Aqua, 1994, 43 (1), páginas 1 a 10). Mais detalhes sobre o procedimento para medir essa reatividade dos leites de cal estão disponíveis em §6.11. Determinação do índice de solubilidade por condutividade da norma EN 12485:
2010. A reatividade de uma suspensão aquosa de cálcio e magnésio também é determinante para qualquer operação de neutralização ou precipitação.
[052] Na presente discussão, a distribuição de tamanhos de partícula será entendida como significando a distribuição medida por meio de um granulômetro a laser e a distribuição é caracterizada em termos de, por exemplo, o valor interpolado d90 da curva de distribuição de tamanho de partícula, a dimensão d90 que corresponde à dimensão para a qual 90% das partículas são menores do que a dita dimensão.
[053] Conforme usado na discussão que se segue, os seguintes termos serão entendidos por aqueles versados nas indústrias relevantes como tendo os seguintes significados: (carbonato de cálcio - CaCO3 com impurezas) está presente em grandes quantidades em rochas naturais ao redor do mundo. (óxido de cálcio - CaO com impurezas) é um álcali e o resultado da transformação química do calcário por aquecimento tipicamente acima de 900 °C, o que requer energia (tipicamente 3,2 GJ/tCaO). Devido à sua rápida reação com a água, o óxido de cálcio, também chamado de cal queimada, é frequentemente denominado cal viva. ou cal apagada [(di-) hidróxido de cálcio - Ca(OH)2 com impurezas] é um forte álcali formado quando o óxido de cálcio reage com a água. Essa reação gera calor. Dependendo da quantidade de água usada, o hidróxido de cálcio pode ser um hidrato seco (pó seco), uma pasta fluida (cal de betume) ou um leite de cal líquido também chamado de pasta fluida de cal (suspensão seca em água). cal hidratada que contém principalmente hidróxido de cálcio, portanto, contém uma baixa quantidade de composto de magnésio como impureza, ou seja, ao expressar magnésio como MgO, que tem menos de 5% de MgO, tipicamente um teor de MgO inferior a 3 %, em particular inferior a 2% em peso. (duplo carbonato de cálcio e magnésio - CaCO2.MgCO2) é o resultado de uma dolomitização parcial ou total do carbonato de cálcio. (óxido de cálcio e magnésio - CaO.MgO) é o resultado da transformação química do carbonato duplo de cálcio e magnésio que aquece o mesmo normalmente acima de 900 °C, o que requer energia (normalmente 2,935 GJ/t CaO.MgO). Como a cal viva, a cal dolomítica reage com a água. A afinidade de CaO pela água é maior do que a de MgO. ((tetra-)hidróxido de cálcio e magnésio - Ca(OH)2. Mg(OH)2) representa a finalização da reação de hidratação realizada em reatores pressurizados a temperaturas em torno de 150 °C.
[054] As pastas fluidas de cal preferidas para os fins da presente invenção são pastas fluidas de leite de cal fino com alto teor de sólidos e viscosidade relativamente baixa de modo a serem facilmente bombeáveis. Aqueles versados nas técnicas relevantes apreciarão que às vezes é difícil alcançar o equilíbrio desejado entre viscosidade, teor de sólidos e reatividade nas pastas fluidas de cal resultantes. As variáveis que geralmente afetam a qualidade de cal apagada são reveladas em J.A.H. Oates - "Lime and Limestone" (páginas 229 a 248) bem como em Boynton - "Chemistry and Technology of Lime and Limestone" (páginas 328 a 337).
[055] Algumas das tecnologias comerciais conhecidas para a produção de pastas fluidas de cal com alto teor de sólidos incluem o seguinte: Por exemplo, é conhecido para aumentar o teor de sólidos do leite de cal pela adição de um agente dispersante, na presença de uma pequena quantidade de um hidróxido de metal alcalino (Patentes números U.S. 5.616.283, U.S. 4.849.128 e U.S. 4.610.801). Esse método de preparação permite obter concentrações de matéria seca superiores a 40% em peso com base no peso total do leite de cal, com uma viscosidade inferior a 1.200 mP
[056] É também conhecido para aumentar o teor de sólidos na suspensão, enquanto limita o aumento da viscosidade, incorporando-se cal hidratada que tem um tamanho de partícula mais grosso ou apagando-se cal viva em condições favoráveis ao crescimento dos grãos; por exemplo, limitando-se o aumento da temperatura durante o apagamento e adicionando-se aditivos como sulfatos etc. (Patente número U.S. 4.464.353).
[057] Uma pasta fluida de hidróxido de cálcio com alto teor de sólidos útil para os fins da presente invenção pode ser preparada de acordo com os ensinamentos da Patente número U.S. 8.206.680, concedida em 26 de junho de 2012, para Diaz Chavez, et al. e atribuída ao cessionário da presente invenção. Essa referência descreve uma suspensão aquosa de cálcio e magnésio com partículas de matéria sólida com (antes de ser colocada em suspensão) uma área de superfície específica, calculada de acordo com o método de absorção de nitrogênio BET, que é menor ou igual a 10 m²/g. Tal suspensão aquosa de matéria sólida de cálcio e magnésio pode atingir uma viscosidade muito baixa, tornando possível aumentar muito a concentração de matéria sólida da suspensão, ou novamente reduzir o tamanho das partículas em suspensão, obtendo assim um leite concentrado e reativo de cal.
[058] Na discussão a seguir, o termo método de absorção de nitrogênio "BET" será entendido como significando a determinação da área de superfície específica da cal apagada medida por manometria de adsorção de nitrogênio e calculada de acordo com o método BET, após desgaseificação em vácuo a 190 °C por pelo menos 2 horas.
[059] Preferencialmente, as partículas de matéria sólida da pasta fluida de hidróxido de cálcio com alto teor de sólidos têm uma área de superfície específica de acordo com o método BET menor ou igual a 25 m²/g, de preferência, menor ou igual a 10 m²/g. As suspensões assim preparadas têm vantajosamente uma viscosidade de matéria sólida superior a 25% em peso e, vantajosamente, igual ou superior a 40% em peso e/ou dimensões granulométricas d98 inferiores a 20 mícrons, de preferência, igual ou inferior a 5 mícrons.
[060] Um produto de pasta fluida de cal "hical" que pode ser usado para fabricar o produto de pasta fluida da invenção é uma pasta fluida de 45% em peso de sólidos, com um valor d50 de 2,5 a 3,5 valores µm e d98 inferiores a 90 µm.
[061] Conforme mencionado, o produto em pasta fluida da invenção tem uma fonte de cálcio como um componente e uma fonte de magnésio como um segundo componente. Fontes particularmente preferidas de cálcio para as pastas fluidas da invenção são de hidróxido de cálcio, como uma pasta fluida hical, como descrito, ou de produtos como descrito na anteriormente citada Patente número U.S. 8.206.680 B2. Como também mencionado, as pastas fluidas de hidróxido de cálcio preferidas têm uma distribuição de tamanho de partícula média d90 de 8 a 145 µm; um d50 de 2 a 17 µm; e uma cal disponível conforme medido pela norma ASTM C25 ou EN 459- 2:2010 maior ou igual a cerca de 80%.
[062] A pasta fluida da invenção tipicamente compreende até 44% em peso de Mg(OH)2 como o segundo componente da formulação de pasta fluida. O Mg(OH) 2 pode ser convenientemente obtido de hidrato dolomítico ou hidróxido de magnésio ou óxido de magnésio. Uma fonte preferida de magnésio para as suspensões de hidróxido de magnésio pode ser de hidrato dolomítico que tem uma distribuição de tamanho de partícula média d90 de cerca de 40 a 55 µm; um tamanho distribuição d50 de cerca de 3,0 a 5 mícrons. A fonte de magnésio também pode ser de qualquer hidróxido de magnésio ou óxido de magnésio comercialmente disponível.
[063] As pastas fluidas da invenção também podem conter outros aditivos convencionais, como um agente de dispersão opcional. O agente dispersante pode ser um dos anteriormente descritos, incluindo o uso de um policarboxilato convencional ou poliacrilato e/ou polifosfonato dispersante em uma quantidade compreendida entre cerca de 0,5 e 5,0% em peso da cal hidratada. Outros aditivos convencionais também podem estar presentes, como um aditivo selecionado do grupo que consiste em açúcares, como sacarose, ou de preferência sorbitol, e presente em uma quantidade de até 2% em peso; e/ou um aditivo selecionado do grupo que consiste em agentes anti-incrustantes presentes até cerca de 2% em peso e/ou outros dispersantes, sendo que todos os pesos têm por base no peso da cal hidratada utilizada.
[064] A água usada para suspender os hidróxidos pode ser usada de várias fontes; no entanto, água amaciada ou água de torneira de baixa dureza (dureza total de < 100 ppm) é preferível para manter a reatividade e eficácia do produto.
[065] O processo de fabricação do produto em pasta fluida é criado pela mistura em um meio aquoso de um produto de cal hidratada com um produto de cal dolomítica pelo menos parcialmente hidratada ou óxido de magnésio ou hidróxido de magnésio ou uma combinação dos mesmos em proporções predeterminadas (opcionalmente com um dispersante ou outro aditivo do tipo descrito) e em que
[066] - o produto de cal hidratada está na forma de uma pasta fluida ou de um pó e
[067] - o produto de cal dolomítica ou óxido de magnésio ou hidróxido de magnésio pelo menos parcialmente hidratado ou uma combinação dos mesmos está na forma de uma pasta fluida ou um pó.
[068] Em uma modalidade do processo da invenção, uma pasta fluida de hidróxido de cálcio hical (hidrato padrão a 1 a 2% de umidade) ou uma pasta fluida de acordo com a patente número US8206680 B2 é misturada com um hidrato dolomítico (cal dolomítica totalmente hidratada) ou pasta fluida de hidróxido de magnésio; Em outra modalidade do processo da invenção, um hidróxido de cálcio hical na forma de pó é misturado com um hidróxido dolomítico ou hidróxido de magnésio na forma de um pó na presença de água; Em outra modalidade do processo da invenção, uma suspensão aquosa de hidróxido de cálcio ou uma suspensão aquosa, conforme descrito na Patente número U.S. 8.206.680B2, é misturada com um hidróxido dolomítico ou hidróxido de magnésio na forma de pó.
[069] Em outra modalidade da invenção, um hidróxido de cálcio hical na forma de um pó é misturado com uma pasta fluida de hidróxido dolomítico ou pasta fluida de hidróxido de magnésio.
[070] A proporção de Ca(OH)2 para Mg(OH)2 empregada nas pastas fluidas da invenção varia dependendo da química da água natural. Por exemplo, uma remoção de baixa concentração de sílica (20 ppm) foi considerada eficaz com uso de uma razão seca de aproximadamente 9:2 hidróxido de cálcio para hidrato dolomítico [92% Ca(OH)2 a 8,0% Mg(OH)2 ] ou remoção da alta concentração de sílica (100 ppm) uma razão seca de aproximadamente 3:10 hidróxido de cálcio para hidrato dolomítico [66,2% Ca(OH)2 a 33,8% Mg(OH)2] foi considerada eficaz.
[071] As pastas fluidas da invenção também são caracterizadas como tendo uma Brooksfield com um eixo RV #3 a 100 RPM, permanecendo assim bombeável. As pastas fluidas são facilmente suspensas novamente sem embalagem rígida. EXEMPLO DA PRÁTICA DA INVENÇÃO:
[072] Uma refinaria de petróleo usou amaciamento de cal para preparação de água encanada de caldeira a partir de uma mistura de água subterrânea e água de torneira municipal. A composição de qualidade média da água encanada é de dureza total de 175 mg/dm³ e 13,5 mg/dm³ de SiO2. As concentrações desejadas para dureza e sílica após o amaciamento de cal são < 50 mg/dm³ e < 1,5 mg/dm³, respectivamente. A composição da qualidade da água varia em termos de dureza total e razão MgO:SiO2 (1:1 a 5:1). Para a razão inferior de 1:1 a 3:1, os níveis de sílica na água encanada da caldeira aumentaram de < 0,5 mg/dm³ para 2,1 mg/dm³, o que excedeu a concentração alvo de < 1,5 mg/dm³. Isso foi atribuído a dois fatores: (1) a baixa razão de MgO:SiO2 (1:1 a 3:1) na água natural é insuficiente para remover a sílica por meio da precipitação de um composto de hidróxido de silicato de magnésio e (2) a menor dureza total da água natural (120 mg/dm³) resulta em coprecipitação reduzida de sílica. A razão MgO:SiO2 necessária nesse local, levando em consideração as
[073] A solução proposta para essa usina foi mudar o reagente de dosagem de um produto exclusivamente à base de cálcio para o produto em pasta fluida da invenção com um teor de sólidos tipicamente superior a 40% em peso. A mistura foi otimizada com base em parâmetros operacionais e metas de tratamento para amolecimento e remoção de sílica nessa refinaria. Uma razão de Ca(OH) 2 para Mg(OH)2 de 92:8 foi projetada para fornecer teor de magnésio suficiente para a remoção de sílica para os < 1,5 mg/dm³ necessários na água encanada de caldeira, o que fornece amolecimento simultâneo. As concentrações de sílica na água encanada de caldeira diminuíram imediata e significativamente. Uma redução de 2,1 mg/dm³ de sílica para menos de 0,6 mg/dm³ de sílica foi medida após dois dias do início da dosagem da nova composição. A sílica continuou a diminuir à medida que a pasta fluida entrava em pleno efeito no sistema e a água encanada de caldeira retornava concentrações de sílica consistentes de 0,2 a 0,5 mg/dm³ nos meses seguintes. Além disso, a razão de hidróxido consumido por dureza removida diminuiu 11%, o que indica maior otimização do processo de amaciamento com a nova composição.
[074] A Figura 1 dos desenhos é um gráfico que mostra a razão MgO:SiO2 antes e durante um tratamento experimental de água encanada de caldeira com uso das composições da invenção. Os dados à esquerda do gráfico representam os dados históricos e os dados à direita do gráfico representam os dados obtidos durante o ensaio. A razão necessária de MgO:SiO2 é normalmente otimizada entre cerca de 1 a
5.
[075] A Figura 2 dos desenhos é um gráfico das concentrações de sílica na água encanada de caldeira em função do tempo ao usar pasta fluida de hidróxido de cálcio para tratamento de água e ao usar uma pasta fluida de hidróxido de cálcio e magnésio misturada de acordo com os princípios da invenção. Será observado que a fonte de água mudou após um determinado tempo (Tc), sendo necessária uma mudança no protocolo de tratamento de água na usina. Os pontos de dados de triângulo representam uma pasta fluida de hidróxido de cálcio sozinho. Os pontos de dados do círculo representam um tratamento com uma pasta fluida da invenção que contém uma pasta fluida combinada de hidróxido de cálcio e hidróxido de magnésio.
[076] Em resumo, após a mudança da água natural, foi constatado que o magnésio suplementar era necessário para atingir as metas de concentração de sílica na água encanada de caldeira. Depois de mudar para a nova composição da invenção conforme descrito no presente documento, os alvos de sílica foram facilmente alcançados devido ao tamanho de partícula fina (d50 < 2,5 µm) e alta reatividade da pasta fluida de hidróxido de cálcio projetada emparelhada com o hidrato dolomítico fino. Essa pasta fluida de viscosidade estável promoveu uma remoção rápida e eficiente da dureza e precipitação de sílica. A refinaria foi capaz de evitar qualquer tratamento/produtos químicos adicionais e seus custos de equipamento associados para alcançar a qualidade final da água necessária. A solução é flexível e a química da composição com cálcio e magnésio pode ser facilmente adaptada para lidar com quaisquer mudanças futuras na água natural. EXEMPLO #2
[077] As usinas solares requerem água tratada que contém níveis mínimos de impurezas para torres de resfriamento e para limpar os espelhos dos painéis solares. Uma usina solar no oeste dos EUA trata até 4.000 gpm (15,2 m³/min) de água subterrânea e água recirculada dos processos da usina que requerem tratamento para reduzir a dureza, sílica e outros contaminantes. A água que entra contém uma dureza total de aproximadamente 500 ppm, níveis de sílica de aproximadamente 40 ppm e um pH de 8,2. Durante um primeiro período de tempo, a água é tratada para remoção de dureza e ajuste de pH com uso de uma média anual de 235 ppm em peso de pasta fluida de hidróxido de cálcio, Ca(OH)2. O sulfato de magnésio (MgSO4) é ainda usado para precipitar a sílica, dosada a uma média anual de 812 ppm por peso.
[078] Em um segundo período de tempo, a usina troca a pasta fluida de hidróxido de cálcio e o sulfato de magnésio para a mistura da invenção para tratamento de água. A mistura tem uma razão de aproximadamente 59% de hidróxido de cálcio e 41% de hidróxido de magnésio. A pasta fluida de mistura usada tem um baixo teor de sólidos de 10% de sólidos em peso e aproximadamente 252 ppm em peso da mistura Ca/Mg é doseada em um clarificante. Com uso da pasta fluida Ca/Mg no clarificante, os alvos de sílica (teor de sílica inferior a 15 ppm após o tratamento de água) foram facilmente alcançados devido ao tamanho de partícula fina e alta reatividade da pasta fluida de hidróxido de cálcio emparelhada com o hidrato dolomítico fino. Essa pasta fluida também promoveu resposta rápida do pH e remoção eficiente da dureza. A pasta fluida Ca/Mg substituiu com sucesso e completamente o hidróxido de cálcio para aumento do pH e amaciamento da água. O mesmo também substituiu uma quantidade significativa de sulfato de magnésio (35%) usado para precipitação de sílica no clarificante. Todas as metas de química da água são alcançadas e apresentam desempenho semelhante ou melhor ao usar a pasta fluida de Ca/Mg.
[079] A mistura Ca/Mg não substituiu completamente o sulfato de magnésio nesse local devido à necessidade substancial de magnésio necessária para precipitar as altas concentrações de sílica.
[080] A pasta fluida de Ca/Mg tem uma razão de hidróxido de cálcio para hidróxido de magnésio destinada a aumentar rapidamente o pH no clarificante para amaciamento de água. Uma vez que essa demanda química é atendida, a demanda de hidróxido de magnésio é avaliada. Assim, a porcentagem final de hidróxido de cálcio é dominante e impulsiona o aumento do pH. O pH é o fator determinante nas taxas de dosagem, o que deixa a razão de magnésio incompleta sem magnésio suplementar por meio de sulfato de magnésio.
[081] A usina solar obteve economias de custo significativas com uso da mistura Ca/Mg e substituindo-se parcialmente o sulfato de magnésio. A substituição parcial bem-sucedida do sulfato de magnésio demonstra que o hidróxido de magnésio presente na mistura Ca/Mg tem capacidade de precipitar a sílica com eficiência.
[082] A Figura 3 mostra as concentrações de sílica na saída de clarificante após o tratamento com hidróxido de cálcio e MgSO4 durante um período de 10 meses e uma pasta fluida de Ca/Mg com redução significativa de MgSO4 após o período de 10 meses. O principal indicador de desempenho é uma concentração de sílica inferior a 15 ppm.
[083] A Figura 4 mostra o pH da saída do clarificante após o tratamento com hidróxido de cálcio e MgSO4 durante um período de 10 meses e com uma pasta fluida de Ca/Mg com redução significativa de MgSO4 após o período de 10 meses. O principal indicador de desempenho é 10,4 a 11,0.
[084] Uma invenção foi fornecida com várias vantagens. O produto de pasta fluida combinada da invenção fornece um único produto para controle simultâneo de dureza e sílica na água encanada da caldeira que atende aos requisitos acima mencionados, bem como oferece as seguintes vantagens adicionais: - Número e volume mínimo de agentes químicos a serem inventariados e manipulados, de preferência, um único produto estável em armazenamento; - Processo rápido para adequar a ingestão de água de reposição; - Produção de flocos facilmente sedimentáveis ou filtráveis; - Capaz de ser instalado em linha com uma pequena pegada espacial e demanda de energia; pH compatível com outros componentes e processos ou regulamentos de descarga.
[085] A invenção permite atingir metas de tratamento de água com uso de um único produto que tem uma viscosidade estável e bombeável por mais de um período de armazenamento de um mês; contém hidróxido de magnésio, que visa a remoção de sílica, e hidróxido de cálcio, que aumenta rapidamente o pH e promove o amaciamento de água. A quantidade de magnésio nas misturas de pasta fluida finais da invenção é suficiente para abranger as flutuações dos componentes de sílica e magnésio de ocorrência natural na água natural. A invenção, portanto, melhora o desempenho técnico, elimina o manuseio de vários produtos e reduz os custos gerais de tratamento. Além disso, esse produto combinado fornece controle de odor, uma vez que o hidróxido de cálcio prontamente disponível neutraliza rapidamente a fonte e o hidróxido de magnésio fornecem tratamento contínuo. Por fim, o produto é uma fonte de alcalinidade, pois tanto a fonte de cálcio quanto de magnésio fornece alcalinidade para o tratamento de água.
[086] Embora a invenção tenha sido mostrada em várias de suas formas, a mesma não é limitada, mas é suscetível a várias mudanças e modificações sem se afastar do espírito da mesma.

Claims (23)

REIVINDICAÇÕES
1. Pasta fluida para remover sílica de água, sendo que a pasta fluida compreende: - partículas de cal hidratada; - partículas que contém magnésio, sendo que as partículas que contém magnésio são selecionadas a partir do grupo que consiste em pelo menos partículas de cal dolomítica parcialmente hidratada, partículas de hidróxido de magnésio e partículas de óxido de magnésio ou uma combinação das mesmas; - uma fonte de água para formar uma pasta fluida; e em que a pasta fluida resultante é caracterizada por ter um teor de sólidos na faixa de cerca de 25% a cerca de 60% em peso na pasta fluida.
2. Pasta fluida, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a porcentagem de cálcio para magnésio expressa como uma porcentagem de hidróxido de cálcio para hidróxido de magnésio na pasta fluida combinada estar em uma faixa de 66 a 99% Ca(OH)2 a 1 a 44% Mg(OH)2 por peso seco.
3. Pasta fluida, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por a cal hidratada ter um teor de cal disponível de pelo menos 80% em peso da cal hidratada medida de acordo com a ASTM C25 ou EN 459-2:2010.
4. Pasta fluida, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada por a pasta fluida mante ou mais.
5. Pasta fluida, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada por as partículas de cal hidratada terem um d90 de 5 a 150 µm.
6. Pasta fluida, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por as partículas de cal hidratada terem uma d50 de 2 a 20 µm.
7. Pasta fluida, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada por a cal dolomítica, pelo menos parcialmente hidratada, ou partículas de hidróxido de magnésio ou óxido de magnésio ou a combinação das mesmas ter uma d 90 compreendida entre 10 e 100 µm.
8. Pasta fluida, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada por a distribuição de partícula d90 estar entre 40 e 55 µm.
9. Pasta fluida, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada por a cal dolomítica, pelo menos parcialmente hidratada, ou partículas de hidróxido de magnésio ou óxido de magnésio ou uma combinação das mesmas ter uma d 50 entre 2 e 10 µm.
10. Pasta fluida, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por a distribuição de tamanho de partícula d50 estar entre 3 e 3.5 µm.
11. Pasta fluida, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por ter
12. Pasta fluida, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por compreender ainda um dispersante nomeadamente de tipo policarboxilato em uma quantidade compreendida entre 0,5 e 5% em peso, com base no peso total da cal hidratada.
13. Pasta fluida, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por compreender ainda um aditivo selecionado a partir do grupo que consiste em açúcares, um agente anti-incrustante e/ou um composto dispersante adicional, presentes em uma quantidade de até 2% em peso em peso da cal hidratada.
14. Processo para fabricar uma pasta fluida útil para remover sílica de água, sendo que o processo é caracterizado por compreender as etapas de: misturar, em um meio aquoso, (1) cal hidratada na forma de uma pasta fluida aquosa ou de um pó com (2) pelo menos parcialmente cal dolomítica hidratada ou partículas de hidróxido de magnésio ou óxido de magnésio ou uma combinação das mesmas, na forma de uma pasta fluida aquosa ou de um pó, e em que as quantidades de cal dolomítica, ou partículas de hidróxido de magnésio ou óxido de magnésio ou a combinação das mesmas são fornecidas como o teor de sólidos da pasta fluida é até 60% em peso da pasta fluida.
15. Processo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por a pelo menos cal dolomítica parcialmente hidratada, ou partículas de hidróxido de magnésio ou óxido de magnésio ou uma combinação das mesmas ser fornecida em quantidades de modo que a porcentagem de hidróxido de cálcio para hidróxido de magnésio está em uma faixa compreendida de cerca de 66 a 99% Ca(OH) 2 a 1 a 44% Mg(OH)2 por peso seco.
16. Processo, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por a cal hidratada ter um teor de cal disponível de pelo menos 80%, medida de acordo com o padrão ASTM C25 ou EN 459-2:2010.
17. Processo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por as ditas partículas de cal hidratada terem uma área de superfície específica BET abaixo de cerca de 25 m²/g, em particular, abaixo de cerca de 10 m²/g.
18. Processo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por as partículas de cal hidratada terem uma d90 de 5 a 150 µm.
19. Processo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por as partículas de cal hidratada terem uma d50 de 2 a 20 µm.
20. Processo, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por a pelo menos cal dolomítica parcialmente hidratada, ou partículas de hidróxido de magnésio ou óxido de magnésio ou uma combinação das mesmas ter uma d 90 compreendida entre 10 a 100 µm.
21. Processo, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por a pelo menos cal dolomítica parcialmente hidratada, ou partículas de hidróxido de magnésio ou óxido de magnésio ou uma combinação das mesmas ter uma d 50 compreendida entre 3 e 3,5 µm.
22. Processo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por incluir a etapa de adicionar um dispersante nomeadamente de tipo policarboxilato em uma quantidade compreendida entre 0,5 e 5% em peso da cal hidratada.
23. Processo, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por compreender ainda a etapa de adicionar um aditivo selecionado a partir do grupo que consiste em açúcares, como sacarose, um agente anti-incrustante e um composto dispersante adicional adicionado em uma quantidade de até 2% em peso em peso da cal hidratada.
FLUIDA PARA REMOVER SÍLICA
DE ÁGUA E PROCESSO DE FABRICAÇÃO DA MESMA Trata-se de um produto de pasta fluida que é mostrado para tratar água tanto para amaciar a água quanto remover sílica. A pasta fluida é preparada misturando-se, em um meio aquoso, cal hidratada na forma de uma pasta fluida ou de um pó com pelo menos cal dolomítica parcialmente hidratada, ou partículas de hidróxido de magnésio ou óxido de magnésio, ou uma combinação das mesmas na forma de uma pasta fluida ou de um pó, para formar uma pasta fluida aquosa em que as quantidades da cal dolomítica, partículas de hidróxido de magnésio ou óxido de magnésio ou a combinação das mesmas são fornecidas de modo que o teor de sólidos da pasta fluida seja até 60% em peso de a pasta fluida. A pasta fluida também mantém uma viscosidade estável e bombeável por mais de um mês.
BR112020024527-5A 2018-06-04 2019-06-04 Pasta fluida para remover sílica de água e processo de fabricação da mesma BR112020024527B1 (pt)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1860781A (en) 1927-06-04 1932-05-31 Permutit Co Removing silica from water
US2504695A (en) 1945-04-14 1950-04-18 Dorr Co Process for removing silica from water by way of ion exchange
US3423311A (en) 1966-03-29 1969-01-21 Rohm & Haas Process for obtaining complete softening of waters where hardness exceeds alkalinity
US4235715A (en) 1979-02-16 1980-11-25 Water Refining Company, Inc. Process for removing alkalinity and hardness from waters
US4276180A (en) 1979-11-30 1981-06-30 Matson Jack V Industrial waste-water reuse by selective silica removal over activated alumina
US4332031A (en) 1980-03-21 1982-05-25 Pedro B. Macedo Silica removal process and alumina composition used therein
CA1181653A (en) 1981-03-24 1985-01-29 Alban Timmons Process and composition for conditioning an aqueous system
US4464353A (en) 1982-06-21 1984-08-07 Chemlime Corporation Quicklime slaking process
IE55674B1 (en) 1982-09-24 1990-12-19 Blue Circle Ind Plc Compositions comprising mineral particles in suspension and method of treating aqueous systems therewith
US5616283A (en) 1995-08-25 1997-04-01 Chemical Lime Company High solids lime as a caustic replacement
JP3944932B2 (ja) 1997-01-09 2007-07-18 栗田工業株式会社 水系の防食方法
WO1998051614A1 (en) 1997-05-12 1998-11-19 Martin Marietta Magnesia Specialties, Inc. A modified magnesium hydroxide slurry for use in treating wastewater and a process for producing thereof
JP2001149953A (ja) 1999-12-01 2001-06-05 Mitsubishi Materials Corp 地熱水の処理方法および装置
BE1015623A3 (fr) 2003-07-28 2005-06-07 Lhoist Rech & Dev Sa Suspension aqueuse calco-magnesienne et son procede de preparation.
US7670428B2 (en) * 2004-11-12 2010-03-02 Ultimate Nominees Pty Ltd. Non-toxic dispersants for hydrated lime slurries
US7819971B2 (en) 2006-12-29 2010-10-26 United States Gypsum Company Method of using landplaster as a wallboard filler
JP5273378B2 (ja) 2009-03-25 2013-08-28 三浦工業株式会社 蒸気ボイラ装置およびその運転方法
BE1020787A3 (fr) * 2012-07-12 2014-05-06 Lhoist Rech Et Dev Compose mixte calcique et magnesien et son procede de fabrication.
US9656914B2 (en) 2013-05-01 2017-05-23 Ecolab Usa Inc. Rheology modifying agents for slurries
US20150146499A1 (en) * 2013-11-25 2015-05-28 Lhoist North America, Inc. Thermally Enhanced Lime Slurry Apparatus
WO2016041643A1 (en) * 2014-09-08 2016-03-24 S.A. Lhoist Recherche Et Developpement Process for manufacturing a milk of slaked lime of great fineness and milk of lime of great fineness thereby obtained

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