BR122019007370B1 - Processo para preparar hidromagnesita em um ambiente aquoso - Google Patents
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Abstract
a presente invenção refere-se a um processo para preparar hidromagnesita em um ambiente aquoso. a invenção adicionalmente se refere a tal hidromagnesita tendo uma morfologia do tipo lamelar específica em combinação com um tamanho de partícula médio específico e ao seu uso como minerais, cargas e pigmentos nas indústrias de papel, de tinta, de borracha e de plásticos e ao uso como retardante de chama.
Description
[001] A presente invenção refere-se a um processo para preparar hidromagnesita em um ambiente aquoso. A invenção adicionalmente se refere a tal hidromagnesita tendo uma morfologia do tipo lamelar em combinação com um tamanho de partícula médio específico e ao seu uso como minerais, cargas e pigmentos nas indústrias de papel, de tinta, de borracha e de plásticos e ao uso como retardante de chama.
[002] Hidromagnesita ou carbonato de magnésio básico, que é o nome industrial padrão para hidromagnesita, é um mineral naturalmente ocorrente que é encontrado em minerais ricos em magnésio tais como serpentina e rochas ígneas ricas em magnésio, mas também como um produto de alteração de brucita em mármores de periclásio. Hidromagnesita é descrita como tendo a seguinte fórmula: Mg5(CO3)4(OH)2.4H2O
[003] Deve ser reconhecido que hidromagnesita é uma forma mineral muito específica de carbonato de magnésio e ocorre naturalmente como crostas ou cristais aciculares pequenos de cristais laminares ou aciculares. Em adição à mesma, deve ser lembrado que hidromagnesita é uma forma incomum e distinta de carbonato de magnésio e é quimicamente, fisicamente e estruturalmente diferente das outras formas de carbonato de magnésio. Hidromagnesita pode ser prontamente distinguida dos outros carbonatos de magnésio por análise por difração de raios-x, analise termogravimétrica ou análise elementar. A não ser que especificamente descritas como hidromagnesita, todas as outras formas de carbonatos de magnésio (e.g. artinita (Mg2(CO3)(OH)2.3H2O), dipingita (Mg5(CO3)4(OH)2.5H2O), giorgiosita (Mg5(CO3)4(OH)2.5H2O), pokrovskita (Mg2(CO3)(OH)2.0,5H2O), magnesita (MgCO3), barringtonita (MgCO3.2H2O), lansfordita (MgCO3.5H2O) e nesquehonita (MgCO3.3H2O)) não são hidromagnesita dentro do significado da presente invenção e não correspondem quimicamente à fórmula descrita acima.
[004] Além da hidromagnesita natural, hidromagnesitas sintéticas (ou carbonatos de magnésio precipitados) podem ser preparados. Por exemplo, US 1.361. 324, US 935.418, GB 548.197 e GB 544.907 descrevem em geral a formação de soluções aquosas de bicarbonato de magnésio (tipicamente descrito como “Mg(HCO3)2”), que é então transformado pela ação de uma base, e.g., hidróxido de magnésio, para formar hidromagnesita. Outros processos descritos na arte sugerem preparar composições contendo ambos, hidromagnesita e hidróxido de magnésio, nos quais hidróxido de magnésio é misturado com água para formar uma suspensão que é depois contatada com dióxido de carbono e uma solução aquosa básica para formar a mistura correspondente; cf. por exemplo US 5.979.461.
[005] Adicionalmente, processos gerais para preparar carbonato de magnésio são descritos na arte. Por exemplo, EP 0.526.121 descreve um compósito de carbonato de cálcio-magnésio consistindo de hidróxido de carbonato de magnésio e carbonato de cálcio e um método para a sua preparação. Ademais, GB 594.262 refere-se a um método e a um aparelho para tratar minerais contendo magnésia, tais como minerais de carbonato de cálcio e magnésio para obter os respectivos carbonatos em formas discretas e separadas, por carbonatação controlada de tal modo que os carbonatos de magnésio e cálcio possam ser separados por meios mecânicos e com conseguimento de utilitários especiais em produtos separados. US 2007194276 descreve um método de redutivamente alvejar uma pasta fluida de mineral compreendendo adicionar na pasta fluida de mineral uma quantidade efetiva de um ácido formamidina-sulfínico (FORMAMIDINE SULFINIC ACID, FAS) e uma quantidade efetiva de um boro-hidreto para redutivamente alvejar a pasta fluida de mineral.
[006] Na prática, hidromagnesita é usada em quantidades imensas nas indústrias de papel, de borracha, e de plásticos para vários propósitos tais como revestimentos, cargas, extensores e pigmentos para fabricação de papel bem como retardantes de chama em cabos e fios elétricos mas também para proporcionar resistência aos agentes químicos em fibras. Por exemplo, EP 0.543.262, EP 0.393.813, JP 21.50.436, JP 22.55.843, JP 51.70.984, JP 50.98.085 e KR 2003/0040953 descrevem composições de retardante de chama contendo hidromagnesita misturada com outros compostos de magnésio tais como huntita, dolomita e/ou hidróxido de magnésio. Nesse contexto, hidromagnesita em combinação com vários compostos de magnésio é habitualmente adicionada em uma composição de resina para proporcionar resistência à chama e resistência mecânica alta de modo que tais composições possam ser usadas como um material de revestimento ou de isolamento para cabos ou fios elétricos, materiais corta-chama, materiais de parede para várias áreas tais como o setor automotivo, para a produção de carcaças para dispositivos elétricos ou no setor de construção.
[007] Outra aplicação para hidromagnesita é descrita em WO 2009/008600 que se refere a uma fibra spandex contendo hidromagnesita e tendo resistência ao cloro sem afetar as propriedades intrínsecas do polímero de poliuretano. Ademais, WO 97/09473 descreve fibra de spandex contendo partículas de uma mistura mineral de huntita e hidromagnesita, sendo a fibra spandex é descrita como tendo pegajosidade decrescida e resistência aumentada à degradação induzida por cloro.
[008] Adicionalmente, hidromagnesita em combinação com outros compostos de magnésio é usada nas indústrias de papel com o propósito de aperfeiçoar a printabilidade, uma brilhância alta em opacidade elevada mas também lisura e brilho adequados para produtos de papel tais como revistas. Neste sentido, JP 2003/293291 descreve papel revestido produzido pela aplicação de um adesivo e de uma camada de revestimento consistindo principalmente de pelo menos uma de huntita e hidromagnesita sobre papel base, sendo que o papel revestido resultante tem brilhância alta, um efeito mascarador de superfície elevado e adequabilidade de impressão excelente.
[009] Hidromagnesita e outros compostos de magnésio, e.g. carbonato de magnésio e hidróxido de magnésio, também podem ser incorporados como uma carga em papéis de envoltório de artigos de fumar tais como cigarros ou charutos com o propósito de controlar muitas propriedades ou características físicas tais como liberação de alcatrão por baforada, taxa de queima, contagem de baforada, etc. Um aspecto particularmente importante de um artigo de fumar que pode ser controlado por tal papel de envoltório é a fumaça lateral, que é a fumaça emitida pela extremidade queimando de um artigo de fumar entre as baforadas. Contudo, visto que tal fumaça pode ser incômoda para outras pessoas próximas da pessoa fumante várias tentativas têm sido feitas para reduzir a fumaça lateral por meio do uso de vários compostos de magnésio. Por exemplo, US 5.092.306 refere-se a um envoltório de artigo de fumar, e em particular, ao papel de cigarro que usa magnesita como uma composição de carga. Outros têm utilizado misturas físicas de hidróxido de magnésio e hidromagnesita, e.g. US 5.927.288 e US 5.979.461, enquanto que outros têm feito tentativas para desenvolver composições nas quais a quantidade de hidróxido de magnésio é reduzida pela substituição deste hidróxido por outros compostos de magnésio. Por exemplo, US 5.253.660 revela um envoltório de cigarro ou charuto no qual a carga de papel consiste de dois minerais homogeneamente intermisturados, a saber huntita e hidromagnesita, sozinhos, ou misturados com carbonato de cálcio ou hidróxido de magnésio ou carbonato de cálcio e hidróxido de magnésio e carbono.
[0010] Contudo, com respeito às possíveis aplicações anteriormente mencionadas de hidromagnesita, é para ser observado que há restrições significativas relacionadas à adequabilidade das partículas de carga correspondentes ou ao seu campo de aplicação. Hidromagnesita obtida de fontes naturais ou preparada por processos descritos na arte anterior para uso como carga ou revestimentos em aplicações de papel, em artigos de fumar e/ou como retardante de chama habitualmente tem um tamanho de partícula médio de cerca de 5 μm ou maior. Neste contexto, é para ser observado que a espessura de, por exemplo, papéis de envoltório para artigos de fumar está geralmente dentro da faixa de cerca de 30 μm, de modo que a incorporação de hidromagnesita em artigos de fumar frequentemente não proporciona as propriedades desejadas tal como lisura sobre a superfície de tais artigos e, assim, as propriedades ópticas e físicas dos produtos obtidos nem sempre são satisfatórias. Adicionalmente, como bem conhecido do caulim e do seu uso como carga e revestimento de superfície no campo de aplicações de papel, a morfologia das partículas também desempenha uma função decisiva para proporcionar as propriedades ópticas e físicas desejadas tais como printabilidade boa, brilhância alta em opacidade elevada, porosidade moderada e uma lisura e um brilho favoráveis em produtos de papel tais como revistas. Para muitas aplicações, uma morfologia do tipo lamelar das partículas é elevadamente favorável para obter ditas propriedades. A obtenção de partículas tabulares tendo um tamanho de partícula pequeno seria especialmente vantajosa. Neste contexto, é adicionalmente observado que a cominuição mecânica de partículas não é habitualmente um método adequado e efetivo para obter partículas menores de hidromagnesita.
[0011] Assim, ainda há uma necessidade na arte para fornecer processos alternativos para preparar hidromagnesita, sendo que tais processos devem ser simples e baratos e devem proporcionar a possibilidade de controlar os parâmetros específicos tais como tamanho de partícula em combinação com a morfologia e a densidade das partículas obtidas.
[0012] Consequentemente, um objetivo da presente invenção é fornecer um processo alternativo para preparar hidromagnesita preferivelmente hidromagnesita tendo uma morfologia do tipo lamelar específica em combinação com tamanhos de partícula decrescidos. Outro objetivo da presente invenção pode ser visto no fornecimento de um processo para preparar hidromagnesita tendo uma densidade absoluta alta. Um outro objetivo da presente invenção pode ser visto no fornecimento de um processo para preparar hidromagnesita tendo propriedades ópticas aperfeiçoadas e especialmente um grau alto de brancura R457. Ainda um outro objetivo da presente invenção pode ser visto no fornecimento de um processo que pode ser realizado em uma maneira simples. Ainda um outro objetivo da presente invenção pode ser visto no fornecimento de um processo que pode ser realizado sob condições suaves e a hidromagnesita obtida pode ser usada diretamente sem estas de processamento adicionais complexas e caras. Ainda outro objetivo da presente invenção pode ser visto no fornecimento de um processo, no qual o material de hidromagnesita pode ser preparado com rendimento alto. Outros objetivos podem ser deduzidos da seguinte descrição da invenção.
[0013] Com o propósito de completamente atender à(s) necessidade(s) anteriormente mencionada(s) é fornecido um processo de acordo com o tema como aqui definido em reivindicação 1.
[0014] Modalidades vantajosas do método da invenção são definidas nas correspondentes subreivindicações e no relatório descritivo.
[0015] De acordo com um aspecto do presente pedido é fornecido um processo para preparar hidromagnesita em um ambiente aquoso, o processo compreendendo as etapas de: a) obter pelo menos uma fonte de óxido de magnésio; b) obter CO2 gasoso e/ou ânions contendo carbonato; c) apagar dita fonte de óxido de magnésio de etapa a) para converter o óxido de magnésio pelo menos parcialmente em hidróxido de magnésio; d) contatar o hidróxido de magnésio obtido de etapa c) com ditos CO2 gasoso e/ou ânions contendo carbonato de etapa b) para converter o hidróxido de magnésio pelo menos parcialmente em nesquehonita precipitada; e e) tratar a nesquehonita precipitada obtida de etapa d) em uma etapa de envelhecimento térmico.
[0016] Os inventores surpreendentemente verificaram que o processo anteriormente mencionado permite a produção eficiente e controlada de hidromagnesita. De acordo com o processo da presente invenção hidromagnesita tendo uma morfologia do tipo lamelar bem como tamanhos de partícula decrescidos pode ser obtida ou preparada diretamente. Mais precisamente, os inventores verificaram que a morfologia bem como os valores físicos de hidromagnesita sendo obtida por dito processo podem ser aperfeiçoados especialmente pelo controle ou ajuste das condições de processo durante a preparação de dita hidromagnesita. O processo envolve apagar uma fonte de óxido de magnésio, como óxido de magnésio “puro”, um mineral contendo óxido de magnésio ou outra fonte contendo compostos de magnésio tal como dolomita, que podem ser usados para preparar o óxido de magnésio. O hidróxido de magnésio resultante em uma etapa de processo posterior experimenta uma reação com dióxido de carbono gasoso e/ou ânions contendo carbonato resultando em nesquehonita precipitada como um produto intermediário. A temperatura de carbonização de acordo com uma modalidade da invenção deve ser controlada e preferivelmente deve estar abaixo de 35°C. Finamente, hidromagnesita é diretamente obtida após transformar dito produto intermediário precipitado por uma etapa de tratamento térmico. De acordo com uma modalidade da invenção, o produto intermediário precipitado assim obtido é moído antes do processamento posterior. A hidromagnesita obtida pelo processo da invenção proporciona várias características vantajosas, como tamanho de partícula pequeno em combinação com uma morfologia do tipo lamelar e densidade absoluta alta.
[0017] Deve ser entendido que para os propósitos da presente invenção, os seguintes termos têm os seguintes significados: “Hidromagnesita”, “carbonato de magnésio básico” ou “hidróxido de carbonato de magnésio” no significado da presente invenção define um material sinteticamente preparado de carbonato de magnésio com a fórmula química Mg5(CO3)4(OH)2.4H2O.
[0018] “Nesquehonita” no significado da presente invenção define um material sinteticamente preparado de carbonato de magnésio com a fórmula química MgCO3.3H2O ou Mg(HCO3)(OH).2H2O.
[0019] O termo “precipitação” no significado da presente invenção refere-se à formação de um material sólido em uma solução durante uma reação química.
[0020] Uma “suspensão” ou “pasta fluida” no significado da presente invenção contém sólidos insolúveis e água e opcionalmente outros aditivos e habitualmente quantidades grandes de sólidos e, assim, é mais viscosa e geralmente de densidade mais alta do que o líquido do qual é formada.
[0021] O termo “apagamento” ou “apagar” no significado da presente invenção refere-se à hidratação de óxido de magnésio pelo contato de dito composto com água ou umidade.
[0022] O termo “calcinação” no significado da presente invenção refere-se a um processo de tratamento térmico aplicado em materiais sólidos causando perda de umidade, redução ou oxidação, e a decomposição de carbonatos e outros compostos resultando em um óxido do material sólido correspondente.
[0023] O termo “carbonatação” no significado da presente invenção refere-se a um processo no qual pelo menos um grupo hidróxido é substituído por um carbonato.
[0024] O termo “envelhecimento térmico” no significado da presente invenção refere-se a um processo de tratamento térmico no qual cristais tendo inicialmente um estado de energia interna mais alto experimentam uma transformação de fase por dissolução e redeposição em cristais tendo um estado de energia interna mais baixo.
[0025] De acordo com outro aspecto da presente invenção, é obtida hidromagnesita, sendo que dita hidromagnesita é obtenível pelo processo da invenção para preparar hidromagnesita. A hidromagnesita preferivelmente tem uma morfologia do tipo lamelar em combinação com um tamanho de partícula decrescido e propriedades físicas e ópticas aperfeiçoadas. De acordo com um outro aspecto, dita hidromagnesita obtenível pelo processo da presente invenção tem uma densidade aumentada. De acordo com outro aspecto, a presente invenção refere-se ao uso de dita hidromagnesita como mineral, carga e pigmento em indústrias de papel, de tinta, de borracha e plásticos e ao seu uso como retardante de chama.
[0026] De acordo com uma modalidade preferida da presente invenção, a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio contém óxido de magnésio, magnesita, dolomita, huntita, carbonato de magnésio, hidróxido de magnésio, brucita ou suas misturas.
[0027] De acordo com outra modalidade preferida do processo da invenção, o CO2 gasoso provém de um fornecimento externo de CO2 ou da recirculação de CO2 ou de ambos.
[0028] De acordo com ainda outra modalidade preferida do processo da invenção, os ânions contendo carbonato são selecionados do grupo consistindo de carbonato de sódio, carbonato de potássio, hidrogeno- carbonato de sódio, hidrogeno-carbonato de potássio ou suas misturas
[0029] De acordo com uma modalidade preferida do processo da invenção, a temperatura inicial de etapa d) é ajustada para uma temperatura entre 5°C e 35°C e muito mais preferivelmente para uma temperatura entre 10°C e 30°C.
[0030] De acordo com outra modalidade preferida da presente invenção, a etapa de envelhecimento térmico de etapa e) é realizada em uma temperatura de pelo menos 90°C, preferivelmente dentro da faixa entre 90°C e 150°C, mais preferivelmente em uma temperatura de entre 110°C e 140°C, ainda mais preferivelmente em uma temperatura de entre 120°C e 135°C e muito mais preferivelmente em uma temperatura de cerca de 130°C.
[0031] De acordo com ainda outra modalidade preferida da presente invenção, a etapa de envelhecimento térmico é realizada por um período de tempo de 20 min a 60 min, preferivelmente por um período de tempo de 20 min a 40 min e muito mais preferivelmente por um período de tempo de 25 min a 35 min.
[0032] De acordo com uma modalidade preferida da presente invenção, a nesquehonita precipitada obtida em etapa d) é moída antes da etapa de envelhecimento térmico de etapa e).
[0033] De acordo com outra modalidade preferida da presente invenção, a nesquehonita precipitada obtenível após a moagem contém partículas das quais pelo menos 50% em peso têm um tamanho de partícula médio de menor do que 25 μm, mais preferivelmente de menor do que 20 μm, ainda mais preferivelmente de menor do que 15 μm e muito mais preferivelmente de menor do que 10 μm.
[0034] De acordo com ainda outra modalidade preferida da presente invenção, a hidromagnesita obtenível pelo processo tem uma área superficial específica BET de 10 m2/g a 150 m2/g, mais preferivelmente de 10 m2/g a 100 m2/g e muito mais preferivelmente de 20 m2/g a 70 m2/g.
[0035] De acordo com uma modalidade preferida da presente invenção, a hidromagnesita obtenível pelo processo tem um grau de brancura R457 de pelo menos 80 %, mais preferivelmente de pelo menos 85 %, ainda mais preferivelmente de entre 85 % e 99 % e muito mais preferivelmente de entre 85 % e 99 %.
[0036] De acordo com outra modalidade preferida da presente invenção, a hidromagnesita obtida pelo processo contém partículas tendo um tamanho de partícula médio D50 de menor do que 20 μm, preferivelmente de menor do que 15 μm, mais preferivelmente de menor do que 10, e muito mais preferivelmente de menor do que 5 μm.
[0037] De acordo com ainda outra modalidade preferida da presente invenção, a hidromagnesita obtida pelo processo é posteriormente tratada com ácidos graxos, preferivelmente selecionados do grupo consistindo de um ou mais ácidos graxos selecionados de ácido esteárico, ácido palmítico, ácido behênico, ácido montânico, ácido cáprico, ácido láurico, ácido mirístico, ácido isoesteárico e ácido cetórico.
[0038] Figura 1 mostra um fluxograma simplificado ilustrando o processo para preparar hidromagnesita de acordo com o processo da presente invenção.
[0039] Como explanado acima, o processo da invenção para preparar hidromagnesita tendo propriedades ópticas e físicas aperfeiçoadas compreende as etapas a), b), c), d) e e). A seguir, é feita referência com mais detalhes a presente invenção e especialmente as etapas anteriormente citadas do processo da invenção para preparar suspensões de carbonato de magnésio tendo uma morfologia específica em combinação com tamanho de partícula decrescido bem como excelentes propriedades ópticas e físicas. Aquelas pessoas experientes na arte entenderão que muitas modalidades aqui descritas podem ser combinadas ou aplicadas juntas.
[0040] De acordo com a etapa a) do processo da presente invenção, é obtida pelo menos uma fonte de óxido de magnésio.
[0041] A pelo menos uma fonte de óxido de magnésio no significado da presente invenção refere-se a: - óxido de magnésio; e/ou - um material no qual óxido de magnésio ocorre naturalmente; e/ou - um material no qual pelo menos um composto de magnésio ocorre que pode ser convertido em óxido de magnésio.
[0042] Consequentemente, a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio é preferivelmente selecionada de óxido de magnésio, minerais contendo óxido de magnésio, minerais contendo magnésio e suas misturas. Fontes de óxido de magnésio preferidas são magnesita e dolomita, para as quais uma etapa de calcinação é necessária para converter os compostos contendo magnésio no desejado óxido de magnésio.
[0043] No caso no qual a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio é selecionada de óxido de magnésio, dito óxido de magnésio está preferivelmente na forma de um pó tendo um teor de óxido de magnésio de maior do que 95% em peso e mais preferivelmente de maior do que 98% em peso, baseado no peso do pó. Em uma modalidade preferida, as partículas de óxido de magnésio no pó são partículas de tamanho pequeno; i.e. as partículas de óxido de magnésio têm um valor de tamanho de partícula médio D99 de menor do que 100 μm e um valor D95 de menor do que 75 μm, conforme determinado por difração de laser usando o instrumento analisador de tamanho de partícula CILAS 920 de CILAS, Orleans, França.
[0044] Um material no qual uma forma de óxido de magnésio naturalmente ocorre é entendido como sendo um mineral contendo óxido de magnésio. Um exemplo de tal mineral rico em óxido de magnésio é representado por exemplo por periclásio, que ocorre naturalmente em contato com rochas metamórficas e é um componente principal da maioria dos tijolos refratários básicos.
[0045] Em contraste, um material do qual óxido de magnésio pode ser sinteticamente obtido, i.e. pode ser convertido em óxido de magnésio pode ser qualquer material contendo magnésio, por exemplo, materiais contendo hidróxido de magnésio e/ou carbonato de magnésio. Se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio é um material contendo magnésio, dito material contém o(s) composto(s) de magnésio preferivelmente em uma quantidade de pelo menos 15% em peso, mais preferivelmente de pelo menos 25% em peso e muito mais preferivelmente de pelo menos 40% em peso baseada no peso total do material contendo magnésio.
[0046] No caso no qual a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio é um material contendo magnésio, dito material é preferivelmente selecionada de carbonato de magnésio, hidróxido de magnésio, magnesita, brucita, dolomita, huntita, salmoura rica em cloreto de magnésio, água do mar da qual óxido de magnésio pode ser obtido e suas misturas. Neste contexto, o termo “carbonato de magnésio” de acordo com a presente invenção contém carbonato de magnésio anidro bem como formas de carbonato de magnésio contendo água (hidrato) de cristal.
[0047] De acordo com a presente invenção, a fonte de óxido de magnésio de etapa a) do processo da presente invenção não é restrita aos materiais e/ou minerais específicos descritos acima. Mais exatamente qualquer mineral e/ou material pode ser usado desde que o dito mineral e/ou material contenha uma quantidade suficiente de óxido de magnésio e/ou um correspondente mineral contendo óxido de magnésio e/ou a material ou mineral que pode ser pelo menos parcialmente convertido em óxido de magnésio.
[0048] Dita conversão pelo menos parcial de um composto de magnésio em óxido de magnésio é preferivelmente realizada por calcinação ditos materiais. Dita etapa de calcinação pode ser conduzida por qualquer processo de calcinação convencional conhecido pela pessoa experiente.
[0049] Em uma modalidade preferida, a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio é magnesita (MgCO3), que é um mineral frequentemente ocorrente meramente exclusivamente consistindo de carbonato de magnésio anidro. Tal material no significado da presente invenção seria considerado como material contendo magnésio. Dita magnesita é preferivelmente calcinada em temperaturas de cerca de 600°C a 900°C com o objetivo de obter óxido de magnésio na forma de magnesita calcinada cáustica. As partículas obtidas de magnesita calcinada cáustica são caracterizadas por sua porosidade alta e possuem uma reatividade elevada devido à sua superfície interna grande e, assim, são especialmente adequadas para os propósitos da presente invenção. Alternativamente ou adicionalmente, outras formas de carbonato de magnésio, por exemplo, carbonato de magnésio sinteticamente preparado na forma anidra e/ou formas contendo água de cristal e/ou outras formas naturalmente ocorrentes de carbonato de magnésio também podem ser usadas para obter a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio. Os carbonatos de magnésio também podem ser calcinados sob as mesmas condições que as aplicadas para magnesita com o propósito de converter estes carbonatos de magnésio pelo menos parcialmente em óxido de magnésio.
[0050] Preferivelmente, a magnesita calcinada cáustica obtida tem um teor de óxido de magnésio de maior do que 85% em peso, mais preferivelmente maior do que 90% em peso e muito mais preferivelmente de maior do que 92% em peso, baseado no peso total da magnesita calcinada cáustica. Em uma modalidade preferida, dita magnesita calcinada cáustica tem um teor de óxido de magnésio de entre 90% em peso e 99% em peso e muito mais preferivelmente de entre 92% em peso e 98% em peso, baseado no peso total da magnesita calcinada cáustica. Óxido de magnésio obtido de outros carbonatos de magnésio tem preferivelmente um teor de óxido de magnésio de maior do que 90% em peso, por exemplo dentro da faixa entre 95% em peso e 99% em peso, baseado no peso total do óxido de magnésio.
[0051] As partículas da magnesita calcinada cáustica e/ou do óxido de magnésio obtido de outras formas de carbonato de magnésio preferivelmente têm uma distribuição de tamanhos de partícula como convencionalmente utilizada para o(s) material(ais) envolvido(s) em um processo correspondente para converter uma fonte de óxido de magnésio pelo menos parcialmente em hidróxido de magnésio como usado em etapa c) do processo da presente invenção. Em geral, as partículas de magnesita calcinada cáustica e/ou partículas de óxido de magnésio obtidas de outras formas de carbonato de magnésio têm um valor de tamanho de partícula médio D50 de 1 μm a 100 μm, preferivelmente de 5 μm a 50 μm e muito mais preferivelmente de 10 μm a 25 μm, por exemplo entre 15 μm e 20 μm, conforme determinado por difração de laser usando o instrumento analisador de tamanho de partícula CILAS 920 de CILAS, Orleans, França.
[0052] Como aqui usado e como geralmente definido na arte, o valor D50 é definido como o tamanho no qual 50% (o ponto mediano) da massa de partículas corresponde às partículas tendo um tamanho de partícula igual ao valor especificado.
[0053] No caso no qual o material contendo magnésio é hidróxido de magnésio ou um material contendo um teor alto de hidróxido de magnésio, dito material pode ser diretamente submetido à etapa d) do processo da presente invenção. Alternativamente ou adicionalmente, dito material contendo magnésio pode ser primeiro submetido à etapa c) de apagamento do processo da presente invenção.
[0054] Em outra modalidade preferida, a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio é dolomita que é meramente composta de carbonato de cálcio e magnésio (CaMg(CO3)2) e representando assim um mineral contendo magnésio. Para os propósitos da presente invenção, qualquer variedade disponível de dolomita pode ser usada como a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio. Contudo, em uma modalidade preferida, a dolomita é dolomita branca representando uma dolomita relativamente pura que pode ser e.g. obtida ou extraída de depósitos de Norwegian Talc Hammerfall. Com o propósito de converter o composto de magnésio, i.e. os carbonatos, contidos em dita dolomita pelo menos parcialmente em óxido de magnésio, a dolomita é preferivelmente calcinada em temperaturas altas, sendo que dita etapa de calcinação pode ser realizada por qualquer processo de calcinação convencional conhecido pela pessoa experiente.
[0055] Em uma modalidade preferida, a dolomita é calcinada em temperaturas de entre 900°C e 1200°C e mais preferivelmente em uma temperatura de entre 1000°C e 1100°C com o objetivo de obter dolomita queimada (MgO.CaO). Alternativamente, a dolomita é calcinada em temperaturas de entre 600°C e 900°C, mais preferivelmente de entre 600°C e 800°C e muito mais preferivelmente em uma temperatura de cerca de 750°C com o objetivo de obter dolomita semi-queimada (MgO.CaCO3). As características químicas tal como reatividade da dolomita queimada ou semi- queimada, i.e. do óxido de magnésio obtido, dependem principalmente das temperaturas e do processo de calcinação usados que são bem conhecidos pela pessoa experiente. Por exemplo, se a dolomita é calcinada em uma temperatura na faixa de 1000°C a 1100°C com o objetivo de obter dolomita queimada, dita temperatura é preferivelmente mantida por um período de tempo de entre 30 min a 120 min e muito mais preferivelmente por um período de tempo de entre 45 min e 90 min, por exemplo por cerca de 60 min.
[0056] A dolomita submetida ao processo de calcinação tem preferivelmente uma distribuição de tamanhos como convencionalmente utilizada para o(s) material(ais) envolvido(s) em um correspondente processo de calcinação para obter dolomita queimada ou semi-queimada. Neste contexto, é para ser observado que dolomita bem como outros minerais contendo magnésio, tal como por exemplo magnesita usada como a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio de acordo com a presente invenção, estão habitualmente na forma de rochas e grãos de vários tamanhos. Para obter uma quantidade suficiente de óxido de magnésio tendo uma reatividade alta suficiente e/ou uma área superficial específica suficiente, ditas rochas e/ou ditos grãos são preferivelmente cominuídas(os) por uma etapa de processamento mecânico antes da calcinação de ditos materiais ricos em magnésio resultando em uma redução do tamanho de grão original. Como uma consequência da cominuição, o tamanho de grão médio das partículas obtidas está preferivelmente na faixa de 1 mm a 250 mm, preferivelmente na faixa de 1 mm a 150 mm, ainda mais preferivelmente na faixa de 1 mm a 100 mm e muito mais preferivelmente na faixa de 1 mm a 75 mm. Em uma modalidade preferida, ditas partículas têm preferivelmente um tamanho de grão médio dentro da faixa entre 10 mm e 50 mm, conforme medido por peneiração em peneiras de teste analítico de Retsch®, Alemanha, e determinação das frações mássicas das faixas de tamanho selecionadas.
[0057] Tais etapas de cominuição podem, por exemplo, ser realizadas sob condições tais que o refinamento predominantemente resulte de impactos com um corpo secundário, i.e. em um ou mais de um moinho de bolas vertical, um moinho de bastões, um moinho vibratório, um triturador de rolo, e um moinho de impacto centrífugo, um moinho de atrição, um moinho de pinos, um moinho de martelos, um pulverizador, um moinho picotador, um moinho quebrador de grumos (desterroador), um moinho cortador de facas, ou outro tal equipamento conhecido pela pessoa experiente, ou pode ser realizada sob condições tais que ocorre moagem autógena. Em uma modalidade preferida, tal etapa de cominuição é realizada por moagem de rochas e grãos de, por exemplo dolomita pelo uso de um moinho de bolas.
[0058] No caso no qual minerais contendo magnésio têm sido calcinados e são subsequentemente usados como a correspondente fonte de óxido de magnésio em etapa c) do processo da presente invenção, dita etapa de cominuição pode, alternativamente ou adicionalmente, ser realizada após dito material contendo magnésio ter sido calcinado, i.e. a antes da c) do processo da presente invenção. Se óxido de magnésio e/ou minerais contendo óxido de magnésio são usados como a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio, tal etapa de cominuição também pode ser realizada antes da etapa c) do processo da presente invenção. Tal cominuição antes da etapa c) do processo da presente invenção é preferivelmente realizada se houver uma distribuição de tamanhos de partícula da fonte de óxido de magnésio que é considerada muito ampla e/ou se o diâmetro médio da fonte de óxido de magnésio estiver acima de 150 μm. Consequentemente, as partículas da fonte de óxido de magnésio usadas na etapa c) do processo da presente invenção são preferivelmente de um valor de tamanho de partícula médio D50 de 1 μm a 150 μm, mais preferivelmente de 5 μm a 100 μm e muito mais preferivelmente de 10 μm a 75 μm, conforme medido por difração de laser usando o instrumento analisador de tamanho de partícula CILAS 920 de CILAS, Orleans, França.
[0059] De acordo com a etapa b) do processo da presente invenção, são obtidos CO2 gasoso e/ou ânions contendo carbonato.
[0060] O dióxido de carbono obtido em etapa b) pode estar em qualquer forma de CO2 gasoso, por exemplo, dióxido de carbono, ou um gás contendo dióxido de carbono ou ácido carbônico, i.e. dióxido de carbono dissolvido em água.
[0061] Em uma modalidade preferida, o CO2 gasoso é derivado do efluente gasoso obtido por calcinação de várias fontes de óxido de magnésio obtidas em etapa a) do mesmo processo, i.e. o dióxido de carbono gasoso é fornecido pela recirculação de CO2. Por calcinação de tais fontes tal como carbonato de magnésio, por exemplo, na forma de magnesita, uma temperatura crescente durante o processo de calcinação aumenta a quantidade de gás dióxido de carbono liberado durante o processo. Preferivelmente, o dióxido de carbono gerado é liberado do vaso de reação porque o óxido de magnésio tem uma afinidade para absorver umidade bem como dióxido de carbono, de modo que dito composto experimente a reação inversa para o carbonato de magnésio. Tais gases contêm aproximadamente 5% a 40% em volume de CO2 e são preferivelmente usados após purificação e, opcionalmente supra-concentração ou diluição do efluente gasoso.
[0062] Adicionalmente ou alternativamente, o dióxido de carbono pode ser fornecido como uma fonte externa tal como de um cilindro de aço ou de gases de combustão e/ou de gases de exaustão de processos industriais usando fornos e fornalhas e/ou reações adequadas de sais de carbonato com ácidos etc.. Contudo, é para ser observado que a fonte de dióxido de carbono fornecida em etapa b) do processo da invenção não é particularmente limitada desde que dita fonte não contenha gás reativo.
[0063] O dióxido de carbono gasoso de etapa b) pode ser fornecido em uma forma concentrada ou em uma forma diluída. Se o dióxido de carbono gasoso é fornecido em uma forma diluída, o dióxido de carbono é preferivelmente fornecido misturado com ar ou semelhante.
[0064] Neste caso, o dióxido de carbono gasoso fornecido em etapa b) do processo da presente invenção tem, em termos de volume, uma concentração em, por exemplo, ar de menor do que 40% em volume, mais preferivelmente menor do que 35% em volume e muito mais preferivelmente entre 10% em volume e 30% em volume baseada no volume total da composição gasosa. O teor mínimo de dióxido de carbono na fonte de dióxido de carbono pode ser cerca de 8% em volume, baseado no volume total da composição gasosa.
[0065] Adicionalmente ou alternativamente, ânions contendo carbonato são fornecidos em etapa b) do processo da presente invenção. Os ânions contendo carbonato de etapa b) podem ser fornecidos em qualquer forma de sais de carbonato que são solúveis em água, i.e. se dissolvem em água para formar uma solução homogênea. Em uma modalidade preferida, ânions contendo carbonato referem-se aos sais de carbonato, que quando misturados com água deionizada proporcionam uma solubilidade de maior do que 50 g/L a 20°C, preferivelmente de maior do que 100 g/L a 20°C, mais preferivelmente de maior do que 150 g/L a 20°C e muito mais preferivelmente de maior do que 200 g/L a 20°C.
[0066] Consequentemente, os ânions contendo carbonato de etapa b) são preferivelmente selecionados do grupo consistindo de carbonatos de metal alcalino e/ou hidrogeno-carbonatos de metal alcalino, sendo que o íon e metal alcalino do carbonato de metal alcalino e/ou do hidrogeno-carbonato de metal alcalino é selecionado de sódio, potássio e suas misturas. Carbonato de sódio, carbonato de potássio, hidrogeno-carbonato de sódio, hidrogeno-carbonato de potássio e suas misturas são ânions contendo carbonato preferidos de etapa b) do processo da presente invenção. Em uma modalidade preferida, os ânions contendo carbonato são carbonato de sódio.
[0067] No contexto da presente invenção, o termo “carbonato de sódio” deve incluir carbonato de sódio na forma anidra bem como nas formas contendo água (hidrato) de cristal. Em uma modalidade preferida, o carbonato de sódio da presente invenção é carbonato de sódio anidro (Na2CO3) ou carbonato de sódio deca-hidratado (Na2CO3.10H2O).
[0068] O termo “carbonato de potássio” também se refere ao carbonato de potássio na forma anidra bem como formas contendo água (hidrato) de cristal. Preferivelmente, o carbonato de potássio da presente invenção é carbonato de potássio anidro (K2CO3).
[0069] No contexto da presente invenção, o termo “hidrogeno- carbonato de sódio” deve incluir hidrogeno-carbonato de sódio na forma anidra bem como formas contendo água (hidrato) de cristal. Preferivelmente, o hidrogeno-carbonato de sódio da presente invenção é hidrogeno-carbonato de sódio anidro (NaHCO3).
[0070] No contexto da presente invenção, o termo “hidrogeno- carbonato de potássio” também deve incluir hidrogeno-carbonato de potássio na forma anidra bem como formas contendo água (hidrato) de cristal. Preferivelmente, o hidrogeno-carbonato de potássio da presente invenção é hidrogeno-carbonato de potássio anidro (KHCO3).
[0071] No caso de ânions contendo carbonato serem fornecidos em etapa b) do processo da presente invenção, ditos ânions contendo carbonato podem ser fornecidos em qualquer forma sólida apropriada, e.g. na forma de grânulos ou um pó. Alternativamente, ditos ânions contendo carbonato podem ser fornecidos na forma de uma suspensão ou solução.
[0072] De acordo com a etapa c) do processo da presente invenção, dita pelo menos uma fonte de óxido de magnésio de etapa a) é apagada para converter pelo menos uma parte do óxido de magnésio em hidróxido de magnésio.
[0073] “Apagamento” no significado da presente invenção refere-se a um processo no qual o óxido de magnésio é hidratado. Assim, o termo “apagamento” refere-se a um processo de adição de água em óxido de magnésio para produzir hidróxido de magnésio. Consequentemente, as partículas de óxido de magnésio da pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) são hidratadas em um processo de apagamento, que é realizado pelo contato do óxido de magnésio da pelo menos uma fonte de óxido de magnésio com água. De acordo com o processo da invenção o óxido de magnésio é pelo menos parcialmente convertido em hidróxido de magnésio.
[0074] A água a ser usada no processo de etapa c) de apagamento pode ser qualquer água disponível tal como água de torneira e/ou água deionizada. Preferivelmente, a água utilizada para apagamento de pelo menos uma fonte de óxido de magnésio de etapa a) é água de torneira.
[0075] Em uma modalidade preferida da presente invenção, a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio de etapa a) é adicionada na água em uma porção e/ou continuamente durante um período de 1 h ou menos, preferivelmente durante um período de 45 min ou menos, mais preferivelmente durante um período de 30 min ou menos e muito mais preferivelmente durante um período de 15 min ou menos para dar ou obter um teor de sólido adequado na suspensão resultante. Em outra modalidade preferida, a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio de etapa a) é adicionada em água durante um período de 10 min ou menos para um teor de sólido adequado na suspensão resultante. Em uma outra modalidade preferida da presente invenção, a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio de etapa a) é adicionada na água em várias porções para um teor de sólido adequado na suspensão resultante, preferivelmente em duas a cinco porções, mais preferivelmente em duas a quatro porções, ainda mais preferivelmente em duas a três porções e muito mais preferivelmente em duas porções.
[0076] No caso no qual a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio de etapa a) é adicionada na água em várias porções, a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio de etapa a) é preferivelmente adicionada em porções aproximadamente iguais na água em porções aproximadamente iguais na água. Como uma alternativa, também é possível adicionar a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio de etapa a) em porções diferentes na água, i.e. em porções maiores e menores. Em uma modalidade preferida, a porção maior é adicionada primeiro seguida pela adição da porção menos da pelo menos uma fonte de óxido de magnésio na suspensão resultante com o propósito de apagar ou hidratar a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a). Em outra modalidade preferida, a porção menor da pelo menos uma fonte de óxido de magnésio de etapa a) é adicionada primeiro seguida pela adição da porção maior na água com o propósito de converter a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio de etapa a) pelo menos parcialmente em hidróxido de magnésio.
[0077] A proporção da pelo menos uma fonte de óxido de magnésio de etapa a) para água é preferivelmente ajustada em uma tal maneira que a suspensão desenvolva uma viscosidade suficiente ou adequada. Em uma modalidade preferida, um excesso considerável de água é usado, de modo que a proporção de água para a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio na suspensão seja tal que a proporção (volume de água) : (volume da pelo menos uma fonte de óxido de magnésio) seja de 40:1 a 3:1, mais preferivelmente de 30:1 a 3:1 e muito mais preferivelmente de 20:1 a 3:1. Por exemplo, se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio é selecionada de magnesita calcinada cáustica, a proporção de água para magnesita calcinada cáustica na suspensão pode ser tal que a proporção (volume de água) : (volume de magnesita calcinada cáustica) é de 40:1 a 5:1, mais preferivelmente de 30:1 a 10:1 e muito mais preferivelmente de 20:1 a 15:1. No caso no qual a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio de etapa a) é selecionada de dolomita queimada, a proporção de água para a dolomita queimada na suspensão pode ser tal que a proporção (volume de água) : (volume de dolomita queimada) é de 30:1 a 3:1, mais preferivelmente de 20:1 a 3:1 e muito mais preferivelmente de 10:1 a 3:1. Em outra modalidade preferida, a suspensão aquosa resultante compreendendo água e a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) tem um teor de sólido de entre 1% em peso e 20% em peso e muito mais preferivelmente entre 1,5% em peso e 17,5% em peso, baseado no peso total da suspensão.
[0078] Em uma modalidade preferida, dita suspensão tem um teor de sólido mais baixo se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) tem teor mais alto de óxido de magnésio. O termo “teor alto” no significado da presente invenção refere-se a uma quantidade de óxido de magnésio ou composto de magnésio que pode ser convertido em óxido de magnésio na correspondente fonte de óxido de magnésio de pelo menos 70% em peso, baseada no peso seco total da fonte de óxido de magnésio. Por exemplo, se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) é óxido de magnésio e/ou um mineral contendo óxido de magnésio tendo um teor alto de óxido de magnésio e/ou um material contendo magnésio tendo um teor alto do composto de magnésio que pode ser convertido em óxido de magnésio, o teor de sólido na suspensão pode estar dentro da faixa entre 1% em peso e 15% em peso, mais preferivelmente dentro da faixa entre 1,5% em peso e 12,5% em peso e muito mais preferivelmente dentro da faixa entre 2% em peso e 10% em peso baseado no peso total da suspensão. Tal teor de sólido é preferivelmente ajustado se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) é selecionada de óxido de magnésio, periclásio, magnesita, carbonato de magnésio, hidróxido de magnésio e suas misturas. Por exemplo, se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) é magnesita calcinada cáustica obtida por calcinação magnesita, o teor de sólido na suspensão está preferivelmente dentro da faixa entre 1% em peso e 12,5% em peso, está mais preferivelmente dentro da faixa entre 1,5% em peso e 10% em peso, ainda está mais preferivelmente dentro da faixa entre 2% em peso e 7,5% em peso e está muito mais preferivelmente dentro da faixa entre 4% em peso e 6% em peso, por exemplo entre 4,5% em peso e 5,5% em peso baseado no peso total da suspensão.
[0079] Em outra modalidade preferida, dita suspensão pode ter um teor de sólido mais alto se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) tem um teor mais baixo de óxido de magnésio. O termo “teor baixo” no significado da presente invenção refere-se a uma quantidade de óxido de magnésio ou composto de magnésio que pode ser convertido em óxido de magnésio na correspondente fonte de óxido de magnésio de menor do que 70% em peso, baseada no peso seco total da fonte de óxido de magnésio. Por exemplo, se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) é um mineral contendo óxido de magnésio tendo um teor baixo de óxido de magnésio e/ou um material contendo magnésio tendo um teor baixo do composto de magnésio que pode ser convertido em óxido de magnésio, o teor de sólido na suspensão pode estar dentro da faixa entre 10% em peso e 20% em peso, está mais preferivelmente dentro da faixa entre 10% em peso e 17,5% em peso e está muito mais preferivelmente dentro da faixa entre 12,5% em peso e 17,5% em peso baseado no peso total da suspensão. Tal teor de sólido é preferivelmente ajustado se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) é selecionada de dolomita, huntita e suas misturas. Por exemplo, se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) é dolomita queimada obtida calcinação dolomita, o teor de sólido na suspensão está preferivelmente dentro da faixa entre 10% em peso e 20% em peso, está mais preferivelmente dentro da faixa entre 12,5% em peso e 17,5% em peso e está muito mais preferivelmente dentro da faixa entre 15% em peso e 17,5% em peso, por exemplo entre 16% em peso e 17% em peso baseado no peso total da suspensão.
[0080] Dependendo do equipamento e das condições do sítio, o processo de apagamento é preferivelmente realizado com água tendo uma temperatura elevada com o propósito de se obterem partículas pequenas de hidróxido de magnésio tendo uma superfície específica alta e adicionalmente ou alternativamente com o objetivo de obter uma velocidade de reação suficiente. Ademais, visto que a temperatura da água entrante pode afetar inversamente o tempo exigido para realizar o processo de apagamento, um contato da pelo menos uma fonte de óxido de magnésio com água fria deve ser preferivelmente evitado. No caso no qual água fria e óxido de magnésio entram em contato uma condição chamada de “afogamento” pode ocorrer, resultando em partículas de hidróxido de magnésio que são muito grossas e não muito reativas. Portanto, a temperatura da água usada no processo de apagamento deve estar preferivelmente acima da temperatura ambiente mas abaixo do ponto de ebulição da água.
[0081] Em uma modalidade preferida, a temperatura da água adicionada no vaso de reação para apagamento de dita pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) está preferivelmente dentro da faixa entre 20°C e 90°C, está mais preferivelmente dentro da faixa entre 30°C e 60°C e está muito mais preferivelmente dentro da faixa entre 35°C e 55°C, por exemplo 40°C ou 50°C.
[0082] Por exemplo, se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) é magnesita calcinada cáustica obtida por calcinação magnesita, dita temperatura está preferivelmente dentro da faixa entre 20°C e 45°C, está mais preferivelmente dentro da faixa entre 25°C e 45°C e está muito mais preferivelmente dentro da faixa entre 35°C e 45°C, por exemplo cerca de 40°C. No caso no qual a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) é dolomita queimada obtida calcinação dolomita, dita temperatura está preferivelmente dentro da faixa entre 35°C e 60°C, está mais preferivelmente dentro da faixa entre 40°C e 55°C e está muito mais preferivelmente dentro da faixa entre 45°C e 55°C, por exemplo cerca de 50°C.
[0083] Durante o processo de apagamento a temperatura no vaso de reação varia devido à variação em temperatura da água, à reatividade do óxido de magnésio, e à qualidade da água e, assim, a temperatura da suspensão pode ser ajustada frequentemente. Preferivelmente, a temperatura é controlada continuamente. Alternativamente, a temperatura pode ser controlada repetidamente. Em outra modalidade preferida, a temperatura da suspensão não é ajustada durante a realização da etapa c) do processo da presente invenção.
[0084] Em uma modalidade preferida, o processo de etapa c) de apagamento é realizada por agitação da suspensão. Neste sentido, agitação pode ser realizada continuamente ou descontinuamente. Contudo, visto que o grau de agitação durante o processo de apagamento pode ter uma influência sobre o hidróxido de magnésio obtido, a suspensão é preferivelmente agitada continuamente. Neste sentido, muito pouca agitação resulta em temperatura não uniforme dentro da suspensão resultando em pontos quentes e frios. Tal temperatura não uniforme pode resultar em cristais de tamanho grande e área superficial reduzida e aglomeração de partículas, enquanto que pontos frios resultarão em quer afogamento quer quantidades maiores de partículas não- hidratadas de óxido de magnésio.
[0085] O processo de etapa c) de apagamento do processo da presente invenção é preferivelmente conduzido no ponto em que pelo menos uma parte do óxido de magnésio contido na pelo menos uma fonte de óxido de magnésio é convertida em seus respectivos hidróxidos, i.e. hidróxido de magnésio. Neste sentido, é para ser observado que apenas uma porção do óxido de magnésio contida em pelo menos uma fonte de óxido de magnésio é convertida no respectivo hidróxido de magnésio durante o processo de etapa c) de apagamento. Por exemplo, se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio é contatada por cerca de 15 min com a água de apagamento tendo uma temperatura de cerca de 40°C, a quantidade de óxido de magnésio convertido em hidróxido de magnésio está dentro da faixa entre 5% em peso e 15% em peso, por exemplo cerca de 10% em peso, i.e. o teor de óxido de magnésio está dentro da faixa entre 85% em peso e 95% em peso, por exemplo cerca de 90% em peso, baseado no peso total de óxido de magnésio e hidróxido de magnésio. Em contraste, se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio é contatada por cerca de 30 min com a água de apagamento tendo uma temperatura de cerca de 40°C, a quantidade de óxido de magnésio convertido em hidróxido de magnésio está dentro da faixa entre 15% em peso e 25% em peso, por exemplo cerca de 20% em peso, i.e. o teor de óxido de magnésio está dentro da faixa entre 75% em peso e 85% em peso, por exemplo cerca de 80% em peso, baseada no peso total de óxido de magnésio e hidróxido de magnésio.
[0086] A mistura da pelo menos uma fonte de óxido de magnésio e hidróxido de magnésio obtida pelo apagamento de dita fonte de óxido de magnésio de etapa a) em uma temperatura de água de 40°C e um período de apagamento de 30 min pode ter uma proporção (peso de óxido de magnésio) : (peso de hidróxido de magnésio) que é preferivelmente de 10:1 a 2:1, mais preferivelmente de 8:1 a 3:1 e muito mais preferivelmente de 6:1 a 3:1. Neste contexto, é para ser observado que após a conversão ou a reação do hidróxido de magnésio obtido com o dióxido de carbono gasoso e/ou ânions contendo carbonato de etapa b), mais óxido de magnésio da pelo menos uma fonte de óxido de magnésio de etapa a) na mistura é convertido em hidróxido de magnésio que então também pode ser reagido com dióxido de carbono e/ou ânions contendo carbonato. Em outras palavras, o processo da invenção pode ser realizado com uma mistura de óxido de magnésio e hidróxido de magnésio (que pode ser obtida por uma reação de apagamento parcial) porque o óxido de magnésio restante é sucessivamente convertido no hidróxido de magnésio após o hidróxido de magnésio já contido na mistura inicial ser reagido com o dióxido de carbono gasoso e/ou os ânions contendo carbonato de etapa b). A pelo menos uma fonte de óxido de magnésio de etapa a) pode ser adicionada na água para realizar a etapa c) de apagamento da presente invenção em várias porções e/ou continuamente no decorrer do tempo para realizar o processo da presente invenção e/ou até que seja obtida a quantidade desejada de produto resultante. Em dito processo a quantidade de água pode ser ajustada frequentemente com o objetivo de obter um teor de sólido e/ou uma viscosidade adequada para realizar o processo da presente invenção.
[0087] É para ser observado que no caso no qual um mineral contendo óxido de magnésio tendo um teor baixo de óxido de magnésio e/ou um material contendo magnésio tendo um teor baixo do composto de magnésio que pode ser convertido em óxido de magnésio é usado como a fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a), dito mineral e/ou material habitualmente contém um teor de óxido de magnésio e/ou do composto de magnésio que pode ser convertido em óxido de magnésio de menor do que 70% em peso, baseada no peso seco total da fonte de óxido de magnésio; i.e. o material original adicionalmente contém outros compostos tais como carbonatos, óxidos, hidróxidos etc. de metais alcalinos e/ou metais alcalino-terrosos.
[0088] Por exemplo, se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) é dolomita, dito mineral é meramente constituído de carbonato de magnésio e carbonato de cálcio. Contudo, produtos naturais de dolomita possuem não apenas composições variadas em relação aos compostos específicos, mas também composições variadas em relação às proporções de ditos carbonatos de cálcio e de magnésio que ocorrem em uma ampla faixa. A proporção de carbonato de magnésio para carbonato de cálcio em dolomita naturalmente ocorrente é habitualmente tal que a proporção (peso de carbonato de magnésio) : (peso de carbonato de cálcio) é de 2:l a 1:2, mais preferivelmente 1.5:1 a 1:1.5 e muito mais preferivelmente cerca de 1:1.
[0089] Assim, pelo uso de dolomita como a fonte de óxido de magnésio de etapa a), a etapa de calcinação realizada antes da etapa c) de apagamento não apenas resulta na conversão de carbonato de magnésio em óxido de magnésio mas também na conversão de carbonato de cálcio em óxido de cálcio nas proporções correspondentes dependendo da dolomita usada. No caso no qual uma tal mistura de óxido de magnésio e óxido de cálcio obtidos é apagada na etapa c), dito apagamento converte o óxido de magnésio pelo menos parcialmente em hidróxido de magnésio e em adição ao mesmo, o óxido de cálcio é quase completamente convertido em hidróxido de cálcio; i.e. por apagamento na etapa c) de dolomita queimada do processo da presente invenção, é obtida uma mistura contendo hidróxido de magnésio, hidróxido de cálcio, óxido de magnésio e óxido de cálcio. O termo “quase completamente convertido” no significado da presente invenção refere-se a uma reação em que pelo menos 99% em peso, mais preferivelmente pelo menos 99,2% em peso e muito mais preferivelmente pelo menos 99,5% em peso do composto é convertido no respectivo produto de reação. Por exemplo, se uma mistura de óxido de magnésio e óxido de cálcio é apagada em etapa c), dito apagamento converte pelo menos 99% em peso de óxido de cálcio, mais preferivelmente pelo menos 99,2% em peso e muito mais preferivelmente pelo menos 99,5% em peso, baseado no peso seco total do óxido de cálcio, em hidróxido de cálcio, enquanto que o óxido de magnésio é apenas parcialmente convertido em hidróxido de magnésio.
[0090] O tempo exigido para realizar o processo de etapa c) de apagamento é o tempo exigido para obter uma quantidade suficiente de hidróxido de magnésio por hidratação / apagamento da pelo menos uma fonte de óxido de magnésio para realizar a etapa d) do processo da presente invenção. Este tempo depende principalmente da pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a).
[0091] Em uma modalidade preferida, a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) é apagada por um período de tempo mais curto se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio de etapa a) está na forma de óxido de magnésio e/ou um mineral contendo óxido de magnésio tendo um teor alto de óxido de magnésio e/ou um material contendo magnésio tendo um teor alto do composto de magnésio que pode ser convertido em óxido de magnésio. Dito período de tempo está preferivelmente dentro da faixa entre 5 min e 30 min, está mais preferivelmente dentro da faixa entre 5 min e 20 min e está muito mais preferivelmente dentro da faixa entre 10 min e 20 min. Tal período de tempo mais curto é preferivelmente aplicado na etapa de apagamento se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) é selecionada de óxido de magnésio, periclásio, magnesita, carbonato de magnésio, hidróxido de magnésio e suas misturas. Por exemplo, se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) é magnesita calcinada cáustica obtida por calcinação magnesita, dito período de tempo está preferivelmente dentro da faixa entre 10 min e 30 min, está mais preferivelmente dentro da faixa entre 10 min e 25 min e está muito mais preferivelmente dentro da faixa entre 10 min e 20 min, por exemplo cerca de 15 min.
[0092] Em outra modalidade preferida, a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) é apagada por um período de tempo mais longo se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) é um mineral contendo óxido de magnésio tendo um teor baixo de óxido de magnésio e/ou um material contendo magnésio tendo um teor baixo do composto de magnésio que pode ser convertido em óxido de magnésio. Dito período de tempo está preferivelmente dentro da faixa entre 5 min e 60 min, está mais preferivelmente dentro da faixa entre 10 min e 45 min e está muito mais preferivelmente dentro da faixa entre 20 min e 40 min. Tal período de tempo mais longo é preferivelmente aplicado se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) é selecionada de dolomita, huntita e suas misturas. Por exemplo, se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) é dolomita queimada obtida calcinação dolomita, dito período de tempo está preferivelmente dentro da faixa entre 15 min e 50 min, está mais preferivelmente dentro da faixa entre 15 min e 45 min e está muito mais preferivelmente dentro da faixa entre 25 min e 40 min, por exemplo cerca de 30 min.
[0093] Após realização da etapa c) da presente invenção, a mistura obtida de hidróxido de magnésio e óxido de magnésio é transformada em uma suspensão adequada para realizar a etapa d). O teor de sólido total desta suspensão está preferivelmente dentro da faixa entre 1% em peso e 20% em peso, mais preferivelmente entre 1% em peso e 15% em peso e muito mais preferivelmente entre 2% em peso e 10% em peso, baseado no peso total da suspensão obtida em etapa c). Por exemplo, se o hidróxido de magnésio é obtido de magnesita como a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio, dito teor de sólido total da suspensão está preferivelmente dentro da faixa entre 2% em peso e 8% em peso, está mais preferivelmente dentro da faixa entre 3% em peso e 7% em peso e está muito mais preferivelmente dentro da faixa entre 4% em peso e 6% em peso, por exemplo cerca de 5% em peso, baseado no peso total da suspensão obtida em etapa c). Se o hidróxido de magnésio é obtido de dolomita como a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio, dito teor de sólido total da suspensão está preferivelmente dentro da faixa entre 5% em peso e 10% em peso, está mais preferivelmente dentro da faixa entre 6% em peso e 10% em peso e está muito mais preferivelmente dentro da faixa entre 7% em peso e 9% em peso, por exemplo cerca de 8% em peso, baseado no peso total da suspensão obtida em etapa c).
[0094] Adicionalmente ou alternativamente, a suspensão obtida contendo hidróxido de magnésio e óxido de magnésio tem preferivelmente uma viscosidade de menor do que 1.000 mPa.s e mais preferivelmente de menor do que 100 mPa.s, conforme medida com um Viscosímetro Brookfield DV-II em uma velocidade de 100 rpm e equipado com um eixo LV-3. No caso no qual a suspensão obtida tem um teor de sólido acima ou abaixo da faixa desejada e/ou a viscosidade de dita suspensão é muito alta ou baixa a suspensão pode ser diluída com água ou supra-concentrada por qualquer processo convencional conhecido pela pessoa experiente para obter a suspensão de dito teor de sólido desejado e/ou de dita viscosidade desejada para as etapas de processamento posteriores.
[0095] A suspensão obtida contendo hidróxido de magnésio e óxido de magnésio tem preferivelmente um pH de maior do que 8, mais preferivelmente de maior do que 9 e muito mais preferivelmente de maior do que 10, conforme medido de acordo com o método de medição descrito na seção de Exemplos aqui abaixo.
[0096] De acordo com a etapa d) do processo da presente invenção, dito hidróxido de magnésio obtido de etapa c) é contatado com ditos dióxido de carbono gasoso e/ou ânions contendo carbonato de etapa b) para converter pelo menos uma parte do hidróxido de magnésio em nesquehonita precipitada.
[0097] O hidróxido de magnésio está preferivelmente numa forma da suspensão, e consiste de água, hidróxido de magnésio, óxido de magnésio não-reagido e impurezas normalmente associadas com suspensões de hidróxido de magnésio, por exemplo, sílica, óxido de cálcio, hidróxido de cálcio e outros compostos de magnésio tal como carbonato de magnésio etc.
[0098] Em uma modalidade preferida, dita suspensão tem um teor de sólido total de no máximo 20% em peso, preferivelmente de no máximo 15% em peso, mais preferivelmente de no máximo 10% em peso e muito mais preferivelmente de entre 1% em peso e 8.5% em peso, baseado no peso total da suspensão.
[0099] No caso no qual a suspensão contendo hidróxido de magnésio e óxido de magnésio é obtida de magnesita como a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio, o teor de sólido de dita suspensão está preferivelmente dentro da faixa entre 2% em peso e 8% em peso, está mais preferivelmente dentro da faixa entre 3% em peso e 7% em peso e está muito mais preferivelmente dentro da faixa entre 4% em peso e 6% em peso, por exemplo dentro da faixa entre 4,5% em peso e 5,5% em peso, baseado no peso total da suspensão obtida em etapa c). Se a suspensão contendo hidróxido de magnésio e óxido de magnésio é obtida de dolomita como a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio de etapa a), o teor de sólido de hidróxido de magnésio e óxido de magnésio em dita suspensão está preferivelmente dentro da faixa entre 1% em peso e 10% em peso, está mais preferivelmente dentro da faixa entre 2.5% em peso e 5% em peso e está muito mais preferivelmente dentro da faixa entre 3% em peso e 5% em peso, por exemplo dentro da faixa entre 3,5% em peso e 4,5% em peso, baseado no peso total da suspensão obtida em etapa c).
[00100] Em uma modalidade preferida, dita suspensão obtida pelo apagamento de dolomita como a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) adicionalmente contém hidróxido de cálcio. Neste caso, o teor de sólido de hidróxido de cálcio na suspensão está preferivelmente dentro da faixa entre 1% em peso e 10% em peso, está mais preferivelmente dentro da faixa entre 2,5% em peso e 5% em peso e está muito mais preferivelmente dentro da faixa entre 3% em peso e 5% em peso, por exemplo dentro da faixa entre 3,5% em peso e 4,5% em peso, baseado no peso total da suspensão obtida em etapa c). Em outra modalidade preferida, o teor de sólido de dita suspensão contendo hidróxido de magnésio, óxido de magnésio e hidróxido de cálcio está preferivelmente dentro da faixa entre 2% em peso e 20% em peso, está mais preferivelmente dentro da faixa entre 2% em peso e 10% em peso, ainda está mais preferivelmente dentro da faixa entre 5% em peso e 10% em peso e está muito mais preferivelmente dentro da faixa entre 6% em peso e 10% em peso, por exemplo dentro da faixa entre 7% em peso e 9% em peso, baseado no peso total da suspensão obtida em etapa c).
[00101] Adicionalmente ou alternativamente, a proporção de óxido de magnésio e hidróxido de magnésio para hidróxido de cálcio na suspensão obtido por apagamento de dolomita queimada como a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio em etapa c) do processo da presente invenção pode variar em uma faixa ampla. Contudo, no caso de a suspensão de etapa c) ser obtida de dolomita queimada como a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a), a proporção de óxido de magnésio e hidróxido de magnésio para hidróxido de cálcio na suspensão obtida é preferivelmente tal que a proporção (peso de óxido de magnésio e hidróxido de magnésio) : (peso de hidróxido de cálcio) é de 2:1 a 1:2, mais preferivelmente 1,5:1 a 1:1,5 e muito mais preferivelmente cerca de 1:1.
[00102] Em uma modalidade opcional, as partículas da mistura obtida de hidróxido de magnésio e óxido de magnésio na suspensão podem ser separadas por seu tamanho de partícula ou das impurezas antes da etapa d) de processo. Preferivelmente, o hidróxido de magnésio é separado de partículas tendo um tamanho de partícula maior do que 300 μm e mais preferivelmente de partículas tendo um tamanho de partícula maior do que 200 μm por tecnologias de separação conhecidas pela pessoa experiente, por exemplo, por peneiras vibratórias e semelhantes.
[00103] Etapa d) envolve o contato da suspensão de hidróxido de magnésio e óxido de magnésio obtida em etapa c) com suficientes CO2 gasoso e/ou ânions contendo carbonato fornecidos em etapa b) até que pelo menos uma parte do hidróxido de magnésio obtido seja convertida em um precipitado cristalino de carbonato de magnésio (carbonato de magnésio precipitado). Neste contexto, é para ser notado, que a formação de dito precipitado de carbonato de magnésio cristalino pode levar a uma conversão do óxido de magnésio restante na suspensão em hidróxido de magnésio, que pode ser adicionalmente convertido em dito precipitado de carbonato de magnésio cristalino pelo contato do hidróxido de magnésio obtido com suficientes CO2 gasoso e/ou ânions contendo carbonato fornecidos em etapa b). A carbonatação é continuada até que substancialmente todo o magnésio seja precipitado, de modo que a suspensão seja composta quase inteiramente de precipitado de carbonato de magnésio cristalino. Dito precipitado de carbonato de magnésio cristalino é caracterizado por ser nesquehonita tendo a fórmula Mg(HCO3)(OH).2H2O, que também pode ser descrita como sendo MgCO3.3H2O. Os cristais de nesquehonita precipitada obtidos são do tipo alongado prismático sendo típico para nesquehonita.
[00104] Para contatar a suspensão contendo hidróxido de magnésio e óxido de magnésio obtida em etapa c) com dito CO2 gasoso de etapa b), o gás é preferivelmente borbulhado através da suspensão. Pelo borbulhamento do CO2 gasoso através da suspensão, uma mistura suficiente pode ser realizada pelo fluxo do gás na suspensão, de modo que agitação adicional não é exigida. Adicionalmente ou alternativamente, a suspensão contendo hidróxido de magnésio e óxido de magnésio é agitada, que pode ser obtida mais intensamente misturada e assim um período de tempo mais curto para completar a conversão de hidróxido de magnésio em carbonato de magnésio, a saber nesquehonita precipitada. Em uma modalidade preferida, a suspensão contendo hidróxido de magnésio e óxido de magnésio é adicionalmente agitada para garantir uma mistura total das partículas com o propósito de obter quantidade suficiente de partículas hidróxido de magnésio não-reagidas para contato com as partículas de dito CO2. Tal agitação pode ser realizada continuamente ou descontinuamente desde que a mistura proporcione uma conversão suficiente de hidróxido de magnésio em carbonato de magnésio. Em uma modalidade preferida, a suspensão é preferivelmente agitada continuamente.
[00105] Em uma modalidade preferida, dito CO2 gasoso é preferivelmente adicionado na suspensão contendo hidróxido de magnésio e óxido de magnésio por borbulhamento do dióxido de carbono através da suspensão em uma vazão constante. Dita vazão está preferivelmente dentro da faixa entre 0,1 e 10 kg CO2/h por kg de óxido de magnésio, está mais preferivelmente dentro da faixa entre 0,2 e 5 kg CO2/h por kg de óxido de magnésio e está muito mais preferivelmente dentro da faixa entre 0,5 e 2 kg CO2/h por kg de óxido de magnésio.
[00106] Preferivelmente, a proporção de suspensão contendo hidróxido de magnésio e óxido de magnésio para CO2 gasoso na suspensão aquosa é, em termos de volume, tal que a proporção (volume de suspensão) : (volume de CO2 gasoso) é de 1:0,5 a 1:10 e mais preferivelmente 1:0,5 a 1:5. Em uma modalidade preferida, a proporção de hidróxido de magnésio na suspensão para CO2 gasoso é, em termos de volume, tal que a proporção (volume de hidróxido de magnésio) : (volume de CO2 gasoso) é de 1:2 a 1:100 e mais preferivelmente 1:5 a 1:50.
[00107] Em uma modalidade preferida, a carbonatação; i.e. a conversão de hidróxido de magnésio é monitorada pela mudança do valor de pH e/ou da condutividade elétrica e/ou da temperatura e/ou do teor de CO2 no gás de remoção com o propósito de controlar o progresso ou a completitude da reação.
[00108] Por exemplo, se dito precipitado de carbonato de magnésio cristalino é obtido de magnesita calcinada cáustica como a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a), o pH da suspensão contendo óxido de magnésio e hidróxido de magnésio antes da etapa d) do processo da presente invenção está preferivelmente dentro da faixa entre pH 10 e 12, aproximadamente cerca de pH 11. Em uma modalidade preferida, o pH de dita suspensão decresce durante o contato do hidróxido de magnésio obtido de etapa c) com dito CO2 gasoso de etapa b) de tal modo que a suspensão obtida após realização da etapa d) de processo tenha um pH dentro da faixa entre 7 e 8, aproximadamente entre pH 7,5 e 8.
[00109] Em contraste, se dito precipitado de carbonato de magnésio cristalino é obtido de dolomita queimada como a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a), o pH da suspensão contendo óxido de magnésio e hidróxido de magnésio e hidróxido de cálcio antes da etapa d) do processo da presente invenção está preferivelmente acima de pH 11, aproximadamente cerca de pH 12. Em uma modalidade preferida, o pH de dita suspensão decresce durante o contato do hidróxido de magnésio obtido de etapa c) com dito CO2 gasoso de etapa b) de tal modo que a suspensão obtida após a realização da etapa d) de processo tenha um pH dentro da faixa entre 7 e 8, aproximadamente entre pH 7,5 e 8.
[00110] A temperatura obtida no início da de etapa d) da presente invenção é decisiva para controlar a formação da nesquehonita precipitada resultante ou suas propriedades embora a temperatura utilizada possa variar dentro de uma faixa específica. Por exemplo, a temperatura inicial da etapa de carbonatação obtida em etapa d) pode ser ajustada para uma temperatura dentro da faixa entre 5°C e 35°C e está muito mais preferivelmente dentro da faixa entre 10°C e 30°C.
[00111] A temperatura na suspensão pode ser preferivelmente controlada e mantida em dita temperatura inicial enquanto a etapa d) é realizada. Neste sentido, é para ser observado que o termo “a temperatura é mantida” durante dita etapa de processo no significado da presente invenção refere-se a uma temperatura que preferivelmente não ultrapassa a temperatura inicial em mais do que 5°C; i.e. se a temperatura inicial é por exemplo ajustada para uma temperatura de 25°C, a temperatura durante a etapa de processo pode não ultrapassar 30°C. Por exemplo, se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) é magnesita calcinada cáustica obtida por calcinação magnesita, dita temperatura inicial no início da etapa d) de processo está preferivelmente dentro da faixa entre 20°C e 28°C e está muito mais preferivelmente dentro da faixa entre 24°C e 26°C. Durante a realização da etapa d), a temperatura é preferivelmente controlada e mantida entre 20°C e 25°C. Como outro exemplo, se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) é dolomita queimada obtida calcinação dolomita, dita temperatura inicial no início da etapa d) de processo está preferivelmente dentro da faixa entre 20°C e 28°C e está muito mais preferivelmente dentro da faixa entre 24°C e 26°C. Durante a realização da etapa d), a temperatura é preferivelmente controlada e mantida entre 20°C e 30°C.
[00112] Em outra modalidade preferida, a temperatura inicial de etapa d) de processo é permitida subir enquanto a etapa d) é realizada. Contudo, devido à reação exotérmica, a temperatura da mistura reacional pode subir para temperaturas de 50°C e maiores. A temperatura máxima nesta modalidade do processo é preferivelmente não maior do que 50°C e muito mais preferivelmente a temperatura máxima alcançada durante a etapa d) é não maior do que cerca de 45°C. Se a temperatura é permitida aumentar durante a realização da etapa d), a temperatura inicial ajustada está preferivelmente na faixa de entre 5°C e 15°C. Tal ajuste é preferivelmente aplicado se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) é selecionada de dolomita, huntita e suas misturas.
[00113] Por exemplo, se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) é dolomita queimada obtida calcinação dolomita, dita temperatura inicial durante a etapa d) do processo da presente invenção está preferivelmente dentro da faixa entre 7°C e 15°C, está mais preferivelmente dentro da faixa entre 10°C e 15°C e está muito mais preferivelmente dentro da faixa entre 11°C e 13°C. Durante a realização da etapa d), a temperatura é permitida aumentar de tal modo que a temperatura suba para uma temperatura máxima de no máximo 50°C, preferivelmente entre 40°C e 45°C.
[00114] No caso de a suspensão contendo hidróxido de magnésio e óxido de magnésio obtido em etapa c) ser contatada com ditos ânions contendo carbonato de etapa b), os ânions contendo carbonato são preferivelmente adicionados em dita suspensão em qualquer forma sólida apropriada, e.g. na forma de grânulos ou um pó ou na forma da suspensão ou solução. Em uma modalidade preferida, a suspensão contendo hidróxido de magnésio e óxido de magnésio é agitada durante a adição dos ânions contendo carbonato, que pode proporcionar agitação mais intensa e deste modo período de tempo mais curto para completar a conversão de hidróxido de magnésio em carbonato de magnésio, a saber nesquehonita precipitada. Tal agitação pode ser realizada continuamente ou descontinuamente desde que a mistura proporcione uma conversão suficiente de hidróxido de magnésio em carbonato de magnésio. Em uma modalidade preferida, a suspensão é preferivelmente agitada continuamente.
[00115] Preferivelmente, a concentração dos ânions contendo carbonato na suspensão contendo óxido de magnésio e hidróxido de magnésio é tal que a razão em peso de dita suspensão : ditos ânions contendo carbonato é de 300:1 a 10:1, mais preferivelmente 250:1 a 25:1, e ainda mais preferivelmente 200:1 a 50:1.
[00116] Pela realização da etapa d) do processo da presente invenção é obtido um produto intermediário precipitado pelo contato da suspensão obtida de hidróxido de magnésio de etapa c) com o CO2 gasoso e/ou os ânions contendo carbonato de etapa b). Dito produto intermediário precipitado é caracterizado como sendo nesquehonita tendo a fórmula Mg(HCO3)(OH).2H2O, que também pode ser descrita como sendo MgCO3.3H2O. Os cristais de nesquehonita precipitada obtidos são do tipo alongado prismático sendo típicos para nesquehonita.
[00117] Consequentemente, o tempo exigido para realizar a etapa d) de carbonatação é o tempo exigido para a conversão quase completa do hidróxido de magnésio obtido em etapa c) em nesquehonita precipitada. Tal conversão quase completa de hidróxido de magnésio em nesquehonita precipitada é preferivelmente obtido dentro de 4 horas, mais preferivelmente dentro de 3 horas, ainda mais preferivelmente dentro de 2 horas e muito mais preferivelmente dentro de 90 min, calculado desde o início do contato do hidróxido de magnésio pelo menos parcialmente obtido de etapa c) com dito CO2 gasoso e/ou ditos ânions contendo carbonato.
[00118] A nesquehonita precipitada obtida está preferivelmente numa forma de uma suspensão aquosa. Tem sido verificado que é preferida a suspensão de nesquehonita precipitada tendo um teor de sólido na suspensão de até 50% em peso, preferivelmente entre 1% e 50% em peso, mais preferivelmente entre 1% e 25% em peso e muito mais preferivelmente entre 5% e 15% em peso, baseado no peso total da suspensão. No caso no qual a suspensão obtida tem um teor de sólido acima ou abaixo da faixa desejada a suspensão pode ser diluída com água ou supra-concentrada por qualquer processo convencional conhecido pela pessoa experiente para obter a suspensão de dito teor de sólido desejado para a etapa de processamento posterior.
[00119] Em uma modalidade opcional, as partículas da nesquehonita precipitada obtida na suspensão podem ser separadas por seu tamanho de partícula ou das impurezas antes da etapa de envelhecimento térmico. Em uma modalidade preferida, a nesquehonita precipitada é separada de partículas tendo um valor de tamanho de partícula médio D50 de maior do que 200 μm, mais preferivelmente de partículas tendo um valor de tamanho de partícula médio D50 de maior do que 150 μm e muito mais preferivelmente de partículas tendo um valor de tamanho de partícula médio D50 de maior do que 100 μm, conforme medido por peneiramento e determinação de frações mássicas das faixas de tamanho selecionadas.
[00120] Neste contexto, é para ser observado que o valor de tamanho de partícula médio D50 da nesquehonita precipitada obtida pode variar em uma faixa ampla mas, em geral, as partículas da nesquehonita precipitada obtida têm um valor de tamanho de partícula médio D50 de menor do que 50 μm, mais preferivelmente de menor do que 35 μm, ainda mais preferivelmente de menor do que 20 μm e muito mais preferivelmente de menor do que 15 μm, conforme determinado por difração de laser usando o instrumento analisador de tamanho de partícula CILAS 920 de CILAS, Orleans, França.
[00121] Por exemplo, se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio é derivada de magnesita na forma de magnesita calcinada cáustica, as partículas da nesquehonita precipitada obtidas na suspensão preferivelmente têm um valor de tamanho de partícula médio D50 de menor do que 30 μm, mais preferivelmente de menor do que 25 μm, ainda mais preferivelmente de menor do que 20 μm e muito mais preferivelmente entre 10 μm e 15 μm, conforme determinado por difração de laser usando o instrumento analisador de tamanho de partícula CILAS 920 de CILAS, Orleans, França.
[00122] Em contraste, se a nesquehonita precipitada na etapa d) é obtida de dolomita queimada como a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a), a suspensão obtida em etapa d) pode adicionalmente conter carbonato de cálcio precipitado. Neste caso, a mistura das partículas obtidas de nesquehonita precipitada e carbonato de cálcio precipitado na suspensão preferivelmente tem um valor de tamanho de partícula médio total D50 de menor do que 20 μm, mais preferivelmente de menor do que 15 μm, ainda mais preferivelmente de menor do que 10 μm e muito mais preferivelmente de menor do que 7,5 μm, por exemplo menor do que 5 μm, conforme determinado por difração de laser pelo uso do instrumento analisador de tamanho de partícula CILAS 920 de CILAS, Orleans, França.
[00123] Em uma modalidade especialmente preferida, as partículas da nesquehonita precipitada obtida na suspensão são moídas antes da etapa de envelhecimento térmico com o propósito de obter partículas tendo um tamanho de partícula reduzido e/ou com o propósito de obter partículas de diâmetro aproximadamente igual. A etapa de moagem pode ser realizada com qualquer dispositivo de moagem convencional tal como um moinho de moagem conhecido pela pessoa experiente. Em uma modalidade preferida, as partículas de nesquehonita precipitada na suspensão aquosa são moídas úmidas em um moinho de bolas vertical. Preferivelmente, dita moagem úmida é realizada em uma entrada de energia específica durante a moagem dentro da faixa entre 10 kWh/ton seca a 500 kWh/ton seca, mais preferivelmente em uma entrada de energia específica durante a moagem dentro da faixa entre 20 kWh/ton seca a 300 kWh/ton seca e muito mais preferivelmente em uma entrada de energia específica durante a moagem dentro da faixa entre 50 kWh/ton seca a 200 kWh/ton seca, por exemplo em uma entrada de energia específica durante a moagem de cerca de 100 kWh/ton seca.
[00124] A etapa de moagem intermediária é especialmente vantajosa se a fonte de óxido de magnésio é derivada de magnesita na forma de magnesita calcinada cáustica. Consequentemente, se as partículas de nesquehonita precipitada são moídas antes da envelhecimento térmico na etapa e) do processo da presente invenção, as partículas de nesquehonita obtida de magnesita calcinada cáustica como a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio de etapa a) preferivelmente têm um valor de tamanho de partícula médio D50 de menor do que 25 μm, mais preferivelmente de menor do que 20 μm, ainda mais preferivelmente de menor do que 15 μm e muito mais preferivelmente de menor do que 10 μm, conforme determinado por difração de laser usando o instrumento analisador de tamanho de partícula CILAS 920 de CILAS, Orleans, França.
[00125] Contudo, no caso no qual a mistura de partículas de nesquehonita precipitada e carbonato de cálcio precipitado obtido de dolomita queimada como a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio de etapa a) é moída antes da etapa de envelhecimento térmico, as partículas na mistura obtida de nesquehonita precipitada e carbonato de cálcio precipitado preferivelmente têm um valor de tamanho de partícula médio total D50 de menor do que 10 μm, mais preferivelmente de menor do que 7,5 μm, ainda mais preferivelmente de menor do que 5 μm e muito mais preferivelmente de menor do que 3 μm, por exemplo menor do que 2,5 μm, conforme determinado por difração de laser pelo uso do instrumento analisador de tamanho de partícula CILAS 920 de CILAS, Orleans, França.
[00126] É para ser adicionalmente observado que se a nesquehonita precipitada na etapa d) é obtida de dolomita queimada como a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a), a proporção de nesquehonita precipitada e carbonato de cálcio precipitado na suspensão obtida em etapa d) do processo da presente invenção pode variar em uma faixa ampla. Preferivelmente, a proporção de nesquehonita precipitada para carbonato de cálcio precipitado na suspensão obtida é preferivelmente tal que a proporção (peso de nesquehonita precipitada) : (peso de carbonato de cálcio precipitado) é de 3:1 a 1:3, mais preferivelmente 2:1 a 1:2 e muito mais preferivelmente de 1,5:1 a 1:1,5.
[00127] Adicionalmente ou alternativamente, um polissacarídeo pode ser adicionado na suspensão antes da realização da etapa d) do processo da presente invenção; i.e. a suspensão contendo a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio contém dito polissacarídeo durante a carbonatação na etapa d). O polissacarídeo é preferivelmente selecionado do grupo consistindo de sorbitol, manitol, sacarose e suas misturas. Em uma modalidade preferida, o polissacarídeo é sorbitol.
[00128] O polissacarídeo é preferivelmente adicionado na suspensão em uma quantidade tal que ele esteja contido na suspensão resultante em uma concentração entre 0,001% em peso e 5% em peso, mais preferivelmente entre 0,01% em peso e 0,1% em peso e muito mais preferivelmente entre 0,05% em peso e 0,75% em peso, baseada no peso total da suspensão.
[00129] O polissacarídeo pode ser adicionado na suspensão em qualquer forma sólida apropriada, e.g. na forma de grânulos ou um pó. Alternativamente, o polissacarídeo pode ser adicionado na suspensão na forma de uma suspensão ou solução.
[00130] De acordo com a etapa e) do processo da presente invenção, dita nesquehonita precipitada obtida na etapa d) é tratada por uma envelhecimento térmico com o objetivo de obter a hidromagnesita.
[00131] O termo “envelhecimento térmico” no significado da presente invenção refere-se a um processo térmico no qual cristais , tais como de nesquehonita, tendo inicialmente um estado de energia interna mais alto, experimentam uma transformação de fase pela dissolução e redeposição em cristais tendo um estado de energia interna mais baixo. O processo resulta em um produto cristalino final caracterizado por uma perfeição maior de estrutura de rede cristalina, uma distribuição de tamanhos de partícula mais estreita, grau mais elevado de separação de partículas e energia de superfície mais baixa.
[00132] A envelhecimento térmico da nesquehonita precipitada obtida em etapa d) pode ser realizada em temperaturas de acima de 90°C e muito mais preferivelmente em uma temperatura dentro da faixa entre 90°C e 150°C, sendo que dita faixa de temperatura reflete o período exigido para converter a nesquehonita precipitada obtida em hidromagnesita; i.e. quanto mais alta a temperatura na qual é realizada a envelhecimento térmico mais curto o tempo exigido para alcançar uma conversão quase completa de nesquehonita precipitada em hidromagnesita ou quando mais baixa a temperatura na qual é realizada a envelhecimento térmico mais longo o tempo exigido para alcançar uma conversão quase completa de nesquehonita precipitada em hidromagnesita. Preferivelmente, a nesquehonita precipitada é mantida na temperatura de envelhecimento térmico por um tempo suficiente para fazer com que a morfologia da nesquehonita se rearranje para a forma final do produto final hidromagnesita. Neste sentido, o período exigido para alcançar uma conversão quase completa em hidromagnesita partindo-se da nesquehonita precipitada pode variar entre 10 min e várias horas dependendo da temperatura aplicada durante dita etapa de envelhecimento térmico.
[00133] O período de tempo no qual a nesquehonita precipitada deve ser mantida na temperatura de envelhecimento térmico com o propósito de recristalizar para a morfologia nova tendo tamanho de partícula decrescido é determinado por ambas a morfologia inicial da nesquehonita precipitada e a natureza e a extensão de quaisquer impurezas presentes no carbonato de magnésio. Por exemplo, se o material de nesquehonita precipitada tem um tamanho de partícula médio inicial pequeno, o período de tempo para dita etapa de maturação a cerca de 130°C é tão curto quanto, por exemplo, cerca de 30 minutos.
[00134] Com o propósito de se obterem partículas especificamente pequenas de hidromagnesita o processo de envelhecimento térmico para converter a nesquehonita precipitada em hidromagnesita é preferivelmente realizado em temperaturas dentro da faixa entre 90°C e 150°C, preferivelmente dentro da faixa entre 110°C e 140°C, mais preferivelmente dentro da faixa entre 120°C a 135°C e muito mais preferivelmente em uma temperatura de cerca de 130°C.
[00135] Por exemplo, se a temperatura de envelhecimento térmico da nesquehonita precipitada é ajustada para uma temperatura de cerca de 130°C, dita temperatura é preferivelmente mantida por um período de tempo de maior do que 10 min e mais preferivelmente por um período de tempo de entre 20 min e 60 min. Em uma modalidade preferida, a temperatura de envelhecimento térmico é mantida por um período de tempo de entre 20 min e 40 min, mais preferivelmente por um período de tempo de entre 25 e 35 min e muito mais preferivelmente por cerca de 30 min. A reação de envelhecimento térmico pode ser monitorada pela medição da área superficial e/ou da condutividade da hidromagnesita em intervalos específicos.
[00136] Em uma modalidade opcional, um agente alvejante é adicionado na suspensão de nesquehonita obtida em etapa d); i.e. dito agente alvejante é adicionado antes da realização da envelhecimento térmico na etapa e). Adicionalmente ou alternativamente, o agente alvejante pode ser adicionado durante a etapa de carbonatação, i.e. durante a etapa na qual o hidróxido de magnésio obtido na etapa c) é contatado com o CO2 gasoso de etapa b).
[00137] Em uma modalidade preferida, o agente alvejante é ditionito de sódio. Em uma outra modalidade preferida, o agente alvejante é ácido formamidina-sulfínico.
[00138] Alternativamente ou adicionalmente outros agentes alvejantes adequados podem ser usados.
[00139] O agente alvejante é preferivelmente adicionado na suspensão correspondente em uma quantidade tal que ele esteja contido na suspensão resultante de hidróxido de magnésio e nesquehonita precipitada, respectivamente, em uma concentração entre 0,001% em peso e 10% em peso, mais preferivelmente entre 0,01% em peso e 1% em peso e muito mais preferivelmente entre 0,05% em peso e 0,5% em peso, baseada no peso total da suspensão.
[00140] O agente alvejante pode ser adicionado na suspensão correspondente em qualquer forma sólida apropriada, e.g. na forma de grânulos ou um pó. Alternativamente, o agente alvejante pode ser adicionado na suspensão correspondente na forma da suspensão ou solução.
[00141] Pelo uso do processo da presente invenção, é possível obter partículas de hidromagnesita tendo um tamanho de partícula especificamente decrescido. Preferivelmente as partículas de hidromagnesita obtidas têm um valor de tamanho de partícula médio D50 na faixa de menor do que 20 μm, preferivelmente de menor do que 15 μm, mais preferivelmente de menor do que 10 μm e muito mais preferivelmente de menor do que 5 μm, conforme determinado por difração de laser usando o instrumento analisador de tamanho de partícula CILAS 920 de CILAS, Orleans, França.
[00142] Em uma modalidade preferidas, é possível obter uma suspensão de hidromagnesita tendo um teor alto de hidromagnesita se dita hidromagnesita é obtida da fonte de óxido de magnésio na forma de óxido de magnésio e/ou um mineral contendo óxido de magnésio tendo um teor alto de óxido de magnésio e/ou um material contendo magnésio tendo um teor alto do composto de magnésio que pode ser convertido em óxido de magnésio. Dito teor de hidromagnesita está preferivelmente acima de 85% em peso, mais preferivelmente acima de 90% em peso e muito mais preferivelmente acima de 95% em peso, baseado no peso total do teor de sólido na suspensão. Por exemplo, se magnesita é usada como a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a), o teor de hidromagnesita está preferivelmente acima de 90% em peso, mais preferivelmente acima de 93,5% em peso e muito mais preferivelmente acima de 97% em peso, baseado no peso total do teor de sólido na suspensão.
[00143] Ademais, se dita hidromagnesita é obtida da fonte de óxido de magnésio na forma de óxido de magnésio e/ou um mineral contendo óxido de magnésio tendo um teor alto de óxido de magnésio e/ou um material contendo magnésio tendo um teor alto do composto de magnésio que pode ser convertido em óxido de magnésio, dito processo obtém partículas de hidromagnesita tendo um tamanho de partícula especificamente decrescido. Preferivelmente as partículas de hidromagnesita obtidas têm um valor de tamanho de partícula médio D50 na faixa de menor do que 20 μm, preferivelmente na faixa de 0,1 μm a 15 μm, mais preferivelmente na faixa de 0,5 μm a 10 μm, e muito mais preferivelmente na faixa de 1 μm a 5 μm, por exemplo dentro da faixa entre 4,75 μm a 5 μm, conforme determinado por difração de laser usando o instrumento analisador de tamanho de partícula CILAS 920 de CILAS, Orleans, França. Adicionalmente, pelo uso do processo da presente invenção, as partículas obtida são preferivelmente de uma morfologia do tipo lamelar. Partículas tendo as características anteriormente mencionadas são preferivelmente obtidas se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio de etapa a) na forma de óxido de magnésio e/ou um mineral contendo óxido de magnésio tendo um teor alto de óxido de magnésio e/ou um material contendo magnésio tendo um teor alto do composto de magnésio que pode ser convertido em óxido de magnésio é selecionada de óxido de magnésio, periclásio, magnesita, carbonato de magnésio, hidróxido de magnésio e suas misturas.
[00144] Em uma modalidade preferida, partículas tendo as características anteriormente mencionadas são preferivelmente obtidas se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio de etapa a) é magnesita e muito mais preferivelmente magnesita na forma de magnesita calcinada cáustica.
[00145] Se dita hidromagnesita é obtida da fonte de óxido de magnésio na forma de um mineral contendo óxido de magnésio tendo um teor baixo de óxido de magnésio e/ou um material contendo magnésio tendo um teor baixo do composto de magnésio que pode ser convertido em óxido de magnésio, o teor da hidromagnesita na suspensão resultante está preferivelmente dentro da faixa entre 20% em peso e 70% em peso, baseado no peso total do teor de sólido na suspensão. No caso no qual a hidromagnesita é obtida de dolomita, o teor da hidromagnesita na suspensão resultante pode estar por exemplo dentro da faixa entre 30% em peso e 60% em peso e está mais preferivelmente dentro da faixa entre 35% em peso e 50% em peso, baseado no peso total do teor de sólido na suspensão.
[00146] Adicionalmente, se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a) é dolomita, é para ser observado que pelo uso do processo da presente invenção, hidromagnesita é obtida misturada com carbonato de cálcio precipitado, sendo que a composição obtida contém hidromagnesita tendo uma morfologia do tipo lamelar e carbonato de cálcio precipitado tendo uma morfologia coloidal.
[00147] No caso no qual hidromagnesita é obtida misturada com carbonato de cálcio precipitado, o teor do carbonato de cálcio precipitado na suspensão resultante pode estar por exemplo dentro da faixa entre 40% em peso e 70% em peso e está mais preferivelmente dentro da faixa entre 50% em peso e 65% em peso, baseado no peso total do teor de sólido na suspensão.
[00148] Ademais, pelo uso do processo da invenção, é possível obter partículas de hidromagnesita misturadas com outras partículas tendo um tamanho de partícula decrescido se dita hidromagnesita é obtida da fonte de óxido de magnésio na forma de um mineral contendo óxido de magnésio tendo um teor baixo de óxido de magnésio e/ou um material contendo magnésio tendo um teor baixo do composto de magnésio que pode ser convertido em óxido de magnésio. Dito processo preferivelmente obtém partículas de hidromagnesita in misturadas com outras partículas tendo um valor de tamanho de partícula médio D50 na faixa de até 15 μm, preferivelmente na faixa de 0,1 μm a 10 μm, mais preferivelmente na faixa de 0,5 μm a 5 μm e muito mais preferivelmente na faixa de 1 μm a 4 μm, por exemplo, dentro da faixa entre 3,25 μm e 3,5 μm, conforme determinado por difração de laser usando o instrumento analisador de tamanho de partícula CILAS 920 de CILAS, Orleans, França. Partículas tendo ditas características são preferivelmente obtidas se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio de etapa a) é selecionada de dolomita, huntita e suas misturas.
[00149] Em uma modalidade preferida, partículas tendo as características anteriormente mencionadas são preferivelmente obtidas se a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio de etapa a) é dolomita e muito mais preferivelmente dolomita na forma de dolomita queimada e/ou dolomita semi-queimada.
[00150] Em uma modalidade preferida, a hidromagnesita obtida da presente invenção está preferivelmente numa forma da suspensão, sendo que o teor de sólido pode ser ajustado para qualquer teor de sólido adequado para aplicação nas indústrias de papel, de tinta, de borracha e de plásticos. Neste sentido, é para ser observado que a hidromagnesita obtida pode ser usada diretamente sem realização de tapas de tratamento adicionais.
[00151] Em uma modalidade preferida, hidromagnesita na forma da suspensão tem um teor de sólido de até 30% em peso, preferivelmente entre 1% em peso e 20% em peso, mais preferivelmente entre 5% em peso e 15% em peso e muito mais preferivelmente entre 7% em peso e 11% em peso, baseado no peso total da suspensão.
[00152] Em outra modalidade preferida, dita suspensão preferivelmente tem um valor de pH na faixa de 6 a 11, preferivelmente um valor de pH de 7 a 10,5 e mais preferivelmente um valor de pH de 8,5 a 10,5. A viscosidade é preferivelmente menor do que 2.500 mPa.s, mais preferivelmente menor do que 2.000 mPa.s e muito mais preferivelmente menor do que 1.750 mPa.s, conforme medida com um Viscosímetro Brookfield DV-II em uma velocidade de 100 rpm e equipado com um eixo LV-3.
[00153] Em uma modalidade preferida, a fase aquosa da suspensão de hidromagnesita obtida pode ser substituída por água deionizada. Em uma modalidade opcional, a suspensão de hidromagnesita obtida pode ser concentrada, opcionalmente até o ponto de obter um produto de hidromagnesita seco. Se a suspensão aquosa descrita acima estiver seca (i.e. seca ou contendo tão pouca água que não está em uma forma fluida), os sólidos obtidos de hidromagnesita podem estar na forma de grânulos ou um pó. No caso de produto seco, este produto pode adicionalmente ser tratado com ácidos graxos durante a e/ou antes da e/ou após a secagem. Ditos ácidos graxos são preferivelmente selecionados de ácido esteárico, ácido palmítico, ácido behênico, ácido montânico, ácido cáprico, ácido láurico, ácido mirístico, ácido isoesteárico e ácido cetórico.
[00154] A hidromagnesita obtida das fontes de óxido de magnésio pelo processo da presente invenção é de morfologia do tipo lamelar distinta em combinação com tamanho de partícula especificamente decrescido e, assim, permite aplicações fáceis e econômicas nas indústrias de papel, de tinta, de borracha e de plásticos. As partículas da hidromagnesita obtida de acordo com a presente invenção, têm uma distribuição de tamanhos de partícula, sendo que as partículas obtidas têm um valor de tamanho de partícula médio D50 na faixa de menor do que 20 μm, preferivelmente de menor do que 15 μm, mais preferivelmente de menor do que 10 μm e muito mais preferivelmente de menor do que 5 μm. Em uma modalidade preferida, o processo da presente invenção pode obter partículas de hidromagnesita tendo um valor de tamanho de partícula médio D50 de menor do que 20 μm, preferivelmente na faixa de 0,1 μm a 15 μm, mais preferivelmente na faixa de 0,5 μm a 10 μm, e muito mais preferivelmente na faixa de 1 μm a 5 μm, por exemplo dentro da faixa entre 4,75 μm a 5 μm. Em outra modalidade preferida, o processo da presente invenção pode obter partículas de hidromagnesita tendo um valor de tamanho de partícula médio D50 na faixa de até 15 μm, preferivelmente na faixa de 0,1 μm a 10 μm, mais preferivelmente na faixa de 0,5 μm a 5 μm e muito mais preferivelmente na faixa de 1 μm a 4 μm, por exemplo, dentro da faixa entre 3,25 μm e 3,5 μm, conforme determinado por difração de laser usando o instrumento analisador de tamanho de partícula CILAS 920 de CILAS, Orleans, França.
[00155] Em uma modalidade preferida, a hidromagnesita obtida proporciona ou mostra uma densidade absoluta de acima 2,25 g/cm3, mais preferivelmente a densidade está entre 2,26 g/cm3 e 2,40 g/cm3, ainda mais preferivelmente a densidade está entre 2,26 g/cm3 e 2,35 g/cm3 e muito mais preferivelmente a densidade está entre 2,26 g/cm3 e 2,32 g/cm3. Por exemplo, se a hidromagnesita é obtida de magnesita calcinada cáustica como a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a), a densidade da hidromagnesita pode ser cerca de 2,29 g/cm3.
[00156] Em outra modalidade preferida, a hidromagnesita obtida proporciona uma área superficial específica BET de 10 m2/g a 150 m2/g, mais preferivelmente 10 m2/g a 100 m2/g e muito mais preferivelmente 20 m2/g a 70 m2/g, conforme medida usando nitrogênio e o método de BET de acordo com ISO 9277.
[00157] Por exemplo, se a hidromagnesita é obtida de magnesita calcinada cáustica como a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a)dita hidromagnesita preferivelmente se caracteriza por uma área superficial específica BET de 10 m2/g a 70 m2/g, mais preferivelmente de 20 m2/g a 50 m2/g e muito mais preferivelmente de 25 m2/g a 40 m2/g, por exemplo de 30 m2/g a 35 m2/g, conforme medida usando nitrogênio e o método de BET de acordo com ISO 9277. No caso no qual a hidromagnesita é obtida de dolomita queimada como a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio fornecida em etapa a), i.e. a suspensão resultante de etapa e) também contém carbonato de cálcio precipitado, dita composição preferivelmente se caracteriza por uma área superficial específica BET de 40 m2/g a 100 m2/g, mais preferivelmente de 45 m2/g a 80 m2/g e muito mais preferivelmente de 50 m2/g a 70 m2/g, por exemplo de 55 m2/g a 65 m2/g, conforme medida usando nitrogênio e o método de BET de acordo com ISO 9277.
[00158] Em outra modalidade preferida, a hidromagnesita obtida tem uma área superficial específica BET dentro da faixa de 20 a 50 m2/g e as partículas têm um valor de tamanho de partícula médio D50 de menor do que 20 μm, preferivelmente na faixa de 0,1 μm a 15 μm, mais preferivelmente na faixa de 0,5 μm a 10 μm, e muito mais preferivelmente na faixa de 1 μm a 5 μm, por exemplo, dentro da faixa entre 4,75 μm a 5 μm, conforme determinado por difração de laser usando o instrumento analisador de tamanho de partícula CILAS 920 de CILAS, Orleans, França.
[00159] Ainda mais preferivelmente a área superficial específica BET está dentro da faixa de 45 a 80 m2/g e as partículas têm um valor de tamanho de partícula médio D50 na faixa de até 15 μm, preferivelmente na faixa de 0,1 μm a 10 μm, mais preferivelmente na faixa de 0,5 μm a 5 μm e muito mais preferivelmente na faixa de 1 μm a 4 μm, por exemplo, dentro da faixa entre 3,25 μm e 3,5 μm, conforme determinado por difração de laser usando o instrumento analisador de tamanho de partícula CILAS 920 de CILAS, Orleans, França.
[00160] Ademais, é preferido que a hidromagnesita obtida tenha um grau de brancura R457, medido de acordo com o Padrão ISO 2469, de pelo menos 80 %, mais preferivelmente de pelo menos 85 %, ainda mais preferivelmente de entre 85 % e 99 % e muito mais preferivelmente de entre 85 % e 99 %. Em outra modalidade preferida, a hidromagnesita obtida tem um grau de brancura R457, medido de acordo com o Padrão ISO 2469, de pelo menos 89 % e mais preferivelmente entre 89 % e 99 %. Em uma outra modalidade preferida, a hidromagnesita obtida tem um grau de brancura R457, medido de acordo com o Padrão ISO 2469, de pelo menos 93 %. Adicionalmente ou alternativamente, a hidromagnesita obtida pelo processo do processo da presente invenção tem um Índice de Amarelidez de acordo com DIN 6167 de menor do que 5, mais preferivelmente de menor do que 4 e muito mais preferivelmente de menor do que 3.
[00161] Se hidromagnesita é obtida na forma de uma suspensão, dita hidromagnesita está opcionalmente dispersada. Dispersantes convencionais conhecidos pela pessoa experiente podem ser usados. O dispersante pode ser aniônico ou catiônico. Um dispersante preferido é um baseado em poli(ácido acrílico). Ditos dispersantes são preferivelmente dosados de modo que totalizem cerca de 0,3% em peso a cerca de 3% em peso, baseado no peso total de dita hidromagnesita.
[00162] A hidromagnesita assim obtida pode ser usada em papel, papel-tecido, plásticos ou tintas. Em particular, dita hidromagnesita pode ser usada como carga mineral e/ou para revestimento de papel e em particular como carga mineral em embalagens/envoltórios para artigos de fumar. Em particular, composições de revestimento e/ou composições de carga mineral de acordo com a invenção são caracterizadas pelo fato de que contêm hidromagnesita obtida pelo processo da presente invenção e pelo fato de que proporcionam propriedades ópticas aperfeiçoadas em comparação com composições contendo hidromagnesita da arte anterior. Papéis e em particular envoltório de papel para artigos de fumar manufaturados e/ou revestidos são caracterizados pelo fato de que contêm dita hidromagnesita obtida pelo processo da presente invenção. Como outra vantagem, a hidromagnesita obtida pelo processo da presente invenção pode ser usada diretamente em uma aplicação de preparação de papel sem a remoção de, por exemplo, impurezas tais como outros sais ou compostos coloridos. Ademais, a hidromagnesita obtida pode ser usada como retardantes de chama tendo propriedades não-condutivas e outras funções como isolantes elétricos. Tais retardantes de chama podem ser incorporados em partes elétricas e eletrônicas, tubos de descarga de resíduos, calha, partes de automóveis, cabines para televisões, computadores e equipamentos similares, perfis e conexões tais como conexões para cabos, comutadores elétricos, vedantes, argamassas e tintas. Retardantes de chama contendo hidromagnesita podem portanto ser preferivelmente usados em indústria de construção, navios, aviões, trens e veículos.
[00163] Os seguintes exemplos podem adicionalmente ilustrar a invenção, mas não significam que restringem a invenção às modalidades exemplificadas. Os exemplos abaixo mostram as boas propriedades ópticas tal como opacidade das suspensões de carbonato de cálcio de acordo com a presente invenção:
[00164] Os seguintes métodos de medição são usados para avaliar os parâmetros apresentados nos exemplos e nas reivindicações.
[00165] A viscosidade Brookfield da pasta fluida foi determinada com um Viscosímetro Brookfield do tipo RVT equipado com um eixo LV-3 em uma velocidade de 100 rpm e na temperatura ambiente (20°C ± 3°C).
[00166] A área superficial específica BET é medida via o método de BET de acordo com ISO 4652 usando nitrogênio, após o condicionamento da amostra por aquecimento a 250°C por um período de 30 minutos. Antes de tais medições, a amostra é filtrada, lavada e seca a 110°C em um forno por pelo menos 12 horas. Distribuição de tamanhos de partícula (% em massa das partículas com um tamanho < X) e tamanho de partícula médio (D50) de um material particulado
[00167] O tamanho de partícula médio e a distribuição mássica de tamanho de partícula médio de um material particulado são determinados via difração de laser, i.e. a luz laser passa através de uma suspensão e a distribuição de tamanhos de partícula é calculada do padrão de difração resultante. A medição é feita com um analisador de tamanho de partícula CILAS 920 de CILAS, Orleans, França.
[00168] O método é bem conhecido pela pessoa experiente e é comumente usado para determinar a distribuição de tamanhos de partícula de materiais particulados. A medição é conduzida pela diluição da suspensão correspondente (água deionizada; solução de 0,1% em peso de pirofosfato de sódio). As amostras foram dispersadas usando um agitador de velocidade alta e ultrassom. pH de uma suspensão aquosa
[00169] O pH da suspensão aquosa é medido usando um peagômetro padrão a aproximadamente 22°C. Densidade de partículas sólidas
[00170] A densidade do produto é medida usando o analisador de densidade padrão Micromeritics AccuPyc® comercializado por Micromeritics. Teor de sólidos de uma suspensão aquosa
[00171] O teor de sólidos de suspensão (também conhecido como “peso seco”) é determinado usando um Analisador de Umidade HR73 comercializado por Mettler-Toledo com os seguintes ajustes: temperatura de 120°C, desligamento automático 3, secagem padrão, 5-20 g de suspensão.
[00172] O seguinte exemplo comparativo ilustra a precipitação de hidromagnesita por um processo da arte anterior. Dito processo é realizado pelo apagamento de magnesita calcinada cáustica e pelo contato do obtido hidróxido de magnésio com CO2 gasoso para converter o hidróxido de magnésio obtido em hidromagnesita, sendo que a carbonatação é realizada em uma temperatura inicial de cerca de 60°C.
[00173] 90 kg de magnesita calcinada cáustica (Van Mannekus M95) foram apagados pela adição de dita magnesita em 1.700 litros de água de torneira a 40°C em um reator agitado. A magnesita foi apagada por 15 min sob agitação contínua e a suspensão resultante foi ajustada para teor de sólidos de cerca de 5% via diluição com água. A carbonatação foi conduzida em um reator de aço inoxidável cilíndrico de 1.800 litros com defletores equipado com um agitador gaseificador, um tubo de aço inoxidável para carbonatação para direcionar uma corrente gasosa de ar / dióxido de carbono no impulsor e sondas para monitorar o pH e a condutividade da suspensão. A suspensão obtida na etapa de apagamento foi ajustada para a temperatura de 60°C e adicionada no reator de carbonatação. Um gás de 26% em volume de CO2 em ar foi então borbulhado ascendentemente através da suspensão em uma vazão de 200 m3/h sob agitação da pasta fluida de 240 rpm. Durante a carbonatação, a temperatura da mistura reacional não foi controlada. Após 85 minutos (calculado desde o início da introdução de dito gás) a introdução de gás foi interrompida. O produto foi recuperado como uma suspensão aquosa. Características e propriedades físicas são apresentadas em coluna A de tabela 1.
[00174] O seguinte exemplo ilustrativo da invenção envolve a preparação de hidromagnesita por apagamento magnesita calcinada cáustica e contato do hidróxido de magnésio obtido com CO2 gasoso para converter o hidróxido de magnésio obtido em hidromagnesita, sendo que a carbonatação é realizada com uma temperatura inicial de cerca de 20°C a 25°C e uma etapa de envelhecimento térmico subsequente.
[00175] 90 kg de magnesita calcinada cáustica (Van Mannekus M95) foram apagados pela adição de dita magnesita em 1.700 litros água de torneira a 40°C em um reator agitado. A magnesita foi apagada por 15 min sob agitação contínua e a suspensão resultante foi ajustada para teor de sólidos de cerca de 5% via diluição com água. A carbonatação foi conduzida em um reator de aço inoxidável cilíndrico de 1.800 litros com defletores equipado com um agitador gaseificador, um tubo de aço inoxidável para carbonatação para direcionar uma corrente gasosa de ar / dióxido de carbono no impulsor e sondas para monitorar o pH e a condutividade da suspensão. A suspensão obtida na etapa de apagamento foi ajustada para a temperatura de cerca de 25°C e adicionada no reator de carbonatação. Um gás de 26% em volume de CO2 em ar foi então borbulhado ascendentemente através da pasta fluida em uma vazão de 200 m3/h sob agitação da pasta fluida de 240 rpm. Durante a carbonatação, a temperatura da mistura reacional foi controlada e mantida entre 20°C e 25°C. Após 85 min (calculado desde o início da introdução de dito gás) a introdução de gás foi interrompida. Imediatamente após a carbonatação, a suspensão resultante foi moída úmida em um moinho de bolas vertical em uma vazão de fluxo de 320 litros/h, resultando em um consumo de energia de moagem específica de cerca de 100 kWh/ton seca. Na suspensão resultante, 1,8 kg de Ácido Formamidina-Sulfínico (DegaFAS® de Degussa- Huls) foram adicionados. A pasta fluida foi então transferida para um vaso pressurizado e aquecida para cerca de 130°C por 30 min. O produto foi recuperado como uma suspensão aquosa. Características e propriedades físicas são apresentadas em coluna B de tabela 1.
[00176] O seguinte exemplo ilustrativo da invenção envolve a preparação de hidromagnesita por calcinação e apagamento pedra de dolomita branca e contato do hidróxido de magnésio obtido com CO2 gasoso para converter o hidróxido de magnésio obtido em hidromagnesita, sendo que a carbonatação é realizada com uma temperatura inicial de cerca de 12°C e uma etapa de maturação subsequente.
[00177] Pedras de dolomita brancas (Hammerfall A/S) foram trituradas para dar um tamanho de grão de 10-50 mm e calcinadas em um forno rotativo a 1.050°C por 60 min. A dolomita queimada resultante (CaO.MgO) foi moída em um moinho de bolas para obter um pó com tamanho de partícula médio de cerca de 40 μm (método de difração de laser CILAS).
[00178] 200 kg de dita dolomita queimada foram apagados pela adição em 1.000 litros de água de torneira a 50°C em um reator agitado. A dolomita queimada foi apagada por 30 min sob agitação contínua e a suspensão resultante foi ajustada para teor de sólidos de cerca de 8% via diluição com água. A carbonatação foi conduzida em um reator de aço inoxidável cilíndrico de 1.800 litros com defletores equipado com um agitador gaseificador, um tubo de aço inoxidável para carbonatação para direcionar uma corrente gasosa de ar / dióxido de carbono no impulsor e sondas para monitorar o pH e a condutividade da suspensão. 1.800 litros da suspensão obtida na etapa de apagamento foram ajustados para a temperatura de 12°C e adicionados no reator de carbonatação. Um gás de 26% em volume de CO2 em ar foi então borbulhado ascendentemente através da pasta fluida em uma vazão de 200 m3/h sob agitação da pasta fluida de 240 rpm. Durante a carbonatação, a temperatura da mistura reacional não foi controlada e foi permitida subir devido ao calor gerado na reação exotérmica. Após 85 min (calculado desde o início da introdução de dito gás) a introdução de gás foi interrompida. A suspensão foi então transferida para um vaso pressurizado e aquecida para cerca de 130°C for 30 min. O produto foi recuperado como uma pasta fluida aquosa. Características e propriedades físicas são apresentadas em coluna C de tabela 1. Tabela 1: dados físicos
[00179] Como pode ser entendido dos dados mostrados em tabela 1, o método da invenção acarreta produtos tendo tamanho de partícula (tamanho de partícula médio D50) significativamente menor.
Claims (7)
1. Processo para preparar hidromagnesita em um ambiente aquoso, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: a) prover pelo menos uma fonte de óxido de magnésio, em que a pelo menos uma fonte de óxido de magnésio é selecionada a partir do grupo consistindo em dolomita, huntita e suas misturas; b) prover CO2 gasoso e/ou ânions contendo carbonato; c) extinguir dita fonte de óxido de magnésio de etapa a) para converter o óxido de magnésio pelo menos parcialmente em hidróxido de magnésio, em que uma suspensão aquosa é obtida e em que dita suspensão apresenta um teor de sólido de entre 1% em peso e 20% em peso, com base no peso total da suspensão; d) contatar o hidróxido de magnésio obtido de etapa c) com dito CO2 gasoso e/ou ânions contendo carbonato de etapa b) para converter o hidróxido de magnésio pelo menos parcialmente em nesquehonita precipitada; e e) tratar a nesquehonita precipitada obtida de etapa d) em uma etapa de envelhecimento térmico, em que dita etapa de envelhecimento térmico é realizada em uma temperatura na faixa entre 110°C e 150°C e por um período de tempo de 20 min a 60 min.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o CO2 gasoso provém de um fornecimento externo de CO2 ou da recirculação de CO2 ou de ambos.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os ânions contendo carbonato são selecionados do grupo consistindo em carbonato de sódio, carbonato de potássio, hidrogeno- carbonato de sódio, hidrogeno-carbonato de potássio ou misturas dos mesmos.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a temperatura inicial de etapa d) é ajustada para uma temperatura entre 5°C e 35°C e, mais preferivelmente, para uma temperatura entre 10°C e 30°C.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a etapa de envelhecimento térmico e) é realizada em uma temperatura entre 110°C e 140°C, preferivelmente em uma temperatura de entre 120°C a 135°C e, mais preferivelmente, em uma temperatura de cerca de 130°C.
6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a etapa de envelhecimento térmico é realizada por um período de tempo de 20 min a 40 min e, preferivelmente, por um período de tempo de 25 a 35 min.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a hidromagnesita obtida pelo processo é posteriormente tratada com ácidos graxos, preferivelmente ácidos graxos selecionados do grupo consistindo de um ou mais ácidos graxos selecionados de ácido esteárico, ácido palmítico, ácido behênico, ácido montânico, ácido cáprico, ácido láurico, ácido mirístico, ácido isoesteárico e ácido cerótico.
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Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 02/11/2010, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. PATENTE CONCEDIDA CONFORME ADI 5.529/DF, QUE DETERMINA A ALTERACAO DO PRAZO DE CONCESSAO. |
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| B21F | Lapse acc. art. 78, item iv - on non-payment of the annual fees in time |
Free format text: EXTINCAO DA PATENTE POR FALTA DE PAGAMENTO DA RETRIBUICAO ANUAL, POR PAGAMENTO DA RETRIBUICAO ANUAL FORA DO PRAZO OU POR NAO CUMPRIMENTO DE EXIGENCIA DE COMPLEMENTACAO DE PAGAMENTO DA RETRIBUICAO ANUA |
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| B24J | Lapse because of non-payment of annual fees (definitively: art 78 iv lpi, resolution 113/2013 art. 12) |
Free format text: MANUTENCAO DA EXTINCAO - ART. 78 INCISO IV DA LPI |