BRPI0412531B1 - Método e aparelho para precipitar partículas minerais em fibras a serem usadas na manufatura de papel, papelão ou assemelhados - Google Patents

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MÉTODO E APARELHO PARA PRECIPITAR PARTÍCULAS MINERAIS EM FIBRAS A SEREM ÜSADAS NA MANUFATURA DE PAPEL, PAPELÃO Oü ASSEMELHADOS A presente invenção refere-se a um método e aparelho para o pré-tratamento de mate- rial de fibra a ser usado na manufatura de pa- pel ou assemelhado, por exemplo, quando se preci- pitam substâncias minerais para as fibras.

Enchimentos ricos em minerais, tais como carbonato de cálcio finamente moido, natu- ral, carbonato de cálcio precipitado (PCC), argila de caulim e talco são utilizados na manufatura de papel para aperfeiçoar várias características, tais como características ópticas e de impressão, do papel. A adição de enchimento também torna possível utilizar-se menos material de fibra na manufatura de papel. As economias de custos as- sim obtidas são de uma maneira geral claramente mais altas do que os custos criados pela adição de um material de enchimento.

Conseqüentemente, um objetivo geral é adicionar tanto material de enchimento quanto possível na suspensão de fibras a ser usada na manufatura de papel. Entretanto, não mais do que 20-25% de um material de enchimento, tal como carbonato de cálcio, podem ser adiciona- do ao papel por razões relacionadas com as priedades de resistência do papel.

Para se aumentar a quantidade de carbonato de cálcio no papel, já foi sugerido que um material de enchimento que contém cálcio pode ser adicionado à sus- pensão de fibras na forma de hidróxido de cálcio, e subsequentemente converter o cálcio no mesmo em carbo- nato de cálcio precipitado pela adição de bióxido de carbono. Desta maneira, é possível promover a precipi- tação e fixação de carbonato de cálcio diretamente às superfícies das fibras, bem como ao interior das fi- bras, e aumentar desta forma a quantidade de carbonato no papel· Entretanto, as desvantagens destas solu- ções conhecidas, podem ser consideradas como se segue: - as reações de precipitação demoram um tempo relati- vamente longo, - as reações de precipitação são parcialmente incom- pletas, - os processos usados não são contínuos, ou - as aparelhagens usadas não são fáceis de integrar no processo de manufatura de papel.

Sugeriu-se na patente U.S. No. 6.471.825 que o hidróxido de cálcio adicionado à suspensão de fi- bras deverá ser precipitado diretamente nas fibras na forma de carbonato de cálcio. A patente sugere que a suspensão que contém fibra e hidróxido de cálcio deverá ser primeiramente tratada em um aparelho do tipo refi- nador a disco, para desintegrar possíveis aglomerados de fibras antes da alimentação do gás de bióxido de carbono na suspensão.

Nos tipos de dispositivos de refinador a disco, a suspensão de fibras é submetida a tratamento áspero, enfraquecendo o material de fibra. Depois da adição de bióxido de carbono, a suspensão de fibras é misturada em um misturador de parafuso. Entretanto, é difícil assegurar a mistura rápida e eficiente do bió- xido de carbono e hidróxido de cálcio, e a conclusão das reações, com os reatores de precipitação equipados com misturadores de lâminas ou parafuso convencionais.

Além disso, é difícil promover a fixação do carbonato de cálcio precipitado às fibras nestes dispositivos.

Por outro lado, é sugerido na patente U.S.

No. 5.679.220 que o hidróxido de cálcio adicionado à suspensão de fibras deve ser precipitado nas fibras na forma de carbonato de cálcio utilizando-se gás de bió- xido de carbono, quando a suspensão de fibras flui a- través de um reator do tipo tubular de duas partes, longo, com um interior liso. A suspensão que contém hidróxido de cálcio é alimentada à suspensão de fibras no meio da primeira parte do reator do tipo de tubo. Gás de bióxido de carbono é alimentado à suspensão de fibras tanto antes quanto depois da alimentação da sus- pensão de hidróxido de cálcio no mesmo. O gás de bió- xido de carbono é encaminhado para o reator através de uma abertura na sua parede. 0 objetivo é o de promover absorção do gás dentro da suspensão que flui dentro do tubo. 0 tempo de permanência da suspensão de fibras em um reator de mistura relativamente longo - mais de 2 metros - é superior a 1 minuto.

Consequentemente, o propósito da presente invenção é o de proporcionar um melhor método e apare- lho para precipitar as partículas minerais nas fibras a serem usadas na manufatura de papel, papelão e outros assemelhados. 0 propósito da invenção consiste em pro- porcionar um método e aparelho por meio dos quais os problemas da tecnologia conhecida mencionados anterior- mente são reduzidos ao mínimo. 0 propósito da invenção, deste modo, con- siste em apresentar um método e aparelho por meio dos quais é possível obter-se um alto nível de mistura de fibras e minerais tais como hidróxido de cálcio, ou ó- xido de cálcio, e um produto químico de precipitação, tal como gás de bióxido de carbono, durante o processo de precipitação. 0 propósito da invenção também consiste em proporcionar um método e aparelho por meio dos quais é possível iniciar e completar a precipitação de carbona- to de cálcio na superfície e dentro das fibras em um espaço de tempo muito curto, e de forma tão completa quanto possível. 0 propósito da invenção também consiste em proporcionar um método e aparelho por meio dos quais é possível aumentar o teor de enchimento de papel em com- paração com uma prática convencional.

Além disso, o propósito da invenção também consiste em proporcionar um método e aparelho por meio dos quais é possível influenciar as características de papel, papelão e produto correspondente conforme dese- jado, tipicamente as suas características ópticas e de resistência. 0 propósito da invenção também consiste em proporcionar um método e aparelho que são adequados pa- ra o uso na precipitação de uma substância mineral a fibras de suspensões de fibras altamente variáveis, e a outras substâncias sólidas possivelmente residentes na suspensão de fibras.

Além disso, o propósito da invenção também consiste em proporcionar um aparelho que opera continu- amente e que é fácil de integrar ao processo de manufa- tura de papel, papelão ou outros assemelhados.

Para se conseguir os objetivos mencionados anteriormente, o método e o aparelho de acordo com a invenção são caracterizados pelas partes de caracteri- zação das reivindicações independentes apresentadas mais adiante neste pedido de patente. A presente invenção relaciona-se com um método para precipitação de partículas minerais nas fi- bras a serem usadas na manufatura de papel, papelão ou assemelhado, método esse que inclui, de uma maneira ge- ral, as seguintes etapas: (a) um material de fibra que contém fibra a ser usada na manufatura é alimentado ao reator de precipitação; (b) uma substância mineral reativa, tipi- camente hidróxido de cálcio (Ca(OH)2)/ é alimentada ao reator de precipitação; (c) o material de fibra e a substância mi- neral reativa são combinados para formarem uma suspen- são de fibras no reator de precipitação e/ou antes des- tas substâncias serem alimentadas ao reator de precipi- tação; (d) a suspensão de fibras no reator de precipitação é levada ao contacto com uma substância, tipicamente com CO2, que precipita a dita substância mineral reativa, para conseguir a precipitação pelo me- nos parcial da dita substância mineral reativa, pelo que pelo menos parte da substância mineral precipitada assim formada se precipita nas fibras - nas superficies das fibras e/ou dentro das fibras - na suspensão de fi- bras; e (e) a suspensão de fibras assim tratada é encaminhada para fora do reator de precipitação.

Sugere-se agora em uma solução típica de acordo com a invenção que (f) gás, contendo uma substância que pre- cipita a substância mineral reativa supra mencionada, tal como bióxido de carbono, seja alimentada ao reator de precipitação para gerar um espaço de gás que contém a dita substância de precipitação no reator de precipi- tação e que (g) a suspensão de fibras que é alimentada para dentro do reator de precipitação, e/ou formada no mesmo, é dispersada, isto é, desintegrada em pequenas partes, tais como goticulas e/ou partículas que contêm matéria sólida e/ou líquido, dentro do referido espaço de gás.

Tipicamente, o gás que contém o precipi- tante é alimentado ao reator de precipitação como um fluxo de gás contínuo a fim de manter o espaço de gás desejado no reator. A quantidade do precipitante no gás pode variar extensamente, por exemplo, na dependên- cia da fonte e qualidade do gás de precipitação e/ou características de papel desejadas. 0 gás a ser ali- mentado ao reator de precipitação de um modo geral con- tém >5%, tipicamente > 10%, e se desejado mesmo 100% de precipitante, tal como bióxido de carbono. Deste modo, o gás que contém o precipitante pode ser, por exemplo, bióxido de carbono puro ou aproximadamente puro, gás de combustão ou algum outro gás ou mistura de gases ade- quada que contém bióxido de carbono. Naturalmente, é possível usar um precipitante diferente do bióxido de carbono, que seja adequado para a precipitação da subs- tância mineral reativa utilizada. Gás é tipicamente alimentado ao reator de precipitação de maneira que so- brepressão é mantida no reator de precipitação.

Na solução de acordo com esta invenção, o objetivo é alimentar a suspensão de fibras, suas fases liquida e sólida, dentro do espaço de gás desintegrada na forma de partes minúsculas, gotas e/ou partículas.

Nesse caso, a suspensão de fibras é desintegrada utili- zando-se qualquer método conhecido ou novo, em gotas semelhantes a líquido puro - gotas líquidas que contêm material sólido tais como fibras e substâncias mine- rais, partículas sólidas e/ou partículas cobertas com líquido. Nesse caso, o material de fibra na suspensão de fibras é desintegrado pelo menos parcialmente em fi- bras separadas. Por outro lado, a fase líquida da sus- pensão de fibras é dispersada a maior parte das vezes para gotas de líquido de < 10 mm, tipicamente < 1 mm.

Pequenas gotas de líquido, fibras e outras partículas sólidas são dispersadas no espaço de gás como uma sus- pensão de gás semelhante a névoa úmida em que o fluxo de volume é muito maior do que o fluxo de volume da suspensão de fibras alimentada ao reator. Isto cria uma grande área de contacto entre as gotas de suspensão de fibras e/ou partículas e o gás circundante, possibi- litando reações de precipitação muito rápidas e comple- tas entre a substância mineral reativa sejam precipita- das e o precipitante no gás.

Quando se aplica a solução de acordo com a invenção, pode-se também supor que aproximadamente cada fibra separada é circundada por um envoltório de gás que induz a precipitação de substâncias minerais prove- nientes do líquido circundante sobre a superfície das fibras, e dentro ads fibras rapidamente e de forma efi- ciente. Antexiormente, o processo era o oposto e o ob- jetivo era alimentar o gás na forma de finas bolhas em suspensão de fibras mais ou menos espessa, caso este em que a precipitação não era tão rápida e completa.

Quando se aplica a solução de acordo com a invenção, são formadas áreas altamente reativas do ma- terial precipitado nas fibras através das quais, pode- se supor, as fibras formam aglutinações reciprocas umas com as outras na medida em que as reações de precipita- ção continuam nestas partes. Estas aglutinações aper- feiçoam as características de resistência do papel a ser manufaturado.

De acordo com uma concretização vantajosa da invenção, quando se considera o fluxo do material de fibra, uma zona de ativação é formada na frente do rea- tor de precipitação, ou no reator de precipitação, van- tajosamente no início do reator. Na zona de ativação, forças são encaminhadas para a suspensão de fibras, as quais, por exemplo, seja tribomecanicamente ou tribo- quimicamente, ativam as fibras, aumentando assim a sua capacidade de formarem aglutinações umas com as outras, ou de absorverem substâncias minerais de precipitação e/ou precipitadas. A ativação das fibras aperfeiçoa as características de resistência do papel a ser manufatu- rado .

Na zona de ativação, é preferível disper- sar-se as fibras da suspensão para pequenas gotas e/ou partículas e ativar as mesmas simultaneamente. A ati- vação funciona vantajosamente em condições alcalinas quando as fibras são intumescidas como resultado, por exemplo, da adição de Ca(OH)2.

Na zona de ativação, por exemplo, impactos sucessivos periódicos, impactos duplos, forças de cisa- lhamento, turbulência, pulsos de sobre e de sub-pressão e outras forças correspondentes, que ativam as fibras mecanicamente, especialmente as suas superfícies, por exemplo, mediante fibrilação ou trituração das fibras ou pela abertura de lumens de fibra para substâncias minerais, podem ser dirigidos à suspensão de fibras.

Por outro lado, fibras, especialmente superfícies de fibras, podem ser assim quimicamente ativadas de forma que são formados nas superfícies das fibras grupos de OH" ativos.

De acordo com uma concretização vantajosa da invenção, ativação pode ser iniciada, por exemplo, em um reator de precipitação dotado de uma zona de ati- vação equipada com um misturador de fluxo direto que opera no princípio de laminador de impacto de vários anéis e que compreende diversos, tipicamente, 3-8, mais tipicamente 4-6, anéis coaxiais equipados com lâminas ou assemelhadas, pelo que pelo menos cada um outro anel funciona como um rotor, e seus anéis adja- centes como estatores, ou rotores girando em direções opostas ou sob velocidades diferentes. As velocidades de rotor podem ser 5 - 250 m/s. A diferença na veloci- dade entre os anéis adjacentes é 10 - 500 m/s, tipica- mente 50 - 200 m/s. Moinhos ou misturadores operando de acordo com este principio foram apresentados anteri- ormente nas patentes finlandesas 105699B, 105112 B, e publicação WO 96/18454.

No misturador de fluxo direto que opera no principio de um moinho de impacto, a suspensão de fi- bras tipicamente desloca-se através do misturador radi- almente no sentido do centro dos anéis, tornando possí- vel que as lâminas ou dispositivos correspondentes nos anéis dirijam impactos e duplos impactos, e gerem for- ças de cisalhamento, turbulências e pulsos de sub e so- brepressão na suspensão de fibras que flui para fora nos anéis, e ativem as fibras. O reator que opera no princípio de um moinho de impacto pode tratar eficien- temente as suspensões de fibras, que podem ter teores de materiais altos ou muito baixos, para harmonizar o processo de precipitação. No reator de precipitação de acordo com a invenção, é possível precipitar substân- cias minerais de teores de material seco altamente va- riáveis, tais como 0,1 - 40%, tipicamente 1 - 15%, mais tipicamente 3-7%. Principalmente, a capacidade de bombeamento da suspensão de fibras nos tubos de alimen- tação e descarga estabelece o limite.

Anéis adjacentes, rotores, lâminas ou as- semelhados no misturador de fluxo direto tipicamente movimentam-se em direções opostas que possibilitam que impactos sucessivos, eficientes, principalmente em di- reções opostas, isto é, impactos e duplos impactos, se- jam dirigidos para a suspensão de fibras que flui atra- vés do reator. Se, por outro lado, anéis estacioná- rios, isto é, estatores, forem montados entre os anéis, isto é, rotores girando na mesma direção, é possível dirigir os impactos provocados pelas lâminas de rotor, e duplos impactos provocados pelas lâminas de estator, à suspensão de fibras que flui através do reator. Um resultado semelhante é alcançado com rotores que giram na mesma direção sob velocidades altamente diferentes.

As lâminas ou assemelhadas dos rotores e estatores no misturador de fluxo direto podem, ao mesmo tempo, dirigir a suspensão de fibras para se deslocar radialmente no sentido do meão dos anéis. A expansão dos anéis de rotor e de estator, quando se movimenta do centro no sentido do anel externo, cria uma diferença de pressão entre a entrada, isto é, o centro, e a saí- da, isto é, o anel externo. A pressão diminui quando se movimenta para fora a partir do centro. A diferença de pressão criada promove o transporte da suspensão de fibras através do misturador de fluxo direto.

De acordo com uma concretização vantajosa da invenção, é uma questão de ativação mecânica, por exemplo, quando as superfícies da fibra são tratadas de forma que as superfícies livres e reativas ficam expos- tas a partir da fibra na mesma tornando fácil o ataque das substâncias minerais suscetíveis de precipitação, ou as fibrilas são expostas a partir das superfícies de fibra, facilitando assim o ataque das substâncias sus- cetíveis de serem precipitadas. A formação de fibrilas aumenta a área de superfície específica das fibras, tornando possível às fibras aglutinarem substâncias mi- nerais mais suscetíveis de precipitação. Parte das fi- brilas formadas podem soltar-se da fibra, e aumentar assim a matéria fina da suspensão de fibras, o que em alguns casos é até desejável.

De acordo com uma concretização vantajosa da invenção, ativação mecânica também entra em questão, por exemplo, quando pulsos de sub e sobrepressão são afetados nas fibras fazendo com que as mesmas sejam a- bertas, rompidas ou formem furos, tornando mais fácil que uma quantidade de substâncias minerais reativas na suspensão de fibras penetrem nas fibras e se precipitem nas mesmas.

De acordo com uma concretização vantajosa da invenção, entra em questão a ativação química, por exemplo, quando as superfícies das fibras são ativadas de forma que grupos químicos, que podem aglutinar subs- tâncias minerais precipitadas ou suscetíveis de serem precipitadas, são formadas nas superfícies das fibras.

Por exemplo, é possível criarem-se grupos de Olfativos nas superfícies das fibras, que são capazes de formarem aglutinações com a substância mineral, e fazem com que a substância mineral ataque as fibras.

Em um método típico de acordo com a inven- ção, material de fibra e substância mineral reativa, tal como leite de cal, Ca(OH)2, são vantajosamente com- binados para formarem suspensão de fibras antes que es- tas substâncias sejam dirigidas para o reator de preci- pitação. A adição de uma substância mineral reativa para ser precipitada na suspensão de material de fibra na forma de uma pasta fluida ou suspensão forma tipica- mente a suspensão de fibras, que contém o material de fibra e uma substância mineral reativa. Desta maneira, é possível misturar uma pasta fluida ou suspensão rapi- damente e uniformemente na suspensão de fibras. Por outro lado, a substância de material reativo a ser pre- citada pode ser adicionada à suspensão de material de fibra também em uma forma sólida, por exemplo, como pó.

Quando a substância de mineral reativa é adicionada à substância de material reativo antes da suspensão ser alimentada ao reator de precipitação, as fibras têm tempo para absorver a substância mineral reativa, du- rante vários minutos se desejado, e se a substância mi- neral for alcalina, ela fará com que as fibras sejam intumescidas para uma forma vantajosa com relação à a- tivação e/ou carbonização. Isto significa que quando a precipitação começa, é possível precipitar a substância mineral nas superfícies das fibras, bem como dentro das fibras, mais facilmente. Se desejado, a substância de fibra e a substância mineral podem, naturalmente, ser dirigida para o reator de precipitação separadamente, permitindo que estas substâncias se misturem mais cedo no reator de precipitação.

Quando a solução de acordo com a invenção é aplicada na precipitação de uma substância mineral, é possível selecionar condições tais como materiais bru- tos, proporções de alimentação dos materiais brutos, pH, pressão e temperatura que são mais bem adequadas para o processo aplicável. As soluções de acordo com a invenção não estabelecem quaisquer limites para estes parâmetros.

Estas explanações referem-se ao exposto em seguida, a não ser que de outro modo especificado: - suspensão de material de fibras refere- se a uma suspensão de base liquida que contém pelo me- nos o material de fibra, - suspensão de fibras refere-se a uma sus- pensão de base liquida que contém pelo menos o material de fibra e uma substância mineral reativa necessária para a precipitação, - suspensão de gás refere-se a uma suspen- são formada a partir de pelo menos material de fibra, substância mineral reativa e gás de precipitação, em que o material de fibra e a substância mineral reativa são finamente divididas, e - suspensão de fibras tratadas refere-se a uma suspensão à base de liquido que contém pelo menos o material de fibras e as partículas de substância mine- ral precipitada.

As suspensões supramencionadas também po- dem conter outras substâncias, tais como partículas mi- nerais já precipitadas ou substâncias minerais não pre- cipitadas.

No método de acordo com a invenção, hidró- xido de cálcio (Ca(OH)2, isto é, leite de cal, ou ou- tras fontes de ion Ca2+, podem ser usadas como uma substância mineral reativa, tornando possível precipi- tar o chamado carbonato de cálcio precipitado (PCC) nas fibras e/ou dentro das fibras. A invenção também torna possível utilizar outras substâncias minerais reativas correspondentes, tais como óxido de cálcio e sulfato de cálcio, que podem ser precipitadas e fixadas utilizan- do-se um gás de precipitação.

Uma substância mineral reativa a ser usada na precipitação é selecionada de acordo com quais as características das fibras, papel a ser manufaturado ou processo de manufatura que se deseja aperfeiçoar. A substância mineral que se precipita na suspensão de fi- bras, e especialmente nas fibras, torna possível aper- feiçoar, por exemplo, a brancura, claridade, opacidade, brilho, volume, resultado de impressão, capacidade de impressão, capacidade de drenagem, características de secagem, e outras, do papel.

Um gás de precipitação é preferentemente usado como produto químico. Como um gás de precipita- ção de hidróxido de cálcio, é possível utilizar-se, por exemplo, bióxido de carbono. Assim, é possível alimen- tar bióxido de carbono que contém gás tal como bióxido de carbono (CO2) puro ou quase puro, gás de combustão ou outro gás adequado para o propósito dentro do reator de precipitação. É igualmente possível utilizar um ou- tro precipitante adequado diferente de bióxido de car- bono . A invenção não apenas possibilita a preci- pitação de substâncias reativas precipitáveis na sus- pensão de fibras dentro das fibras, mas também sobre as superfícies de outras partículas inorgânicas ou orgâni- cas que permanecem na suspensão. Estas partículas po- dem incluir, por exemplo, outras partículas de substân- cias minerais, tais como partículas de bióxido de titâ- nio ou partículas de impurezas ou partículas de frações finas baseadas em fibras. A solução de acordo com a invenção pode deste modo, ser usada para ocultar resí- duos de tinta, que permaneceram nas fibras desentinta- das de forma incompleta, utilizando-se carbonato de cálcio precipitado ou assemelhado. A substância reati- va, que se precipitou nas partículas inorgânicas, tam- bém tem a capacidade de fixar as partículas nas fibras, que são então retidas no papel juntamente com as fi- bras. Por outro lado, as substâncias minerais precipi- tadas nas fibras, também têm a capacidade de aglutinar as fibras entre si, o que aumenta as características de resistência do papel. A suspensão de fibras a ser alimentada ao reator de precipitação pode, adicionalmente ao material de fibra e substância mineral reativa a ser precipita- da, incluir outras substâncias sólidas usadas na manu- fatura de papel ou assemelhado, tais como - outras substâncias minerais, tais como óxido de cálcio, sulfato de cálcio, carbonato de cál- cio, talco, argila de caulim ou bióxido de titânio, - matéria fina à base de fibra, outra ma- téria fina ou impurezas, por exemplo, que foram soltas das fibras durante o desentintamento, vários rejeitos de processo e/ou substâncias usadas para aperfeiçoar a retenção, tais como amido, biocidas. A invenção é adequada para o uso na manu- fatura de uma textura de papel ou produto de polpa ma- nufaturado a partir do papel, papelão ou outro material semelhante a fibra correspondente.

Assim, a invenção é adequada para o uso - na manufatura de uma ampla variedade de produtos de textura de papel, tais como papel de jor- nal, papel de classe fina, papel de impressão de revis- tas, papel Kraft, papel de seda, papel especial ou pa- pelão; - na manufatura de um produto a partir de uma ampla variedade de polpas tais como polpa quimica, mecânica, químico-mecânica, termomecânica ou polpa semi-mecânica, polpa reciclada ou suas misturas; - na manufatura de papel a partir de uma ampla variedade de fibras tais como fibra virgem, fibra quimica ou mecânica, fibra lixiviada ou não-lixiviada, fibra refinada ou não-refinada, fibra seca ou não-seca, fibra reciclada desentintada ou entintada, ou fibra ob- tida a partir de polpa despedaçada, ou mistura de qual- quer, uma destas.

Descobriu-se agora que pela alimentação das fibras e substância mineral reativa como uma sus- pensão de fibras finamente refinadas no gás de precipi- tação, isto é, da maneira oposta em comparação com os processos anteriores, é possivel misturar substâncias minerais reativas, material de fibra e gás de precipi- tação em conjunto de forma excepcionalmente fácil e e- ficiente, com relação à precipitação.

As reações de precipitação podem começar imediatamente e as reações ocorrer rapidamente em su- perfícies de contacto excepcionalmente grandes entre as pequenas gotas de suspensão de fibra e o gás. A preci- pitação desenvolve-se facilmente para as superfícies das fibras, bem como dentro das fibras. Pela regulagem da composição da substância das fibras, da substância mineral reativa e/ou da composição do gás de precipita- ção, utilizando-se o método e aparelho da invenção, é possível controlarem-se as características de papel que podem ser obtidas, tais como resistência e caracterís- ticas ópticas do papel.

Quanto mais fina a suspensão de fibras ti- ver sido dispersada, isto é, desintegrada, mais rapida- mente e mais eficientemente pode-se supor que ocorram as reações. Utilizando-se o misturador de fluxo direto operando no princípio de moinho de impacto, é possível dispersar-se a suspensão de fibras no gás de precipita- ção como uma suspensão de gás semelhante a névoa úmida onde o gás, as fibras e a substância mineral reativa a ser precipitada são eficientemente misturados entre si.

Utilizando-se a solução de acordo com a invenção, é possível micro-homogeneizar os componentes que partici- pam no evento de precipitação como uma suspensão de gás onde as reações entre diferentes componentes podem o- correr imediatamente. Isto é especialmente vantajoso quando, por exemplo, a fibra ativada retorna facilmente ao estado desativado, isto é, quando as fibrilas e as aberturas que se formam nas fibras são facilmente fe- chadas. Substâncias minerais residentes na suspensão de fibras têm, pelo menos parcialmente, a capacidade de impedir a recuperação das fibrilas. A suspensão de fi- bras pode ser reativada uma vez ou várias vezes quando necessário.

Descobriu-se agora também que pela ativa- ção do material de fibras antes do evento de precipita- ção e/ou durante o evento de precipitação de forma que a capacidade das fibras se aglutinarem entre si, e de aglutinar os aumentos de substância mineral precipita- da; é possível tanto intensificar o evento de precipi- tação, quanto aperfeiçoar as características do papel.

Mesmo um único tratamento em um reator de precipitação pode ser suficiente para se obter o evento de precipi- tação e características de papel desejados. A invenção é exposta com referência aos desenhos anexos, nos quais: A Figura 1 ilustra esquematicamente, como um exemplo, uma seção vertical do reator de precipita- ção de acordo com a invenção. A Figura 2 ilustra esquematicamente, como um exemplo, uma seção horizontal de um dispositivo de desintegração e ativação montado no reator de precipi- tação de acordo com a Figura 1. A Figura 3 ilustra esquematicamente, como um exemplo, uma seção vertical de um outro reator de precipitação de acordo com a invenção. A Figura 4 ilustra esquematicamente, como um exemplo, uma seção horizontal de um dispositivo de desintegração e ativação do reator de precipitação i- lustrado na Figura 3. A Figura 5 ilustra esquematicamente, como um exemplo, uma seção vertical de um grupo de reatores de precipitação de acordo com a invenção. A Figura 6 ilustra esquematicamente, como um exemplo, uma seção vertical de um outro grupo de re- atores de precipitação de acordo com a invenção; e A Figura 7 ilustra esquematicamente, como um exemplo, uma seção vertical de um terceiro grupo de reatores de precipitação de acordo com a invenção. A Figura 1 ilustra um reator de precipita- ção 10 que opera continuamente de acordo com a inven- ção, que compreende um vaso de precipitação 12, um dis- positivo de desintegração e ativação 14 montado no vaso de precipitação, um tubo de alimentação 16 para suspen- são de fibras, um tubo de alimentação 18 para gás de precipitação, e um tubo de descarga 20 para a suspensão de fibras tratadas. Além disso, o aparelho consiste de um acionador 22 que inclui um conjunto de mancai e ve- dação 24 entre o acionador 22 e o dispositivo 14.

Um dispositivo de desintegração e ativação 14, do qual uma seção horizontal está exposta na Figura 2, é um misturador chamado de fluxo direto, que consis- te de 6 anéis dispostos coaxialmente 26, 26', 26", 28, 28', 28" equipados com lâminas 26a, 26'a, 26"a, 28a, 28'a, 28"a. No dispositivo 14, a suspensão de fibras é desintegrada em pequenas frações, gotas de liquido e/ou partículas sólidas. Ao mesmo tempo, as fibras na sus- pensão de fibras são ativadas no dispositivo 14 de for- ma que a capacidade das fibras se aglutinarem umas às outras e a sua capacidade de receberem substâncias mi- nerais precipitadas aumentam. O tempo de permanência no dispositivo de desintegração e de ativação é curto < 10 s, tipicamente < 2 s, e mais tipicamente ainda menor do que 1 s.

Tal como as setas ilustradas na Figura 2 indicam, os primeiros anéis 26, 26', 26" do dispositivo de desintegração operam como rotores, que no caso apre- sentado na figura giram em sentido contrário aos pon- teiros do relógio. Da mesma forma, os segundos anéis 28, 28', 28" adjacentes aos primeiros anéis operam como rotores; entretanto, eles giram no sentido dos pontei- ros do relógio no caso apresentado na figura. As lâmi- nas 26a, 26'a, 26"a, e 28a, 28'a, 28"a, que ficam mon- tadas nos anéis, encontram a suspensão de fibras que se desloca através do dispositivo radialmente para fora, tornando-a um alvo de impactos periódicos e impactos duplos. Simultaneamente, quando as lâminas se aproxi- mam umas das outras, é formada sobrepressão entre as lâminas dos rotores adjacentes, e é formada subpressão à medida que as lâminas se afastam uma das outras. As diferenças de pressão criam pulsos de sobre e subpres- são muito rápidos na suspensão de fibras. Além disso, ao mesmo tempo são geradas forças de cisalhamento e turbulência na suspensão de fibras que se desloca atra- vés do dispositivo 14. A suspensão de fibras ou pasta fluida de fibras que contém o material de fibras e substância mi- neral reativa é alimentada através do tubo 16 para a seção central 30 do dispositivo de desintegração e ati- vação, de onde a suspensão de fibras se desloca radial- mente para fora, no sentido da borda externa aberta 32 do anel externo 28" pelo efeito da diferença na pressão criada entre o centro e o anel externo do dispositivo. A suspensão de fibras pode ser alimentada ao dispositi- vo 14 também entre os anéis, quando necessário. É i- gualmente possível alimentar o material de fibras e a substância mineral reativa no dispositivo de desinte- gração e ativação 14 através de tubos separados, caso este em que a suspensão de fibras que contém a fibra e substância mineral não é formada até estar neste dispo- sitivo.

Impactos e duplos impactos, forças de ci- salhamento, turbulência, e pulsos de sub e sobrepres- são, gerados pelas lâminas de rotor que giram em dire- ções opostas, desintegram a suspensão de fibras para frações muito finas, gotas de liquido e partículas só- lidas, ativando simultaneamente as fibras, por exemplo, por fibrilação das mesmas. Entre outras coisas, a ati- vação é eficiente por causa dos poderosos impactos e fortes forças de cisalhamento que afetam a suspensão de fibras. Na solução de acordo com a invenção, a suspen- são de fibras pode, entretanto, percorrer uma via rela- tivamente aberta através dos anéis, e não ser portanto exposta a forças de ruptura de fibras e trituração se- melhantes como o são as fibras que são tratadas em so- luções do tipo de refinador de discos ou refinador de cones. Na solução de acordo com a invenção, as fibras encontram a superficie das lâminas de rotor apenas por um tempo muito reduzido, quando encontram.

Na solução de acordo com a invenção apre- sentada na Figura 1 e na Figura 2, o gás de precipita- ção é encaminhado através do tubo 18 para o centro 30 dos anéis do dispositivo de desintegração e ativação. A partir deste local central, o gás flui radialmente para fora gerando, tanto no dispositivo de desintegra- ção quanto no vaso de precipitação 12 em torno dele, um espaço de gás 34 que contém o gás de precipitação. O gás é descarregado através do tubo 21 localizado na se- ção de topo do reator de precipitação. Se desejado, é possível alimentar o gás de precipitação dentro dos a- néis e/ou entre os anéis do dispositivo de desintegra- ção e ativação. As reações de precipitação já podem começar no espaço de gás do dispositivo de desintegra- ção e ativação.

Quando tratada no dispositivo de desinte- gração e ativação 14, a suspensão de fibras forma gotas e partículas muito finas, as quais serão dispersadas a partir do dispositivo 14 para a seção circundante 34 de um espaço de gás. Gotas e partículas finas são ar- remessadas fora do dispositivo de desintegração e ati- vação, principalmente a partir da sua área de anel ex- terno, como um fluxo semelhante a névoa úmida 36. As reações de precipitação fora do dispositivo de desinte- gração e ativação podem prosseguir durante um tempo re- lativamente longo quando as gotas e partículas finas se dispersam amplamente no vaso de precipitação. A sus- pensão de fibras tratadas desce para o reservatório no fundo do vaso de precipitação, e é descarregada do vaso através do tubo 20. A dimensão, forma, largura e altura do va- so de precipitação 12 podem ser selecionadas de forma tal que as gotas e partículas, que são arremessadas fo- ra do dispositivo de desintegração e ativação, permane- çam no espaço de gás 34' do vaso de precipitação, de forma que seu tempo de permanência no mesmo seja tao apropriado quanto possível. Por exemplo, o aumento da altura do vaso de precipitação 12, tornando-o semelhan te a torre, aumenta o tempo de permanência da suspensão de fibras.

Os processos no reator de precipitação 10 também podem ser regulados pela ajustagem, por exemplo, do número de anéis, da distância entre os anéis, da distância entre as lâminas em cada anel, e da dimensão e posição das lâminas no dispositivo de desintegração e ativação. A suspensão de fibras que sai através do fundo do vaso de precipitação 12 pode ser reciclada pa- ra o mesmo reator de precipitação, ou ser alimentada para um outro reator para concluir o tratamento.

As Figuras 3 e 4, que ilustram um outro reator de precipitação de acordo com a invenção com seus reatores de desintegração e ativação, utiliza os mesmos números de referência apresentados na Figura 1 e na Figura 2, quando aplicáveis. De acordo com a inven- ção, um outro reator de precipitação 10 apresentado na Figura 3 difere do dispositivo apresentado nas Figuras 1 e 2 principalmente de forma que o reator compreende um reator de desintegração e ativação 14 equipado com um anel externo fechado 32, e que o reator de precipi- tação não inclui uma area de precipitação separada es tendendo-se pelo lado externo do dispositivo de desin- tegração e ativação. A solução apresentada nas Figuras 3 e 4 é adequada para ser usada, por exemplo, quando se pode supor que as reações de precipitação são completa- das conforme desejado já no espaço de gás do reator de desintegração e ativação.

No dispositivo de desintegração apresenta- do nas Figuras 3 e 4, o anel mais externo 28" é circun- dado por um alojamento 40, o qual fecha o anel. O alo- jamento compreende uma abertura de descarga 42 para descarregar a^ suspensão de fibras tratada a partir do dispositivo 14. A suspensão de fibras tratada pode ser encaminhada a partir da abertura de descarga 42 através do tubo para ulterior tratamento ou processamento. O reator que está representado na Figura 3 também é aplicável para o uso na ativação de suspensão de fibras quando a precipitação não ocorre neste dispo- sitivo. Dois ou mais dos dois tipos de reatores de precipitação representados na Figura 1 e na Figura 3 podem ficar dispostos em uma série sucessiva. A Figura 5 ilustra um grupo de três reatores de precipitação do tipo apresentado na Figura 1. Quando aplicáveis, os números de referência são os mesmos usados nos diagra- mas anteriores. A Figura 5 ilustra três reatores de preci- pitação 10, 10' e 10", onde a suspensão de fibras que contém Ca(0H)2 é tratada com gás C02 para carbonização dos íons de C2+, isto é, para precipitar CaC03. Os rea- tores são conectados em sucessão de maneira que a sus- pensão de fibras parcialmente tratada que contém fi- bras, carbonato precipitado e hidróxido de cálcio não- precipitado é encaminhada da abertura de descarga 20 do primeiro reator 10 para o tubo de alimentação 16' do segundo reator 10' . Correspondentemente, a suspensão de fibras tratada é encaminhada através do tubo de des- carga 20 do segundo reator 10' para o tubo de alimenta- ção 16" do terceiro reator 10". Gás que contém bióxido de carbono é ali- mentado a cada reator através dos tubos 18, 18', 18". 0 gás que contém bióxido de carbono é alimentado atra- vés do tubo de alimentação 18 ao primeiro reator 10, que induz a precipitação (carbonização) e a formação do carbonato ativo para as fibras já no dispositivo de de- sintegração e ativação 14. Carbonato de cálcio preci- pitado precipita-se tanto nas fibras quanto nas outras partículas situadas na suspensão de fibras. Carbonato também se precipita como partículas separadas na sus- pensão de fibras. É possível encaminhar o mesmo ou ou- tro gás que contém bióxido de carbono para o segundo e terceiro reatores 10', 10" através dos tubos 18', 18", a fim de completar as reações de precipitação (carboni- zação) . 0 gás é removido dos reatores através dos tu- bos de descarga 21, 21', 21". A suspensão de fibras a ser alimentada ao reator de precipitação 10 pode ser ativada em um dispo- sitivo de ativação separado, o qual fica conectado na frente do reator de precipitação 10. Vantajosamente, o dispositivo de ativação é constituído por um moinho do tipo de impacto de um misturador de fluxo direto. A Figura 6 ilustra um outro grupo de rea- tores de precipitação que são dotados de dois reatores de precipitação 10, 10', de acordo com o tipo apresen- tado na Figura 1, montados sucessivamente em série. Um dispositivo de ativação 44, cuja estrutura se assemelha principalmente a um misturador de fluxo direto apresen- tado na Figura 3, está conectado na frente do primeiro reator de precipitação 10. O material de fibra a ser alimentado ao reator de precipitação é ativado no dis- positivo de ativação. Entretanto, gás de precipitação não é alimentado ao dispositivo de precipitação.

Material de fibra é alimentado através do tubo 46 no topo do dispositivo de ativação 44. Materi- al de fibra ativado é encaminhado através do tanque de ruptura 48 para o primeiro reator de precipitação 10. É igualmente possível adicionar ao material de fibra a substância mineral a ser precipitada, hidróxido de cál- cio, através do tubo 50 na frente do dispositivo de a- tivação 44, ou através do tubo 52 por trás do disposi- tivo de ativação. No tanque de ruptura 48, o material de fibra é deixado intumescer em condições alcalinas durante um período de tempo desejado. A partir do tan- que de ruptura a suspensão de fibras que contém materi- al de fibra e substância mineral a ser precipitada é conduzida através do tubo 16no fundo para o dispositivo de desintegração e ativação 14 do reator de precipita- ção. Um gás de precipitação 18, tipicamente bióxido de carbono, é alimentado juntamente com a suspensão de fi- bras para o dispositivo 14. O gás, tipicamente conten- do vapor e bióxido de carbono, é removido da seção de topo do reator de precipitação através do tubo 21. 0 gás é encaminhado para tratamento em um dispositivo de lavagem de gás e refrigeração 54. No dispositivo 54, o gás que contém bióxido de carbono tratado é reciclado através do tubo 18 de volta ao reator de precipitação 10. A suspensão de fibras tratada coletada na seção de fundo do reator de precipitação é removida através do tubo de descarga 20. O segundo reator de precipitação 10' apre- sentado na Figura 6 opera principalmente sob o mesmo principio do primeiro reator de precipitação 10. A suspensão de fibras, que é removida do fundo do primei- ro reator 10 para o tubo 20 e que tipicamente contém o material de fibra e hidróxido de cálcio adicionalmente ao carbonato de cálcio precipitado, é encaminhado atra- vés do tubo 16' do fundo para o dispositivo de desinte- gração e ativação 14' do segundo reator 10'. Do dispo- sitivo de lavagem e refrigeração 54, o gás que contém bióxido de carbono é encaminhado para o segundo reator 10' . A suspensão de fibras tratada quase completamen- te, em que uma quantidade de carbonato de cálcio dese- jada se precipitou nas fibras, é descarregada por meio do fundo do segundo reator 10' através do tubo 20'. O gás é removido da seção de topo do segundo reator 10', e é conduzido para o dispositivo de lavagem e refrige- ração 54 para ulterior reciclagem. A Figura 7 ilustra um terceiro grupo de reatores de precipitação que compreende três reatores 10, 10' e 10" montados em série. Os reatores são mon- tados no topo um do outro, e a suspensão de fibras é alimentada a partir do topo para os dispositivos de de- sintegração e ativação localizados nos reatores. 0 primeiro reator 10 é o mais alto e o terceiro reator 10" é o mais baixo, indicando que a suspensão sde fi- bras flui na maior parte descendentemente quando se desloca através dos reatores. Um dispositivo de pré- ativação 44 separado e um tanque de ruptura 48 para o material de fibra ficam montados na frente do grupo de reatores de precipitação conforme apresentados na Figu- ra 6.

Entre outras coisas, as vantagens da in- venção incluem: - a possibilidade de ativar e desintegrar o material de fibra simultaneamente para precipitação; - a possibilidade de conseguir reações de precipitação rápidas, eficientes e completas, mesmo uma única corrida direta no reator de precipitação propor- cionas bons resultados; - a ativação proporciona tratamento de fi- bras forte e eficiente sem romper ou danificar radical- mente as fibras de qualquer outra maneira; - a possibilidade de regular a ativação; - a possibilidade de conseguir-se mistura da suspensão de fibras altamente eficiente, substâncias minerais e gás, o que significa que cada pequena unida- de de volume é tratada na suspensão de fibras, e que a precipitação ocorre em cada unidade de volume; - a possibilidade de afetar também a pre- cipitação dentro das fibras; - as reações de precipitação tornam possí- vel aglutinar as fibras entre si, caso este em que se pode supor que as características de resistência do pa- pel aumentam; - a possibilidade de ocultar resíduos de tinta, que permaneceram nas fibras depois do desentin- tamento, utilizando-se reações de precipitação; - o uso de reações de precipitação torna possível aglutinar partículas inorgânicas e orgânicas às fibras, e ter as mesmas retidas no papel; - a possibilidade de otimizar caracterís- ticas tais como luminosidade, resistência, e opacidade do papel a ser manufaturado através de precipitação. 0 propósito das experiências apresentadas no exemplo seguinte é o de comparar a carbonização da fibra/produto PCC processado utilizando-se a solução de acordo com a invenção, e a carbonização da fi bra/produto PCC processado utilizando-se outros métodos apresentados. 0 propósito é apenas de ilustrar a in- venção, não de restringir a mesma.

Em todas as experiências utilizou-se o se- guinte : - fibra de pinho refinada em máquina simi- larmente para produzir papel fino, cuja consistência foi de aproximadamente 3,5%, - uma pasta fluida de Ca{OH)2, cujo conte- údo de matéria seca foi cerca de 17%, e - um gás contendo C02, cuja composição foi a mesma. (Kl) Utilizando-se o método de acordo com a invenção, um produto de fibra/PCC foi processo pela mistura de uma quantidade necessária de Ca(OH)2 pasta fluida com matéria prima de fibra contendo fibra de pi- nheiro, de forma que a proporção de fibra/PCC foi de 70/30 depois da precipitação, e ainda, bombeamento da suspensão de fibra/Ca(OH)2 através do reator de preci- pitação exposto na Figura 1. A suspensão de fi bra/Ca(0H)2 foi então bombeada, de acordo com a inven- ção, na forma de uma suspensão de granulação fina para dentro do gás que continha C02. Uma quantidade exce- dente de gás que continha C02 foi alimentada para den- tro do dispositivo. Depois deste tratamento, o pH do produto fibra/PCC foi 7. (VI) Em comparação, um produto de fi- bra/PCC foi processado utilizando-se um misturador quí- mico de fluidificação pelo bombeamento de suspensão de fibra/Ca(OH)2 seis vezes através do misturador químico.

Além disso, uma quantidade excedente de gás que conti- nha C02 foi alimentada ao misturador químico. imedia- tamente depois do tratamento, o pH do produto fibra/PCC foi 7 . (V2) como uma outra comparação, realizou- se precipitação correspondente à experiência (VI), com a exceção de que o misturador químico não foi deixado fluidificar, apenas uma quantidade excedente de gás que continha C02 foi alimentada ao misturador. A suspensão de fibra/Ca(OH)2 foi bombeada oito vezes através do misturador químico. Imediatamente após o tratamento, o pH do produto fibra/PCC era 7. (Kl)Quando o produto foi processado utili- zando-se o método de acordo com a invenção, o pH do produto era 7, mesmo 24 horas depois da experiência, o que demonstra que a carbonização foi completa. (VI) 0 pH foi 10 do produto processado u- tilizando-se o método neste exemplo, 24 horas depois da experiência, o que demonstra que a carbonização não foi completa, e a carbonização do produto teve de prosse- guir durante vários minutos a fim de completar as rea- ções de carbonização. (V2) O pH foi 11 do produto processado u- tílizando-se o método neste exemplo 24 horas depois do processo, o que demonstrou que a carbonização nao foi completa e a carbonização do produto teve de prosseguir durante vários minutos a fim de completar as reações de carbonização.

Em todos os casos o tempo usado para a carbonização efetiva foi curto, mas apenas no método de acordo com a invenção, a carbonização foi completa den- tro de um período de tempo muito curto, e não foi ne- cessária qualquer outra carbonização. 0 propósito não é o de restringir esta in- venção às concretizações apresentadas como exemplos an- teriormente. Pelo contrário, o propósito é possibili- tar ampla utilização da invenção dentro do escopo das reivindicações.

Conseqüentemente, a solução de acordo com a invenção pode ser utilizada em outros tipos de pré- tratamento de material de fibra quando se manufatura papel, papelão e assemelhados, a fim de ativar as fi- bras e as suas superfícies, por exemplo, de forma que a sua capacidade de se aglutinarem umas às outras ou me- canicamente ou quimicamente aumente, sua capacidade de aglutinarem substâncias minerais ou mecanicamente ou quimicamente aumente, grupos de OH ativo sejam formados nas suas superfícies e/ou seus lumens se abram de forma que uma substância mineral possa também precipitar-se dentro das fibras. Neste caso, o material de fibra é pré-tratado em um misturador de fluxo direto que opera no princípio de um moinho de impacto que compreende vá- rios, mais tipicamente 3-8, mais tipicamente 4-6, anéis coaxiais equipados com lâminas, em que pelo menos cada anel alternado opera como um rotor, e os anéis ad- jacentes destes anéis como estatores ou rotores, sendo 3 diferença na velocidade dos aneis adjacentes da ordem de 10 - 500 m/s, tipicamente 50 - 200 m/s, - dispositivos de alimentação para supri- rem o material de fibra principalmente ao centro dos ditos anéis, e - um anel externo aberto, o qual permite que a suspensão de fibras que fluiu radialmente para fora através dos anéis, deixe o anel em diferentes di- reções; ou o anel mais exterior equipado com uma ou mais aberturas de descarga para descarregarem a suspen- são de fibras, tendo fluido radialmente para fora atra- vés dos anéis a partir do reator de precipitação. 0 pré-tratamento é realizado vantajosamen- te quando as fibras são intumescidas, por exemplo, pelo efeito da adição de Ca (OH) 2. O pré-tratamento das fi- bras, de acordo com a invenção, é especialmente bem a- dequado para o uso na ativação do material de fibra an- tes do material de fibra entrar em contacto com a subs- tância mineral reativa, pelo que a substância mineral destina-se a ser precipitada nas fibras. 0 pré- tratamento de acordo com a invenção é perfeitamente a- dequado para outros processos em que o objetivo é pré- tratar material de fibra para conseguir as necessárias características correspondentes no material de fibra.

Claims (22)

1 - Método para precipitar partículas mi- nerais em fibras a serem usadas na manufatura de papel, papelão ou assemelhados, método esse que compreende as seguintes etapas: (a) um material de fibra que contém fibra a ser usada na manufatura é alimentado ao reator de precipitação (10, 10', 10''); (b) uma substância mineral reativa, tal como hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), é alimentada ao re- ator de precipitação; (c) o material de fibra e a substância mi- neral reativa são combinados para formarem uma suspen- são de fibras no reator de precipitação e/ou antes des- tas substâncias serem alimentadas ao reator de precipi- tação; (d) a suspensão de fibras no reator de precipitação é exposta a uma substância, que precipita pelo menos parcialmente a dita substância mineral rea- tiva, caso este em que pelo menos parte da substância mineral precipitada assim formada se precipita nas fi- bras situadas na suspensão de fibras; (e) a suspensão de fibras assim tratada é encaminhada para fora do reator de precipitação; (f) um gás, que contém uma substância que precipita a dita substância mineral reativa, tal como dióxido de carbono (CO2) , é alimentado ao reator de precipitação, para formar um espaço de gás que contém a dita substância de precipitação no reator de precipita- ção; e (g) a suspensão de fibras que foi alimen- tada e/ou que é formada no reator de precipitação é de- sintegrada em pequenas partes ou gotas de liquido e/ou partículas dentro do dito espaço de gás, caracterizado pelo fato de que - o material de fibra é ativado em uma zo- na de ativação (14, 14', 14'', 44) antes da precipita- ção e/ou durante a precipitação, de maneira que a capa- cidade das fibras se aglutinarem umas com as outras e de se aglutinarem à substância mineral precipitada au- menta, e que - o tempo de permanência do material de fibra na zona de ativação é curto, < 10 segundos.

2 - Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que no estágio (g) a fase líquida da suspensão de fibras é desintegrada na forma de pequenas gotas de líquido, as quais têm predominantemente < 10 mm, tipicamente < 1 mm, no espaço de gás.

3 - Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que forças são visadas na suspensão de fibras em uma zona de ativação (14, 14', 14'', 44), localizada na frente do reator de precipitação (10, 10', 10'') ou no início do reator de precipitação com relação ao fluxo de sus- pensão de fibras, as ditas forças ativando as fibras de forma que a capacidade das fibras de se aglutinarem umas às outras, e de se aglutinarem a substância de precipitação e/ou mineral precipitada, aumenta.

4 - Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a fim de promover ativação, forças tais como impactos periódicos, impactos duplos, forças de cisalhamento, turbulência, pulsos de sobre e subpressão e outras for- ças correspondentes são dirigidas à suspensão de fi- bras, pelo que - as fibras são ativadas mecanicamente, especialmente suas superfícies, por fibrilação ou refi- namento das fibras e abertura de seus lumens para subs- tâncias minerais, por exemplo, e/ou - as superfícies das fibras são ativadas quimicamente, por exemplo, formando grupos de OH” ati- vos nas fibras.

5 - Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o fluxo de suspensão de fibras que se movimenta através da zona de ativação (14, 14', 14'', 44) é submetido a impactos fortes su- cessivos e impactos duplos, os quais são gerados no fluxo de suspensão de fibras utilizando lâminas (26a, 26'a, 26''a, 28a, 28'a, 28''a) ou assemelhadas que gi- ram a uma velocidade de 5 - 250 m/s.

6 - Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a zona de ativação (14, 14', 14'', 44) do reator de precipitação (10, 10', 10'') compreende um misturador de fluxo direto que opera no principio de um moinho de impacto, dotado de várias anéis (26, 26', 26'', 28, 28', 28''), tipicamente 3-8, mais tipicamente 4-6, dispostos coaxialmente equipados com lâminas (26a, 26'a, 26''a, 28a, 28'a, 28"a), dos quais pelo menos cada anel alternado opera como um rotor, e os anéis ad- jacentes destes anéis como estatores ou rotores, e em que a diferença na velocidade entre os rotores e os es- tatores e rotores dos anéis adjacentes é 10 - 500 m/s, tipicamente 50 - 200 m/s, - a suspensão de fibras é fornecida de ma- neira a mover-se do centro (30) do misturador de fluxo direto radialmente para fora através de seus anéis, ca- so este em que as lâminas nos anéis dirigem impactos periódicos, impactos duplos, forças de cisalhamento e/ou pulsos de sobre ou subpressão na suspensão de fi- bras que flui para fora, os quais todos em conjunto ativam as fibras.

7 - Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte do gás a ser alimentado para o reator de precipitação (10, 10', 10''), que contém uma subs- tância que precipita a substância mineral, é alimentado ao reator de precipitação através da zona de ativação (14, 14', 14'', 44), caso este em que as fibras ativa- das nesta zona de ativação entram em contacto com o di- to precipitante imediatamente durante a ativação ou exatamente após a mesma.

8 - Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3-7, caracterizado pelo fato de que o tempo de permanência da suspensão de fibras que contém o material de fibra e a substância mineral reativa na zona de ativação é tipicamente <2 s, mais tipicamente < 1 s.

9 - Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que gás que contém > 5%, tipicamente > 10%, de precipitan- te, tal como dióxido de carbono, é alimentado ao reator de precipitação.

10 - Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que - o gás que contém precipitante é dióxido de carbono puro ou quase puro, gás de combustão ou ou- tro gás que contém dióxido de carbono, ou qualquer gás adequado para precipitação da substância mineral reati- va usada, ou é uma mistura destes gases, e que - o gás que contém precipitante é alimen- tado para o reator de precipitação de forma que sobre- pressão é mantida no reator de precipitação.

11 - Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que - a suspensão de fibras é conduzida atra- vés de dois ou vários reatores de precipitação (10, 10', 10'') em que a composição de gás dos espaços de gás pode ser diferente, por exemplo, de forma que - o gás que contém o precipitante no pri- meiro reator de precipitação (10) é dióxido de carbono puro ou quase puro, e no reator de precipitação (10') seguinte ou naquele depois que o gás é um gás de com- bustão ou um outro gás menos rico em teor de dióxido de carbono, ou que - o gás que contém o precipitante no(s) primeiro (s) reator(es) é menos rico em teor de dióxido de carbono, e no reator de precipitação seguinte ou na- quele depois desse, o gás é dióxido de carbono puro ou quase puro.

12 - Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que - a substância mineral reativa consiste de hidróxido de cálcio, sulfato de cálcio, óxido de cálcio ou outra substância mineral reativa e/ou suas misturas, que é adequada para ser precipitada com um precipitan- te, e - a substância mineral reativa é selecio- nada de forma tal que o produto a ser manufaturado a partir das fibras é levado para as características de- sejadas, por exemplo, as características ópticas dese- j adas.

13 - Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de fibra compreende: - fibra virgem obtida a partir de processo químico, mecânico, químico-mecânico, termo-mecânico ou correspondente; - fibra reciclada entintada ou desentinta- da obtida a partir de papel de jornal, papel Kraft, pa- pel de seda, papel especial ou papelão, ou fibra obtida a partir de fibra fragmentada ou outra correspondente, - fibra lixiviada ou não-lixiviada, fibra refinada ou não-refinada, fibra seca ou não-seca, ou qualquer mistura de qualquer uma delas.

14 - Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de fibra contém fibras, adicionalmente a matéria fina tal como matéria fina baseada em fibra, impurezas e/ou substân- cias minerais.

15 - Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que material de fibra é alimentado aos reatores de precipitação sob uma espes- sura de 0,1 - 40%, mais tipicamente 1 - 15%, mais tipi- camente 3 - 7%.

16 - Aparelho para precipitar partículas minerais em fibras a serem usadas na manufatura de pa- pel, papelão ou assemelhados, sendo que o dito aparelho compreende um reator de precipitação (10, 10' , 10'') equipado com - dispositivos de alimentação (16) para fornecerem material de fibra e substâncias minerais, ou separadamente ou em conjunto como uma suspensão de fi- bras, ao reator de precipitação; - dispositivos de alimentação (18) para fornecerem gás, que contém uma substância que precipita a substância mineral, ao reator de precipitação; - um espaço de precipitação, que compreen- de um espaço de gás (34) , em que o material de fibra e suspensão de fibras contém a substância mineral reati- va, alimentados para o reator de precipitação, são le- vados para contato com o gás que contém o dito precipi- tante; - dispositivos (20) para descarregarem a suspensão de fibras que contém o material de fibra e substâncias minerais precipitadas a partir do reator de precipitação; e - dispositivos de desintegração (14, 14', 14'') para desintegrarem a suspensão de fibras que con- tém o material de fibra e substâncias minerais reati- vas, alimentados ao reator de precipitação, na forma de pequenas partículas de sólidos ou frações de líquidos, tais como gotícuias e/ou partículas, para dentro do di- to espaço de gás, caracterizado pelo fato de que o apa- relho compreende ainda um dispositivo de ativação (14, 14', 14", 44), - o qual é disposto de forma a tratar o material de fibra antes da precipitação e/ou durante a precipitação, de forma que a capacidade das fibras se aglutinarem umas às outras e de se aglutinarem à subs- tância mineral precipitada aumenta, e - em que o tempo de permanência do materi- al de fibra é curto, < 10 segundos.

17 - Aparelho, de acordo com a reivindica- ção 16, caracterizado pelo fato de que os dispositivos de desintegração (14, 14', 14'') compreen- dem um misturador de fluxo direto, que opera no princi- pio de um moinho de impacto, que compreende diversos anéis coaxiais (26, 26', 26'', 28, 28', 28''), tipica- mente 3-8, mais tipicamente 4-6, equipados com lâ- minas (26a, 26'a, 26''a, 28a, 28'a, 28''a), dos quais pelo menos cada anel alternado funciona como um rotor, e os anéis adjacentes a estes anéis são ou estatores ou rotores, e em que no misturador de fluxo direto - a diferença na velocidade dos ditos ro- tores, e dos estatores ou rotores de anéis adjacentes é 10 - 500 m/s, tipicamente 50 - 200 m/s, e - as lâminas nos anéis ficam dispostas de forma tal que a suspensão de fibras que flui principal- mente radialmente para fora é submetida a impactos pe- riódicos, impactos duplos, forças de cisalhamento, tur- bulência, e/ou pulsos de sobre e/ou de subpressão que ativam as fibras.

18 - Aparelho, de acordo com a reivindica- ção 17, caracterizado pelo fato de que - os dispositivos de alimentação (16) para fornecerem o material de fibra e substância mineral re- ativa ao reator de precipitação são dispostos de forma que estas substâncias são alimentadas predominantemente para o centro (30) dos anéis do misturador de fluxo di- reto, e - os dispositivos de alimentação (18) para fornecerem o gás que contém uma substância que precipi- ta a substância mineral, são dispostos de forma tal que o gás é alimentado na maior parte ao misturador de flu- xo direto, permitindo que a precipitação seja iniciada já no misturador de fluxo direto.

19 - Aparelho, de acordo com a reivindica- ção 18, caracterizado pelo fato de que - o misturador de fluxo direto (14) é mon- tado na seção de topo do espaço de gás (34) no reator de precipitação, - o misturador de fluxo direto tem predo- minantemente um anel mais exterior aberto que permite que a suspensão de fibras depois de ter fluido através do misturador de fluxo direto seja descarregada dos anéis em direções diferentes, e - dispositivos (20) para removerem a sus- pensão de fibras que contém o material de fibra e a substância mineral precipitada a partir do reator de precipitação ficam dispostos na seção de fundo do rea- tor de precipitação.

20 - Aparelho, de acordo com a reivindica- ção 17, caracterizado pelo fato de que uma ou várias aberturas de descarga (42) são dispostas no anel mais externo do misturador de fluxo direto para removerem a suspensão de fibras que fluiu através do misturador de fluxo direto proveniente do reator de precipitação .

21 - Aparelho, de acordo com a reivindica- ção 16, caracterizado pelo fato de que o dispositivo compreende pelo menos dois reatores de precipitação (10, 10', 10'') conectados sucessivamente equipados com misturadores de fluxo direto.

22 - Aparelho, de acordo com a reivindica- ção 16, caracterizado pelo fato de que o dispositivo compreende um misturador de fluxo direto (44), operando no principio de um moinho de impacto, o qual é montado na frente do reator de precipitação (10) , e fica disposto de forma a processar material de fibra ou suspensão de fibras que contém o material de fibra e substância mineral reativa para ser alimentada ao reator de precipitação, de maneira a ativar o mate- rial de fibra antes do mesmo ser alimentado ao reator de precipitação.