BRPI0509204B1 - processo para produzir um sol aquoso à base de sílica. - Google Patents

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Hansson Freddie
Mankin Glenn
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Akzo Nobel
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Abstract

sóis à base de sílica e sua produção e uso. a presente invenção refere-se a um processo para produzir um sol aquoso à base de sílica, cujo processo compreende: (a) prover uma resina catiônica trocadora de íons, tendo pelo menos parte de sua capacidade de troca de íons na forma de hidrogênio; (b) colocar a dita resina trocadora de íons em contato com um silicato aquoso de metal alcalino, de modo a formar uma pasta fluida aquosa; (c) agitar a dita pasta fluida aquosa até que o ph da fase aquosa se situe na faixa de 5,0 a 8, 0; (d) ajustar o ph da dita fase aquosa para um valor acima de 9, 0; e (e) separar a dita resina trocadora de íons da fase aquosa, após a etapa (c) ou após a etapa (d). a invenção se refere ainda a um sol à base de sílica, que pode ser obtido através do mencionado processo, assim como a um processo para a produção de papel, compreendendo as etapas seguintes: (i) provisão de uma suspensão aquosa compreendendo fibras celulósicas; (ii) adição à suspensão aquosa de um ou mais agentes auxiliares de drenagem e retenção compreendendo um sol à base de sílica de acordo com a invenção; e (iii) desidratação da suspensão obtida para proporcionar uma folha ou tecido de papel.

Description

PROCESSO PARA PRODUZIR UM SOL AQUOSO À BASE DE
SÍLICA
Campo da Invenção A presente invenção, de um modo geral, refere-se a sóis aquosos à base de silica, adequados para uso na fabricação de papel. Mais particularmente, a invenção refere-se a sóis à base de silica, sua produção e uso na fabricação de papel. A presente invenção proporciona um aperfeiçoado método de produção de sóis à base de silica, com alta estabilidade e teores de SÍ02, assim como, com um aperfeiçoado desempenho de drenagem.
Antecedentes da Invenção No segmento de fabricação de papel, uma suspensão aquosa contendo fibras celulósicas e opcionais agentes de carga e aditivos, referidos como matéria-prima, é alimentada dentro de um compartimento superior que ejeta a matéria-prima sobre uma formação de tela. A água é drenada da matéria-prima, de tal modo que se forma um tecido úmido de papel sobre a tela, sendo o tecido ainda desidratado e seco na seção de secagem da máquina de papel. Agentes auxiliares de drenagem e retenção são convencionalmente introduzidos na matéria-prima, a fim de facilitar a drenagem e aumentar a adsorção de partículas de finos sobre as fibras celulósicas, de modo que as ditas partículas de finos sejam retidas com as fibras sobre a tela.
Os sóis de partículas à base de silica são amplamente usados como agentes auxiliares de drenagem e retenção, em mistura com polímeros de carga orgânicos. Esses sistemas aditivos se situam entre os mais eficientes e aLualmente usados na indústria de fabricação de papel. Um dos parâmetros que afetam as propriedades e o desempenho dos sóis à base de sílica é a área superficial específica; os sóis à base de sílica, estáveis e de alto rendimento, normalmente, contêm partículas com uma área superficial específica de pelo menos 300 m2/g. Um outro parâmetro é o valor de S, que indica o grau de formação de agregado ou dc microgel; um valor de S mais baixo é indicativo de um maior grau de agregação. Conquanto que as áreas de grande superfície e de um certo grau de formação dc agregado ou microgel possam ser vantajosas do ponto-de-vista de rendimento, as áreas de superfícies demasiadamente grandes e intensa agregação de partículas ou formação de microgel resultam numa estabilidade consideravelmente diminuída dos sóis à base de sílica, dessa forma, necessitando-se realizar uma intensa diluição dos sóis, para se evitar a formação de gel. A Patente U.S. No. 5.368.833 divulga um sol de sílica, que compreende partículas de sílica tendo uma área superficial específica dentro da faixa de 750 a 1.000 mVg, que é de superfície modificada por alumínio, em um grau de substituição de 2 a 25% de átomos de silício e em que o sol apresenta um valor de S dentro da faixa de 8 a 45%. A dita Patente também divulga um processo para produção de sol de sílica que compreende as etapas de acidificar uma solução de silicato de sódio para um pH dentro da faixa de 1 a 4; alcalinizar o sol ácido com um teor de SiCA dentro da faixa de 7 a 4,5% em peso; permitir o crescimento de partícula do sol para uma área superficial especifica dentro da faixa de 750 a 1.000 m2/g; e submeter o sol à modificação por alumínio. A Patente U.S. No. 5.603.805 divulga sóis de sílica tendo um valor de S dentro da faixa de 15 a 40%, compreendendo partículas aniônicas de sílica, ditas partículas de sílica sendo opcionalmente modificadas por alumínio e apresentando uma área superficial específica dentro da faixa de 300 a 700 nr/g. A dita Patente também divulga um processo para produção de sol de sílica, compreendendo as etapas de acidificar uma solução de silicato de sódio para um valor de pH dentro da faixa de 1 a 4; alcalinizar o sol ácido com um teor de Si02 dentro da faixa de 7 a 5% em peso; alternativamente, alcalinizar o sol ácido para um valor de pH entre 7 e 9; e permitir o crescimento de partícula do sol para uma área superficial específica dentro da faixa de 300 a 700 m2/g; e, opcionalmente, seguindo-se de modificação por alumínio. A Publicação do Pedido de Patente Internacional No. WO 98/56715 divulga um processo para preparação de um microgel aquoso de polissilicato, o qual compreende misturar uma solução aquosa de um silicato de metal alcalino com uma fase aquosa de um material à base de sílica, tendo um pH de 11 ou valor inferior. 0 microgel de polissilicato é usado como um agente de floculação, em mistura com pelo menos um polímero catiônico ou anfotérico, na produção de polpa e de papel e na purificação de água. A Publicação do Pedido de Patente Internacional No. WO 00/66492 divulga um. processo para a produção de um sol aquoso, contendo partículas à base de sílica, que compreende a acidíficação de uma solução aquosa de silicato para um valor de pH de 1 a 4, de modo a formar um sol ácido; depois, alcalinizar o sol ácido em uma primeira etapa de alcalinização; em seguida, permitir o crescimento de partícula do sol alealinizado durante pelo menos 10 minutos e/ou tratar termicamente o sol alealinizado a uma temperatura de pelo menos 30°C; alcalinizar o sol obtido era uma segunda etapa de alcalinização; e, opcionalmente, modificar o sol à base de sílica, por exemplo, mediante uso de alumínio. A Patente U.S. No. 6.372.806 divulga um processo para preparação de uma sílica coloidal estável, tendo um valor de S de 20-50 e em que a dita sílica apresenta uma área superficial maior que 700 m2/g, compreendendo: (a) introduzir em um vaso de reação uma resina catiônica trocadora de íons, tendo pelo menos 40¾ de sua capacidade de troca de ions na forma de hidrogênio, em que o dito vaso de reação apresenta meios para separar a dita sílica coloidal da dita resina trocadora de íons; (b) introduzir no dito vaso de reação uma solução aquosa de silicato de metal alcalino, tendo uma proporção molar de SiO? para óxido de metal alcalino na faixa de 15:1 a 1:1 e um pH de pelo menos 10,0; (c) agitar 0 conteúdo do dito vaso de reação, até que 0 pH do dito conteúdo se situe na faixa de 8,5 a 11,0; (d) ajustar o pH do conteúdo do dito vaso de reação para acima de 10,0, usando uma quantidade adicional do dito silicato de metal alcalino; e (e) separar a silica coloidal resultante da dita resina trocadora de íons, ao mesmo tempo em que se remove a dita silica coloidal do dito vaso de reação. A Patente U.S. No. 5.176.891 divulga um método para produção de microgéis de polialuminossilicato solúveis em água, tendo uma área superficial de pelo menos cerca de 1.000 m2/g, compreendendo as etapas de: (a) acidificar uma solução diluída de um silicato de metal alcalino contendo cerca de 0,1 a 61 em peso de Si.02, para um pH entre 2 e 10,5, para produzir ácido polissilícico; (b) reagir um aluminato solúvel em água com o ácido polissilícico, antes do ácido polissilícico se tornar na forma de gel, de modo que seja obtido um produto com uma proporção molar de alumínio/sílica maior que cerca de 1/100; e (c) diluir a mistura reacional antes de ocorrer a gelifi.cação para a equivalência de cerca de 2% em peso de Si02 ou menos, para estabilização dos microgéis.
Será vantajoso que seja possível se proporcionar sóis à base de silica com alta estabilidade e teores de SÍO2, assim como, com aperfeiçoado desempenho de drenagem. Será também vantajoso, a possibilidade de se proporcionar aperfeiçoados processos para preparação de sóis à base de silica, com alta estabilidade e teores de Si02, assim como, com aperfeiçoado desempenho de drenagem. Será também vantajoso, a possibilidade de se proporcionar um processo de fabricação de papel com aperfeiçoada característica de drenagem.
Resumo da Invenção A presente invenção, de um modo geral, é dirigida a um processo de produção de um sol aquoso à base de sílica, cujo processo compreende: (a) prover uma resina catiônica trocadora de íons, tendo pelo menos parte de sua capacidade de troca de íons na forma de hidrogênio; (b) colocar a dita resina trocadora de íons em contato com um silicato aquoso de metal alcalino, de modo a formar uma pasta fluida aquosa; (c) agitar a dita pasta fluida aquosa até que o pH da fase aquosa se situe na faixa de 5,0 a 8,0; (d) ajustar o pH da dita fase aquosa para um valor acima de 9,0; e (e) separar a dita resina trocadora de íons da fase aquosa, após a etapa (c) ou após a etapa (d). A invenção, em geral, é ainda dirigida para um processo de produção de ura sol aquoso à base do sílica, cujo processo compreende: (a) prover um vaso de reação; (b) prover no dito vaso de reação: (i) uma resina catiônica trocadora de íons, tendo pelo menos parte de sua capacidade de troca de íons na forma de hidrogênio; e (ii) um silicato aquoso de metal alcalino; de modo a formar uma pasta fluida aquosa; (c) agitar a dita pasta fluida aquosa até que o pH da fase aquosa se situe na faixa de 5,0 a 8,0; (d) adicionar um ou mais materiais à fase aquosa obtida após a etapa (c), de modo a formar uma fase aquosa tendo ura valor de pH acima de 9,0; e (e) separar a dita resina trocadora de íons da fase aquosa, após a etapa (c) ou após a etapa (d). A invenção é ainda dirigida para um sol à base de silica, o qual pode ser obtido através dos processos acima mencionados. A invenção é ainda dirigida para utilização de um sol à base de silica, de acordo com a invenção, em particular, como um agente auxiliar de drenagem e retenção, em processos de fabricação de papel e em métodos de purificação dc água. A invenção, em geral, é ainda dirigida a um processo de produção de papel, cujo processo compreende; {a) prover uma suspensão aquosa compreendendo fibras celulósicas; (b) adicionar à suspensão um ou mais agentes auxiliares de drenagem e retenção que compreendem um sol à base de silica, de acordo com a invenção, conforme aqui definido; e (c) desidratar a suspensão obtida para proporcionar uma folha ou tecido de papel.
Descrição Detalhada da Invenção Em conformidade com a presente invenção, são providos sóis à base de silica, que são adequados para uso como agentes de floculação em processos de purificação da água e como agentes auxiliares de drenagem e retenção na fabricação dc papel. Os sóis à base de silica da presente invenção exibem uma satisfatória estabilidade no decorrer de extensos períodos de tempo, notadamente, uma alta estabilidade de área superficial e uma alta estabilidade para evitar uma completa formação de gel. Os sóis à base de silica ainda proporcionam uma satisfatória drenagem e retenção quando usados na fabricação de papel, em particular, uma aperfeiçoada drenagem. Assim, a presente invenção torna possível aumentar a velocidade da máquina de papel e o uso de uma dosagem inferior de aditivo, para proporcionar um correspondente efeito de drenagem, dessa forma, levando a um aperfeiçoado processo de fabricação de papel e a benefícios econômicos. Os sóis à base de silica da invenção podem ser preparados por meio de um processo simples, rápido e de fácil controlo c regulagem, o processo tornando possível a utilização de equipamento de produção simples e dc baixo custo. Portanto, os sóis à base de silica de acordo com a invenção, podem ser produzidos por meio de um processo simplificado, aperfeiçoado e de maior economicidade. A resina trocadora de íons usada no processo é catiônica e apresenta pelo menos parte de sua capacidade de troca dc ions na forma de hidrogênio, isto é, uma resina trocadora de íons catiônica ácida, preferencialmente, uma resina trocadora de íons catiônica, fracamente ácida. Adequadamente, a resina trocadora do íons apresenta pelo menos 40% de sua capacidade de troca de íons na forma de hidrogênio, preferencialmente, pelo menos 50%. Adequadas resinas trocadoras de ions sãG fornecidas no mercado por diversos fabricantes, por exemplo, Amberlite® IRC84SP, da Rohm & Haas. Preferencialmente, um vaso de reação equipado com um dispositivo de mistura, por exemplo, um agitador, é carregado com a dita resina trocadora de ions. Preferencialmente, a resina trocadora de ions é regenerada pela adição de um ácido, por exemplo, ácido sulfúrico, preferencialmente, de acordo com as instruções fornecidas pelo fabricante. A etapa (b) do processo compreende colocar em contato a resina catiônica trocadora de ions com um silicato aquoso de meta] alcalino. Adequadamente, isso é conseguido mediante adição da resina trocadora de ions e do silicato aquoso de metal alcalino a um vaso de reação. Preferencialmente, o vaso de reação contendo a resina trocadora de ions regenerada é carregado com o silicato aquoso de metal alcalino, pelo que se forma uma pasta fluida aquosa. Normalmente, o silicato aquoso de metal alcalino é adicionado a um vaso de reação contendo a resina trocadora de ions, tendo pelo menos parte de sua capacidade de troca de ions na forma de hidrogênio, a uma velocidade na faixa de 0,5 a 50 g de Si02 por minuto e kg da resina trocadora de ions, calculada como uma resina trocadora de ions tendo 100¾ de sua capacidade de troca de ions na forma de hidrogênio, de forma adequada, uma capacidade de troca de 1 a 35¾ e, preferencialmente, de 2 a 20%. Alternativamente, um vaso de reação contendo o silicato aquoso de metal alcalino é carregado com a resina trocadora de íons regenerada, pelo que se forma uma pasta fluida aquosa.
Exemplos de adequados silicatos aquosos de metal alcalino ou silicato de sódio, incluem materiais convencionais, por exemplo, silicatos de litio, sódio e potássio, preferencialmente, silicato de sódio. A proporção molar de sílica para óxido de metal alcalino, por exemplo, SÍO2 para Na20, K20 ou Li20 ou uma mistura dos mesmos, na solução de silicato, pode se situar na faixa de 15:1 a 1:1, de forma adequada, na faixa de 4,5:1 a 1,5:1; preferencialmente, na faixa de 3,9:1 a 2,5:1. 0 silicato aquoso de metal alcalino usado pode apresentar um teor de SiCo de cerca de 2 a cerca de 35¾ em peso, adequadamente, de cerca de 5 a cerca de 30¾ em peso e, prcferencialmente, de cerca de 15 a cerca de 25% em peso. O pH do silicato aquoso de metal alcalino, normalmente, é acima de 11, tipicamente, acima de 12. A etapa (c) do processo compreende a agitação da pasta fluida aquosa formada na etapa (b), até que 0 pH da fase aquosa se situe na faixa de 5,0 a 8,0. Adequadamente, a agitação é realizada até que o pH da fase aquosa se situe na fase de 6,0 a 8,0, preferencialmente, de 6,5 a 7,5. Preferencialmente, o crescimento de partícula ocorre durante a agitação da pasta fluida aquosa. As partículas formadas à base de sílica, normalmente, apresentam uma área superficial específica de pelo menos 300 mV g, preferencialmente, de pelo menos 7 00 m2/g. A área superficial específica, adequadamente, é de até 1.500 m2/g, preferencialmente, de até 1.000 m2/g. Preferencialmente, a pasta fluida é agitada de modo a se obter uma agregação de partículas e formação de microgel, normaimente, correspondendo a um valor de S na faixa de 5 a 45%, adequadamente, de 8 a 35%, preferencialmente, de 10 a 25% e, mais ainda preferencialmente, de 15 a 23%. A agitação, normaimente, ocorre durante um período de tempo de 5 a 24 0 minutos, preferencialmente, de 15 a 120 minutos. A etapa (c) do processo pode ser realizada simultaneamente com a etapa (b) e/ou após a etapa (b) . Em uma modalidade preferida, o silicato aquoso de metal alcalino é adicionado sob agitação ao vaso de reação, o qual contém uma resina trocadora de ions tendo pelo menos parte de sua capacidade de troca de íons na forma de hidrogênio e, depois, após terminada a adição, a agitação continua para se obter o pH e/ou agregação de partícula ou formação de microgel, conforme descrito acima. Em outra modalidade preferida, o silicato aquoso de metal alcalino é adicionado sob agitação ao vaso de reação contendo uma resina trocadora de ions, a qual tem pelo menos parte de sua capacidade de troca de íons na forma de hidrogênio, para se obter o pH e/ou agregação de partícula ou formação de microgel, conforme descrito acima. A etapa (d) do processo, compreende a adição à fase aquosa de um ou mais materiais. Nesse caso, o pH da fase aquosa é adequadamente ajustado para o valor acima dc 9,0, preferencialmente, elevado para um valor de pH acima de 10,0; adequadamente, o pH se situa na faixa de 9,2 a 11,5, preferencialmente, de 9,5 a 11,2, e, mais ainda preferencialmente, de 10,0 a 11,0. Preferencialmente, pelo menos um material alcalino é adicionado, isoladamente ou em mistura com pelo menos um segundo material.
Exemplos de adequados materiais alcalinos incluem os silicatos aquosos de metal alcalino, por exemplo, quaisquer daqueles definidos acima, preferencialmente, silicato de sódio; os hidróxidos aquosos de metais alcalinos, por exemplo, hidróxidos de sódio e potássio, preferencialmente, hidróxido de sódio; hidróxido de amônio; sais alcalinos de alumínio, por exemplo, aluminatos, adequadamente, os aluminatos aquosos, por exemplo, os aluminatos de sódio e potássio, preferencialmente, aluminato de sódio.
Exemplos de adequados segundos materiais incluem os compostos de alumínio e os compostos orgânicos contendo nitrogênio. Exemplos de adequados compostos de alumínio incluem os sai.s neutros e essencialmente neutros do alumínio, por exemplo, nitrato de alumínio, sais alcalinos de alumínio, por exemplo, quaisquer daqueles definidos acima, preferencialmente, aluminato de sódio.
Exemplos de adequados compostos orgânicos contendo nitrogênio incluem as aminas primárias, as aminas secundárias, as aminas terciárias e as aminas quaternárias, estas últimas sendo também referidas como compostos de amônio quaternário. Preferencialmente, o composto contendo nitrogênio é solúvel em água ou dispersívei em água. A amina pode ser isenta de carga ou catiôníca. Exemplos de aminas catiônicas incluem os sais de adição de ácido de aminas primárias, secundárias e terciárias e, preferencialmente, os compostos de amônio quaternário, assim como, seus hidróxidos. O composto orgânico contendo nitrogênio, normalmente, apresenta um peso molecular abaixo de 1.000, adequadamente, abaixo de 500 e, preferencialmente, abaixo de 300. Preferencialmente, é usado um composto orgânico contendo nitrogênio de baixo peso molecular, por exemplo, aqueles compostos tendo até 25 átomos de carbono, adequadamente, até 20 átomos de carbono, preferencialmente, de 2 a 12 átomos de carbono e, mais preferencialmente, de 2 a 8 átomos de carbono. Numa modalidade preferida, o composto orgânico contendo nitrogênio apresenta um ou mais substituintes contendo oxigênio, por exemplo, com o oxigênio na forma de grupos hidroxila e/ou grupos alquilóxi. Exemplos de substituintes preferidos desse tipo incluem os grupos hidróxi-alquila, por exemplo, o grupo etanol e os grupos metóxi e etóxi. Os compostos orgânicos contendo nitrogênio podem incluir um ou mais átomos de nitrogênio, preferencialmente, um ou dois. As aminas preferidas incluem aquelas que apresentam um valor de pKa de pelo menos 6, adequadamente, de pelo menos 7 e, preferenciaimente, de pelo menos 7,5.
Exemplos de adequadas aminas primárias, islo é, aminas que apresentam um substituinte orgânico, incluem as a Iquilaminas, por exemplo, propilamina, butilamina e cicloexilamina; as alcanolaminas, por exemplo, etanolamina; e as alcóxi-alquilaminas, por exemplo, 2-metóxi-etilamina.
Exemplos de adequadas aminas secundárias, isto é, aminas que apresentam dois substituintes orgânicos, incluem as di-alquilaminas, por exemplo, dietilamina, dipropilamina e diisopropilamina; as dialcanolaminas, por exemplo, dietanolamina c pirrolidina. Exemplos de adequadas aminas terciárias, isto é, as aminas que apresentam três substituintes orgânicos, incluem as trialquilaminas, por exemplo, trietilamina, trialcanolaminas, por exemplo, trietanolamina; as N,N-dialquil-alcanolaiainas, por exemplo, Ν,Ν-dimetil-etanolamina. Exemplos de adequadas aminas quaternárias ou compostos quaternários de amônio, isto é, aminas que apresentam quatro substituintes orgânicos, incluem as tetra-alcanolaminas, por exemplo, hidróxido de tetra-etanolamônio e cloreto de tetra-etanolamônío; as aminas quaternárias ou os compostos de amônio com ambos substituintes alcanol e alquila, tais como, N-alquil-trialcanolaminas, por exemplo, hidróxido de metil-trietanolamônio e cloreto de metil-trietanolamônio; as N,N-dialquil-dialcanolaminas, por exemplo, hidróxido de dimetil-dietanolamônio e cloreto de dimetil-dietanolamônio; as Ν,Ν,Ν-trialquil-alcanolaminas, por exemplo, hidróxido de colina e cloreto de colina; as N,N,N-trialquil-benzilarainas, por exemplo, hidróxido de dimetil-cocobenzil-amônio, cloreto de diraetil-cocobenzil-amônio e hidróxido de trimetil-benzilamônio; os sais de tetra-alquilamônio, por exemplo, hidróxido de tetra-metilamônio, cloreto de tetra-metilamônio, hidróxido de tetra-metilamônio, cloreto de tetra-etilamônio, hidróxido de tetra-propilamônio, cloreto de tetra-propilamônio, hidróxido de dietil-dimetílamônío, cloreto de dietil-dimetilamônio, hidróxido de trietil-metilamônio e cloreto de trietil-metilamônio. Exemplos de adequadas diaminas incluem as amino-alquil-alcanolaminas, por exemplo, amino-etil-elanolamina, piperazina e piperazinas substituídas por nitrogênio, tendo um ou dois grupos alquila inferiores de 1 a 4 átomos de carbono. Exemplos de preferidos compostos orgânicos contendo nitrogênio incluem, trietanolarriina, dietanolamina, dipropilamina, aminoetil-etanolamina, 2-metóxi-etilamina, N, N-dimetil-etanolamina, hidróxido de colina, cloreto de colina, hidróxido de tetra-metilamônio, hidróxido de tetra-etilamônio e hidróxido de tetra-etanolamônio.
Preferencialmente, é adicionado um siiicato aquoso de metal alcalino, isoladamente ou em mistura com um aluminato aquoso de sódio ou um composto orgânico aquoso contendo nitrogênio.
Quando se usa dois ou mais materiais compreendendo pelo menos um material alcalino e pelo menos um segundo material, os materiais podem ser adicionados em qualquer ordem, preferencialmente, o material alcalino é adicionado primeiro, seguido da adição do segundo material.
Numa modalidade preferida, o siiicato de metal alcalino, por exemplo, siiicato de sódio, é adicionado primeiro, depois, se adiciona o sal alcalino de alumínio, por exemplo, o aluminato aquoso de sódio. Em outra modalidade preferida, o hidróxido aquoso de metal alcalino, por exemplo, hidróxido de sódio, é adicionado primeiro, depois, se adiciona o sal alcalino de alumínio, por exemplo, o aluminato aquoso de sódio. A adição do composto de alumínio proporciona um sol á base de sílica aluminado. Adequadamente, a adição do composto de alumínio resulta na modificação pelo alumínio das partículas à base de sílica, preferencialmente, as partículas são de superfície modificada pelo alumínio. A quantidade do composto de alumínio usado pode ser variada dentro de amplos limites. Normalmente, a quantidade de composto de alumínio adicionado corresponde a uma proporção molar de Si:Al de 10:1 a 100:1, adequadamente, de 20:1 a 50:1, preferencialmente, de 25:1 a 35:1 e, mais ainda preferencialmente, de 25:1 a 30:1.
Em outra modalidade preferida, o silicato de metal alcalino, por exemplo, silicato de sódio, é adicionado primeiro, depois, se adiciona o composto orgânico contendo nitrogênio, por exemplo, hidróxido aqucso de colina. Em outra modalidade preferida, o hidróxido aquoso de metal alcalino, por exemplo, hidróxido de sódio, é adicionado primeiro, depois, se adiciona o composto orgânico contendo nitrogênio, por exemplo, hidróxido aquoso de colina. A adição dc composto orgânico contendo nitrogênio proporciona um sol à base de sílica modificado por nitrogênio. A quantidade usada do composto orgânico contendo nitrogênio pode ser variada dentro de amplos limites. Normalmente, a quantidade de composto orgânico contendo nitrogênio adicionada corresponde a uma proporção molar de Si:N de 2:1 a 100:1, adequadamente, de 3:1 a 60:1 e, preferencialmente, de 4:1 a 40:1.
Na etapa (d) do processo, quando se usa um. silicato aquoso de metal alcalino para ajustar o pH da fase aquosa, a-propoxção em peso do silicato de metal alcalino usado na etapa (b) para o silicato de metal alcalino usado na etapa (d) pode variar dentro de amplos limites; normalinente, a proporção se situa na faixa de 99:1 a 1:9, adequadamente de 19:1 a 1:2, preferencialmente, de 4:1 a 1:1.
Na etapa (e) do processe, a resina trccadora de ions é separada da fase aquosa, por exemplo, mediante filtracão. Isso pode ser realizado após a etapa (c), por exemplo, após a etapa (c), mas antes da etapa (d) ou após a etapa (d). Também é possível se separar a resina trocadora de ions da fase aquosa durante a etapa (d) . Por exemplo, a resina trocadora de ions pode ser separada após a adição do material alcalino, mas, antes da adição de um segundo material. É também possível se adicionar uma parte de um material alcalino, por exemplo, silicato aquoso de metal alcalino, depois, se separar a resina trocadora de ions da fase aquosa, seguido da adição da parte restante do material alcalino. Preferencialmente, a resina trocadora de ions é separada da fase aquosa após a etapa (d) . A concentração dos materiais aquosos de partida usados no processo, por exemplo, o silicato aquoso de metal alcalino, o hidróxido aquoso de metal alcalino e o aluminato aquoso de sódio, é preferencialmente ajustada de modo a proporcionar um sol à base de sílica que normalmente apresenta um teor de Si02 de pelo menos 3¾ cm peso, adequadamente, de pelo menos 5%, preferencialmente, de pelo menos 6%, mais preferencialmente, de pelo menos 7,5%, de forma adequada, de até 20% em peso, e, de forma mais preferida, de até 15% em peso. 0 sol aquoso à base de silica de acordo com a presente invenção, contém partículas à base de silica, isto é, partículas à base de silica ou de SÍO2, que são, preferencialmente, aniônicas e coloidais, isto é, na faixa coloidal de tamanho de partícula. As partículas podem ser e são adequadamente modificadas por meio de alumínio, preferencialmente, modificadas na superfície com alumínio. 0 sol à base de silica da invenção pode apresentar uma proporção molar de Si:Al de 10:1 a 100:1, adequadamente, de 20:1 a 50:1, preferencialmente, de 25:1 a 35:1 e, mais air.da preferencialmente, de 25:1 a 30:1. O sol à base dc silica de acordo com a invenção pode ser modificado com um composto orgânico contendo nitrogênio. O sol à base de silica da invenção pode apresentar uma proporção molar de Si:N de 2:1 a 100:1, adequadamente, de 3:1 a 60:1 e, preferencialmente, de 4:1 a 40:1. 0 sol à base de silica da invenção pode apresentar um valor de S na faixa de 10 a 50%, adequadamente, de 12 a 40%, preferencialmente, de 15 a 25% e, mais ainda preferencialmente, de 17 a 24%. 0 valor de S é medido e calculado conforme descrito por Iler & Dalton, na publicação J. Phys. Chem., 60(1956), 955-957. O valor de S indica o grau de formação de agregado ou de microgel e ura valor de S mais baixo é indicativo de um maior grau de agregação.
As partículas à base de sílica presentes no sol podem apresentar uma área superficial específica de pelo menos 300 m'7g, adequadamente, de pelo menos 700 m2/g, preferencialmente, de pelo menos 750 m2/g. A área superficial especifica, normalmente, é de até 1.000 m2/g, adequadamente, de até 950 m2/g. A área superficial especifica é medida através de titulação com NaOH, conforme descrito por Sears, na publicação AnalyLicâl Chemistry, 28(1956):12, 1981-1983, após apropriada remoção ou ajuste de quaisquer compostos presentes na amostra que pudessem prejudicar a titulação, tais como, compostos de alumínio, nitrogênio e boro, conforme descrito, por exemplo, por Sears e também na Patente U.S. No. 5.176.891. 0 sol à base de sílica da invenção, normalmente, apresenta uma proporção molar de Si:X, onde X = metal alcalino, de pelo menos 3:1, adequadamente, de pelo menos 4:1, preferencialmente, de pelo menos 5:1 e, mais ainda preíerencialmente, de pelo menos 6:1. A proporção molar de Si:X, onde X = metal alcalino, normalmente, é de até 50:1, adequadamente, de até 20:1, preferencialmente, de até 17:1, mais preferencialmente, de até 15:1 e, mais ainda preferencialmente, de até 10:1. 0 sol à base de sílica da presente invenção é preferencialmente estável. Adequadamente, o sol mantém uma área superficial específica de pelo menos 300 mz/g, preferencialmente, de pelo menos 700 m2/g, durante pelo menos 3 meses de armazenamento ou de cura à temperatura de 20°C, em condições de escuridão e sem agitação. Adequadamente, o sol mantém um valor de S na faixa de 10 a 50%, preferencialmente, de 12 a 40%, durante pelo menos 3 meses de armazenamento ou de cura à temperatura de 20°C, em condições de escuridão e sem agitação. O sol à base de sílica de acordo com a presente invenção, é adequado para uso como agente de floculação, por exemplo, na produção de polpa e papel, notadamente, como um agente auxiliar de drenagem e retenção, c dentro do campo de purificação de água, tanto na purif.i caç:ão de diferentes tipos de água residual, como na purificação especificamente do licor branco da indústria da polpa e papel. Os sóis à base de sílica podem ser usados como um agente de floculação, notadamente, como um agente auxiliar de drenagem e retenção, em mistura com polímeros orgânicos, que podem ser selecionados dentre polímeros aniôr.icos, anfotéricos, não-iônicos e catiônicos e misturas dos mesmos. 0 uso de tais polímeros como agentes de floculação e como agentes auxiliares de drenagem e retenção é bem conhecido na técnica. Os polímeros podem ser derivados de fontes naturais ou sintéticas e podem ser lineares, ramificados ou reticulados. Exemplos de polímeros principais geralmente adequados incluem os amidos aniônícos, anfotéricos e catiônicos; os polímeros à base de acrilamida, aniônicos, anfotéricos e catiônicos, incluindo os polímeros à base de acrilamida aniônicos e catiônicos ramificados e reticulados; assim como, cloreto de poli(dialildimetil amônio) catiônico; iminas de polietileno catiônicas; poliaminas catiônicas; poliamidoaminas catiônicas e polímeros à base de vinilamida, resinas de melamína-formaldeído e uréia-formaldeído. Adequadamente, os sóis à base de sílica são usados em mistura com pelo menos um polímero catiônico ou anfotérico, preferencialmente, um polímero catiônico. 0 amido catiônico e poliacrilamida catiônica são polímeros particularmente preferidos e podem ser usados isoladamente, misturados entre si ou misturados com outros polímeros, por exemplo, outros polímeros catiônicos e/ou aniônicos. 0 peso molecular do polímero é adequadamente acima de 1.000.000, preferencialmente, acima de 2.000.000. O limite superior não é crítico, podendo ser de cerca de 50.000.000, normalmente, de 30.000.000 e, adequadamente, de cerca de 25.000.000. Entretanto, o peso molecular dos polímeros derivados de fontes naturais pode ser mais alto. O presente sol à base de sílica pode também ser usado em mistura com coagulante(s) catiônico(s), com ou sem o uso conjunto do(s) polímero(s) orgânico is) descrito(s) acima. Exemplos de adequados coagulantes catiônicos incluem coagulantes poliméricos orgânicos solúveis em água e coagulantes inorgânicos. Os coagulantes catiônicos podem ser usados isoladamente ou em mistura, isto é, um coagulante polimérico pode ser usado em mistura com um coagulante inorgânico.
Exemplos de adequados coagulantes catiônicos poliméricos orgânicos solúveis eir. água incluem as poliaminas catiônicas, poliamidoamínas, polietilenoiminas, polímeros de condensação de diciandiamida, e polímeros de monômero etilenicamente insaturado solúveis em água ou mistura de monômeros que é formada de 50 a 100% em mol de monômero catiônico e de 0 a 50% em mol de outro monômero. A quantidade de monômero catiônico,, norma Intente, é de pelo menos 80% em mol, adequadamente, de 100%. Exemplos de adequados monômeros catiônicos etilenicamente insaturados incluem (met)acriiatos e (met)acrilamidas de dialquilaminoalquila, preferencialmente, na forma quaternizada e cloretos de dialil-dialquilamônio, por exemplo, cloreto de dialil-dimetilamônio (DADMAC), preferencialmente, homopolímeros c copolímeros de DADMAC. Os coaguJantes catiônicos poliméricos orgânicos, normalmente, apresentam um peso molecular na faixa dc 1.000 a 700.COO, adequadamente, de 10.000 a 500.000. Exemplos de adequados coagulantes inorgânicos incluem os compostos de alumínio, por exemplo, compostos de alúmen e de polialuminio, por exemplo, cloretos de polialumínio, sulfatos de polialumínio, sulfatos/silicato de polialumínio e misturas dos mesmos.
Os componentes dos agentes auxiliares de drenagem e retenção, de acordo com a invenção, podem ser adicionados à matéria-prima de uma maneira convencional e em qualquer ordem. Quando se usa agentes auxiliares de drenagem e retenção, que compreendem um sol à base de sílica e um polímero orgânico, é preferido se adicionar o polímero orgânico à matéria-prima antes da adição do sol à base de sílica, mesmo que a ordem oposta de adição possa ser usada. É ainda preferido se adicionar o polímero orgânico antes de um estágio de cisalhamento, o qual pode ser selecionado dentre bombeamento, mistura, limpeza, etc., e se adicionar o soi à base de sílica após o estágio de cisalhamento. Quando se usa um coagulante catiônico, o mesmo é preferencialmente adicionado à suspensão celulósica antes da adição do sol à base de sílica, preferencialmente, antes também da adição do(s) polímero (s) orgânico(s).
Os componentes dos agentes auxiliares de drenagem e retenção, de acordo com a invenção, são adicionados à matéria-prima para serem desidratados em quantidades que podem variar dentro de amplos limites, dependendo, entre outras coisas, do tipo e do número de componentes, do tipo de fornecimento, do teor do agente de carga, tipo do agente de carga, local de adição, etc:. Geralmente, os componentes sãc adicionados em quantidades que proporcionam melhores condições de drenagem c retenção do que as obtidas quando não se adicionam os componentes. 0 sol à base de sílica é çeralmente adicionado numa quantidade de pelo menos 0,001¾ em peso, normalmente, de pelo menos 0,005% em peso, calculado como S1O2 e baseado no fornecimento seco, isto é, fibras celulósicas e opcionais agentes de carga secos, o limite superior, normalmente, sendo de 1% em peso, adequadamente, de 0,5% em peso. 0 polímero orgânico é geralmente adicionado numa quantidade de pelo menos 0,001%, normalmente, de pelo menos 0,005% em peso, baseado no fornecimento seco e o limite superior é normalmente de 3¾ em peso, adequadamente, de 1,5% em peso. Quando se usa um coagulante polimérico catiônico, o mesmo pode ser adicionado numa quantidade de pelo menos 0,05%, baseado no fornecimento seco. Adequadamente, a quantidade se situa na faixa de 0,07 a 0,5%, preferencialmente, na faixa de 0,1 a 0,35%. Quando se usa um composto de alumínio como coagulante inorgânico, a quantidade total adicionada, normalmente, é de pelo menos 0,05%, calculada como AI2O3 e baseada no fornecimento seco. Adequadamente, a quantidade se situa na faixa de 0,1 a 3,0%, preferencialmente, na faixa de 0,5 a 2,0%.
Outros adicionais aditivos que são de uso convencional na fabricação de papel podem, logicamente, serem usados em mistura com os aditivos de acordo com a invenção, tais como, por exemplo, agentes de resistência à secura, agentes de resistência à umidade, agentes de abrilhantamento óptico, corantes, agentes de engomagem à base de resina de colofônia ou breu e agentes de engomagem reativos à celulose, por exemplo, dímeros de alquil- o alquenil-ceteno e multímeros de ceteno, anidridos alquil- e alquenil-succínicos, etc. A suspensão celuiósica ou matéria-prima, pode também conter agentes de carga minerais ou de tipos convencionais, por exemplo, caulim, argila de porcelana, dióxido de titânio, gesso, talco e carbonatos de cálcio naturais e sintéticos, tais como, giz, mármore moído e carbonato de cálcio precipitado. O processo da invenção é usado para produção de papel. 0 termo "papel", conforme aqui usado, logicamente que inclui não apenas papel e a produção do mesmo, mas, também, outros produtos do tipo folha ou tecido celulósicos, tais como, por exemplo, cartão e papelão e a produção dos mesmos. 0 processo pode ser usado na produção de papel, a partir de diferentes tipos de suspensões de fibras contendo celulose e as suspensões devem adequadamente conter, pelo menos 25% em peso, preferencialmente, pelo menos 50% em peso de tais fibras, com base na substância seca. A suspensão pode ter como base fibras de polpa química, como as polpas de sulfato, sulfito e de solventes orgânicos, fibras de polpa mecânica, tal como, polpa termomecânica, polpa quimioterraomecânica, polpa de refino e de fibras de polpa de aparas de madeira, de madeira dura e madeira mole, e podem também ter como base as fibras recicladas, opcionalmente, de polpas descoloridas e misturas das mesmas. 0 pH da suspensão (a matéria-prima) pode variar dentro da faixa de 3 a cerca de 10. 0 pH é adequadamente acima de 3,5 e, preferencialmente, se situa dentro da faixa de 4 a 9. A invenção é ainda ilustrada pelos exemplos seguintes, os quais, entretanto, não são idealizados como limitativos da mesma. As partes e % referem-se a partes em peso e I em peso, respectivamente, a menos que indicado em contrário.
Exemplos Os seguintes equipamentos e materiais de partida foram usados em todos os Exemplos. (a) Reator equipado com um agitador;
(b) Resina trocadora de íons, Amberlite® IRC84SP (disponível da Rohm & Haas), que foi regenerada com ácido sulfúrico, de acordo coro as instruções do fabricante; (c) Solução aquosa de silicato de sódio, tendo um teor de S1O2 de cerca de 21¾ em peso e uma proporção em mol de Si02 para Wa20 de 3,32; (d) Solução aquosa de alumínato de sódio contendo 2,44¾ em peso de M203; (e) Solução aquosa de hidróxido de colina, tendo um teor de hidróxido de colina de 35% em peso; e (f) Solução aquosa de hidróxido de sódio tendo uma concentração de 5 moles por quilo.
Exemplo 1 Este Exemplo ilustra a preparação de um sol à base de sílica, de acordo com a invenção. Uma resina trocadora de íons regenerada (471 g) e água (1.252 g) foram introduzidas em um reator. A pasta fluida obtida foi intensamente agitada e aquecida a uma temperatura de 30°C. Em seguida, foi adicionado à pasta fluida, silicato aquoso de sódio (298 g), a uma velocidade de 5 g/rnin. Após a adição do silicato de sódio, o pH da pasta fluida foi de cerca de 7,3. A pasta fluida foi depois agitada por mais 44 minutos, após 0 que o pH da fase aquosa foi de 6,9. Em seguida, se adicionou à pasta fluida mais uma quantidade de silicato aquoso de sódio (487 g), a uma velocidade de 5 g/min. 0 sol à base de sílica obtido foi separado da resina trocadora de íons. 0 sol à base de sílica obtido apresentou as seguintes propriedades: - Teor de SÍO2 = 8,6% em peso; - Proporção em mol de Si:Na = 11,0; - pH = 10,4; - Área superficial especifica = 680 m2/g; e - Valor de S = 20%.
Exemplo 2 Este Exemplo ilustra a preparação de outro sol à base de sílica, de acordo com a invenção. Aluminato aquoso de sódio (52 g) foi adicionado ao sol (527,4 g), de acordo com 0 Exemplo 1, sob vigorosa agitação e durante um período de 10 minutos. O sol à base de sílica assim obtido apresentou as seguintes propriedades: - Teor de Si02 = 7,7% em peso; - Proporção em mol de Si:Na = 7,5; - Proporção em mol de Si:Al = 26,2; - pH = 10,7; - Área superficial específica = 790 rri/g; e - Valor de S = 18%.
Exemplo 3 Este Exemplo ilustra a preparação de outro sol à base de sílica, de acordo com a invenção. Hidróxido aquoso de colina (7,9 g) foi adicionado ao sol (395 g), de acordo com o Exemplo 1, sob vigorosa agitação e a uma velocidade de 4 g/min. 0 sol â base de sílica assim obtido apresentou as seguintes propriedades: - Teor de Si02 = 8,4% em peso; - Proporção em mol de Si:Na = 11,1; - Proporção em mol de Si:N - 24,6; - pH - 10,8; - Área superficial especifica = 890 m2/g; e - Valor de S = 18%.
Exemplo 4 Este Exemplo ilustra a preparação de outro sol à base de sílica, de acordo com a invenção. Uma resina trooadora de íons regenerada (600 g) e água (1.600 g) foram introduzidas em um reator. A pasta fluida obtida foi intensamente agitada e aquecida à temperatura de 30°C. Em seguida, foi adicionado à pasta fluida, silicato aquoso de sódio (764 g), a uma velocidade de 6,8 g/min. Após a adição do silicato de sódio, o pH da pasta fluida foi de cerca de 8,0, após o que a resina trocadora de íons foi separada da fase aquosa. A seguir, hidróxido aquoso de sódio (30 g) foi adicionado à fase aquosa, a uma velocidade de 10 g/min. O sol à base de sílica obtido apresentou as seguintes propriedades: - Teor de Si02 = 6,7% em peso; - Proporção em mol de Si:Na = 8,9; - pH = 10,6; - Área superficial específica = 810 m2/g; e - Valor de S = 22%.
Exemplo 5 Este Exemplo ilustra a preparação de outro sol à base de sílica, de acordo com a invenção. Aluminato aquoso de sódio (83 g) foi adicionado ao sol. (776 g) , de acordo com o Exemplo 4, sob vigorosa agitação, durante um período de 10 minutos. O sol à base de sílica assim obtido apresentou as seguintes propriedades: - Teor de S1O2 - 6,1¾ em peso; - Proporção em mol de Si:Na = 5,9; - Proporção em mol. de Si:Al = 20,3; - pH - 10,9; - Área superficial específica = 930 m2/g; e - Valor de S -= 22%.
Exemplo 6 Este Exemplo ilustra a preparação de outro sol à base de sílica, de acordo com a invenção. Hidróxido aquoso dc colina (14,3 g) foi adicionado ao sol (714 g), de acordo com o Exemplo 4, sob vigorosa agitação e a uma velocidade de 4 g/min. O sol à base de sílica assim obtido apresentou as seguintes propriedades: - Teor de Si02 = 6,6% em peso; - Proporção em mol de Si:Na = 9,0; - Proporção em mol de Si:N = 18,9; - pH = 11,0; - Área superficial específica = 1.010 m2/g; e - Valor de S = 23%.
Exemplo 7 Este Exemplo ilustra a preparação de outro sol à base de silica, de acordo com a invenção- Uma resina trocadora de ions regenerada (595 g) e água (1.605 g) foram introduzidas em um reator. A pasta fluida obtida foi intensamente agitada e aquecida à temperatura de 30°C. Ετη seguida, foi adicionado à pasta fluida, silicato aquoso de sódio (849 g), a uma veloci.dade de 6,3 g/min. A pasta fluida foi agitada por mais 135 minutos, após o que, o pH da fase aquosa foi de 7,9. A seguir, uma adicional quantidade de silicato aquoso de sódio (326 g) foi adicionada à pasta fluida, a uma velocidade de 6,3 g/min. O sol à base de silica obti.do foi separado da resina trocadora de íons. O sol à base de silica obtido apresentou as seguinLes propriedades: - Teor de Si02 = 9,3% em peso; - Proporção em mol de Si:Na = 7,5; - pH = 10,4; - Área superficial específica = 850 m2/g; e - Valor.de S = 23%.
Exemplo 8 Os seguintes sóis à base de silica, Referência la à Referência 3, foram preparados para fins de comparação: - a referência la representa um sol à base de sílica, preparado de acordo com a divulgação do Exemplo 4 das Patentes U.S. Nos. 6.372.089 e 6.372.806; - a referência 1b representa um sol à base de silica, preparado de acordo com a divulgação da Coluna 4 das Patentes U.S. Nos. 6.372.089 e 6.372.806, onde, na etapa (c), o conteúdo do vaso de reação foi agitado até o pH do conteúdo do vaso ser de 9,2; - a referência lc representa um sol à base de silica, preparado de acordo com a divulgação da Patente U.S. No. 5.447.604, que apresentou um valor de S de cerca de 25%, uma proporção molar de Si:Al de cerca de 19, e continha partículas dc silica com uma área superficial específica de cerca de 900 m2/g de Si02; - a referência Id representa um sol à base de silica, preparado de acordo com a divulgação da Patente U.S. No. 5.603.805, que apresentou um valor de S de 34%, e continha partículas dc silica com uma área superficial especifica de cerca de 700 m2/g; - a referência 2a representa um sol à base de silica, preparado de acordo com a divulgação da Patente U.S. No. 5.368.833, que apresentou um valor de S de cerca de 25%, uma proporção molar de Si:Al de cerca de 19, e continha partículas de silica com uma área superficial específica de cerca de 900 m2/g de SÍO2, cuja superfície foi modificada com alumínio; - a referência 2b representa um sol à base de silica, preparado de acordo com a divulgação da Patente U.S. No. 5.368.833, que apresentou um valor de S de 201, uma proporção molar de Si: Al de cerca de 18, e continha partículas de silica com uma área superficial específica de cerca de 820 m2/g de Si02, cuja superfície foi modificada com alumínio; - a referência 3 representa um sol à base de silica, preparado de acordo cora. a divulgação da Patente U.S. No. 6.379.500, que apresentou um valor de S de cerca de 301, uma proporção molar de Si:Al de cerca de 10, uma proporção molar de Si:N de cerca de 21, e continha partículas de hidróxido de colina e sílica com uma área superficial especifica de cerca de 900 mVg de Si02.
Exemplo 9 Nos testes seguintes, o desempenho da drenagem dos sóis à base de sílica de acordo com os Exemplos 1 a 3, (respectivamente, "Ex. 1", "Ex. 2" e "Ex. 3") foi testado contra o desempenho de drenagem dos sóis à base de sílica de acordo com o Exemplo 8. O desempenho de drenagem foi avaliado por meio de um Analisador de Drenagem Dinâmica (DDA), da Akribi, Suécia, que mede o tempo para drenar um volume estabelecido de matéria-prima através de uma tela, quando se remove um tampão e se aplica vácuo no lado oposto da tela, na qual a matéria-prima está presente. A matéria-prima usada se baseou em um fornecimento de papel fino padrão, consistindo de 60% de polpa de processo sulfato branqueada de vidoeiro e 40% de polpa de processo sulfato branqueada de pinho. Foram adicionados 30% do carbonato de cálcio moído, como agente de carga, à matéria-prima o 0,3 g/L de Na2SO4.10H2O para aumentar a condutividade. O pH da matéria-prima foi de 8,1, a condutividade de 1,5 mS/cm e a consistência de 0,5%. Nesses testes, os sóis à base de sílica foram testados em conjunto com uni polímero catiônico na forma de um amido catiônico, tendo um grau de substituição de cerca de 0, 042. O amido foi adicionado numa quantidade de 8 k/ton, calculado como amido seco, era relação ao fornecimento seco. A matéria-prima foi agitada em um vaso com chicanas, a uma velocidade de 1.500 rpm durante todo o teste o as adições de produtos químicos à matéria-prima foram feitas como segue: i) adição de amido catiônico, seguida de 30 segundos de agitação; ii) adição de sol à base de silica, seguida de 15 segundos de agitação; iii) drenagem da matéria-prima, ao mesmo tempo, se registrando automaticamente o tempo de drenagem.
As Tabelas 1 a 3 mostram os resultados obtidos quando so usam diversas dosagens de sol à base de silica, kg/ton, calculado como Si02 e baseado no fornecimento seco.
Tabela 1 Tabela 2 Tabela 3 Exemplo 10 Os sóis à base de silica de acordo com os Exemplos 1 a 3 foram pôsteriomente avaliados, segundo o procedimento do Exemplo 9, exceto em que foi usada uma poliacrilamida catiônica ("PAM") no lugar do amido catiônico. Além disso, a matcria-prima foi agitada em ura vaso com chicanas, a uma velocidade de 1.500 rpm durante todo o teste e as adições de produtos químicos à matcria-prima foram feitas como segue: i) adição de poliacrilamida catiônica, seguida de 20 segundos de agitação; ii) adição de sol à base de sílica, seguida de 10 segundos de agitação; iii) drenagem da matéria-prima, ao mesmo tempo, se registrando automaticamente o tempo de drenagem.
As Tabelas 4 a 6 mostram os resultados obtidos quando se usam diferentes doses de poliacrilamida catiônica, kg/ton, calculado como amido seco no fornecimento seco e de sol à base de silica, kg/ton, calculado como Si02 e baseado no fornecimento seco.
Tabela 4 Tabela 5 Tabela 6 Exemplo 11 Os sóis à base de silica de acordo com os Exemplos 4 a 6 foram testados conta os sóis à base de silica de acordo com o Exemplo 8, segundo o procedimento do Exemple 9.
As Tabelas Ί a 9 mostram os resultados obtidos quando sc usam dosagens variáveis de sol à base de silica, kg/ton, calculado como Si02 e baseado no fornecimento seco.
Tabela 7 Tabela 3 Tabela 9 Exemplo 12 Os sóis à base de sílica de acordo com os Exemplos 4 a 6 foram, testados conta os sóis à base de sílica de acordo com o Exemplo 8, segundo o procedimento do Exemplo 10.
As Tabelas 10 a 12 mostram os resultados obtidos quando se usam dosagens variáveis de sol à base de silica; Jcg/ton, calculado como Si02 e baseado no fornecimento seco.
Tabela 10 Tabela 11 Tabela 12 Exemplo 13 O sol à base de sílica de acordo com o Exemplo 7 foi testado conta o sol à base de sílica de acordo com o Exemplo 8, segundo o procedimento do Exemplo 9. A Tabela 13 mostra os resultados obtidos quando se usam dosagens variáveis de sol à base de sílica, kg/ton, calculado como S1O2 e baseado no fornecimento seco.
Tabela 13 REIVINDICAÇÕES

Claims (15)

1. Processo para produzir um sol aquoso à base de silica, tendo um valor de S na faixa de 10 a 50%, caracterizado pelo dito processo consistir em: (a) prover uma resina catiônica trocadora de ions, tendo pelo menos parte de sua capacidade de troca de ions na forma de hidrogênio; (b) colocar a dita resina trocadora de ions em contato com uma solução de silicato aquoso de metal alcalino, de modo a formar uma pasta fluida aquosa; (c) agitar a dita pasta fluida aquosa até que o pH da fase aquosa se situe na faixa de 5,0 a 8,0 e para permitir a agregação de partículas e formação de microgel; (d) ajustar o pH da dita fase aquosa para um valor acima de 9,0 adicionando pelo menos um material alcalino selecionado à partir de silicato aquoso de metal alcalino, hidróxido aquoso de metal alcalino, hidróxido de amônio, um composto orgânico contendo nitrogênio e hidróxido de colina; e (e) separar a dita resina trocadora de ions da fase aquosa, após a etapa (c) ou após a etapa (d).
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo sol à base de silica obtido apresentar um valor de S na faixa de 12 a 40%.
3. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por na etapa (c) , a pasta fluida aquosa ser agitada até o pH da fase aquosa se situar na faixa de 6,5 a 7,5.
4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por na etapa (c) , a pasta fluida ser agitada de modo a permitir a agregação de partículas e formação de microgel, correspondendo a um valor de S na faixa de 10 a 25%.
5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela resina trocadora de ions ser separada da fase aquosa após a etapa (c) , porém, antes da etapa (d).
6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela resina trocadora de ions ser separada da fase aquosa após a etapa (d) .
7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por na etapa (d), o pH da fase aquosa ser ajustado para se situar na faixa de cerca de 9,5 a cerca de 11,2.
8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela etapa (d) compreender a adição de silicato aquoso de metal alcalino.
9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela etapa (d) compreender a adição de hidróxido aquoso de metal alcalino.
10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela etapa (d) compreender a adição de um composto orgânico contendo nitrogênio.
11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela etapa (d) compreender a adição de hidróxido de colina.
12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por na etapa (d), o pH do silicato aquoso de metal alcalino ser de valor acima de 11,0.
13. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por na etapa (d), o pH da solução do silicato aquoso de metal alcalino ser de valor acima de 12,0.
14. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo sol à base de silica obtido conter partículas à base de sílica que apresentam uma área superficial específica de 700 a 950 m2/g.
15. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por na etapa (c) , a agitação ocorrer durante um período de tempo de 5 a 240 minutos.
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