BRPI0620422A2 - processos para a moagem de uma substáncia selecionada dentre carbonato de sódio, bicarbonato de sódio e sesquicarbonato de sódio ou trona e para a depuração de um gás de combustão contaminado por um composto ácido volátil - Google Patents
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Abstract
PROCESSOS PARA A MOAGEM DE UMA SUBSTáNCIA SELECIONADA DENTRE CARBONATO DE SóDIO, BICARBONATO DE SóDIO E SESQUICARBONATO DE SóDIO OU TRONA E PARA A DEPURAçãO DE UM GáS DE COMBUSTãO CONTAMINADO POR UM COMPOSTO áCIDO VOLáTIL. Processo para a moagem de uma substância selecionada de carbonato de sódio, bicarbonato de sódio e sesquicarbonato de sódio ou trona, em que um agente de limpeza é introduzido em um moinho para o propósito de obter um pó com um diâmetro médio de menos do que 100 jim e de inibir a formação de incrustaçóes no moinho.
Description
"PROCESSOS PARA A MOAGEM DE UMA SUBSTÂNCIA SELECIONADA DENTRE CARBONATO DE SÓDIO, BICARBONATO DE SÓDIO E SESQUICARBONATO DE SÓDIO OU TRONA E PARA A DEPURAÇÃO DE UM GÁS DE COMBUSTÃO CONTAMINADO POR UM COMPOSTO ÁCIDO VOLÁTIL"
A invenção diz respeito à moagem de substâncias selecionadas dentre carbonato de sódio, bicarbonato de sódio e sesquicarbonato de sódio ou trona, para a produção contínua de pós finos.
A invenção é dirigida mais particularmente no ato de evitar a incrustação das instalações usadas para a moagem de tais substâncias e/ou para a manipulação dos pós obtidos a partir da moagem.
Substâncias tais como carbonato de sódio, bicarbonato de sódio e sesquicarbonato de sódio ou trona são comumente usados na forma de pós finos, por exemplo, como reagentes para a depuração do gás de combustão. Quando o reagente é introduzido no gás de combustão, pode reagir rapidamente com as impurezas que ele contém de modo a obter a eficiência desejada. E sabido que os pós finos, tendo um tamanho médio de partícula de menos do que 100 μm, vantajosamente 50 μm, possuem uma área maior para o contato com o gás de combustão a ser purificado e reagir mais rapidamente. Eles são, portanto, preferidos.
Para se obter tais pós finos necessita moagem intensiva das substâncias de partida, preferivelmente por meio de moinhos de impacto.
No entanto, a formação de incrustações foi observada nos moinhos, em particular moinhos do tipo impacto, quando eles são usados para produzir pós, por exemplo, pó de bicarbonato de sódio, o diâmetro dos quais é menor do que 100 μm. O termo "incrustação" é subentendido de significar um acúmulo de material moído ligado na parede do moinho e/ou no equipamento para a manipulação do pó moído. A formação de incrustação também foi observado nas instalações para a manipulação de tais pós finos de bicarbonato de sódio, especialmente em classificadores do tamanho de partícula colocados a jusante dos moinhos, ou nas instalações pneumáticas usadas para transferir o pó moído para um silo ou uma usina industrial. A incrustação dos moinhos e as instalações de manipulação de pó obviamente constituem uma desvantagem quando se força a moagem e as instalações de manipulação são periodicamente interrompidas de modo a limpá-las e remover as incrustações destas.
A DE 10 357 426 divulga um processo de moagem em que trimetilolpropano (TMP) é introduzido no moinho.
No entanto, o Requerente tem observado que o TMP pode contaminar o bicarbonato moído, e sua presença no bicarbonato produzido pode apresentar problemas em certas aplicações.
O objetivo da invenção é remediar as desvantagens acima mencionadas encontradas quando se tritura ou manipula pós de bicarbonato de sódio.
Mais particularmente, o objetivo da invenção é fornecer um processo para a moagem de uma substância, selecionada de carbonato de sódio, bicarbonato de sódio e sesquicarbonato de sódio ou trona, no estado de um pó com um tamanho de partícula de menos do que 100 μηι, em que a incrustação do moinho e as instalações de manipulação a jusante deste é evitada, o uso acelerado do moinho é evitado e os riscos de contaminação do produto obtido são reduzidos.
Conseqüentemente, a invenção diz respeito a um processo para a moagem de uma substância selecionada de carbonato de sódio, bicarbonato de sódio e sesquicarbonato de sódio ou trona, em que um agente de limpeza é misturado com a substância e a mistura é introduzida em um moinho, para o propósito de obter um pó com um diâmetro médio de menos do que 100 μιη e de inibir a formação das incrustações no moinho, o processo sendo caracterizado pelo fato de que o agente de limpeza é selecionado de zeólitos, dolomita, hidroxicarbonato de magnésio, cal, hidrocarbonetos, talco, ácidos graxos e sais de ácido graxo.
No processo de acordo com a invenção, a expressão "carbonato de sódio" invariavelmente significa monocarbonato de sódio anídrico (Na2CO3) ou monocarbonato de sódio hidratado, especialmente monoidrato de carbonato de sódio (Na2CO3 H2O), heptaidrato de carbonato de sódio (Na2CO3VH2O) ou decaidrato de carbonato de sódio (Na2CO3-IOH2O).
O diâmetro médio do pó é definido pela equação
<formula>formula see original document page 4</formula>
em que ni significa a freqüência (em peso) das partículas de diâmetro Di. Estes parâmetros de tamanho de partícula são definidos pelo método de análise de dispersão a laser usando um instrumento de medição MASTERSIZER S fabricado pela Malvern, usado no modo úmido com o acessório MS 17 DIF 2012.
Em um aspecto preferido da invenção, a moagem é realizada em um moinho de impacto. Dentro do contexto da presente invenção, os moinhos de impacto são moinhos em que o material a ser moído é submetido ao impacto das partes mecânicas em movimento que possuem o efeito de fragmentação das partículas do material. Os moinhos de impacto são bem conhecidos na técnica de moagem fina. Em particular, eles incluem (na seguinte lista não exaustiva): moinhos de martelo, moinhos de eixo, moinhos de atrito, moinhos de bola e moinhos de gaiola. Os moinhos de martelo são preferidos. Os moinhos de martelo fabricados pela Grinding Technologies and System SRL (modelo MG), pela Officina 2000 SRL (modelo RTM) ou pela Hosokawa Alpine AG (modelo APP) são muito adequados.
De acordo com um aspecto essencial da invenção, um agente de limpeza é misturado com a substância sendo moída. Dentro do contexto da invenção, o termo "agente de limpeza" possui uma definição geral e se refere a um material capaz de remover as incrustações de carbonato de sódio, bicarbonato de sódio e/ou sesquicarbonato de sódio ou trona presentes em uma instalação industria, principalmente uma instalação de metal. Tais substâncias, por exemplo, cal, são conhecidas para a limpeza de moinhos incrustados. Antes da invenção, elas eram introduzidas periodicamente no moinho, quando as incrustações inaceitáveis apareciam. De acordo com a invenção, o agente de limpeza é preferivelmente introduzido continuamente no moinho durante sua operação, e este impede o aparecimento de incrustações. Surpreendentemente, a eficácia da moagem não é afetada desse modo. Ela é ainda freqüentemente melhorada, em particular quando a substância a ser triturada for bicarbonato de sódio, no sentido de que a produtividade do moinho seja aumentada.
No processo de acordo com a invenção, o agente de limpeza é adicionado e misturado com a substância antes e/ou durante a moagem. E preferível adicioná-lo antes da moagem.
No processo de acordo com a invenção, a substância que sofre a moagem está normalmente no estado de grânulos sólidos. O tamanho de partícula de dita substância não é crítica para a definição da invenção, mas na prática determina a escolha mais apropriada de moinho. É necessário se evitar a espessura demasiada de um tamanho de partícula, de modo a reduzir o custo de moagem. E da mesma forma necessária se evitar o refino demasiado de um tamanho de partícula, de modo a evitar a aglutinação progressiva das partículas da substância enquanto está sendo armazenada. Na prática, é recomendado selecionar um tamanho de partícula da substância caracterizado por um diâmetro médio Dm maior do que duas vezes, preferivelmente entre 5 e 10 vezes, o diâmetro médio do pó obtido. Os tamanhos de partícula especialmente recomendados representam um diâmetro médio Dm de 150 a 250 μm.
No processo de acordo com a invenção, o agente de limpeza compreende pelo menos uma composição selecionada de certos abrasivos, hidrocarbonetos e ácidos graxos ou sais de ácido graxo.
Quando o agente de limpeza compreende um abrasivo sólido, o abrasivo é selecionado de silicatos, óxidos de metais do grupo 2a, hidróxidos de metais do grupo 2a, sais de metal, e em particular sais de metais do grupo 2a, cinza volante, (a cinza levada consigo na combustão de gases de combustão, em particular na combustão de resíduo doméstico), celulose e amido. Zeólitos, sílica, dolomita, hidroxicarbonato de magnésio, cal, cloreto de sódio, cloreto de zinco, sulfato de sódio e fluoreto de cálcio são preferíveis. Zeólitos, dolomita, hidroxicarbonato de magnésio e cal são particularmente preferíveis. Foi observado que tais substâncias, embora sendo abrasivas, não danificam o equipamento de moagem pelo uso.
Em uma forma de realização do processo de acordo com a invenção, que é especialmente vantajosa, o agente de limpeza compreende um hidrocarboneto, tal como óleo combustível, um ácido graxo ou sal de ácido graxo selecionado de ácido esteárico, estearato de cálcio, estearato de magnésio e sabões, tais como sabão Marseille. Os sabões, e em particular estearatos, são preferidos.
O agente de limpeza pode compreender algumas das substâncias acima mencionadas. Vantajosamente, consiste completamente de uma ou mais destas substâncias.
No processo de acordo com a invenção, o agente de limpeza deve ser usado em pelo menos uma quantidade suficiente para inibir a formação de incrustações na moagem e possivelmente para garantir sua desincrustação, se por assim dizer conter incrustações. Na prática, a quantidade de agente de limpeza a ser empregada depende do agente de limpeza selecionado e das condições de operação do moinho (rendimento, temperatura, etc.). Deve ser determinado em cada caso particular por experiências rotineiras. Em geral, é observado que, na maioria dos casos, é desejável para o agente de limpeza ser usado em uma quantidade em peso maior do que 0,05 (preferivelmente pelo menos 0,1) parte em peso per 100 partes em peso da substância sendo moída. Embora em princípio não exista nenhum limite superior da quantidade do agente de limpeza usada, não é entretanto de valor, na prática, utilizar uma quantidade demasiada grande, por razões de custo. Na prática, é portanto recomendado que a quantidade de agente de limpeza usada não deve exceder a 20 (preferivelmente 10) partes em peso per 100 partes em peso da substância sendo moída. Quantidades que variam de 0,2 a 7 partes em peso por 100 partes em peso de dita substância são preferíveis.
Se o agente de limpeza for selecionado de abrasivos sólidos, o seu uso recomendado é uma quantidade variando de 0,5 a 10 (preferivelmente de 1 a 5) partes em peso por 100 partes em peso da substância que passa por moagem. Se o agente de limpeza for selecionado de ácidos graxos ou sais de ácido graxo, o seu uso recomendado é uma quantidade variando de 0,15 a 1,0 (preferivelmente de 0,2 a 0,5) parte em peso per 100 partes em peso das substâncias que sofrem moagem.
O processo de acordo com a invenção impede o aparecimento de incrustações sobre o moinho e, portanto, aumenta sua capacidade. Também foi observado, em particular quando o agente de limpeza for um ácido graxo ou sal de ácido graxo, tal como estearatos, que o tamanho de partícula do produto moído obtido é mais constante.
O processo de acordo com a invenção é particularmente aplicável para a fabricação de pós de carbonato de sódio (anidrido ou na forma de hidrato), bicarbonato de sódio e sesquicarbonato de sódio ou trona, que são destinados para a depuração de gases de combustão contaminados com compostos ácidos voláteis (em particular cloreto de hidrogênio). Isto é porque foi observado, surpreendentemente, que a presença do agente de limpeza de acordo com a invenção no pó destinado para a depuração de gás de combustão não prejudica sua eficácia. Esta observação é particularmente benéfica no caso de sais de ácido graxo.
Conseqüentemente, a invenção também se refere a um processo para a depuração de um gás de combustão contaminado por um composto de ácido volátil, em que um reagente selecionado de carbonato de sódio, bicarbonato de sódio e sesquicarbonato de sódio ou trona é submetido à operação de moagem para reduzi-lo ao estado de um pó com um diâmetro médio de menos do que 50 μηι, e dito pó é injetado no gás de combustão, o processo de depuração sendo caracterizado pelo fato de que a moagem é realizada por meio do processo de moagem de acordo com a invenção, como definido acima.
E bem sabido na técnica a depuração de gases de combustão de modo a remover os compostos ácidos voláteis por meio de um reagente pulverulento selecionado de carbonatos de sódio anídricos e hidratados, bicarbonato de sódio e sesquicarbonato de sódio ou trona. Isto foi descrito no documento EP 0740577B1 [SOLVAY (Société Anonyme)].
O processo de depuração de acordo com a invenção é particularmente aplicável para a depuração de gases de combustão contaminados por cloreto de hidrogênio, particularmente gases de combustão gerados por incineradores para resíduo doméstico ou municipal e incineradores para resíduo perigoso. Foi observado que a presença de um agente de limpeza de acordo com a invenção, particularmente estearatos, no reagente garante melhor dispersão da última corrente de gás. Isto melhora a eficácia da depuração.
Quando se implementa o processo de depuração de acordo com a invenção, o pó coletado da operação de moagem geralmente passa por uma classificação de tamanho de partícula antes de sua injeção no gás de combustão, dita injeção normalmente sendo realizada por meio de uma ventoinha mecânica.
A função da classificação de tamanho de partícula é dividir o pó dentro de uma classe de tamanho de partícula (destinada a ser injetada no gás de combustão) e em uma ou mais classes de tamanho de partícula mais finas ou mais grossas a serem injetadas no gás de combustão. A classificação do tamanho de partícula pode ser realizada por qualquer classificador conhecido adequado, por exemplo, uma série de triagens ou um elutriador.
A ventoinha deve ser projetada para transportar um pó em uma corrente de ar. E geralmente do tipo centrífuga. No processo de acordo com a invenção, a ventoinha pode estar localizada a montante ou a jusante da classificação do tamanho de partícula. Está normalmente localizada a jusante da moagem.
No processo de depuração de acordo com a invenção, a moagem e a classificação são vantajosamente reguladas de modo que o pó introduzido no gás de combustão tenha um tamanho de partícula caracterizado por um diâmetro médio Dm de menos do que 50 μηι e uma inclinação do tamanho de partícula de menos do que 5, a inclinação do tamanho de partícula sendo definida pela equação:
σ = D90JlP10 , Dm
em que D90 (e Di0) representa, respectivamente, o diâmetro para o qual 90 % e 10 %, respectivamente, das partículas do pó (expresso em peso) tenham um diâmetro de menos do que D90 e Di0, respectivamente. Estes parâmetros do tamanho de partícula são definidos pelo método de análise de dispersão a laser usando um mecanismo de medição tal como aquele descrito acima. Os tamanhos de partícula preferidos para o pó injetado no gás de combustão correspondem a um diâmetro médio de partícula de 10 a 30 μηι e uma inclinação do tamanho de partícula de 1 a 3. Outra informação com respeito aos parâmetros ideais do tamanho de partícula pode ser obtida da patente EP 0 740 577 Bl mencionada acima [SOLVAY (Société Anonyme)].
Os classificadores e do tamanho de partícula e ventoinhas usadas no processo de depuração de acordo com a invenção correm o risco de serem progressivamente incrustados com partículas do pó reativo, que é uma desvantagem.
Como uma conseqüência, a invenção também se refere a um processo para a inibição da incrustação de uma instalação para a manipulação de um pó com um diâmetro médio de menos do que 50 μπι, selecionado de carbonato de sódio, bicarbonato de sódio e sesquicarbonato de sódio ou trona, dito processo sendo caracterizado pelo fato de que um agente de limpeza de acordo com aquele usado e preferível no processo de moagem de acordo com a invenção é misturado com dito pó.
A invenção também diz respeito a um processo para a remoção, em uma instalação para manipulação de um pó, as incrustações selecionadas de carbonato de sódio, bicarbonato de sódio e sesquicarbonato de sódio ou trona, o processo sendo caracterizado pelo fato de que um agente de limpeza de acordo com aquele usado e preferível no processo de moagem de acordo com a invenção é introduzido na instalação.
O processo de acordo com a invenção para a inibição da incrustação e para a desincrustação respectivamente, é aplicável para instalação para a manipulação de reagentes usados no processo de depuração de gás de combustão de acordo com a invenção definida acima. Ele se aplica nas instalações que incluem um classificador do tamanho de partícula para o tratamento de dito reagente e uma ventoinha mecânica para injetá-lo no gás de combustão a ser purificado.
Os seguintes exemplos servem para ilustra a invenção.
Nestes exemplos, um TEC de 0/50 bicarbonato [da SOLVAY (Société Anonyme)], tendo um diâmetro de partícula médio de cerca de 200 μm, foi usado com a substância de partida.
Exemplo 1 (não de acordo com a invenção)
Neste exemplo, o bicarbonato de sódio anteriormente mencionado foi moído, como tal, em um moinho de martelo da marca de fábrica ALPINE, modelo 100 UPZ5 ajustado com discos de eixo, sob as seguintes condições:
- velocidade de rotação do rotor do moinho: 15.000 rpm;
- taxa de alimentação: 3 kg/h.
A moagem foi regulada de modo a obter, depois disso, um pó de bicarbonato de sódio tendo um diâmetro médio de partícula de cerca de 10 μm.
Após 6 horas de operação, a presença de uma camada de incrustação espessa foi observada no rotor e no estator do moinho. A redução da taxa de moagem para 1 kg/h não modificou a aparência das incrustações. Exemplo 2 Tde acordo com a invenção)
Neste exemplo, cinza volante foi misturada com o bicarbonato de sódio 0/50 BICAR em uma quantidade de 5 partes per 100 partes em peso de bicarbonato. A mistura foi produzida em um misturador de laboratório Lõdige. A mistura homogênea obtida foi moída sob as mesmas condições como no Exemplo 1.
Após 6 horas de operação, nenhuma incrustação substancial pode ser detectada no rotor e no estator do moinho. Exemplo 3 Tde acordo com a invenção)
A experiência do Exemplo 2 foi repetida, usando talco oficial como o agente de limpeza.
Após 6 horas de operação, nenhuma incrustação substancial pode ser detectada no rotor e no estator do moinho. Exemplo 4 (de acordo com a invenção)
A experiência do Exemplo 2 foi repetida, exceto que 0,2 % de estearato de cálcio foi usado como o agente de limpeza.
Após 6 horas de operação, nenhuma incrustação substancial pode ser detectada no rotor e no estator do moinho. Este desempenho foi mantido após a taxa de moagem ter sido aumentada para 6 kg/h.
Claims (9)
1. Processo para a moagem de uma substância selecionada dentre carbonato de sódio, bicarbonato de sódio e sesquicarbonato de sódio ou trona, caracterizado pelo fato de que um agente de limpeza é misturado com a substância e a mistura é introduzida em um moinho, para o propósito de obter um pó com um diâmetro médio de menos do que 100 μηι e de inibir a formação de incrustações no moinho, o processo sendo caracterizado pelo fato de que o agente de limpeza compreende pelo menos uma composição selecionada de zeólitos, dolomita, hidroxicarbonato de magnésio, cal, cloreto de sódio, cloreto de zinco, sulfato de sódio, fluoreto de cálcio, hidrocarbonetos, talco, ácidos graxos e sais de ácido graxo.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agente de limpeza compreende um ácido graxo ou um sal de ácido graxo.
3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o ácido graxo ou sal de ácido graxo é selecionado de estearato de cálcio, estearato de magnésio e sabões.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o pó possui um diâmetro médio de menos do que 75 μm.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o agente de limpeza é empregado em uma quantidade de 0,2 a 7 partes em peso per 100 pares em peso da substância.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a substância é empregada no estado de grânulos com um diâmetro médio maior do que duas vezes aquele do pó obtido.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de -1 a 6, caracterizado pelo fato de que o moinho é um moinho de impacto.
8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o moinho de impacto compreende um moinho de martelo.
9. Processo para a depuração de um gás de combustão contaminado por um composto ácido volátil, caracterizado pelo fato de que um reagente selecionado de carbonato de sódio, bicarbonato de sódio e sesquicarbonato de sódio ou trona é submetido à uma operação de moagem de modo a reduzi-lo no estado de um pó com um diâmetro médio de menos do que 50 μm, e dito pó é injetado no gás de combustão, caracterizado pelo fato de que a moagem é realizada por meio de um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8.
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