BRPI0621262A2 - métodos para a produção de nanopartìculas de óxido de metal com propriedades controladas, e nanopartìculas e preparações produzidas por meio das mesmas - Google Patents

Abstract

MéTODOS PARA A PRODUçãO DE NANOPARTìCULAS DE óXIDO DE METAL COM PROPRIEDADES CONTROLADAS, E NANOPARTìCULAS E PREPARAçõES PRODUZIDAS POR MEIO DAS MESMAS. A presente invenção refere-se a um método para a formação de partículas de óxido de metal de tamanho pequeno que compreende as etapas de (a) preparar uma solução aquosa de partida que compreenda, pelo menos um dos íons metálicos e complexos dos mesmos, em uma concentração de pelo menos 0,1% em peso do referido componente de metal; (b) manter a referida soluçáo em uma temperatura mais baixa do que 50<198>C durante um período de tempo de retenção no qual ocorra a hidrólise, a extensão dessa hidrólise sendo suficiente para a produção de 0,1 mmol de prótons por moi do metal presente na solução, em que o referido período de tempo não exceda a 14 dias, para a formação de um sistema que contenha uma solução retida; e (c) ajustar as condições do referido sistema em pelo menos uma das etapas de: (i) aquecer a solução retida para elevar a temperatura da mesma por pelo menos 1<198>C; (ii) mudando o pH da solução retida por pelo menos 0,1 unidade; e (iii) diluir a solução retida em pelo menos 20%, por meio do que são formadas partículas, em que a maioria das partículas formadas estão entre cerca de 2 nm e cerca de 500 nm em tamanho.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODOS PARA A PRODUÇÃO DE NANOPARTÍCULAS DE OXIDO DE METAL COM PROPRIEDADES CONTROLADAS, E NANOPARTÍCULAS E PRE- PARAÇÕES PRODUZIDAS POR MEIO DAS MESMAS".

A presente invenção refere-se a um método para a produção de nanopartículas de oxido de metal e mais especificamente, a um método para a produção de nanopartículas de oxido de metal de tamanho de partícula, distribuição de tamanho de partícula e hábito desejados em uma maneira industrialmente e economicamente utilizável. Na presente invenção a ex- pressão óxido de metal significa e inclui os óxidos de metal da fórmula Me- talxOy (como por exemplo, AI2O3, ZrO2, ZnO, SnO, SnO2, MnO, MnO2, Cu2O1 CuO), óxidos de hidróxido de metal da fórmula MetaIp(OH)qOr (como por e- xemplo, Sn(OH)2, Sn(OH)4, AI(0H)3, Si(OH)4l Zn(OH)2, CuOH1 Cu(OH)2, Mn(OH)2 Mn(OH)4, Zr(OH)4), ácido metálico, diversas formas de hidratação dos mesmos e composições nas quais essas composições são os compo- nentes principais, em que x, y, p, q, r são cada um números inteiros. Os óxi- dos de metal são usados em uma ampla faixa de aplicações, tais como a- brasivos, catalisadores, cosméticos, dispositivos eletrônicos, magnéticos, pigmentos e revestimentos, e cerâmicas estruturais, etc.

Abrasivos - As nanopartículas exibem eficiência superior em a- plicações importantes abrasivas e de polimento quando dispersos de forma apropriada. O tamanho de partícula ultrafino e a distribuição de produtos dispersos de forma apropriada é virtualmente incomparável por quaisquer outros abrasivos comercialmente disponíveis. O resultado é uma redução significativa no tamanho dos defeitos da superfície quando comparados com os materiais abrasivos convencionais. As nanopartículas de óxido de metal são usadas principalmente como abrasivos gerais, polimento de discos de memória rígidos, aplainamento químico e mecânico (CMP) de semiconduto- res, polimento de pastilhas de silício, polimentos óticos, polimento de fibras óticas e polimento de jóias. Os produtos mais usados são os óxidos de alu- mínio, óxido de ferro, óxido de estanho e óxido de cromo.

Catalisadores - As nanopartículas de óxido de metal possuem capacidades catalíticas aumentadas devido aos seus átomos de superfície altamente esforçados que são bastante reativos. Desse modo, eles são usa- dos principalmente como catalisadores gerais (como por exemplo, o dióxido de titânio, oxido de zinco e de paládio), catalisadores de redução de oxida- ção (como por exemplo, o óxido de ferro), catalisadores da síntese do hidro- gênio (como por exemplo, o óxido de ferro e dióxido de titânio), suportes pa- ra catalisadores tais como substratos para metais valiosos (por exemplo, o óxido de alumínio e o dióxido de titânio), catalisadores para o controle de emissão, catalisadores para o refino de óleo e catalisadores para o gerenci- amento de resíduos descartáveis.

Cosméticos - As nanopartículas de óxido de metal facilitam a criação de produtos cosméticos superiores. Elas proporcionam uma elevada atenuação da radiação UV sem a utilização de produtos químicos, propor- cionam transparência com relação à luz visível quando desejada e podem ser dispersas de modo uniforme dentro de uma ampla faixa de veículos cosméticos para proporcionar produtos cosméticos que não endurecem. As nanopartículas de óxido de metal são usadas principalmente como proteto- res solares, umectantes com SPF (base de proteção contra luz solar), bases de cor com SPF, batons com SPF, protetor de lábios com SPF, produtos para cuidados com os pés e ungüentos, Os produtos principais para as apli- cações cosméticas são o óxido de zinco em pó, dispersões de ZnO, FE45B, (óxido de ferro marrom), dispersões de T1O2, pigmento preto de óxido de me- tal, pigmento vermelho de óxido de metal, pigmento amarelo de óxido de metal e pigmento azul de óxido de metal.

Dispositivos eletrônicos - As nanopartículas de óxido de metal podem prover novas e únicas propriedades elétricas e de condução para uso em tecnologias existentes e futuras. As nanopartículas de óxido de metal são usadas principalmente como varistores (por exemplo, o óxido de zinco), condutores transparentes (óxido de estanho índio), cerâmicas altamente die- létricas, pastas condutoras, capacitores (dióxido de titânio), substâncias fos- forescentes para displays CRT (por exemplo, óxido de zinco) exibições de painel eletroluminescentes (por exemplo,o óxido de zinco) substâncias ce- râmicas para circuitos eletrônicos( por exemplo, o oxido de alumínio), prope- Ientes para "air bags" de automóveis (por exemplo, oxido de ferro) substân- cias fosforescentes no interior de tubos fluorescentes (por exemplo, o oxido de zinco) e refletores para lâmpadas incandescentes (por exemplo, o dióxido de titânio).

Magnéticos - As nanopartículas de óxido de metal podem prover novas e únicas propriedades magnéticas para serem usadas em tecnologias existentes e futuras. As nanopartículas de óxido de metal são usadas princi- palmente como ferrofluidos e fluidos reológicos magnéticos (MR).

Piqmentos e Revestimentos - As nanopartículas de óxido de me- tal facilitam a criação de pigmentos e revestimentos superiores. Elas propor- cionam uma alta atenuação da radiação UV1 transparência com relação à luz visível quando desejada, e podem ser dispersas de modo uniforme dentro de uma ampla faixa de materiais. As nanopartículas também podem prover co- res mais vividas que irão resistir à deterioração e ao desbotamento com o correr do tempo. As nanopartículas de óxido de metal são usadas principal- mente como pigmentos e revestimentos gerais, revestimentos para a absor- ção de microondas, revestimentos para a absorção de radar, revestimentos transparentes para proteção contra radiação UV, antifungicidas para tintas, revestimentos em forma de pó, e pigmentos automotivos (desembaciadas sobre mica para aparência metálica).

Cerâmicas estruturais - As nanopartículas de óxido de metal po- dem ser usadas para a produção de peças de cerâmica. O tamanho ultrafino das partículas permite uma conformação próxima à lisa das peças de cerâ- mica através da deformação super plástica, que pode reduzir os custos de produção através da redução da necessidade de usinagem dispendiosa pós formação. Os óxidos de metal são usados principalmente como cerâmicas translúcidas para envoltórios de tubo de arco, reforços para compósitos de matriz de metal, membranas porosas para a filtragem de gás, e partes de conformação lisa resistentes ao desgaste.

Uma grande quantidade de pós de nanoóxidos de metal impor- tantes ainda não foi comercializada. Os processos reportados, usados para conseguir nanoóxidos de meta! são muito dispendiosos, têm produção baixa e de modo mais importante, o aumento da produção pode ser difícil.

Em seguida são descritos alguns métodos da técnica precedente para a sinterização de nanopartículas de oxido de metal.

Síntese em fase de gás - Existe uma quantidade de métodos para a síntese de nanopartículas em fase de gás. Esses métodos incluem o processamento por condensação de gás, condensação química de vapor, processamento de plasma em microondas e síntese de combustão com chama.Nesses métodos os materiais de partida são vaporizados com a utili- zação de fontes de energia tais como cadinhos Joule refratários aquecidos, dispositivos de evaporação por feixe de elétrons, fontes de crepitação, reato- res de parede quente, etc. As aglomerações de tamanho nano são em se- guida condensadas a partir do vapor na proximidade da fonte através de nu- cléação homogênea. Os aglomerados são em seguida recolhidos com a uti- lização de um filtro mecânico ou um "cold finger". Esses métodos produzem pequenas quantidades de material não-aglomerado, com umas poucas de- zenas de gramas por hora,classificados como um feito significativo na taxa de produção.

Atrito mecânico ou Trituração com Bolas - Este método é um método que pode ser usado para a produção de materiais nanocristalinos através da decomposição estrutural de materiais de granulação mais grossa como um resultado de uma deformação plástica rigorosa. A qualidade do produto final é uma função da energia, tempo de temperatura de trituração. Para conseguir tamanhos de grão de alguns poucos nanômetros em diâme- tro são necessários tempos de processamento relativamente longos de vá- rias horas para pequenos lotes. Outra desvantagem principal deste método é que o material triturado e propenso à contaminação grave a partir do meio de trituração.

Síntese com base em Precipitação de Sol-Gel - As partículas ou géis são formados através de reações de hidrólise e condensação, que en- volvem primeiro a hidrólise de um precursor, seguida pela polimerização de três precursores hidrolisados em partículas. Através do controle das reações de hidrólise e condensação, as partículas com distribuições de tamanho de partículas muito uniforme podem ser precipitadas. A desvantagem dos mé- todos de sol-gel é que os precursores podem ser onerosas, é necessário o controle cuidadoso das reações de hidrólise e condensação, e as reações podem ser vagarosas.

Métodos com base em microemulsão - Os métodos de microe- mulsão criam partículas de tamanho nano através do confinamento de rea- ções inorgânicas a domínios aquosos do tamanho de nanômetro que exis- tem dentro de um óleo. Esses domínios chamados de microemulsões de água em óleo ou ao inverso, podem ser criados com a utilização de determi- nadas combinações de surfactante, água e óleo. As partículas de tamanho de nanômetro podem ser feitas através da preparação de duas microemul- sões inversas diferentes que são misturadas juntas, fazendo com que elas entrem em reação uma com a outra e por meio disso formar partículas. A desvantagem desse método é que ele produz volumes de reação, pequenos, resultando por esse motivo em baixos volumes de produção, baixos rendi- mentos e um processo dispendioso.

Estrutura de Surfactante/ Espuma - Nesse processo (como a- presentado na Patente U.S. N5. 5.338.834 e na Patente U.S. Ns. 5.093.289) um aglomerado ordenado de moléculas de surfactante é usado para propor- cionar um "gabarito" para a formação do material inorgânico. As moléculas de surfactante formam uma estrutura e depositam material inorgânico sobre ou em torno das estruturas do surfactante. O surfactante é removido em se- guida (comumente por combustão ou dissolução) para deixar uma rede po- rosa que imita a estrutura original do surfactante. Uma vez que o diâmetro das micelas do surfactante pode extremamente pequeno, os tamanhos dos poros que podem ser criados com a utilização do método também são ex- tremamente pequenos, o que leva às áreas de superfície bastante altas no produto final.

Precipitação - É possível, em alguns casos especiais, a produ- ção de materiais nanocristalinos através da precipitação ou da co-preci- pitação de as condições de reação e as condições de pós tratamento sejam controladas de forma cuidadosa. As reações de precipitação estão entre os tipos mais comuns e eficientes de reações químicas usadas para a produção de materiais inorgânicos em escala industrial. Em uma reação de precipita- ção, tipicamente, duas soluções homogêneas são misturadas e uma subs- tância insolúvel (um sólido) é em seguida formado. De modo convencional, uma solução é injetada no interior de um tanque de solução modificadora com a finalidade de induzir a precipitação. No entanto, o controle deste mé- todo é complicado e por esse motivo propriedades como uma distribuição uniforme de tamanho de partícula e um tamanho específico de partícula na nanoescala, são difíceis de serem conseguidos.

O objetivo principal da presente invenção é o de prover um pro- cesso industrial e econômico para a produção de partículas de oxido de me- tal em nano escala, de propriedades desejadas, como por exemplo, distribu- ição uniforme do tamanho das partículas, um tamanho específico de partícu- la que possa ser mudado de acordo com os pedidos do cliente, e nanopartí- culas de cristal de uma estrutura e hábito exigidos.

Outro objetivo da presente invenção é o uso da precipitação pa- ra a produção de partículas de óxido de metal de nanoescala, uma vez que esse método é caracterizado pelas propriedades mais desejáveis, a partir do ponto de vista industrial; de ser um processo simples e econômico. No en- tanto, um outro objetivo da presente invenção é o de fazer mudanças no pro- cesso tradicional para a produção de partículas de óxido de metal de nano- escala,, as quais irão permitir o controle do sistema e por esse motivo alcan- çar as demandas precisas do mercado.

Ainda outro objetivo da presente invenção é o de prover um pro- cesso industrial e econômico para a produção de partículas de óxido de me- tal de nanoescala, caracterizado por um baixo nível de hidratação.

Com esse estado da técnica no pensamento, é provido agora, de acordo com a presente invenção, um método para a produção de partícu- las de óxido de metal em uma solução aquosa, que compreende manter uma solução aquosa de um sal de metal, definida como a solução aquosa de partida, em uma temperatura mais baixa do que 70SC durante um período de tempo suficiente parã a redução da acidez da solução devido à hidrólise. A solução resultante, definida como a solução retida, e em seguida submetida a uma modificação na temperatura e/ou na diluição e/ou com a adição de um reagente, modificando desse modo o pH da solução para formar um sistema modificado. O modo de modificação de preferência dos referidos parâmetros está em uma taxa elevada.

Em um segundo aspecto da presente invenção, é provida uma matéria-prima para a produção de outras partículas de oxido de metal atra- vés de métodos, convencionais tais como a transformação das partículas obtidas por calor, calcinação ou amadurecimento.

Mais especificamente de acordo com a presente invenção é pro- vido agora um método para a formação de partículas de óxido de metal de tamanho pequeno, que compreende as etapas de

(a) preparar uma solução aquosa de partida que compreenda, pelo menos um dos íons metálicos e complexos dos mes- mos, em uma concentração de pelo menos 0,1% em peso do referido componente de metal;

(b) manter a referida solução em uma temperatura mais baixa do que 70°C durante um período de tempo de retenção no qual tenha lugar a hidrólise, a extensão dessa hidrólise sendo suficiente para a produção de 0,1 mmol de prótons por mol do metal presente na solução, em que o referido período de tempo não exceda 14 dias, para a formação de um sistema que contenha uma solução retida; e

(c) ajustando as condições do referido sistema em pelo menos uma das etapas de:

(i) aquecendo a solução retida para elevar a temperatura da mesma por melo menos 1-C;

(ii) mudar o pH da solução retida por pelo menos 0,1 unidade; e

(iii) diluindo a solução retida em pelo menos 20% por meio do que são formadas partículas, em que a maioria das partículas formadas estão entre cerca de 2 nm e cerca de 500 nm em tamanho.

A expressão metal na forma usada no presente relatório descriti- vo, refere-se a um metal selecionado do grupo consistindo em estanho, alu- mínio, zinco, cobre, manganês, zircônio e a combinação dos mesmos.

A expressão óxido de metal na forma usada no presente relató- rio descritivo refere-se a hidróxidos de metal, oxiidróxidos de metal, ácidos metálicos e combinações dos mesmos. Em uma modalidade de preferência da presente invenção o referido óxido de metal como na forma usada no presente relatório descritivo refere-se a substâncias selecionadas a partir do grupo que consiste em óxidos de metal da fórmula MetalxOy (como por e- xemplo, Al2O3 ,ZrO2, ZnO, SnO, SnO2, MnO, MnO2, Cu2O, CuO), óxidos de hidróxi de metal da fórmula MetaIp(OH)qOr (como por exemplo, Sn(0H)2, Sn(OH)4, AI(OH)3, Si(OH)4, Zn(OH)2, CuOH, Cu(OH)2, Mn(OH)2 Mn(OH)4, Zr(OH)4), ácido metálico, diversas formas de hidratação dessas composi- ções e de composições nas quais essas sejam os componentes principais, em que x, y, p, q, r são cada um números inteiros.

Em modalidades de preferência da presente invenção a referida solução é mantida nas referidas condições modificadas durante pelo menos 0,5 minutos.

De preferência as referidas modificações de condições são reali- zados durante um período de tempo de até 2 horas.

Em m modalidades de preferência da presente invenção, o refe- rido processo produz pelo menos 50 quilos de partículas por hora.

De preferência a referida modificação de condições é executada em uma pressão de até 100 atmosferas.

Em modalidades de preferência da presente invenção o referido método é ainda caracterizado pelo fato de que a maioria das partículas for- madas tem um grau de cristalinidade de mais do que 50%.

De preferência o referido método é caracterizado pelo fato de que a proporção em tamanho entre as partículas menores e maiores da mé- dia 50% (em peso) das partículas formadas, e de menos do que cerca de 10, em modalidades de preferência especial é de menos do que cerca de 5. A expressão média de 50% (em peso), na forma usada no pre- sente relatório descritivo refere-se a 50% (em peso) das partículas, incluindo 25% (em peso) de partículas que têm um tamanho que é maior do que o tamanho médio das partículas e 25% das partículas que têm um tamanho que é menos do que o tamanho médio de partícula, em que os maiores 25% e os menores 25% das partículas estão mais próximos em seus tamanhos ao tamanho médio em um diagrama estatístico-padrão que apresente a dis- tribuição das partículas formadas.

De preferência o referido método é ainda caracterizado pelo fato de que a maioria das partículas formadas é de uma outra configuração que não alongada.

Em modalidades de preferência da presente invenção o referido método é também caracterizado pelo fato de que a maioria das partículas formadas tem uma configuração na qual a proporção entre uma dimensão e qualquer outra dimensão e de menos do que cerca de 3.

Em outras modalidades de preferência da presente invenção a maioria das partículas formadas são de configuração alongada.

De preferência, a maioria das partículas formadas tem uma área de superfície de pelo menos 30 m2/gr.

De preferência, a maioria das partículas formadas tem uma área de superfície de pelo menos 100 m2/gr.

Em modalidades de preferência especial da presente invenção o referido método compreende ainda a etapa de calcinação, isto é, aquecendo as referidas partículas formadas a uma temperatura em uma faixa de entre cerca de 90°C e cerca de 900°C para a formação de partículas desidratadas.

Em outra modalidade de preferência, a etapa de calcinação en- volve a desidratação das partículas produzidas.

Nas referidas modalidades de preferência, o referido método compreende ainda a etapa da remoção de parte da água na referida sus- pensão de partículas depois da referida modificação da etapa de condição antes de, ao mesmo tempo em que, ou depois da referida desidratação.

Nas referidas modalidades de preferência, a referida desidrata- ção é executada sob pressão superatmosférica.

Nas referidas modalidades de preferência, a temperatura da re- ferida suspensão de partículas é de preferência elevada para a referida tem- peratura de desidratação durante um período de tempo, de até 4 horas.

Nas referidas modalidades de preferência especial, a maioria das partículas desidratadas são de preferência de uma outra conformação que não a alongada.

Nas referidas modalidades de preferência especial, a maioria das partículas desidratadas tem de preferência uma área de superfície de pelo menos 30 m2/gr.

Em modalidades de preferência da presente invenção a referida preparação de uma solução aquosa de partida envolve a dissolução de um composto de metal, adição de uma base para a solução de sal de metal e a acidulação de uma solução de sal de metal.

Em modalidades de preferência da presente invenção a referida preparação de uma solução aquosa envolve a dissolução de um composto de metal, adição de uma base e a acidulação de uma solução de sal de metal.

Nas referidas modalidades de preferência, o referido composto de metal é de preferência selecionado a partir do grupo que consiste em sais de metal, óxidos de metal, hidróxidos de metal, minerais de metal e as com- binações dos mesmos. Na presente invenção a expressão complexos de metal inclui sais de metal, complexos de metal e hidróxidos de metal.

De preferência o referido composto de metal é selecionado a partir do grupo que consiste em óxidos de metal, hidróxidos de metal, mine- rais que contenham os mesmos e as misturas dos mesmos, e o referido composto é dissolvido em uma solução ácida que compreende um ácido selecionado a partir do grupo que consiste em ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido clorídrico, ácido fosfórico, os sais ácidos dos mesmos e as combina- ções dos mesmos.

Em modalidades de preferência da presente invenção a referida solução aquosa preparada compreende um ânion selecionado a partir do grupo que consiste em sulfato, cloreto, nitrato, fosfato, um ácido orgânico e as misturas dos mesmos.

Em modalidades de preferência da presente invenção a referida modificação compreende pelo menos duas etapas de aquecimento.

Na referida etapa de modificação, pelo menos uma etapa de a- quecimento é de preferência executada através do contato com uma corren- te mais quente selecionada a partir de um grupo que consiste em soluções aquosas quentes, gases quentes e vapor de água.

Em modalidades de preferência o referido método compreende ainda, de preferência, a trituração das partículas formadas.

Em modalidades de preferência o referido método compreende de preferência também a triagem das partículas formadas.

A presente invenção também está direcionada a partículas de óxido de metal sempre que formadas de acordo com os métodos definidos acima e os produtos da conversão das mesmas.

A presente invenção também está direcionada a uma prepara- ção que compreende as referidas partículas.

Em modalidades de preferência da referida preparação as refe- ridas partículas estão de preferência dispersas em um líquido, sustentadas sobre um composto sólido ou aglomeradas em partículas maiores.

Em outro aspecto da presente invenção é provido um processo para a produção de uma preparação como definida acima que compreende as etapas selecionadas a partir do grupo que consiste em dispersar as refe- ridas partículas, adição de um suporte, tratamento com calor, mistura, eva- poração da água por secagem por atomização, pulverização térmica e as combinações das mesmas.

Em modalidades de preferência especial da presente invenção as referidas partículas e preparações são usadas na fabricação de tinta.

Em outras modalidades de preferência da presente invenção as referidas partículas e preparações são usadas na fabricação de um catalisador.

Em outra modalidade de preferência da presente invenção a re- ferida etapa de ajuste compreende as etapas de:

(a) contatar a solução retida com uma solução de modificação em um modo contínuo em uma câmara de mistura para a formação de um sistema modificado;

(b) remover o sistema modificado a partir da câmara de mistu- ra em um modo de "plug-flow".

Em modalidades da presente invenção, de preferência especial o sistema modificado permanece na câmara de mistura durante menos do que 5 segundos e em uma modalidade de maior preferência o sistema modi- ficado permanece na câmara de mistura durante menos do que 0,5 segundos.

Em modalidades de preferência da presente invenção, a mistura na câmara de mistura é realizada com a utilização de uma faixa de fluxo da solução que está entrando através da utilização de um modo mecânico de mistura ou outro modo de mistura.

Em modalidades de preferência da presente invenção o sistema modificado sai da câmara de mistura em um modo de plug de fluxo. Em uma modalidade de mais preferência o plug de fluxo continua durante mais do que 0,1 segundos e em uma modalidade de maior preferência o tampão de fluxo continua durante mais do que 5 segundos.

Em modalidades de preferência da presente invenção a solução que está saindo do tampão de fluxo entra dentro de um recipiente. Em uma modalidade de mais preferência da presente invenção a solução no recipien- te é misturada.

Descrição Detalhada da Invenção

A seguir a presente invenção será descrita abaixo em detalhe.

A solução aquosa de sal de metal usada na presente invenção é de preferência uma solução aquosa de sal de metal que compreende íons metálicos ou os complexos dos mesmos em uma concentração de pe- lo,menos 0,1% em p/p.

De acordo com uma modalidade de preferência, a concentração em peso do metal na solução de partida é de pelo menos 1%, de mais prefe- rência de pelo menos 5%, e de maior preferência pelo menos 10%. Não e- xiste um limite superior para a concentração da solução de partida. Não obs- tante, de acordo com uma modalidade de preferência, a concentração fica abaixo do nível de saturação. Uma alta viscosidade não é desejada de acor- do com outra modalidade de preferência. De acordo com ainda outra moda- lidade de preferência, a proporção de OH/Metal na solução é menos do que 2. De acordo com uma modalidade de preferência, a temperatura da solução de partida preparada é menos do que 70°C.

Qualquer origem de metal é adequada para a preparação da solução de partida da presente invenção, incluindo minérios que contêm me- tal, frações de tais minérios, produtos do processamento dos mesmos, sais de metal ou soluções que contenham metal tais como as soluções aquosas que saem de minérios que contenham metal.

De acordo com uma modalidade de preferência, a etapa (b) é executada imediatamente depois que ambos a concentração e o pH deseja- dos sejam alcançados. De acordo com outra modalidade de preferência, a solução usada na etapa (B) é preparada em um período de tempo curto e não contem íons metálicos ou os complexos dos mesmos, que foram prepa- rados em ocasiões diferentes e em seguida misturados em conjunto. Por uma razão similar, o tempo de preparação prolongado não é desejado. De acordo com uma modalidade de preferência, o tempo de preparação é mais curto do que 20 horas, de preferência mais curto do que 10 horas, de maior preferência mais curto do que 2 horas. Nos casos em que exista uma solu- ção mais antiga (por exemplo, uma solução reciclada) e ela é para ser mistu- rada com uma solução fresca para a formação da solução de partida, a solu- ção mais antiga é primeiro tratada com ácido, como descrito a seguir aqui, neste pedido de patente.

A solução de sal metálico preparada de fresco pode conter qual- quer ânion, incluindo cloreto, sulfato, nitrato, fosfato, carboxilato, ânions de ácidos orgânicos e as misturas dos mesmos. De acordo com uma modalida- de de preferência, a solução preparada de fresco compreende sulfato metá- lico. De acordo com outra modalidade de preferência, o sal é um sal de áci- do orgânico.

Uma solução de sal preparada de fresco para ser usada no pro- cesso da presente invenção pode ser uma solução que foi produzida em condições naturais (tal como as soluções que saem de minas com minas com minérios que contêm metal) ou uma solução que foi preparada através de métodos artificiais incluindo as oxidações químicas ou biológicas. Uma tal solução pode ser preparada através de vários métodos ou das suas combi- nações, que incluem a dissolução de sais metálicos, dissolução de sais de metal, dissolução de sais duplos, dissolução de minérios que contenham óxidos de metal em solução ácida, dissolução de lascas de metal em solu- ções de oxidação, tais como as soluções de sal metálico, ácido nítrico, etc., e a lixiviação de minerais que contenham metal.

A preparação da solução aquosa é realizada em uma única eta- pa, de acordo com uma modalidade de preferência. De acordo com uma modalidade alternativa, a preparação compreende dias ou mais etapas. De acordo com outra modalidade da invenção, é preparada uma solução con- centrada de sal metálico, por exemplo, através da dissolução de um sal em água ou em uma solução aquosa. Embora momentaneamente e/ou local- mente, durante a dissolução, o pH e a concentração exigidos da solução de partida são alcançados, tipicamente o pH da solução concentrada formada depois de pelo menos uma homogeneização parcial, é mais baixo do que o desejado para a solução de partida, de acordo com uma modalidade de pre- ferência, esse alcance momentâneo das condições desejadas não é consi- derado a preparação da solução de partida. O pH da solução concentrada é em seguida trazido para o nível desejado através de quaisquer meios ade- quados, tais como a remoção de um ácido, a adição e/ou o aumento da con- centração de um composto básico, ou a combinação dos mesmos. A forma- ção da solução de partida messe caso é considerada o ajuste do pH para a faixa desejada, de acordo com uma modalidade de preferência, e o pH da solução de partida é aquele obtido depois da pelo menos homogeneização parcial, de acordo com outra modalidade de preferência. De acordo com a- inda outra modalidade de preferência, é preparada uma solução concentrada e o pH é ajustado para um nível que é de alguma forma mais baixo do que o desejado. A solução de partida é em seguida preparada através da diluição da solução, o que aumenta o pH para o nível desejado. Aqui, de novo, o pH da solução de partida é aquele obtido depois de pelo menos uma homoge- neização parcial, de acordo com uma modalidade de preferência. O mesmo é verdadeiro com relação a outros métodos de etapas múltiplas para a pre- paração da solução de partida, como por exemplo, no caso da formação de uma solução de um sal metálico.

De acordo com uma modalidade de preferência, a solução de partida é preparada de fresco. De acordo com outra modalidade de prefe- rência, a solução não compreende íons e/ou complexos preparados em oca- siões diferentes, como no caso da mistura de uma solução reciclada com uma solução preparada de fresco. Em um pH mais baixo do que o valor do pH do pH do metal por uma unidade de pH (pKa-1) e baixa temperatura (como por exemplo, mais baixa do que 40SC), uma solução mantém a sua condição de fresca durante um período de tempo mais longo, e pode servir como uma solução-padrão de acordo com uma modalidade de preferência. Em outras condições, a solução não é considerada fresca depois de algu- mas horas ou alguns dias, de acordo com outra modalidade de preferência.

De acordo com uma modalidade de preferência, a condição de fresca da solução é readquirida através de tratamento ácido. Essa solução menos fresca é acidulada para um pH mais baixo do que (pKa-1,5), de preferência para um pH mais baixo do que (pKa -2) e é de preferência misturada, agita- da ou sacudida durante pelo menos 5 minutos, antes do aumento do pH de volta para o valor inicial para a reforma de uma solução fresca. Essa solução fresca reformada é misturada com outra solução fresca de acordo com uma modalidade de preferência.

O termo pKa do metal, na forma usada na presente invenção refere-se ao valor logarítmico da constante de hidrólise do metal,Ka, em re- lação á reação que se segue:

Mx + H2O <—> (MOH)x'1 + H+;

enquanto Ka = [(MOHf1HH+]/ [Μ+]*[Η20]:

na qual M refere-se ao metal e X ou X-1 refere-se à valência.

Na etapa do processo que se segue, a solução metálica é de preferência retida em uma temperatura mais baixa do que 709C durante um tempo de retenção que não exceda há 14 dias. Durante o tempo de reten- ção, ocorre hidrólise. De acordo com uma modalidade de preferência, o tem- po de retenção é o tempo necessário para a produção de pelo menos 0,1 milimol de H+ (prótons) em solução por um milimol de metal. De acordo com ainda outra modalidade de preferência, em casos nos quais uma base ou um composto básico é adicionado à solução durante o tempo de retenção, o tempo de retenção é o tempo que poderia ser necessário para a formação dessas quantidades de prótons sem a adição da base.

De acordo com uma modalidade de preferência o tempo de re- tenção decresce com o aumento do pH da solução preparada. Desse modo, em um pH por exemplo mais baixo do que o pKa do metal, o tempo de re- tenção é de preferência a partir de 20 minutos até alguns dias. Em um pH entre (pKa +1) do metal para o (pKa +1) do metal o tempo de retenção é de preferência de menos do que 1 dia. Em casos de variação do pH durante o tempo de retenção, este último é afetado pelo pH máximo alcançado. Tipi- camente, o tempo de retenção se reduz com o aumento da temperatura da solução.

A terceira etapa necessária com a finalidade de conseguir o mo- do de precipitação acima, é a modificação das condições da solução para conseguir, pelo menos um aumento no pH e/ou na temperatura e/ou na dilu- ição da solução.

A modificação das condições é feita de preferência em um tem- po curto e as condições modificadas são mantidas durante um tempo curto. A duração nas condições modificadas é de menos do que 24 horas, de a- cordo com uma modalidade a título de exemplo da invenção, de preferência menos do que 4 horas, de mais preferência menos do que 2 horas e de mai- or preferência de menos do que 10 minutos. Em outras modalidades de pre- ferência da presente invenção a modificação das condições é executada dentro de 2 horas, de preferência dentro de 10 minutos, de mais preferência dentro de 1 minuto.

O aumento do pH na etapa (c) pode ser conseguido através de qualquer método conhecido, tal como a remoção de um ácido, ou a adição de ou o aumento da concentração de um composto básico. A remoção do ácido pode ser conseguida através de métodos conhecidos, tais como extra- ção ou destilação. Qualquer composto básico pode ser adicionado, de acor- do com uma modalidade de preferência, um composto básico é um compos- to que é mais básico do que o sal metálico, como medido através da compa- ração do pH das soluções equimolares dos mesmos. Desse modo, um tal composto básico, é de preferência pelo menos um composto de uma base inorgânica ou orgânica ou precursor de uma base, como por exemplo, um oxido, hidróxido, carbonato, bicarbonato, amônio, uréia, etc. Esses métodos para o aumento do pH também são adequados para serem usados na etapa (a) da preparação da solução de partida. De acordo com uma modalidade de preferência, o pH básico é evitado através da maioria do processo, de tal forma que, durante a duração do aumento do pH na etapa (C), o pH é ácido, ou ligeiramente ácido.

De acordo com outra modalidade de preferência o pH na etapa (a) é reduzido através da adição de um ácido. De acordo com uma modali- dade de preferência, o ânion do ácido é o mesmo ânion presente no sal de metal, porém outros ânions também podem ser usados.

De acordo com outra modalidade de preferência, a solução é diluída na etapa (c). De acordo com uma modalidade de preferência, a solu- ção é diluída para 80% do seu valor inicial, de mais preferência para pelo menos 50%, e de maior preferência por pelo menos 33% do valor inicial.

De acordo com outra modalidade de preferência, a temperatura da solução é aumentada. De acordo com uma modalidade de preferência, a temperatura é aumentada em pelo menos 10%, de mais preferência pelo menos 30%, ainda de mais preferência por pelo menos 50%, e de maior pre- ferência por pelo menos 80%. O aumento da temperatura pode ser efetuado através de qualquer método conhecido, tal como o contato com uma superfí- cie quente, com um líquido quente, com vapores quentes, irradiação infra- vermelha ou qualquer combinação dos mesmos.

De acordo com outra modalidade de preferência, duas de todas as três modificações são realizadas em seqüência ou de forma simultânea.

Desse modo, de acordo com uma modalidade de preferência, o composto básico é adicionado à solução do sal metálico depois do tempo de retenção, na referida solução aquosa de modificação, quer também dilui o sal metálico. De acordo com outra modalidade de preferência, a solução do sal metálico é posta em contato com uma solução de diluição que compreende água e/ou uma solução aquosa, que é de uma temperatura maior do que a da solução do sal metálico por pelo menos 50eC de acordo com uma primeira modalida- de de preferência e de preferência por pelo menos 100BC. De acordo com uma modalidade alternativa, a temperatura da referida solução de diluição fica entre cerca de 100QC e 250QC, de acordo com outra modalidade de pre- ferência. De acordo com ainda outra modalidade de preferência, a solução de diluição compreende um reagente que interage com os íons metálicos, os seus complexos e/ou as partículas dos mesmos.

De acordo com ainda outra modalidade de preferência, a solu- ção de sal metálico depois do tempo de retenção é combinada na etapa (c) com uma solução aquosa de modificação que compreende um soluto que é mais básico do que o sal metálico, em que a solução aquosa de modificação está em uma temperatura maior do que a da solução do sal metálico. De acordo com uma modalidade de preferência, a solução de sal metálico e a referida solução aquosa de modificação são misturadas mecanicamente, por exemplo, em um equipamento adequado que proporcione uma mistura forte, para chegar a um sistema homogêneo. Em casos nos quais a temperatura de pelo menos uma dessas soluções está acima do ponto de ebulição o e- quipamento de mistura é selecionado de preferência de tal forma que ele possa suportar a pressão superatmosférica. De acordo com uma modalidade de preferência, a mistura é realizada através do contato da solução de sal metálico fluindo com a solução de modificação aquosa fluindo, por exemplo, em um modo de "plug-flow". De preferência, a corrente mista é mantida na uma temperatura formada ou em outra temperatura obtida através do resfri- amento ou aquecimento durante uma duração curta, menos do,que 1 dia de acordo com uma modalidade de exemplo, de preferência entre 1 e 60 minu- tos, e ainda de mais preferência entre 0,5 e 15 minutos.

o grau de aquecimento, a elevação do pH e a diluição, quando realizada como um único meio para a modificação ou em combinação,afeta a natureza química das partículas formadas. Por exemplo, tipicamente quan- to mais alta a temperatura, mais baixo o grau de hidratação dos componen- tes da partícula. A forma e o formato do cristal também são afetadas.

De acordo com uma modalidade de preferência, o oxido do pro- duto final é formado na etapa (c) do processo. De acordo com outra modali- dade de preferência, o produto da etapa (c) e ainda processado e transfor- mado no produto final desejado.

Esse processamento adicional compreende o aquecimento de acordo com uma modalidade de preferência. De preferência o aquecimento é até uma temperatura na faixa de entre cerca de 909C e 900QC. De acordo com uma modalidade de preferência, o aquecimento é de uma solução que compreende as partículas formadas como obtidas na etapa (C), ou depois de algum tratamento, como por exemplo, a remoção parcial ou total da água.

De acordo com outra modalidade de preferência, as partículas formadas são primeiro separadas a partir da solução. As partículas separadas podem ser tratadas na forma em que elas estão, ou depois de tratamento adicional, por exemplo, com lavagem e/ou secagem. O aquecimento em solução é feito de preferência em uma pressão superatmosférica e em um equipamento ade- quado para essa pressão. De acordo com uma modalidade de preferência, é aplicada uma pressão externa. A natureza do aquecimento também é um fator de controle, de modo que o resultado de um aquecimento gradual seja, em alguns casos, diferente do aquecimento rápido. De acordo com uma mo- dalidade de preferência, a etapa (c) e o aquecimento adicional são executa- dos em seqüência, de preferência no mesmo recipiente.

O hábito das partículas de cristal transformadas é o hábito geral das partículas de origem a partir das quais elas foram produzidas, de acordo com uma modalidade de preferência. Por exemplo, as partículas do tipo bas- tão podem ser transformadas para partículas alongadas.

Em outra modalidade da presente invenção, as partículas amor- fas de ácido metálico com uma proporção baixa de dimensão de partícula podem ser transformadas para partículas com uma proporção de dimensão alta.

Em outra modalidade da presente invenção, os aglomerados com o hábito do tipo bastão oi aglomerados de hábito esférico podem ser transformados em partículas com hábito do tipo bastão ou aglomerados com hábito esférico, respectivamente.

Como será constatado, a presente invenção proporciona condi- ções para a produção de precipitados que são fáceis de serem transforma- dos, como também proporciona um produto de transformação com proprie- dades superiores.

De acordo com uma modalidade de preferência, pelo menos um dispersante está presente em pelo menos uma das etapas do método. Na forma usada aqui, neste pedido de patente, o termo dispersante significa e inclui os dispersantes, surfactantes, polímeros e agentes reológicos. Por es- se motivo, é introduzido um dispersante dentro de uma solução na qual o sal metálico está dissolvido ou está para ser dissolvido, ou é adicionado a um precursor da solução, tal como um minério mineral, de acordo com uma mo- dalidade de preferência. De acordo com outra modalidade de preferência, é adicionado um dispersante à solução durante o tempo de retenção ou depois dõ mesmo. De acordo com uma modalidade alternativa, um dispersante é adicionado à solução antes da etapa de ajuste ou depois de tal etapa. De acordo com ainda outra modalidade de preferência, é adicionado um disper- sante antes de uma etapa de transformação, durante essa etapa ou depois da mesma. De acordo com outra modalidade de preferência, o processo compreende também uma etapa de modificação da concentração e ou da natureza do dispersante durante o processo, e/ou adicionando outro disper- sante. De acordo com uma modalidade de preferência, os dispersantes ade- quados são compostos que tenham a capacidade de serem absorvidos so- bre a superfície das nanopartículas e/ou núcleos. Os dispersantes adequa- dos incluem polímeros catiônicos, polímeros aniônicos, polímeros não- iônicos, surfactantes poliíons e as misturas dos mesmos. No presente relató- rio descritivo, o termo "dispersante" refere-se a moléculas capazes de esta- bilizar as dispersões das partículas formadas e/ou modificar o mecanismo de formação das nanopartículas, e/ou modificar a estrutura, propriedades e ta- manho de qualquer espécie formada durante o processo de formação das nanopartículas.

De acordo com uma modalidade de preferência, o referido dis- persante é selecionado a partir do grupo que consiste em cloreto de polidialil dimetil amônio, carbóxi metil celulose de sódio, sais de ácido poliacrílico, polietileno glicol e dispersantes comerciais tais como da qualidade Solsper- se®, qualidades Efka® , qualidades Disperbyk® ou Byk® , qualidades Da- xad® e qualidades Tamol®.

De acordo com uma modalidade de preferência, o processo compreende ainda uma etapa de tratamento com ultra-som da solução du- rante ou depois de pelo menos uma das etapas do processo.

De acordo com uma modalidade de preferência, o processo ain- da compreende uma etapa de tratamento da solução com microondas du- rante o depois de pelo menos uma das etapas do processo.

De acôrdo com uma modalidade de preferência, o processamen- to adicional compreende a fusão parcial das partículas de tamanho maior. De acordo com outra modalidade de preferência, os agregados de partículas são tratados mecanicamente para a trituração.

O produto da presente invenção, como formado na etapa (c) ou depois da transformação adicional, é de preferência as partículas de oxido de metal de tamanho pequeno. O tamanho das partículas fica na faixa entre 2 nm e 500 nm, de acordo com uma modalidade de preferência. De acordo com outra modalidade de preferência, a distribuição de tamanho das partícu- Ias do produto é estreita de tal forma que a proporção em tamanho entre a partícula menor e a partícula maior da média de 50% (em peso) das partícu- las formadas é de menos do que cerca de 10, de mais preferência de menos do que 5, de maior preferência de menos do que 3.

As partículas separadas são formadas de acordo com uma mo- dalidade de preferência. De acordo com outra modalidade, as partículas formadas são pelo menos parcialmente aglomeradas.

De acordo com uma modalidade de preferência, a maioria das partículas formadas tem um grau de cristalinidade de mais do que 50% co- mo determinada pela análise em raios X.

De acordo com uma modalidade de preferência, o formato das partículas formadas na etapa (c) ou depois da transformação adicional é a- Iongado tal como em agulhas, bastões ou balsas.

De acordo com outra modalidade de preferência, as partículas são esféricas ou quase esféricas, de tal forma que a maioria das partículas formadas tem uma configuração na qual a proporção entre uma dimensão e qualquer outra dimensão é de menos do que cerca de 3.

De acordo com uma modalidade de preferência, a maioria das partículas formadas tem uma área de superfície de pelo menos 30 m2/gr, de mais preferência de pelo menos 100 m2/gr. As partículas com áreas de su- perfície altas da presente invenção são adequadas para serem usadas em uma preparação de catalisador.

O processo da presente invenção é capaz da formação de oxido de metal altamente puro a partir de um precursor de pureza relativamente baixa, tal como um minério de metal. De acordo com uma modalidade de preferência, a pureza do produto de oxido de metal com relação aos outros metais intermisturados com o mesmo, e de pelo menos 95%, de mais prefe- rência de pelo menos 99%.

De acordo com outra modalidade de preferência, as partículas de óxido de metal são aditivadas com íons ou átomos de outros metais de transição.

De acordo com uma modalidade de preferência, as partículas são obtidas em uma forma selecionada a partir de um grupo que consiste em partículas dispersas em um líquido, partículas apoiadas em um compos- to sólido, partículas aglomeradas em partículas maiores, partículas parcial- mente fundidas, partículas revestidas, ou uma combinação das mesmas.

As partículas, a preparação das mesmas e ou os produtos da conversão das mesmas são adequadas para serem usadas em muitas apli- cações industriais, tais como para a produção de pigmentos, catalisadores, revestimentos, revestimentos térmicos, etc. As partículas são usadas nessas e em outras aplicações na forma em que estão em uma primeira modalida- de. De acordo com outra modalidade de preferência, as referidas partículas são ainda processadas e de acordo com ainda uma outra modalidade de preferência as referidas partículas são formadas como parte da preparação do material para essas aplicações.

Muitos dos processos descritos na literatura são adequados para serem usados em laboratório, e não são altamente práticos para o uso co- mercial. Eles se iniciam com um precursor altamente puro, operam com uma solução altamente diluída e/ou estão em um volume ou proporção baixa. O método da presente invenção é altamente adequado para a produção em escala industrial economicamente atraente. De acordo com uma modalidade de preferência, o método é operado em uma taxa de produção de pelo me- nos 50 quilos por hora, de mais preferência de melo menos 500 quilos por hora.

De acordo com uma modalidade de preferência, o pH das gotas da solução durante o processo devido à hidrólise do sal metálico e por esse motivo na formação de um ácido, por exemplo, o ácido sulfúrico é alcança- do. Esse ácido e reusado de acordo com uma modalidade de preferência, como por exemplo, para a formação de uma solução de sal metálico, por exemplo, ma dissolução do mineral que contem o metal. De acordo com ou- tra modalidade de preferência, o ácido formado é parcial ou totalmente neu- tralizado durante o processo, formando por esse motivo um sal do ácido. De acordo com uma modalidade de preferência, o sal é de uso industrial, por exemplo, como no caso no qual a neutralização é executada com amônio para a formação de sais de amônio, que são adequados como fertilizantes.

Em outra modalidade de preferência da presente invenção a referida etapa de ajuste compreende as etapas de: (a) por em contato a solução retida com uma solução de modi- ficação em um modo contínuo em uma câmara de mistura para a formação de um sistema modificado; e

(b) removendo o sistema modificado a partir da câmara de mistura em um modo de "plug-flow".

A temperatura do sistema modificado é determinada pela tempe- ratura da solução de partida e as solução quente de modificação, através da capacidade de calor das mesmas e através das suas quantidades relativas. De acordo com uma modalidade de preferência, a temperatura do sistema modificado é mantida com uma mudança mínima, por exemplo, sem nenhu- ma mudança em qualquer das direções, que seja maior do que 20QC. De acordo com uma modalidade de preferência o sistema modificado é retido naquela temperatura durante uma duração de entre 1 e 30 minutos, de mais preferência entre 3 e 15 minutos.

Uma solução aquosa de modificação de uma temperatura maior do que 80eC e a solução de partida são postas em contato em um modo contínuo em uma câmara de mistura para a formação de um sistema modifi- cado. A câmara de mistura é construída de uma maneira a assegurar uma mistura rápida e efetiva das soluções. O sistema modificado é removido a partir da câmara de mistura em um modo de "plug-flow". Durante o "plug- flow", a precipitação é completada. Em outra modalidade de preferência a solução não é exaurida durante o tempo de "plug-flow" e a precipitação con- tinua em outro recipiente.

A mistura na camada de mistura é executada de preferência com a utilização da taxa de fluxo da solução que está ingressando, porém com a utilização de dispositivos de mistura mecânicos, ou através de outro modo de mistura.

Em uma modalidade de preferência, a temperatura na câmara de mistura e durante o "plug-flow" são similares. Em outra modalidade de preferência a temperatura da solução durante o "plug-flow" é mais alta do que aquela na câmara de mistura e em ainda outra modalidade de preferên- cia a temperatura da solução durante o "plug-flow" é mais baixa do que a- quela na câmara de mistura.

Em uma modalidade de preferência da presente invenção uma solução que contém um composto selecionado a partir do grupo que consis- te em um ácido e uma base é adicionado a pelo menos uma das soluções selecionadas a partir do grupo que consiste em das referidas solução de par- tida, solução de modificação e sistema modificado.

Em uma modalidade de preferência da presente invenção, o tempo de permanência em uma câmara de mistura é de menos do que cerca de 5 minutos, e de mais preferência é um tempo de permanência de menos do que 1 minuto. Em uma modalidade de ainda mais preferência, o tempo de permanência em uma câmara de mistura é de menos do que cerca de 5 se- gundos, e em uma modalidade de preferência especial o tempo de perma- nência é de menos do que 0,5 segundos.

Em modalidades de preferência da presente invenção a solução que está saindo do "plug-flow" entra em um recipiente. Em uma modalidade de mais preferência da presente invenção a solução no recipiente é mistura- da.

Em uma modalidade de preferência da presente invenção a so- lução que está saindo do "plug-flow" ou as partículas produzidas presentes na solução que está saindo do "plug-flow" são introduzidas dentro de um cristalizador.

Em outras modalidades de preferência da presente invenção a temperatura no interior do cristalizador é mantida na faixa de cerca de 100 a 300SC.

Em modalidades de preferência da presente invenção uma solu- ção de sal de metal também é introduzida dentro de um cristalizador.

Em outras modalidades de preferência da presente invenção o ácido metálico também é introduzido dentro de um cristalizador.

Se tornará evidente para aquelas pessoas versadas na técnica que a invenção não está limitada aos detalhes da descrição precedente e que a presente invenção pode ser concretizada em outras formas específi- cas sem que se afaste dos atributos essenciais da mesma,e que por esse motivo é desejado que as presentes modalidades e exemplos sejam consi- derados em todos os respeitos como ilustrativos e não-restritivos, sendo feito referência às reivindicações em anexo, mais propriamente do que á descri- ção precedente, e todas as mudanças que possam aparecer dentro do signi- ficado e da faixa de equivalência das reivindicações são por essa razão des- tinadas a serem englobadas pelas mesmas.

Claims (61)

1. Método para a formação de partículas de oxido de metal de pequeno tamanho, que compreende as etapas de: (a) preparar uma solução aquosa de partida que compreenda, pelo menos um dos íons metálicos e complexos dos mes- mos, em uma concentração de pelo menos 0,1% em peso do referido componente de metal; (b) manter a referida solução em uma temperatura mais baixa do que 50°C durante um período de tempo de retenção no qual ocorra a hidrólise, a extensão da dita hidrólise sendo suficiente para a produção de 0,1 mmol de prótons por mol do metal presente na solução, em que o referido período de tempo não exceda a 14 dias, para a formação de um sistema que contenha uma solução retida; e (c) ajustando as condições do referido sistema em pelo menos uma das etapas de: (i) aquecer a solução retida para elevar a temperatura da mesma por pelo menos 19C; (ii) mudar o pH da solução retida por melo menos 0,1 unidade; e (iii) diluir a solução retida em pelo menos 20% por meio do que são formadas partículas, em que a maioria das partículas formadas estão entre cerca de 2 nm e cerca de 500 nm em tamanho.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual a solução é mantida nas referidas condições de ajuste durante pelo menos 0,5 minuto.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual o referido ajuste das condições é realizado durante pelo menos duas horas.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, também caracteri- zado pelo fato de que a maioria das partículas formadas tem um grau de cristalinidade de mais do que 50%.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, também caracteri- zado pelo fato de que a proporção de tamanho entre a partícula menor e maior da média de 50% em peso das partículas formadas é de menos do que cerca de 10.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, também caracteri- zado pelo fato de que a proporção de tamanho entre as partícula menor e a maior da média de 50% em peso das partículas formadas é de menos do que cerca de 5.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, também caracteri- zado pelo fato de que a maioria das partículas formadas são de outra confi- guração que não alongada.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, também caracteri- zado pelo fato de que a maioria das partículas formadas tem uma área de superfície de pelo menos 30 m2/gr.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, que compreende ainda a etapa de desidratação das referidas partículas formadas em uma temperatura de calcinação em uma faixa de entre cerca de 90QC e cerca de 900QC para a formação de partículas desídratadas.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, no qual a referida desidratação é executada sob pressão superatmosférica.

11. Método de acordo com a reivindicação 9, no qual a referida etapa de desidratação e a referida etapa de ajuste são realizadas simultane- amente.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, no qual o ajuste envolve o aquecimento para a temperatura de calcinação.

13. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado ain- da em que a maioria das partículas desidratadas é de uma configuração que não a alongada.

14. Método de acordo com a reivindicação 9, ainda caracteriza- do pelo fato de que a maioria das partículas desidratadas tem uma área de superfície de pelo menos 30 m2/ gr.

15. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual o referido metal é selecionado a partir do grupo que consiste em alumínio, zircônio, zinco, estanho, manganês, cobre e uma combinação dos mesmos.

16. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual o referido óxido de metal é selecionado a partir do grupo que consiste em óxidos de metal da fórmula MetalxOy, óxidos de hidróxido de metal da fórmula Me- talp(OH)qOr, ácidos metálicos, diversas formas de hidratação dessas compo- sições nas quais esses são os componentes principais, nas quais x, y, p, q, r são cada um números inteiros.

17. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual aos referi- dos óxidos de metal da fórmula MetalxOy, são selecionados a partir do grupo que consiste em SnO, SnO2, Al2O3, ZnO, Cu2O, CuO, MnO, MnO2, ZrO2.

18. Método de acordo com a reivindicação 16, no qual aos refe- ridos óxidos de hidróxido de metal da fórmula MetaIp(OH)qOr, são Sn(0H)2, Sn(OH)4, Al(0H)3, Si(OH)4, Zn(OH)2, CuOH, Cu(OH)2, Mn(OH)2 Mn(OH)4, Zr(OH)4).

19. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual a referida preparação de uma solução aquosa envolve pelo menos uma das seguintes ações: dissolução de um composto de metal, adição de uma base e acidula- ção de uma solução de um sal de metal.

20. Método de acordo com a reivindicação 19, no qual o referido composto de metal é selecionado a partir do grupo que consiste em sal de metal, óxidos de metal, hidróxidos de metal, minerais que contenham o refe- rido composto de metal e as misturas dos mesmos, e nos quais os referido composto é dissolvido em uma solução ácida que compreende um ácido selecionado a partir do grupo que consiste em ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido clorídrico, ácido fosfórico, os sais ácidos dos mesmos e as combina- ções dos mesmos.

21. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual a referida solução aquosa preparada compreende um ânion selecionado a partir do grupo que consiste em sulfato, cloreto, nitrato, fosfato, um ácido orgânico e as misturas dos mesmos.

22. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual a maioria dos ânions na referida solução aquosa de partida preparada são ânions de sulfato.

23. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual a concen- tração de metal na solução preparada é maior do que cerca de 5 % em pe- so.

24. Método de acordo com a reivindicação 1, que compreende pelo menos duas etapas de aquecimento.

25. Método de acordo com a reivindicação 1, que compreende ainda pelo menos uma das seguintes etapas de trituração das referidas par- tículas formadas e a triagem das referidas partículas formadas.

26. Método de acordo com as reivindicações 1, 9 e 25, no qual, pelo menos um dispersante está presente em pelo menos uma etapa de um grupo que consiste em preparar, manter, ajustar, desidratar e triturar.

27. Método de acordo com a reivindicação 26, no qual o referido dispersante é selecionado a partir do grupo que consiste em polímeros cati- ônicos, polímeros aniônicos, polímeros não-iônicos, surfactantes e as mistu- ras dos mesmos.

28. Método de acordo com a reivindicação 26, que compreende ainda a etapa de modificação da quantidade do referido dispersante.

29. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual a solução de partida é tratada por pelo menos uma das seguintes ações de ultra-som e de microondas.

30. Partículas de oxido de metal sempre que formadas de acor- do com o método da reivindicação 1 e os produtos da conversão das mes- mas.

31. Partículas de óxido de metal de acordo com a reivindicação -30, caracterizadas pelo fato de que a pureza das referidas partículas de oxi- do de metal com relação aos outros metais intermisturados com as mesmas, é de, pelo menos 95%.

32. As partículas de óxido de metal de acordo com a reivindica- ção 30, caracterizadas por terem um formato selecionado a partir do grupo que consiste em formato esférico, formato de bastão, formato de agulha e formato de balsa.

33. As partículas de óxido de metal de acordo com a reivindica- ção 30, caracterizadas pelo fato de que as referidas partículas são aditiva- das com átomos de outros compostos.

34. Uma preparação que compreende as referidas partículas de oxido de metal quando sempre preparadas de acordo com o método como definido na reivindicação 1.

35. Preparação de acordo com a reivindicação 34, na qual as referidas partículas são modificadas através de um processo de modificação selecionado a partir de um grupo que consiste em dispersão em um líquido, sendo sustentadas sobre um composto sólido, aglomeração para partículas maiores, fusão parcial, sendo revestidas e uma combinação dos mesmos.

36. Método para a produção de uma preparação como definida na reivindicação 34 que compreende as etapas selecionadas a partir de um grupo que consiste em dispersão das referidas partículas, adição de um su- porte, tratamento com calor, mistura evaporação da água por secagem por atomização, atomização térmica e uma combinação das mesmas.

37. Método que compreende a utilização de pelo menos uma das referidas partículas como definidos na reivindicação 30 e das referidas preparações como definidos na reivindicação 34 como um pigmento.

38. Método que compreende a utilização de pelo menos uma das referidas partículas como definidos na reivindicação 30 e as referidas preparações como definidos na reivindicação 34 em um catalisador.

39. Método que compreende a utilização de pelo menos uma das referidas partículas como definidos na reivindicação 30 e as referidas preparações como definidos na reivindicação 34 em um revestimento.

40. Produção industrial de partículas como definidas em qual- quer uma das reivindicações acima, em que as partículas são formadas em uma velocidade de pelo menos 50 quilos por hora.

41. Método para a formação de um pigmento que compreende as etapas como definidos na reivindicação 1.

42. Método para a formação de um catalisador que compreende as etapas como definidos na reivindicação 1.

43. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual a etapa de ajuste compreende as etapas de: (a) contatar a solução retida com uma solução de modificação em um modo contínuo em uma câmara de mistura para a formação de um sistema modificado; (b) remover o sistema modificado a partir da câmara de mistu- ra em um modo de "plug-flow".

44. Método de acordo com a reivindicação 43, no qual o tempo de permanência na câmara de mistura é de menos do que 5 minutos.

45. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual a propor- ção molar de OH/Metal na solução do referido sistema modificado é de me- nos do que 4.

46. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual a tempera- tura da solução de modificação está na faixa entre IOO9C e 300QC.

47. Método de acordo com a reivindicação 43, no qual o referido sistema modificado é retido em uma pressão de menos do que 100 atmosfe- ras.

48. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual o sistema modificado é retido durante uma duração de entre 1 e 60 minutos.

49. Método de acordo com a reivindicação 48, no qual durante a referida retenção, a temperatura é mantida dentro de menos do que uma mudança de 20eC em cada uma das direções, a partir da temperatura modi- ficada do sistema modificado.

50. Método de acordo com a reivindicação 43, no qual o tempo de permanência na câmara de mistura é de menos do que cerca de 5 se- gundos.

51. Método de acordo com a reivindicação 43, no qual o tempo de permanência na câmara de mistura é de menos do que cerca de 0,5 se- gundos.

52. Método de acordo com a reivindicação 43, no qual o sistema modificado removido é mantido durante pelo menos 0,5 minutos.

53. Método de acordo com a reivindicação 41, no qual o sistema modificado removido ou as partículas no mesmo são introduzidas em um cristalizador.

54. Método de acordo com a reivindicação 53, no qual a tempe- ratura no interior do cristalizador é mantida na faixa de cerca de 100 a 300°C.

55. Método de acordo com a reivindicação 53, no qual uma solu- ção de sal de metal também é introduzida dentro de um cristalizador.

56. Método de acordo com a reivindicação 53, no qual um ácido metálico também é introduzido dentro de um cristalizador.

57. Método de acordo com a reivindicação 19, no qual a referida acidulação da referida solução de sal de metal é realizada através da adição de um ácido selecionado a partir do grupo que consiste em: ácido do ânion presente no referido sal de metal, ou em um outro ácido e qualquer combi- nação dos mesmos.

58. Método de acordo com a reivindicação 43, no qual uma solu- ção que contém um composto selecionado a partir do grupo que consiste em um ácido e de uma base é adicionada a pelo menos uma das soluções sele- cionadas a partir do grupo que consiste na referida solução de partida, a re- ferida solução de modificação e o referido sistema modificado.

59. Método de acordo com as reivindicações 1 e 53, no qual um reagente selecionado a partir de um grupo que consiste em um dispersante e um composto básico está presente em pelo menos uma das etapas de um grupo que consiste em preparar, manter, ajustar, cristalizar no referido crista- lizador, e fluir no referido modo de "plug-flow".

60. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual pelo me- nos uma referida solução de partida e a referida solução de modificação compreendem um reagente selecionado a partir de um grupo de dispersan- tes e compostos básicos.

61. Método de acordo com a reivindicação 60, no qual o referido composto básico é selecionado a partir de um grupo que consiste em amô- nio, carbonato de amônia, bicarbonato de amônio e uréia.