BRPI1102992A2 - Sistema de obtenção de carbonato de cálcio precipitado oriundo de resíduo de lama de carbonato de cálcio; processo de recuperação, beneficiamento e purificação do resíduo lama de carbonato de cálcio e produto carbonato de cálcio precipitado resultante - Google Patents
Sistema de obtenção de carbonato de cálcio precipitado oriundo de resíduo de lama de carbonato de cálcio; processo de recuperação, beneficiamento e purificação do resíduo lama de carbonato de cálcio e produto carbonato de cálcio precipitado resultante Download PDFInfo
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Abstract
"SISTEMA DE OBTENÇÃO DE CARBONATO DE CÁLCIO PRECIPITADO ORIUNDO DE RESÍDUO DE LAMA DE CARBONATO DE CÁLCIO; PROCESSO DE RECUPERAÇÃO, BENEFICIAMENTO E PURIFICAÇÃO DO RESÍDUO LAMA DE CARBONATO DE CÁLCIO E PRODUTO CARBONATO DE CÁLCIO PRECIPITADO RESULTANTE" representado por uma solução inventiva que garante a obtenção de carbonato de cálcio precipitado (CaCo3) com alto grau de pureza, ótima lisura, alto brilho, alta opacidade e bulk, indústrias de tintas, cerâmica, borracha, siderurgia, plástico, papel e celulose dentre outras, que se beneficiam principalmente do aspecto econômico, pois este produto oriundo de lama residual recuperada, beneficiada e purificada oriunda do processo de produção de celulose é embarcado de custo reduzido em relação ao custo do carbonato de cálcio precipitado oriundo de jazidas de calcita (e correlatos), bem como agrega valor sob a óptica ecológica, sendo que para tal foi idealizado inédito processo de aproveitamento econômico da lama de carbonato de cálcio, pelo processo que obedece a etapas seqüenciais como: análise do resíduo (a); formação de sólido (b); hidratação do sólido (c); classificação em peneira (d); adição de promoters (e); decantação da lama (f); tratamento da água sobrenadante (g); delaminação da lama decantada (h); homogeneização do caco3 delaminado (i):;classificação do carbonato de cálcio (j); estabilização do carbonato de cálcio (k); secagem lama em processo estabilizada (I);
Description
RELATÓRIO DE PATENTE DE INVENÇÃO “SISTEMA DE OBTENÇÃO DE CARBONATO DE CÁLCIO PRECIPITADO ORIUNDO DE RESÍDUO DE LAMA DE CARBONATO DE CÁLCIO; PRO- CESSO DE RECUPERAÇÃO, BENEFICiAMENTO E PURIFICAÇÃO DO RE- 5 SÍDUO LAMA DE CARBONATO DE CÁLCIO E PRODUTO CARBONATO DE CÁLCIO PRECIPITADO RESULTANTE”
CAMPO DE APLICAÇÃO
A presente patente de invenção de título em
epígrafe e objeto de descrição e reivindicação nesta cártula trata de uma solu- ção inventiva que encontra destacado benefício no setor de industrial de forne- cimento de insumo carbonato de cálcio, bem como encontra especial benefício quando se tem em vista a indústria de produção de celulose, com amplo espec- 15 tro de aplicação, notadamente na etapa de produção denominada de caustifi- cação (CAO + NA2C03+NA2S+H20 -» CAC03 + NAOH + ÁGUA) que ofere- ce como produto final soda (NaOH) associada de carbonato de cálcio precipi- tado e ainda subproduto residual na forma de CaCo3.
Em adição o inédito processo ao permitir a obtenção do CaCo3 a partir de lama residual gerada na indústria de celulose provido de valor econômico garante ao mesmo uma aplicabilidade industrial extensiva a indústrias de tintas, cerâmica, borracha, siderurgia, plástico, papel e celulose dentre outros.
25
DEMANDA DO INVENTO
Tendo em vista que processo de produção de celulose traz em seu bojo a geração de um subproduto na forma de CaCo3 precipitado, ou seja, um subproduto residual existe uma demanda emergente 30 na indústria de produção de celulose em encontrar uma solução de manejo deste preferencialmente uma solução que agregue valor econômico ao citado subproduto, de tal sorte que o mesmo deixa de ser meramente objeto de des- carte no meio ambiente.
Em adição existe uma demanda emergente sob a ótica ecológica que impõe às indústrias práticas responsáveis de preser- vação do meio ambiente, onde para tal em especial no caso do subproduto re- sidual na forma de CAC03 precipitado, é fato concreto que o mesmo não deve ser simplesmente despejado em efluentes dispostos nas adjacências da planta industrial produtora de celulose.
REQUISITOS DO INVENTO
Em consonância com a demanda do invento o requerente idealizou inéditos “sistema de obtenção de carbonato de cálcio pre- 10 cipitado oriundo de resíduo de lama de carbonato de cálcio; processo de recu- peração, beneficiamento e purificação do resíduo lama de carbonato de cálcio e produto carbonato de cálcio precipitado resultante” providos de novidade as- sociada de atividade inventiva, pois não decorre de maneira óbvia ou evidente de outras soluções antecipadas no estado da técnica para aproveitamento des- 15 te tipo de material residual, onde dito resíduo para a ser recuperado, beneficia- do e purificado de tal sorte que o produto final resultante passa a ser um produ- to de interesses econômico e ecológico, agregando valor sob os pontos de vis- ta tático e de posicionamento estratégico da indústria de produção de papel e celulose.
Em adição o “invento” é provido de aplicabili-
dade industrial, sendo economicamente viável, atendendo ao rigor dos requisi- tos de patenteabilidade, notadamente como patente de invenção, conforme disposto nos ditames dos artigos 8o e 13 ° da Lei 9.279.
FUNDAMENTOS DA TÉCNICA
A fim de propiciar veracidade, e consolidar o contexto explicitado nos tópicos do quadro introdutório será apresentada uma explanação sobre o estado da técnica para a obtenção de produto celulose, 30 bem como evidenciar os produtos resultantes, tanto o produto principal como seus subprodutos, notadamente o carbonato de cálcio precipitado, onde após análise crítica destas, uma vez expostas para profissionais com expertise na indústria de produção de celulose, e ainda na indústria de beneficiamento do carbonato de cálcio, especificamente do tipo “precipitado”, poderão identificar seus aspectos limitantes, consolidando assim a identificação das necessidades de demandas pelo aproveitamento deste subproduto gerado de uma atividade industrial geradora de grande volume de produto e associado resíduo.
Dos tipos de carbonato de cálcio: pode ser en-
tendido em dois tipos distintos, sendo o primeiro carbonato de cálcio natural chamado de “gcc” e o segundo carbonato de cálcio precipitado (CaCo3 ppt) conhecido como “PCC”.
1. Carbonato de cálcio natural: possui grades ío com tamanho médio de partículas a partir de 3,0 μπι e densidade aparente a
partir de 1,70 g/cm3 atingindo grades de ate 0,5 microns.
2. Carbonato de cálcio precipitado: identifica do como (CaCo3 ppt), possui grades com tamanho médio de partículas a par- tir de 5 μηη e densidade aparente a partir de 0,37 g/cnr»3. De um modo geral, os
carbonatos de cálcio precipitados apresentam maior pureza e alvura que os naturais.
Outras versões do carbonato de cálcio precipi- tado (CaCo3 ppt) podem atingir partículas de até 0,4 microns em media de uma curva de distribuição granulométrioa.
O carbonato de cálcio precipitado (CaCo3 ppt)
possui características semelhantes a do calcário, sendo alcalino, ou seja, é um sal com características básicas e possui pH alto quando em solução aquosa. Essa substância química é o resultado da reação do óxido de cálcio (cal vir- gem) com o dióxido de carbono, segundo a equação química abaixo:
25
Ca(OH)2 + CO2 — CaCo3 + H2O
Propriedades do carbonato de cálcio: o carbo- nato de cálcio precipitado (CaCo3 ppt) pode ser subdivido em três tipos distin- tos em conformidade com sua s propriedades físico-químicas, podéndo ser ex- tra leve, médio e leve respectivamente.
Dentre suas propriedade físico-química é per- tinente destacar: - excelente propriedade de pigmentação;
- excelente componente de carga;
- atóxico;
- não corrosivo;
- não inflamável;
- inodoro; e
- não contaminante do meio ambiente;
A somatória das propriedades acima elenca- das converge para uma conclusiva que permite a afirmação de que o carbonato de cálcio precipitado (CAC03 ppt) se apresenta particularmente eficaz como insumo nas indústrias produtoras de tintas, cerâmicas, borrachas, plástico e principalmente nas indústrias de papel e celulose.
Da oriaem do carbonato de cálcio:
a. Fonte natural: em tempos contemporâneos is utiliza-se o carbonato de cálcio oriundo das mineradoras, notadamente em ja- zidas de minério ricas em calcário.
a.1 Processo de obtenção do carbonato de cálcio: nas jazidas de calcário o carbonato de cálcio em forma de rocha, passa por um procedimento de britagem, reduzindo o tamanho das rochas, onde o 20 volume de carbonato de cálcio submete-se aos fornos de cal obtendo assim ao que é tecnicamente denominado de “cal virgem - CCP”, que por súa vez é submetida a um procedimento de “carbonatação”, convergindo assim no produ- to carbonato de cálcio precipitado (CaCo3 ppt) que será utilizado por amplo espectro de indústrias.
Comercialmente o carbonato de cálcio pre-
cipitado oriundo de fontes naturais, como jazidas minerais encontra extenso portfólio de produtos tal como “CARBITAL, HIDROCARB, ITAFILL, ALBACAR, MEGAFILL, ROYALE, CARBOLAG ENTRE OUTROS'. Todos eles são produ- zidos por mineradoras e indústrias químicas a partir do processo supra descri- 30 to, variando de um para outro suas propriedade físicas e químicas em confor- midade com sua aplicação específica.
a.2 Identificação do problema: embora o processo de obtenção de carbonato de cálcio em mineradora atenda a expec- tativa de produção do mesmo de forma economicamente viável, ocorre que este demanda elevada necessidade de uso de mão de obra, que por sua vez confere alto custo aliado a uma baixa produtividade, refletindo assim na forma- ção do preço de comercialização , do produto, que por se apresentar elevado impõe prejuízos às empresas usuárias do carbonato de cálcio como insumo.
Outro problema identificado com este pro- cesso de obtenção de carbonato de cálcio precipitado reside no fato relevante de que o mesmo é de natureza exploratória, ou seja, impõe a atividade de ex- tração do carbonato de cálcio de jazidas de calcita, o que leva a uma ação pre- datória e de degradação da região onde ficam localizadas as citadas jazidas.
b. Carbonato de cálcio como sub produto da produção de celulose: as indústrias decelulose, utilizam grandes quantidade de soda cáustica em seu processo produtivo, e por este motivo geram parte da soda a ser utilizada e fabricando assim sua própria matéria prima. Nesse 15 processo de geracao da soda (NaOH), gera-se de resíduo, basicamente, Ca- Co3 + água, onde geralmente esse resíduo é queimado e transformado em cal.
b.1 Do processo de produção decelulose: para se entender a origem de geração do sub-produto “/ama de carbonato de cálcio” quando da produção de celulose, onde de forma remissiva é composto das seguintes etapas seqüenciais:
1. Licor de cozimento (NaOH +Na2S);
2. Madeira na solução de licor de cozimento;
3. Licor preto (NA2C03+NA2S04);
4. Imersão em caldeira (NA2C03+NA2S);
5. Caustificação, onde o (CAC03) é levado ao forno de recuperação que ao gerar proces- so de calcinação gera como sub produto (C02 + CAO) e ainda gera na mesma caus-
tificação o liquido (NAOH +NA2S); e
6. Retorno do circuito: onde o licor de cozi- mento volta para o inicio do processo.
b.2 Identificação do problema: embora o mate- rial residual na forma de lama de carbonato de cálcio seja queimado ocorre que é necessário proceder à sua queima em larga escala, de onde decorre uma condição restritiva às indústrias papeleiras e de celulose, pois não conseguem fazer a queima de todo resíduo gerado, tendo como destino final, depósitos 5 específicos vez que não se pode despejar em depósito convencional devido sua grande taxa de alcalinidade que, por esta razão, poderia contaminar o len- çol freático bem como o solo.
Por sua vez o subproduto lama de carbona- to de cálcio até então não apresenta valor comercial agregado, e ainda não tem 10 definido procedimento adequado de descarte, sendo invariavelmente descarta- da diretamente no meio ambiente onde ora é aproveitado como insumo correti- vo de solo, ora é destinado simplesmente na formação de aterros sanitários formados ou não nas adjacências da planta industrial.
PROPOSTA PO INVENTO
O requerente ciente da lacuna de ordem eco- nômica e ecológica que existe na indústria de produção de celulose, notada- mente por seu processo convencional gerar como produto secundário lama de carbonato de cálcio (oriundo especificamente da etapa de caustificação (CaO 20 + Na2C03+H20 -> CaCo3 + NaOH + água), procedeu ao desenvolvimento de uma solução inventiva na forma de um sistema de obtenção de carbonato de cálcio precipitado oriundo do próprio resíduo de lama de carbonato de cálcio gerado pela citada indústria de celulose, onde a este sistema é definido tam- bém um inédito processo que envolve a captação da citada lama, que é levada 25 a procedimentos seqüenciais de recuperação, beneficiamento e purificação do sub produto lama carbonato de cálcio.
O sistema inventivo é viabilizado através da especificação de uma plataforma industrial especifica para o inédito processo de recuperação, beneficiamento e purificação da lama de carbonato de cálcio, 30 que por sua vez pode ser operada de forma remota em uma unidade especifica para este fim, ou localmente, ou seja, no próprio quintal da indústria de celulo- se, onde tal decisão será tomada em consonância com a melhor equação lo- gística especifica para cada caso de implantação, tal como localização geográ- fica, disponibilidade de vias de transporte, custo de frete, grau de saturação mobiliária da planta industrial de celulose, dentre outros fatores embarcados na ciência de logística industrial e ou de transporte.
Com esta inédita proposta de sistema traduzo- do na forma de uma plataforma produtiva fica estabelecido o benefício que converge em solver os problemas de ordem econômica e de ordem ecológica previamente elencados em tópico de fundamentos da técnica.
Obietivos do sistema inventivo:
- obter produto carbonato de cálcio precipitado (CAC03 ppt) do tipo leve, oriundo do sub produto lama de carbonato de cálcio,
notadamente carbonato de cálcio precipitado (CAC03 ppt), diferenciado no quesito qualidade, traduzida pelo alto índice de pureza, bem como garante o controle eficaz e homogêneo do tamanho médio de partículas e ainda com morfologia controlada para as aplicações do material;
- obter carbonato de cálcio precipitado (CAC03
ppt) como sub produto economicamente viável do processo de produção de celulose, cujo custo de obtenção é inferior e competitivo em relação ao alto custo de obtenção do carbonato de cálcio precipitado (CAC03 ppt) oriundo da exploração de jazidas minerais;
- obter carbonato de cálcio precipitado (CAC03
ppt) como sub produto economicamente viável do processo de produção de celulose, provido das mesmas características físico-químicas do carbonato de cálcio precipitado oriundo da exploração de jazidas minerais;
- como conseqüência do item anterior, também é objetivo do invento apreciar uma reduzida necessidade de uso de mão de
obra, graças a uma condição esperada de alta produtividade;
- obter carbonato de cálcio precipitado (CAC03 ppt) como sub produto ecologicamente correto do processo de produção de celulose;
- garantir uma fonte alternativa de aquisição do
insumo carbonato de cálcio precipitado CAC03 ppt), às empresas químicas que tenham nesse insumo parte componente de seus produtos produzidos, destacando-se as indústrias de tinta, cerâmica, borracha, plástico, indústrias de siderurgia e papel e celulose, as quais deixam de ser totalmente dependentes de do insumo carbonato de cálcio precipitado oriundo de minerações de calcita.
- tornar o próprio processo de produção de ce- lulose menos agressivo ao meio ambiente e com o carbonato de cálcio precipi- tado podendo ser reutilizado na própria indústria de celulose e/ou papel como matéria prima de grande importância, configurando um ciclo fechado com selo verde de qualidade;
A proteção ao meio ambiente é potencializada pelo fato relevante de que este processo caracteriza um sistema de circuito 10 fechado, e, portanto, não permite a emissão, liberação de elementos tóxicos no meio ambiente, onde tanto a água retirada por drenagem como o gás pro- veniente do forno de secagem, previstos em etapas do inédito processo são retornados e confinados no circuito.
Da característica distintiva preponderante: para 15 tornar factível a lista de objetivos elencados na proposta do invento foi idealiza- do o inédito sistema cfe obtenção de carbonato de cálcio precipitado oriundo de resíduo de lama de carbonato de cálcio, notabilizado por ser um sistema fe- chado, onde é feita a captação de subproduto lama de carbonato de cálcio ge- rado na etapa de caustificação (CAO + NA2C03+H20 -> CÂC03 + NAOH + 20 água) prevista na produção de celulose, que passa pelos módulos:
1. Módulo de classificação da lama captada;
2. Módulo de recuperação da lama captada;
3. Módulo beneficiamento da lama captada; e
4. Módulo purificação da lama captada.
O sistema inventivo garante que a lama de car-
bonato de cálcio não tratada ao passar pelo elenco de módulos operacionais e de transformação convergindo assim em carbonato de cálcio precipitado com valor comercial agregado.
Por sua vez, cada um destes módulos é opera- cional com etapas previamente definidas e específicas, cada qual com proce- dimentos equalizados, tornando o processo de obtenção do carbonato de cál- cio precipitado altamente produtivo e com qualidade final assegurada. DESCRICÃO DAS FIGURAS
A complementar a presente descrição do rela- tório descritivo de modo a obter uma melhor compreensão das características 5 da presente patente de invenção, acompanha esta, em anexo, um conjunto de desenhos onde A complementar a presente descrição de modo a obter uma melhor compreensão das características do funcionamento do processo acom- panha esta, em anexo, um conjunto de desenhos, onde de maneira exemplifi- cada, embora não limitativa, se representou uma forma de realização preferida 10 para o “invento, onde:
A figura 1 é uma representação na forma de diagrama de blocos do processo de obtenção de celulose, evidenciando a pro- dução de material residual na forma de lama, com grande concentração de carbonato de cálcio, indicando assim a fonte do inédito processo de recupera- is ção, beneficiamento e purificação do resíduo lama com alto teor de carbonato de cálcio que ancora o sistema inventivo;
A figura 2 é uma representação na forma de diagrama de blocos do sistema de obtenção de carbonato de cálcio precipitado oriundo de resíduo de lama de carbonato de cálcio, evidenciando seus módulos principais;
A figura 3 é uma representação ilustrativa de uma plataforma operacional, evidenciando a estrutura industrial embarcada e minimamente necessária para a consolidação do sistema de obtenção de car- bonato de cálcio‘precipitado oriundo de resíduo de lama de carbonato de cál- cio; e
A figura 4 é uma representação na forma de fluxograma de processo de obtenção de recuperação, beneficiamento e purifi- cação do resíduo lama com alto teor de carbonato de cálcio que norteia a ope- ração da plataforma operacional.
30
DESCRICÃO DETALHADA
A seguinte descrição detalhada deve ser lida e interpretada com referência aos diagramas de blocos, fluxograma-de. processo- e plataforma operacional revelados, não sendo intencionados a limitar o escopo do invento, este sim limitado apenas ao explicitado no quadro reivindicatório.
Do processo de produção de celulose: tal como evidenciado no fluxograma da figura 1. e como forma de subsidiar o entendi- 5 mento da demanda do presente invento, o requerente convida o leitor a apreci- ar de forma genérica e breve o fluxo técnico de obtenção de celulose, de onde consegue identificar a geração do produto residual na forma de lama, esta com alto teor de carbonato de cálcio, que justifica a demanda do invento na forma de um processo continuo e fechado de recuperação, beneficiamento e purifica- ío ção do resíduo lama com alto teor de carbonato de cálcio.
Do sistema de obtenção de carbonato de cálcio precipitado: tal como evidenciado através da figura 2, dito sistema é formado pelos módulos interligados de forma seqüencial:
- Módulo classificação lama captada (m1);
- Módulo recuperação lama captada (m2);
- Módulo beneficiamento lama captada (m3); e
- Módulo purificação lama captada (m4).
Da plataforma de obtenção de carbonato de cálcio precipitado: tal como evidenciado através da figura 3, dita plataforma em uma forma de realização é formada por:
- Uma estação de recepção de lama dé CaCo3; formada especialmente por uma esteira transportadora (1) onde preliminarmen- te é feita uma primeira classificação da lama recebida ainda com impurezas;
- Tanques misturadores (2): onde a lama pre classificada é misturada com aditivos químicos;
- Peneiras vibratórias (3) e (7);
- Tanque de passagem (4) e (8);
- Moinhos (5) e (6);
- Filtro magnético (9);
-SiIodearmazenamento(IO);
- Secador (11);
- Caldeira (12);
- Condensador (13); - Ensacadeira (14);
- Embalagem (15); e
- Armazém (16).
Do inédito processo de recuperação, benefici- amento do resíduo de lama com alto teor de carbonato de cálcio: constitui-se das seguintes etapas:
- Análise do resíduo (a): a lama de carbonato de cálcio (CaCo3) é recebida através da plataforma de transporte (1) onde é aferida as seguintes propriedades: alcalinidade, teor de umidade e retenção
ío em malha;
- Formação de sólido (b): a Iama de carbonato de cálcio (CaCo3) pré classificada é transportada para tanques misturadores primário (2) onde recebe aditivos químicos (chamados de promoters, dentre eles um “agente dispersante”, na faixa de 0,01% a 4,5% por tonelada de car-
bonato de cálcio (base seca), sendo ainda adicionado cal virgem, em torno de 20%;
- Hidratacão do sólido (c): onde o sólido de carbonato de cálcio obtido é hidratado até atingir a faixa de 20 a 70% de sóli- dos;
- Classificação em peneira (d): a lama de car-
bonato de cálcio solidificada e hidratada é levada até a peneira vibratória (3), que permite a passagem de CaCo3 em granulação previamente especificada, retendo determinado volume de material residual, com granulação superior a da peneira (3), onde este “resíduo calcário” é o subproduto do processo inven-
tivo, sendo rico em componentes orgânicos e muito útil à fertilização do solo, sendo recolhido, ensacado tendo destinação comercial como corretivo de solo.
- Adicão de promoters (e): a lama de carbona- to de cálcio solidificada hidratada e peneirada é bombeada para um tanque de passagem (4) onde haverá mistura de materiais, com a adição de acido fosfó-
. rico e ou outros agentes quelantes acidulantes, tais como acido sulfúrico, pe- róxido de hidrogênio, acido cítrico que agem no sistema de tratamento, aumen- tando a quantidade de promoters e dispersante em 0,15%, sendo que a mistura é carbonatada com C02, este oriundo da caldeira (12), - Decantação da lama (f): onde a lama de carbonato de cálcio hidratada peneirada e com quantidade de promoters e dis- persante é deixada em descanso, formando assim um nível de água sobrena- dante, sendo esta caracterizada por ser uma água limpa, graças à ação da adi-
ção de cal virgem (em torno de 20%) no misturador primário (2); gerando assim um volume de lama de carbonato de cálcio decantada e ainda um volume con- siderável de água sobrenadante;
- Tratamento da água sobrenadante (g): a á- gua sobrenadante é retirada do interior do tanque de passagem (4) para um
ío reservatório externo, por meio de um dreno inter comunicante, de tal sorte que uma vez em seu interior dita água é tratada para acerto do pH e posterior de- volução ao “sistema, colaborando para reduzir o consumo de água limpa;
- Delaminacão da lama decantada (h): a lama decantada é bombeada para uma centrifuga, notadamente moinhos (5) e (6),
que são moinhos com baixa rotação em que a vazão é controlada), de tal sorte que as partículas dessa lama sofrem delaminação, ou seja, são separadas, onde se aumenta em 0,1% o dispersante e ainda é aumentada a velocidade periférica em 5%, gerando assim a lama de carbonato de cálcio delaminada;
A lama de carbonato de cálcio delaminada,
por possuir partículas mais leves confere melhor desempenho na sua aplicação como produto final.
A posição dos moinhos (5) e (6) respecti- va- mente pode ser modificada para depois do sistema, dependendo do produto
que será produzido. Por exemplo, esse sistema proporciona um material de aplicação comercial conhecido como “Ecofill pl, tt, s”.
- Homogeneização do CaCo3 delaminado (i): a lama de carbonato de cálcio delaminada é encaminhada, por bombeamento, para um reservatório intermediário, ou tanque pulmão (8) de onde é bombeada
para um segundo equipamento misturador (2), de tal sorte que é adicionado 0,1% de dispersante com redução da vazão de entrada e aumento da veloci- dade periférica em 5%, gerando assim o produto carbonato de cálcio homoge- neizado bruto; - Classificação do carbonato de cálcio (j): uma vez misturado o produto carbonato de cálcio homogeneizado bruto este é transportado e despejado sobre uma segunda peneira vibratória (7), onde o volume passante pela peneira é denominado de lama em processo.
Por sua vez o volume residual retido sobre a
Peneira (7), é denominado de “resíduo calcário”, representando aproximada- mente e em média 3% do volume total do produto carbonato de cálcio homo- geneizado bruto; sendo que novamente este resíduo calcário é retirado da pe- neira vibratória (7) e armazenado em local específico, para posterior preparo ío como insumo na forma de corretivo de solo para agricultura;
- Estabilização do Carbonato de Calci (k): a pós a etapa de classificação a “lama em processo” resultante é levada para o interior de um tanque de passagem (2), ao qual também se faz adicionar 0,1% a quantidade de ácido fosfórico, onde nesse tanque o pH da lama em processo
deve estar estabilizado entre 8 a 9,5 e ainda com 55% de sólidos, gerando as- sim um volume de lama em processo estabilizada;
- Secagem lama em processo estabilizada (I): o volume de lama em processo estabilizada é bombeado para o interior de um secador rotativo (11) aquecido por uma caldeira (12) que irá gerar energia calo-
rífica pela circulação e aquecimento de vapor em seu sistema interno. Tal calor será transportado por troca térmica entre as paredes do secador rotativo (11), de tal sorte que atua diretamente no volume de lama em processo estabilizada resultando assim em um volume de lama de CaCo3 em processo estabilizada e seca, com 1,0% de umidade em média, ao que é denominado tecnicamente de 25 carbonato de cálcio precipitado de alta pureza, alvura e alta cobertura.
O gás gerado pela caldeira (12) através da queima do óleo é enviado através de um dispositivo soprador para o tanque de passagem , previsto na etapa de decantação da lama (f), com a finalidade de sempre manter o pH ideal do produto afim de não utilizar produtos químicos e não emanar o mesmo gás no ar.
Basicamente, no sistema e processo inovados e reivindicados se faz a purificação, o controle de tamanho e branqueamento das partículas e ainda o controle morfológico, que resultam na precipitação do CaCo3, obtendo-se assim um produto de valor de interesse econômico.
Do produto resultante: o carbonato de cálcio precipitado (CaCo3) traz em seu bojo uma estrutura morfológica definida e com distribuição de tamanho de partícula controlada, conferindo característica visual 5 provida de ótima lisura, alto brilho, alta opacidade e bulk, garantindo assim potencial utilização por indústrias fabricantes de papel, em filter e size press, onde para tomar mais crível o entendimento das propriedades físicas e quími- cas do produto, é apresentada a tabela. 1
ío Tabela .1 Especificações Técnicas do Carbonato de Cálcio precipitado
PROPRIEDADES FÍSICAS COMPOSIÇÃO QUÍMICA (valores típicos) (valores típicos) PSD (médio) 3,0 microns Carbonato (Total) 95% Alvura ISO (mínimo) 92% Ferro (Fe203) <200 ppm Absorção Η20 7,5 m Teor de umidade (máx) 1,0% Viscosidade (brookfield) 600 a 1000 cps A escolha da forma de realização preferida do
invento objeto de reivindicação nesta cártula, descrita neste tópico de detalha- mento é fornecida apenas a título de exemplo. Alterações, modificações e vari- ações podem ser realizadas para outras quaisquer formas de realização do processo contínuo e fechado de recuperação, beneficiamento purificação de 25 resíduo lama de carbonato de cálcio, por aqueles com habilidade na arte sem, no entanto divergir do objetivo revelado no pleito da presente patente, o qual é exclusivamente definido pelas reivindicações anexas.
Verifica-se pelo que foi descrito e ilustrado que o “PROCESSO CONTÍNUO E FECHADO DE RECUPERAÇÃO, BENEFICIA- 30 MENTO E PURIFICAÇÃO DO RESÍDUO LAMA DE CARBONATO DE CÁLCIO GERADO NA PRODUÇÃO DE CELULOSE E PRODUTO CARBONATO DE CÁLCIO PRECIPITADO RESULTANTE” ora reivindicado se enquadra às nor- mas que regem a patente de invenção à Iuz da Lei de Propriedade Industrial, merecendo pelo que foi exposto e como conseqüência, o respectivo privilégio.
Claims (7)
1.“SISTEMA DE OBTENÇÃO DE CARBO- NATO DE CÁLCIO PRECIPITADO ORIUNDO DE RESÍDUO DE LAMA DE CARBONATO DE CÁLCIO” caracterizado por ser formado dos seguintes mó- dulos: - Módulo classificação lama captada (m1); - Módulo recuperação lama captada (m2); - Módulo beneficiamento lama captada (m3); e - Módulo purificação lama captada (m4).
2.“PROCESSO DE RECUPERAÇÃO, BENEFICIAMENTO E PURIFICAÇÃO DO RESÍDUO LAMA DE CARBONATO DE CÁLCIO” caracterizado pelas etapas: - Análise do resíduo (a): a lama de carbonato de cálcio (CaCo3) é recebida através da plataforma de transporte (1) onde é aferida as seguintes propriedades: alcalinidade, teor de umidade e retenção em malha; - Formação de sólido (b): a lama de carbonato de cálcio (CaCo3) pré classificada é transportada para tanques misturadores primário (2) onde recebe aditivos químicos (chamados de promoters, dentre, eles um “agente dispersante”, na faixa de 0,01% a 4,5% por tonelada de car- bonato de cálcio (base seca), sendo ainda adicionado cal virgem, em torno de 20%; - Hidratação do sólido (c): onde o sólido de carbonato de cálcio obtido é hidratado até atingir a faixa de 20 a 70% de sóli- dos; - Classificação em peneira (d): a lama de car- bonato de cálcio solidificada e hidratada é levada até a peneira vibratória (3), que permite a passagem de CaCo3 em granulação previamente especificada, retendo determinado volume de material residual, com granulação superior a da peneira (3), onde este “resíduo calcário” é o subproduto do processo inven- tivo, sendo rico em componentes orgânicos e muito útil à fertilização do solo, sendo recolhido, ensacado tendo destinação comercial como corretivo de solo. - Adição de promoters (e): a lama de carbona- to de cálcio solidificada hidratada e peneirada é bombeada para um tanque de passagem (4) onde haverá mistura de materiais, com a adição de acido fosfó- rico e ou outros agentes quelantes acidulantes, tais como acido sulfúrico, pe- róxido de hidrogênio, acido cítrico que agem no sistema de tratamento, aumen- tando a quantidade de promoters e dispersante em 0,15%, sendo que a mistura é carbonatada com 002, este oriundo da caldeira (12); - Decantação da lama (f): onde a lama de carbonato de cálcio hidratada peneirada e com quantidade de promoters e dis- persante é deixada em descanso, formando assim um nível de água sobrena- dante, sendo esta caracterizada por ser uma água limpa, graças à ação da adi- ção de cal virgem (em tomo de 20%) no misturador primário (2); gerando assim um volume de lama de carbonato de cálcio decantada e ainda um volume con- siderável de água sobrenadante; - Tratamento da água sobrenadante (g): a á- gua sobrenadante é retirada do interior do tanque de passagem (4) para um reservatório externo* por meio de um dreno inter comunicante, de tal sorte que uma vez em seu interior dita água é tratada para acerto do pH e posterior de- volução ao “sistema, colaborando para reduzir o consumo de água limpa; - Delaminação da lama decantada (h): a lama decantada é bombeada para uma centrifuga, notadamente moinhos (5) e (6), que são moinhos com baixa rotação em que a vazão é controlada), de tal sorte que as partículas dessa lama sofrem delaminação, ou seja, são separadas, onde se aumenta em 0,1% o dispersante e ainda é aumentada a velocidade periférica em 5%, gerando assim a lama de carbonato de cálcio delaminada, onde a posição dos moinhos (5) e (6) respectivamente pode ser modificada para depois do sistema, dependendo do produto que será produzido; - Homogeneização do CaCo3 delaminado (i): a lama de carbonato de cálcio delaminada é encaminhada, por bombeamento, para um reservatório intermediário, ou tanque pulmão (8) de onde é bombeada para um segundo equipamento misturador (2), de tal sorte que é adicionado . 0,1% de dispersante com redução da vazão de entrada e aumento da veloci- dade periférica em 5%, gerando assim o produto carbonato de cálcio homoge- neizado bruto; - Classificação do carbonato de cálcio (j): uma vez misturado o produto carbonato de cálcio homogeneizado bruto este é transportado e despejado sobre uma segunda peneira vibratória (7), onde o volume passante pela peneira é denominado de lama em processo. Por sua vez o volume residual retido sobre a Peneira (7), é denominado de “resíduo calcário”, representando aproximada- mente e em média 3% do volume total do produto carbonato de cálcio homo- geneizado bruto; sendo que novamente este resíduo calcário é retirado da pe- neira vibratória (7) e armazenado em local específico, para posterior preparo como insumo na forma de corretivo de solo para agricultura; - Estabilização do Carbonato de Cálcio (k): a pós a etapa de classificação a “lama em processo” resultante é levada para o interior de um tanque de passagem (2), ao qual também se faz adicionar 0,1% a quantidade de ácido fosfórico, onde nesse tanque o pH da lama em processo deve estar estabilizado entre 8 a 9,5 e ainda com 55% de sólidos, gerando as- sim um volume de lama em processo estabilizada; - Secagem lama em processo estabilizada (I): o volume de lama em processo estabilizada é bombeado para o interior de um secador rotativo (11) aquecido por uma caldeira (12) que irá gerar energia calo- rífica pela circulação e aquecimento de vapor em seu sistema intemo. Tal calor será transportado por troca térmica entre as paredes do secador rotativo (11), de tal sorte que atua diretamente no volume de lama em processo estabilizada resultando assim em um volume de lama de CaCo3 em processo estabilizada e seca, com 1,0% de umidade em média;
3.“PROCESSO DE RECUPERAÇÃO, BENEFICIAMENTO E PURIFICAÇÃO DO RESÍDUO LAMA DE CARBONATO DE CÁLCIO” de acordo com a reivin- dicação 2 onde na etapa de delaminação da lama decantada (h) a lama de carbonato de cálcio delaminada é caracterizada por possuir partículas mais leves confere melhor desempenho na sua aplicação como produto final. É im- portante salientar que a posição da centrifuga pode ser modificada para depois do sistema, dependendo do produto que será produzido. Por exemplo, esse sistema proporciona um material de aplicação comercial conhecido como Έ- cofill pl, tt, s”;
4. “PROCESSO DE RECUPERAÇÃO, BENEFICIAMENTO E PURIFICAÇÃO DO RESÍDUO LAMA DE CARBONATO DE CÁLCIO” de acordo com a reivin- dicação 2 onde na etapa de secagem da lama em processo estabilizada (I) o gás gerado pela caldeira através da queima do óleo é caracterizado por ser ío enviado via dispositivo soprador para o tanque de passagem definido na etapa de tratamento da água sobrenadante (g), e mantendo o pH ideal;
5. “PRODUTO CARBONATO DE CÁLCIO PRECIPITADO” caracterizado por apresentar estrutura morfológica definida e com distribuição de tamanho de partícula controlada e característica visual com ótima lisura, alto brilho, alta o- pacidade e bulk;
6. “PRODUTO CARBONATO DE CÁLCIO PRECIPITADO” de acordo com a reivindicação 4, onde o carbonato de cálcio precipitado apresenta propriedades físicas caracterizadas por_PSD (médio) de 3,0 microns ; Alvura ISO (mínimo) de 92%Absorção H20 de 7,5 m; Teor de umidade (máx) de 1,0%; Viscosida- de (brookfield) na faixa 600 a 1000 cps; e
7. “PRODUTO CARBONATO DE CÁLCIO PRECIPITADO” de acordo com a reivindicação 4, onde o carbonato de cálcio precipitado apresenta propriedades químicas caracterizadas por apresentar 95% de carbonato (total) e Ferro na forma de Fe203) < 200 ppm.
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