ES2287240T3 - Granulo de sustancia mineral aglomerada, resistente a la abrasion, polvo que comprende tales granulos y procedimiento para su fabricacion. - Google Patents

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Abstract

Gránulo constituido por un aglomerado de partículas de sustancia mineral, caracterizado porque el aglomerado está recubierto de una capa exterior monolítica.

Description

Gránulo de sustancia mineral aglomerada, resistente a la abrasión, polvo que comprende tales gránulos y procedimiento para su fabricación.
La invención se refiere a un gránulo de sustancia mineral aglomerada, resistente a la abrasión. La invención se refiere igualmente a un polvo constituido por tales gránulos, su utilización y un procedimiento para su fabricación.
Numerosas sustancias minerales, tales como, por ejemplo, las sales de sodio o magnesio son utilizadas frecuentemente en estado de gránulos.
Para un uso eficaz, estos gránulos deben, en general, tener un tamaño adecuado. Por ejemplo en numerosas aplicaciones, como los aditivos para detergentes o los usos médicos y farmacéuticos, el diámetro medio de los gránulos debe estar idealmente comprendido entre 250 y 1000 micras.
Una característica importante de las técnicas de producción de gránulos es su distribución granulométrica. Ciertas técnicas consiguen distribuciones notablemente estrechas. Desgraciadamente éstas son en general más costosas. Si se desea una técnica que funcione en condiciones económicamente interesantes, la distribución granulométrica es habitualmente bastante amplia, lo que tiene como consecuencia que el tamaño del conjunto de los gránulos obtenidos sea raramente satisfactorio para una aplicación dada. En estas condiciones, se deben separar, por ejemplo por tamizado, los gránulos por su tamaño, a fin de destinarlos a aplicaciones diferentes.
Con el fin de que el conjunto de la producción encuentre un uso haría falta que el consumo de las diferentes clases granulométricas correspondiera a las cantidades producidas. Este es raramente el caso y así existen excedentes, las cantidades de granulometría fina son frecuentemente excedentarias con relación a las granulometrías gruesas.
Además; cuando los gránulos son producidos por cristalizadores, las productividades (expresadas por ejemplo en toneladas por hora) disminuyen de manera importante cuando se desea producir gránulos de diámetro grande. De manera consecuente, su coste de producción evoluciona en sentido inverso.
Con el fin de resolver el problema, se deben aglomerar las partículas finas de sustancia mineral para obtener otras más gruesas. Se pueden utilizar técnicas de aglomeración mecánica, como la compactación. Sin embrago, los productos aglomerados tienen la desventaja de ser muy frágiles. Debido a su mala resistencia a la abrasión, las partículas finas reaparecen en la manipulación. Además, estas técnicas de aglomeración conocidas no son aplicables más a que a sustancias minerales que se aglomeren fácilmente. Para las demás, la fragilidad conocida de estos gránulos es tal que les hace difícilmente utilizables.
Se ha intentado remediar este inconveniente utilizando aditivos tensoactivos en la fabricación de los aglomerados. Esta utilización está esencialmente descrita en la solicitud de patente europea EP0452164 que se refiere al perborato de sodio tetrahidrato de resistencia a la abrasión mejorada, constituida por aglomerados de distintas partículas. Las dimensiones de tales partículas no exceden de 30 micras. Sin embargo, la utilización de aditivos presenta un inconveniente para la producción de gránulos de sustancia mineral cuando ésta debe ser de gran pureza. Las aplicaciones farmacéuticas exigen esencialmente tales productos de gran pureza.
La invención trata por tanto de remediar estos inconvenientes produciendo gránulos de sustancia mineral aglomerada, que tengan una buena resistencia a la abrasión y puedan producirse por un procedimiento simple, económico y no requieran el uso de ningún aditivo.
Por consiguiente, la invención se refiere a un gránulo compuesto de un aglomerado de partículas de sustancias minerales, que se caracterizan porque este aglomerado está recubierto de una capa exterior monolítica.
El gránulo, según la invención, puede tener cualquier forma. Puede ser de diámetro pequeño o más importante. El interés económico de la invención estará en todo caso más dirigido a los gránulos de diámetro importante. En efecto, el coste de producción de gránulos según la invención aumenta menos rápidamente, en función del de los diámetros producidos, que los de los gránulos conocidos.
Es ventajoso que los gránulos tengan, según la invención, un diámetro entre 200 y 5000 micras. Preferentemente el diámetro medio debe ser superior a 250 micras e inferior a 2500 micras. Cuando el gránulo sea aproximadamente esférico, el diámetro medio es el de la esfera. Cuando el gránulo sea de cualquier forma, el diámetro medio será seis veces la relación entre su volumen y su superficie exterior.
La sustancia mineral a la que se aplica la invención puede ser cualquiera con la que se desee formar gránulos a partir de partículas más pequeñas. Como ejemplo se pueden citar los cloruros de sodio o magnesio, el carbonato sódico, el bicarbonato sódico. Es ventajoso aplicar el procedimiento de la invención a sustancias minerales que den lugar a aglomerados de partículas que tengan malas propiedades mecánicas.
La invención está particularmente bien adaptada al bicarbonato sódico.
Según su diámetro medio y el tamaño de las partículas del que está compuesto, el aglomerado contiene un número variable de partículas: de algunas decenas a varios millones.
Conforme a la invención, el aglomerado está recubierto de una capa exterior monolítica. Se entiende por capa monolítica una capa de de materia que sea esencialmente continua. No es aglomerada. La materia de la que está compuesta es esencialmente un solo bloque unitario, no aglomerado. Preferentemente en estado cristalino. La capa puede ser monocristalina. Más generalmente será policristalina. La capa monolítica forma un recubrimiento alrededor del aglomerado, que tiene por objeto retener mecánicamente las partículas aglomeradas. Puede ser estanca o porosa y tener defectos siempre que asegure su función. La capa monolítica que envuelve el aglomerado puede igualmente en ciertos puntos penetrar más profundamente en él, al infiltrarse en fisuras presentes inicialmente en el aglomerado.
El espesor de la capa de recubrimiento debe ser suficiente para realizar su función técnica definida más arriba y asegurar las buenas propiedades mecánicas buscadas. Es inútil que su espesor sea demasiado importante, porque ello reduciría las ventajas económicas de la invención.
El espesor mínimo de la capa monolítica depende de diversos parámetros, entre los cuales figura esencialmente la sustancia de la cual está compuesta, el grosor del aglomerado, el diámetro medio de las partículas que la constituyen, la resistencia mecánica buscada. Por regla general, debe ser determinado en cada caso particular por un trabajo de rutina en laboratorio.
La capa exterior monolítica tiene por regla general un espesor superior a 0,25 micras. Es ventajoso en general que este espesor no sobrepase 50 micras. Se ha observado que capas exteriores monolíticas con espesor superior a 0,5 micras se comportan particularmente bien. Preferentemente, su espesor debe ser inferior o igual a 30 micras.
Conforme a la invención, el recubrimiento de los aglomerados por la capa exterior monolítica mejora sensiblemente su resistencia a la abrasión.
La elección de la materia constitutiva de la capa de recubrimiento viene determinada por las propiedades finales buscadas. Además de la resistencia a la abrasión se pueden buscar, por ejemplo, propiedades antiestáticas o hidrófobas utilizando una capa de recubrimiento de materia orgánica.
Es, sin embargo, ventajoso que la capa exterior monolítica esté compuesta de una sustancia mineral.
De forma preferida, la sustancia mineral de la capa exterior monolítica debe ser sensiblemente idéntica a la sustancia mineral de las partículas. Este modo de realización tiene la ventaja de que el gránulo resultante puede ser de una gran pureza.
En un modo de ejecución preferido de la invención, el gránulo está exento de aditivos como agentes adherentes y tensoactivos. En una variante preferida de este modo de ejecución, el gránulo está exento de agente adherente. Estos gránulos pueden satisfacer las exigencias de pureza más estrictas, sea en el campo de la alimentación humana o en el farmacéutico.
La invención se refiere igualmente a un polvo que tenga un conjunto de gránulos, según la invención descrita más arriba.
El polvo según la invención puede estar compuesto exclusivamente de gránulos según la invención. Puede igualmente contener otros gránulos, en proporciones variables.
La amplitud de la distribución de los diámetros de los gránulos puede ser muy variable puesto que depende esencialmente de la técnica de aglomeración utilizada.
El polvo según la invención encuentra aplicaciones en diversos dominios técnicos. En particular, los polvos según la invención, conteniendo gránulos de bicarbonato sódico, encuentran aplicación en la fabricación de detergentes o productos farmacéuticos.
La invención se refiere igualmente a un procedimiento para la fabricación del polvo según la invención, en el cual en una primera etapa se forman aglomerados de partículas de sustancia mineral y que se caracteriza porque, en una segunda etapa, se cubren los aglomerados con una capa monolítica.
La primera etapa del procedimiento según la invención tiene por función aglomerar las partículas cuyo diámetro medio sea demasiado pequeño para las aplicaciones a que se destina, para formar aglomerados, cuyo diámetro medio esté adaptado a estas aplicaciones. Se puede utilizar cualquier técnica de aglomeración conocida. A título de ejemplo: el sinterizado, el pastillado, el compactado.
Como queda indicado aquí arriba, según la sustancia mineral de la que estén formados y la técnica utilizada para aglomerarla, las partículas se adhieren más o menos entre ellas. Un nivel mínimo de adherencia es sin embargo necesario para asegurar la cohesión del aglomerado antes de su recubrimiento.
En un modo particular de realización del procedimiento según la invención, los aglomerados de partículas están formados por compactado. Se puede utilizar cualquier técnica de compactado adecuado. En una variante ventajosa de este modo de realización; se realiza el compactado de partículas por aplastamiento entre dos cilindros. La galleta así obtenida se desmenuza para obtener aglomerados del tamaño deseado. El producto desmenuzado se tamiza, los aglomerados demasiado finos se reciclan al compactado.
En la segunda etapa del procedimiento según la invención, los aglomerados son recubiertos de una capa monolítica. La elección de la técnica de recubrimiento utilizada (por ejemplo revestimiento, pulverización, inmersión), depende de las circunstancias precisas de aplicación del procedimiento según la invención.
En una variante ventajosa del procedimiento según la invención, para recubrir los aglomerados se hace pasar una solución sobresaturada en la sustancia constitutiva de la capa monolítica a través de un lecho de aglomerados. El lecho puede ser fluidizado o no. En cualquier caso se prefieren los lechos fluidizados. El crecimiento cristalino por paso de una solución sobresaturada a través de un lecho fluidizado está descrito en el documento EP 0352 847 (SOLVAY S.A.). Para su aplicación al procedimiento según la invención el lecho esta formado por los aglomerados a recubrir. La sobresaturación de la solución saturada puede obtenerse por enfriamiento de ésta antes de su contacto con el lecho.
En la variante de ejecución en la que la capa monolítica y los aglomerados están formados por bicarbonato sódico, se ha determinado que es ventajoso que la temperatura del lecho sea superior a 30ºC. Por otro lado, no hay interés en que esta temperatura sea superior o igual a 70ºC.
En una forma de realización preferida de esta variante, la temperatura del lecho debe ser superior a 40ºC e inferior a 60ºC.
En otra variante ventajosa del procedimiento según la invención, para recubrir los aglomerados, se proyecta sobre estos una solución sobresaturada en una sustancia constitutiva de la capa monolítica. En una forma de ejecución preferida de esta variante los aglomerados se introducen en continuo en un tambor rotativo inclinado, sometido a la proyección de la solución sobresaturada. El movimiento del tambor asegura el reparto homogéneo de la capa monolítica alrededor del aglomerado. Después de un tiempo de permanencia suficiente (que depende esencialmente del espesor deseado de la capa de recubrimiento y posiblemente regulado por la inclinación, las dimensiones y la velocidad rotativa del tambor), los aglomerados recubiertos salen del tambor.
La invención se ilustra con la siguiente descripción referida al dibujo anexo.
La figura única representa el esquema de una instalación siguiendo un modo de realización particular del procedimiento según la invención.
La instalación representada esquemáticamente en la figura y cuyo funcionamiento se describe a continuación, incluye un compactador de cilindros 2, un desmenuzador 4, un conjunto de tamices 6, un tanque de saturación 8, un cambiador térmico 10, un cristalizador de lecho fluidizado 12 y un secador 14.
Las partículas de bicarbonato sódico 1 se introducen en el compactador de cilindros 2. Ahí se produce una galleta compacta 3. La galleta 3 se desmenuza en el desmenuzador 4 en aglomerados 5. Una fracción 7, con una granulometría comprendida entre 500 y 1000 micras, se selecciona de los aglomerados en el juego de tamices 6. El rechazo 16 de dimensiones inferiores a 500 micras se recicla al compactador 2, mientras los gruesos 17 de dimensiones superiores a 1000 micras se devuelven al desmenuzador 4. Los aglomerados seleccionados 7 se introducen en el cristalizador 12, donde constituyen el lecho fluidizado. En el tanque de saturación 8, se produce una solución saturada 9 de bicarbonato sódico. Esta se refrigera a continuación en el cambiador térmico 10, para producir una solución sobresaturada en bicarbonato sódico. La solución sobresaturada 11 se introduce en el cristalizador 12, donde fluidiza el lecho de cristales. La solución 11 se diluye en contacto con los cristales y éstos son así progresivamente recubiertos de una capa monolítica de bicarbonato sódico. El bicarbonato recubierto 13, húmedo, recogido del cristalizador 12, se seca en el secador 14 para conseguir el producto final 15.
En un modo de realización preferido de la instalación de la figura, el tanque de saturación 8, el cambiador 10 y el cristalizador 12 están juntos en solo aparato, del tipo del descrito en la patente europea EP 0352 847 (SOLVAY S.A.)
Los ejemplos que se ilustran a continuación resaltan el interés de la invención.
Ejemplo 1
(No conforme con la invención)
Los aglomerados de bicarbonato sódico, compactados y desmenuzados, cuya granulometría está comprendida entre 500 y 1000 micras, han sido sometidos a la prueba de abrasión mecánica siguiente.
Se han colocado 100 g de gránulos en un tambor cilíndrico giratorio de diámetro interior 57 mm y longitud 120 mm, junto con 400 g de bolas de plomo de 6 mm de diámetro. Entonces el tambor se ha sometido a una rotación de 140 revoluciones por minuto. Al terminar el tratamiento, se ha medido el "índice de resistencia a la abrasión" definido como la relación porcentual en peso del contenido del tambor que pasa a través del tamiz de 63 micras. El resultado de la prueba ha sido del 3%.
Ejemplo 2
(Conforme con la invención)
Un lecho de 100 g de aglomerados de bicarbonato sódico compactados y desmenuzados, cuya granulometría está comprendida entre 500 y 1000 micras se ha colocado en la parrilla de una columna de fluidificación, en contacto con un baño termostático cuya temperatura se ha fijado en 50ºC. El lecho se fluidifica mediante la circulación ascendente a una velocidad de 154 m/h, de una solución sobresaturada de bicarbonato sódico a través de la parrilla de fluidificación. La sobresaturación de la solución se ha fijado en 2,4 g/kg, gracias a una caída de la temperatura de 1,9ºC de la solución a través del cambiador.
El recubrimiento de los aglomerados ha seguido durante una hora, a cuyo término se han recogido los gránulos y se ha medido el espesor medio de la capa de recubrimiento: 3 micras. Los gránulos según la invención producidos de esta forma se someten entonces a una prueba de abrasión definida más arriba en el Ejemplo 1. El resultado es 0,6 %. Demostrando la importante mejora de su resistencia a la abrasión, después del recubrimiento según la invención.
Ejemplo 3
(Conforme con la invención)
Se ha procedido como en el Ejemplo 2, salvo que la saturación ha sido fijada en 4,9 g/kg, y el recubrimiento a continuación en 10 micras que se ha depositado sobre los aglomerados. El resultado de la prueba de abrasión es de 0,1 %, mostrando además una mejora de la resistencia a la abrasión de los gránulos según la invención.

Claims (10)

1. Gránulo constituido por un aglomerado de partículas de sustancia mineral, caracterizado porque el aglomerado está recubierto de una capa exterior monolítica.
2. Gránulo según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa exterior monolítica está constituida por una sustancia mineral.
3. Gránulo según la reivindicación 2, caracterizado porque la sustancia mineral de la capa exterior monolítica es sensiblemente igual a la sustancia mineral de las partículas.
4. Gránulo según cualquiera de la reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la sustancia mineral es bicarbonato sódico.
5. Gránulo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque está exento de agente adhesivo.
6. Gránulo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la capa exterior monolítica tiene un espesor comprendido entre 0,25 y 50 micras.
7. Polvo formado por gránulos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
8. Procedimiento para la fabricación de un polvo conforme a la reivindicación 7 según la cual, en una primera etapa se forman aglomerados de partículas de sustancia mineral, caracterizado porque en una segunda etapa, se recubren los aglomerados por una capa monolítica.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque los aglomerados de partículas están formados por compactado.
10. Procedimiento según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque para recubrir los aglomerados se hace pasar una solución sobresaturada de la sustancia constitutiva de la capa monolítica a través de un lecho de aglomerados.
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