ES2287240T5 - 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 procedimiento para
la fabricación de un polvo de gránulos de sustancia mineral
aglomerada, resistente a la abrasión.
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
procedimiento para la fabricación de un polvo que comprende
gránulos, comprendiendo los gránulos un aglomerado de partículas de
sustancia mineral, estando el aglomerado recubierto de una capa
exterior monolítica, según el cual, en una primera etapa se forman
los aglomerados de partículas de sustancia mineral, caracterizado
porque en una segunda etapa se recubren los aglomerados de una capa
exterior monolítica.
En el procedimiento según la invención, el
gránulo 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 los gránulos obtenidos según la
invención aumenta menos rápidamente, en función del de los
diámetros producidos, que los de los gránulos conocidos.
Es ventajoso que el gránulo tenga 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 mecá-
nicas.
nicas.
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.
El polvo según la invención puede estar
compuesto exclusivamente de los gránulos obtenidos por el
procedimiento que comprende un aglomerado de partículas de
sustancia mineral, estando el aglomerado recubierto de una capa
exterior monolítica.
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 obtenido por el procedimiento según la
invención encuentra aplicaciones en diversos dominios técnicos. En
particular, los que comprenden gránulos de bicarbonato de sodio
encuentran aplicación en la fabricación de detergentes o productos
farmacéuticos.
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.
(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%.
(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.
(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 (3)
1. Procedimiento para la fabricación de un polvo
que comprende gránulos, comprendiendo los gránulos un aglomerado
de partículas de sustancia mineral, estando el aglomerado recubierto
de una capa exterior monolítica, según el cual, en una primera
etapa se forman aglomerados de partículas de sustancia mineral,
caracterizado porque en una segunda etapa, se recubren los
aglomerados de una capa monolítica.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque los aglomerados de partículas están
formados por compactado.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque para recubrir los aglomerados se hace
pasar una solución sobresaturada de una sustancia constitutiva de
la capa monolítica a través de un lecho de aglomerados.
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