ES2305490T3 - Procedimiento de preparacion de suspensiones de cargas minerales. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de preparación de suspensiones acuosas de materiales minerales fluidos, bombeables y transportables por el usuario final inmediatamente después de la etapa de filtración, eventualmente seguido de una compresión, con cantidades reducidas de dispersantes empleadas y que permite el control de las cantidades de dispersantes presentes en el filtrado, caracterizado porque incluye una filtración en dos etapas distintas operadas en continuo la una con respecto a la otra, eventualmente seguidas de una compresión.
Description
Procedimiento de preparación de suspensiones de
cargas minerales.
La presente invención se refiere al sector
técnico de las cargas minerales, tales como particularmente los
campos del papel y, en particular, el satinado de papel y cargado de
masa de papel, o incluso los campos de pintura, tratamiento de las
aguas como el campo de los lodos de depuración, los detergentes,
cerámica, cemento o aglutinantes hidráulicos, obras públicas,
tintas y barnices, el encolamiento de los textiles o cualquier tipo
de industria que requiere la aplicación de suspensiones de pigmentos
concentrados, y más concretamente los ámbitos del papel, el
tratamiento de aguas, la pintura y la cerámica.
De manera más particular, la invención se
refiere a un proceso de preparación de suspensiones acuosas de
cargas o pigmentos minerales que tengan una buena reología
aplicados en los distintos campos precitados.
Para lograr aplicaciones industriales en los
campos anteriores, es necesario producir suspensiones de cargas
minerales, particularmente el carbonato de calcio, que presenta un
excelente reología, es decir, que dispone de una baja viscosidad
durante el almacenamiento para facilitar la manipulación y la
aplicación, junto con un contenido en material mineral el más
elevado posible con el fin de reducir la cantidad de agua
manipulada.
Durante la fabricación de estas suspensiones
acuosas de cargas minerales que responden a los criterios
anteriores, ciertos procesos conducen a suspensiones acuosas
débilmente concentradas en materiales u orgánicos.
Es necesario entonces, concentrar estas
suspensiones para proponerlas al usuario final que utilice las
dichas suspensiones acuosas o para eliminar los solventes presentes
cuando estas cargas se aplican en forma de polvo.
Uno de los medios conocidos hasta ahora es la
concentración de estas suspensiones por un proceso de filtración,
pero estas filtraciones terminan hasta el momento en tortas
totalmente compactas a las que es necesario, por una parte añadir
dispersante luego de la etapa de filtración y, por otra parte
aplicar una fuerte energía mecánica para volverlas a llevar en
suspensión o transportar las suspensiones concentradas.
Por lo tanto, la solicitud de patente WO
00/39029 enseña al experto en la técnica que un proceso para
preparar una suspensión acuosa de carbonato de calcio consiste en
proseguir la etapa de filtración por una etapa de concentración
térmica, luego por una etapa de aplicación de energía mecánica para
colocar de nuevo en suspensión las partícula minerales, esto con la
adición de dispersante después de la etapa de filtración.
Confrontado con este problema de utilización
suplementaria de agente dispersante o la aplicación de una fuerte
energía mecánica, entonces el Solicitante encontró de manera
sorprendente, que según la invención el proceso de preparación de
suspensiones acuosas de materiales minerales caracterizado por una
filtración en dos etapas distintas permite resolver el problema y,
por tanto, se puede obtener una suspensión acuosa de materiales
minerales, directamente utilizables tras la etapa de filtración,
eventualmente seguida de una compresión, sin la obligación de
aplicar una etapa suplementaria tal como la adición del agente
dispersante después de la etapa de concentración o bien el uso de
energía mecánica para la re-suspensión de los
materiales minerales.
Así, es conocido (Solid-liquid
filtration and separation technology, A. Rushton, A.S. Ward, R.G.
Holdich, 1996; Filtration : Equipment selection Modelling and
process simulation, R.J. Wakeman, E.S. Tarleton, 1999; Pratique de
la filtration, J.P. Duroudier, 1999) filtrar suspensiones que no
contengan dispersante, pero el inconveniente que se desemboca en
tortas difícilmente redispersables.
Igualmente es conocido (JP
53-025646) introducir, en una suspensión acuosa de
carbonato de calcio, la mitad de la cantidad del dispersante antes
de filtrar la dicha suspensión y añadir la otra mitad después de la
etapa de filtración para obtener una suspensión altamente
concentrada en carbonato de calcio.
El experto en la técnica conoce igualmente otro
documento (GB 1 482 258) que revela un procedimiento de preparación
de suspensiones acuosas de carbonato de calcio precipitado (PCC)
aplicando un dispersante antes de la etapa de concentración por una
filtración en un sola etapa, pero este proceso presenta dos
importantes inconvenientes.
El primero consiste en la necesidad de utilizar
una presión de más de 17 bares para poder filtrar, así como en la
obligación de aplicar los equipos específicos dispersivos bien
particulares para dispersar la torta obtenida.
El segundo inconveniente del dicho método
reside en el hecho de que grandes cantidades de dispersante se
pueden encontrar en el filtrado, generando entonces problemas de
medio ambiente, ecológicos, tratamiento de desechos o incluso de
recirculación de aguas utilizadas en el resto del proceso así como
generando problemas de coste dadas las grandes cantidades de
dispersante aplicado.
Igualmente, la patente GB 1 463 974 describe un
método de filtración con una sola etapa que conduce a los mismos
inconvenientes mencionados anteriormente.
\newpage
Por lo tanto las técnicas conocidas por el
experto en la técnica lo llevan a utilizar el agente dispersante
sea totalmente después de la filtración o la mitad antes de la etapa
de filtración y la otra mitad después de la etapa de filtración o
entonces utilizar el agente dispersante antes de la etapa de
filtración, pero con la necesidad de aplicar por una parte, una
cantidad significativa del agente dispersante generando los
inconvenientes precitados, y de otro parte un equipo dispersivo bien
particular.
Se conoce incluso el documento WO 97/38940, que
describe un proceso de fabricación de carbonato de calcio sintético
llamado PCC que comprende una filtración del PCC, filtración, de
una parte, que requiere la adición de un dispersante (página 8,
línea 3 a 4 y página 8 líneas 20 a 24) y, por otra parte no emplea
dos etapas distintas de filtración operadas en continuo la una con
respecto a la otra, eventualmente seguidas de una compresión, sino
que emplea un dispersante.
Se conoce finalmente el documento US 4,166,582
EE.UU. documento que describe un proceso de trituración que
comprende las etapas a) a e); la etapa e) corresponde a una
concentración por filtración (columna 4 líneas
24-26), y esta filtración no comprende dos etapas
distintas; este documento indica además la necesidad de añadir una
cierta cantidad de dispersante (columna 4, líneas
28-30) con el fin de obtener una suspensión
utilizable.
De manera general, todas estas técnicas
conocidas hasta el día de hoy, tienen el inconveniente de conducir
a una gran dificultad del restablecimiento de la suspensión de la
torta si se desea obtener suspensiones altamente concentradas en
materia seca y que dispongan de una buena reología.
Así, uno de los propósitos de la invención es
proponer un proceso de preparación de suspensiones acuosas de
cargado y/o pigmentos minerales que tengan buena reología, es decir,
proponer un proceso de preparación de suspensiones acuosas de
materiales minerales fluidos, bombeables y transportable por el
usuario final inmediatamente después de la última etapa de
filtración, eventualmente seguida de una compresión, y ello para
pequeñas cantidades de dispersante aplicado y que permita el
control de las cantidades de dispersante presentes en el filtrado,
con el fin de obtener cantidades casi nulas de dispersante presente
en el filtrado.
Para cantidades casi nulas de dispersante
presente en el filtrado, se entiende que el final de la segunda
etapa corresponde con la aparición de dispersante en el filtrado.
Esta aparición de dispersante en el filtrado se cuantifica por una
medida de la conductividad eléctrica.
Este proceso de preparación, de acuerdo con la
invención, de suspensiones acuosas de materiales minerales fluidos,
bombeables transportable por el usuario final inmediatamente después
de la etapa de filtración, con pequeñas cantidades de dispersante
aplicado y permitiendo el control de cantidades de dispersante
presente en el filtrado, se caracteriza porque comprende una
filtración en dos etapas distintas, eventualmente seguida de una
compresión.
De manera más particular, estas dos etapas
distintas de filtración están compuestas de una primera etapa donde
se forma una precapa no aplicando ningún agente dispersante,
seguida de una segunda etapa continúa con la primera en presencia
de uno o varios agentes dispersantes, y de manera incluso más
particular, seguida de una segunda etapa de filtración que contiene
0,01% a 10%, preferiblemente de 0,1% al 2% en peso seco de
dispersante con respecto al peso seco de material mineral para
filtrar.
Esta precapa formada, el agua de la precapa es
remplazada en el momento de la segunda etapa por el agua de la
segunda etapa que contiene uno o varios agentes dispersantes de
manera que el o los dispersantes sean repartidos de manera
homogénea en toda la torta de filtración.
Hay que notar que durante toda la duración de la
filtración, la presión empleada tiene un valor del orden de la que
se utiliza corrientemente en los procedimientos de filtración
clásica. De manera aún más particular, este procedimiento según la
invención se caracteriza porque la cantidad de agentes dispersantes
presente en el filtrado está controlada y limitada por una medida
en continuo de la conductividad eléctrica del filtrado y porque la
etapa de filtración es detenida en el instante en que la
conductividad eléctrica del filtrado aumenta. Esta detención de la
filtración en el momento donde la conductividad eléctrica aumenta
corresponde a una cantidad casi nula de dispersante presente en el
filtrado.
Así, el procedimiento según la invención permite
obtener directamente suspensiones acuosas de materiales minerales
fluidos, bombeables y transportable inmediatamente después de la
etapa de filtración, eventualmente seguida de una compresión, con
cantidades reducidas de dispersante empleadas y cantidades casi
nulas de dispersante presentes en el filtrado.
Por esta razón, el o los agentes dispersantes
empleados son escogidos bien sea entre los dispersantes
corrientemente utilizados en el campo de la puesta en suspensión de
cargas minerales tales como por ejemplo los polifosfatos, los
poliacrilatos funcionarizados o no, y cualquier otro polímero de
función dispersante, o bien sea entre los surfactantes aniónicos,
catiónicos, no irónicos o incluso zwitteriónicos.
El procedimiento de preparación de suspensiones
acuosas de materiales minerales según la invención se caracteriza
porque la materia mineral puede ser escogida entre el carbonato de
calcio natural, del cual principalmente las diferentes cretas,
calcitas, mármoles o incluso escogido entre los carbonato de calcio
sintéticos tales como los carbonato de calcio precipitado en
diferentes estados de cristalización o incluso entre los carbonatos
mixtos de magnesio y de calcio tales como las dolomitas o incluso
entre el carbonato de magnesio, el carbonato de zinc, la cal, la
magnesia, el sulfato de bario tal como la barita, el sulfato de
calcio, la sílice, los sílico-magnésicos tales como
el talco, la wollastonita, las arcillas y otros
silito-aluminosos tales como los caolines, la mica,
los óxidos o hidróxidos de metales o alcalino térreos tales como el
hidróxido de magnesio, los óxidos de hierro, el óxido de cinc, el
óxido de titanio, los dióxidos de titanio bajo sus formas anatasa o
rutilo, y sus mezclas así, principalmente las mezclas de talco y de
carbonato de calcio.
De manera preferencial, el material mineral es
escogido entre el carbonato de calcio natural, el carbonato de
calcio sintético incluso denominado carbonato de calcio precipitado,
el dióxido de titanio y sus formas anatasa o rutilo, el caolín, el
hidróxido de aluminio, las arcillas o sus mezclas.
La suspensión acuosa de material mineral
obtenida es fluida, bombeable y transportable por parte del usuario
final inmediatamente después de la etapa de filtración,
eventualmente seguida de una compresión.
Esta suspensión acuosa de material mineral
obtenido contiene 0.01% a 10%, preferiblemente 0.1% a 2% en peso
seco de dispersantes con respecto al peso seco de material mineral
para filtrar, y es obtenida por el procedimiento según la
invención.
De manera más particular, el material mineral
puede ser escogido entre carbonato de calcio natural dentro del
cual principalmente las diferentes cretas, calcitas, mármoles o
incluso escogido entre los carbonatos de calcio sintéticos tales
como los carbonatos de calcio precipitados en diferentes estados de
cristalización o bien incluso entre los carbonato mixtos de
magnesio y calcio tales como las dolomitas, o incluso entre
carbonato de magnesio, el carbonato de cinc, la cal, la magnesia,
el sulfato de bario tal como la barita, el sulfato de calcio, la
sílice, los sílico-magnésicos tales como el talco,
la wollastonita, las arcillas y otros
sílico-aluminosos tales como los caolines, la mica,
los óxidos o hidróxidos de metales o de alcalino térreos tales como
el hidróxido de magnesio, los óxidos de hierro, el óxido de zinc,
el óxido de titanio, los dióxidos de titanio bajo sus formas
anatasa o rutilo, y sus mezclas así como principalmente las mezclas
de talco y de carbonato de calcio.
Otro objeto de la invención se refiere a la
utilización de suspensiones acuosas según la invención en el campo
del papel, de la pintura, del tratamiento de aguas así como
principalmente en el campo de los lodos de depuración, de la
detergencia, de la cerámica, de los cementos o de los aglutinantes
hidráulicos, de los trabajos públicos, de tintas y barnices, del
encolado de los textiles, o aún todo tipo de industria que necesite
el empleo de suspensiones pigmentarias concentradas y se refiere
más particularmente a la utilización de suspensiones acuosas según
la invención en los campos del papel, el tratamiento de aguas, de la
pintura y de la cerámica.
El alcance y el interés de la invención serán
percibidas mejor gracias a los ejemplos siguientes que no se
considerarán limitantes.
Este ejemplo ilustra la invención y se refiere a
la filtración de una suspensión acuosa de carbonato de calcio
natural y más particularmente de una creta de Champagne de diámetro
medio igual a 2 \mum.
Para hacer esto, se emplean 286,8 g de la
suspensión de creta que tenga una concentración en materia seca
igual a 20.3% y como aparato de filtración, un equipo de laboratorio
de la sociedad CHOQUENET constituido:
- de un marco en polipropileno que comprende una
cámara de 2.2 cm de longitud y 25 cm^{2} de sección,
- de dos placas de acero una de las cuales es
fija, que presentan dos canales sobre la cara interna, por los
cuales el filtrado es recogido,
- de dos uniones que aseguran la hermeticidad
entre las placas y el marco,
- de dos membranas filtrantes en polipropileno
de la sociedad SEFAR FYLTIS (referencia: F0149 AN)
La cámara de filtración (CF) puede ser
alimentada sucesivamente por un reservorio R1 que contiene la
suspensión del pigmento se va a concentrar después por un segundo
reservorio R2 que contiene la misma supresión precedente a la cual
será añadida una cantidad de dispersantes Co necesaria para la
obtención de una torta concentrada (ES_{2}) y fácilmente
abatible, es decir una torta que tiene una consistencia suficiente
para ser sacada de la cámara de filtración en un único elemento.
Otra alternativa consiste en que R2 no contenga más que una solución
de dispersante.
El procedimiento de filtración propiamente dicho
se desarrolla en dos etapas distintas (ver esquema 1):
1/durante una primera etapa, una precapa a
partir de la suspensión 1 es formada sobre las membranas
filtrantes
2/seguida de una segunda etapa donde la
filtración es efectuada a partir de la suspensión 2 que contiene el
dispersante.
Durante la segunda etapa, el agua contenida en
la precapa es reemplazada por el agua cargada en el dispersante
contenido en la suspensión 2 de manera que hacia el final de la
etapa de filtración, el dispersante está repartido de manera
homogénea en toda la torta de filtración.
En cada una de las etapas de filtración es
realizada bajo una presión de 5 bars.
La etapa de filtración es seguida por una etapa
de compresión bajo una presión de 15 bars y permite tener una torta
de filtración de sequedad.
La torta de filtración es sometida entonces a un
corte débil con el fin de obtener una suspensión incluso denominada
"pasta" fluida.
Esta capa es realizada con la ayuda de un
agitador mecánico estándar de laboratorio tipo RAYNERI provisto de
una pala adaptada. Cuando la suspensión es homogénea, procedemos a
medir su viscosidad (visco 2) con la ayuda de un viscosímetro
Brookfield^{TM} tipo RVT provisto de un módulo adaptado.
La suspensión según la invención, obtenida por
el procedimiento según la invención descrito más arriba y utilizando
0,2% en peso seco, con respecto al peso seco de creta seca, de un
poliacrilato de amonio de peso molecular en peso igual a 4500
g/mol, es entonces una suspensión acuosa de creta que tiene una
concentración en materia seca igual a 76.8% y una viscosidad
Brookfield^{TM} igual a 2900 mPa.s medida a 10 giros/ minuto e
igual a 518 mPa.s medida a 100 giros/minuto.
La etapa de filtración es detenida cuando la
conductividad eléctrica del filtrado medida con la ayuda de un
conductímetro HI8820N de Hanna Instruments (Portugal) aumenta, es
decir después de haber recogido 170.6 g de filtrado. El contenido
de dispersantes del filtrado es entonces casi nulo.
La suspensión así obtenida es fluida, bombeable
y transportable por el usuario final inmediatamente después de la
etapa de filtración.
Después de un almacenamiento de ocho días de la
suspensión según la invención, se efectúa una nueva medida de
viscosidad Brookfield^{TM} y después de la agitación del
recipiente que contiene la dicha suspensión. Se obtiene entonces
una viscosidad igual a 3770 mPa.s medidos a 10 giros/minuto igual a
645 mPa.s medidos a 100 giros/minuto demostrando que la suspensión
obtenida es fluida, bombeable y transportable, incluso después de
ocho horas de almacenamiento.
Este ejemplo ilustra la invención y concierne a
la filtración de una suspensión acuosa de carbonato de calcio
natural y más particularmente de un mármol de diámetro medio igual a
0,75 \mum.
Para realizar esto, con el mismo modo de
operación y el mismo material que en el ejemplo 1, se emplean de
una parte 173.2 g de la suspensión acuosa de mármol cuya
concentración en materia seca es igual a 27.6% y de otra parte 0.5%
en peso seco, en comparación con el peso seco del mármol de un
poliacrilato de sodio denominado párrafo Coatex DV834, para obtener
directamente una suspensión acuosa de mármol cuya concentración en
materia seca es igual a 72.1%, y cuya viscosidad Brookfield^{TM}
es igual a 635 mPa.s medida a 10 giros/minuto e igual a 240 mPa.s
medida a 100 giros/minuto.
La etapa de filtración se detiene cuando la
conductividad eléctrica del filtrado, medida con la ayuda de un
conductímetro HI8820N de Hanna Instruments (Portugal), aumenta, es
decir después de haber recogido 114,5 g de filtrado. El contenido
de dispersantes del filtrado es entonces casi nulo.
La suspensión así obtenida es fluida, bombeable
transportable por el usuario final inmediatamente después de la
etapa de filtración.
Después de un almacenamiento de ocho horas de la
suspensión según la invención, se efectúa una nueva medida de la
viscosidad Brookfield^{TM} después de la aplicación del recipiente
que contiene la dicha suspensión. Se obtiene entonces una
viscosidad Brookfield^{TM} igual a 1930 mPa.s medida a 10
giros/minuto e igual a 550 mPa.s medida a 100 giros/minuto
demostrando que la suspensión obtenida es fluida, transportable,
incluso después de ocho horas de almacenamiento.
Este ejemplo ilustra la invención y se relaciona
con la filtración de una suspensión acuosa de carbonato de calcio
precipitado (PCC) de diámetro medio igual a 0,9 \mum.
Para realizar esto, con el mismo modo de
operación y el mismo material que en el ejemplo 1, se emplean de
una parte 156 g de la suspensión acuosa de PCC cuya concentración en
materia seca es igual a 24% y de otra parte 1,0% en peso seco, con
respecto al peso seco de PCC, de un poliacrilato de sodio de peso
molecular en peso igual a 10000 g/mol,
para obtener directamente una suspensión acuosa de PCC cuya concentración en materia seca es igual a 65. 9%, y cuya viscosidad Brookfield^{TM} es igual a 4570 mPa.s medida a 10 giros por minuto igual a 930 mPa.s medida a 100 giros/minuto.
para obtener directamente una suspensión acuosa de PCC cuya concentración en materia seca es igual a 65. 9%, y cuya viscosidad Brookfield^{TM} es igual a 4570 mPa.s medida a 10 giros por minuto igual a 930 mPa.s medida a 100 giros/minuto.
La etapa de filtración es detenida cuando la
conductividad eléctrica del filtrado medida con la ayuda de un
conductímetro HI8820N de Hanna Instruments (Portugal) aumenta, es
decir después de haber recogido 123,7 g de filtrado. El contenido
en dispersantes del filtrado es entonces casi nulo.
La suspensión así obtenida es fluida, bombeable
transportable por el usuario final inmediatamente después de la
etapa de filtración.
Este ejemplo ilustra la invención y se refiere
la filtración de una suspensión acuosa de carbonato de calcio
natural y más particularmente de un mármol de diámetro medio igual a
0,6 \mum.
Para realizar esto, con el mismo modo de
operación y el mismo material que en el ejemplo 1, se emplean de
una parte 226,4 g de la suspensión acuosa de mármol cuya
concentración en materia seca es igual a 20.9% y de otra parte 1.0%
en peso seco, con respecto al peso seco de mármol de un poliacrilato
de sodio denominado Coatex DV 834, para obtener directamente una
suspensión acuosa de mármol cuya concentración en materia seca es
igual a 70,0%, y cuya viscosidad Brookfield^{TM} es igual a 1500
mPa.s medida a 10 giros/minuto igual a 670 mPa.s medida a 100
giros/minuto.
La etapa de filtración es detenida cuando la
conductividad eléctrica del filtrado medida con la ayuda de
conductímetro HI8820N de Hanna Instruments (Portugal) aumenta, es
decir después de haber recogido 177,7 g de filtrado el contenido de
dispersante del filtrado es entonces casi nulo.
La suspensión así obtenida es fluida, bombeable
transportable por el usuario final inmediatamente después de la
etapa de filtración
Después de un almacenamiento de ocho horas de la
suspensión según la invención, se efectuó una nueva medida de la
viscosidad Brookfield^{TM} después de la aplicación del recipiente
que contiene la dicha suspensión. Se obtiene entonces una
viscosidad Brookfield^{TM} igual a 1840 mPa.s medida a 10
giros/minuto igual a 750 mPa.s medida a 100 giros/minuto
demostrando que la suspensión obtenida es fluida, bombeable
transportable, incluso después de ocho horas de almacenamiento.
Este ejemplo ilustra la invención y se refiere a
la filtración de una suspensión acuosa de dióxido de titanio
comercializado por la sociedad Elementis bajo nombre RHD2.
Para realizar esto, con el mismo modo de
operación y el mismo material que en el ejemplo 1, se emplea de una
parte 390,9 g de la suspensión acuosa de dióxido de titanio cuya
concentración en materia seca es igual a 24,2% y de otra parte 0.
3% en peso seco, con respecto al peso seco de dióxido de titanio, de
un copolímero comercializado por la sociedad Coatex bajo el nombre
Coatex BR3, para obtener directamente una suspensión acuosa de
dióxido de titanio cuya concentración en materia seca es igual a
74,2% y cuya viscosidad Brookfield^{TM} es igual a 1100 mPa.s
medida a 10 giros/minuto igual a 460 mPa.s medida a 100
giros/minuto.
La etapa de filtración es detenida cuando la
conductividad eléctrica del filtrado medida con la ayuda de un
conductímetro HI8820N de Hanna Instruments (Portugal) aumenta, es
decir después de haber recogido 281.5 g de filtrado. El contenido
de dispersante del filtrado es entonces casi nulo.
La suspensión así obtenida es fluida, bombeable,
transportable por el usuario final inmediatamente después de la
etapa de filtración.
La misma es utilizada igualmente de manera
ventajosa en el campo de la pintura.
Este ejemplo ilustra la invención y se refiere a
la filtración de una suspensión acuosa de caolín comercializado por
la sociedad Imerys con el nombre SPS.
Para realizar esto, con el mismo modo de
operación y el mismo material que en el ejemplo 1, se emplean de
una parte 229,1 g de la suspensión acuosa de caolín cuya
concentración en materia seca es igual a 23,9% y de otra parte 0,2%
en peso seco, con respecto al peso seco de caolín, de un
poliacrilato de sodio de peso molecular en peso igual a 4500 g/mol,
para obtener directamente una suspensión acuosa de caolín cuya
concentración en materia seca es igual a 68,0% y cuya viscosidad
Brookfield^{TM} es igual a 1590 mPa.s medida a 10 giros/minuto
igual a 655 mPa.s medida a 100 giros/minuto.
La etapa de filtración es detenida cuando la
conductividad eléctrica del filtrado medida con la ayuda de un
conductímetro HI8820N de Hanna Instruments (Portugal) aumenta, es
decir después de haber recogido 167,7 g de filtrado. El contenido
en dispersante en el filtrado es entonces casi nulo.
La suspensión así obtenida es fluida, bombeable
y transportable por el usuario final inmediatamente después de la
etapa de filtración.
Este ejemplo ilustra la invención y se refiere a
la filtración de una suspensión acuosa de hidróxido de aluminio
comercializada por la sociedad Martinswerk bajo el nombre de OL
104.
Para realizar esto, con el mismo modo de
operación y el mismo material que del ejemplo 1, se emplean de una
parte 201,0 g de la suspensión acuosa de hidróxido de aluminio cuya
concentración en materia seca es igual a 25,3% y de otra parte
0,25% en peso seco, con respecto al peso seco de hidróxido de
aluminio, de un copolímero de peso molecular en peso igual a 3500
g/mol y compuesto de ácido acrílico y de metaacrilato de
metoxipolietilenglicol de peso molecular 2000 totalmente
neutralizado con soda para obtener directamente una suspensión
acuosa de hidróxido de aluminio cuya concentración en materia seca
es igual a 71,8%, y cuya viscosidad Brookfield^{TM} es igual a
230 mPa.s medida a 10 giros/minuto igual a 230 mPa.s medida a 100
giros/minuto.
La etapa de filtración es detenida cuando la
conductividad eléctrica del filtrado medida con la ayuda de un
conductímetro HI8820N de Hanna Instruments (Portugal) aumenta, es
decir después de haber recogido 144,2 g de filtrado. El contenido
de dispersante del filtrado es entonces casi nulo.
La suspensión así obtenida es fluida, bombeable
y transportable por el usuario final inmediatamente después de la
etapa de filtración.
Este ejemplo se refiere a la utilización de una
suspensión acuosa de carga mineral según la invención en el dominio
papelero, y más particularmente se refiere a la medición de las
propiedades ópticas de la suspensión del ejemplo 4 obtenido según
la invención y más particularmente a la determinación del valor de
la capacidad de difusión de la luz visible de la suspensión acuosa
del ejemplo 4 así como de los valores de brillo intrínseco del
pigmento obtenido por filtración.
Esta capacidad de difusión de la luz visible es
expresada por un coeficiente de difusión de la luz S que es el
coeficiente de Kubleka-Munk de difusión de la luz,
determinado por el método bien conocido por el experto en la
técnica descrito en las publicaciones de Kubelka et Munk
(Zeitschrift für Technische Physik 12, 539, (1931)), de Kubelka (J.
Optical Soc. Am. 38(5), 448, (1948) et J. Optical Soc. Am.
44(4), 330, (1954)).
Para realizar esto, se dispone entonces de una
hoja de papel sintética vendida por la sociedad Arjo Wiggins Teape
bajo el nombre Synteape.
Antes de ser satinado con la ayuda de una
máquina de satinar de tipo Hand Coater modelo KC202, esta hoja de
papel de dimensión 26 cm x 18 cm y de un peso específico de 60 a 65
g/m^{2} es pesada y después puesta bajo un rayo luminoso de
longitud de onda igual a 457 nm sobre una placa negra mediante un
espectrofotómetro Elrepho^{TM} 3000 de Datacolor (Suiza) para
determinar el factor de reflectancia R_{b} del papel no satinado
sobre el fondo negro.
La suspensión que se va a probar, formulada con
un aglutinante (12 partes de aglutinante
estireno-acrílico Acronal^{TM} S360D por 100 g
secos de carga mineral por probar) es aplicada entonces sobre esta
hoja de papel prepesada con la ayuda de una máquina de satinar del
tipo Hand Coater modelo KC202.
La hoja de papel así satinada a diferentes pesos
de capa comprendidos entre 5 y 50 gramos/m^{2} es sometida
entonces a un rayo luminoso de longitud de onda igual a 450 nm por
medio de un espectrofotómetro Elrepho^{TM} 3000 de Datacolor
(Suiza) sobre una placa negra para determinar el factor de
reflectancia del papel sobre el fondo negro R_{0} y sobre una
pila de al menos 10 hojas de papel no satinado para determinar el
factor de reflectancia de los papeles satinados sobre el fondo
blanco R_{1}, siendo r el factor de reflectancia de la pila de
hojas de papel no satinado.
Se determina entonces el factor de reflectancia
R_{SC} de la capa sola, sobre fondo negro, mediante la
fórmula:
así como la transmisión T_{SC} de
la
capa
A partir de estas dos cantidades, es posible
calcular un valor teórico de reflectancia R_{\infty} para una
capa de espesor finito dada por la fórmula:
Así, a partir de esta fórmula el coeficiente de
difusión de la luz S del pigmento estudiado puede ser calculado
para cada peso de capa sabiendo que para un peso de capa P
dónde
y
Este coeficiente de difusión de la luz S es
trazado en función del peso de la capa y el valor S para un peso de
capa igual a 20/m^{2} es determinado por interpolación.
En el caso presente el valor S obtenido es igual
157 m^{2}/gramo y es del todo comparable con los valores
obtenidos para las suspensiones de carbonato de calcio de la técnica
anterior obtenidos según los medios clásicos de concentración
térmica.
Además se determina el brillo a 75ºC TAPPI de la
hoja de papel precedentemente satinada antes del satinado mediante
el paso del papel satinado por el medidor de brillo del laboratorio
Lehmann^{TM}. Se obtiene entonces para el papel satinado con la
ayuda de la mezcla de satinado que contiene la suspensión acuosa de
carbonato de calcio del ejemplo 4 un brillo a 75ºC TAPPI igual a
63,5.
El papel satinado es igualmente satinado con la
ayuda de una supersatinadora de nueve zonas de contacto entre los
dos rodillos, comercializada por Kleinewefers.
El brillo a 75ºC TAPPI es entonces igual
69,3.
Claims (5)
1. Procedimiento de preparación de suspensiones
acuosas de materiales minerales fluidos, bombeables y transportables
por el usuario final inmediatamente después de la etapa de
filtración, eventualmente seguido de una compresión, con cantidades
reducidas de dispersantes empleadas y que permite el control de las
cantidades de dispersantes presentes en el filtrado,
caracterizado porque incluye una filtración en dos etapas
distintas operadas en continuo la una con respecto a la otra,
eventualmente seguidas de una compresión.
2. Procedimiento de preparación de suspensiones
acuosas de materiales minerales según la reivindicación 1,
caracterizado porque las dos etapas distintas de la
filtración están constituidas de una primera etapa en la cual se
forma una precapa que no emplee ningún agente dispersante seguida de
una segunda etapa continua a la primera en presencia de uno o
varios agentes dispersantes, en el curso de la cual el agua de la
precapa es reemplazada por el agua de la segunda etapa de
filtración que contiene uno o varios agentes dispersantes.
3. Procedimiento de preparación de suspensiones
acuosas de materias minerales, según una de las reivindicaciones 1
o 2, caracterizado porque la cantidad de agente dispersante
utilizado en la segunda etapa está comprendida entre 0,01% y 10%,
preferencialmente entre 0,1 y 2% en peso seco de dispersante con
respecto al peso seco de materia mineral que se va a filtrar.
4. Procedimiento de preparación de suspensiones
acuosas de materiales minerales según una de las reivindicaciones 1
a 3, caracterizado porque la cantidad de agente dispersante
presente en el filtrado es controlada y limitada por una medida en
continuo de la conductividad eléctrica del filtrado y porque la
etapa de filtración es detenida desde el instante en que la
conductividad eléctrica del filtrado aumenta.
5. Procedimiento de preparación de suspensiones
acuosas de materiales minerales según una de las reivindicaciones 1
a 4, caracterizado porque el material mineral es escogido
entre carbonato de calcio natural tales como las diferentes cretas,
calcitas, mármoles o aun escogido entre los carbonatos de calcio
sintéticos tales como los carbonatos de calcio precipitados en
diferentes estados de cristalización o bien aun escogido entre los
carbonatos mixtos de magnesio y de calcio tales como las dolomitas o
aún entre carbonato de magnesio, el carbonato de zinc, la cal, la
magnesia, el sulfato de bario tal como la barita, el sulfato de
calcio, la sílice, sílica-magnesios, tales como el
talco, wollastonita, las arcillas y los sílicoaluminosos tales como
los caolines, la mica, los óxidos o hidróxidos de metales o de
alcalino térreos, tales como el hidróxido de magnesio, los óxidos de
hierro, el óxido de zinc, el óxido de titanio, los dióxidos de
titanio, bajo sus formas anatasa o rutilo, y sus mezclas, y
preferencialmente escogido entre el carbonato de calcio natural, el
carbonato de calcio sintético, incluso llamado carbonato de calcio
precipitado, el dióxido de titanio bajo sus formas anatasa o rutilo,
el caolín, el hidróxido de aluminio, las arcillas o sus mezclas.
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