ES2609090T3 - Proceso para la preparación de una solución acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrógeno alcalinotérreo y su uso - Google Patents

Proceso para la preparación de una solución acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrógeno alcalinotérreo y su uso Download PDF

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Abstract

Proceso para la preparación de una solución acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrógeno alcalinotérreo, comprendiendo el proceso las etapas de: a) proporcionar agua, b) proporcionar al menos una sustancia que comprenda al menos un carbonato alcalinotérreo y opcionalmente al menos un hidróxido alcalinotérreo en una cantidad menor con respecto al carbonato alcalinotérreo, estando la al menos una sustancia en una forma seca o en una forma acuosa, c) proporcionar CO2, d) combinar bien: (i) el agua de la etapa a), la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinotérreo y el opcional al menos un hidróxido alcalinotérreo de la etapa b) y el CO2 de la etapa c), o bien (ii) el agua de la etapa a) y la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinotérreo y el opcional al menos un hidróxido alcalinotérreo de la etapa b) para obtener una suspensión acuosa alcalina de la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinotérreo y el opcional al menos un hidróxido alcalinotérreo, y posteriormente combinar la suspensión acuosa alcalina con el CO2 de la etapa c) para obtener una suspensión S resultante que tiene un pH de entre 6 y 9, conteniendo la suspensión S resultante partículas, e) filtrar al menos una parte de la suspensión S resultante pasando al menos una parte de la suspensión resultante S a través de un dispositivo de filtración para obtener la solución acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrógeno alcalinotérreo, en el que la solución acuosa obtenida después de la filtración tiene un valor de turbidez menor de 1 NTU y tiene una concentración de calcio, como carbonato cálcico, de 50 a 650 mg/l, f) someter al menos una parte o todas las partículas de las suspensiones S resultantes a una etapa de división de partículas, en el que la etapa f) puede tener lugar antes de y/o paralela a y/o después de la etapa e), 25 en el que las partículas de la suspensión S resultante que se obtiene en la etapa d) representan un área superficial de partículas total (SSAtotal) que es al menos 1000 m2/tonelada de la suspensión S resultante, y en el que la suspensión S resultante que se obtiene en la etapa d) tiene un contenido de sólidos en el intervalo del 1 al 35 % en peso, basado en el peso total de la suspensión S resultante, con la condición de que una adición del CO2 de la etapa c) no tenga lugar antes de una adición de la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinotérreo y el opcional al menos un hidróxido alcalinotérreo de la etapa b), en el que la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinotérreo y el opcional al menos un hidróxido alcalinotérreo de la etapa b) tiene un tamaño de partícula medio en peso (d50) en el intervalo de 0,1 μm a 1 mm, y en el que la etapa f) de división de partículas es una etapa de molienda y/o de triturado, y en el que el proceso se caracteriza por que la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinotérreo y el opcional al menos un hidróxido alcalinotérreo de la etapa b) se selecciona del grupo que comprende mármol, caliza, tiza, cal semi calcinada, caliza dolomítica, dolomita calcárea, dolomita semi calcinada, dolomita calcinada y carbonato cálcico precipitado, y el proceso se lleva a cabo en un sistema reactor que comprende al menos un tanque, al menos un dispositivo de filtración y medios que conectan el tanque y el al menos un dispositivo de filtración, en el que el tanque se conecta a un dispositivo de triturado y/o molienda en el que al menos una parte de las partículas contenidas en la suspensión S resultante se someten a una reducción del tamaño de partícula y el dispositivo de molienda y/o trituración se dispone de tal manera que solamente una parte de la suspensión S resultante que está contenida en el tanque se hace pasar a través del dispositivo de trituración y/o molienda antes de circular de vuelta al tanque.

Description

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DESCRIPCION
Proceso para la preparacion de una solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo y su uso
La presente invention se refiere al campo de un proceso para producir una solucion de carbonato de hidrogeno alcalinoterreo acuoso y al uso de tales soluciones.
El carbonato calcico se usa extensamente en la industria del papel como un componente de carga en el papel. Es una carga de bajo coste y de alto brillo usado para aumentar el brillo y la opacidad de la hoja. Su uso se ha aumentado drasticamente en las ultimas decadas debido a la conversion de fabrication de papel acida a alcalina en los molinos de papel. Se usan tanto carbonatos calcicos naturales como sinteticos en la industria del papel. El carbonato natural, o la caliza, se muelen hasta un tamano de partlcula pequeno antes de su uso en el papel, mientras que el carbonato calcico sintetico se fabrica mediante una reaction de precipitation y se denomina por lo tanto carbonato calcico precipitado (PCC).
Ademas de su uso en la industria de fabricacion de papel, el carbonato calcico precipitado tambien se usa para diversos fines distintos, por ejemplo como carga o pigmento en las industrias de la pintura y como una carga funcional para la fabricacion de materiales plasticos, plastisoles, compuestos de sellado, tintas de impresion, goma, pasta de dientes, cosmeticos, comida, productos farmaceuticos, etc.
El carbonato calcico precipitado existe en tres formas cristalinas primarias: calcita, aragonita y vaterita, y hay muchos polimorfos diferentes (habitos cristalinos) para cada una de estas formas cristalinas. La calcita tiene una estructura trigonal con habitos cristalinos tlpicos tales como escalenoedrico (S-PCC), romboedrico (R-PCC), prismatico hexagonal, pinacoidal, coloidal (C-PCC), cubico y prismatico (P-PCC). La aragonita es una estructura ortorrombica con habitos cristalinos tlpicos de cristales prismaticos hexagonales geminados, as! como una variedad diversa de formas prismatica alargada delgada, de hoja curvada, piramidal empinada, cristales en forma de cincel, de arbol ramificado y coral o tipo gusano.
Normalmente, el PCC se prepara introduciendo CO2 en una suspension acuosa de hidroxido calcico, la denominada leche de cal
Ca(OH)2 + CO2 ^ CaCO3 + H2O.
Hay numerosas solicitudes de patente conocidas por el experto en la materia que describen la preparacion de carbonato calcico precipitado. Una de ellas es el documento EP 1 966 092 B1, donde el carbonato calcico precipitado obtenido es solamente un subproducto del secuestro del CO2. Otra es el documento WO 2010/12691, desvelando este documento la production de PCC por la adicion de un hidroxido alcalinoterreo al agua que contiene iones alcalinoterreos.
La Solicitud de Patente Internacional WO 2006/008242 A1, por ejemplo, describe la produccion de carbonato calcico o carbonato magnesico de alta pureza a partir de una materia prima que comprende oxido metalico mixto que comprende Ca o Mg, en la que la materia prima se hace contactar con un gas que contiene CO2 para secuestrar el CO2 y en una etapa adicional el carbonato calcico o el carbonato magnesico de alta pureza se precipitan a partir de la solucion acuosa que resulto de poner en contacto la materia prima con el CO2.
Ademas de los campos anteriormente mencionados, el carbonato calcico tambien puede usarse en el campo del tratamiento y la mineralization de agua.
El agua para beber se ha vuelto escasa. Incluso en palses que son ricos en agua, no todas las fuentes y los reservorios son adecuados para la produccion de agua para beber, y muchas fuentes de hoy en dla estan amenazadas por un deterioro dramatico de la calidad del agua. El agua de suministro usada inicialmente para fines de bebida fue principalmente agua de superficie y agua subterranea. Sin embargo, el tratamiento de agua de mar, salmuera, aguas salobres, aguas de deshecho y aguas de efluentes contaminantes esta ganando mas y mas importancia por razones medioambientales y economicas.
Para recuperar el agua a partir de agua de mar o agua salobre, para usos potables, se conocen varios procesos, que son de importancia considerable para areas secas, regiones costeras e islas marinas, y tales procesos comprenden destilacion, procesos electrollticos as! como osmoticos u osmoticos inversos. El agua obtenida por tales procesos es muy blanda y tiene un valor de pH bajo debido a la carencia de sales tamponantes de pH, y de esta manera, tiende a ser altamente reactiva y salvo que se trate, puede crear dificultades de corrosion graves durante su transporte en tuberlas convencionales. Adicionalmente, el agua desalinizada sin tratar no puede usarse directamente como una fuente de agua para beber. Para prevenir la disolucion de sustancias indeseables en sistemas de tuberlas, para evitar la corrosion de las obras del agua tales como tuberlas y valvulas y para hacer el
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agua mas palatable, es necesario mineralizar el agua.
Los procesos convencionales que se usan principalmente para la mineralization del agua son disolucion de cal por filtration de dioxido de carbono y de lechos de caliza. Otros procesos de remineralizacion menos comunes, comprenden, por ejemplo, la adicion de cal hidratada y carbonato sodico, la adicion de sulfato calcico y bicarbonato sodico o la adicion de cloruro calcico y bicarbonato sodico.
El proceso de la cal implica el tratamiento de la solution de lima con agua acidificada con CO2, en el que esta implicada la siguiente reaction:
Ca(OH)2 + 2 CO2 ^ Ca2+ + 2 HCO3-
Como puede deducirse del esquema de reaccion anterior, son necesarios dos equivalentes de CO2 para convertir un equivalente de Ca(OH)2 en Ca2+ y bicarbonato para la remineralizacion. Este metodo es dependiente de la adicion de dos equivalentes de CO2 para convertir los iones de hidroxido alcalino en las especies tamponantes HCO3'. Para la remineralizacion de agua, se prepara una solucion de hidroxido calcico saturada, comunmente llamada agua de cal, del 0,1 - 0,2 % en peso basado en el peso total, a partir de una leche de cal (normalmente como mucho al 5 % en peso). Por lo tanto, debe usarse un saturador para producir el agua de cal y son necesarios grandes volumenes de agua para lograr el nivel diana de remineralizacion. Un inconveniente adicional de este metodo es que la cal hidratada es corrosiva y requiere un manejo apropiado y un equipo especlfico. Adicionalmente, una adicion poco controlada de la cal hidratada al agua blanda puede dar lugar a desplazamientos de pH indeseados debido a la ausencia de las propiedades tamponantes de la cal.
El proceso de filtracion de lechos de caliza comprende la etapa de pasar el agua blanda a traves de un lecho de caliza granular disolviendo el carbonato calcico en el flujo de agua. Poner en contacto la caliza con agua acidificada con CO2 mineraliza el agua de acuerdo con:
CaCO3 + CO2 + H2O ^ Ca2+ + 2 HCO3-
A diferencia del proceso de cal, solamente es estequiometricamente necesario un equivalente de CO2 para convertir un equivalente de CaCO3 en Ca2+ y bicarbonato para la remineralizacion. Ademas, la caliza no es corrosiva y debido a las propiedades tamponantes del CaCO3 se previenen los desplazamientos de pH principales.
Una ventaja adicional del uso de carbonato calcico en comparacion con la cal es su huella de dioxido de carbono muy baja. Para producir una tonelada de carbonato calcico se emiten 75 kg de CO2, mientras que se emiten 750 kg de CO2 para la production de una tonelada de cal. Por lo tanto, el uso de carbonatos alcalinoterreos tales como el marmol, la dolomita o solamente la dolomita calcinada en lugar de la cal presentan algunos beneficios medioambientales.
La velocidad de disolucion del carbonato calcico granular, sin embargo, es lenta y se requieren filtros para este proceso. Esto induce una huella considerable de estos filtros y se requieren superficies de planta grandes para los sistemas de filtracion de lechos de caliza.
Los metodos para la remineralizacion de agua usando leche de cal o una suspension de cal se describen en el documento US 7.374.694 y el documento EP 0 520826. El documento US 5.914.046 describe un metodo para reducir la acidez en descargas efluentes usando un lecho de caliza pulsado.
El documento WO 2010/12691 desvela un proceso para el tratamiento de agua que contiene al menos sales de calcio y/o de magnesio a traves de membranas de tipo osmosis inversa. El proceso comprende al menos una etapa de recuperation de agua que se desaliniza al menos parcialmente, una etapa de recuperation de un concentrado que se origina a partir de las membranas y que contiene bicarbonatos, una etapa de inyeccion de CO2 o un acido en el agua al menos parcialmente desalinizada y una etapa de remineralizacion del agua al menos parcialmente desalinizada. El CO2 se anade a la solucion de bicarbonato para descarbonatar la concentration y para formar aglomerados de carbonatos calcicos fuera de los bicarbonatos.
El presente solicitante tambien conoce las siguientes Solicitudes de Patente Europea sin publicar en el campo del tratamiento del agua.
La Solicitud de Patente Europea 11 175 012,1 describe un metodo para la remineralizacion de agua desalinizada y fresca que contiene un cierto nivel de dioxido de carbono inyectando una suspension de carbonato calcico micronizado en agua de suministro.
La Solicitud de Patente Europea 10 172 771,7 describe un metodo para la remineralizacion de agua desalinizada y fresca inyectando una suspension de carbonato calcico micronizado.
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Finalmente, la Solicitud de Patente Europea 11 179 541,5 describe un metodo para la remineralizacion de agua combinando una solucion de carbonato calcico y agua de suministro.
En las tres Solicitudes de Patente Europea sin publicar del campo del tratamiento de agua no se da indicacion acerca del area superficial especlfica (SSA) de los carbonatos alcalinoterreos usados. A partir del tamano de partlcula medio al que se hace referencia en los ejemplos de estas solicitudes de patentes no es posible calcular el area superficial especlfica (SSA) de los productos correspondientes. No se da indicacion con respecto a la influencia del area superficial especlfica en una produccion eficiente de una solucion de carbonato alcalinoterreo. Ademas, no se da indicacion con respecto a una division de partlculas in situ en paralelo para mejorar el proceso.
Las tecnicas anteriores relevantes distintas son los documentos US 2 390 095, WO 2010/107320, JP 2002 173323 y WO 03/086973.
De esta manera, considerando los inconvenientes de los procesos conocidos para la mineralizacion o remineralizacion del agua, es el objeto de la presente invencion proporcionar un proceso alternativo y mejorado para la mineralizacion del agua.
Otro objeto de la presente invencion es proporcionar un proceso para la mineralizacion de agua que no requiera un compuesto corrosivo, y de esta manera, evita el dano de incrustacion, elimina la necesidad de equipo resistente a la corrosion y proporciona un ambiente seguro para la gente que trabaja en la planta. Tambien serla deseable proporcionar un proceso que sea medioambientalmente amigable y que requiera bajas cantidades de dioxido de carbono cuando se compara con los procesos de remineralizacion de agua con cal de hoy en dla.
Otro objeto de la presente invencion es proporcionar un proceso para la mineralizacion de agua, en el que la cantidad de minerales puede ajustarse a los valores requeridos.
Los anteriores y otros objetos se resuelven mediante la provision de un proceso para la preparacion de una solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo, comprendiendo el proceso las etapas de:
a) proporcionar agua,
b) proporcionar al menos una sustancia que comprenda al menos un carbonato alcalinoterreo y opcionalmente al menos un hidroxido alcalinoterreo en una cantidad menor con respecto al carbonato alcalinoterreo, estando la al menos una sustancia en una forma seca o en una forma acuosa,
c) proporcionar CO2,
d) combinar bien:
(i) el agua de la etapa a), la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa b) y el CO2 de la etapa c), o bien
(ii) el agua de la etapa a) y la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa b) para obtener una suspension acuosa alcalina de la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo, y posteriormente combinar la suspension acuosa alcalina con el CO2 de la etapa c) para obtener una suspension S resultante que tiene un pH de entre 6 y 9, conteniendo la suspension S resultante partlculas,
e) filtrar al menos una parte de la suspension S resultante pasando al menos una parte de la suspension resultante S a traves de un dispositivo de filtracion para obtener la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo, en el que la solucion acuosa obtenida despues de la filtracion tiene un valor de turbidez menor de 1 NTU y tiene una concentracion de calcio, como carbonato calcico, de 50 a 650 mg/l,
f) someter al menos una parte o todas las partlculas de las suspensiones S resultantes a una etapa de division de partlculas,
en el que la etapa f) puede tener lugar antes de y/o paralela a y/o despues de la etapa e),
en el que las partlculas de la suspension S resultante que se obtiene en la etapa d) representan un area superficial de partlculas total (SSAtotal) que es al menos 1000 m2/tonelada de la suspension S resultante, y en el que la suspension S resultante que se obtiene en la etapa d) tiene un contenido de solidos en el intervalo del 1 al 35 % en peso, basado en el peso total de la suspension S resultante, con la condicion de que una adicion del CO2 de la etapa c) no tenga lugar antes de una adicion de la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa b),
en el que la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa b) tiene un tamano de partlcula medio en peso (cfe0) en el intervalo de 0,1 pm a 1 mm, y
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en el que la etapa f) de division de partlculas es una etapa de molienda y/o de triturado, y
en el que el proceso se caracteriza por que la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa b) se selecciona del grupo que comprende marmol, caliza, tiza, cal semi calcinada, caliza dolomltica, dolomita calcarea, dolomita semi calcinada, dolomita calcinada y carbonato calcico precipitado, y
el proceso se lleva a cabo en un sistema reactor que comprende al menos un tanque, al menos un dispositivo de filtracion y medios que conectan el tanque y el al menos un dispositivo de filtracion,
en el que el tanque se conecta a un dispositivo de triturado y/o molienda en el que al menos una parte de las partlculas contenidas en la suspension S resultante se someten a una reduccion del tamano de partlcula y el dispositivo de molienda y/o trituracion se dispone de tal manera que solamente una parte de la suspension S resultante que esta contenida en el tanque se hace pasar a traves del dispositivo de trituracion y/o molienda antes de circular de vuelta al tanque.
Cuando se conoce el area superficial especlfica de la sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo, la superficie de partlcula total de la suspension acuosa alcalina de la etapa d) puede despues ajustarse facilmente. De forma alternativa, el area superficial especlfica de la sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo ha de determinarse por el metodo que se conoce por un experto en la materia y que se indica en la Normativa ISO 9277.
De acuerdo con otro aspecto de la presente invencion, se proporciona el uso de una solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo obtenido por el proceso de la presente invencion para la produccion de un carbonato alcalinoterreo precipitado, y en particular para la produccion de un carbonato calcico precipitado.
De acuerdo con todavla otro aspecto de la presente invencion, se proporciona el uso de una solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo obtenido por el proceso de la presente invencion para la produccion de hidromagnesita precipitada.
De acuerdo con un aspecto adicional de la presente invencion, se proporciona el uso de una solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo obtenido por el proceso de la presente invencion para la mineralizacion de agua.
Incluso para otro aspecto de la presente invencion se proporciona un proceso para la mineralizacion de agua, comprendiendo el proceso las siguientes etapas:
I) proporcionar agua de suministro,
II) proporcionar una solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo obtenido por el proceso de la presente invencion, y
III) combinar el agua de suministro de la etapa I) y la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo de la etapa II) para obtener agua mineralizada.
Un proceso para la produccion de un carbonato alcalinoterreo precipitado puede comprender las siguientes etapas:
IV) proporcionar una solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo, y
V) calentar la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo de la etapa IV) para obtener el carbonato alcalinoterreo precipitado y/o
VI) anadir al menos un hidroxido alcalinoterreo u oxido alcalinoterreo a la solucion de la etapa IV) para obtener el carbonato alcalinoterreo precipitado.
Las realizaciones ventajosas de la presente invencion se definen en las sub-reivindicaciones correspondientes.
De acuerdo con una realization de la presente invencion, las partlculas de la suspension S resultante representan un area superficial de partlcula total (SSAtotal) que esta en el intervalo de 5.000 - 5.000.000 m2/tonelada de la suspension S resultante, preferentemente en el intervalo de 10.000 a 5.000.000 m2/tonelada de la suspension S resultante, y mas preferentemente en el intervalo de 70.000 - 5.000.000 m2/tonelada de la suspension S resultante, por ejemplo 100.000 a 500.000 m2/tonelada.
De acuerdo con la presente invencion, la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa b) se selecciona del grupo que comprende marmol, caliza, tiza, cal semi calcinada, caliza calcinada, caliza dolomltica, dolomita calcarea, dolomita semi calcinada, dolomita calcinada y carbonato calcico precipitado, por ejemplo de estructura cristalina de mineral calcltico, aragonltico y/o vaterltico, por ejemplo a partir de des-endurecimiento de agua por la adicion de Ca(OH)2. El uso de marmol, caliza, tiza y dolomita se prefiere debido a que son minerales de origen natural y la turbidez de la
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calidad del agua de bebida final se garantiza usando una solucion acuosa transparente que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo que se produce usando estos minerales de origen natural. Los depositos de marmol natural contienen principalmente impurezas de silicato insoluble acido. Sin embargo, tales silicatos insolubles acidos, a veces coloreados, no afectan a la calidad del agua final con respecto a la turbidez cuando se usa el producto que se prepara a traves del proceso de la presente invencion.
Ademas, las suspensiones o las soluciones preparadas usando minerales de origen natural tales como marmol, caliza, tiza o dolomita contienen esencialmente elementos traza saludables que mejoran la calidad del agua de bebida.
El opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo es preferentemente hidroxido calcico y/o hidroxido magnesico. Debido al hecho de la muy baja solubilidad del Mg(OH)2 en agua en comparacion con el Ca(OH)2 la velocidad de reaccion del Mg(OH)2 con CO2 es muy limitada y en presencia de Ca(OH)2 en suspension la reaccion del COI2 con Ca(OH)2 se prefiere mucho mas. Sorprendentemente, usando el proceso de la presente invencion es posible producir una suspension de carbonato de hidrogeno alcalinoterreo rica en Mg(HCO3)2 tambien en presencia de Ca(OH)2 en la suspension.
De acuerdo con otra realizacion la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa b) tiene un tamano de partlcula medio en peso (0(50) en el intervalo de 0,7 pm a 100 pm.
La al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa b) tiene preferentemente un area superficial especlfica en el intervalo de 0,01 a 200 m2/g, y mas preferentemente en el intervalo de 1 a 100 m2/g.
La frase “area superficial especlfica (SSA)" en el significado de la presente invencion describe la propiedad material de los pigmentos/minerales/solidos que mide el area de superficie por gramo de pigmentos. La unidad es m2/g.
La frase “area superficial de partlcula total (SSAtotal)" en el significado de la presente invencion describe el area superficial total por tonelada de suspension S.
En una realizacion preferida de la presente invencion, la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa b) tiene un contenido de acido clorhldrico (HCl) insoluble del 0,02 al 90 % en peso, preferentemente del 0,05 al 15 % en peso, basado en el peso total de la sustancia seca. El contenido de HCl insoluble pueden ser, por ejemplo, minerales tales como cuarzo, silicato, mica y/o pirita.
De acuerdo con todavla otra realizacion de la presente invencion, la suspension S resultante que se obtiene en la etapa d) tiene un contenido de solidos en el intervalo del 3 al 35 % en peso, mas preferentemente en el intervalo del 5 al 35 % en peso, basado en el peso total de la suspension S resultante.
El agua de la etapa a) se selecciona preferentemente de agua destilada, agua del grifo, agua desalinizada, salmuera, agua de deshecho tratada o agua natural tal como agua subterranea, agua superficial o agua de lluvia. Tambien puede contener entre 10 y 2.000 mg de NaCl por litro.
De acuerdo con una realizacion de la presente invencion el CO2 se selecciona de dioxido de carbono gaseoso, dioxido de carbono llquido, dioxido de carbono solido o una mezcla gaseosa de dioxido de carbono y al menos un gas distinto y es preferentemente dioxido de carbono gaseoso. Cuando el CO2 es una mezcla gaseosa de dioxido de carbono y al menos otro gas distinto, entonces la mezcla gaseosa es un dioxido de carbono que contiene gas de combustion agotado de procesos industriales como procesos de combustion o procesos de calcinacion o similares. El CO2 tambien puede producirse haciendo reaccionar un carbonato alcalino y/o alcalinoterreo con acido. Adicionalmente, puede producirse por la combustion de compuestos organicos, tales como alcohol etllico, madera y similares, o por fermentacion. Cuando se usa una mezcla gaseosa de dioxido de carbono y al menos un gas distinto, entonces el dioxido de carbono esta presente en el intervalo del 8 a aproximadamente el 99 % en volumen, y preferentemente en el intervalo del 10 al 25 % en volumen, por ejemplo el 20 % en volumen. De acuerdo con una realizacion muy preferida, el CO2 es CO2 gaseoso puro con una pureza de > 99 %, por ejemplo una pureza de > 99,9 %.
A la luz de un concepto ecologico, es deseable seguir tan lejos como sea posible el protocolo de Kioto de la reduccion de la combustion de fuentes petroqulmicas y reducir el CO2 derivado de petroqulmicos de tal manera que el CO2 usado para los procesos tenga un decaimiento 14C a 12C de al menos 500, mas preferido al menos 800, lo mas preferido al menos 850 a 890 de decaimiento por h y por g de C en el CO2.
Siguiendo el protocolo de Kioto, tambien es deseable que al menos una parte o toda la potencia electrica usada en
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el proceso de la presente invencion derive de potencia solar, por ejemplo a partir de paneles solares termicos y/o voltametricos.
En una realizacion adicional preferida de la presente invencion siguiendo el protocolo de Kioto, la cantidad de CO2 usada, en moles, para producir 1 mol del al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo en la solucion acuosa esta en el intervalo de solamente 0,5 a 4 moles, preferentemente en el intervalo de solamente 0,5 a 2,5 moles, mas preferentemente en el intervalo de solamente 0,5 a 1,0 moles, y mas preferentemente en el intervalo de solamente 0,5 a 0,65 moles.
El proceso de acuerdo con la presente invencion contiene una etapa f), en la que toda o una parte de la suspension S resultante se somete a una etapa de division de partlculas de las partlculas que estan contenidas en la suspension S resultante. La etapa f) de division de partlculas puede tener lugar antes de la etapa e), paralela a la etapa e), despues de la etapa e) o antes y despues de la etapa e). De acuerdo con la presente invencion la etapa f) de division de partlculas es una etapa de molienda y/o triturado, y es mas preferentemente una etapa de molienda. Esta etapa proporciona el beneficio de que la velocidad de reaccion (qulmica) del proceso de la invencion se aumenta produciendo continuamente una superficie recientemente preparada y por lo tanto activa de la sustancia que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo. Ademas, esta etapa de proceso disminuye el tamano de partlculas de la sustancia que comprende el carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa b), y de esta manera permite un funcionamiento continuo del proceso.
El termino “triturado” en el significado de la presente invencion se usa cuando el material de suministro que se
somete a esta etapa esta en el intervalo de centlmetros (cm), por ejemplo 10 cm.
El termino “molienda” en el significado de la presente invencion se usa cuando el material de suministro que se
somete a esta etapa esta en el intervalo de millmetros (mm) o nanometros (nm), por ejemplo 10 mm.
De acuerdo con otra realizacion preferida de la invencion la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo que se obtiene en la etapa e) o la etapa f) tiene una dureza de 5 a 130 °dH, preferentemente de 10 a 60 °dH y mas preferentemente de 15 a 50 °dH.
Para el fin de la presente invencion la dureza se refiere a la dureza alemana y se expresa en “grados de dureza German, °dH”. Con respecto a esto, la dureza se refiere a la cantidad total de iones alcalinoterreos en la solucion acuosa que comprenden el carbonato de hidrogeno alcalinoterreo, y se mide por valoracion complejometrica a pH 10 usando acido etilendiaminotetraacetico (EDTA) y Eriocromo T como indicador del punto de equivalencia.
La solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo y que se obtiene en la etapa e) o la etapa f) tiene preferentemente un pH en el intervalo de 6,5 a 9, preferentemente en el intervalo de 6,7 a 7,9 y mas preferentemente en el intervalo de 6,9 a 7,7, a 20 °C.
De acuerdo con una realizacion de la presente invencion, la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo y que se obtiene en la etapa e) o la etapa f) tiene una concentracion de calcio, como carbonato calcico, de 70 a 630 mg/l. De acuerdo con otra realizacion la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo y que se obtiene en la etapa e) o la etapa f) tiene una concentracion de magnesio, como carbonato magnesico de 1 a 200 mg/l, preferentemente de 2 a 150 mg/l y mas preferentemente de 3 a 125 mg/l.
De acuerdo con todavla otra realizacion de la presente invencion la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo y que se obtiene en la etapa e) o en la etapa f) tiene un valor de turbidez menor de 1,0 NTU, preferentemente menor de 0,5 NTU y mas preferentemente menor de 0,3 NTU.
Se prefiere que al menos la etapa d) se lleve a cabo a una temperatura que esta en el intervalo de 5 a 55 °C, y preferentemente en un intervalo de 20 a 45 °C.
Una mezcla de carbonato de hidrogeno calcico y magnesico puede obtenerse cuando la dolomita, el material que contiene dolomita semi calcinada y/o totalmente calcinada se usa como la sustancia que comprende el carbonato alcalinoterreo. En el significado de la presente invencion la dolomita calcinada comprende oxido calcico (CaO) y oxido magnesico (MgO), mientras que la dolomita semi calcinada comprende Mg en forma de oxido magnesico (MgO) y Ca en forma de carbonato calcico (CaCO3), pero tambien puede incluir alguna cantidad menor de oxido calcico (CaO).
En una realizacion preferida de la presente invencion el proceso es un proceso continuo. Sin embargo, el proceso de la presente invencion tambien puede llevarse a cabo en un modo semi-discontinuo. En este caso, la suspension S resultante puede, por ejemplo, representar una superficie de partlcula total que esta alrededor de 1.000.000
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m2/tonelada y se somete al proceso de la presente invencion. Despues, el producto, es decir, la solucion acuosa del carbonato de hidrogeno alcalinoterreo, se descarga del proceso hasta que la suspension S resultante que queda represente una superficie de partlcula total que este alrededor de 1.000 m2/tonelada, y despues una nueva cantidad de la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo en una cantidad menor con respecto al carbonato alcalinoterreo se introduce en el proceso. Notese que la superficie de partlcula total puede determinarse durante cada punto del proceso continuo determinando el area de superficie especlfica (SSA) de la suspension S as! como el contenido seco de la suspension S.
Mas preferentemente, el proceso continuo se controla por la cantidad de solucion acuosa descargada que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo y la medicion del contenido solido de la suspension S o por valoracion complejometrica o por medicion de la conductividad de la solucion de carbonato de hidrogeno alcalinoterreo.
Todavla en otra realizacion de la presente invencion el dispositivo de filtracion de la etapa e) es un filtro de membrana, tal como por ejemplo una membrana de microfiltracion y/o de ultrafiltracion. En una realizacion preferida, el dispositivo de filtracion de la etapa e) es un filtro de membrana en tubo con un tamano de poro de entre 0,02 pm y 0,5 pm, y preferentemente de entre 0,05 y 0,2 pm. Se prefieren filtros en placa y/o en tubo. Los filtros en tubo tienen preferentemente un diametro interno del tubo de 0,1 a 10 mm y mas preferentemente de 0,1 a 5 mm. En una forma preferida las membranas son de material sinterizado, porcelana porosa o pollmeros sinteticos, tales como polietileno, Teflon® o similares.
Un objeto adicional de la presente invencion es el uso de una solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo obtenido mediante el proceso de la invencion para la produccion de un carbonato alcalinoterreo precipitado y/o hidromagnesita, y en particular para la produccion de un carbonato calcico precipitado y/o hidromagnesita. Tales carbonatos alcalinoterreos precipitados, y en particular un carbonato calcico precipitado e hidromagnesita son utiles como cargas en muchas aplicaciones industriales, por ejemplo como cargas en papel, pintura o plastico.
Otro objeto de la presente invencion es el uso de una solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo obtenido mediante el proceso de la invencion para la mineralizacion de agua.
Un objeto adicional de la presente invencion es un proceso para la mineralizacion de agua que comprende las siguientes etapas: I) proporcionar agua de suministro, II) proporcionar una solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo obtenido por el proceso de la invencion y III) combinar el agua de suministro de la etapa I) y la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo de la etapa II) para obtener agua mineralizada.
De acuerdo con una realizacion del proceso para la mineralizacion de agua de la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo de la etapa II) tiene una dureza que es al menos 3 °dH, y preferentemente al menos 5 °dH mayor que la dureza del agua de suministro de la etapa I).
De acuerdo con una realizacion preferida, la solucion acuosa que comprende el al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo de la etapa II) tiene una dureza de al menos 15 °dH.
De acuerdo con otra realizacion del proceso para la mineralizacion de agua el agua mineralizada tiene una concentracion de calcio, como carbonato calcico de 50 a 650 mg/l, y preferentemente de 70 a 630 mg/l. De acuerdo con todavla otra realizacion del proceso para la mineralizacion de agua el agua mineralizada tiene una concentracion de magnesio, como carbonato magnesico de 1 a 200 mg/l, preferentemente de 2 a 150 mg/l, y mas preferentemente de 3 a 125 mg/l.
Un proceso para la produccion de un carbonato alcalinoterreo precipitado puede comprender las siguientes etapas:
IV) proporcionar una solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo, y
V) calentar la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo de la etapa IV) para obtener el carbonato alcalinoterreo precipitado, y/o
VII) anadir al menos un hidroxido alcalinoterreo u oxido alcalinoterreo a la solucion de la etapa IV) para obtener el carbonato alcalinoterreo precipitado.
Calentando la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo, se evapora agua a partir de la solucion y despues de un cierto punto de tiempo el carbonato alcalinoterreo empieza a precipitar de la solucion.
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De acuerdo con un ejemplo del proceso para la produccion de un carbonato alcalinoterreo precipitado, el carbonato alcalinoterreo precipitado se selecciona de entre un carbonato alcalinoterreo amorfo, tal como carbonato calcico o carbonato magnesico amorfos, carbonato calcico cristalino en la forma calcltica, en la argonltica o en la vaterltica, magnesita e hidromagnesita o es una mezcla de los anteriormente mencionados.
“Conductividad” en el significado de la presente invencion se usa como un indicador inverso de como esta el agua medida libre de sales, libre de iones o libre de impurezas; cuanto mas pura es el agua, menor es la conductividad. La conductividad puede medirse con un conductivlmetro y se especifica en S/m.
“Carbonato calcico molido (GCC)” en el significado de la presente invencion es un carbonato calcico obtenido a partir de fuentes naturales incluyendo marmol, tiza o caliza, y procesado a traves de un tratamiento tal como molienda, tamizado y/o fraccionamiento en humedo y/o en seco, por ejemplo, mediante un ciclon.
“Carbonato calcico precipitado (PCC)” en el significado de la presente invencion es un material sintetizado, generalmente obtenido por precipitacion siguiendo la reaccion de dioxido de carbono y cal en un ambiente acuoso o por precipitacion de una fuente de calcio y carbonato en agua o por precipitacion de iones calcio y carbonato, por ejemplo CaCl2 y Na2CO3, fuera de la solucion. El carbonato calcico precipitado existe en tres formas cristalinas primarias: calcita, aragonita y vaterita, y hay muchos polimorfos diferentes (habitos cristalinos) para cada una de estas formas cristalinas. La calcita tiene una estructura trigonal con habitos cristalinos tlpicos tales como escalenoedrico (S-PCC), romboedrico (R-PCC), prismatico hexagonal, pinacoidal, coloidal (C-PCC), cubico y prismatico (P-PCC). La aragonita es una estructura ortorrombica con habitos cristalinos tlpicos de cristales prismaticos hexagonales geminados, as! como una variedad diversa de formas prismatica alargada delgada, de hoja curvada, piramidal empinada, cristales en forma de cincel, de arbol ramificado y coral o tipo gusano.
A lo largo del presente documento, el “tamano de partlcula” de un producto de carbonato calcico se describe por su distribucion de tamanos de partlcula. El valor dx representa el diametro relativo al que x % en peso de las partlculas tienen diametros menores de dx. Esto significa que el valor d20 es el tamano de partlcula al que el 20 % de todas las partlculas son mas pequenas, y el valor d75 es el tamano de partlcula al que el 75 % en peso de todas las partlculas son mas pequenas. El valor d50 es de esta manera el tamano de partlcula medio en peso, es decir, el 50 % en peso de todos los granos son mas grandes o mas pequenos que este tamano de partlcula. Para el fin de la presente invencion el tamano de partlcula se especifica como el tamano de partlcula medio en peso d50 salvo que se indique de otra manera. Estos valores se midieron usando un dispositivo Mastersizer 2000 a partir de la companla Malvern Instruments GmbH, Alemania.
El termino “mineralizacion” como se usa en la presente invencion se refiere al aumento de iones minerales esenciales en el agua que no contiene minerales en total o en cantidad insuficiente para obtener agua que sea palatable. Una mineralizacion puede lograrse anadiendo al menos carbonato calcico al agua a tratarse. Opcionalmente, por ejemplo, para los beneficios relacionados con la salud o para asegurar la ingesta apropiada de algunos iones minerales esenciales distintos y elementos traza, pueden mezclarse sustancias adicionales al carbonato calcico y despues anadirse al agua durante el proceso de remineralizacion. De acuerdo con las directrices nacionales de la salud humana y de la calidad de agua de bebida, el producto remineralizado puede comprender minerales adicionales que contienen magnesio, potasio o sodio, por ejemplo, carbonato magnesico, sulfato magnesico, carbonato de hidrogeno potasico, carbonato de hidrogeno sodico u otros minerales que contienen elementos traza esenciales.
Las sustancias utiles para usar en el proceso de la invencion para preparar una solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo son carbonato calcico y/o magnesico naturales que contienen sustancias o sales inorganicas, o carbonato calcico y/o magnesico sinteticos que contienen sustancias o sales inorganicas.
Las sustancias inorganicas de origen natural utiles son por ejemplo marmol, caliza, tiza, marmol dolomltico y/o dolomita. Las sustancias sinteticas son por ejemplo carbonatos calcicos precipitados en la forma cristalina calcltica, aragonltica y/o vaterltica. Sin embargo, las sustancias inorganicas de origen natural se prefieren debido a que inherentemente contienen algunos elementos traza esenciales.
“Turbidez” en el significado de la presente invencion describe la nubosidad o la brumosidad de un fluido provocadas por las partlculas individuales (solidos suspendidos) que son generalmente invisibles a simple vista. La medicion de la turbidez es un ensayo clave de la calidad del agua y puede llevarse a cabo con un nefelometro. Las unidades de turbidez de un nefelometro calibrado como se usa en la presente invencion se especifican como Unidades de Turbidez Nefelometrica (NTU, por sus siglas en ingles).
El proceso de la invencion para la preparation de una solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo comprende las etapas de: a) proporcionar agua, b) proporcionar al menos una sustancia que comprenda al menos un carbonato alcalinoterreo y opcionalmente al menos un hidroxido alcalinoterreo en una
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cantidad menor con respecto al carbonato alcalinoterreo, estando la al menos una sustancia en una forma seca o en una forma acuosa, c) proporcionar CO2, d) combinar bien: (i) el agua de la etapa a), la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa b) y el CO2 de la etapa c), o bien (ii) el agua de la etapa a) y la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa b) para obtener una suspension acuosa alcalina de la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo, y posteriormente combinar la suspension acuosa alcalina con el CO2 de la etapa c) para obtener una suspension S resultante que tiene un pH de entre 6 y 9, conteniendo la suspension S resultante partlculas, e) filtrar al menos una parte de la suspension S resultante pasando al menos una parte de la suspension S resultante a traves de un dispositivo de filtracion para obtener la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo, en el que la solucion acuosa obtenida despues de la filtracion tiene un valor de turbidez menor de 1 NTU y tiene una concentracion de calcio, como carbonato calcico, de 50 a 650 mg/l, f) someter al menos una parte o todas las partlculas de la suspension S resultante a una etapa de division de partlculas, en el que la etapa f) puede tener lugar antes de y/o paralela a y/o despues de la etapa e), en el que las partlculas de la suspension S resultante que se obtiene en la etapa d) representan un area superficial de partlculas total (SSAtotal) que es al menos 1000 m2/tonelada de la suspension S resultante, y en el que la suspension S resultante que se obtiene en la etapa d) tiene un contenido de solidos en el intervalo del 1 al 35 % en peso, basado en el peso total de la suspension S resultante con la condicion de que una adicion del CO2 de la etapa c) no tenga lugar antes de una adicion de la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa b), en el que la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa b) tiene un tamano de partlcula medio en peso (cfe0) en el intervalo de 0,1 pm a 1 mm, y en el que la etapa f) de division de partlculas es una etapa de molienda y/o de triturado, y en el que el proceso se caracteriza por que la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa b) se selecciona del grupo que comprende marmol, caliza, tiza, cal semi calcinada, caliza dolomltica, dolomita calcarea, dolomita semi calcinada, dolomita calcinada y carbonato calcico precipitado, y el proceso se lleva a cabo en un sistema reactor que comprende al menos un tanque, al menos un dispositivo de filtracion y medios que conectan el tanque y el al menos un dispositivo de filtracion, en el que el tanque se conecta a un dispositivo de triturado y/o molienda en el que al menos una parte de las partlculas contenidas en la suspension S resultante se someten a una reduccion del tamano de partlcula y el dispositivo de molienda y/o trituracion se dispone de tal manera que solamente una parte de la suspension S resultante que esta contenida en el tanque se hace pasar a traves del dispositivo de trituracion y/o molienda antes de circular de vuelta al tanque.
El proceso de acuerdo con la presente invencion se lleva a cabo en un sistema reactor que comprende al menos un tanque, al menos un dispositivo de filtracion y medios que conectan el tanque y el al menos un dispositivo de filtracion, tales como tuberlas o tubos. Ademas, el sistema reactor puede comprender tambien equipo de medicion, tal como unidades de medicion de presion, de temperatura, de pH, de turbidez y similares.
El tanque esta equipado con un agitador, al menos una entrada para el agua, el dioxido de carbono y la sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo. Conectado al tanque, hay tambien un dispositivo de filtracion donde al menos una parte de las suspension S resultante que tiene un pH de entre 6 y 9 y que se prepara en el tanque se pasa a traves para obtener la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo.
Adicionalmente, el sistema reactor contiene un dispositivo de division (dispositivo de reduccion del tamano de partlcula) que se ensambla en una disposicion en paralelo o en serie con respecto al dispositivo de filtracion o se introduce en el tanque. El tanque se conecta al dispositivo de triturado y/o de molienda donde al menos una parte de las partlculas contenidas en la suspension S resultante se someten a una reduccion del tamano de partlcula. El dispositivo de molienda y/o de triturado se dispone de tal manera que solamente una parte de la suspension S resultante que se contiene en el tanque pasa a traves del dispositivo de triturado y/o de molienda antes de circular de vuelta al tanque (“disposicion en paralelo”).
Preferentemente al menos una parte de la solucion que deja el dispositivo de filtracion se recoge para obtener la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo. Sin embargo, si se observa el valor de turbidez de la solucion que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo que existe en el dispositivo de filtracion se encuentra que esta por encima de 1,0 NTU, despues la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo se re-circula en el reactor.
El agua que puede usarse en el proceso de la invencion pude derivar de diversas fuentes. El agua tratada preferentemente por el proceso de la presente invencion es agua de mar desalinizada, agua salobre o salmuera, agua de deshecho tratada o agua natural tal como agua subterranea, agua superficial o agua de lluvia.
De acuerdo con otra realizacion ejemplar de la presente invencion, el agua de mar o el agua salobre se bombea en primer lugar desde el mar por tomas de oceano abiertas o tomas subsuperficiales tales como pozos, y despues se somete a pretratamientos flsicos tales como tamizado, sedimentacion o procesos de retirada de arena. Dependiendo
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de la calidad del agua requerida, pueden ser necesarias etapas de tratamiento adicionales tales como coagulacion y floculacion para reducir la suciedad potencial en las membranas. El agua de mar o el agua salobre pretratadas pueden destilarse despues, por ejemplo, usando filtracion ultrarrapida de fase multiple, destilacion de efecto multiple o filtracion por membrana tal como ultrafiltracion u osmosis inversa, para retirar los particulados que quedan y las sustancias disueltas.
Pueden usarse una valvula de control de flujo u otros medios para controlar la velocidad del flujo de dioxido de carbono hacia la corriente. Por ejemplo, pueden usarse un bloque de dosificacion de CO2 y un dispositivo de medicion en llnea de CO2 para controlar la velocidad del flujo de CO2. De acuerdo con una realizacion ejemplar de la presente invencion, el CO2 se inyecta usando una unidad combinada que comprende una unidad de dosificacion de CO2, un mezclador estatico y un dispositivo de medicion en llnea de CO2.
La dosis de dioxido de carbono se controla preferentemente por el pH de la solucion de carbonato de hidrogeno alcalinoterreo acuoso producido.
Las suspensiones acuosas alcalinas formadas en el sistema reactor tienen un contenido de solidos en el intervalo del 1 al 35 % en peso, preferentemente en el intervalo del 3 al 35 % en peso, mas preferentemente en el intervalo del 5 al 35 % en peso, basado en el peso total de la suspension S resultante.
La sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo que se dosifica en el tanque puede estar en una forma seca o en una forma acuosa. Preferentemente, la sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo tiene un tamano de partlcula medio en peso (d50) en el intervalo de 0,1 pm a 1 mm, y preferentemente en el intervalo de 0,7 pm a 100 pm. De acuerdo con una realizacion de la presente invencion, la sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo es preferentemente un carbonato calcico molido (GCC) tal como marmol, caliza o tiza; o una dolomita.
De acuerdo con otra realizacion de la presente invencion, la sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo tiene un contenido de HCl insoluble del 0,02 al 90 % en peso, preferentemente del 0,05 al 7 % en peso, basado en el peso total de la sustancia seca. El contenido de HCl soluble pueden ser, por ejemplo, minerales tales como cuarzo, silicato, mica y/o pirita.
De acuerdo con todavla otra realizacion de la presente invencion, la suspension acuosa de la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo en una cantidad menor con respecto al carbonato alcalinoterreo, se prepara recientemente mezclando el agua y la sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo en una cantidad menor con respecto al carbonato alcalinoterreo. La preparacion en el sitio de la suspension acuosa puede preferirse ya que premezclar las suspensiones acuosas puede requerir la adicion de agentes adicionales tales como estabilizantes o biocidas, que pueden ser compuestos indeseados en el agua remineralizada. De acuerdo con una realizacion preferida de la presente invencion, el periodo de tiempo entre la preparacion de la suspension acuosa y la inyeccion de la suspension acuosa es lo suficientemente corto para evitar el crecimiento bacteriano en la suspension acuosa. De acuerdo con una realizacion ejemplar, el periodo de tiempo entre la preparacion de la suspension acuosa y la inyeccion de la suspension acuosa es menos de 48 horas, menos de 24 horas, menos de 12 horas, menos de 5 horas, menos de 2 horas o menos de 1 hora. De acuerdo con otra realizacion de la presente invencion, la suspension acuosa inyectada cumple los requerimientos de calidad microbiologicos especificados por las directrices nacionales para el agua de bebida.
Puede prepararse la suspension acuosa de la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo en una cantidad menor con respecto al carbonato alcalinoterreo, por ejemplo, usando un mezclador tal como un agitador mecanico para suspensiones diluidas, o un dispositivo mezclador polvo-llquido especlfico para suspensiones mas concentradas. Dependiendo de la concentracion de la suspension acuosa preparada el tiempo de mezcla puede ser de 0,5 a 30 min, de 1 a 20 min, de 2 a 10 min o de 3 a 5 min. De acuerdo con una realizacion de la presente invencion, la suspension acuosa se prepara usando una maquina mezcladora, en la que la maquina mezcladora permite la mezcla y la dosificacion simultaneas de la suspension acuosa.
El agua usada para preparar la suspension acuosa puede ser, por ejemplo, agua destilada, agua de suministro o agua industrial. De acuerdo con una realizacion preferida de la presente invencion, el agua usada para preparar la suspension acuosa es agua de suministro, por ejemplo, el permeado o el destilado obtenidos a partir de un proceso de desalinizacion.
De acuerdo con una realizacion la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo se inyecta directamente en una corriente de agua de suministro. Por ejemplo, una solucion transparente que comprende carbonato de hidrogeno alcalinoterreo puede inyectarse en la corriente de agua de
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suministro a una velocidad controlada por medio de una medicion de conductividad continua.
De acuerdo con una realizacion, el valor de parametro predeterminado es un valor de pH, en el que el valor de pH es de 6,5 a 9, preferentemente de 7 a 8.
Las Figuras 1 y 2 se entiende que ilustran el proceso de acuerdo con la presente invencion.
La Figura 1 ejemplifica una realizacion de la presente invencion donde el dispositivo de filtracion y el dispositivo de molienda se disponen en una disposicion en serie o en llnea. El proceso de acuerdo con la presente invencion se lleva a cabo preferentemente en un sistema reactor que comprende un tanque (1) que esta equipado con un agitador (2), al menos una entrada (no mostrada) para el agua, el dioxido de carbono y la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo as! como un dispositivo de medicion de pH (no mostrado). La al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo en una cantidad menor con respecto al carbonato alcalinoterreo puede introducirse en el tanque bien en una forma seca o en una forma acuosa. Conectado al reactor, hay al menos un dispositivo de filtracion (4) que tiene una salida para la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo. Cuando hay mas de un dispositivo de filtracion presente, entonces pueden disponerse bien de una manera en paralelo, o una en llnea (en serie), o una en paralelo y una en llnea. El dispositivo de filtracion (4) es preferentemente un filtro de membrana. Un dispositivo de molienda (18) se dispone siguiendo el dispositivo de filtracion (4) y tambien se conecta al tanque (1). La al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo (6) en una cantidad menor con respecto al carbonato alcalinoterreo, el agua (14) y el CO2 se introducen en el tanque (1) a traves de la al menos una entrada (no mostrada) y se agitan con un agitador (2) para obtener la suspension S resultante que tiene un pH de entre 6 y 9. Despues, la suspension S resultante se suministra (8) al dispositivo de filtracion (4), donde las partlculas gruesas, es decir, las partlculas que tienen un tamano de al menos 0,2 pm, que estan contenidas en la suspension se retienen en el dispositivo de filtracion (4). Al menos una parte de la suspension que sale del dispositivo de filtracion (4) se suministra al dispositivo de molienda (18) y desde ahl se recircula de vuelta hacia el tanque (1). Al menos una parte de la solucion acuosa transparente que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo se descarga (10) del dispositivo de filtracion (4).
En esta realizacion, el CO2 (20) se suministra preferentemente en el sistema reactor antes del dispositivo de molienda (18), pero despues del dispositivo de filtracion (4). La etapa de molienda proporciona el beneficio de que la velocidad de reaccion (qulmica) del proceso de la invencion se aumenta produciendo continuamente una superficie recientemente preparada y por lo tanto activa de la sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo. Ademas, esta etapa de proceso disminuye el tamano de partlculas de la sustancia que comprende el carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa c), y de esta manera permite un funcionamiento continuo del proceso. La velocidad de flujo de la suspension S a traves del dispositivo de filtracion (4) es al menos 1 m/s, y preferentemente en el intervalo de 1,5 a 10 m/s, y mas preferentemente en el intervalo de 3 a 6 m/s. La velocidad de flujo de la suspension S a traves del dispositivo de molienda es 0,01 a 6 m/s, y preferentemente 0,1 a 0,5 m/s.
Opcionalmente, pueden llevarse a cabo tratamientos (16) adicionales, tales como por ejemplo un tratamiento mecanico o la adicion de biocidas u otros aditivos para cambiar el pH de la solucion (por ejemplo adicion de una base tal como NaOH), la conductividad de la solucion o la dureza de la solucion. Como una opinion adicional, la solucion acuosa transparente que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo descargado del dispositivo de filtracion puede diluirse con agua (14) adicional. Las partlculas gruesas contenidas en la suspension y que se retienen en el dispositivo de filtracion pueden recircularse opcionalmente al reactor para estar disponibles para la conversion adicional.
La Figura 2 ejemplifica otra realizacion de la presente invencion. El proceso de la presente realizacion difiere del uno de la Figura 1 en que el dispositivo de molienda (18) no se dispone siguiendo el dispositivo de filtracion sino paralelo al dispositivo de filtracion. El dispositivo de molienda (18) se conecta al tanque (1) de tal manera que el contenido del dispositivo de molienda (18) puede recircularse al tanque (1). Una parte de la suspension S resultante que tiene un pH de entre 6 y 9 se suministra (8) al dispositivo de filtracion, mientras que otra parte de la suspension S resultante que tiene un pH de entre 6 y 9 se suministra al dispositivo de molienda (18). En esta realizacion, el CO2 (22) se suministra preferentemente al sistema reactor antes del dispositivo de molienda (18). La suspension S acuosa resultante molida se recircula despues (24) desde el dispositivo de molienda (18) de vuelta al tanque (1). Esta etapa de molienda proporciona el beneficio de que la velocidad de reaccion (qulmica) del proceso de la invencion se aumenta produciendo continuamente una superficie recientemente preparada y por lo tanto activa de la sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo. Ademas, esta etapa de proceso disminuye el tamano de partlculas de la sustancia que comprende el carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa c), y de esta manera permite un funcionamiento continuo del proceso. La velocidad de flujo de la suspension S a traves del dispositivo de filtracion (4) es al menos 1 m/s, y preferentemente en el intervalo de 1,5 a 10 m/s, y mas preferentemente en el intervalo de 3 a 6 m/s. La velocidad de flujo de la suspension S a traves del dispositivo de molienda es 0,01 a 6 m/s, y
preferentemente 0,1 a 0,5 m/s.
La Figura 3 muestra un proceso que difiere del uno de las Figuras 1 y 2 en que el dispositivo de molienda (18) consiste en perlas de molienda (3) que se disponen en el tanque (l). Conectado al reactor, hay al menos un dispositivo de filtracion (4) que tiene una salida para la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de 5 hidrogeno alcalinoterreo. Cuando hay mas de un dispositivo de filtracion presente, pueden Cuando hay mas de un dispositivo de filtracion presente, entonces pueden disponerse bien de una manera en paralelo, o una en llnea (en serie), o una en paralelo y una en llnea. El dispositivo de filtracion (4) es preferentemente un filtro de membrana. El dispositivo de filtracion (4) se conecta al tanque (1) de tal manera que sea posible, si se requiere, una recirculacion de una parte de la suspension desde el dispositivo de filtracion (4) hacia el tanque (1). La al menos una sustancia 10 que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo (6) en una cantidad menor con respecto al carbonato alcalinoterreo, el agua (14) y el CO2 se introducen en el tanque (1) a traves de la al menos una entrada (no mostrada) y se agitan con un agitador (2) para obtener la suspension S resultante que tiene un pH de entre 6 y 9. En esta realizacion una parte o todas las partlculas de la suspension S resultante se muelen por las perlas de molienda (3) que se contienen en el tanque. Despues, la suspension S 15 resultante se suministra (8) al dispositivo de filtracion (4), donde las partlculas gruesas, es decir, las partlculas que tienen un tamano de al menos 0,2 pm, que estan contenidas en la suspension se retienen en el dispositivo de filtracion (4), y se obtiene una solucion acuosa transparente que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo. Al menos una parte de la solucion acuosa transparente que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo se descarga (10) del dispositivo de filtracion (4).
20 Opcionalmente, pueden llevarse a cabo tratamientos (16) adicionales, tales como por ejemplo un tratamiento mecanico o la adicion de biocidas u otros aditivos para cambiar el pH de la solucion (por ejemplo adicion de una base tal como NaOH), la conductividad de la solucion o la dureza de la solucion. Como una opinion adicional, la solucion acuosa transparente que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo descargado del dispositivo de filtracion puede diluirse con agua (14) adicional. Las partlculas gruesas contenidas en la suspension y 25 que se retienen en el dispositivo de filtracion pueden recircularse (12) opcionalmente al reactor para estar disponibles para la conversion adicional.
De acuerdo con una realizacion la velocidad de flujo del agua suministrada es 20.000 a 500.000 m3 al dla.
El proceso de la invention puede usarse para producir agua de bebida, agua de recreation tal como agua para piscinas, agua industrial para aplicaciones de proceso, agua de irrigation o agua para la production de carbonatos 30 alcalinoterreos purificados.
De acuerdo con una realizacion la solucion de carbonato de hidrogeno alcalinoterreo obtenida por el proceso de la invencion tiene una concentration de calcio de 70 a 630 mg/l como CaCO3. En el caso en que la suspension comprenda una sal de magnesio adicional tal como carbonato de hidrogeno magnesico, o sulfato magnesico, la solucion de carbonato de hidrogeno alcalinoterreo obtenida por el proceso de la invencion puede tener una 35 concentracion de magnesio, como carbonato magnesico, de 1 a 200 mg/l, preferentemente de 2 a 150 mg/l, y mas preferentemente de 3 a 125 mg/l.
De acuerdo con una realizacion de la presente invencion la solucion de carbonato de hidrogeno alcalinoterreo tiene una turbidez menor de 0,3 NTU.
Ejemplos
40 Area superficial especffica (SSA) de un material
El area superficial especlfica (SSA) se midio usando un Malvern Mastersizer 2000 (basado en la ecuacion de Fraunhofer).
Distribucion del tamano de partfcula (partlculas en % en masa con un diametro < X) y diametro medio en peso (dso) de un material particulado
45 El diametro de grano medio en peso y la distribucion en masa del diametro de grano de un material particulado se determinaron usando un Malvern Mastersizer 2000 (basado en la ecuacion de Fraunhofer).
pH de una suspension acuosa
El pH se midio usando un pH-metro Mettler-Toledo. La calibration del electrodo de pH se realizo usando patrones de valores de pH 4,01, 7,00 y 9,21.
50 Contenido de solidos de una suspension acuosa
El contenido de solidos (tambien conocido como “peso seco”) se determino usando un Analizador de Humedad HR73 de la companla Mettler-Toledo, Suiza, con los siguientes ajustes: temperatura de 120 °C, apagado automatico 3, secado convencional, 5 a 20 g de suspension.
Turbidez
5 La turbidez se midio con un Turbidlmetro de Laboratorio Hach Lange 2100AN IS y la calibracion se realizo usando patrones de turbidez StabCal (patrones de formazina) de < 0,1, 20, 200, 1000, 4000 y 7500 NTU.
Determinacion de la dureza (dureza alemana; expresada en “°dH”).
La dureza se refiere a la cantidad total de iones alcalinoterreos en la solucion acuosa que comprende el carbonato de hidrogeno alcalinoterreo, y se mide por valoracion complejometrica usando acido etilendiaminotetraacetico 10 (EDTA; nombre comercial Titriplex III) y Eriocromo T como indicador del punto de equivalencia.
El EDTA (agente quelante) forma con los iones Ca2+ y Mg2+ complejos quelatos solubles estables. Se anadieron 2 ml de una solucion de amonlaco al 25 %, un tampon amonlaco/acetato de amonio (pH 10) e indicador Eriocromo negro T a 100 ml de una muestra de agua a ensayarse. El indicador y el tampon estan normalmente disponibles como el denominado “comprimido indicador-tampon”. El indicador, cuando se enmascara con un tinte amarillo, forma un 15 complejo coloreado rojo con los iones Ca2+ y Mg2+. Al final de la valoracion, que es cuando todos los iones estan unidos por el agente quelante, el indicador Eriocromo negro T que queda esta en forma libre que muestra un color verde. Cuando el indicador no esta enmascarado, entonces el color cambia de magenta a azul. La dureza total puede calcularse a partir de la cantidad de EDTA que se ha usado.
La tabla a continuacion muestra una conversion de las diferentes unidades de la dureza del agua.
Conversion de las diferentes unidades de la dureza del agua1
°dH °e °fH ppm mval/l mmol/l
Dureza alemana
1 °dH = 1 1,253 1,78 17,8 0,357 0,1783
Dureza inglesa
1 °e = 0,798 1 1,43 14,3 0,285 0,142
Dureza francesa
1 °fH = 0,560 0,702 1 10 0,2 0,1
ppm de CaCO3 (EE.UU.)
1 ppm = 0,056 0,07 0,1 1 0,02 0,01
mval/l de iones alcalinoterreos
1 mval/l = 2,8 3,51 5 50 1 0,50
mmol/l de iones alcalinoterreos
1 mmol/l = 5,6 7,02 10,00 100,0 2,00 1
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[1]Con respecto a esto la unidad ppm se usa en el significado de 1 mg/l de CaCO3.
El dioxido de carbono usado en los ejemplos esta disponible en el mercado como “Kohlendioxid 3.0” de PanGas, Dagmarsellen, Suiza. La pureza fue > 99,9 % en vol.
Ejemplos
25 Los eiemplos de la tecnica anterior se prepararon de la siguiente manera
Los ejemplos de la tecnica anterior muestran diferentes suspensiones con diversas concentraciones de carbonato calcico que se prepararon a partir de diferentes rocas de carbonato y se dosificaron en agua de suministro en un modo en lotes.
El suministro de agua se obtuvo de un proceso de desalinizacion de osmosis inversa y se acidifico con
30 aproximadamente 50 mg/l de CO2. Las suspensiones se prepararon mezclando una cantidad apropiada de
carbonato calcico con 100 ml de agua de suministro a temperatura ambiente usando un agitador magnetico, agitando entre 1000 y 1500 rpm y un tiempo de mezclado de entre 3 y 5 min.
La remineralizacion se realizo anadiendo la suspension en pequenas cantidades a aproximadamente un litro del agua de suministro acidificada, en la que la suspension y el agua de suministro se mezclaron usando un agitador 35 magnetico, agitando entre 1000 y 1500 rpm y un tiempo de mezclado de 2 minutos. Despues de cada adicion de
suspension, se tomo una muestra del agua de suministro tratada para controlar la alcalinidad, la turbidez, la
conductividad, el pH, la temperatura. Se eligio una concentracion final de calcio de 125 mg/l como CaCO3 como
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diana para la remineralizacion del agua de suministro. 125 mg/l de CaCO3 representan una concentracion del 0,0125 % en peso. Para cada muestra la turbidez del agua remineralizada se midio directamente despues de mezclar y despues de un periodo de asentamiento de mlnimo 60 minutos. La turbidez medida en las muestras asentadas se realizo para observar el impacto de la sedimentacion en el proceso de remineralizacion.
La turbidez se midio con un Turbidlmetro de Laboratorio Hach Lange 2100AN y la calibracion se realizo usando patrones de turbidez StabCal (patrones de formazina) de < 0,1, 20, 200, 1000, 4000 y 7500 NTU.
La alcalinidad total se midio con un Valorador Mettler-Toledo T70 usando el software relacionado LabX Light Titration. Se uso un electrodo de pH DGi111-SG para esta valoracion de acuerdo con el correspondiente metodo de Mettler-Toledo M415 del folleto de aplicacion 37 (analisis de agua). La calibracion del electrodo de pH se realizo usando patrones Mettler-Toledo de valores de pH 4,01, 7,00 y 9,21.
Ejemplo 1 - Suspension A
Dos suspensiones que tienen una concentracion de carbonato calcico del 0,5 y el 5 % en peso basado en el peso total de la suspension se prepararon a partir de carbonato calcico micronizado derivado de marmol (Salses, Francia) que tiene un tamano de partlcula medio de 3,5 pm y un contenido de HCl insoluble del 0,2 % en peso basado en el peso total del carbonato calcico.
Los resultados compilados en la Tabla 1 muestran valores de turbidez similares para ambos procesos de remineralizacion con suspensiones de CaCO3 al 0,5 y al 5 % en peso. Despues de un periodo de asentamiento, las muestras presentaron valores de turbidez menores de 0,5 NTU.
Ejemplo 2 - Suspension B
Tres suspensiones que tienen una concentracion de carbonato calcico del 0,5, el 1 y el 10 % en peso basado en el peso total de la suspension se prepararon a partir de carbonato calcico micronizado derivado de marmol (Bathurst, Australia) que tiene un tamano de partlcula medio de 2,8 pm y un contenido de HCl insoluble del 1,5 % en peso basado en el peso total del carbonato calcico.
Los resultados compilados en la Tabla 1 muestran valores de turbidez similares para los tres procesos de remineralizacion. Sin embargo los valores de turbidez medidos para las muestras asentadas tomados despues de dos minutos de la remineralizacion son mayores que aquellos del ejemplo 1, que puede deberse a la diferencia del contenido de HCl insoluble del carbonato calcico del marmol.
Ejemplo 3 - Suspension C
Una suspension que tiene una concentracion de carbonato calcico del 5 % en peso basado en el peso total de la suspension se preparo a partir de carbonato calcico micronizado derivado de caliza (Orgon, Francia) que tiene un tamano de partlcula medio de 3 pm, un area superficial especlfica (SSA) de 2,6 m2/g y un contenido de HCl insoluble del 0,1 % en peso basado en el peso total del carbonato calcico.
Los resultados compilados en la Tabla 1 muestran que el valor de turbidez medido para la muestra asentada es mucho menor en comparacion con los valores del ejemplo 1 y 2, que puede deberse a las estructuras geologicas diferentes de las rocas de carbonato.
Tabla 1
Suspension
Concentracion de la suspension (% en peso) Turbidez (NTU) Alcalinidad de la muestra reciente (mg/l de CaCO3)
Muestra reciente
Muestra asentada
A
0,5 35 0,44 100
A
5,0 32 0,45 120
B
0,5 26 3,90 115
B
1,0 25 3,50 112
B
10,0 24 3,30 119
C
5,0 20 0,21 117
Los resultados compilados en la Tabla 1 muestran una fuerte turbidez de las muestras frescas, y para la mayorla de
las muestras incluso despues del asentamiento.
Ejemplo 4 - Diferentes tamanos de particula
Se prepararon tres suspensiones que tienen una concentracion de carbonato calcico del 5 % en peso basado en el peso total de la suspension a partir de carbonato calcico micronizado derivado de marmol que tiene un tamano de 5 particula de 3,5, 9 y 20 pm, respectivamente, y un contenido de HCl insoluble del 0,2 % en peso basado en el peso total del carbonato calcico.
Los resultados compilados en la Tabla 2 muestran que despues de un periodo de asentamiento la turbidez del agua remineralizada con un tamano de particula mas grande, es decir 20 pm tenia un valor de turbidez menor en comparacion con la turbidez del agua remineralizada con un tamano de particula mas pequeno, es decir, 3,5 pm que 10 es logico debido al hecho de que las particulas gruesas se asientan mucho mas rapido que las particulas finas.
Tabla 2
Tamano de particula medio (pm) SSA (m2/g) SSA (m2/m3)
Turbidez (NTU) Alcalinidad de la muestra reciente (mg/l de CaCO3)
Muestra reciente
Muestra asentada
3,5 2,61 326
32 0,45 120
9 1,75 219
22 0,36 78
20 0,94 118
27 0,31 67
Los resultados compilados en la Tabla 2 muestran una turbidez fuerte para las muestras recientes. Despues de un periodo de asentamiento el agua que se remineralizo con un tamano de particula mas grande, es decir 20 pm 15 mostro un valor de turbidez menor en comparacion con el agua que se remineralizo con un tamano de particula mas pequeno, es decir, 3,5 pm que es logico de alguna manera debido al hecho de que las particulas gruesas se asientan mucho mas rapido que las unas finas, pero que aumentara la turbidez de la muestra inmediatamente si la muestra se agita.
El carbonato calcico basado en marmol que tiene 20 aproximadamente una superficie de particulas total suspension a un 0,0125 % en peso de solidos.
El carbonato calcico basado en marmol que tiene aproximadamente una superficie de particulas total suspension a un 0,0125 % en peso de solidos.
25 El carbonato calcico basado en marmol que tiene aproximadamente una superficie de particulas total suspension a un 0,0125 % en peso de solidos.
Puede derivarse de la informacion anterior que la velocidad de disolucion del carbonato calcico se reduce por la superficie especifica reducida de las particulas de carbonato calcico que estan presentes en la suspension.
30 Ejemplos que se refieren a la invencion
Una hoja de flujo del proceso general de acuerdo con la presente invencion se muestra en las Figuras 1 a 2.
El agua de suministro usada en los ejemplos de la invencion se obtuvo de un equipo de intercambio ionico de Christ, Aesch, Suiza Tipo Elite 1BTH, teniendo el agua de suministro la siguiente especificacion de agua despues del intercambiador ionico:
un diametro medio en peso (cfe0) de 3,5 pm representa de 2,61 m2/g que corresponde a 326,3 m2/tonelada de
un diametro medio en peso (d50) de 9 pm representa de 1,75 m2/g que corresponde a 218,8 m2/tonelada de
un diametro medio en peso (CC50) de 20 pm representa de 0,94 m2/g que corresponde a 117,5 m2/tonelada de
Sodio 169 mg/l
Calcio 2 mg/l
Magnesio < 1 mg/l °dH 0,3 mg/l
Las siguientes rutas de procesos diferentes se usaron para ejemplificar el proceso de acuerdo con la presente invencion:
Proceso A La suspension del reactor pasa a un molino con perlas de molienda en el molino.
5 Ejemplo 5, Microdol A extra (Dolomita)
En el presente ejemplo, se uso una dolomita Microdol A extra obtenida de la Company Norwegian Talc, Knarrevik, como el al menos un carbonato alcalinoterreo. Las condiciones de reaccion y de funcionamiento se dan en las Tablas 3 y 4.
Proceso A, 25 °C (temperatura del tanque)
10 Tabla 3
Solidos de suministro % en peso
CO2 ml/min g/h mol/h °dH del Permeado l/h del permeado l/h del permeado a 10 °dH mol CaCOa/h Presion de membrana l/h/m2 de permeado a 10 °dH pH del permeado d10 d50 d90 SSA
15
100 32,5 40,8 133 1 221 7,8 0,32 pm
1,37 pm
11,8 0,237 5,10 pm
0,268 2,85
m2/g
15
200 40 43 171 2 285 7,45
23,6
0,536 0,305
15
250 50 40 200 2 332 7,25
29,5
0,67 0,356
La superficie mineral total de las partlculas en la suspension de esta prueba representa 427.500 m2/tonelada de suspension.
Proceso A, 40 °C (temperatura del tanque)
15
Tabla 4
Solidos de suministro % en peso
CO2 ml/min g/h mol/h °dH del Permeado l/h del permeado l/h del permeado a 10 °dH mol CaCOs/h Presion de membrana l/h/m2 de permeado a 10 °dH pH del permeado d10 d50 d90 SSA
8
100 38 74 280 1 467 7,7 0,32 pm
1,26 pm
11,8 0,499 3,72 pm
0,268 2,93
m2/g
La superficie mineral total de las partlculas en la suspension de esta prueba representa 167.428 m2/tonelada de suspension.
La relacion de moles de CaCO3 producidos a moles de CO2 usados en este ejemplo es 1 : 0,54.
Ejemplo 6, Marmol
En el presente ejemplo, se uso un marmol vendido bajo el nombre comercial “Omyacarb 10 AV” obtenido de la companla Omya International, Suiza, como el al menos un carbonato alcalinoterreo. El contenido de HCl insoluble fue el 0,7 % en peso. Las condiciones de reaccion y de funcionamiento se dan en la Tabla 5.
5 Proceso A, 24 °C (temperatura del tanque)
Tabla 5
Solidos de suministro % en peso
CO2 ml/min g/h mol/h °dH del Permeado l/h del permeado l/h del permeado a 10 °dH mol CaCO3/h Presion de membrana l/h/m2 de permeado a 10 °dH pH del permeado d10 d50 d90 SSA
15
50 40 41 166 1,5 277 6,7 0,33 pm
1,33 pm
5,9 0,296 4,50 pm
0,134 2,81
m2/g
La superficie mineral total de las partlculas en la suspension de esta prueba representa 421.500 m2/tonelada de suspension.
10 La relacion de moles de CaCO3 producidos a moles de CO2 usados en este ejemplo es 1 : 0,45.
Uso de solucion acuosa que comprende carbonato de hidrogeno calcico para la production de carbonato calcico precipitado
Se calentaron 2 litros de permeado transparente obtenido de acuerdo con el proceso B en el presente Ejemplo durante 2 h a 70 °C y el precipitado resultante se recogio filtrando usando un filtro de membrana que tiene un 15 tamano de poro de 0,2 pm.
El analisis XRD del precipitado resultante muestra lo siguiente:
Carbonato calcico precipitado aragonltico (PCC) 85,8 % en peso
Carbonato calcico precipitado calcltico rico en magnesio 14,2 % en peso
Sllice/Silicatos < 0,1 % en peso
Por lo tanto, el resultado de XRD muestra que puede prepararse carbonato calcico precipitado muy limpio fuera del material sin tratar contaminado de silicato.
20 Ejemplo 7, mezcla Marmol / Silicato, Austria
En el presente ejemplo, se uso una mezcla de marmol /silicato (“Omyacarb 10 AV” de la companla Omya International, Suiza, mezcla con mica al 7 % de la companla Aspanger Kaolin, Austria) como el material de partida. El contenido de HCl insoluble fue el 7,5 % en peso (principalmente mica). Las condiciones de reaccion y de funcionamiento se dan en la Tabla 6.
25 Proceso A, 24 °C (temperatura del tanque)
5
10
15
20
25
30
Solidos de suministro % en peso
CO2 ml/min g/h mol/h °dH del Permeado l/h del permeado l/h del permeado a 10 °dH mol CaCOa/h Presion de membrana l/h/m2 de permeado a 10 °dH pH del permeado d10 d50 d90 SSA
5
250 35 65 226 2 377 6,8 0,30 pm
1,18 pm
29,5 0,403 6,16 pm
0,67 3,07
m2/g
La superficie mineral total de las partlculas en la suspension de esta prueba representa 153.500 m2/tonelada de suspension.
La relacion de moles de CaCO3 producidos a moles de CO2 usados en este ejemplo es 1 : 1,66.
Este ejemplo demuestra claramente que la presente invencion tambien puede llevarse a cabo con productos de partida altamente impuros (en este caso la impureza es mica). Esto es una alternativa rentable a los procesos donde solamente pueden usarse productos de partida puros y que puedan tener que transportarse al sitio de produccion desde lejos.
Uso de solucion acuosa que comprende carbonato de hidrogeno calcico para la produccion de carbonato calcico precipitado
Se calentaron 2 litros de permeado transparente obtenido de acuerdo con el proceso B en el presente Ejemplo durante 2 h a 70 °C y el precipitado resultante se recogio filtrando usando un filtro de membrana que tiene un tamano de poro de 0,2 pm.
El analisis XRD del precipitado resultante muestra lo siguiente:
PCC aragonltico 97,3 % en peso
PCC calcltico rico en magnesio 2,7% en peso Sllice/Silicatos < 0,1 % en peso
Por lo tanto, el resultado de XRD muestra que puede prepararse carbonato calcico precipitado muy limpio a partir del material de partida que contiene un contenido insoluble (impurezas) del 7,5 % en peso.
Ejemplo 8, dolomita semi calcinada
Proceso A = pasar el molino con batidos de molienda en el molino, T = 20 °C.
Se disperso Dolomita alemana molida y parcialmente calcinada con un tamano de partlcula medio de 7,5 pm y un area superficial especlfica (SSA) de 0,90 m2/g de Dolomitwerk Jettenberg, Schondorfer GmbH, Oberjettenberg, en agua de suministro (equipo de intercambio ionico de Christ) a un contenido de solidos del 2 % en peso. La suspension resultante tuvo una conductividad de 1.104 pS/cm.
La suspension se bombeo en un modo de circulacion a una velocidad de 2200 l/h y a una temperatura de 20 °C desde el reactor que pasa por 3 modulos de membrana de 0,2 m2 cada uno (Modulo Microdyn MD 063 TP 2N) y se bombeo de vuelta al reactor. Los modulos de membrana se dispusieron en una llnea en serie.
Cada 15 min se tomaron muestras de la suspension y se determinaron la conductividad, la dureza alemana as! como el pH de las muestras. La Tabla 7 lista los resultados obtenidos.
Tiempo [min]
Adicion de CO2 [ml/min] Temp [°C] Cantidad de permeado [g/15 min] Conductividad [pS/cml Dureza [°dH] pH
0
50 18,0
15
50 19,0 11635,6 1029 15,0 10,96
30
50 19,5 5098,7 1108 20,0 10,45
45
50 19,5 7418 1160 27,5 10,54
60
200 20,0 7940 1195 30,0 10,58
75
200 20,0 7464,9 1311 37,5 10,45
90
500 20,0 7992 1445 50,0 10,28
105
500 20,0 8039,4 1716 75,0 10,11
120
500 20,0 7704,3 1969 95,0 9,99
135
500 20,0 7932,3 2090 120,0 9,92
150
750 20,0 7996,4 2220 120,0 9,82
165
750 20,5 7949,2 2580 145,0 9,59
180
750 20,5 8028,2 2820 160,0 9,45
195
750 20,5 8114,3 3030 165,0 9,28
210
750 20,5 8217,9 3250 165,0 9,10
225
750 21,0 8188,1 3550 150,0 8,78
240
500 21,0 8512,6 3580 135,0 8,63
255
500 21,0 8177,7 3610 135,0 8,36
270
500 22,0 9901,2 3670 135,0 7,94
285
500 22,5 7790,3 3660 125,0 7,55
La Tabla 7 muestra un pH por debajo de 9,5 y condiciones estables con respecto a la conductividad despues de 3 a 3,5 horas.
5 La Tabla 8 lista los resultados de la cromatografla ionica (882 Compact IC Plus, Metrohm) de las muestras tomadas despues de 15, 90, 120, 195 y 285 minutos.
Tabla 8
Muestra tomada despues de x minutos
Calcio [ppm]1 Magnesio [ppm]2
15
3 72
90
11 232
120
23 446
195
34 630
285
20 561
[1] Con respecto a esto la unidad ppm se usa con el significado de 1 mg/l de CaCO3. [2] Con respecto a esto la unidad ppm se usa con el significado de 1 mg/l de MgCO3.
La Tabla 8 tambien muestra las condiciones estables con respecto al contenido de magnesio despues de 3 a 3,5 10 horas.
La Tabla 9 lista las condiciones de reaccion usadas as! como el pH, la dureza, el dm, el cfeo, el cfeo y el area superficial especlfica (SSA) de las muestras tomadas despues de 15, 90, 120, 195 y 285 minutos. La localizacion de la muestra fue el tanque y el valor de pH del permeado se determino por valoracion.
Muestra
Solidos CO2 °dH del l/h del Presion de l/h/m2 de pH del d10
tomada despues
suminis- trados % ml/min Permeado permeado a 10 °dH membrana per- meado a per- meado d50 d90
de x
en peso mol 10 °dH SSA
minutos
CaCO3/h
15
1,77 50 15 69,8 0 116 10,2 1,03 pm 7,51 pm
0,124 16,57 pm 0,899 m2/g
90
1,60 500 50 159,8 0 266 10,3 1,03 pm 5,24 pm
0,285 10,88 pm 0,959 m2/g
120
1,66 500 95 292,8 0 488 10,0 0,46 pm 2,64 pm
0,521 15,56 pm 1,853 m2/g
195
1,45 750 750 535,5 0 893 9,3 0,33 pm 2,20 pm
0,953 24,43 pm 2,524 m2/g
285
1,26 500 125 389,5 0 649 7,6 0,24 pm 0,74 pm
0,693 2,50 pm 4,268 m2/g
Al principio la superficie de partlculas total en la suspension de esta prueba representa 15.912 m2/tonelada de suspension, y el diametro medio (cfeo) se determino que era 7,5 pm. Despues de 195 min el diametro medio (cfeo) se 5 determino que era 0,74 pm y la superficie de partlculas total en la suspension representaba 126.000 m2/tonelada de suspension.
Uso de solucion acuosa que comprende carbonato de hidrogeno calcico para la production de carbonato calcico precipitado
Se calentaron 2 litros de permeado transparente muestreado despues de 285 minutos durante 2 h a 70 °C y el 10 precipitado (P) resultante se recogio filtrando usando un filtro de membrana de tamano de poro de 0,2 pm y se analizo por XRD. El filtrado se evaporo y se seco y el residuo (R) se analizo por XRD.
El analisis XRD del precipitado resultante as! como del residuo obtenido muestra lo siguiente:
Muestra
Amorfo Hidromagnesita Mg5(COa)4(OH)2(H2O)4 Nortupita Na3Mg(CO3)2Cl Aragonita CaCO3 Halita NaCl
P
X X x
R
X X X X x
Ejemplo 9, PCC Langenau
15 En esta prueba se uso carbonato calcico precipitado (PCC).
El PCC se produjo anadiendo una solucion al 0,1 % en peso de portlandita a agua del grifo de 25 °dH para aumentar el pH del agua de pH 6,4 a pH 7,8. El CaCO3 precipitado obtenido de esta manera se uso para esta prueba
Proceso A, 20 °C (temperatura del tanque)
Solidos de suministro % en peso
CO2 ml/min g/h mol/h °dH del Permeado l/h del permeado l/h del permeado a 10 °dH mol CaCO3/h Presion de membrana l/h/m2 de permeado a 10 °dH pH del permeado d10 d50 d90 SSA
2
200 25 36,2 90,6 0 151 7,0 0,30 pm
0,87 pm
23,6 0,16 3,89 pm
0,54 3,57
m2/g
La superficie mineral total de las particulas en la suspension de esta prueba representa 71.400 m2/tonelada de suspension.
5 La relacion de moles de CaCO3 producidos a moles de CO2 usados en este ejemplo es 1 : 3,38.
Ejemplo 10, mezcla de Dolomita / Caliza Prueba en planta piloto
En el presente ejemplo, una parte de una dolomita Microdol A extra como se describe en el Ejemplo 5 se mezclo con dos partes de caliza de la region de Avignon, Francia, y se uso como la mezcla de carbonatos alcalinoterreos.
10 La meta de la prueba del Ejemplo 10 fue producir una solucion de carbonato de hidrogeno alcalinoterreo de un pH de 6,5 a 6,7 a escala piloto.
La mezcla de carbonatos alcalinoterreos tuvo una d10 de 0,43 pm, una d50 de 2,43 pm y una d90 de 6,63 pm al principio de la prueba.
La mezcla se suministro como una suspension al 50 % en peso en agua.
15 Las condiciones de reaccion y funcionamiento se dan a continuation.
Proceso A = pasar el molino con batidos de molienda en el molino, temperatura del tanque T = 18,5 °C.
Volumen del tanque de suministro: 1,0 m3.
Agua de suministro: agua desionizada obtenida de un equipo de intercambio ionico de Christ, Aesch, Suiza (< 1 mg/l de carbonato alcalinoterreo).
20 Modulo de membrana de polietileno de flujo cruzado de 8,0 m2, diametro interno 5,5 mm, 3 m de longitud, 174 tubos en paralelo. (Modulo de filtro seprodyn SE 150 TP 1L/DF, Microdyn). Diametro de poro: 1,0 pm.
Flujo de suministro de suspension S a la unidad de membrana de flujo cruzado: 36 m3/h, velocidad a traves de las membranas: 3 m/s.
Presion en la entrada de la membrana de flujo cruzado: 100 kPa (1 bar)
25 Presion en la salida de la membrana de flujo cruzado: 30 kPa (0,3 bar)
Presion en la salida de la solucion: 5 kPa (0,05 bar)
Flujo de suministro de suspension S al dispositivo de division: 0,40 m3/h Presion en la entrada del molino: 70 a 80 kPa (0,7 a 0,8 bar)
Dosis de CO2: 1,0 litros/min a una presion de 150 a 160 kPa (1,5 a 1,6 bar).
30 Solidos de suministro de suspension S: 15 % en peso
Resultados medidos a 44 horas de funcionamiento continuo:
°dH del Permeado
m3/h del permeado Concentration de ion alcalinoterreo en el permeado m3/h del permeado a 10 °dH l/h/m2 de permeado a 10 °dH pH del permeado d10 d50 d90 SSA
33
0,5 Ca2+: 214 mg/l Mg2+: 20 mg/l 1,65 0,21 6,7 0,34 pm 1,47 pm 4,11 pm
°dH del Permeado
m3/h del permeado Concentracion de ion alcalinoterreo en el permeado m3/h del permeado a 10 °dH l/h/m2 de permeado a 10 °dH pH del permeado d10 d50 d90 SSA
2,72 m2/g
La superficie de partlcuias especlfica de la suspension S obtenida de acuerdo con el proceso de la invencion y tomada despues de 44 horas fue 408000 m2/tonelada de suspension S.
Una primera calidad de agua del grifo que comprendla 45 mg/l de carbonato alcalinoterreo (suma de CaCO3/MgCO3) 5 se produjo diluyendo el permeado de esta prueba con agua de suministro. La capacidad resultante de esta prueba corresponde a aproximadamente 6,7 m3/h a una concentracion de 45 mg/l de carbonato alcalinoterreo.
Una segunda calidad de agua del grifo que comprendla 100 mg/l de carbonato alcalinoterreo 1 (CaCO3) y 10 - 15 mg/l de carbonato alcalinoterreo 2 (MgCO3) se produjo diluyendo el permeado de esta prueba con agua de suministro. La capacidad resultante de esta prueba corresponde a aproximadamente 2,7 m3/h a una concentracion 10 de 100 mg/l de CaCO3 y 10 - 15 mg/l de MgCO3.
Ejemplo 11, Pruebas de planta piloto adicionales
Este ejemplo presenta pruebas adicionales para la preparacion de soluciones acuosas de carbonato de hidrogeno calcico a escala piloto. La solucion obtenida de carbonato de hidrogeno calcico se usa despues para la remineralizacion de agua blanda, que podrla ser por ejemplo agua blanda natural de fuentes de agua subterranea o 15 superficial, agua desalinizada de osmosis inversa o destilacion, agua de lluvia. Las pruebas se realizaron usando diferentes productos de carbonato calcico como material bruto para la preparacion de suspension de carbonato calcico, en lo sucesivo suspensiones, y las soluciones resultantes de carbonato de hidrogeno calcico obtenidas despues de la dosificacion de dioxido de carbono.
La siguiente Tabla 10 resume las propiedades del carbonato calcico usado durante las pruebas piloto de 20 remineralizacion con un volumen de suspension inicial de 1200 l.
Tabla 10
Muestra[1]
Roca de carbonato calcico d50 [pM] CaCO3 [% en peso] HCl insoluble [% en peso]
A
Marmol 13,7 96,6 0,6
[1] Notese que el carbonato calcico listado anteriormente esta disponible en el mercado de Omya, Suiza.
La siguiente Tabla 11 resume las propiedades de las suspensiones de producto de carbonato calcico que se han usado para las presentes pruebas.
25
Tabla 11
Composicion de la suspension de partida
Suspension
Producto Concentracion de la suspension diana (%) Tamano de partlcula medio (pm) SSA (m2/g) SSA esperada total (m2/m3)
13,7
1
A 10 1,33
160
13,7
2
A 2 1,3
32
Las suspensiones de carbonato calcico mencionadas en la Tabla 11 se prepararon mezclando el polvo de carbonato calcico micronizado y el agua de osmosis inversa (agua RO). El agua RO se produjo en el sitio usando una unidad de osmosis inversa y tenia la calidad media como se indica en la siguiente Tabla 12.
5
10
15
20
25
30
pH Conductividad (pS/cm) Turbidez (NTU)
Agua RO
6,4 - 6,6 10-25 < 0,1
El tanque se lleno completamente con la respectiva suspension de carbonato calcico. Despues, la suspension de carbonato calcico se bombeo desde el tanque hacia el molino, y desde ahi hacia el dispositivo de filtracion de membrana para la filtracion. El molino se uso como punto de dosificacion para el dioxido de carbono que se requiere para la disolucion del carbonato calcico en el agua. El carbonato de hidrogeno disuelto obtenido paso despues a traves de la membrana, mientras que el carbonato calcico sin disolver se suministro de vuelta al tanque. Entre los diferentes parametros del agua, la conductividad se uso como un procurador para medir la cantidad de carbonato de hidrogeno disuelto obtenido mediante este proceso.
Las condiciones para la dosificacion de dioxido de carbono y carbonato calcico pueden derivar de la Tabla 13.
Tabla 13
Caudal del concentrado (L/h)
Concentracion diana (mg/l como CaCO3) Caudal de CO2 (l/min) Relacion estequiometrica CO2 diana / CaCO3 (n.° de veces) Relacion CO2 / concentrado (l CO2/l concentrado)
500
500
5 5 0,6
La siguiente tabla 14 resume los resultados obtenidos al final del primer y el segundo dias de ensayo (6 - 7 horas al dia) de suspension 2 (con una suspension que tiene un contenido de solidos del 2 % en peso de muestra A).
Tabla 14
Inicio
Final
Ensayo
Suspension D50 % inicio Dfas de ensayo [suspensionjf D50 %f SSAf (m2/g) SSA total (m2/t) Conductividad final (pS/cm)
1
Suspension 2 Suspension 2 13,7 1 1,9 % 4,0 2,4 45.600 1187
2
13,7 2 1,8 % 3,6 2,6 46.800 1169
Los resultados presentados en la Tabla 15 se realizaron usando la suspension 1: ~ 10 % en peso de muestra A. El ensayo se realizo usando la misma relacion de dosificacion de CO2 de 0,3 l de CO2/l de concentrado y los resultados presentaron los valores obtenidos al final de un dia completo de ensayo.
Tabla 15
Inicio
Final
Ensayo
Suspension D50 % inicio Dfas de ensayo [suspensionjf SSAf (m2/g) SSA total (m2/t) Conductividad final (pS/cm)
3
Suspension 1 13,7 1 9,5 % 2,8 266.000 750
Impacto de la relacion en exceso del CO2
Ademas del area superficial de los solidos presentes en la suspension se espera que la relacion estequiometrica de dioxido de carbono en comparacion con el carbonato calcico, es decir, medido como caudal de CO2 / caudal de concentrado, tambien impacte la disolucion del carbonato calcico en el agua. Por lo tanto la concentration final del carbonato de hidrogeno disuelto, medido como conductividad final, debe aumentar proporcionalmente al exceso estequiometrico de CO2 dosificado en la suspension. Los resultados presentados en la Tabla 16 se realizaron usando dos suspensiones ambas hechas de Muestra A (cfe0 = 13,7 pm, SSA = 1,3 m2/g) empezando la suspension 1 con un contenido de solidos mayor (suspension 1: ~ 10 % en peso) y empezando la suspension 2 con un contenido de solidos menor (suspension 2: ~ 2 % en peso). Los caudales del dioxido de carbono y los concentrados se
ajustaron para alcanzar la relacion estequiometrica diana CO2 / CaCO3 de 1, 2,5 y 5 veces, respectivamente la relacion del caudal de CO2 de 0,12, 0,3 y 0,6 l de CO2 / l de concentrado.
Tabla 16
Proceso Inicio Final
Ensayo
Relacion de caudal CO2 (l de CO2 / l de concentrado) Suspension Dias de ensayo [suspension^ D50 %f SSAf (m2/g) SSA total (m2/t) Conductividad final (pS/cm)
4
0,12 Suspension 1 1 11,0 %* 3,7 2,6 286.000 570
3
0,3 Suspension 1 1 9,5 % 3,4 2,8 266.000 750
2
0,6 Suspension 2 2 1,8 % 3,6 2,6 46.800 1169
1
0,6 Suspension 2 1 1,9 % 4,0 2,4 45.600 1187
* valor estimado
5 El resultado de este conjunto de pruebas muestra que la conductividad esta aumentando proporcionalmente a la relacion estequiometrica diana CO2 / CaCO3 medida como l CO2 / l de concentrado.

Claims (23)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    REIVINDICACIONES
    1. Proceso para la preparacion de una solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo, comprendiendo el proceso las etapas de:
    a) proporcionar agua,
    b) proporcionar al menos una sustancia que comprenda al menos un carbonato alcalinoterreo y opcionalmente al menos un hidroxido alcalinoterreo en una cantidad menor con respecto al carbonato alcalinoterreo, estando la al menos una sustancia en una forma seca o en una forma acuosa,
    c) proporcionar CO2,
    d) combinar bien:
    (i) el agua de la etapa a), la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa b) y el CO2 de la etapa c), o bien
    (ii) el agua de la etapa a) y la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa b) para obtener una suspension acuosa alcalina de la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo, y posteriormente combinar la suspension acuosa alcalina con el CO2 de la etapa c)
    para obtener una suspension S resultante que tiene un pH de entre 6 y 9, conteniendo la suspension S resultante partlculas,
    e) filtrar al menos una parte de la suspension S resultante pasando al menos una parte de la suspension resultante S a traves de un dispositivo de filtracion para obtener la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo, en el que la solucion acuosa obtenida despues de la filtracion tiene un valor de turbidez menor de 1 NTU y tiene una concentracion de calcio, como carbonato calcico, de 50 a 650 mg/l,
    f) someter al menos una parte o todas las partlculas de las suspensiones S resultantes a una etapa de division de partlculas,
    en el que la etapa f) puede tener lugar antes de y/o paralela a y/o despues de la etapa e),
    en el que las partlculas de la suspension S resultante que se obtiene en la etapa d) representan un area superficial de partlculas total (SSAtotal) que es al menos 1000 m2/tonelada de la suspension S resultante, y en el que la suspension S resultante que se obtiene en la etapa d) tiene un contenido de solidos en el intervalo del 1 al 35 % en peso, basado en el peso total de la suspension S resultante,
    con la condicion de que una adicion del CO2 de la etapa c) no tenga lugar antes de una adicion de la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa b),
    en el que la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa b) tiene un tamano de partlcula medio en peso (0(50) en el intervalo de 0,1 pm a 1 mm, y
    en el que la etapa f) de division de partlculas es una etapa de molienda y/o de triturado, y en el que el proceso se caracteriza por que la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa b) se selecciona del grupo que comprende marmol, caliza, tiza, cal semi calcinada, caliza dolomltica, dolomita calcarea, dolomita semi calcinada, dolomita calcinada y carbonato calcico precipitado, y
    el proceso se lleva a cabo en un sistema reactor que comprende al menos un tanque, al menos un dispositivo de filtracion y medios que conectan el tanque y el al menos un dispositivo de filtracion,
    en el que el tanque se conecta a un dispositivo de triturado y/o molienda en el que al menos una parte de las partlculas contenidas en la suspension S resultante se someten a una reduccion del tamano de partlcula y el dispositivo de molienda y/o trituracion se dispone de tal manera que solamente una parte de la suspension S resultante que esta contenida en el tanque se hace pasar a traves del dispositivo de trituracion y/o molienda antes de circular de vuelta al tanque.
  2. 2. Proceso de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que las partlculas de la suspension S resultante representan un area superficial de partlcula total (SSAtotal) que esta en el intervalo de 5.000 - 5.000.000 m2/tonelada de la suspension S resultante, preferentemente en el intervalo de 10.000 a 5.000.000 m2/tonelada de la suspension S resultante, y mas preferentemente en el intervalo de 70.000 - 500.000 m2/tonelada de la suspension S resultante.
  3. 3. Proceso de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa b) tiene un tamano de partlcula medio en peso (0(50) en el intervalo de 0,7 pm a 100 pm.
  4. 4. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa b) tiene un area superficial especlfica (SSA) en el intervalo de 0,01 a 200 m2/g, y preferentemente en el intervalo de 1 a 100 m2/g.
    5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
  5. 5. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la al menos una sustancia que comprende al menos un carbonato alcalinoterreo y el opcional al menos un hidroxido alcalinoterreo de la etapa b) tiene un contenido de acido clorhldrico (HCl) insoluble del 0,02 al 90 % en peso, preferentemente del 0,05 al 15 % en peso, basado en el peso total de la sustancia seca.
  6. 6. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que la suspension S resultante que se obtiene en la etapa d) tiene un contenido de solidos en el intervalo del 3 al 35 % en peso, mas preferentemente en el intervalo del 5 al 35 % en peso, basado en el peso total de la suspension S resultante.
  7. 7. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el agua de la etapa a) se selecciona de agua destilada, agua del grifo, agua desalinizada, salmuera, agua de deshecho tratada o agua natural tal como agua subterranea, agua superficial o agua de lluvia.
  8. 8. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que el CO2 de la etapa
    c) se selecciona de dioxido de carbono gaseoso, dioxido de carbono llquido, dioxido de carbono solido o una mezcla gaseosa de dioxido de carbono y al menos un gas distinto, y es preferentemente dioxido de carbono gaseoso.
  9. 9. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que la cantidad de CO2 usada, en moles, para producir 1 mol del al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo en la solucion acuosa esta en el intervalo de 0,5 a 4 moles, preferentemente en el intervalo de 0,5 a 2,5 moles, mas preferentemente en el intervalo de 0,5 a 1,0 moles, y mas preferentemente en el intervalo de 0,5 a 0,65 moles.
  10. 10. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que la etapa f) de division de partlculas es una etapa de molienda.
  11. 11. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo y que se obtiene en la etapa e) tiene una dureza de 5 a 130 °dH, preferentemente de 10 a 60 °dH y mas preferentemente de 15 a 50 °dH.
  12. 12. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo y que se obtiene en la etapa e) tiene preferentemente un pH en el intervalo de 6,5 a 9, preferentemente en el intervalo de 6,7 a 7,9 y mas preferentemente en el intervalo de 6,9 a 7,7, a 20 °C.
  13. 13. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo y que se obtiene en la etapa e) tiene una concentracion de calcio, como carbonato calcico, de 70 a 630 mg/l.
  14. 14. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo y que se obtiene en la etapa e) tiene una concentracion de magnesio, como carbonato magnesico, de 1 a 200 mg/l, preferentemente de 2 a 150 mg/l y mas preferentemente de 3 a 125 mg/l.
  15. 15. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado por que la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo que se obtiene en la etapa e) tiene un valor de turbidez menor de 0,5 NTU y preferentemente menor de 0,3 NTU.
  16. 16. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado por que al menos la etapa
    d) se lleva a cabo a una temperatura que esta en el intervalo de 5 a 55 °C, y preferentemente en un intervalo de 20 a 45 °C.
  17. 17. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado por que es un proceso continuo.
  18. 18. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado por que el dispositivo de filtracion de la etapa e) es un filtro de membrana, y preferentemente un filtro de membrana en tubo con un tamano de poro de entre 0,02 pm y 0,2 pm.
  19. 19. Uso de una solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo obtenido por el proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18 para la produccion de un carbonato alcalinoterreo precipitado y/o hidromagnesita, y en particular para la produccion de un carbonato calcico precipitado y/o hidromagnesita.
  20. 20. Uso de una solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo obtenido por el proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18 para la mineralizacion de agua.
  21. 21. Proceso para la mineralizacion de agua que comprende las siguientes etapas:
    I) proporcionar agua de suministro,
    5 II) proporcionar una solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo obtenido por el proceso de la acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, y
    III) combinar el agua de suministro de la etapa I) y la solucion acuosa que comprende al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo de la etapa II) para obtener agua mineralizada.
  22. 22. Proceso de acuerdo con la reivindicacion 21, caracterizado por que la solucion acuosa que comprende al 10 menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo de la etapa II) tiene una dureza que es al menos 3 °dH, y
    preferentemente al menos 5 °dH mayor que la dureza del agua de suministro de la etapa I).
  23. 23. Proceso de acuerdo con la reivindicacion 21 o 22, caracterizado por que la solucion acuosa que comprende el al menos un carbonato de hidrogeno alcalinoterreo de la etapa II) tiene una dureza de al menos 15 °dH.
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