ES2807269T3 - Material para la desacidificación y/o el endurecimiento de líquidos, procedimiento para su preparación así como usos - Google Patents

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Abstract

Material para la desacidificación, la filtración y/o el endurecimiento de líquidos, que contiene al menos el 97 % en peso de carbonato de metal alcalinotérreo, en donde el contenido de óxido de calcio libre del material determinado según la norma DIN EN 12485:2010-08 asciende al 0,3 % en peso o menos y el grupo de granos del material determinado según la norma DIN EN 12902:2005-02 asciende a de 0,1 a 1,8 mm, en donde el contenido de grano superior y de grano inferior del material se encuentra en el 10 % en peso o menos, con respecto al peso total del material, y en donde el material se encuentra en forma de gránulos.

Description

DESCRIPCIÓN
Material para la desacidificación y/o el endurecimiento de líquidos, procedimiento para su preparación así como usos
La invención se refiere a un material para la desacidificación, filtración y/o endurecimiento de líquidos con una proporción en masa de carbonato de metal alcalinotérreo > 97 %.
Para la desacidificación por filtración de líquidos, en particular agua, se usan los más diversos materiales. Con desacidificación se designa la eliminación de ácido carbónico agresivo de líquidos. En particular para aguas potables y aguas para uso industrial es de gran importancia el ajuste del equilibrio de cal-ácido carbónico. Aguas con contenidos en ácido carbónico más altos que lo que corresponde al equilibrio son en concreto corrosivos para algunos materiales. Por ejemplo se corroen sistemas no protegidos del material hierro. Las aguas naturales no están con frecuencia en el equilibrio de cal-ácido carbónico. Durante el mezclado de aguas se produce con frecuencia un problema de agua mezclada por el ácido carbónico agresivo. Es necesario un procesamiento de estas aguas agresivas.
Como materiales de filtro adecuados han resultado materiales a base de carbonato de calcio (CaCO3). Estos materiales se usan habitualmente como capa de filtro en instalaciones de filtro abiertas o cerradas. Mediante reacción con el ácido carbónico contenido en el agua se desacidifica el agua que va a tratarse de manera filtrante.
Para la desacidificación y filtración de agua de manantial, de pozo y agua superficial, en particular agua embalsada, debe cumplir el material de filtro, por motivos de la protección de la salud, requerimientos especiales de la pureza.
Los requerimientos están fijados por ejemplo en la norma DIN 2000, el Reglamento de agua potable y el Reglamento de comercialización de aditivos. Otros campos de aplicación son la desacidificación y cuando sea necesario la filtración, desacidificación y filtración de agua cargada para piscinas y albercas, filtración y estabilización del valor de pH durante el procesamiento de agua de piscinas y albercas así como endurecimiento de material destilado y material permeado para el aprovechamiento como agua potable.
Otro campo de aplicación es la eliminación de hierro y eliminación de manganeso, o sea la eliminación de compuestos 2-valentes del hierro y del manganeso, de aguas. Para este fin presentan las instalaciones de procesamiento de agua por regla general un dispositivo de ventilación. Mientras que las aguas superficiales por regla general no contienen o contienen solo bajas cantidades de estos compuestos de metal, pueden encontrarse, por el contrario, en aguas subterráneas cantidades más altas de compuestos de hierro-(II) y manganeso-(II). En altas cantidades, estos compuestos pueden actuar de manera tóxica, de modo que éstos deben eliminarse de las aguas. Bajos contenidos en compuestos de hierro(II) y manganeso(II) si bien en sí no son tóxicos, sin embargo forman éstos en presencia de oxígeno hidratos de óxidos poco solubles de marrón rojizo a negro. Por este motivo deben eliminarse también éstos antes de un uso de las aguas.
El agua potable, de manera correspondiente a los reglamentos legales, no debe contener ninguna cantidad o debe contener solo cantidades muy bajas de compuestos de hierro(II) y manganeso(II). Los valores límite para el agua potable ascienden para hierro a 0,2 mg/dm3 y para manganeso a 0,05 mg/dm3. Para el agua potable en Alemania deben cumplirse las especificaciones legales del Reglamento Alemán de agua potable (norma DIN 2000). Además de agua potable se procesa en la mayoría de los casos también aguas de uso industrial antes de su uso, para que esté libre de contenidos más altos de estos compuestos.
Para el uso en instalaciones de filtro es necesario para un funcionamiento seguro, que requiere poco mantenimiento y económicamente favorable también una estructura de grano estable del material. Se conoce usar, por ejemplo, carbonato de calcio cristalino de yacimientos devónicos o yacimientos jurásicos como material de gravilla en distintas clases de grano.
La unión química del ácido carbónico agresivo se realiza con carbonato de calcio cristalino según la siguiente ecuación:
CO2 CaCO3 H2O ^ Ca(HCO3)2
Es ventajoso en este modo de proceder que pueden evitarse sobrerreacciones. Tampoco es posible en caso de nuevos rellenos de filtro una unión demasiado fuerte. Sin embargo es desventajoso en este tipo de desacidificación que es necesario un tiempo de acción largo para la unión del ácido carbónico agresivo hasta obtener el equilibrio. Mediante esto se requieren grandes cantidades de carga y con ello instalaciones de filtro grandes. La aplicación está limitada, por tanto, a instalaciones para cantidades de agua más pequeñas. Otro inconveniente consiste en que en el caso de grano cristalino de gravilla se ha reducido la reactividad debido a las superficies cristalinas lisas. Para la desacidificación deben considerarse por tanto tiempos de contacto prolongados. Además, las granulaciones de piedra caliza presentan un contenido en polvo indeseable.
Para la mejora de la capacidad de reacción química se usa también un carbonato de calcio con una proporción de óxido de magnesio como material de filtro poroso. Éste sirve para la desacidificación de agua agresiva, ácida de ácido carbónico de modo filtrante. Debido a su alta capacidad de reacción es especialmente favorable el consumo específico.
El uso se realiza entre otras cosas en instalaciones de filtro rápido para la obtención de agua potable. En el caso del uso de este material en instalaciones de filtro pueden producirse, de manera condicionada por la sobrealcalinidad del agua, problemas mediante apelmazamientos de los granos.
Se ha intentado también usar otras calizas en granulación adecuada para la desacidificación y filtración de agua, por ejemplo calizas coralinas. Debido a las impurezas contenidas en esto existe por tanto el riesgo de que el apilamiento de filtros se contamine microbiológicamente, de modo que se produzcan problemas higiénicos con el agua potable. Podría ponerse remedio mediante tratamiento térmico de estas calizas (calcinado a fondo), lo que, sin embargo, está unido a altos costes.
Por el documento DE 19503913 A1 se conoce un procedimiento para la desacidificación y filtración de agua con un material de filtro granular que reacciona de manera química con una proporción en masa de carbonato de metal alcalinotérreo de >97 %, en el que como material de filtro se usa un material obtenido mediante recarbonatación de gránulos de carbonato de metal alcalinotérreo, hidróxido de metal alcalinotérreo y agua.
El material de filtro descrito proporciona ya resultados muy buenos en la desacidificación y filtración de agua. Así éste presenta, con estructura de grano estable, un alto grado de pureza y no desprende polvo. Además puede impedirse con esto que a través del material de filtro lleguen sustancias nocivas al agua, y puede garantizarse que también tras el tratamiento están contenidas solo sustancias que conllevan el agua por naturaleza.
Como desventajoso en este material de filtro ha resultado, sin embargo, que en caso de nuevas masas de filtro durante la fase de entrada puede producirse inicialmente durante algún tiempo una sobrealcalización. Así puede aumentar el valor de pH dependiendo de la posición del equilibrio por ejemplo en aproximadamente 0,5. Esto puede impedirse debido a que el material de filtro se introduce por cargas. Mediante esto se prolonga, sin embargo, el tiempo de entrada.
Además es desventajoso en este material de filtro que puede usarse solo de manera condicionada para el procesamiento de líquidos que contienen hierro y manganeso. La deposición de cantidades más grandes de estos compuestos puede conducir concretamente a un bloqueo parcial de la superficie de grano, de manera que se impida la desacidificación.
La invención se basa en el objetivo de facilitar un material de filtro, con el que puedan evitarse los inconvenientes descritos anteriormente. En particular debe poder evitarse una sobrealcalización también con masas de filtro nuevas, durante la fase de entrada. Además debe ser adecuado el material de filtro también para la filtración de líquidos con contenidos en hierro y manganeso más altos.
Este objetivo se consigue de acuerdo con la invención mediante la facilitación de un material que contiene al menos el 97 % en peso de carbonato de metal alcalinotérreo, en el que el contenido en óxido de calcio libre del material asciende al 0,3 % en peso o menos y el grupo de granos del material asciende a de 0,1 a 1,8 mm, en el que el contenido en grano superior y en grano inferior del material se encuentra en el 10 % en peso o menos, con respecto al peso total del material, y en el que el material se encuentra en forma de gránulos.
El contenido en carbonato de metal alcalinotérreo así como el contenido en óxido de calcio se refieren en cada caso al peso total del material.
El grupo de granos puede definirse, por ejemplo, tal como se describe en la norma DIN EN 12901, en particular en la norma DIN EN 12901:2000-1. Según esto entiende el experto por grupo de granos todos los tamaños de grano de un material que se encuentran entre dos tamaños de malla. Ejemplos de tamaños de malla se han mencionado en la norma DIN ISO 3310-1, en particular en la norma DIN ISO 3310-1:2001-09. Allí se designan los tamaños de malla también como tamaños de malla nominales. Sin embargo, también son concebibles otros tamaños de malla, por ejemplo pueden ser los tamaños de malla, que limitan un grupo de granos, también tamaños de malla teóricos. El grupo de granos puede indicarse por ejemplo en forma de 0,1 mm a 1,8 mm o en forma de 0,1/1,8 mm. El grupo de granos se determina de acuerdo con la invención de acuerdo con la norma DIN EN 12902:2005-02. En particular puede determinarse el grupo de granos mediante determinación de una distribución de tamaño de grano. Por ejemplo pueden seleccionarse de una distribución de tamaño de grano dos tamaños de grano como tamaños de malla, entre los que se encuentra el grupo de granos. Una distribución de tamaño de grano puede determinarse de acuerdo con la norma DIN EN 12902, en particular la norma DIN EN 12902:2005-02. La distribución de tamaño de grano puede determinarse mediante tamizado, en particular de acuerdo con la norma ISO 2591-1, en particular de acuerdo con la norma ISO 2591-1:1988. Los tamices a los que se recurren para ello se designan también como tamices de prueba y disponen de distintos tamaños de malla o anchos nominales. Para materiales en forma de polvo puede determinarse la distribución de tamaño de grano también con un difractómetro láser. Esto puede realizarse de acuerdo con la norma ISO 13320-1, en particular de acuerdo con la norma ISO 13320:2009. De acuerdo con los métodos mencionados puede determinarse también la proporción de grano inferior del grupo de granos, o sea la proporción de masa en % en peso de un material granular, que pasa el tamiz con el tamaño de malla más pequeño para el respectivo grupo de granos. Igualmente puede determinarse, de acuerdo con los métodos descritos, la proporción de grano superior, o sea la proporción de masa en % en peso de una mezcla de granos que se retiene por el tamiz con el tamaño de malla más grande para el respectivo grupo de granos.
De acuerdo con la invención, el contenido en grano superior y en grano inferior para un grupo de granos determinado del material se encuentra en el 10 % en peso o menos, con respecto al peso total del material.
Sorprendentemente se encontró que con el uso del material de acuerdo con la invención es posible evitar los inconvenientes anteriormente discutidos del estado de la técnica. Así, con el uso del material puede evitarse una sobrealcalización también con nuevas masas de filtro durante la fase de entrada. Por consiguiente, con el material de acuerdo con la invención ya no puede realizarse gradualmente de manera necesaria la introducción en las instalaciones de procesamiento. En lugar de esto aumenta el valor de pH durante el llenado solo de manera insignificante. Mediante esto puede reducirse claramente el tiempo de entrada. El material de acuerdo con la invención es adecuado por tanto también para el procesamiento de aguas blandas y para el uso en instalaciones pequeñas. Se supone que este efecto puede deberse en particular al bajo contenido en óxido de calcio en el material de acuerdo con la invención. De acuerdo con la invención asciende este contenido al 0,3 % en peso o menos, preferentemente a del 0,2 al 0,01 % en peso y en particular a del 0,1 al 0,01 % en peso. Este contenido en óxido de calcio bajo puede obtenerse de acuerdo con la invención debido a que la preparación del material comprende una doble recarbonatación combinada con una eliminación por tamizado hasta obtener un grupo de granos de 0,1 a 1,8 mm.
Por "contenido en óxido de calcio" se entiende de acuerdo con la invención el contenido en óxido de calcio libre. El contenido en óxido de calcio en el material puede determinarse según métodos de medición conocidos por el experto, por ejemplo por medio de conductividad. El contenido en óxido de calcio en el material se determina de acuerdo con la invención según la norma DIN EN 12485:2010-08.
Sorprendentemente se encontró que es posible reducir aún adicionalmente el contenido en óxido de calcio reducido mediante una primera recarbonatación en el material, cuando a esta primera etapa de recarbonatación le sigue una eliminación por tamizado hasta obtener un grupo de granos de 0,1 a 1,8 mm seguida de una segunda etapa de recarbonatación. Mediante esto puede reducirse el contenido en óxido de calcio en el material hasta menos del 0,3 % en peso.
Mediante la eliminación por tamizado puede obtenerse un material con un grupo de granos de 0,1 a 1,8 mm. De acuerdo con una forma de realización preferente de la invención, el material presenta un grupo de granos de 0,2 a 1,7 mm, más preferentemente de 0,5 a 1,6 mm. De acuerdo con otra forma de realización preferente, el material presenta un grupo de granos de 0,71 a 1,25 mm.
Otra ventaja de la doble recarbonatación se encuentra en que con el material obtenido mediante esto se posibilita un funcionamiento de filtro más estable.
De acuerdo con otra forma de realización preferente del material, el material contiene al menos el 98 % en peso de carbonato de metal alcalinotérreo. De acuerdo con otra forma de realización preferente del material, el material contiene al menos el 99 % en peso de carbonato de metal alcalinotérreo. De acuerdo con una forma de realización preferente de la invención, el carbonato de metal alcalinotérreo contenido en el material contiene carbonato de calcio y/o carbonato de magnesio.
De acuerdo con otra forma de realización preferente de la invención, el carbonato de metal alcalinotérreo contenido en el material contiene una mezcla de carbonato de calcio y carbonato de magnesio.
Preferentemente, el carbonato de metal alcalinotérreo contenido en el material contiene al menos el 90 % en peso, preferentemente al menos el 95 % en peso, más preferentemente al menos el 97 % en peso, aún más preferentemente al menos al 98 % en peso, aún más preferentemente al menos el 99 % en peso de carbonato de calcio, con respecto a la cantidad total de carbonato de metal alcalinotérreo. En particular, el carbonato de metal alcalinotérreo contenido en el material contiene del 97 al 99,9 % en peso, más preferentemente del 98 al 99 % en peso, de carbonato de calcio, con respecto a la cantidad total de carbonato de metal alcalinotérreo.
En particular, el carbonato de metal alcalinotérreo contenido en el material puede contener carbonato de magnesio en una cantidad del 0,01 % en peso al 10 % en peso, preferentemente del 0,1 % en peso al 5 % en peso, más preferentemente del 0,2 % en peso al 2 % en peso, con respecto a la cantidad total de carbonato de metal alcalinotérreo.
Con un material que contiene carbonato de calcio y/o carbonato de magnesio, pueden cumplirse las especificaciones para materiales de filtro para agua potable. Además, con el uso de las cantidades mencionadas de carbonato de calcio y/o carbonato de magnesio puede obtenerse un material especialmente eficaz.
De acuerdo con la invención se encuentra el material en forma de gránulos. Esto permite una manipulación especialmente sencilla y libre de polvo, sobre todo durante el llenado de las instalaciones de filtro.
Los ensayos prácticos han dado como resultado que con el material de acuerdo con la invención puede conseguirse un aprovechamiento especialmente eficaz de la capacidad de desacidificación de las partes constituyentes contenidas en el material. Así pudieron conseguirse, en comparación con los materiales de filtro conocidos por el documento DE 19503 913 A1, valores de consumo mejores en del 10 % al 20 %, en algunos casos también más del 20 %. El consumo real corresponde por consiguiente casi al calculado.
Se supone que la alta capacidad del material puede deberse al menos parcialmente al tamizado hasta obtener un grupo de granos de 0,1 a 1,8 mm. Esto conduce a que el tamaño de grano eficaz sea aproximadamente del 30 al 40 por ciento más pequeño que en el caso de los materiales de filtro descritos en el documento DE 195 03 913 A1. El tamaño de grano eficaz se describe por ejemplo en la norma DIN EN 12901, en particular en la norma DIN EN 12901:2000-1. Según esto, el experto entiende por el tamaño de grano eficaz el tamaño de malla teórico, en el que el 10 % en peso de la proporción en masa de la muestra pasa el tamiz. El tamaño de grano eficaz puede determinarse por ejemplo de acuerdo con la norma DIN EN 12902, en particular de acuerdo con la norma DIN EN 12902:2005-02. En particular puede determinarse el tamaño de grano eficaz mediante determinación de una distribución de tamaño de grano.
Otra ventaja del tamaño de grano eficaz bajo del material de acuerdo con la invención se encuentra en que éste posibilita una filtración más eficaz. Mediante esto puede usarse el material también para el tratamiento de líquidos que contienen partes constituyentes que pueden separarse mal, tal como por ejemplo líquidos que contiene hierro y/o manganeso, preferentemente agua que contiene hierro y/o manganeso. El material de acuerdo con la invención es adecuado en particular también para el tratamiento de líquidos, en particular agua, con contenidos en hierro de más de 0,2 mg/dm3, preferentemente de 1 a 2 mg/dm3 y/o con contenidos en manganeso de más de 0,05 mg/dm3, preferentemente de 0,2 a 0,4 mg/dm3.
Además pudo determinarse que con el uso del material de acuerdo con la invención puede reducirse sorprendentemente un enturbiamiento de los líquidos tratados en comparación con materiales del estado de la técnica.
Como medida del enturbiamiento de líquidos puede usarse en el procesamiento de agua la unidad nefelométrica de turbidez, Nephelometric Turbidity Unit (NTU). Ésta es la unidad de un enturbiamiento de un líquido medido con un nefelómetro calibrado. Estudios prácticos han dado como resultado que con el material de acuerdo con la invención puede mejorarse el valor de NTU en comparación con los materiales conocidos por el documento DE 19503913 A1 en aproximadamente del 20 % al 40 %. El valor de NTU puede medirse por ejemplo según la norma DIN EN ISO 7027 (C2) 2000-4. El método de medición indicado en esta norma para los valores de FNU y/o valores de FAU puede usarse igualmente también para la determinación de valores de NTU, con respecto a formazina.
Un enturbiamiento bajo de los líquidos tratados es ventajoso para su calificación por ejemplo como agua potable. El motivo de ello se encuentra entre otras cosas en que pueden adherirse a partículas libres compuestos de acción microbiológica, lo que puede tener una influencia negativa sobre la calidad biológica del agua.
No pudo preverse que con el material de acuerdo con la invención pueda conseguirse una mejora de los valores de enturbiamiento.
Como materiales de partida para la preparación del material pueden usarse de acuerdo con una forma de realización preferente de la invención esencialmente carbonato de metal alcalinotérreo, hidróxido de metal alcalinotérreo y/u óxido de metal alcalinotérreo. De acuerdo con una forma de realización de la invención se usan como materiales de partida para la preparación del material esencialmente carbonato de metal alcalinotérreo e hidróxido de metal alcalinotérreo. Como alternativa puede usarse en lugar de hidróxido de metal alcalinotérreo un óxido de metal alcalinotérreo o una mezcla de hidróxido de metal alcalinotérreo y óxido de metal alcalinotérreo. Preferentemente se usan harina de piedra caliza y/o hidrato de cal, en particular hidróxido de calcio, como materiales de partida. Además puede usarse para la preparación del material un líquido, preferentemente agua.
De acuerdo con otra forma de realización preferente de la invención, el carbonato de metal alcalinotérreo usado como material de partida contiene al menos el 90 % en peso, preferentemente al menos el 95 % en peso, en particular del 97 al 99 % en peso, más preferentemente del 98 al 99 % en peso, de carbonato de calcio. De acuerdo con otra forma de realización preferente de la invención, el hidróxido de metal alcalinotérreo usado como material de partida contiene al menos el 90 % en peso, preferentemente del 92 al 99 % en peso, de hidróxido de calcio. Preferentemente, el óxido de metal alcalinotérreo usado como material de partida contiene al menos el 90 % en peso, preferentemente del 92 al 99 % en peso, de óxido de calcio.
El uso de materiales de partida puros tiene la ventaja de que mediante esto puede obtenerse un material con un grado de pureza alto. Un material de este tipo es adecuado por consiguiente especialmente para la obtención y/o procesamiento de agua potable.
De acuerdo con una forma de realización preferente de la invención, el material presenta una forma de grano esencialmente esférica. De acuerdo con otra forma de realización preferente, el material presenta una forma de grano esférica. Las formas de grano de este tipo permiten la formación de empaquetamientos de esferas compactos. Esto es ventajoso, por ejemplo, con el uso del material como material de filtro, dado que mediante esto se posibilita una filtración especialmente fina. Además es ventajosa una alta densidad de empaquetamiento debido al volumen de empaquetamiento más bajo para el transporte y almacenamiento del material. Así es adecuado el material de acuerdo con la invención por ejemplo también para filtros, que están equipados con silos suburbanos y en los que se realiza el suministro con vehículos de silo.
Debido a su alta densidad de empaquetamiento, el material puede presentar también un alto peso aparente de por ejemplo 1,1 a 1,3 g/cm3
El material de acuerdo con la invención presenta preferentemente una superficie específica alta. En particular, el material de acuerdo con la invención puede presentar una superficie específica, en particular una superficie BET, de por ejemplo al menos 3,5 m2/g, preferentemente de 3,5 a 5,5 m2/g y en particular de 4 a 5 m2/g. La superficie específica puede determinarse por ejemplo según el procedimiento BET de acuerdo con la norma ISO 9277, en particular de acuerdo con la norma ISO 9277:2010. Mediante esto, el material presenta una alta actividad. Además pueden conseguirse potencias de separación especialmente buenas en la filtración. En total se muestra que el material de acuerdo con la invención tiene todas las propiedades esenciales que lo convierten en un material de filtro de aplicación sencilla y al mismo tiempo reactivo. Así se combinan las ventajas de un uso sencillo, tal como ofrece una caliza de arrecife compacta, con la alta reactividad de un material de filtro poroso.
Otro objetivo de la presente invención es un procedimiento para la preparación del material de acuerdo con la invención que comprende las siguientes etapas:
a) granular una mezcla que contiene carbonato de metal alcalinotérreo, hidróxido de metal alcalinotérreo y/u óxido de metal alcalinotérreo para dar un granulado;
b) recarbonatar el granulado mediante la puesta en contacto con un gas que contiene dióxido de carbono; c) tamizar hasta obtener un grupo de granos determinado según la norma DIN EN 12902:2005-02 de 0,1 a 1,8 mm, en el que el contenido en grano superior y en grano inferior del material se encuentra en el 10 % en peso o menos, con respecto al peso total del material;
d) recarbonatar de nuevo el granulado mediante la puesta en contacto con un gas que contiene dióxido de carbono, en el que las etapas a) a d) se realizan sucesivamente, y en el que la nueva recarbonatación en la etapa d) se continua hasta que el contenido en óxido de calcio libre del granulado determinado según la norma DIN EN 12485:2010-08 ascienda al 0,3 % en peso o menos.
Preferentemente se realiza la granulación en la etapa a) en presencia de un líquido, en particular agua. Ventajosamente se realiza la granulación en la etapa a) en presencia del 1 al 50 % en peso, en particular del 5 al 20 % en peso, de agua, con respecto a la cantidad total de carbonato de metal alcalinotérreo, hidróxido de metal alcalinotérreo y/u óxido de metal alcalinotérreo.
En el procedimiento de acuerdo con la invención se aplica para el significado del grupo de granos, su determinación y para el grano superior y el grano inferior para un determinado grupo de granos igualmente lo dicho anteriormente para el material de acuerdo con la invención.
La mezcla que va a granularse en la etapa a) contiene de acuerdo con una forma de realización preferente de la invención al menos el 90 % en peso, preferentemente al menos el 95 % en peso, más preferentemente al menos el 99 % en peso, de carbonato de metal alcalinotérreo, de hidróxido de metal alcalinotérreo y/o de óxido de metal alcalinotérreo.
De acuerdo con una forma de realización preferente del procedimiento, la mezcla que va a granularse en la etapa a) contiene al menos el 90 % en peso, preferentemente al menos el 95 % en peso, más preferentemente al menos el 99 % en peso, de carbonato de calcio, de hidróxido de calcio y/o de óxido de calcio.
De acuerdo con otra forma de realización preferente del procedimiento, la mezcla que va a granularse en la etapa a) contiene al menos el 90 % en peso, preferentemente al menos el 95 % en peso, más preferentemente al menos el 99 % en peso, de harina de piedra caliza, de hidrato de cal y/o de cal blanca fina. Como hidrato de cal puede usarse en particular el hidróxido de calcio.
De acuerdo con otra forma de realización preferente del procedimiento, la mezcla que va a granularse en la etapa a) contiene al menos el 90 % en peso, preferentemente al menos el 95 % en peso, más preferentemente al menos el 99 % en peso, de carbonato de metal alcalinotérreo y de hidróxido de metal alcalinotérreo.
De acuerdo con otra forma de realización preferente del procedimiento, la mezcla que va a granularse en la etapa a) contiene al menos el 90 % en peso, preferentemente al menos el 95 % en peso, más preferentemente al menos el 99 % en peso, de carbonato de calcio y de hidróxido de calcio.
De acuerdo con otra forma de realización preferente del procedimiento, la mezcla que va a granularse en la etapa a) contiene al menos el 90 % en peso, preferentemente al menos el 95 % en peso, más preferentemente al menos el 99 % en peso, de harina de piedra caliza y de hidrato de cal. Como hidrato de cal puede usarse en particular el hidróxido de calcio.
A este respecto puede obtenerse un material con una alta pureza, que es especialmente muy adecuado para la obtención y/o procesamiento de agua potable.
De acuerdo con otra forma de realización preferente del procedimiento, la mezcla que va a granularse en la etapa a) contiene al menos el 40 % en peso, preferentemente al menos el 50 % en peso, más preferentemente al menos el 55 % en peso, de carbonato de metal alcalinotérreo, con respecto a la cantidad total de carbonato de metal alcalinotérreo y hidróxido de metal alcalinotérreo.
De acuerdo con otra forma de realización preferente del procedimiento, la mezcla que va a granularse en la etapa a) contiene al menos el 30 % en peso, preferentemente al menos el 35 % en peso, de hidróxido de metal alcalinotérreo, con respecto a la cantidad total de carbonato de metal alcalinotérreo y hidróxido de metal alcalinotérreo.
Además puede contener la mezcla que va a granularse en la etapa a) también óxido de metal alcalinotérreo.
De acuerdo con otra forma de realización preferente del procedimiento de acuerdo con la invención se usa para la mezcla que va a granularse en la etapa a) carbonato de metal alcalinotérreo con un grupo de granos de 10 a 125 pm y/o hidróxido de metal alcalinotérreo con un grupo de granos de 10 a 125 pm y/u óxido de metal alcalinotérreo con un grupo de granos de 10 a 125 pm. Mediante el uso de materiales de partida con un grupo de granos de este tipo puede prepararse especialmente bien un granulado.
La granulación en la etapa a) puede realizarse de distintos modos conocidos por el experto, por ejemplo en un máquina granuladora con un disco granulador o un tambor granulador.
De acuerdo con una forma de realización preferente del procedimiento, los gránulos preparados en la etapa a) del granulado tienen un tamaño de grano de 0,5 a 5,0 mm, preferentemente de 0,5 a 4 mm, más preferentemente de 0,7 a 3 mm.
De acuerdo con otra forma de realización preferente de la invención se trata en el caso del granulado preparado de acuerdo con la etapa a) de un material unido con hidrato de cal.
El contenido en óxido de calcio en el granulado obtenido según la etapa a) puede encontrarse en el intervalo del 10 al 50 % en peso de óxido de calcio, con respecto al peso total del granulado. Preferentemente, el gas que contiene dióxido de carbono, con el que se pone en contacto el granulado en la etapa b) y/o en la etapa d), es un gas que contiene al menos el 30 % en volumen, en particular al menos el 40 % en volumen, de dióxido de carbono.
Para obtener una velocidad de reacción suficiente y buena posición de equilibrio para la recarbonatación es ventajoso cuando en al menos una de las etapas b) y d) se lleva el gas que contiene dióxido de carbono a una temperatura de 160 °C o más, preferentemente de 180 a 220 °C, y/o el granulado se lleva a aproximadamente 60 °C o más, preferentemente de 80 a 120 °C.
Ha resultado especialmente favorable a este respecto para la recarbonatación en al menos una de las etapas b) y d) llevar el gas que contiene dióxido de carbono a una temperatura de 160 °C o más. Ensayos prácticos han dado como resultado que para la recarbonatación en la etapa b) puede ser suficiente una duración de recarbonatación de 2 a 6 horas, en particular de 3 a 5,5 horas. En esta etapa puede reducirse el contenido en óxido de calcio del granulado hasta valores del 0,5 al 3 % en peso, en particular del 0,8 al 1,5 % en peso. Preferentemente se realiza la segunda etapa de recarbonatación en condiciones esencialmente iguales que la primera etapa de recarbonatación.
Para obtener el material de acuerdo con la invención con bajo contenido en óxido de calcio se continúa la segunda recarbonatación en la etapa d) hasta que en el granulado ascienda el contenido en óxido de calcio libre al 0,3 % en peso o menos. Han resultado favorables para la segunda etapa de recarbonatación por ejemplo duraciones de recarbonatación de media hora a 5 horas, preferentemente de 1 hora a 4 horas.
En la etapa c) tiene lugar un tamizado hasta obtener un grupo de granos de 0,1 a 1,8 mm. De acuerdo con una forma de realización preferente de la invención se realiza el tamizado de modo que se obtiene un granulado con un grupo de granos de 0,2 a 1,7 mm, en particular de 0,5 a 1,6 mm y más preferentemente de 0,71 a 1,25 mm.
Tal como se ha explicado anteriormente es adecuado el material preparado con el procedimiento de acuerdo con la invención de manera excelente para la desacidificación, filtración y/o endurecimiento de líquidos, en particular de aguar. Es especialmente ventajoso que con su uso pueda evitarse una sobrealcalización también con nuevas masas de filtro durante la fase de entrada.
Debido a su granulación fina es adecuado el material también de manera excelente para el tratamiento de líquidos, en particular agua, que contienen las impurezas de hierro y/o manganeso.
La invención se explica en más detalle a continuación por medio de tres ejemplos.
Ejemplo 1:
Preparación del material de acuerdo con la invención en forma de gránulos
Se mezclan de manera homogénea el 60 % en peso de harina de piedra caliza y el 40 % en peso de hidróxido de calcio. La mezcla se alimenta a través de un equipo de dosificación a una máquina granuladora. Tras la adición de agua en proporciones de masa de aproximadamente el 10 al 15 % en peso, con respecto a la cantidad total de harina de piedra caliza, hidróxido de calcio y agua, se preparan gránulos. El tamaño de grano puede seleccionarse de manera discrecional, por ejemplo de 0,5 a 5,0 mm. Se prefiere un tamaño de grano de aprox. 1 a 3 mm. El granulado así preparado se añade en un reactor de tambor y se recarbonata mediante introducción de gas que contiene dióxido de carbono calentado hasta aproximadamente 180 °C con una proporción en volumen de dióxido de carbono > 30 % en volumen.
El óxido de calcio libre existente en el granulado se convierte mediante el dióxido de carbono en carbonato de calcio. A este respecto se calienta el granulado tras el correspondiente tiempo de recarbonatación hasta una temperatura de 110 °C. La recarbonatación se continúa hasta que en el granulado se encuentra tan solo un contenido en óxido de calcio de aproximadamente el 2 % en peso. Tras la finalización de la reacción se alimenta la carga a una instalación de tamizado y se tamiza hasta obtener un grupo de granos de 0,5 a 1,6 mm.
A continuación se calienta el granulado en una segunda etapa de recarbonatación hasta una temperatura de 110 °C. La recarbonatación se continúa durante tres horas hasta que en el granulado se encuentra tan solo un contenido en óxido de calcio de aproximadamente el 0,3 % en peso o menos.
Ejemplo 2:
Comparación entre los gránulos de acuerdo con la invención de acuerdo con el ejemplo 1 y gránulos de acuerdo con el documento DE 19503913 A1
En la siguiente tabla se confrontan de manera comparativa los parámetros característicos de los gránulos de acuerdo con la invención de acuerdo con el ejemplo 1 y de gránulos que se prepararon según el procedimiento descrito en la página 2, en el ejemplo del documento DE 19503913 A1.
Figure imgf000008_0001
continuación
Figure imgf000009_0001
Tal como puede deducirse de la tabla, los gránulos de acuerdo con la invención de acuerdo con el ejemplo 1 en comparación con el material de filtro conocido, preparado de acuerdo con la página 2, en el ejemplo del documento DE 195 03 913 A1, se caracterizan por un contenido en óxido de calcio más bajo y una superficie específica más grande.
Además se muestra que con el material de acuerdo con la invención de acuerdo con el ejemplo 1 pueden conseguirse valores de consumo mejorados por gramo de CO2 unido con al mismo tiempo valores de enturbiamiento reducidos. También puede distinguirse bien la acción filtrante mejorada en aguas que contienen hierro.
Ejemplo 3:
Uso de gránulos de acuerdo con la invención de acuerdo con el ejemplo 1 para la desacidificación filtrante de agua
El material preparado en el ejemplo 1 en forma de gránulos se usa como material de filtro que reacciona de manera química en filtros de lecho sólido abiertos y cerrados según la norma DIN 19 605 para los siguientes campos de aplicación:
- desacidificación y filtración de agua de pozo, agua de fuente y/o aguas superficiales
- desacidificación y filtración en unión con eliminación de hierro y eliminación de manganeso
- endurecimiento de material destilado y material permeado para su aprovechamiento como agua potable En estas aplicaciones se muestra que también con una introducción de cantidades grandes en los filtros durante la fase de entrada no tiene lugar ninguna sobrealcalización.
El material de acuerdo con la invención de acuerdo con el ejemplo 1 se muestra como material de filtro altamente reactivo, con el que pueden cumplirse los requerimientos de la norma DIN EN 1018 tipo A del Reglamento de agua potable y de la norma DIN 2000. Tras finalizar la introducción y en modo de funcionamiento continuo no se emiten al agua sustancias que podrían conducir a una superación de valores límite del Reglamento de agua potable.
Además, el material de acuerdo con la invención de acuerdo con el ejemplo 1 garantiza un funcionamiento seguro, con mantenimiento reducido y económicamente favorable mediante su alta capacidad de reacción, su estructura de grano estable y su alto grado de pureza química y microbiológica.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Material para la desacidificación, la filtración y/o el endurecimiento de líquidos, que contiene al menos el 97 % en peso de carbonato de metal alcalinotérreo, en donde el contenido de óxido de calcio libre del material determinado según la norma DIN EN 12485:2010-08 asciende al 0,3 % en peso o menos y el grupo de granos del material determinado según la norma DIN EN 12902:2005-02 asciende a de 0,1 a 1,8 mm, en donde el contenido de grano superior y de grano inferior del material se encuentra en el 10 % en peso o menos, con respecto al peso total del material, y en donde el material se encuentra en forma de gránulos.
2. Material según la reivindicación 1, caracterizado por que el carbonato de metal alcalinotérreo contenido en el material contiene carbonato de calcio y/o carbonato de magnesio.
3. Material según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que el carbonato de metal alcalinotérreo contenido en el material contiene al menos el 90 % en peso, en particular al menos el 95 % en peso, en particular del 97 al 99,9 % en peso, de carbonato de calcio, con respecto a la cantidad total de carbonato de metal alcalinotérreo, y/o el carbonato de metal alcalinotérreo contenido en el material contiene carbonato de magnesio en una cantidad del 0,01 % en peso al 10 % en peso, en particular del 0,1 % en peso al 5 % en peso o del 0,2 % en peso al 2 % en peso, con respecto a la cantidad total de carbonato de metal alcalinotérreo.
4. Material según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el material presenta una superficie BET de al menos 3,5 m2/g y/o el material presenta un peso aparente de 1,1 a 1,3 g/cm3 y/o el material presenta una forma de grano esencialmente esférica.
5. Procedimiento para la preparación de un material que comprende las siguientes etapas:
a) granular una mezcla que contiene carbonato de metal alcalinotérreo, hidróxido de metal alcalinotérreo y/u óxido de metal alcalinotérreo para dar un granulado;
b) recarbonatar el granulado mediante la puesta en contacto con un gas que contiene dióxido de carbono; c) tamizar hasta obtener un grupo de granos, determinado según la norma DIN EN 12902:2005-02, de 0,1 a 1,8 mm, en donde el contenido de grano superior y de grano inferior del material se encuentra en el 10 % en peso o menos, con respecto al peso total del material;
d) recarbonatar de nuevo el granulado mediante la puesta en contacto con un gas que contiene dióxido de carbono,
en donde las etapas a) a d) se realizan sucesivamente y en donde la nueva recarbonatación en la etapa d) se continúa hasta que el contenido en óxido de calcio libre del granulado determinado, según la norma DIN EN 12485:2010-08, ascienda al 0,3 % en peso o menos.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado por que la granulación en la etapa a) se realiza en presencia de un líquido, en particular agua, y/o la granulación en la etapa a) se realiza en una máquina granuladora con un disco granulador o un tambor granulador.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 o 6, caracterizado por que la mezcla en la etapa a) contiene al menos el 90 % en peso, en particular al menos el 95 % en peso o al menos el 99 % en peso de carbonato de metal alcalinotérreo, hidróxido de metal alcalinotérreo y/u óxido de metal alcalinotérreo y/o la mezcla en la etapa a) contiene al menos el 90 % en peso, en particular al menos el 95 % en peso o al menos el 99 % en peso de carbonato de metal alcalinotérreo e hidróxido de metal alcalinotérreo.
8. Procedimiento según las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado por que la mezcla en la etapa a) contiene al menos el 40 % en peso, en particular al menos el 50 % en peso o al menos el 55 % en peso de carbonato de metal alcalinotérreo, con respecto a la cantidad total de carbonato de metal alcalinotérreo e hidróxido de metal alcalinotérreo y/o la mezcla en la etapa a) contiene al menos el 90 % en peso, en particular al menos el 95 % en peso o al menos el 99 % en peso de harina de piedra caliza e hidrato de cal.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado por que el gas que contiene dióxido de carbono, con el que se pone en contacto el granulado en la etapa b) y/o en la etapa d), es un gas que contiene al menos el 30 % en volumen de dióxido de carbono y/o para la recarbonatación en al menos una de las etapas b) y d) se lleva el gas que contiene dióxido de carbono hasta una temperatura de 160 °C o más, en particular hasta una temperatura de 180 °C a 220 °C y/o el granulado se lleva hasta una temperatura de 60 °C o más.
10. Uso del material según una de las reivindicaciones 1 a 4 para la desacidificación, la filtración y/o el endurecimiento de líquidos.
11. Uso según la reivindicación 10, caracterizado por que el líquido contiene impurezas de hierro y/o manganeso y/o el líquido es agua.
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