PT2083117E

PT2083117E - Composição de sílica

Info

Publication number: PT2083117E
Application number: PT81503203T
Authority: PT
Inventors: Helena Wassenius; Peter Waallberg; Thord Hassler; Tom Kittelsen
Original assignee: Bim Kemi Ab
Priority date: 2008-01-16
Filing date: 2008-01-16
Publication date: 2013-06-20
Also published as: EP2083117B1; PL2083117T3; RU2010133662A; WO2009090150A1; ES2412405T3; EP2083117A1; RU2013155669A; RU2516846C2; EP2592185A1

Description

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DESCRIÇÃO "COMPOSIÇÃO DE SÍLICA" Área da Invenção A invenção relaciona-se com a área dos processos quimicos para tratar fibras celulósicas, em particular pasta de madeira.

Antecedentes da Invenção

Embora o papel seja feito há várias centenas de anos, a indústria da pasta e do papel está em continuo desenvolvimento. Como utilizadora de uma matéria-prima natural renovável, a indústria está hoje em dia empenhada em desenvolver a sua imagem na opinião pública como uma indústria aceitável para o ambiente. Para manter o seu negócio ao longo do tempo, a indústria da pasta e do papel também tem que desenvolver a qualidade do papel e do cartão, a qual, por sua vez, depende do desenvolvimento da qualidade da fibra a partir da qual o papel e/ou o cartão são feitos.

Um aspeto critico de manter uma imagem amiga do ambiente é a capacidade da indústria continuar a reduzir os seus efluentes. Hoje em dia a reutilização da água na indústria da pasta e do papel é em grande parte limitada pela acumulação de substâncias na água reciclada. Qualquer desenvolvimento que permita uma redução adicional no consumo de água e uma correspondente redução na carga de efluentes é vista como positiva. 2

As fibras de madeira para utilização na produção de papel são fabricadas por um processo quimico de polpação ou por um processo mecânico ou por uma combinação dos dois. As fibras recicladas constituem uma parte considerável das fibras de madeira usadas. No processamento da madeira para a preparação de pasta adequada para a produção de papel e cartão, o material intermediário contacta frequentemente com uma substância oxidante. Um exemplo de um tal processo é a deslignificação com oxigénio, e um outro exemplo é o branqueamento da pasta. Independentemente do processo ou da fonte de fibra, as fibras são frequentemente demasiado escuras para serem adequadas para certas qualidades de papel. Assim, as fibras são branqueadas por contacto com um agente branqueador. A exigência dos consumidores está a conduzir o mercado na direção de um papel cada vez com mais brilho, dado que uma folha de papel mais branca é geralmente vista como sendo de maior qualidade do que uma folha mais escura. 0 brilho pode ser medido de várias maneiras. 0 modo geralmente aceite para quantificar o brilho das fibras de madeira é através do método padrão de brilho ISO. Neste método, o brilho é definido numa escala de 0 % a 100 %, em que 0 % representa um corpo perfeitamente preto e 100 % representa o brilho de um cristal padrão de óxido de magnésio. Fibras de madeira não branqueadas possuem normalmente um brilho ISO de 58 a 62%. Este valor pode ser consideravelmente aumentado pondo as fibras em contacto com um agente branqueador, que é uma substância quer oxidante, quer redutora. Também é possível branquear fibras numa série de etapas consecutivas de branqueamento usando um ou mais agentes de branqueamento para alcançar um brilho 3 elevado. 0 resultado do branqueamento pode depender do tipo de fibras de madeira utilizadas. 0 estado da técnica divulga o cloro como um agente de branqueamento vulgarmente utilizado para fibras de madeira. No entanto, o branqueamento com cloro tem a desvantagem de formar compostos orgânicos nocivos. Assim, conduzidos por uma preocupação ambiental e uma ambição da indústria ser vista como ambientalmente saudável, foram desenvolvidas pelos fabricantes de pasta e de papel, outras soluções para branquear as fibras da madeira, estando o branqueamento com cloro elementar hoje em dia largamente descontinuado.

Uma substância oxidante vulgarmente utilizada para branquear fibras de madeira é o peróxido de hidrogénio. Esta substância tem vantagens consideráveis como agente de branqueamento, dado que é relativamente eficaz, relativamente barata e não contém cloro. 0 branqueamento com base no peróxido de hidrogénio é convencionalmente levado a cabo a um pH alcalino na presença de um silicato, tal como o silicato de sódio, vulgarmente referido como vidro de água. É sabido que o peróxido de hidrogénio é degradado por meio de atividade catalítica do manganês e do ferro. Uma tal degradação do peróxido de hidrogénio diminui a quantidade de peróxido disponível para a reação de branqueamento e reduz assim a eficiência do processo de branqueamento. Por conseguinte, iões de metais pesados tais como o ferro e o manganês presentes na pasta são convencionalmente removidos por contacto da pasta com um agente quelante e remoção da água que contém os metais pesados quelados. Alternativamente, o agente quelante está presente no 4 processo de branqueamento baseado no peróxido de hidrogénio. Os agentes quelantes mais vulgarmente utilizados são o ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) e o ácido dietilenotriaminopentacético (DTPA) ou sais dos mesmos. No entanto, estes agentes são muito dificeis de degradar em processos biológicos e têm tendência para se acumular no ambiente por causa da sua baixa biodegradabilidade. Para evitar esta acumulação, desenvolveram-se outros agentes quelantes fortes, tais como o ácido S,S-etilenodiaminodisuccinico, ver patente WO 97/30209. No entanto, sendo o custo de tais produtos substancialmente mais elevado, não são usados industrialmente. Também, não obstante estes esforços para minimizar a degradação do peróxido de hidrogénio, ainda pode ocorrer uma perda considerável de peróxido por degradação. O vidro de água é uma solução alcalina de pH elevado (frequentemente cerca de 12 a 13) que consiste principalmente em monómeros de silicato de fórmula química (Si02) x:Na20, em que x normalmente é inferior a 3,5. A função do silicato de sódio não é completamente compreendida, mas acredita-se que ele participa na quelatação de metais pesados e que contribui para estabelecer as condições alcalinas necessárias para um bom resultado no branqueamento. Além disso, acredita-se que o silicato de sódio passiva as superfícies dos metais. No entanto, foi relatado que o silicato de sódio tem as desvantagens de ter uma tendência para incrustar e de ser abrasivo nas refinarias. Adicionalmente, o silicato de sódio reduz a drenagem na máquina de papel, e assim reduz a velocidade de produção e/ou aumenta o custo de secagem. 5

Convencionalmente, o hidróxido de sódio é usado para proporcionar um ambiente alcalino, que é necessário para o branqueamento eficaz com peróxido de hidrogénio. 0 hidróxido de sódio, embora eficaz a criar condições alcalinas, tem a desvantagem do pH do processo de branqueamento geralmente se tornar demasiado alto para um resultado ótimo. Ao pH elevado obtido utilizando hidróxido de sódio, algumas das fibras de madeira estão dissolvidas, resultando numa perda de fibras de 1 a 2% ou mais, tal como evidenciado por uma elevada exigência quimica de oxigénio (COD) . Isto significa não só uma perda no rendimento mas também um aumento nos problemas de efluentes, uma vez que as fibras dissolvidas contribuem para a carga orgânica da corrente efluente. A corrente de fibras também contém uma maior quantidade de matéria orgânica dissolvida que pode interferir com a retenção e secagem na máquina de papel para moinhos que tenham uma produção integrada de pasta e de papel. Para reduzir o pH, foram testadas outras substâncias, tais como óxido de cálcio, sulfato de magnésio, óxido de magnésio e hidróxido de magnésio, para substituírem parcialmente o hidróxido de sódio como agente alcalino. No entanto, o brilho alcançado usando hidróxido de magnésio tende a ser algumas unidades ISO inferiores relativamente ao que é alcançável usando hidróxido de sódio para regular o pH, resultando assim em papel que é visto como sendo de qualidade inferior.

Uma outra desvantagem tanto do processo convencional utilizando hidróxido de sódio como do processo mais experimental utilizando hidróxido de magnésio é que têm que se usar agentes quelantes fortes para minimizar a degradação de agentes oxidantes de branqueamento ou outros agentes reativos com a lignina. 6

Suplementarmente, o silicato de sódio é usado na destintagem de fibras recicladas. 0 objetivo da destintagem é, de forma semelhante ao branqueamento, aumentar o brilho da pasta. No entanto, contrariamente ao branqueamento de fibras de madeira virgens, o aumento do brilho no processo de destintagem é alcançado pela separação de corantes das fibras de madeira normalmente originárias de papel reciclado. Isto pode ser feito com ou sem o uso de uma substância oxidante. Convencionalmente no processo de destintagem, o silicato é combinado com hidróxido de sódio, uma substância oxidante e um surfatante. A destintagem é levada a cabo a pH elevado para assegurar o inchamento suficiente das fibras. Foi mostrado que esta operação também pode ser efetuada a um pH mais baixo usando hidróxido de magnésio como fonte alcalina. 0 processo de destintagem baseado no hidróxido de magnésio é ainda no entanto experimental e não é prática comum. A indústria da pasta e do papel fecham cada vez mais os seus sistemas reciclando a água para minimizar efluentes e em alguma extensão, preservar energia. Uma consequência disto é a acumulação de substâncias com baixa afinidade para com fibras, por exemplo iões oxalato formados por degradação da celulose. Uma outra substância com baixa afinidade para com as fibras é o ião cálcio. A acumulação de ambas estas substâncias pode conduzir ao depósito de oxalato de cálcio precipitado, que é um problema cada vez com mais significado na indústria da pasta e do papel.

Suplementarmente, como em todas as aplicações industriais em larga escala, o custo é um fator significativo a considerar na indústria da pasta e do papel. Não apenas a 7 soma dos custos individuais dos aditivos químicos utilizados na etapa processual, mas de fato qualquer redução no custo global do processamento da pasta constitui uma melhoria. A patente WO 93/22386 divulga um processo para preparar partículas não aglomeradas cobertas com sílica insolúveis em água com ajuda de dispersão. 0 processo é particularmente útil para a preparação de pigmentos de dióxido de titânio, por exemplo para tintas. A patente US 6,406,594 relaciona-se com produtos compósitos que possuem redes minerais polimerizadas em redor de material celulósico, e divulga em particular (Exemplo 6) a formação de uma mistura aquosa de óxido de magnésio e silicato de sódio, à qual é adicionado sulfato de alumínio. A mistura é posteriormente carbonatada antes de ser adicionada a uma mistura de pasta.

Em conclusão, existe claramente a necessidade de um processo através do qual o brilho dos processos de tratamento da pasta atualmente utilizados possa ser alcançado sem algumas ou todas as desvantagens acima, isto é, perda do agente oxidante, perda significativa de fibra, elevada carga orgânica da água efluente, baixa biodegradabilidade dos aditivos, incrustações de silicato e oxalato, e que tenha potencial para reduzir custos. Existe também claramente a necessidade de um processo por meio do qual se possa conseguir um fecho adicional dos sistemas de água.

Sumário da Invenção É um objetivo da invenção ultrapassar pelo menos parcialmente os problemas associados aos processos do estado da técnica descritos acima e assim proporcionar meios de alcançar um resultado melhorado do tratamento, e em particular um processo de branqueamento melhorado. É ainda um objetivo da invenção proporcionar um processo que permita reciclagem adicional da água do processo.

Num primeiro aspeto, a invenção relaciona-se com um método para produzir uma composição que compreende uma mistura de um composto de silica e um óxido de um metal alcalinoterroso ou um hidróxido de um metal alcalinoterroso num solvente aquoso, que compreende as etapas de: - adição de um óxido de um metal alcalinoterroso ou de um hidróxido de um metal alcalinoterroso e de um composto de silica selecionado de entre o grupo que consiste em silica coloidal e um silicato que é um silicato de um metal alcalino ou o silicato de amónio, a um meio aquoso para formar uma mistura aquosa, em que o composto de silica e o óxido do metal alcalinoterroso ou o hidróxido do metal alcalinoterroso formam conjuntamente a parte maioritária da matéria não solvente da composição; e - permitir que a referida mistura aquosa repouse mantendo a mistura num recipiente fechado ou aberto, com ou sem agitação, durante pelo menos 24 horas à temperatura ambiente, período de tempo durante o qual a composição não contacta com quaisquer outros químicos. 9

Também é proporcionada uma composição que compreende uma mistura de um composto de silica e de um óxido de um metal alcalinoterroso ou de um hidróxido de um metal alcalinoterroso num solvente aquoso, caracterizada pelo composto de silica e o óxido do metal alcalinoterroso ou o hidróxido do metal alcalinoterroso formarem conjuntamente a parte maioritária da matéria não solvente da composição.

Pré-formulando o óxido do metal alcalinoterroso ou o hidróxido do metal alcalinoterroso e o composto de silica numa composição separada para adição posterior a um material de fibras a ser tratado com um agente de tratamento, a eficácia do tratamento é melhorada comparativamente ao caso em que um óxido de um metal alcalinoterroso ou um hidróxido de um metal alcalinoterroso e um composto de silica são sequencialmente adicionados a um material de fibras, ou apenas misturados durante ou pouco antes da adição. Assim, por exemplo, podem usar-se menores quantidades do agente de branqueamento e/ou do composto de silica para alcançar um determinado brilho ISO. Do mesmo modo, o peróxido de hidrogénio remanescente não consumido após uma primeira reação de branqueamento (também conhecido como peróxido residual) pode ser reciclado, permitindo assim uma correspondente poupança na quantidade de peróxido de hidrogénio posteriormente adicionado quando o objetivo é alcançar uma certa concentração de peróxido de hidrogénio ao longo do tempo.

Suplementarmente, ao proporcionar à unidade de produção da pasta e/ou papel uma composição que compreende tanto o óxido do metal alcalinoterroso ou o hidróxido do metal alcalinoterroso como o composto de sílica, a invenção 10 facilita muito o manuseamento destes aditivos e o processo de adição. A composição pode ter um teor no referido óxido de metal alcalinoterroso ou hidróxido de metal alcalinoterroso no intervalo de 1 a 99 %, preferencialmente de 10 a 90 %, mais preferencialmente de 30 a 80 % e mais preferencialmente de 40 a 70 % em peso seco. Suplementarmente, a composição pode ter um teor no referido composto de silica no intervalo de 1 a 80 %, preferencialmente de 5 a 50 % em peso seco. A composição de acordo com a invenção também pode ter uma razão em peso seco do referido composto de silica relativamente ao referido óxido do metal alcalinoterroso ou hidróxido do metal alcalinoterroso no intervalo de 1:99 a 80:20, preferencialmente de 5:95 a 50:50, e mais preferencialmente de 20:80 a 40:60, formando o composto de silica e o óxido do metal alcalinoterroso ou o hidróxido do metal alcalinoterroso conjuntamente a parte maioritária da matéria não solvente da composição. A uma razão superior a 50:50, quando a composição é usada num processo de branqueamento com peróxido ou de deslignificação com oxigénio, pode experimentar-se uma diminuição do brilho devido ao efeito de um processo conhecido como escurecimento alcalino. Por conseguinte, composições que tenham um teor em composto de silica correspondente a uma razão de 50:50 ou inferior são preferidas. Por "a parte maioritária da matéria não solvente" entende-se pelo menos 50 %, por exemplo pelo menos 70 %, por peso total da matéria não solvente. O metal alcalinoterroso é preferencialmente magnésio. Sendo pouco solúvel em água, o hidróxido de magnésio, em 11 particular o Mg(OH)2, proporciona um pH moderadamente alcalino que é vantajoso por exemplo para processos de branqueamento usando peróxido de hidrogénio uma vez que a velocidade de consumo do peróxido é moderada quando comparada à de um processo em que se utiliza hidróxido de sódio como fonte alcalina, o que resulta num peróxido residual mais elevado e perda reduzida de fibra. Através da formulação do hidróxido de magnésio com um composto de sílica numa composição de acordo com a invenção, pode obter-se uma eficácia de branqueamento e efeito de branqueamento ainda mais melhorados, comparativamente aos obtidos por adição separada do hidróxido de magnésio e do composto de silica. Uma outra vantagem de usar hidróxido de magnésio em combinação com um composto de sílica de acordo com a presente invenção é que os problemas associados à formação de incrustações do silicato e de incrustações do oxalato, respetivamente, são substancialmente evitados. Como resultado, acaba a necessidade de uma produção dispendiosa, uma vez que a limpeza das partes da máquina diminui. A invenção permite igualmente um aumento da reciclagem da água de processo, poupando assim energia e reduzindo os efluentes. 0 composto de sílica pode ser selecionado de entre o grupo que consiste em sílica coloidal e silicato, e respetivas combinações. A sílica coloidal é usada de forma vantajosa na composição de acordo com a invenção. Acredita-se que a silica coloidal se liga aos iões ferro e manganês dissolvidos presentes na composição ao mesmo tempo que evita a formação de incrustações tradicionalmente associadas à utilização do vidro de água, embora não se possam excluir outras razões 12 para a eficácia melhorada. A silica coloidal é prontamente misturada com o hidróxido de magnésio para proporcionar uma composição estável. A silica coloidal tem um tamanho de particula normalmente no intervalo de 1 a 500 nm. Além disso, como a silica coloidal tem um pH que é inferior ao do silicato de sódio, a preparação e manuseamento da composição tornam-se mais seguros e simples usando silica coloidal.

Além disso, a silica coloidal pode compreender modificações da sua superficie. Através da introdução de modificações na superficie da particula de silica coloidal, por exemplo, por introdução de cadeias orgânicas laterais, tais como grupos alquilo e/ou derivados dos mesmos, a estabilidade da composição pode ser melhorada devido à blindagem estereoquimica que pode reduzir o efeito desestabilizador de forças eletrostáticas que atuam nas particulas de silica na composição.

Alternativamente, o composto de silica pode ser um silicato, preferencialmente um silicato de um metal alcalino, e mais preferencialmente silicato de sódio. Cristais de silicato de sódio numa composição da invenção parecem ligar-se prontamente aos iões ferro e manganês dissolvidos presentes na composição, embora não se possam excluir outras razões para a eficácia melhorada. Suplementarmente, o uso de uma composição que compreende óxido ou hidróxido de magnésio e silicato de sódio, reduz o problema da formação de incrustações de silicato dado que, em vez de silicato de sódio, se forma silicato de magnésio tipo talco como o principal sal de silicato. Por oposição ao silicato de sódio, o silicato de magnésio precipitado é facilmente removido por lavagem e não tem tendência para 13 incrustar. 0 silicato de sódio tem preferencialmente uma razão SiC>2:Na20 no intervalo de 1 a 4,5, mais preferencialmente de 1 a 3,5.

Uma vantagem adicional de se usar uma combinação de hidróxido de magnésio e um composto de silica, em particular um silicato, contra usar apenas hidróxido de magnésio é que a composição pode ser otimizada no respeitante ao custo total ao mesmo tempo que se consegue um efeito técnico desejado.

Num outro aspeto, a invenção relaciona-se com o uso de uma composição tal como descrito acima para tratar fibras celulósicas. A invenção também se relaciona com o uso da composição acima para reduzir a formação de incrustações de oxalato num sistema de fabrico de pasta e/ou papel.

Num outro aspeto, a invenção relaciona-se com uma composição obtenivel pelo método acima descrito.

Ainda num outro aspeto, a invenção relaciona-se com um método para produzir uma mistura de tratamento, que compreende as etapas de: - proporcionar uma composição tal como descrito acima, ou uma composição produzida pelo método acima; e - pôr a referida composição em contacto com um agente de tratamento. 0 agente de tratamento pode ser um agente reativo com a lignina, um agente de branqueamento ou um agente de destintagem. Quando o agente de tratamento é um agente de 14 branqueamento, o método para tratar fibras celulósicas pode ser um método de branqueamento. Um exemplo de um agente de branqueamento é o peróxido de hidrogénio. Suplementarmente, quando o agente de tratamento é um agente reativo com a lignina, o método para tratar fibras celulósicas pode ser um método para a deslignificação de fibras de madeira. Um exemplo de um agente reativo com a lignina é o oxigénio. Quando o agente de tratamento é um agente de destintagem, o método pode ser um processo para destintar pasta reciclada.

Num outro aspeto, a invenção relaciona-se com um método para tratar fibras celulósicas que compreende as etapas de: - proporcionar um material de fibra; e - adicionar uma composição tal como descrito acima, ou uma composição produzida pelo método descrito acima, ao referido material de fibra. 0 método para tratar fibras celulósicas compreende além disso a etapa de adição de um agente de tratamento ao referido material de fibra. A etapa de adição da composição pode ser efetuada de forma vantajosa antes da etapa de adição do agente de tratamento. 0 material de fibra a ser tratado pode ser pasta de madeira tal como pasta química de madeira, pasta semiquímica de madeira, e pasta mecânica de madeira; fibras recicladas; ou aparas de madeira.

Adicionalmente, num outro aspeto, a invenção relaciona-se com um método para reduzir a formação de incrustações de oxalato num sistema de fabrico de pasta e/ou papel, método este que compreende a etapa de adição da composição da 15 invenção ao referido sistema de fabrico de pasta e/ou papel.

Finalmente, a invenção também se relaciona com um método para produzir um artigo de papel que compreende as etapas de: - levar a cabo um método para tratar fibras celulósicas tal como descrito acima; e - formar um artigo de papel a partir das referidas fibras celulósicas. A invenção é descrita mais em detalhe abaixo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Os presentes inventores descobriram surpreendentemente que uma composição aquosa que compreende uma mistura de um óxido de um metal alcalinoterroso ou de um hidróxido de um metal alcalinoterroso, em particular o hidróxido de magnésio, e um composto de silica, por exemplo silica coloidal ou silicato de sódio, em que o composto de silica e o óxido do metal alcalinoterroso ou o hidróxido do metal alcalinoterroso conjuntamente formam a parte maioritária da matéria não solvente, proporciona efeitos superiores comparativamente à adição separada dos ingredientes acima a um material de fibra quando usada num processo para branqueamento de fibras celulósicas assistido por peróxido. Estes efeitos relacionam-se em particular com o teor em peróxido residual e a utilização de silica. Além disso, principalmente, estes efeitos podem ser obtidos 16 essencialmente sem um efeito branqueador reduzido tal como determinado pelo brilho ISO. Em particular, os inventores descobriram que misturando um óxido de um metal alcalinoterroso ou um hidróxido de um metal alcalinoterroso e um composto de silica num meio aquoso e permitindo que a mistura resultante repouse antes de ser utilizada num processo de branqueamento, pode-se alcançar uma eficácia melhorada do branqueamento.

Normalmente, a composição compreende água como solvente.

Um óxido de um metal alcalinoterroso ou um hidróxido de um metal alcalinoterroso preferido de acordo com a invenção é o hidróxido de magnésio, em particular Mg(OH)2. 0 Mg(OH)2 tem baixa solubilidade em água (12 mg/L a 25 °C a pH de equilíbrio) e é normalmente fornecido como uma dispersão aquosa. Quando adicionado a um sistema aquoso, o hidróxido de magnésio dissolve-se lentamente para formar iões magnésio, Mg2+, e iões hidróxido, OH”, dos quais o último pode contribuir para a ativação de um agente de tratamento oxidante (por exemplo, oxigénio ou peróxido de hidrogénio). A fórmula geral que representa a reação quimica entre o peróxido de hidrogénio e os iões hidróxido é a que se segue:

HjOg 4 OH" —*OOHr 4 HjO 0 anião peridróxido formado pela reação (I) reage ainda para proporcionar um efeito branqueador. Por causa da baixa solubilidade do hidróxido de magnésio, os iões hidróxido são fornecidos a uma velocidade baixa, moderando assim a velocidade de conversão do peróxido de hidrogénio em aniões 17 peridróxido. Uma tal velocidade moderada de reação favorece a eficácia da reação, resultando num aumento considerável do peróxido de hidrogénio residual e numa perda reduzida de fibras.

Como uma alternativa ao hidróxido de magnésio, o óxido de magnésio (MgO) também pode ser usado para a finalidade da invenção. 0 óxido de magnésio é convencionalmente utilizado na preparação de hidróxido de magnésio por reação com água a temperatura elevada. Para o magnésio do óxido de magnésio ser solúvel em água, é geralmente necessário hidratá-lo a hidróxido de magnésio. De acordo com a invenção, esta hidratação pode ocorrer in situ na composição, e o óxido de magnésio pode assim ser utilizado em vez de, ou em combinação com, hidróxido de magnésio como reagente de partida. 0 hidróxido de magnésio comercial contém geralmente quantidades relativamente elevadas de manganês e ferro em comparação com o hidróxido de sódio comercial. Por conseguinte, a exigência de um agente quelante deve ser particularmente forte num processo que utilize hidróxido de magnésio em vez de hidróxido de sódio para proporcionar condições alcalinas. Os inventores descobriram surpreendentemente que o uso de uma composição pré-formulada que compreende uma mistura de um composto de silica e óxido ou hidróxido de magnésio num solvente aquoso, em que o óxido ou o hidróxido de magnésio e o composto de silica conjuntamente formam a parte maioritária da matéria não solvente da composição, permite a utilização de hidróxido de magnésio ao mesmo tempo que retém ou melhora mesmo a eficácia de branqueamento sem o uso de agentes quelantes adicionais na composição. 18

Usando a composição de acordo com a invenção, as desvantagens da formação de incrustações associadas ao uso tradicional de silicato de sódio e hidróxido de sódio podem ser reduzidas ou evitadas. 0 uso de óxido ou hidróxido de magnésio de acordo com a invenção também reduz a formação de incrustações de oxalato, em particular de oxalato de cálcio, tal como se descreve abaixo. Esta redução de incrustações de oxalato vai permitir o aumento da reutilização da água de processo e uma redução suplementar da carga de efluentes. 0 óxido do metal alcalinoterroso ou o hidróxido do metal alcalinoterroso de acordo com a invenção é preferencialmente hidróxido de magnésio comercial (Mg(OH)2). 0 hidróxido de magnésio comercial tem normalmente um teor em ferro até 1500 ppm. O hidróxido de magnésio também tem normalmente um teor em manganês até 200 ppm. Como exemplo, um hidróxido de magnésio comercial vulgarmente utilizado, CellGuard® OP (Martin Marietta, E.U.A), tem um teor em ferro inferior a 1000 ppm e um teor em manganês inferior a 120 ppm. Geralmente, preferem-se teores em ferro e manganês tão baixos quanto possível.

Dado que o hidróxido de magnésio tem baixa solubilidade em água e é fornecido como uma pasta aquosa, o tamanho das suas partículas é de preferência suficientemente pequeno para evitar a sedimentação numa extensão que torne a composição de acordo com a invenção difícil ou impossível de utilizar. Geralmente, quanto mais pequenas as partículas, tanto melhor a estabilidade de armazenamento da composição. Também são desejáveis partículas pequenas dado que a sua velocidade de dissolução é mais elevada. 19

Preferencialmente, o tamanho médio da partícula de hidróxido de magnésio deve ser de cerca de 50 ym ou inferior, e mais preferencialmente de cerca de 10 ym ou inferior. A composição de acordo com a invenção pode ter um teor em óxido do metal alcalinoterroso ou hidróxido de metal alcalinoterroso no intervalo de 1 a 99 % em peso seco da composição. Preferencialmente, o teor em hidróxido de metal alcalinoterroso está no intervalo de 10 a 90 %, mais preferencialmente de 30 a 80 %, e mais preferencialmente ainda de 40 a 70 % em peso seco da composição, formando o óxido do metal alcalinoterroso ou o hidróxido do metal alcalinoterroso e o composto de sílica conjuntamente a parte maioritária da matéria não solvente da composição. Além disso, a composição pode ter uma razão em peso seco de composto de sílica para óxido do metal alcalinoterroso ou hidróxido do metal alcalinoterroso no intervalo de 1:99 a 80:20, preferencialmente no intervalo de 5:95 a 50:50, e mais preferencialmente de 20:80 a 40:60, formando o óxido do metal alcalinoterroso ou o hidróxido do metal alcalinoterroso e o composto de sílica conjuntamente a parte maioritária da matéria não solvente da composição.

Por "a parte maioritária da matéria não solvente" entende-se pelo menos 50 % por peso total da matéria não solvente. Preferencialmente, o óxido do metal alcalinoterroso ou o hidróxido do metal alcalinoterroso e o composto de sílica formam conjuntamente pelo menos 70 % por peso total da matéria não solvente da composição, por exemplo de cerca de 7 0 a cerca de 95 % por peso total da matéria não solvente da composição. 20

Por "matéria não solvente da composição" entende-se qualquer material presente na composição de acordo com a invenção que não é o solvente ou a fase transportadora dos componentes da composição. Por exemplo, solventes convencionais que, quando presentes na composição de acordo com a invenção, não são geralmente para serem vistos como matéria não solvente incluem a água, glicol e álcoois de cadeia curta. Considerando que alguns dos componentes da composição possam estar presentes na forma sólida, por exemplo o composto de silica e o óxido ou o hidróxido do metal alcalinoterroso, nem uma fase transportadora tal como a água é para ser vista como matéria não solvente.

Suplementarmente, a composição que compreende um óxido de um metal alcalinoterroso ou um hidróxido de um metal alcalinoterroso e um composto de silica não contém preferencialmente uma quantidade substancial de um agente oxidante tal como o peróxido de hidrogénio. É sabido na técnica que o ferro e o manganês são capazes de catalisar a degradação do peróxido de hidrogénio. Sem se estar vinculado a qualquer teoria em particular, acredita-se que a eficácia aumentada do branqueamento com peróxido alcançada pela invenção depende da composição que compreende o óxido do metal alcalinoterroso ou hidróxido do metal alcalinoterroso e do composto de sílica, que se deixa repousar antes de entrar em contacto com um agente de tratamento suscetível de degradação, tal como o peróxido de hidrogénio.

Por "se deixa repousar" entende-se que a composição é normalmente mantida por um período de tempo de alguma duração sem contactar com quaisquer outros químicos. Pode-se permitir que a composição repouse num recipiente fechado 21 ou aberto, e com ou sem agitação. Não se querendo estar vinculado a qualquer teoria em particular, acredita-se que, quando se deixa repousar a mistura, o composto de silica se liga ao ferro e/ou manganês prejudiciais inicialmente presentes no óxido do metal alcalinoterroso ou no hidróxido do metal alcalinoterroso. Também se especula que o composto de silica possa atuar como um agente dispersante e difusor para o óxido do metal alcalinoterroso ou hidróxido do metal alcalinoterroso inicialmente sólidos, aumentando a velocidade de dissolução. Além disso, também se especula que possam ocorrer efeitos catalíticos à nanoescala, ainda por elucidar, entre o composto de sílica e o óxido do metal alcalinoterroso ou o hidróxido do metal alcalinoterroso.

No caso da composição de acordo com a invenção não conter um agente de tratamento suscetível de degradação pelos iões ferro e/ou manganês, tal como o peróxido de hidrogénio, adiciona-se normalmente uma quantidade eficaz de agente de tratamento após se ter permitido que a mistura do óxido do metal alcalinoterroso ou do hidróxido do metal alcalinoterroso e do composto de sílica repouse. 0 agente de tratamento é de preferência essencialmente não degradado antes da adição a um material a ser tratado. Assim, quando adicionado ao material a ser tratado, o agente de tratamento é adicionado numa quantidade eficaz, independentemente de ser ou não adicionado conjuntamente com a composição acima, ou separadamente dela.

Em formas de realização da invenção, a composição compreende uma pequena quantidade de um agente de tratamento oxidante. Por exemplo, a composição pode compreender até cerca de 10 % do agente de tratamento, com base no peso seco da composição. O peróxido de hidrogénio 22 pode estar presente na composição como uma impureza ou um contaminante. Tal como descrito acima, uma quantidade eficaz de agente de tratamento é normalmente adicionada após se ter permitido que a composição repouse. 0 teor em composto de silica da composição de acordo com a invenção encontra-se normalmente no intervalo de 1 a 80 %, preferencialmente de 5 a 50 %, com base no peso seco. Além disso, a composição de acordo com a invenção pode ter uma razão em peso seco de composto de sílica para hidróxido de metal alcalinoterroso no intervalo de 1:99 a 80:20, preferencialmente no intervalo de 5:95 a 50:50, e mais preferencialmente de 20:80 a 40:60, formando o hidróxido do metal alcalinoterroso e o composto de sílica conjuntamente a parte maioritária da matéria não solvente da composição. O composto de silica pode ser selecionado de entre o grupo que consiste em silica coloidal e silicato e combinações dos mesmos.

Em formas de realização da invenção, o composto de silica da composição de acordo com a invenção é silica coloidal. A silica coloidal para uso na invenção é normalmente fornecida como partículas poliméricas dispersas num meio aquoso, formando uma solução aquosa. A sílica coloidal é uma substância cara e o seu uso em processos de branqueamento com peróxido tem sido pouco investigado até à data. No entanto, os presentes inventores descobriram que o uso de sílica coloidal na composição da invenção pode ser vantajoso. Por exemplo, usando sílica coloidal, a formação de incrustações de silicato é substancialmente evitada. Não se querendo estar vinculado a qualquer teoria em particular, acredita-se que a sílica coloidal estabiliza a 23 reação de branqueamento através da coordenação a iões metálicos presentes na solução de branqueamento, tais como iões ferro e manganês, que de outro modo contribuem para a degradação do agente de branqueamento. Também se acredita que a silica coloidal estabiliza o pH da reação de branqueamento, moderando ainda deste modo a velocidade de consumo do peróxido, e melhorando assim a eficácia da reação de branqueamento. Suplementarmente, misturando a silica coloidal e o óxido do metal alcalinoterroso ou o hidróxido do metal alcalinoterroso para formar uma composição de acordo com a invenção, a eficácia da reação de branqueamento pode ser melhorada, e assim é possível usar uma menor quantidade de sílica coloidal para alcançar um certo efeito de branqueamento do que a quantidade necessária quando os componentes não são formulados numa composição que se deixa repousar antes da utilização. Como resultado, o uso de sílica coloidal torna-se mais atrativo economicamente. A sílica coloidal a ser usada na invenção é normalmente fornecida como um sol com um teor em matéria seca de 30 a 40 % por peso, e tem um pH normalmente de 8 a 11. A sílica coloidal de acordo com a invenção compreende normalmente partículas com um diâmetro médio de partícula no intervalo de 1 a cerca de 500 nm, preferencialmente de cerca de 1 a cerca de 300 nm, e mais preferencialmente de cerca de 1 a cerca de 100 nm. A sílica coloidal de acordo com a invenção tem uma área superficial específica normalmente de 50 a 1500 m2/g, preferencialmente de cerca de 100 a cerca de 900 m2/g. 24

Suplementarmente, a sílica coloidal pode compreender pequenas quantidades de silicato de um metal alcalino, tal como o silicato de sódio. Normalmente, a razão molar sílica para silicato do metal alcalino (por exemplo SiC>2:Na20) é de pelo menos 50:1, e preferencialmente de pelo menos 100:1, na sílica coloidal de acordo com a invenção. A sílica coloidal da composição de acordo com a invenção pode ser sílica coloidal não modificada, ou pode compreender várias modificações, tais como modificações da sua superfície. Para a finalidade da presente invenção, uma modificação normalmente é uma modificação química da superfície envolvendo a incorporação de um grupo funcional na ou perto da superfície de uma partícula de sílica, de modo a alterar as propriedades químicas e/ou físicas da partícula. Por exemplo, a sílica coloidal pode compreender partículas aniónicas ou catiónicas. Por exemplo, partículas aniónicas podem compreender modificações silanodiol, silanotriol e/ou aluminato. Suplementarmente, as partículas de sílica podem compreender várias modificações orgânicas da superfície tais como grupos alquilo e/ou derivados dos mesmos, preferencialmente modificações silano, e mais preferencialmente modificações epoxisilano. Uma modificação que compreende uma cadeia de carbono de algum comprimento é particularmente vantajosa porque o tamanho da cadeia auxilia na estabilização da mistura através da redução das forças eletrostáticas que atuam na partícula de sílica.

Em formas de realização da invenção, o composto de sílica é um silicato, normalmente um silicato de um metal alcalino, tal como o silicato de sódio ou o silicato de potássio. Um outro exemplo de um silicato adequado é o silicato de amónio. Tal como descrito acima, o vidro de água é 25 largamente usado em processos de branqueamento por causa do seu efeito estabilizador do peróxido. No entanto, os presentes inventores descobriram que, à semelhança do caso da silica coloidal, através da pré-formulação do silicato de sódio e de um óxido de um metal alcalinoterroso ou de um hidróxido de um metal alcalinoterroso para formar uma composição de acordo com a invenção, a eficácia da reação de branqueamento assistida pelo peróxido pode ser muito melhorada. Consequentemente, pode usar-se uma menor quantidade de silicato de sódio para se alcançar o mesmo brilho ISO e o mesmo valor residual de peróxido comparativamente a um processo que utiliza o hidróxido de sódio em vez do hidróxido de magnésio. Assim, a invenção pode ser usada para reduzir muitas das desvantagens tradicionalmente associadas à utilização excessiva do vidro de água, tal como incrustações, abrasividade e obstrução de drenagem. 0 silicato de sódio utilizado na composição de acordo com a invenção é normalmente vidro de água, que é geralmente fornecido como uma solução viscosa que contém um teor de matéria seca de 30 a 50 % por peso e um pH no intervalo de cerca de 10 a 13. A razão de silica para óxido de metal alcalino encontra-se normalmente no intervalo de 1:1 a 3,5:1. No entanto, de acordo com a invenção, o silicato do metal alcalino que tenha uma razão fora deste intervalo também pode ser utilizado, por exemplo uma razão até 4,5:1. Assim, para o vidro de água, a razão Si02:Na20 pode ser de 1:1 a 4,5:1. 26

Para a finalidade da invenção, todas as quantidades de silica coloidal e vidro de água, respetivamente, são indicadas em peso de material seco. A composição de acordo com a invenção tem normalmente um teor de matéria seca de cerca de 60 % ou menos, normalmente cerca de 40 % por peso. Suplementarmente, a composição tem normalmente um pH alcalino, preferencialmente um pH de 10 ou mais elevado. Mais preferencialmente, o pH da composição de acordo com a invenção encontra-se no intervalo de 10 a 13.

Com o intuito de obter uma composição com estabilidade de armazenamento aceitável, ou para melhorar ainda a funcionalidade da composição, pode ser desejável incluir vários aditivos na composição de acordo com a invenção. Exemplos de tais aditivos incluem: modificadores de reologia tais como espessantes que incluem bio polímeros, por exemplo goma xantana e carboximetilcelulose; dispersantes, tais como poliacrilatos, sulfonatos de polinaftaleno e lignosulfonatos; agentes reguladores de pH, tais como hidróxido de sódio; conservantes; e agentes quelantes, todos eles conhecidos por pessoas especializadas na técnica. Por exemplo, a composição pode compreender um agente quelante adicional, tal como um agente quelante selecionado de entre o grupo que consiste em DTPA, EDTA, um fosfonato e qualquer combinação dos mesmos. Qualquer um dos aditivos acima ou grupos de aditivos formam parte da matéria não solvente da composição. Qualquer aditivo opcional pode estar presente na composição enquanto se permite que a composição repouse, ou pode adicionar-se um aditivo opcional à composição depois de se ter permitido que a composição repouse. 27

Tal como indicado acima, a composição de acordo com a invenção pode ser usada para tratar fibras celulósicas. Exemplos de tratamentos para os quais a composição pode ser usada incluem branqueamento, deslignificação com oxigénio e destintagem.

Suplementarmente, a composição da invenção pode ser usada para reduzir a formação de incrustações de oxalato, tais como incrustações de oxalato formadas no processo de fabrico de pasta e/ou papel. Em particular, a invenção pode ser utilizada para reduzir a formação de depósitos de oxalato de cálcio num sistema de produção de pasta e/ou papel. A concentrações acima da solubilidade do oxalato de cálcio em água, os iões cálcio e os iões oxalato presentes numa fase aquosa num sistema de fabrico de pasta e/ou papel precipitam e formam uma incrustação de oxalato de cálcio em superfícies do sistema. Na presença de magnésio, no entanto, a precipitação pode ser significativamente reduzida ou mesmo totalmente eliminada dado que os iões oxalato podem então formar um complexo com os iões magnésio em vez de com os iões cálcio. Como resultado do complexo de oxalato de magnésio ter uma solubilidade em água consideravelmente mais alta do que o complexo de oxalato de cálcio, a velocidade de precipitação do oxalato de cálcio diminui. A invenção permite assim fechar ainda os circuitos de água nos processos de fabrico de pasta e/ou papel ao permitir um grau mais elevado de acumulação de iões cálcio e iões oxalato na água de processo sem precipitação de oxalato de cálcio. 28 A composição de acordo com a invenção pode ser produzida adicionando o óxido do metal alcalinoterroso ou o hidróxido do metal alcalinoterroso e o composto de silica a um meio aquoso para formar uma mistura aquosa e permitindo depois que a referida mistura aquosa repouse, normalmente durante pelo menos 1 hora.

Os presentes inventores descobriram que permitindo que a composição repouse por si mesma, por exemplo durante o armazenamento, a atividade da composição melhora, provavelmente devido a algumas reações, ainda por elucidar, que ocorrem na composição. Por exemplo, quando se permite que repouse, a composição pode talvez equilibrar-se, ou algumas reações que ocorrem na composição podem estar a encaminhar-se para um equilíbrio. Sem se querer estar vinculado a qualquer teoria em particular, acredita-se que os iões ferro e iões manganês dissolvidos originários do óxido do metal alcalinoterroso ou do hidróxido do metal alcalinoterroso são complexados pelo composto de sílica, e também que o hidróxido do metal alcalinoterroso sólido que é novamente formado como resultado de um equilíbrio dinâmico entre o sólido e formas dissolvidas do hidróxido do metal alcalinoterroso podem assim conter quantidades reduzidas de ferro e manganês. Assim, é preferencial permitir que a composição de acordo com a invenção repouse durante um período de tempo extenso. 0 período de tempo durante o qual é necessário que a composição de acordo com a invenção repouse depende normalmente do tipo e quantidade de composto de sílica utilizado. Por exemplo, após mistura dos ingredientes, pode permitir-se que a mistura repouse durante cerca de um dia (24 horas) ou mais à temperatura ambiente antes de ser 29 utilizada para formar a composição de acordo com a invenção. Normalmente, permite-se que a mistura repouse durante pelo menos 2 dias, e mais normalmente pelo menos uma semana à temperatura ambiente. No entanto, como é evidente para os peritos na técnica, se se permitir que a composição repouse sob condições que se sabe favorecerem a velocidade de uma reação química, tais como temperaturas mais elevadas ou agitação vigorosa, pode ser suficiente um período de tempo mais curto. Assim, o período de tempo durante o qual se permite que a composição repouse pode ser de pelo menos 1 hora, por exemplo pelo menos 3 horas, pelo menos 6 horas, ou pelo menos 12 horas.

Suplementarmente, a composição de acordo com a invenção pode ser usada num método para produzir uma mistura de tratamento que compreende um óxido de um metal alcalinoterroso ou um hidróxido de um metal alcalinoterroso, um composto de sílica e um agente de tratamento. 0 agente de tratamento pode ser por exemplo um agente de branqueamento, outro agente reativo com a lignina, um agente de destintagem, ou qualquer combinação dos mesmos. A mistura de tratamento pode ser produzida proporcionando uma composição que compreende um óxido de um metal alcalinoterroso ou um hidróxido de um metal alcalinoterroso e um composto de sílica tal como descrito acima e pondo a referida composição em contacto com o agente de tratamento. Permite-se normalmente que a composição que compreende um óxido de um metal alcalinoterroso ou um hidróxido de um metal alcalinoterroso e um composto de sílica repouse antes de ser posta em contacto com o agente de tratamento, para evitar a degradação do agente de tratamento. A degradação pode ser catalisada por iões ferro e/ou manganês inicialmente 30 presentes no óxido do metal alcalinoterroso ou no hidróxido do metal alcalinoterroso. Em formas de realização da invenção, uma quantidade eficaz do agente de tratamento é adicionada à composição depois de se ter permitido que ela repouse mas antes da adição ao material a ser branqueado, por exemplo uma pasta de fibras que compreende fibras celulósicas virgens, fibras recicladas ou uma combinação das mesmas. Assim, a mistura de tratamento de acordo com a invenção é normalmente formada pouco antes de ser adicionada ao material a ser tratado. Alternativamente, a composição pode ser posta em contacto com o agente de tratamento durante e/ou após a adição ao material a ser tratado, caso em que a mistura de tratamento é formada durante a adição dos mesmos e/ou formada no material a ser tratado. Pode ser vantajoso pôr a composição em contacto com o agente de tratamento após a adição ao material a ser tratado, dado que permite velocidades de adição separadas e/ou pontos de adição separados para a composição e agente de tratamento.

Quando o agente de tratamento é um agente de branqueamento, ele é normalmente um composto peroxídico, tal como o peróxido de hidrogénio. Quando o agente de tratamento é um agente reativo com a lignina, ele é normalmente o oxigénio ou uma combinação de oxigénio e peróxido de hidrogénio. Finalmente, quando o agente de tratamento é um agente de destintagem, ele pode ser qualquer agente convencionalmente utilizado para fins de destintagem, por exemplo um surfatante, um sabão, um agente complexante tal como o DPTA, um agente incrementador do ião cálcio tal como o cloreto de cálcio, um agente de branqueamento tal como o peróxido de hidrogénio, uma enzima, ou qualquer combinação dos mesmos. 31

De acordo com a invenção, um método para tratar fibras celulósicas compreende a adição de uma composição de acordo com a descrição acima a um material de fibra, por exemplo uma suspensão aquosa de fibras, e também compreende a adição de um agente de tratamento ao referido material de fibra. A composição e o agente de tratamento podem ser adicionados sequencialmente ou simultaneamente. Quando a composição que compreende um óxido de um metal alcalinoterroso ou um hidróxido de um metal alcalinoterroso e um composto de silica e o agente de tratamento são adicionados sequencialmente a um material de fibra, a composição que compreende um óxido de um metal alcalinoterroso ou um hidróxido de um metal alcalinoterroso e um composto de silica é preferencialmente adicionada antes da adição do agente de tratamento.

No método para tratar fibras celulósicas o agente de tratamento é normalmente tal como descrito acima.

Para a finalidade de branqueamento, o método compreende a adição de uma composição de acordo com a invenção e um agente de branqueamento a um material de fibra. Por exemplo, pode utilizar-se uma mistura de tratamento de acordo com a descrição acima em que se inclui um agente de branqueamento. Um tratamento de branqueamento pode ser levado a cabo em qualquer tipo de pasta. No entanto, um processo de branqueamento usando o peróxido de hidrogénio é normalmente efetuado em pasta quimica.

Suplementarmente, a composição de acordo com a invenção pode ser usada num método para deslignificação com oxigénio. A deslignificação tradicional de aparas de 32 madeira por contacto com um licor de cozimento agressivo é um processo bastante não seletivo em que também as fibras de celulose são degradadas nalguma extensão. Por conseguinte, hoje em dia, esta etapa é geralmente interrompida numa fase inicial e o restante processo de deslignificação é levado a cabo com um agente reativo com a lignina mais seletivo, tal como o oxigénio. A deslignificação com oxigénio possui algumas semelhanças com o branqueamento no sentido em que o oxigénio reage com o material não celulósico, embora geralmente a deslignificação com oxigénio não aumente o brilho das fibras. Durante o processo de deslignificação com oxigénio, o peróxido de hidrogénio forma-se através de uma reação com água num ciclo redox. Podem também ser adicionadas pequenas quantidades de peróxido de hidrogénio, por exemplo para evitar o escurecimento alcalino. Independentemente da sua origem, o peróxido de hidrogénio presente no processo pode ser decomposto por iões ferro e manganês provenientes das aparas de madeira ou de outras fontes. Espécies radicalares resultantes desta decomposição podem atacar os hidratos de carbono celulósicos, resultando em perda de resistência da pasta deslignifiçada. É sabido que o sulfato de magnésio (também conhecido como sal de Epsom) pode reduzir o efeito da decomposição radicalar dos hidratos de carbono induzida pelo manganês e pelo ferro. No entanto, a combinação de um sal de magnésio pouco solúvel, tal como o hidróxido de magnésio, em combinação com um silicato não foi até agora utilizada como um agente removedor de radicais no processo de deslignificação baseado no oxigénio. Os inventores descobriram que a composição de acordo com a invenção pode ser vantajosamente utilizada conjuntamente com um agente reativo com a lignina numa etapa de deslignificação. Assim, os efeitos negativos dos iões ferro e manganês no peróxido 33 de hidrogénio presente no processo de deslignificação com oxigénio podem ser reduzidos.

Um método para a deslignificação com oxigénio de fibras celulósicas compreende normalmente a adição de uma composição de acordo com a invenção a um material de fibra e a adição também de um agente reativo com a lignina ao referido material de fibra. Por exemplo, uma mistura de tratamento tal como descrito acima em que o oxigénio é incluido como um agente de tratamento pode ser utilizada num método para a deslignificação com oxigénio. A deslignificação com oxigénio é normalmente levada a cabo em pasta quimica.

Adicionalmente, a composição de acordo com a invenção pode ser usada num método para destintagem de fibras recicladas. Um tal método compreende normalmente a adição de uma composição de acordo com a descrição acima a uma pasta de fibras recicladas, e a adição de um ou mais agentes de destintagem à referida pasta de fibras. Por exemplo, uma mistura de tratamento tal como descrito acima em que se inclui um agente de destintagem pode ser utilizada num método para destintagem de fibras recicladas. 0 agente de destintagem pode ser um surfatante, um sabão, um agente complexante tal como o DTPA, um agente incrementador do ião cálcio tal como o cloreto de cálcio, um agente de branqueamento tal como peróxido de hidrogénio, ou qualquer outro agente de destintagem convencional.

As fibras celulósicas podem compreender qualquer tipo de material de fibra celulósica, mas compreendem preferencialmente madeira e/ou pasta de papel. 0 material de fibra pode compreender fibras virgens ou fibras 34 recicladas ou uma combinação das mesmas. A madeira e/ou a pasta de papel podem compreender qualquer uma das pastas como pasta quimica de madeira, pasta semiquímica de madeira, pasta mecânica de madeira, e pasta reciclada. A composição de acordo com a invenção pode ser utilizada num método para reduzir a formação de incrustações de oxalato, por exemplo num sistema de fabrico de pasta e/ou papel. Num tal método a composição é adicionada ao sistema a ser tratado, por exemplo ao sistema de fabrico de pasta e/ou papel. A composição é normalmente adicionada ao material de fibra, tal como as aparas de madeira ou pasta. Assim, o método para reduzir a formação de incrustações de oxalato não requer a adição de qualquer um dos agentes de tratamento acima mencionados.

Suplementarmente, a composição de acordo com a invenção pode ser usada num método para produzir um artigo de papel a partir de fibras celulósicas, em que as fibras celulósicas das quais o artigo de papel é para ser formado são tratadas tal como descrito acima com uma composição ou uma mistura de tratamento de acordo com a invenção. A seguir, a invenção é ainda ilustrada por meio de exemplos não limitativos.

Exemplos

Em todas as experiências, foram utilizadas como material de fibra suspensões de fibras de abeto norueguês feitas a partir de uma mistura de Pasta Termo-Mecânica (TMP) e Pasta Groundwood (GW) nas proporções TPM:GW = 85:15. A pasta tinha sido pré-tratada com DTPA (3,5 kg 40 % DTPA por 35 tonelada de fibra) para remover metais pesados, substituindo posteriormente o conteúdo inicial de água por água essencialmente livre de metais pesados. 0 brilho da pasta inicial era de 61,9 %. 0 hidróxido de magnésio utilizado foi um hidróxido de magnésio de periclásio do Mar Morto com um teor em manganês inferior a 10 ppm e um teor em ferro inferior a 100 ppm.

Realizaram-se ensaios de branqueamento à escala laboratorial em sacos de plástico. O peróxido residual foi determinado utilizando um método iodométrico padrão. Foram levadas a cabo medições de brilho de acordo com padrões SCAN usando um espetrofotómetro Data-color ElrephoMat DFC 5. As quantidades adicionadas baseiam-se em peso seco.

Exemplo Comparativo 1

Uma suspensão de fibras de acordo com a descrição acima foi posta em contacto durante 120 minutos a 70 °C com 28 kg de peróxido de hidrogénio por tonelada de fibra seca, 8,0 kg de hidróxido de magnésio por tonelada de fibra seca e 8,0 kg de silica coloidal por tonelada de fibra seca. O peróxido de hidrogénio, o hidróxido de magnésio e a silica coloidal foram misturados pouco antes da adição à suspensão de fibras. A silica coloidal utilizada foi um sol de silica coloidal comercial com um teor de matéria seca de 30 %, uma área superficial especifica de 360 m2/g e um diâmetro médio de partícula de 7 nm.

Resultados: O brilho após este branqueamento (1-Δ) foi determinado como brilho ISO de 71,2 %. A percentagem de peróxido residual foi de 24,0 %. 36

Exemplo 1

Uma suspensão de fibras de acordo com a descrição acima foi posta em contacto durante 120 minutos a 70 °C com 28 kg de peróxido de hidrogénio por tonelada de fibra seca e uma composição constituída por 8,0 kg de hidróxido de magnésio por tonelada de fibra seca e 8,0 kg de sílica coloidal por tonelada de fibra seca. A sílica coloidal utilizada foi um sol de sílica coloidal comercial com um teor de matéria seca de 30 %, uma área superficial específica de 360 m2/g e um diâmetro médio de partícula de 7 nm. A composição acima foi obtida misturando o hidróxido de magnésio e a sílica coloidal e permitindo que a mistura resultante repousasse num recipiente fechado durante cerca de 5 semanas à temperatura ambiente antes de ser posta em contacto com peróxido de hidrogénio e adicionada à suspensão de fibras.

Resultados: O brilho após este branqueamento (1-B) foi determinado como brilho ISO de 70,6 %. A percentagem de peróxido residual foi de 33,0 %.

Exemplo Comparativo 2

Uma suspensão de fibras de acordo com a descrição acima foi posta em contacto durante 120 minutos a 70 °C com 28 kg de peróxido de hidrogénio por tonelada de fibra seca, 8,0 kg de hidróxido de magnésio por tonelada de fibra seca e 8,0 kg de sílica coloidal modificada por tonelada de fibra seca. O peróxido de hidrogénio, o hidróxido de magnésio e a sílica coloidal foram misturados pouco antes da adição à suspensão de fibras. A sílica coloidal modificada utilizada foi um sol de sílica coloidal comercial modificada com 37 epoxisilano com um teor de matéria seca de 30 % e um diâmetro médio de partícula de 7 nm.

Resultados: O brilho após este branqueamento (2-A) foi determinado como brilho ISO de 71,5 %. A percentagem de peróxido residual foi de 27,0 %.

Exemplo 2

Uma suspensão de fibras de acordo com a descrição acima foi posta em contacto durante 120 minutos a 70 °C com 28 kg de peróxido de hidrogénio por tonelada de fibra seca e uma composição constituída por 8,0 kg de hidróxido de magnésio por tonelada de fibra seca e 8,0 kg de silica coloidal modificada por tonelada de fibra seca. A silica coloidal modificada utilizada foi um sol de silica coloidal comercial modificada com epoxisilano com um teor de matéria seca de 30 % e um diâmetro médio de partícula de 7 nm. A composição acima foi obtida misturando o hidróxido de magnésio e a sílica coloidal modificada e permitindo que a mistura resultante repousasse durante cerca de 5 semanas num recipiente fechado à temperatura ambiente antes de ser posta em contacto com o peróxido de hidrogénio e adicionada à suspensão de fibras.

Resultados: O brilho após este branqueamento (2-B) foi determinado como brilho ISO de 7 0,8 %. A percentagem de peróxido residual foi de 30,6 %.

Exemplo Comparativo 3

Uma suspensão de fibras de acordo com a descrição acima foi posta em contacto durante 120 minutos a 70 °C com 28 kg de 38 peróxido de hidrogénio por tonelada de fibra seca, 8,0 kg de hidróxido de magnésio por tonelada de fibra seca e 8,0 kg de silicato por tonelada de fibra seca. O peróxido de hidrogénio, o hidróxido de magnésio e o silicato foram misturados pouco antes da adição à suspensão de fibras. O silicato utilizado foi vidro de água com a seguinte especificação: 39 Be' R=3,25.

Resultados: O brilho após este branqueamento (3-A) foi determinado como brilho ISO de 72,4 %. A percentagem de peróxido residual foi de 35,4 %.

Exemplo 3

Uma suspensão de fibras de acordo com a descrição acima foi posta em contacto durante 120 minutos a 70 °C com 28 kg de peróxido de hidrogénio por tonelada de fibra seca e uma composição constituída por 8,0 kg de hidróxido de magnésio por tonelada de fibra seca e 8,0 kg de silicato por tonelada de fibra seca. O silicato utilizado foi vidro de água com a seguinte especificação: 39 Be' R=3,25. A composição acima foi obtida misturando o hidróxido de magnésio e o silicato e permitindo que a mistura resultante repousasse durante aproximadamente 5 semanas num recipiente fechado à temperatura ambiente antes de ser posta em contacto com o peróxido de hidrogénio e adicionada à suspensão de fibras.

Resultados: O brilho após este branqueamento (3-B) foi determinado como brilho ISO de 72,2 %. A percentagem de peróxido residual foi de 43,8 %.

Exemplo Comparativo 4 39

Uma suspensão de fibras de acordo com a descrição acima foi posta em contacto durante 120 minutos a 70 °C com 28 kg de peróxido de hidrogénio por tonelada de fibra, 8,0 kg de hidróxido de magnésio por tonelada de fibra e 8,0 kg de silicato por tonelada de fibra. O peróxido de hidrogénio, o hidróxido de magnésio e o silicato foram misturados pouco antes da adição à suspensão de fibras. O silicato utilizado foi vidro de água com a seguinte especificação: 48 Be' R=2,1.

Resultados: O brilho após este branqueamento (4-A) foi determinado como brilho ISO de 72,2 %. A percentagem de peróxido residual foi de 31,2 %.

Exemplo 4

Uma suspensão de fibras de acordo com a descrição acima foi posta em contacto durante 120 minutos a 70 °C com 28 kg de peróxido de hidrogénio por tonelada de fibra seca e uma composição constituída por 8,0 kg de hidróxido de magnésio por tonelada de fibra seca e 8,0 kg de silicato por tonelada de fibra seca. O silicato utilizado foi vidro de água com a seguinte especificação: 48 Be' R=2,l. A composição acima foi obtida misturando o hidróxido de magnésio e o silicato e permitindo que a mistura resultante repousasse durante aproximadamente 5 semanas num recipiente fechado à temperatura ambiente antes de ser posta em contacto com o peróxido de hidrogénio e adicionado à suspensão de fibras. 40

Resultados: O brilho após este branqueamento (4-B) foi determinado como brilho ISO de 72,3 %. A percentagem de peróxido residual foi de 39 %.

Na Tabela 1 abaixo apresenta-se um resumo das condições experimentais e dos resultados.

Tabela 1

Condições experimentais e resultados de branqueamento Exemplo 1-A 1-B 2-A 2-B 3-A 3-B 4A 4-B Temperatura (°C) 70 70 70 70 70 70 70 70 Tempo (min) 120 120 120 120 120 120 120 120 H202 (kg/ton) 28 28 28 28 28 28 28 28 Mg(OH)2 (kg/ton) 8 8 8 8 8 8 8 8 Composto de silica (kg/ton) 8 8 8 8 8 8 8 8 Tipo de composto de silica CS CS MCS MCS WGL WGL WGL WGL Razão Si02:Na20 >100 >100 >100 >100 3,25 3,25 2,1 2,1 Exp. de acordo com a invenção Não Sim Não Sim Não Sim Não Sim Brilho ISO (%)após branqueamento 71,2 70, 6 71,5 70,8 72,4 72,2 72,2 72,3 H202 residual (%) 24,0 33,0 27,0 30, 6 35,4 43,8 31,2 39,0 Aumento absoluto em H2O2 residual alcançado com a invenção (%) 9, 0 3, 6 8,4 7,8 Aumento relativo em H2O2 residual alcançado com a invenção (%) 38 13 24 25 (WGL= vidro de água, CS=sílica coloidal, MCS=sílica coloidal modificada).

Os resultados mostram claramente que uma composição de hidróxido de magnésio e sílica (em qualquer uma das formas de silica coloidal, silica coloidal modificada ou vidro de água) que foi permitida repousar de acordo com a invenção proporciona um aumento notável em peróxido residual. O brilho ISO não é afetado nas experiências pelo uso de vidro de água, e verifica-se um decréscimo minimo nas experiências pelo uso de silica coloidal.

Claims

1 REIVINDICAÇÕES 1. Um método para produzir uma composição que compreende uma mistura de um composto de silica e um óxido de um metal alcalinoterroso ou um hidróxido de um metal alcalinoterroso num solvente aquoso, que compreende as etapas de: - adição de um óxido de um metal alcalinoterroso ou de um hidróxido de um metal alcalinoterroso e de um composto de sílica selecionado de entre o grupo que consiste em sílica coloidal e um silicato que é um silicato de um metal alcalino ou silicato de amónio, a um meio aquoso para formar uma mistura aquosa, em que o composto de sílica e o óxido do metal alcalinoterroso ou o hidróxido do metal alcalinoterroso conjuntamente formam a parte maioritária da matéria não solvente da composição; e permitir que a referida mistura aquosa repouse mantendo a mistura num recipiente fechado ou aberto, com ou sem agitação, durante pelo menos 24 horas à temperatura ambiente, período de tempo durante o qual a composição não é posta em contacto com quaisquer outros químicos.

2. Um método de acordo com a reivindicação 1, em que se permite que a referida mistura aquosa repouse durante pelo menos uma semana.

3. Um método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a composição ter um teor no referido óxido do metal alcalinoterroso ou hidróxido do metal alcalinoterroso no intervalo de 1 a 99 %, 2 preferencialmente de 10 a 90 %, mais preferencialmente de 30 a 80 %, e ainda mais preferencialmente de 40 a 70 %, com base no peso seco da composição.

4. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3 caracterizado por a composição ter um teor no referido composto de silica no intervalo de 1 a 80 %, preferencialmente de 5 a 50 %, com base no peso seco da composição.

5. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a composição ter uma razão de peso seco do referido composto de silica para o óxido do metal alcalinoterroso ou hidróxido do metal alcalinoterroso no intervalo de 1:99 a 80:20, preferencialmente de 5:95 a 50:50, e mais preferencialmente de 20:80 a 40:60.

6. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o referido metal alcalinoterroso é o magnésio.

7. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o referido composto de silica é silica coloidal.

8. Um método de acordo com a reivindicação 7, em que a referida silica coloidal compreende modificações da sua superfície.

9. Um método de acordo com a reivindicação 8, em que as referidas modificações da superfície compreendem compostos orgânicos. 3

10. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, em que a referida silica coloidal tem um tamanho de partícula no intervalo de 1 a 500 nm.

11. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, em que o referido silicato de metal alcalino é o silicato de sódio.

12. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6 ou reivindicação 11, em que o referido silicato de metal alcalino tem uma razão SiCq para óxido de metal alcalino no intervalo de 1 a 4,5.

13. Uma composição obtenível pelo método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12.

14. Uma composição de acordo com a reivindicação 13, que tem um pH alcalino.

15. O uso de uma composição de acordo com a reivindicação 13 para tratar fibras celulósicas.

16. O uso de uma composição de acordo com a reivindicação 13 para reduzir a formação de incrustações de oxalato num sistema de fabrico de pasta e/ou papel.

17. Um método para produzir uma mistura de tratamento, que compreende as etapas de: proporcionar uma composição de acordo com a reivindicação 13; e 4 - pôr a referida composição em contacto com um agente de tratamento.

18. Um método para tratar fibras celulósicas que compreende as etapas de: - proporcionar um material de fibra; - adicionar uma composição de acordo com a reivindicação 13 ao referido material de fibra; e - adicionar um agente de tratamento ao referido material de fibra.

19. Um método de acordo com a reivindicação 18, em que a etapa de adição da referida composição é levada a cabo antes da etapa de adição do referido agente de tratamento.

20. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações 17, 18 e 19, em que o referido agente de tratamento é um agente reativo com a lignina.

21. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 20, em que o referido agente de tratamento é um agente de branqueamento.

22. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 21, em que o referido agente de tratamento é o peróxido de hidrogénio.

23. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 20, em que o referido agente de tratamento é o oxigénio. 5

24. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações 17, 18 ou 19, em que o referido agente de tratamento é um agente de destintagem.

25. Um método para reduzir a formação de incrustações de oxalato num sistema de fabrico de pasta e/ou papel, que compreende as etapas de adição de uma composição de acordo com a reivindicação 13 ao referido sistema de fabrico de pasta e/ou papel.

26. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 25, em que o referido material de fibra compreende pasta química de madeira.

27. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 25, em que o referido material de fibra compreende pasta semiquímica de madeira.

28. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 25, em que o referido material de fibra compreende pasta mecânica de madeira.

29. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 25, em que o referido material de fibra compreende fibras recicladas.

30. Um método para produzir um artigo de papel que compreende os passos de: - levar a cabo um método para tratar fibras celulósicas de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 29; e 6 - fazer um artigo de papel a partir das referidas fibras celulósicas.