WO2012155223A1 - Sistema de obtenção de carbonato de cálcio precipitado oriundo de resíduo de lama de carbonato de cálcio; processo de recuperação, beneficiamento e purificação do resíduo lama de carbonato de cálcio e produto carbonato de cálcio resultante - Google Patents
Sistema de obtenção de carbonato de cálcio precipitado oriundo de resíduo de lama de carbonato de cálcio; processo de recuperação, beneficiamento e purificação do resíduo lama de carbonato de cálcio e produto carbonato de cálcio resultante Download PDFInfo
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Definitions
- the present invention relates to a method for recovering, recovering and purifying the sludge from the calcite and the precipitated calcium carbonate from the precipitated calcite.
- the inventor has developed an unprecedented system for the preparation of calcium carbonate in the presence of calcium carbonate sludge residue; recovery process, treatment and purification of the slurry of calcium carbonate and calcium carbonate product.
- resulting precipitated calcium having an associated novelty of inventive step, since it does not follow in an obvious or obvious way other solutions anticipated in the prior art for the use of such waste material, where said waste is to be recovered, beneficiated and purified so that the resulting final product becomes a product of economic and ecological interests, adding value from the tactical and strategic positioning of the paper and pulp production industry.
- invention is provided with industrial applicability, being economically viable in view of the accuracy of the patentability requirements, mainly as a patent, as set forth in the dictates of the articles 8 and 13 of Law 9.279 0.
- Natural calcium carbonate it has grids with average particle size from 3.0 ⁇ and apparent density from 1.70 g / cm3 reaching grids up to 0.5 microns.
- Precipitated calcium carbonate identified as CaCo3 (ppt), has grains with average particle size from 5 ⁇ m and apparent density from 0.37 g / cm3. In general, the precipitated calcium carbonates are purer and lighter than the natural ones.
- the precipitated calcium carbonate (CaCo3 ppt) has characteristics similar to that of limestone, being alkaline, that is, it is a salt with basic characteristics and it has high pH when in aqueous solution.
- This chemical is the result of the reaction of calcium oxide (virgin lime) with carbon dioxide, according to the chemical equation below:
- Precipitated calcium carbonate (CaCo3 ppt) can be subdivided into three distinct types in accordance with its physico-chemical properties, which may be extra light, medium and light respectively.
- a.1 Process for obtaining calcium carbonate in limestone deposits calcium carbonate in the form of rock, undergoes a crushing procedure, reducing the size of rocks, where the volume of calcium carbonate is submitted to the furnaces of lime thus obtaining what is technically known as “virgin lime - CCP", which in turn is subjected to a “carbonation” procedure, thus converging in the precipitated calcium carbonate product (CaCo3 ppt) that will be used by a broad spectrum of industries .
- precipitated calcium carbonate from natural sources has an extensive product portfolio such as "CARBITAL, HIDROCARB, ITAFILL, ALBACAR, MEGAFILL, ROYALE, CARBOLAG AMONG OTHERS". They are all produced by mining and chemical industries from the process described above, varying from one to another their physical and chemical properties in accordance with their specific application.
- the Applicant is aware of the economic and ecological gap that exists in the cellulose production industry, notably by its conventional process to produce calcium carbonate sludge (CaO + Na2CO3 + H20 - CaCo3 + NaOH + water), proceeded to the development of an inventive solution in the form of a system for obtaining precipitated calcium carbonate from the calcium carbonate sludge residue generated by the aforementioned cellulose industry, where this system is also defined as an unprecedented process which involves the uptake of said sludge, which is brought to sequential recovery, beneficiation and purification procedures of the sludge calcium carbonate sub product.
- the inventive system is made feasible by specifying a specific industrial platform for the novel process of recovery, processing and purification of the calcium carbonate slurry, which in turn can be operated remotely in a specific unit for this purpose, or locally , ie in the backyard of the pulp industry, where such decision will be made in accordance with the best logistic equation specific to each case of implantation, such as geographical location availability of transportation routes, freight cost, degree of saturation of the industrial pulp mill, among other factors embedded in the science of logistics industry! and or transport.
- CAC03 ppt precipitated calcium carbonate
- CACO3 ppt precipitated calcium carbonate
- the inventive system ensures that untreated calcium carbonate slurry passes through the cast of operational and transformation modules thereby converging into precipitated calcium carbonate with added commercial value.
- each of these modules is operative with previously defined and specific steps, each with equalized procedures, making the process of obtaining the precipitated calcium carbonate highly productive and with final quality assured.
- Figure 1 is a block diagram representation of the cellulose production process, evidencing the production of waste material in the form of sludge, with a high concentration of calcium carbonate, thus indicating the source of the unprecedented process of recovery, processing and purification of the slurry with high calcium carbonate content that anchors the inventive system;
- Figure 2 is a block diagram representation of the precipitated calcium carbonate system from the calcium carbonate sludge residue, showing its main modules;
- Figure 3 is an illustrative representation of an operational platform, evidencing the industrial structure shipped and minimally necessary for the consolidation of the system for obtaining precipitated calcium carbonate from the residue of calcium carbonate sludge;
- Figure 4 is a representation in the form of a process flowchart for obtaining recovery, processing and purification of the mud residue with high content of calcium carbonate that guides the operation of the operating platform.
- said platform in one embodiment is formed by:
- a CaCo3 mud receiving station formed especially by a conveyor belt (1) where preliminarily a first classification of the sludge still received with impurities is made;
- the benefit of the sludge residue with a high content of calcium carbonate consists of the following steps:
- the calcium carbonate sludge (CaCo3) is received through the transport platform (1) where the following properties are measured: alkalinity, moisture content and mesh retention;
- preclassified calcium carbonate sludge (CaCo3) is transported to primary mixer tanks (2) where it receives chemical additives (called promoters, among them a “dispersing agent” in the range of 0, From 1% to 4.5% per ton of calcium carbonate (dry basis), with lime still being
- promoters the hydrated and sifted solidified calcium carbonate slurry is pumped into a through tank (4) where there will be mixing of materials, with the addition of phosphoric acid and other acidulating chelating agents such as such as sulfuric acid, hydrogen peroxide, citric acid which act in the treatment system, increasing the amount of promoters and dispersing in 0.15%, the mixture being carbonated with CO2, this originates from the boiler (12); - Decanting of the sludge (f): where the slurry of hydrated calcium carbonate sieved and with a quantity of promoters and dispersant is left at rest, thus forming an excess water level, which is characterized by being a clean water, thanks to the action of the addition of virgin lime (around 20%) in the primary mixer (2); thereby generating a volume of decanted calcium carbonate slurry and a considerable volume of supernatant water;
- phosphoric acid and other acidulating chelating agents such as such as sulfuric acid, hydrogen peroxide, citric
- the supernatant water is withdrawn from the interior of the passage tank (4) to an external reservoir, by means of an intercommunicating drain, in such a way that once inside said water is treated for pH adjustment and subsequent return to the system, collaborating to reduce the consumption of clean water;
- the decanted sludge is pumped to a centrifuge, notably mills (5) and (6), which are mills with low rotation in which the flow is controlled), such that the particles of this sludge they suffer delamination, that is, they are separated, where the dispersant is increased by 0.1% and the peripheral velocity is increased by 5%, thus generating the delaminated calcium carbonate sludge;
- the delaminated calcium carbonate slurry because it has lighter particles, gives better performance in its application as an end product.
- the position of the mills 5 and 6 respectively can be modified to after the system depending on the product to be produced.
- this system provides a commercial application material known as "Ecofill pl, tt, s".
- - Slurry drying in a stabilized process (I): the volume of the sludge in a stabilized process is pumped into a rotary dryer (11) heated by a boiler (12) which will generate heat energy by the circulation and heating of steam in your internal system. Such heat will be transported by thermal exchange between the walls of the rotary drier (11), in such a way that it acts directly on the volume of sludge in stabilized process resulting in a volume of CaCo3 slurry in a stabilized and dry process, with 1.0% of humidity on average, to what is technically called precipitated calcium carbonate of high purity, whiteness and high coverage.
- the gas generated by the boiler (12) through the burning of the oil is sent through a blower device to the bypass tank, provided in the decantation stage of the slurry (f), in order to always maintain the optimum pH of the product in order to do not use chemicals and do not emanate the same gas in the air.
- the purification, particle size and bleaching control and morphological control are performed, which CaCo3, thus obtaining a product of value of economic interest.
- precipitated calcium carbonate (CaCo3) has a defined morphological structure with a controlled particle size distribution, giving visual characteristics of excellent smoothness, high gloss, high opacity and bulk, thus guaranteeing potential use by paper and paperpress industries, where to make the understanding of the physical and chemical properties of the product more credible, the table is presented.1 Table .1 Technical Specifications of Precipitated Calcium Carbonate
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Abstract
Sistema de obtenção de carbonato de cálcio precipitado oriundo de resíduo de lama de carbonato de cálcio; processo de recuperação, beneficiamento e purificação do resíduo lama de carbonato de cálcio e produto carbonato -de cálcio precipitado resultante". O pedido define um sistema para obtenção de CaC03 precipitado dotado de módulos de classificação (m1), recuperação (m2), beneficiamento (m3) e purificação (m4); um processo de recuperação, beneficiamento e purificação do resíduo lama de carbonato de cálcio em que a lama recebe aditivos (dispersantes) 'e cal, passando por etapas de hidratação (20-70% de sólidos), classificação em peneira, acidulação/carbonatação com C02 oriundo. da caldeira (etapa em que ácido fosfórico é adicionado em conjunto com acidulantes quelantes como ácido sulfúrico, peróxido de hidrogénio e ácido cítrico), ' decantação, delaminação, homogeneização (com adição de dispersante), classificação em peneira, estabilização (ajuste de pH entre 8 e 9,5) e secagem (1,0% de umidade média); e o carbonato de cálcio precipitado com PSD médio de 3,0μιη, Alvura ISO mínimo de 92%, teor de carbonato total de 95% e teor de ferro (Fe203) <200ppm. O pedido descreve ainda o emprego do C02 oriundo de caldeiras de produção de papel para ajuste do pH da água utilizada no processo e o uso de um resíduo calcário rico em componentes orgânicos (oriundo da primeira classificação por peneira da lama de carbonato de cálcio) como corretivo de solo.
Description
RELATÓRIO DE PATENTE DE INVENÇÃO
"SISTEMA DE OBTENÇÃO DE CARBONATO DE CÁLCIO PRECIPITADO ORIUNDO DE RESÍDUO DE LAMA DE CARBONATO DE CÁLCIO; PROCESSO DE RECUPERAÇÃO, BENEFICIAMENTO E PURIFICAÇÃO DO RE- SÍDUO LAMA DE CARBONATO DE CÁLCIO E PRODUTO CARBONATO DE CÁLCIO PRECIPITADO RESULTANTE"
CAMPO DE APLICAÇÃO
A presente patente de invenção de título em epígrafe e objeto de descrição e reivindicação nesta cártula trata de uma solução inventiva que encontra destacado benefício no setor de industrial de fornecimento de insumo carbonato de cálcio, bem como encontra especial benefício quando se tem em vista a indústria de produção de celulose, com amplo espec- tro de aplicação, notadamente na etapa de produção denominada de caustifi- cação (CAO + NA2CO3+NA2S+H2O CACO3 + NAOH + ÁGUA) que oferece como produto final soda (NaOH) associada de carbonato de cálcio precipitado e ainda subproduto residual na forma de CaCo3.
Em adição o inédito processo ao permitir a obtenção do CaCo3 a partir de lama residual gerada na indústria de celulose provido de valor económico garante ao mesmo uma aplicabilidade industrial extensiva a indústrias de tintas, cerâmica, borracha, siderurgia, plástico, papel e celulose dentre outros.
DEMANDA DO INVENTO
Tendo em vista que processo de produção de celulose traz em seu bojo a geração de um subproduto na forma de CaCo3 precipitado, ou seja, um subproduto residual existe uma demanda emergente na indústria de produção de celulose em encontrar uma solução de manejo deste preferencialmente uma solução que agregue valor económico ao citado subproduto, de tal sorte que o mesmo deixa de ser meramente objeto de descarte no meio ambiente.
Em adição existe uma demanda emergente
sob a ótica ecológica que impõe às indústrias práticas responsáveis de preservação do meio ambiente, onde para tal em especial no caso do subproduto residual na forma de CAC03 precipitado, é fato concreto que o mesmo não deve ser simplesmente despejado em efluentes dispostos nas adjacências da planta 5 industrial produtora de celulose.
REQUISITOS DO INVENTO
Em consonância com a demanda do invento o requerente idealizou inéditos "sistema de obtenção de carbonato de cálcio prel o cipitado oriundo de resíduo de lama de carbonato de cálcio; processo de recuperação, beneficiamento e purificação do resíduo lama de carbonato de cálcio e produto carbonato de cálcio precipitado resultante" providos de novidade associada de atividade inventiva, pois não decorre de maneira óbvia ou evidente de outras soluções antecipadas no estado da técnica para aproveitamento des- 15 te tipo de material residual, onde dito resíduo para a ser recuperado, beneficiado e purificado de tal sorte que o produto final resultante passa a ser um produto de interesses económico e ecológico, agregando valor sob os pontos de vista tático e de posicionamento estratégico da indústria de produção de papel e celulose.
20 Em adição o "invento" é provido de aplicabilidade industrial, sendo economicamente viável, atendendo ao rigor dos requisitos de patenteabilidade, notadamente como patente de invenção, conforme disposto nos ditames dos artigos 8o e 13 0 da Lei 9.279.
25 FUNDAMENTOS DA TÉCNICA
A fim de propiciar veracidade, e consolidar o contexto explicitado nos tópicos do quadro introdutório será apresentada uma explanação sobre o estado da técnica para a obtenção de produto celulose, 30 bem como evidenciar os produtos resultantes, tanto o produto principal como seus subprodutos, notadamente o carbonato de cálcio precipitado, onde após análise crítica destas, uma vez expostas para profissionais com expertise na indústria de produção de celulose, e ainda na indústria de beneficiamento do
carbonato de cálcio, especificamente do tipo "precipitado", poderão identificar seus aspectos limitantes, consolidando assim a identificação das necessidades de demandas pelo aproveitamento deste subproduto gerado de uma atividade industrial geradora de grande volume de produto e associado resíduo.
Dos tipos de carbonato de cálcio: pode ser entendido em dois tipos distintos, sendo o primeiro carbonato de cálcio natural chamado de "gcc" e o segundo carbonato de cálcio precipitado (CaCo3 ppt) conhecido como "PCC".
1. Carbonato de cálcio natural: possui grades com tamanho médio de partículas a partir de 3,0 μιη e densidade aparente a partir de 1 ,70 g/cm3 atingindo grades de ate 0,5 microns.
2. Carbonato de cálcio precipitado: identifica do como (CaCo3 ppt), possui grades com tamanho médio de partículas a partir de 5 pm e densidade aparente a partir de 0,37 g/cm3. De um modo geral, os carbonatos de cálcio precipitados apresentam maior pureza e alvura que os naturais.
Outras versões do carbonato de cálcio precipitado (CaCo3 ppt) podem atingir partículas de até 0,4 microns em media de uma curva de distribuição granulométrica.
O carbonato de cálcio precipitado (CaCo3 ppt) possui características semelhantes a do calcário, sendo alcalino, ou seja, é um sal com características básicas e possui pH alto quando em solução aquosa. Essa substância química é o resultado da reação do óxido de cálcio (cal virgem) com o dióxido de carbono, segundo a equação química abaixo:
Ca(OH)2 + C02 = CaCo3 + H20
Propriedades do carbonato de cálcio: o carbonato de cálcio precipitado (CaCo3 ppt) pode ser subdivido em três tipos distin- tos em conformidade com sua s propriedades físico-químicas, podendo ser extra leve, médio e leve respectivamente.
Dentre suas propriedade físico-química é pertinente destacar:
R2011/000475
4
- excelente propriedade de pigmentação;
- excelente componente de carga;
- atóxico;
- não corrosivo;
- não inflamável;
- inodoro; e
- não contaminante do meio ambiente;
A somatória das propriedades acima elenca- das converge para uma conclusiva que permite a afirmação de que o carbonato de cálcio precipitado (CAC03 ppt) se apresenta particularmente eficaz como insumo nas indústrias produtoras de tintas, cerâmicas, borrachas, plástico e principalmente nas indústrias de papel e celulose.
Da origem do carbonato de cálcio:
a. Fonte natural: em tempos contemporâneos utiliza-se o carbonato de cálcio oriundo das mineradoras, notadamente em jazidas de minério ricas em calcário.
a.1 Processo de obtenção do carbonato de cálcio: nas jazidas de calcário o carbonato de cálcio em forma de rocha, passa por um procedimento de britagem, reduzindo o tamanho das rochas, onde o volume de carbonato de cálcio submete-se aos fornos de cal obtendo assim ao que é tecnicamente denominado de "cal virgem - CCP", que por sua vez é submetida a um procedimento de "carbonatação", convergindo assim no produto carbonato de cálcio precipitado (CaCo3 ppt) que será utilizado por amplo espectro de indústrias.
Comercialmente o carbonato de cálcio precipitado oriundo de fontes naturais, como jazidas minerais encontra extenso portfólio de produtos tal como "CARBITAL, HIDROCARB, ITAFILL, ALBACAR, MEGAFILL, ROYALE, CARBOLAG ENTRE OUTROS". Todos eles são produzidos por mineradoras e indústrias químicas a partir do processo supra descri- to, variando de um para outro suas propriedade físicas e químicas em conformidade com sua aplicação específica.
a.2 Identificação do problema: embora o processo de obtenção de carbonato de cálcio em mineradora atenda a expec-
tativa de produção do mesmo de forma economicamente viável, ocorre que este demanda elevada necessidade de uso de mão de obra, que por sua vez confere alto custo aliado a uma baixa produtividade, refletindo assim na formação do preço de comercialização do produto, que por se apresentar elevado impõe prejuízos às empresas usuárias do carbonato de cálcio como insumo.
Outro problema identificado com este pro- cesso de obtenção de carbonato de cálcio precipitado reside no fato relevante de que o mesmo é de natureza exploratória, ou seja, impõe a atividade de ex- tração do carbonato de cálcio de jazidas de calcita, o que leva a uma ação predatória e de degradação da região onde ficam localizadas as citadas jazidas.
b. Carbonato de cálcio como sub produto da produção de celulose: as indústrias decelulose, utilizam grandes quantidade de soda cáustica em seu processo produtivo, e por este motivo geram parte da soda a ser utilizada e fabricando assim sua própria matéria prima. Nesse processo de geração da soda (NaOH), gera-se de resíduo, basicamente, Ca- Co3 + água, onde geralmente esse resíduo é queimado e transformado em cal.
b.1 Do processo de produção de celulose: para se entender a origem de geração do sub-produto "lama de carbonato de cálcio" quando da produção de celulose, onde de forma remissiva é composto das seguintes etapas sequenciais:
1 Licor de cozimento (NaOH +Na2S);
2 Madeira na solução de licor de cozimento;
3 Licor preto (NA2CO3+NA2SO4);
4 Imersão em caldeira (NA2CO3+NA2S);
5 Caustificação, onde o (CACO3) é levado ao forno de recuperação que ao gerar processo de calcinação gera como sub produto (CO2 + CAO) e ainda gera na mesma caustificação o liquido (NAOH +NA2S); e
6 Retorno do circuito: onde o licor de cozi- mento volta para o inicio do processo.
b .2 Identificação do problema: embora o mate-
rial residual na forma de lama de carbonato de cálcio seja queimado ocorre que é necessário proceder à sua queima em larga escala, de onde decorre uma condição restritiva às indústrias papeleiras e de celulose, pois não conseguem fazer a queima de todo resíduo gerado, tendo como destino final, depósitos específicos vez que não se pode despejar em depósito convencional devido sua grande taxa de alcalinidade que, por esta razão, poderia contaminar o lençol freático bem como o solo.
Por sua vez o subproduto lama de carbonato de cálcio até então não apresenta valor comercial agregado, e ainda não tem definido procedimento adequado de descarte, sendo invariavelmente descartada diretamente no meio ambiente onde ora é aproveitado como insumo correti- vo de solo, ora é destinado simplesmente na formação de aterros sanitários formados ou não nas adjacências da planta industrial. PROPOSTA DO INVENTO
O requerente ciente da lacuna de ordem económica e ecológica que existe na indústria de produção de celulose, notadamente por seu processo convencional gerar como produto secundário lama de carbonato de cálcio (oriundo especificamente da etapa de caustificação (CaO + Na2C03+H20 - CaCo3 + NaOH + água), procedeu ao desenvolvimento de uma solução inventiva na forma de um sistema de obtenção de carbonato de cálcio precipitado oriundo do próprio resíduo de lama de carbonato de cálcio gerado pela citada indústria de celulose, onde a este sistema é definido também um inédito processo que envolve a captação da citada lama, que é levada a procedimentos sequenciais de recuperação, beneficiamento e purificação do sub produto lama carbonato de cálcio.
O sistema inventivo é viabilizado através da especificação de uma plataforma industrial especifica para o inédito processo de recuperação, beneficiamento e purificação da lama de carbonato de cálcio, que por sua vez pode ser operada de forma remota em uma unidade especifica para este fim, ou localmente, ou seja, no próprio quintal da indústria de celulose, onde tal decisão será tomada em consonância com a melhor equação logística especifica para cada caso de implantação, tal como localização geográ-
fica, disponibilidade de vias de transporte, custo de frete, grau de saturação mobiliária da planta industrial de celulose, dentre outros fatores embarcados na ciência de logística industria! e ou de transporte.
Com esta inédita proposta de sistema traduzo- do na forma de uma plataforma produtiva fica estabelecido o benefício que converge em solver os problemas de ordem económica e de ordem ecológica previamente elencados em tópico de fundamentos da técnica.
Obietivos do sistema inventivo:
- obter produto carbonato de cálcio precipitado (CAC03 ppt) do tipo leve, oriundo do sub produto lama de carbonato de cálcio, notadamente carbonato de cálcio precipitado (CACO3 ppt), diferenciado no quesito qualidade, traduzida pelo alto índice de pureza, bem como garante o controle eficaz e homogéneo do tamanho médio de partículas e ainda com morfologia controlada para as aplicações do material;
- obter carbonato de cálcio precipitado (CAC03 ppt) como sub produto economicamente viável do processo de produção de celulose, cujo custo de obtenção é inferior e competitivo em relação ao alto custo de obtenção do carbonato de cálcio precipitado (CAC03 ppt) oriundo da exploração de jazidas minerais;
- obter carbonato de cálcio precipitado (CAC03 ppt) como sub produto economicamente viável do processo de produção de celulose, provido das mesmas características físico-químicas do carbonato de cálcio precipitado oriundo da exploração de jazidas minerais;
- como consequência do item anterior, também é objetivo do invento apreciar uma reduzida necessidade de uso de mão de obra, graças a uma condição esperada de alta produtividade;
- obter carbonato de cálcio precipitado (CAC03 ppt) como sub produto ecologicamente correto do processo de produção de celulose;
- garantir uma fonte alternativa de aquisição do insumo carbonato de cálcio precipitado CAC03 ppt), às empresas químicas que tenham nesse insumo parte componente de seus produtos produzidos, destacando-se as indústrias de tinta, cerâmica, borracha, plástico, indústrias de
siderurgia e papei e celulose, as quais deixam de ser totalmente dependentes de do insumo carbonato de cálcio precipitado oriundo de minerações de calcita.
- tornar o próprio processo de produção de celulose menos agressivo ao meio ambiente e com o carbonato de cálcio precipi- tado podendo ser reutilizado na própria indústria de celulose e/ou papel como matéria prima de grande importância, configurando um ciclo fechado com selo verde de qualidade;
A proteção ao meio ambiente é potencializada pelo fato relevante de que este processo caracteriza um sistema de circuito fechado, e, portanto, não permite a emissão, liberação de elementos tóxicos no meio ambiente, onde tanto a água retirada por drenagem como o gás proveniente do forno de secagem, previstos em etapas do inédito processo são retornados e confinados no circuito.
Da característica distintiva preponderante: para tornar factível a lista de objetivos elencados na proposta do invento foi idealizado o inédito sistema de obtenção de carbonato de cálcio precipitado oriundo de resíduo de lama de carbonato de cálcio, notabilizado por ser um sistema fechado, onde é feita a captação de subproduto lama de carbonato de cálcio gerado na etapa de caustificação (CAO + NA2CO3+H2O CACO3 + NAOH + água) prevista na produção de celulose, que passa pelos módulos:
1. Módulo de classificação da lama captada;
2. Módulo de recuperação da lama captada;
3. Módulo beneficiamento da lama captada; e
4. Módulo purificação da lama captada.
O sistema inventivo garante que a lama de carbonato de cálcio não tratada ao passar pelo elenco de módulos operacionais e de transformação convergindo assim em carbonato de cálcio precipitado com valor comercial agregado.
Por sua vez, cada um destes módulos é opera- cional com etapas previamente definidas e específicas, cada qual com procedimentos equalizados, tornando o processo de obtenção do carbonato de cálcio precipitado altamente produtivo e com qualidade final assegurada.
DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
A complementar a presente descrição do relatório descritivo de modo a obter uma melhor compreensão das características da presente patente de invenção, acompanha esta, em anexo, um conjunto de desenhos onde A complementar a presente descrição de modo a obter uma melhor compreensão das características do funcionamento do processo acompanha esta, em anexo, um conjunto de desenhos, onde de maneira exemplificada, embora não limitativa, se representou uma forma de realização preferida para o "invento, onde:
A figura 1 é uma representação na forma de diagrama de blocos do processo de obtenção de celulose, evidenciando a produção de material residual na forma de lama, com grande concentração de carbonato de cálcio, indicando assim a fonte do inédito processo de recuperação, beneficiamento e purificação do resíduo lama com alto teor de carbonato de cálcio que ancora o sistema inventivo;
A figura 2 é uma representação na forma de diagrama de blocos do sistema de obtenção de carbonato de cálcio precipitado oriundo de resíduo de lama de carbonato de cálcio, evidenciando seus módulos principais;
A figura 3 é uma representação ilustrativa de uma plataforma operacional, evidenciando a estrutura industrial embarcada e minimamente necessária para a consolidação do sistema de obtenção de carbonato de cálcio precipitado oriundo de resíduo de lama de carbonato de cál- cio; e
A figura 4 é uma representação na forma de fluxograma de processo de obtenção de recuperação, beneficiamento e purificação do resíduo lama com alto teor de carbonato de cálcio que norteia a operação da plataforma operacional.
DESCRIÇÃO DETALHADA
A seguinte descrição detalhada deve ser lida e interpretada com referência aos diagramas de blocos, fluxograma de processo
e plataforma operacional revelados, não sendo intencionados a limitar o escopo do invento, este sim limitado apenas ao explicitado no quadro reivindicatório.
Do processo de produção de celulose: tal como evidenciado no fluxograma da figura 1. e como forma de subsidiar o entendi- mento da demanda do presente invento, o requerente convida o leitor a apreciar de forma genérica e breve o fluxo técnico de obtenção de celulose, de onde consegue identificar a geração do produto residual na forma de lama, esta com alto teor de carbonato de cálcio, que justifica a demanda do invento na forma de um processo continuo e fechado de recuperação, beneficiamento e purifica- ção do resíduo lama com alto teor de carbonato de cálcio.
Do sistema de obtenção de carbonato de cálcio precipitado: tal como evidenciado através da figura 2, dito sistema é formado pelos módulos interligados de forma sequencial:
- Módulo classificação lama captada (m1);
- Módulo recuperação lama captada (m2);
- Módulo beneficiamento lama captada (m3); e
- Módulo purificação lama captada (m4).
Da plataforma de obtenção de carbonato de cálcio precipitado: tal como evidenciado através da figura 3, dita plataforma em uma forma de realização é formada por:
- Uma estação de recepção de lama de CaCo3; formada especialmente por uma esteira transportadora (1) onde preliminarmente é feita uma primeira classificação da lama recebida ainda com impurezas;
- Tanques misturadores (2): onde a lama pre classificada é misturada com aditivos químicos;
- Peneiras vibratórias (3) e (7);
- Tanque de passagem (4) e (8);
- Moinhos (5) e (6);
- Filtro magnético (9);
- Silo de armazenamento (10);
- Secador (11);
- Caldeira (12);
- Condensador (13);
- Ensacadeira (14);
- Embalagem (15); e
- Armazém (16).
Do inédito processo de recuperação, benefici- amento do resíduo de lama com alto teor de carbonato de cálcio: constitui-se das seguintes etapas:
- Análise do resíduo (a): a lama de carbonato de cálcio (CaCo3) é recebida através da plataforma de transporte (1) onde é aferida as seguintes propriedades: alcalinidade, teor de umidade e retenção em malha;
- Formação de sólido (b): a lama de carbonato de cálcio (CaCo3) pré classificada é transportada para tanques misturadores primário (2) onde recebe aditivos químicos (chamados de promoters, dentre eles um "agente dispersante", na faixa de 0,01 % a 4,5% por tonelada de carbonato de cálcio (base seca), sendo ainda adicionado cal virgem, em torno de
20%;
- Hidratação do sólido (c): onde o sólido de carbonato de cálcio obtido é hidratado até atingir a faixa de 20 a 70% de sólidos;
- Classificação em peneira (d): a lama de carbonato de cálcio solidificada e hidratada é levada até a peneira vibratória (3), que permite a passagem de CaCo3 em granulação previamente especificada, retendo determinado volume de material residual, com granulação superior a da peneira (3), onde este "resíduo calcário" é o subproduto do processo inven- tivo, sendo rico em componentes orgânicos e muito útil à fertilização do solo, sendo recolhido, ensacado tendo destinação comercial como corretivo de solo.
- Adição de promoters (e): a lama de carbonato de cálcio solidificada hidratada e peneirada é bombeada para um tanque de passagem (4) onde haverá mistura de materiais, com a adição de acido fosfó- rico e ou outros agentes quelantes acidulantes, tais como acido sulfúrico, peróxido de hidrogénio, acido cítrico que agem no sistema de tratamento, aumentando a quantidade de promoters e dispersante em 0,15%, sendo que a mistura é carbonatada com C02, este oriundo da caldeira (12);
- Decantação da lama (f): onde a lama de carbonato de cálcio hidratada peneirada e com quantidade de promoters e dispersante é deixada em descanso, formando assim um nível de água sobrena- dante, sendo esta caracterizada por ser uma água limpa, graças à ação da adi- ção de cal virgem (em torno de 20%) no misturador primário (2); gerando assim um volume de lama de carbonato de cálcio decantada e ainda um volume considerável de água sobrenadante;
- Tratamento da água sobrenadante (g): a á- gua sobrenadante é retirada do interior do tanque de passagem (4) para um reservatório externo, por meio de um dreno inter comunicante, de tal sorte que uma vez em seu interior dita água é tratada para acerto do pH e posterior devolução ao "sistema, colaborando para reduzir o consumo de água limpa;
- Delaminação da lama decantada (h): a lama decantada é bombeada para uma centrífuga, notadamente moinhos (5) e (6), que são moinhos com baixa rotação em que a vazão é controlada), de tal sorte que as partículas dessa lama sofrem delaminação, ou seja, são separadas, onde se aumenta em 0,1% o dispersante e ainda é aumentada a velocidade periférica em 5%, gerando assim a lama de carbonato de cálcio delaminada;
A lama de carbonato de cálcio delaminada, por possuir partículas mais leves confere melhor desempenho na sua aplicação como produto final.
A posição dos moinhos (5) e (6) respectivamente pode ser modificada para depois do sistema, dependendo do produto que será produzido. Por exemplo, esse sistema proporciona um material de aplicação comercial conhecido como "Ecofill pl, tt, s".
- Homogeneização do CaCo3 delaminado (i): a lama de carbonato de cálcio delaminada é encaminhada, por bombeamento, para um reservatório intermediário, ou tanque pulmão (8) de onde é bombeada para um segundo equipamento misturador (2), de tal sorte que é adicionado 0,1% de dispersante com redução da vazão de entrada e aumento da velocidade periférica em 5%, gerando assim o produto carbonato de cálcio homogeneizado bruto;
- Classificação do carbonato de cálcio (j): uma vez misturado o produto carbonato de cálcio homogeneizado bruto este é transportado e despejado sobre uma segunda peneira vibratória (7), onde o volume passante pela peneira é denominado de lama em processo.
Por sua vez o volume residual retido sobre a
Peneira (7), é denominado de "resíduo calcário", representando aproximadamente e em média 3% do volume total do produto carbonato de cálcio homogeneizado bruto; sendo que novamente este resíduo calcário é retirado da peneira vibratória (7) e armazenado em local específico, para posterior preparo como insumo na forma de corretivo de solo para agricultura;
- Estabilização do Carbonato de Calei (k): a pós a etapa de classificação a "lama em processo" resultante é levada para o interior de um tanque de passagem (2), ao qual também se faz adicionar 0,1 % a quantidade de ácido fosfórico, onde nesse tanque o pH da lama em processo deve estar estabilizado entre 8 a 9,5 e ainda com 55% de sólidos, gerando assim um volume de lama em processo estabilizada;
- Secagem lama em processo estabilizada (I): o volume de lama em processo estabilizada é bombeado para o interior de um secador rotativo (11) aquecido por uma caldeira (12) que irá gerar energia calo- rífica pela circulação e aquecimento de vapor em seu sistema interno. Tal calor será transportado por troca térmica entre as paredes do secador rotativo (11), de tal sorte que atua diretamente no volume de lama em processo estabilizada resultando assim em um volume de lama de CaCo3 em processo estabilizada e seca, com 1 ,0% de umidade em média, ao que é denominado tecnicamente de carbonato de cálcio precipitado de alta pureza, alvura e alta cobertura.
O gás gerado pela caldeira (12) através da queima do óleo é enviado através de um dispositivo soprador para o tanque de passagem , previsto na etapa de decantação da lama (f), com a finalidade de sempre manter o pH ideal do produto afim de não utilizar produtos químicos e não emanar o mesmo gás no ar.
Basicamente, no sistema e processo inovados e reivindicados se faz a purificação, o controle de tamanho e branqueamento das partículas e ainda o controle morfológico, que resultam na precipitação do
CaCo3, obtendo-se assim um produto de valor de interesse económico.
Do produto resultante: o carbonato de cálcio precipitado (CaCo3) traz em seu bojo uma estrutura morfológica definida e com distribuição de tamanho de partícula controlada, conferindo característica visual provida de ótima lisura, alto brilho, alta opacidade e bulk, garantindo assim potencial utilização por indústrias fabricantes de papel, em filter e size press, onde para tornar mais crível o entendimento das propriedades físicas e químicas do produto, é apresentada a tabela.1 Tabela .1 Especificações Técnicas do Carbonato de Cálcio precipitado
A escolha da forma de realização preferida do invento objeto de reivindicação nesta cártula, descrita neste tópico de detalha- mento é fornecida apenas a título de exemplo. Alterações, modificações e variações podem ser realizadas para outras quaisquer formas de realização do processo contínuo e fechado de recuperação, beneficiamento purificação de resíduo lama de carbonato de cálcio, por aqueles com habilidade na arte sem, no entanto divergir do objetivo revelado no pleito da presente patente, o qual é exclusivamente definido pelas reivindicações anexas.
Verifica-se pelo que foi descrito e ilustrado que o "PROCESSO CONTÍNUO E FECHADO DE RECUPERAÇÃO, BENEFICIA- MENTO E PURIFICAÇÃO DO RESÍDUO LAMA DE CARBONATO DE CÁLCIO GERADO NA PRODUÇÃO DE CELULOSE E PRODUTO CARBONATO DE CÁLCIO PRECIPITADO RESULTANTE" ora reivindicado se enquadra às normas que regem a patente de invenção à luz da Lei de Propriedade Industrial,
merecendo pelo que foi exposto e como consequência, o respectivo privilégio.
Claims
REIVINDICAÇÃO
1a)"SISTEMA DE OBTENÇÃO DE CARBONATO DE CÁLCIO PRECIPITADO ORIUNDO DE RESÍDUO DE LAMA DE CARBONATO DE CÁLCIO" caracterizado por ser formado dos seguintes módulos:
- Módulo classificação lama captada (m1);
- Módulo recuperação lama captada (m2);
- Módulo beneficiamento lama captada (m3); e - Módulo purificação lama captada (m4).
2a)"PROCESSO DE RECUPERAÇÃO, BENEFICIAMENTO E PURIFICAÇÃO DO RESÍDUO LAMA DE CARBONATO DE CÁLCIO" caracterizado pelas etapas:
- Análise do resíduo (a): a lama de carbonato de cálcio (CaCo3) é recebida através da plataforma de transporte (1 ) onde é aferida as seguintes propriedades: alcalinidade, teor de umidade e retenção em malha;
- Formação de sólido (b): a lama de carbonato de cálcio (CaCo3) pré classificada é transportada para tanques misturadores primário (2) onde recebe aditivos químicos (chamados de promoters, dentre eles um "agente dispersante", na faixa de 0,01 % a 4,5% por tonelada de carbonato de cálcio (base seca), sendo ainda adicionado cal virgem, em torno de 20%;
- Hidratação do sólido (c): onde o sólido de carbonato de cálcio obtido é hidratado até atingir a faixa de 20 a 70% de sólidos;
- Classificação em peneira (d): a lama de carbonato de cálcio solidificada e hidratada é levada até a peneira vibratória (3), que permite a passagem de CaCo3 em granulação previamente especificada, retendo determinado volume de material residual, com granulação superior a da peneira (3), onde este "resíduo calcário" é o subproduto do processo inven-
tivo, sendo rico em componentes orgânicos e muito útil à fertilização do solo, sendo recolhido, ensacado tendo destinação comercial como corretivo de solo.
- Adição de promoters (e): a lama de carbonato de cálcio solidificada hidratada e peneirada é bombeada para um tanque de passagem (4) onde haverá mistura de materiais, com a adição de acido fosfórico e ou outros agentes quelantes acidulantes, tais como acido sulfúrico, peróxido de hidrogénio, acido cítrico que agem no sistema de tratamento, aumentando a quantidade de promoters e dispersante em 0,15%, sendo que a mistura é carbonatada com C02, este oriundo da caldeira (12);
- Decantação da lama (f): onde a lama de carbonato de cálcio hidratada peneirada e com quantidade de promoters e dispersante é deixada em descanso, formando assim um nível de água sobrena- dante, sendo esta caracterizada por ser uma água limpa, graças à ação da adição de cal virgem (em torno de 20%) no misturador primário (2); gerando assim um volume de lama de carbonato de cálcio decantada e ainda um volume considerável de água sobrenadante;
- Tratamento da água sobrenadante (g): a á- gua sobrenadante é retirada do interior do tanque de passagem (4) para um reservatório externo, por meio de um dreno inter comunicante, de tal sorte que uma vez em seu interior dita água é tratada para acerto do pH e posterior devolução ao "sistema, colaborando para reduzir o consumo de água limpa;
- Delaminação da lama decantada (h): a lama decantada é bombeada para uma centrífuga, notadamente moinhos (5) e (6), que são moinhos com baixa rotação em que a vazão é controlada), de tal sorte que as partículas dessa lama sofrem delaminação, ou seja, são separadas, onde se aumenta em 0,1 % o dispersante e ainda é aumentada a velocidade periférica em 5%, gerando assim a lama de carbonato de cálcio delaminada, onde a posição dos moinhos (5) e (6) respectivamente pode ser modificada para depois do sistema, dependendo do produto que será produzido;
- Homogeneização do CaCo3 delaminado (i): a lama de carbonato de cálcio delaminada é encaminhada, por bombeamento, para um reservatório intermediário, ou tanque pulmão (8) de onde é bombeada para um segundo equipamento misturador (2), de tal sorte que é adicionado
0,1 % de dispersante com redução da vazão de entrada e aumento da velocidade periférica em 5%, gerando assim o produto carbonato de cálcio homogeneizado bruto;
- Classificação do carbonato de cálcio (j): uma vez misturado o produto carbonato de cálcio homogeneizado bruto este é transportado e despejado sobre uma segunda peneira vibratória (7), onde o volume passante pela peneira é denominado de lama em processo.
Por sua vez o volume residual retido sobre a Peneira (7), é denominado de "resíduo calcário", representando aproximada- mente e em média 3% do volume total do produto carbonato de cálcio homogeneizado bruto; sendo que novamente este resíduo calcário é retirado da peneira vibratória (7) e armazenado em local específico, para posterior preparo como insumo na forma de corretivo de solo para agricultura;
- Estabilização do Carbonato de Cálcio (k): a pós a etapa de classificação a "lama em processo" resultante é levada para o interior de um tanque de passagem (2), ao qual também se faz adicionar 0,1 % a quantidade de ácido fosfórico, onde nesse tanque o pH da lama em processo deve estar estabilizado entre 8 a 9,5 e ainda com 55% de sólidos, gerando assim um volume de lama em processo estabilizada;
- Secagem lama em processo estabilizada (I): o volume de lama em processo estabilizada é bombeado para o interior de um secador rotativo (11) aquecido por uma caldeira (12) que irá gerar energia calorífica pela circulação e aquecimento de vapor em seu sistema interno. Tal calor será transportado por troca térmica entre as paredes do secador rotativo (11), de tal sorte que atua diretamente no volume de lama em processo estabilizada resultando assim em um volume de lama de CaCo3 em processo estabilizada e seca, com 1 ,0% de umidade em média;
3a)"PROCESSO DE RECUPERAÇÃO, BENEFICIAMENTO E PURIFICAÇÃO DO RESÍDUO LAMA DE CARBONATO DE CÁLCIO" de acordo com a reivindicação 2 onde na etapa de delaminação da lama decantada (h) a lama de carbonato de cálcio delaminada é caracterizada por possuir partículas mais leves confere melhor desempenho na sua aplicação como produto final. É im-
portante salientar que a posição da centrífuga pode ser modificada para depois do sistema, dependendo do produto que será produzido. Por exemplo, esse sistema proporciona um material de aplicação comercial conhecido como Έ- cofill pl, tt, s";
4a)"PROCESSO DE RECUPERAÇÃO, BENEFICIAMENTO E PURIFICAÇÃO DO RESÍDUO LAMA DE CARBONATO DE CÁLCIO" de acordo com a reivindicação 2 onde na etapa de secagem da lama em processo estabilizada (I) o gás gerado pela caldeira através da queima do óleo é caracterizado por ser enviado via dispositivo soprador para o tanque de passagem definido na etapa de tratamento da água sobrenadante (g), e mantendo o pH ideal;
5a)"PRODUTO CARBONATO DE CÁLCIO PRECIPITADO" caracterizado por apresentar estrutura morfológica definida e com distribuição de tamanho de partícula controlada e característica visual com ótima lisura, alto brilho, alta o- pacidade e bulk;
6a)"PRODUTO CARBONATO DE CÁLCIO PRECIPITADO" de acordo com a reivindicação 4, onde o carbonato de cálcio precipitado apresenta propriedades físicas caracterizadas por_PSD (médio) de 3,0 microns ; Alvura ISO (mínimo) de 92%Absorção H2O de 7,5 m; Teor de umidade (máx) de 1 ,0%; Viscosidade (brookfield) na faixa 600 a 1000 cps; e
7a)"PRODUTO CARBONATO DE CÁLCIO PRECIPITADO" de acordo com a reivindicação 4, onde o carbonato de cálcio precipitado apresenta propriedades químicas caracterizadas por apresentar 95% de carbonato (total) e Ferro na forma de Fe2O3) < 200 ppm.
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