BRPI0903782A2 - processo de recuperação, beneficiamento e purificação de carbonato de cálcio gerado pelo processo de caustificação (cao + na2co3+h2o --> caco3 + naoh + água) da indústria de celulose - Google Patents
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Abstract
PROCESSO DE RECUPERAçãO, BENEFICIAMENTO E PURIFICAçãO DE CARBONATO DE CáLCIO GERADO PELO PROCESSO DE CAUSTIFICAçãO (CaO + Na2CO3+H20,<syn>CaCO3 + NaOH + água) DA INDúSTRIA DE CELULOSE O presente pedido de Patente de Invenção refere-se à um processo de recuperação, beneficiamento e purificação do resíduo (CaCO3) gerado do processo de produção da soda (NaOH) em carbonato de cálcio precipitado. A aplicabilidade industrial do CaCO3 ppt se dá, em sua maioria, nas indústrias de tintas, cerâmica, borracha, siderurgia, de plástico, papel e celulose. O presente processo vem para ser utilizado em substituição do processo convencional de produção desenvolvido pelas mineradoras que extraem do solo a calcita. O produto originado por essa patente de invenção, possui características semelhantes ao extraido dos processos convencionais (mineradoras), porém possui um preço muito mais acessível e fornece uma destinação prática e viável para parte dos resíduos gerados pelas indústrias de celulose.
Description
PROCESSO DE RECUPERAÇÃO, BENEFICIAMENTO E PURIFICAÇÃO DECARBONATO DE CÁLCIO GERADO PELO PROCESSO DECAUSTIFICAÇÃO (CaO + Na2C03+H20 CaC03 + NaOH + água) DAINDÚSTRIA DE CELULOSE
Campo da Invenção
O presente pedido de Patente de Invenção refere-se à umprocesso de recuperação, beneficiamento e purificação do resíduo (CaC03)gerado do processo de produção da soda (NaOH) em carbonato de cálcioprecipitado.
A aplicabilidade industrial do CaC03 ppt se dá, em sua maioria,nas indústrias de tintas, cerâmica, borracha, siderurgia, de plástico, papel ecelulose.
Fundamentos da Invenção
Podemos dividir o carbonato de cálcio em dois segmentos, sendoo primeiro carbonato de cálcio natural e o segundo carbonato de cálcioprecipitado (CaC03 ppt).
O carbonato de cálcio natural possui grades com tamanho médiode partículas a partir de 3,0 pm e densidade aparente a partir de 1,70 g/cm3.
Já o carbonato de cálcio precipitado (CaC03 ppt), possui gradescom tamanho médio de partículas a partir de 1,6 pm e densidade aparente apartir de 0,37 g/cm3. De um modo geral, os carbonatos de cálcio precipitadosapresentam maior pureza e alvura que os naturais.
O CaC03 ppt possui características semelhantes ao calcário,sendo alcalino, ou seja, é um sal com características básicas e possui pH altoquando em solução aquosa. Essa substância química é o resultado da reaçãodo oxido de cálcio (cal virgem) com o dióxido de carbono.
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O
O CaC03 possui diversas propriedades químicas e mecânicas,dentre elas podemos destacar a excelente propriedade de pigmentação ecomponente de carga, que devido a sua alta capacidade, se torna muito eficaz,sendo um insumo de muita importância nas indústrias produtoras de tintas,cerâmicas, borrachas, plástico e principalmente nas industrias de papel ecelulose.
O carbonato de cálcio é um produto atóxico, não corrosivo, nãoinflamável, inodoro e não agressivo ao meio ambiente.
O produto resultante do presente processo é o carbonato decálcio que dentre os tipos existentes no mercado, denomina-se carbonato decálcio precipitado - CaC03 ppt.
Dentro da linha de carbonato de cálcio precipitado temos aindauma subdivisão em três tipos, em conformidade com suas propriedades físico-químicas:
• Extra leve
• Médio
• Leve
O produto ora obtido trata-se de classificação leve, que dentre ostrês tipos (leve, médio e extra leve) é o de menor valor comercial, porém o demais fácil obtenção, com garantia de que o resultado final será de igual (oumelhor) desempenho quando comparado com o extraído pelas mineradoras.
Fazendo referência ao estado da técnica, atualmente se utilizacarbonato de cálcio das mineradoras. São compradas jazidas de calcário(CaC03 em forma de rocha); faz-se a britagem das rochas e submete-se aosfornos de cal obtendo cal virgem - CCP. A cal virgem é submetida a umprocesso de carbonatação obtendo assim CaC03 ppt que será utilizado nasindústrias.
Como se beneficia o resíduo da celulose transformando emCaC03 ppt, o produto desse pedido de patente é decorrente do processo detratamento do resíduo gerado pelas indústrias de celulose, diferentemente doprocesso supra descrito fornecido pelas mineradoras, que extraem do solo acalcita.
O processo supra descrito demanda muita mão-de-obra e possuicusto elevado o que prejudica o rendimento das empresas compradoras.Comercialmente podemos citar os produtos "RM52 SLURRY";"RM51 COAT"; "RM 52 SZ" e "RM53 SLURRY". Todos eles são produzidos porminerados a partir do processo supra descrito, variando de um para outro suaspropriedade físicas e químicas em conformidade com sua aplicação específica.
O produto conquistado pelo presente pedido de patente deinvenção possui características físico-químicas semelhantes ao produto "RM53SLURRY", porém através de um processo de purificação do resíduo gerado doprocesso de produção da soda.
O objetivo do presente pedido de Patente é proteger o processodesenvolvido bem como seu produto originado por tal processo. O resíduogerado pela indústria de celulose e papel não tem um destino definido e ora éaproveitado para corretivo de solo, ora é destinado a aterros, vez que nãoexistem tecnologias destinadas à recuperação do mesmo. A vantagem doprocesso desenvolvido é que além de se tornar um material nobre em seuproduto final (carbonato de cálcio precipitado), este pode ser reutilizado naprópria indústria de celulose e/ou papel como matéria prima de grandeimportância, visando um ciclo fechado com selo verde de qualidade.
O resíduo se torna um produto de alta viabilidade econômica pelaqualidade e pureza atingida, o presente trabalho faz com que o resíduo doprocesso de fabricação da soda se torne um produto tecnicamente muitoeficiente com um excelente controle de tamanho médio de partículas emorfologia controlada para as aplicações do material.
O produto originado do referido processo é destinado àsempresas químicas de tinta, cerâmica, borracha, plástico, indústrias desiderurgia e papel e celulose. Atualmente, essas empresas compram ocarbonato de cálcio precipitado de minerações de calcita.
O produto originado por essa patente de invenção, possuicaracterísticas semelhantes ao extraído dos processos convencionais(mineradoras), porém possui um preço muito mais acessível e fornece umadestinação prática e viável para parte dos resíduos gerados pelas indústrias decelulose.Breve Descrição da Invenção
O presente pedido de Patente de Invenção refere-se a umprocesso contínuo e fechado para o tratamento de resíduos contendo fonte decarbonato de cálcio, transformando-o em carbonato de cálcio precipitado, umproduto nobre bastante utilizado pelas industrias de tinta, de plástico,siderurgia, papel e celulose entre outros.
O presente processo vem para ser uma alternativa a mais, alémdo processo convencional de produção desenvolvido pelas mineradoras queextraem do solo a calcita.
Pelo fato do processo ser contínuo, pode se ter alta taxa deprodutividade, possuindo aplicabilidade industrial e gerando diversas vantagenseconômicas. Pelo fato do processo ser fechado, outra preocupação datecnologia, não libera no meio, agentes tóxicos. Tanto a água retirada pordrenagem como o gás proveniente do forno de secagem, são retornados aoprocesso.
A principal vantagem técnica da presente tecnologia refere-se aofato de se produzir CaC03 ppt a partir de um resíduo e não da extração deminérios.
Outras vantagens que podemos citar refere-se ao fato de possuicusto de produção bem inferior ao custo do processo convencional(mineradoras) e necessitar de mão-de-obra reduzida.
Ainda, o produto gerado pelo dito processo pode ser tailorizado,ou seja, adaptável as necessidade de cada cliente, tanto em seu aspecto dealvura, tamanho de partícula slurry ou pó, misturado ou não com outroscomponentes, tais como dióxido de titânio.
Descrição Detalhada da Invenção
As indústrias de celulose, em seu processo de fabricação, utilizamgrandes quantidade de soda cáustica, e por este motivo, elas mesmas fabricamsua matéria prima. Nesse processo de fabrição da soda (NaOH), gera-se deresíduo, basicamente, CaC03 + água. Geralmente faz-se a queima desseresíduo transformando-o em cal, contudo como a produção é realizada emlarga escala, as indústrias papeleiras e de celulose não conseguem fazer aqueima de todo resíduo gerado, tendo como destino final, depósitos específicosvez que não se pode despejar em depósito convencional devido sua grandetaxa de alcalinidade que, por esta razão, poderia contaminar o lençol freáticobem como o solo.
A destinação desses resíduos, para depósitos específicosacarreta grandes gastos para as indústrias papeleiras e de celulose. Com apresente tecnologia, além de dirimir a quantidade de dejetos jogados nanatureza, minimizará os custos das empresas que gerarem tal resíduo.
A presente tecnologia desenvolve um processo simples e baratopara se reutilizar o CaC03, transformando-o em CaC03 ppt, bem como oproduto auferido pelo dito processo.
O processo de recuperação, purificação e beneficiamento, docarbonato de cálcio, constitui-se das seguintes etapas:
Primeiramente deve-se fazer análise da matéria prima levando-seem consideração sua alcalinidade, teor de umidade e retenção em malha.
A lama de carbonato de cálcio (CaC03), proveniente do processode produção da soda, é transportada para um tanque misturador primário ondedeverá receber 0,45% de dispersante por tonelada de carbonato de cálcio(base seca) e ser hidratada até atingir 50% de sólidos. Este material deve serbombeado através de uma bomba centrífuga para o tanque de passagem.
No tanque de passagem, haverá mistura de materiais, adiciona-seácido fosfórico, aumentando a quantidade de dispersante em 0,15%, e deixa alama em descanso, a água sobrenadante deverá ser retirada por um drenointerligado a um reservatório externo.
A água recebida pela drenagem poderá ser tratada para acerto dopH e devolvida ao sistema fazendo um circuito fechado e reduzindo o consumode água limpa.
A lama descansada (decantada), e já com a água drenada, serábombeada para um outro sistema de mistura (moinho) com baixa rotação emque a vazão é controlada, pois, o objetivo é delaminar as partículas, ou seja,separa-las para que se tornem mais leves e dêem melhor performance na suaaplicação como produto final, nesta etapa aumenta-se em 0,1% o dispersante eaumenta a velocidade periférica em 5%.
Posteriormente, encaminha-se por bombeamento o material paraum reservatório e dele para um segundo misturador. Nesse sistema, aumenta-se novamente em 0,1% a quantidade de dispersante, reduz-se a vazão deentrada e aumenta a velocidade periférica em 5%.
Posteriormente à passagem pelo segundo misturador, o produtoserá classificado em peneira vibratória, gerando resíduo calcário (em média 3%do processo) que será armazenado em local específico e manufaturado comocomposto de corretivo de solo para agricultura.
A lama em processo após primeira classificação seráencaminhada para outro tanque de passagem e nele será aumentado em 0,1%a quantidade de ácido fosfórico. Nesse tanque o pH deve estar entre 8 a 9,5 ecom 55% de sólidos.
Em seguida ela deve ser bombeada para um sistema de secagemem secador rotativo. O secador rotativo será aquecido por uma caldeira (forno)que irá gerar energia calorífica pela circulação e aquecimento de óleo térmicoem seu sistema interno, não gerando vapor. Tal calor será transportado portroca térmica entre as paredes do secador rotativo. O material deve sair emmédia com 60% de sólidos.
O Gás gerado pela caldeira através da queima do óleo é enviadoatravés de um soprador para o tanque de passagem com a finalidade desempre manter o pH ideal do produto afim de não utilizar produtos químicos enão emanar o mesmo gás no ar.
O produto obtido com esse processo refere-se a um carbonato decálcio precipitado de alta pureza, alvura e altíssima cobertura. É designadopara a fabricação de papel em filler e size press.
Com sua estrutura morfológica definida e com distribuiçãode tamanho de partícula controlada, gera ótima lisura, alto brilho, altaopacidade e bulk.Visando demonstrar as propriedades físicas e químicas docomposto, segue abaixo tabela demonstrativa das características do produtoconquistado pelo referido processo:
ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS
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Os resultados acima descritos referem-se a uma médiaconquistada pelo produto, porém o mesmo não está limitado a esses valores,podendo oscilar pouco para mais ou pouco para menos.
Com o processo supra descrito, o resíduo se torna um produto dealta viabilidade econômica pela qualidade e pureza atingida, o presentetrabalho faz com que o resíduo do processo de fabricação da soda se torne umproduto tecnicamente muito eficiente com um excelente controle de tamanhomédio de partículas e morfologia controlada para as aplicações do material.
O produto originado do referido processo é destinado àsempresas químicas de tinta, cerâmica, borracha, plástico, indústrias desiderurgia e papel e celulose entre outros. Atualmente, essas empresascompram o carbonato de cálcio precipitado de minerações de calcita.
O produto originado pelo processo supra descrito possuicaracterísticas semelhantes ao extraído dos processos convencionais(mineradoras), porém possui um preço muito mais acessível e fornece umadestinação prática e viável para parte dos resíduos gerados pelas indústrias decelulose.
Basicamente, no processo descrito se faz a purificação, o controlede tamanho das partículas, seu branqueamento e ainda o controle morfológico.
Fazendo o controle desses pontos é possível de se precipitar o CaCo3 etransforma-lo em um produto nobre.
Claims (9)
1. Processo de recuperação, beneficiamento e purificação de carbonato decálcio gerado pelo processo de caustificação da indústria de celulosecaracterizado por (1) primeiramente fazer análise da matéria prima (resíduo)levando-se em consideração sua alcalinidade, teor de umidade, e retenção emmalha; (2) a lama de carbonato de cálcio (CaC03) é transportada para umtanque misturador primário onde deverá receber 0,45% de dispersante portonelada de carbonato de cálcio (base seca) e ser hidratada até atingir 50% desólidos; (3) o material é bombeado por intermédio de uma bomba centrífugapara um segundo tanque, denominado tanque de passagem; (4) no tanque depassagem, adiciona-se ácido fosfórico, aumenta-se a quantidade dedispersante em 0,15%, deixa a lama em descanso até ocorrer toda adecantação, retira-se a água sobrenadante por intermédio de um drenointerligado a um reservatório externo; (5) bombeia-se a lama decantada paraum outro sistema de mistura de baixa rotação e com vazão controladapromovendo a delaminação das partículas, ainda nesta etapa, aumenta-se em 0,1% o dispersante e aumenta a velocidade periférica em 5%; (6)posteriormente, encaminha-se por bombeamento o material para umreservatório e dele para o segundo misturador; (7) nesse sistema, aumenta-senovamente em 0,1% a quantidade de dispersante, reduz-se a vazão de entradae aumenta a velocidade periférica em 5%; (8) posteriormente à passagem pelosegundo misturador, faz-se a classificação do produto em peneira vibratóriagerando resíduo calcário (média 3% do processo) que será armazenado emreservatório externo; (9) após essa primeira classificação, a lama em processodeve ser encaminhada para outro tanque de passagem e nele aumentado em 0,1% a quantidade de ácido fosfórico; (10) encaminha-se o material emprocesso para um sistema de secagem em secador rotativo, devendo omaterial sair em média com 60% de sólidos.
2. Processo de recuperação, beneficiamento e purificação de carbonato decálcio gerado pelo processo de caustificação da indústria de celulose, emconformidade com a reivindicação 1, caracterizado por a água drenada naetapa (4) poderá ser tratada para acerto do pH e devolvida ao sistema fazendoum circuito fechado e reduzindo o consumo de água limpa.
3. Processo de recuperação, beneficiamento e purificação de carbonato decálcio gerado pelo processo de caustificação da indústria de celulose, emconformidade com a reivindicação 1, caracterizado por o gás gerado pelacaldeira na etapa (10) através da queima do óleo, poder ser enviado através deum soprador para o tanque de passagem com a finalidade de sempre manter opH ideal do produto afim de não utilizar produtos químicos e não emanar omesmo gás no ar.
4. Processo de recuperação, beneficiamento e purificação de carbonato decálcio gerado pelo processo de caustificação da indústria de celulose, emconformidade com a reivindicação 1, caracterizado por o processo constituir-se, basicamente, da purificação do resíduo, do controle do tamanho de suaspartículas, desenvolver seu branqueamento e ainda desenvolver seu controlemorfológico.
5. Processo de recuperação, beneficiamento e purificação de carbonato decálcio gerado pelo processo de caustificação da indústria de celulose, emconformidade com as reivindicações de 1 a 4, caracterizado por ser realizadopreferencialmente de forma contínua.
6. Processo de recuperação, beneficiamento e purificação de carbonato decálcio gerado pelo processo de caustificação da indústria de celulose, emconformidade com as reivindicações de 1 a 4, caracterizado por ser realizado,preferencialmente, de forma fechada.
7. Produto proveniente do processo de recuperação descrito nasreivindicações de 1 a 3, caracterizado por possuir, em média, as seguintespropriedade físicas:• PSD médio de 3,0 microns,• Alvura ISO mínimo de 92%;• Absorção de H20 de 7,5 m;• Teor de sólidos de 60,0% min.;Viscosidade (brookfield) de 600 a 1000 cps.
8. Produto proveniente do processo de recuperação descrito nasreivindicações de 1 a 3, caracterizado por possuir, em média, as seguintespropriedade químicas:• Carbonato total de no mínimo 95%;Ferro como Fe203 menor que 200 ppm.
9. Produto proveniente do processo de recuperação descrito nasreivindicações de 1 a 3, caracterizado por poder ser utilizado nas indústrias detintas, cerâmica, borracha, siderurgia, de plástico, papel, celulose dentreoutras.
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-
2009
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| WO2012155223A1 (pt) * | 2011-05-14 | 2012-11-22 | Ecofill Especialidades Em Tecnologia De Transformação De Resíduos Ltda | 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 |
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