BRPI1009305B1

BRPI1009305B1 - Composição à base de cal, o respectivo processo de fabricação e a respectiva utilização em tratamento de águas e lamas

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Publication number: BRPI1009305B1
Application number: BRPI1009305-2A
Authority: BR
Inventors: Laurent Biotteau; Gaétan Blandin
Original assignee: S.A. Lhoist Recherche Et Developpement; S.N.F. Sas
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2019-10-15
Also published as: BE1019037A3; BRPI1009305A2; FR2943334B1; US8771633B2; CN104045137A; EP2408718B1; US20100313619A1; PL2408718T3; WO2010106111A1; CN102356047A; EP2408718A1; RU2549393C2; FR2943334A1; RU2011141847A; ES2548569T3; DK2408718T3; US20130055777A9; PT2408718E

Abstract

composição à base de cal, o respectivo processo de fabricação e a respectiva utilização em tratamento de águas e lamas a presente invenção refere-se a uma composição à base de cal, compreendendo pelo menos um agente mineral composto de cal queimada em fase sólida e um polímero orgânico incorporado nessa fase sólida, processo de fabricação e utilização no tratamento de águas e lamas, em particular para o acondicionamento de lamas, antes da desidratação.

Description

A presente invenção refere-se a uma composição à base de cal, compreendendo pelo menos a cal queimada em fase sólida e pelo menos um polímero orgânico.

No sentido da invenção, pelo termo cal queimada, entende-se uma cal constituída de um conjunto de partículas sólidas, principalmente de di-hidróxido de cálcio Ca(OH)2 que é o resultado da reação de partículas de cal viva com água, reação denominada hidratação ou queima. A cal queimada se denomina também cal hidratada. Na sequência, o di-hidróxido de cálcio será nomeado simplesmente hidróxido de cálcio ou Ca(OH)₂.

De forma geral, a cal queimada obtida pode evidentemente conter impurezas, principalmente oriundas da cal viva. A cal queimada pode se apresentar sob a forma pulverulenta ou sob a forma de suspensão aquosa, denominada leite de cal.

A cal queimada é notadamente utilizada no tratamento de águas ou lamas. Por exemplo, o documento US 4711727 evoca o tratamento de águas pela cal queimada e por um agente floculante orgânico contidos em uma suspensão.

Os tratamentos de purificação das águas potáveis, usadas ou industriais geram resíduos denominados lamas. Essas lamas são inicialmente separadas da água purificada, depois tratada, a fim de estabilizá-las e de concentrá-las.

O tratamento de lamas, em particular urbanas e industriais, compreende notadamente uma etapa de acondicionamento e de separação sólido / líquido também denominado desidratação, notadamente sobre bandas - prensoras, centrifugadora ou filtro prensa fechado e/ou com membranas.

A noção de acondicionamento, em particular de acondicionamento químico, deve estar compreendida na presente invenção, como definido por Degrémont em Memento técnico da água, Edição do cinquentená2/19 rio 1989, 9^a edição, no capítulo XIX, em particular nas páginas 949 a 959.

Pelo termo lamas no sentido da invenção, entende-se um resíduo que apresenta uma taxa de matéria seca de pelo menos 0,5%, frequentemente superior ou igual a 1%. As lamas podem ser minerais ou orgânicas ou oleosas.

Uma incorporação de um composto cálcico, geralmente da cal, é frequentemente associada ao tratamento precitado, a fim de acondicionar, mas também higienizar e/ou estabilizar as lamas para sua estocagem a longo prazo (manutenção em monte, etc.), ou ainda melhorar duravelmente suas propriedades de uso (revolvimento com pá, espalhamento, etc) ou aumentar seu valor agronômico. O composto cálcico pode ser acrescentado à lama antes (pré-adubagem) e/ou depois (pós-adubagem) a etapa de desidratação precitada.

O acondicionamento das lamas é, portanto, na realidade, um tratamento no qual as características das lamas são modificadas para facilitar a separação da fase sólida e da fase líquida.

Dentre os diferentes acondicionamentos conhecidos visando a preparar a lama, distinguem-se notadamente o acondicionamento orgânico e o acondicionamento mineral.

O acondicionamento dito orgânico: utilização de polímero orgânico como único floculante (dosagem-tipo 2 a 20 kg por tonelada de matérias secas). Só os polieletrólitos de síntese com longas cadeias (massas moleculares elevadas, notadamente à base de poliacrilamida) são eficazes; eles formam flocos voluminosos.

O acondicionamento dito mineral: utilização conjunta de um sal de ferro ou de alumínio, como o cloreto férrico (dosagem-tipo: 3 a 10% em peso em relação à matéria seca tratada) e a cal (dosagem-tipo: 10 a 40% em peso em relação à matéria seca tratada). Esse modo de acondicionamento produz um floco fino de milho muito robusto aos esforços. Todavia, a utilização de sais de ferro apresenta problemas de exploração, tais como: corrosão das canalizações e dos filtros em aço ou ferro fundido, risco de queimaduras para o pessoal...

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Existem também acondicionamentos mistos (mineral e orgânico), a fim de otimizar os desempenhos de desidratação.

Uma outra possibilidade de acondicionamento misto é divulgada no documento EP 1 154 958 (WO 00/47527). O processo divulgado ensina uma adição de cal como agente mineral a lamas industriais, cal escolhida para evitar que o pH da lama à qual a cal foi acrescentada não se eleva muito rapidamente.

No documento WO 2008/058973, um processo de tratamento de lamas pela cal é descrito, no qual, já que os polímeros catiônicos se degradam em geral rapidamente a partir de um pH que vale 9 ou 10, um floculante orgânico aniônico é acrescentado à lama. Já que o floculante aniônico apresenta um ótimo de atividade com pH além 10 a 12, é, portanto, preferível efetuar uma elevação de pH rápida, o que permite perfeitamente a adição de cal à lama.

Como se vê, todos os métodos de acondicionamento acima apresentam inconvenientes. O acondicionamento orgânico não é o melhor adaptado a certos sistemas de desidratação como os filtros-prensas; os outros acondicionamentos recorrem notadamente aos sais de ferro, dos quais é preferível reduzir o uso, em razão dos problemas precitados, ou ainda são limitados, notadamente na escolha da cal.

Portanto, é útil poder combinar as vantagens dos polímeros orgânicos, notadamente para seus desempenhos com dose baixa, e de um agente mineral que fornece notadamente estrutura e resistência, limitando os inconvenientes precitados dos sais de ferro ou análogos. Como agente mineral, um composto cálcico confere, além disso, as propriedades citadas mais acima.

Existe, portanto, uma necessidade de dispor de uma composição que compreende notadamente um agente mineral à base de cal queimada e pelo menos um polímero orgânico, capaz de acondicionar lamas com ela sozinha, de forma simples, segura e eficaz, de preferência, em um número de etapas limitado. Em particular, é vantajoso que a composição precitada seja um sólido, fácil de fabricar e manipular, de preferência, estável no decorrer do

4/19 tempo e facilitado para se incorporar às lamas a serem tratadas. Convém também que o polímero, minoritário, seja bem repartido em relação ao agente mineral. Vantajosamente, é útil que o agente mineral precitado seja acrescentado apenas uma única vez, quando do tratamento de lamas e, portanto, que haja uma eficácia também, após a desidratação (pós-tratamento).

A invenção tem, portanto, por finalidade prevenir as insuficiências do estado da técnica nessas considerações e fornecer uma solução a essas esperas, sem, todavia, alterar as propriedades físicas de cada um dos dois agentes (o mineral e o polímero).

De acordo com a invenção, prevê-se uma composição na qual o dito polímero orgânico é incorporado na dita fase sólida da cal queimada, e caracterizada pelo fato da dita composição à base de cal ser uma composição sólida.

Desde então, conforme se pode constatar, a invenção é relativa a uma composição à base de cal, na qual um contato íntimo existe entre o polímero orgânico e pelo menos uma parte do agente mineral, em particular a cal queimada, o que confere uma boa repartição do polímero no agente mineral. Pelo fato de esse polímero orgânico ser incorporado na fase sólida de agente mineral, em particular de cal queimada, o polímero orgânico que é um componente minoritário é, em realidade bem repartido na superfície e/ou no meio da fase sólida do agente mineral contrariamente a uma simples mistura dos componentes.

Além disso, foi observado, de maneira muito surpreendente, que o polímero orgânico incorporado na fase sólida conserva suas propriedades físicas notadamente para o acondicionamento prévio à desidratação das lamas.

Em uma forma de realização alternativa, a composição, de acordo com a invenção, compreende, além disso, uma quantidade de água suficiente para formar uma suspensão aquosa, que será, por exemplo, apropriada, quando leites de cal são desejados. Nos modos de realização precitados, a composição se apresenta a priori sob a forma de um sólido, em geral pulverulento, mas naturalmente em uma forma alternativa da invenção, a composição pode-se apresentar sob a forma de uma suspensão.

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Em uma forma de realização vantajosa, o dito agente mineral compreende, além disso, a cal viva. Conforme se pode constatar, nessa forma de realização particular, o agente mineral da composição, de acordo com a invenção, é essencialmente constituído de cal viva e de cal queimada.

Entende-se por cal viva um composto sólido mineral, cuja composição química é principalmente o óxido de cálcio CaO. A cal viva é comumente obtida por cozimento de calcário, principalmente constituído de CaCO3, do qual podem subsistir alguns por cento na cal. A cal viva contém impurezas, a saber, compostos, tais como o óxido de magnésio MgO, sílica S1O2, ou ainda a alumina AI₂O₃, etc., a altura de alguns por cento. Naturalmente que essas impurezas são expressas sob as formas precitadas, mas podem, na realidade, aparecer sob fases diferentes.

A composição, de acordo com a invenção, se apresenta essencialmente como partículas de cal viva residuais, revestidas, eventualmente de modo parcial, de uma camada de fase sólida que apresenta uma composição mista Ca(OH)₂/polímero orgânico, na qual o polímero orgânico é repartido intimamente e de forma homogênea.

Naturalmente, a presente invenção abrange também composições que compreendem partículas de cal viva residuais revestidas, pelo menos parcialmente, de uma camada de composição mista mencionada, assim como partículas de cal viva não revestidas.

Em uma forma de realização vantajosa da composição, de acordo com a invenção, a cal queimada está presente em uma quantidade que vai de 0,5 a 99,8% em peso em relação ao peso da composição, de preferência, de 1 a 99% e de maneira mais preferencial de 10 a 70% em peso em relação ao peso total da composição.

Além disso, e de maneira vantajosa, o dito polímero orgânico está presente em uma quantidade que vai de 0,2 a 10% em peso, de preferência, de 0,5 a 8% em peso e de maneira mais preferencial, de 1 a 6,5% em peso em relação ao peso total da composição.

Além disso, em uma variante, de acordo com a invenção, essa cal viva está presente em uma quantidade que vai de 0,1% a 99,3%, de pre6/19 ferência, de 20 a 80% em peso em relação ao peso total da composição.

Em particular, o agente mineral da composição, de acordo com a invenção, é essencialmente constituído de cal viva e de cal queimada. A cal queimada está compreendida entre 5 e 1000 g por 1000 g de cal, o resto da cal estando sob a forma de cal viva. Em uma forma de realização da invenção, a cal queimada está compreendida entre 10 g e 990 g por 1000 de cal, notadamente entre 20 g e 900 g, vantajosamente entre 50 g e 800 g, em particular entre 100 g e 700 g por 1000 g de cal.

As composições de acordo com a invenção, compreendem vantajosamente entre 2 g e 100 g de polímero orgânico (expresso em matéria ativa MA) para 1 kg de cal (expressos em equivalente de cal queimada Ca(OH)₂), de preferência, entre 5 g e 80 g de polímero orgânico pré-citado para 1 kg de cal, de forma particularmente preferencial entre 10 g e 65 g de polímero orgânico pré-citado para 1 kg de cal.

Em uma forma particular da invenção, esse polímero orgânico é um polímero hidrófilo de natureza não iônica, aniônica, catiônica ou anfótera, linear, ramificado e/ou reticulado. Por sua natureza hidrófila, esse polímero orgânico apresenta uma afinidade com a água e pode, portanto, ser colocado em suspensão ou em solução em uma fase aquosa, a qual poderá ser utilizada posteriormente para a queima, pelo menos parcial, a cal viva, visando formar a composição, de acordo com a invenção, contendo uma quantidade pré-determinada de cal queimada.

A invenção refere-se ao setor técnico dos polímeros hidrófilos orgânicos. De acordo com a invenção, os polímeros utilizados são solúveis na água e podem ser de natureza não iônica, aniônica, catiônica ou anfótera.

Na prática, em uma forma de realização, o polímero utilizado pode ser obtido, a partir de um ou vários dos monômeros escolhidos dentre:

a) os monômeros aniônicos que possuem uma função carboxílica (exemplo: ácido acrílico, ácido metacrílico, e seus sais...) ou possuindo uma função ácido sulfônico (exemplo: ácido 2-acrilamido-2-metil propano sulfônico (ATBS) e seus sais ...);

b) os monômeros não iônicos: acrilamida, metacrilamida, N-vinil

7/19 pirrolidona, acetato de vinila, álcool vinílico, ésteres acrilato, álcool alílico, o N-vinil acetamida, a N-vinil formamida;

c) e/ou os monômeros catiônicos: citar-se-ão, em particular e de forma não limitativa, o acrilato de dimetil amino etila (ADAME) e/ou o metacrilato de dimetil amino etila (MADAME) quartenizados ou salificados, o cloreto de dimetil dialil amônio (DADMAC), o cloreto de acrilamido propil trimetil amônio (APTAC) e/ou o cloreto de metacrilamido propil trimetil amônio (MAPTAC), eventualmente em associação com um ou vários monômeros hidrófobos escolhidos preferencialmente no grupo que compreende os ésteres de ácido (met)acrílico com cadeia alquila, aril alquila e/ou etoxilada, os derivados de (met)acrilamida com cadeia alquila, aril alquila ou dialquila, os derivados alílicos catiônicos, os derivados de (met)acriloíla hidrófobos aniônicos ou catiônicos, ou os monômeros aniônicos e/ou catiônicos derivados de (met)acrilamida que portam uma cadeia hidrófoba.

Esse tipo de polímero não necessita do desenvolvimento de processo de polimerização particular. Ele pode ser obtido por todas as técnicas de polimerização bem conhecidas pelo versado na técnica: polimerização em gel, polimerização por precipitação, polimerização em emulsão (aquosa ou inversa) seguida ou não de uma etapa de destilação, polimerização em suspensão, polimerização em solução.

O dito polímero orgânico é, em uma forma de realização vantajosa, um polímero orgânico modificado quimicamente, isto é, um polímero que sofreu uma reação de pós-modificação.

Por pós-modificação, designam-se, no caso, polímeros que sofreram uma modificação de sua estrutura química por reação de um ou vários reagentes, após polimerização. Serão citadas, por exemplo, as reações de hidrólise e de neutralização, de enxerto de funções ou de cadeias, ou ainda as reações de modificação de funções químicas (reação de Mannich, glioxalação, enxerto de uma função hidroxamate, de cadeias laterais hidrófobas ou hidrófilas, degradação de Hofmann...), de ajustes de pH (acidificação, basificação, tamponamento)...

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Além disso, de maneira conhecida, o polímero pode também ser ramificado ou reticulado. Conforme se sabe, um polímero ramificado é um polímero que apresenta sobre a cadeia principal das ramificações, dos grupamentos ou das ramificações. Um polímero reticulado é um polímero do qual determinadas de suas cadeias são ligadas entre si por pontos químicos covalentes que formam assim uma rede. Poder-se-á efetuar a ramificação ou a reticulação, de preferência, durante (ou eventualmente após) a polimerização, em presença de um agente ramificante / reticulante e eventualmente de um agente de transferência. Encontrar-se-á abaixo uma lista não limitativa dos ramificantes: metileno bisacrilamida (MBA), o diacrilato de etileno glicol, o dimetacrilato de polietileno glicol, a diacrilamida, o acrilato de ciano metila, o acrilato ou metacrilato de vinilóxi etila , a trialil amina, o formaldeído, o glioxal, os compostos do tipo glicidil éter, como o etileno glicol diglicidil éter ou epóxi ou qualquer outro meio bem conhecido do versado na técnica, permitindo a ramificação.

Em uma variante, a composição compreende um polímero constituído de uma resina do tipo poliamina à base de epicloridrina, do tipo diciandiamina, do tipo melamina formaldeído, do tipo polialquilenoimina e análoga.

Com efeito, esse polímero utilizado pode ser obtido por uma reação de policondensação. Por policondensado, designam-se polímeros hidro-ssolúveis obtidos por policondensação, isto é, um processo de polimerização por condensações repetidas com eliminação de moléculas simples ou não (nesse caso, falar-se-á antes de tudo de poliadições). O aumento das cadeias de polímero é gerado pelo consumo de grupamentos reagentes, enquanto que nas reações radicalares os grupamentos reagentes são gerados continuamente quando do aumento das cadeias. Como policondensados, serão citados, por exemplo, as poliaminas à base de epicloridrina, as resinas diciandiamida, as resinas melamina formaldeído, polialquilenoiminas,

Em uma forma particular da invenção, esse polímero orgânico é um floculante não iônico, aniônico, catiônico ou anfótero que apresenta

9/19 um peso molecular médio ponderai compreendido entre 5.10⁶ g/mol e 40.10⁶g/mol.

Em uma variante vantajosa, de acordo com a invenção, esse polímero orgânico é um coagulante catiônico ou anfótero e que apresenta um peso molecular médio ponderai compreendido entre 20 000 e 5.10⁶g/mol. Vantajosamente, o peso molecular médio ponderai é superior ou igual a 50 000 g/mol, em particular superior ou igual a 200 000 g/mol e, de preferência, superior ou igual a 500 000 g/mol. Além disso, o peso molecular médio ponderai é vantajosamente inferior ou igual a 3.10⁶g/mol.

Em uma forma de realização vantajosa, esse coagulante catiônico ou anfótero é à base de sal de dialil dialquil amônio.

As composições, de acordo com a invenção, são vantajosamente estáveis, de forma a serem preparadas vários dias, até mesmo várias semanas antes de sua utilização.

As composições pulverulentas, de acordo com a invenção, apresentam a vantagem da facilidade de uso de um pó, sem necessidade de recorrer ao intermediário de polímeros sob a forma sólida, às vezes difíceis e mais onerosas de obter em relação às soluções ou emulsões.

Outras formas de realização das composições, segundo a invenção, são indicadas nas reivindicações anexadas:

- a presente invenção tem também por objeto um processo de preparo de uma composição à base de cal, de acordo com a invenção, compreendendo uma colocação em presença de um agente mineral e de uma solução, dispersão ou emulsão inversa aquosa, compreendendo pelo menos um polímero orgânico e água. Tal processo é, por exemplo, conhecido do documento US 4711727 que divulga o preparo de uma suspensão de cal queimada (Hidralima) e de carbonato de cálcio (Snowcal) à qual será em seguida misturado um polímero orgânico para tratar as águas usadas. Infelizmente, tal processo não permite obter uma composição pronta para uso, estável, na qual um contato íntimo existe entre o polímero orgânico e pelo menos uma parte do agente mineral.

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A invenção oferece, portanto, para resolver esse problema, um processo caracterizado pelo fato do dito agente mineral ser à base de cal viva que reage pelo menos parcialmente com a dita água ou parte da dita água contendo o dito polímero orgânico e forma a cal queimada em fase sólida à qual o dito polímero orgânico é incorporado.

O tamanho das partículas do agente mineral à base de cal viva precitado não é crítico; determinados podem notadamente atingir vários milímetros. Em certos modos de realização da invenção, o tamanho das partículas será majoritariamente inferior a 2 mm, de preferência, a 1 mm, vantajosamente a 500 pm, particularmente a 200 pm. Além disso, 90% das partículas presentes têm um tamanho de partículas superior a 0,5 pm, até mesmo a 1 pm.

No processo, de acordo com a invenção, a água da solução, dispersão ou emulsão inversa contendo o polímero vai reagir com a cal viva e/ou se evaporar sob a ação exotérmica da reação, permitindo a obtenção de um sólido pulverulento seco (não contendo água livre ou contendo muito pouco água livre), fácil de manipular, em todos os casos nos quais a quantidade de água introduzida não está em excesso em relação à quantidade de óxido de cálcio presente. Essa composição pulverulenta pode, portanto, ser obtida sem dever recorrer a qualquer uma separação da água e dos sólidos por filtragem e/ou secagem ou qualquer outro meio de separação sólido / líquido. A composição se apresenta então essencialmente sob a forma de cal viva residual, revestida, pelo menos parcialmente, de cal queimada, na qual o polímero orgânico é regularmente e intimamente repartido.

Se a quantidade de água introduzida for amplamente em excesso da quantidade de CaO presente, a composição se apresenta como uma suspensão aquosa de cal queimada, na qual o polímero orgânico é regular e intimamente repartido. Em um caso intermediário, a composição se apresenta como uma cal queimada sólida pulverulenta, na qual o polímero orgânico é regular e intimamente repartido.

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De acordo com a invenção, a água utilizada pode provir diretamente da forma comercial do polímero (solução, emulsão ou dispersão aquosa), ela pode também, no todo ou parte, resultar de uma dissolução, colocada em suspensão ou em dispersão prévia do polímero em uma fase aquosa.

Como polímero orgânico, utilizam-se aqueles citados mais acima, em particular um coagulante catiônico ou anfótero, à base de sais de dialil dialquil amônio.

Em uma variante do processo, de acordo com a invenção, o processo compreende uma adição separada de polímero orgânico, antes ou depois da dita colocação em presença de um agente mineral à base de cal viva e de uma solução, dispersão ou emulsão inversa aquosa. Além disso, o processo, de acordo com a invenção, pode compreender uma adição separada de água antes ou depois da dita colocação em presença de um agente mineral à base de cal viva e de uma solução, dispersão ou emulsão aquosa.

Conforme se pode constatar, o processo, de acordo com a invenção, não demanda mais infraestrutura que o material no qual uma queima por através da corrente é feita (hidratante). O processo pode ser realizado em descontínuo (em bateladas) ou de forma contínua. Em certos modos de realização do processo, a colocação em presença da cal viva e da solução ou da emulsão aquosa não necessita de infraestrutura de queima. A colocação em presença pode notadamente ser feita por aspersão da cal viva por meio da solução ou da emulsão aquosa, por exemplo, quando de uma queda de cal viva ou quando de sua transferência sobre uma esteira ou um parafuso transportador ou ainda em um moedor ou um misturador.

Constata-se que o processo, de acordo com a invenção, permite um contato íntimo entre o agente mineral à base de cal e o polímero orgânico, por reação da cal viva e da solução, dispersão ou emulsão aquosa, contendo o polímero orgânico para dar a cal queimada que contém o polímero. Dessa forma, este componente minoritário é bem repartido na superfície e/ou no meio da fase sólida do agente mineral contrariamente a uma simples mistura dos componentes. Além disso, apesar das condições reacionais que

12/19 lhe são muito agressivas (reação muito exotérmica e meio muito cáustico), o polímero assim utilizado conserva, de forma surpreendente suas propriedades físicas.

Outras formas de realização do processo, segundo a invenção são indicadas nas reivindicações anexadas.

A invenção refere-se também a uma utilização de uma composição tal como descrita acima para sua utilização no tratamento de águas e lamas, em particular para o acondicionamento de lamas, antes de sua desidratação.

A utilização de uma composição, de acordo com a invenção, para o tratamento de lamas permite limitar o número de agentes, notadamente de acondicionamento e permite um tratamento em um número de etapas limitado, até mesmo um acondicionamento em uma única etapa.

As composições de acordo com a invenção, para o tratamento de lamas apresentam a vantagem de apresentar na superfície e, de forma imediatamente disponível, o polímero orgânico e a cal sob a forma de Ca(OH)2, que intervém para o acondicionamento das águas e lamas. Nas formas de realização das composições, de acordo com a invenção, nas quais subsiste a cal viva, esta permanece parcialmente disponível para um efeito após a separação sólido / líquido (em pós-tratamento).

De forma preferencial, a composição, de acordo com a invenção, é utilizada como único agente de acondicionamento das lamas, esse acondicionamento efetuando-se em particular em uma única etapa. Os modos de utilização precitados são simplificados em relação às práticas correntes que necessitam frequentemente de vários agentes de acondicionamento, introduzidos de forma sequencial.

A utilização das composições, de acordo com a invenção, não torna mais necessário o recurso aos sais de ferro para acondicionamento de lamas, sendo eficaz, notadamente pela obtenção de flocos resistentes, em particular compatíveis com o uso de filtros prensas. O acondicionamento de lamas é desde então tornado mais viável, com desempenho e facilitado para utilizar, sem os inconvenientes do recurso a sais de ferro ou de alumínio.

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A utilização de uma composição, de acordo com a invenção, para o tratamento de lamas permite economias energéticas e/ou sobre os agentes de acondicionamento (coagulante, cal).

Outras utilizações, de acordo com a invenção, são mencionadas nas reivindicações anexadas.

Outras características, detalhes e vantagens da invenção sobressairão da descrição dada a seguir, a título não limitativo e fazendo referência aos exemplos e às figuras.

A invenção será descrita a seguir em mais detalhes por meio de exemplos não limitativos.

Exemplo 1

Formulação de composição, de acordo com a invenção

Utiliza-se uma cal viva industrial de granulometria majoritariamente inferior a 90 micrometros e como polímero orgânico um coagulante que compreende sais de dialil dialquil amônio (poli DADMAC-FL4820 sob a forma de um líquido que compreende 20% de matéria ativa).

Produzem-se três composições, de acordo com a invenção, a partir de reagentes precitados nas proporções ponderais apresentadas na tabela 1.

Tabela 1

Formulação	Relação FL4820/cal
1	25/100
2	12,5/100
3	6,25/100

Em um malaxador assíncrono, são introduzidos 1000 g de cal viva. O coagulante é em seguida acrescentado nas proporções ilustradas na tabela 1, sob agitação, de forma a assegurar uma boa repartição e a agitação é mantida durante 30 minutos. A temperatura é medida regularmente e a temperatura máxima é registrada.

Os resultados do exemplo 1 são ilustrados na tabela 2.

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Tabela 2

Formulação	1	2	3
Massa de cal (g)	1000	1000	1000
Massa coagulante (g)	250	125	62,5
Quantidade de matéria ativa (g) (1)	50	25	12,5
Quantidade de água acrescentada (g) (1)	200	100	50
Temperatura máxima atingida durante a mistura	160 °C	100-120 °C	60 °C

(1) Já que o poli-DADMAC é acrescentado sob a forma de uma solução líquida concentrada a 20%, 250 g compreendem, portanto, 50 g de 5 matéria ativa e 200 g de água (formulação 1).

Conforme se pode constatar, observa-se uma elevação de temperatura importante durante a formulação devido à reação de hidratação. Quanto mais importante for a quantidade de poli-DADMAC, mais elevada será a temperatura máxima registrada. No que se refere às formulações 1 e 10 2, uma evaporação considerável da água é observada. Toda a água não reage com a cal, uma parte se evapora em razão do aumento de temperatura observado.

As três formulações apresentadas na tabela 2 são composições de cal mistas compreendendo a cal viva e a cal queimada, assim como o 15 coagulante poli-DADMAC, incorporado em fase sólida. As formulações 2 e 3 compreendem majoritariamente a cal viva, enquanto que a formulação um compreende majoritariamente da cal queimada.

A tabela 3 mostra a composição das diferentes formulações.

Tabela 3

Formulação	Composição 1	Composição 2	Composição 3
Percentagem coagulante (MA)	’ 5%	2,5%	1,25%
Percentagem CaO	45%	66%	82%
Percentagem Ca(OH)₂(estimativa)	50%	31%	17%

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Exemplo 2

Comparação dos desempenhos das composições, de acordo com a invenção, em relação a uma composição contendo um floculante catiônico.

Para o primeiro teste, a lama é acondicionada e depois filtrada, segundo um acondicionamento análogo àquele utilizado sobre o local industrial do qual ela provém, a fim de ter uma referência. O floculante catiônico utilizado é o Zetag 8160, disponível junto à sociedade CIBA. Pelos três outros testes, utilizam-se as composições, segundo a invenção, preparadas do mesmo modo que no exemplo 1. A dosagem de agentes de acondicionamento se expressa em relação à matéria seca (MS) da lama.

Submete-se, portanto, uma lama digerida nos quatro tipos de acondicionamentos que são apresentados na tabela 4 abaixo. Essa lama acondicionada (200 g) é em seguida filtrada através de uma célula de filtragem / compressão Faure, que simula uma filtragem industrial sobre filtro prensa. A filtragem se desenrola durante 30 minutos, observando uma elevação progressiva da pressão até cinco bárias em 2 minutos, depois uma manutenção dessa pressão durante o resto do tempo. Mede-se em seguida a matéria seca sobre os bolos formados após 24 horas na estufa a 105 °C.

Tabela 4

N° do teste	1	2	3	4
Acondicionamento	Floculante orgânico	Composição N° 1	Composição N° 2	Composição N° 3
Dosagem floculante (% em peso)	1%	-	-	-
Aridez obtida (% em peso)	19%	33%	34%	21%
Desbaste	Colante	Ok	Ok	Colante
Quantidade de lama produzida (Q)	5,4	3,7	3,6	6,1

Como se pode constar, os testes 2 e 3 (composições 1 e 2) mostram uma melhoria da filtragem, quando da utilização das formulações do

16/19 exemplo 1. Observa-se assim uma melhoria da aridez do bolo formado, assim como seu melhor desbaste e uma diminuição das quantidades de lamas produzidas. Com efeito, para comparar os desempenhos de diferentes acondicionamentos, além da aridez, procurar-se-á estimar a quantidade de lamas produzidas.

Define-se, portanto, a seguinte relação:

Q = Quantidade de lama desidratada / quantidade de matéria seca inicialmente presente na lama a tratar.

O último teste mostra um pior comportamento ligado a uma dose de coagulante muito pequeno na composição cal / polímero, de acordo com a invenção. Ao contrário, a combinação dessa composição 3 com um floculante orgânico em pequena quantidade oferece uma quantidade ilustrada no exemplo 5.

Exemplo 3

Comparação dos desempenhos das composições, de acordo com a invenção, em relação a uma composição contendo a cal sob a forma de leite de cal e de cloreto de ferro.

Submete-se a uma lama biológica às três composições, de acordo com a invenção, utilizadas no exemplo 2.

Para o primeiro teste, a lama é acondicionada e em seguida filtrada, de acordo com um acondicionamento análogo àquele utilizado no local industrial do qual ela provém, a fim de ter uma referência. Utiliza-se um acondicionamento mineral que coloca em jogo 40% de cal sob a forma de leite de cal e 10% de cloreto férrico, em relação à MS da lama.

Os resultados dos acondicionamentos de lamas biológicas obtidos são apresentados na tabela 5.

Tabela 5

Teste	1	2	3	4	5
Dosagem CaO	40%
Dosagem coagulante FeCI₃	10%				8%
Composição		1	2	3	3
Dosagem formulação		40%	40%	40%	30%

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Teste	1	2	3	4	5
Aridez	33%	31%	22%	Não filtrável	33%
Desbaste	Ok	Ok	Colante		Ok
Quantidade de lamas produzidas (Q)	4,9	4,0	5,7		4,2

Conforme se pode constatar, a composição 1 que constituiu o objeto do teste 2 permite conseguir uma boa desidratação da lama biológica. Ela permite obter um bom desbaste da lama biológica. Ela permite obter um bom desbaste e uma diminuição das lamas produzidas, em relação ao acondicionamento de referência sobre o local industrial. Por outro lado no teste 5, a composição 3, em combinação com o cloreto férrico, em menor quantidade, permite também uma desidratação satisfatória e um desbaste facilitado.

As outras formulações não permitem obter resultados satisfatórios provavelmente por falta de coagulante nas composições.

Exemplo 4

Estabilidade da composição

A fim de determinar a estabilidade das diversas composições, segundo a invenção, são feitos testes comparativos de acondicionamento de lamas, utilizando-se composições, de acordo com a invenção, recentemente formuladas e formulações estocadas previamente durante duas semanas. Após duas semanas, não se observa diferença visível. Os testes foram feitos em três lamas diferentes, uma lama digerida e duas lamas biológicas não digeridas. Para cada lama, utiliza-se a composições, de acordo com a invenção, que permite obter os melhores desempenhos de acondicionamento como se pôde constatar com a leitura dos exemplos 1 a 3.

Os resultados do teste de estabilidade, de acordo com a invenção, são apresentados na tabela 6.

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Tabela 6

N° do teste	1	2	3	4	5	6
Lamas	Digerida	Digerida	Biológica 1	Biológica 1	Biológica 2	Biológica 2
Formulação testada	Composição 2	Composição 2	Composição 1	Composição 1	Composição 1	Composição 1
Estocagem dos reagentes	Não	2 semanas	Não	2 semanas	Não	2 semanas
Dosagem dos reagentes (% MS lama)	20%	20%	40%	40%	40%	40%
Aridez do bolo (% MS)	34%	36%	26%	27%	28%	29%

Conforme se pode constatar, em todos os casos, pôde-se obter bons desempenhos de filtragem, aí compreendido após duas semanas de estocagem das composições, de acordo com a invenção.

Observa-se também uma ligeira melhoria da aridez dos bolos para as composições tendo sido estocadas durante duas semanas. Exemplo 5 Interesse sobre centrifuqadora

Submete-se uma lama biológica a 2 tipos de acondicionamento, antes da desidratação sobre centrifugadora. O primeiro acondicionamento compreende uma adição de um floculante catiônico e de uma cal viva fina (< 90 pm), parcialmente queimada, tal como divulgada na patente EP 1 154 958, que se acrescenta sob a forma pulverulenta, enquanto que o segundo acondicionamento compreende uma adição do mesmo floculante catiônico e da composição 3, de acordo com a invenção.

Os testes foram realizados sobre centrifugadora que desidrata lamas oriundas de um tratamento biológico e espessas.

O floculante utilizado é um floculante muito catiônico ramificado em emulsão. A composição a cal é injetada na lama antes da injeção do floculante. Para cada acondicionamento a dose ótima de floculante é utilizada.

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Tabela 7

		Floculante + cal viva	Floculante + composição 3
Dosagem floculante	Kg M.A. / tom M.S. lama	1,2	0,77
Dosagem cal ou composição 3	% M.S. lama	29%	29%
Aridez lama desidratada	% MS	26-27%	26-27%

Como se pode constatar, em associação com um floculante, a composição, de acordo com a invenção, permite diminuir a dose de floculan5 te a utilizar, conservando a aridez final das lamas desidratadas e isto para uma mesma dosagem de cal.

Naturalmente que a presente invenção não está de forma nenhuma limitada às formas de realização descritas acima e muitas modificações podem ser aí feitas, sem se sair do âmbito das reivindicações anexa10 das.

Claims

1. Composição à base de cal, compreendendo pelo menos um agente mineral que compreende pelo menos a cal queimada em fase sólida e pelo menos um polímero orgânico, caracterizada pelo fato de pelo menos um polímero orgânico ser incorporado na dita fase sólida da cal queimada, e pelo fato da dita composição à base de cal ser uma composição sólida.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dito agente mineral compreende, além disso, a cal viva.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a cal queimada está presente em uma quantidade que vai de 0,5 a 99,8% em peso, de preferência, de 1 a 99% em peso e de maneira mais preferencial de 10 a 70% em peso em relação ao peso da composição.

4. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações

1 a 3, caracterizada pelo fato de que o dito polímero orgânico está presente em uma quantidade que vai de 0,2 a 10% em peso, de preferência, de 0,5 a 8% em peso e de maneira mais preferencial, de 1 a 6,5% em peso em relação ao peso total da composição.

5. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações

2 a 4, caracterizada pelo fato de que a dita cal viva está presente em uma quantidade que vai de 0,1% a 99,3%, de preferência, de 20 a 80% em peso em relação ao peso da composição.

6. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o dito polímero orgânico é um polímero hidrófilo de natureza não iônica, aniônica, catiônica ou anfótera, linear, ramificada ou reticulada.

7. Composição, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o dito polímero orgânico é escolhido do grupo dos polímeros orgânicos e dos copolímeros orgânicos e compreende um ou vários monômeros escolhidos no grupo constituído dos monômeros aniônicos que possuem uma função carboxílica ou sulfônica, em particular o ácido acrílico, ácido metacrílico, o ácido 2-acrilamido-2-metil propano sulfônico (ATBS) e seus sais, monômeros não iônicos, como a acrilamida, a metacrilamida, a N

Petição 870190020882, de 28/02/2019, pág. 5/10

2/3 vinil pirrolidona, o acetato de vinila, o álcool vinílico, os ésteres de acrilato, o álcool alílico, a N-vinil acetamida, a N-vinil formamida, os monômeros catiônicos como o acrilato de dimetil amino metila (ADAME), o metacrilato de dimetil amino metila (MADAME) quartenizados ou salificados, o cloreto de dimetil dialil amônio (DADMAC), o cloreto de acrilamido propil trimetil amônio (APTAC) e o cloreto de metacrilamido propil trimetil amônio (MAPTAC), eventualmente em associação com um ou vários monômeros hidrófobos preferencialmente escolhidos do grupo constituído dos ésteres de ácido (met)acrílico com cadeia alquila, aril alquila e/ou etoxilada, os derivados de (met)acrilamida com cadeia alquila, aril alquila ou dialquila, os derivados alílicos catiônicos, os derivados de (met)acriloíla hidrófobos aniônicos ou catiônicos, ou em associação com um ou vários monômeros aniônicos e/ou catiônicos derivados de (met)acrilamida portando uma cadeia hidrófoba.

8. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que o dito polímero é constituído de uma resina do tipo poliamina à base de epicloridrina, do tipo diciandiamida, do tipo melamina formaldeído, do tipo polialquileno amina e análogo.

9. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que o dito polímero orgânico é um floculante não iônico, aniônico, catiônico ou anfótero que apresenta um peso molecular médio ponderal compreendido entre 5.10⁶ g/mol e 40.10⁶ g/mol.

10. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que o dito polímero orgânico é um coagulante catiônico ou anfótero que apresenta um peso molecular médio ponderal compreendido entre 20 000 e 5.10⁶ g/mol.

11. Composição, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o dito coagulante catiônico ou anfótero é à base de sais de dialil dialquil amônio.

12. Processo de preparo de uma composição, como definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende uma colocação em presença de um agente mineral e de uma solução, dispersão ou emulsão inversa aquosa, compreendendo pelo menos um polímero orgânico e água,

Petição 870190020882, de 28/02/2019, pág. 6/10

3/3 caracterizado pelo fato do dito agente mineral ser à base de cal viva que reage pelo menos parcialmente com a dita água ou parte da dita água que contém o dito polímero orgânico, e forma a cal queimada em fase sólida à qual o dito polímero orgânico é incorporado.

5

13. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende, além disso:

- uma adição separada de polímero orgânico, antes ou depois da dita colocação em presença de um agente mineral à base de cal viva e de uma solução, dispersão ou emulsão inversa aquosa.

10

14. Processo, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que compreende, além disso, uma adição separada de água, antes ou depois da dita colocação em presença de um agente mineral à base de cal viva e de uma solução, dispersão ou emulsão aquosa.

15. Utilização da composição, como definida em qualquer uma

15 das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que é emprego no tratamento de águas e lamas, em particular para o acondicionamento de lama antes da desidratação.