ES2383589T5

ES2383589T5 - Procedimiento de fabricación de suspensiones de materiales minerales con alto contenido de sólidos

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Publication number: ES2383589T5
Application number: ES10164211.4T
Authority: ES
Inventors: Matthias Buri; Patrick A.C. Gane
Original assignee: Omya International AG
Current assignee: Omya International AG
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2017-08-28
Anticipated expiration: 2030-05-28
Also published as: EP2576704B1; AU2011257220B2; CN102985495B; BR112012030165B1; PT2390284E; RU2012157778A; PL2390284T5; WO2011147922A1; KR101856794B1; JP2013528240A; IL223132A0; HRP20120435T1; IL223132A; US8721838B2; US20140213711A1; BR112012030165A2; EP2390284A1; DK2390284T3; HRP20120435T4; ZA201208714B

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento de fabricacion de suspensiones de materiales minerales con alto contenido de solidos

[0001] La presente invencion se refiere a un procedimiento de fabricacion de suspensiones de materiales minerales con alto contenido de solidos, a la suspension acuosa de materiales minerales con alto contenido de solidos obtenida mediante este procedimiento, y al uso de tales suspensiones.

[0002] En el metodo de fabricacion de una hoja de papel, carton o producto analogo, un experto en la materia tiende cada vez mas a sustituir parte de las costosas fibras de celulosa por material mineral mas economico a fin de reducir el coste del papel, mejorando al mismo tiempo sus propiedades tales como la opacidad y/o el brillo.

[0003] Tales materiales minerales perfectamente conocidos comprenden por ejemplo a los miembros del grupo que consta de carbonato calcico natural, carbonato calcico sintetico y diversas cargas analogas que contienen carbonatos calcicos tales como dolomita o cargas basadas en carbonato mixto; materiales varios tales como talco o analogos; mica, arcilla, dioxido de titanio, etc.

[0004] Por razones de aplicabilidad, transporte, almacenamiento y coste del secado, es especialmente util producir el material mineral en forma de suspensiones con alto contenido de solidos, es decir, que contengan tan solo poca agua, lo cual sin embargo en general es tan solo posible anadiendo una alta cantidad de agentes dispersantes o adyuvantes abrasivos.

[0005] Asf, durante mucho tiempo ha venido siendo comun usar en un proceso de molienda en humedo en calidad de agentes dispersantes polfmeros hidrosolubles basados en acidos poliacnlicos parcial o totalmente neutralizados o en sus derivados (EP 0 046 573, EP 0 100 947, EP 0 100 948, EP 0 129 329, EP 0 261 039, EP 0 516 656, EP 0 542 643, EP 0 542 644, EP 0 717 051) para asf obtener suspensiones acuosas de minerales que satisfagan los deseados criterios de refinacion y baja viscosidad. Estos agentes dispersantes, sin embargo, tienen que ser usados en grandes cantidades, lo cual es no tan solo no deseable desde el punto de vista economico, sino tambien desventajoso con respecto a la capacidad del producto final de desarrollar dispersion de la luz visible como requiere el usuario final en las aplicaciones en papel.

[0006] En consecuencia, hay varios enfoques en la tecnica anterior para proporcionar suspensiones de materiales minerales con alto contenido de solidos, en donde se da una disminucion de la cantidad de agentes dispersantes como los anteriormente indicados y se evitan o reducen los inconvenientes mencionados.

[0007] Por ejemplo los documentos WO 02/49766, EP 0 850 685, WO 2008/010055 y WO 2007/072168 dan a conocer procedimientos de fabricacion de suspensiones acuosas de material mineral refinado con una concentracion de materia seca que puede ser alta, presentando al mismo tiempo dichas suspensiones una baja viscosidad BrookfiledMF (MF = marca de fabrica) que se mantiene estable a lo largo del tiempo. A este respecto se mencionan el uso de dispersantes espedficos tales como copolfmeros de acido acnlico con acido maleico, de una particular tasa de neutralizacion, o bien el uso de compuestos inorganicos de fluor a integrar en suspensiones acuosas de las partfculas de mineral salidas del paso de concentracion mecanica y/o termica a continuacion de un paso de molienda en humedo a baja concentracion de solidos sin el uso de agentes dispersantes o de adyuvantes abrasivos.

[0008] Ademas, la solicitud de patente europea no publicada N° 08 172 465 da a conocer el uso de polfmeros organicos hidrosolubles neutralizados con litio que actuan como potenciadores de la capacidad abrasiva y/o dispersante a fin de lograr suspensiones acuosas de material mineral con las propiedades requeridas, minimizando al mismo tiempo la demanda de agente dispersante y/o adyuvante abrasivo sin una disminucion de las propiedades de los productos finales tales como las propiedades opticas del papel.

[0009] Se menciona otro enfoque en la EP 0 614 948 o en la EP 0 857 763, que se refieren a un procedimiento para triturar en humedo pigmentos de metales alcalinoterreos, y en particular, pero no exclusivamente, pigmentos de carbonato calcico, preparando una suspension acuosa de un compuesto de metal alcalinoterreo particulado, sometiendo a esta suspension a molienda por atricion con un medio abrasivo particulado bajo condiciones tales que se produce un producto que tiene una distribucion del tamano de partfculas que es tal que al menos las de un 90% en peso de las partfculas tienen un diametro esferico equivalente de menos de 2 pm; y dejando que se evapore el agua de la suspension en virtud de la accion de calor contenido en la suspension hasta que el porcentaje en peso de compuesto de metal alcalinoterreo seco en la suspension se ha incrementado hasta al menos un 70% en peso, para una concentracion inicial de solidos de un 40 a un 70% en peso. Se desprende de los Ejemplos que el uso de una suspension que tenga un contenido inicial de solidos de mas de un 70% en peso no es adecuado para el procedimiento reivindicado que usa un 0,7% en peso. Asf, la EP 0 614 948 describe un procedimiento para moler material mineral con un alto contenido de solidos, indicando claramente que este procedimiento es tan solo adecuado para una suspension que tenga un contenido inicial de solidos de no mas de un 70% en peso.

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[0010] Asf, los procedimientos que son conocidos en la tecnica anterior usan aun una relativamente alta cantidad de dispersante, o bien tan solo son adecuados para suspensiones de materiales minerales que tengan un relativamente bajo contenido de solidos, y por consiguiente no son muy eficientes.

[0011] En consecuencia, es un objeto de la presente invencion aportar un procedimiento de fabricacion de suspensiones acuosas de material mineral con alto contenido de solidos usando una reducida cantidad de dispersante y teniendo una baja viscosidad Brookfield.

[0012] Este objeto es alcanzado por un procedimiento de fabricacion de suspensiones acuosas de material(es) mineral(es) con alto contenido de solidos como se define en la reivindicacion 1, comprendiendo dicho procedimiento los pasos de:

a) proveer al menos un material mineral,

b) preparar una suspension acuosa que comprenda al material mineral que es al menos uno del paso a),

c) moler el material mineral de la suspension acuosa resultante del paso b),

d) concentrar la suspension acuosa de material mineral molido del paso c) mediante enfriamiento instantaneo. caracterizado por el hecho de que

- se anade a la suspension acuosa del paso b) al menos un agente dispersante, en donde el agente dispersante que es al menos uno es anadido completamente antes del paso de molienda c), o bien por pasos antes del paso de molienda c) o durante el mismo, o antes del paso de molienda c) y durante el mismo y/o despues del mismo, en donde el agente dispersante que es al menos uno es seleccionado independientemente de entre los miembros del grupo que consta de homopolfmeros o copolfmeros de acidos policarboxflicos tales como acidos acnlicos o metacnlicos o acido maleico; y/o sus sales, como p. ej. sales acidas parcial o completamente neutralizadas con sodio, litio, potasio, amonio, calcio, magnesio, estroncio y/o aluminio o mezclas de los mismos, y preferiblemente con sodio, calcio y magnesio; o derivados de tales acidos tales como esteres basados p. ej. en acido acnlico, acido metacnlico, acido maleico, acido fumarico o acido itaconico, como p. ej. acrilamida o esteres acnlicos tales como metacrilato de metilo, o mezclas de los mismos; fosfatos alcalinos; o mezclas de los mismos, y en donde

- antes del paso c), durante el mismo o despues del mismo, pero antes del paso d), es anadido a la suspension acuosa del paso b) al menos un oxido y/o hidroxido alcalinoterreo, y en donde

- el contenido final de solidos de la suspension acuosa obtenida despues del paso d) es de un 80 a un 85%.

[0013] Los materiales minerales que son adecuados para ser usados en el procedimiento segun la presente invencion son preferiblemente seleccionados de entre los miembros del grupo que consta de carbonato calcico natural (GCC) tal como marmol, tiza y caliza; carbonato calcico precipitado (PCC) tal como PCC aragomtico, PCC vatentico y/o PCC caldtico, y especialmente PCC prismatico, romboedrico o escalenoedrico; carbonato calcico modificado en superficie; dolomita; talco; bentonita; arcilla; magnesita; blanco saten; sepiolita, huntita, diatomita; silicatos; y mezclas de los mismos.

[0014] Se prefiere que las de un 40 a un 85% en peso, preferiblemente las de un 45 a un 80% en peso, mas preferiblemente las de un 50 a un 75% en peso, y con la maxima preferencia las de un 60 a un 70% en peso, tal como p. ej. las de un 65% en peso de las partfculas de material mineral que es al menos uno que se proveen en el paso a) tengan un diametro esferico equivalente < 10 pm, segun medicion efectuada por medio de un dispositivo Sedigraph 5100 de la empresa Micromeritics, de EE.UU., en una solucion acuosa de Na4P2O7 al 0,1% en peso, en donde las muestras fueron dispersadas usando un agitador de alta velocidad y ultrasonido.

[0015] Segun el paso b) del procedimiento de la presente invencion, se prepara una suspension acuosa a partir del material mineral provefdo en el paso a).

[0016] Esta suspension acuosa, antes de ser sometida al paso d), preferiblemente tiene un contenido de solidos de mas de un 70 a un 80% en peso, especialmente de un 72 a un 79% en peso, mas preferiblemente de un 74 a un 78% en peso, y con la maxima preferencia de un 76 a un 78% en peso, sobre la base del peso total de la suspension.

[0017] A continuacion, la suspension acuosa de material(es) mineral(es) es sometida a un paso de molienda, que puede ser llevado a cabo en cualquiera de los conocidos equipos de molienda con los que estan familiarizados los expertos en la materia para la molienda de materiales minerales.

[0018] Son adecuados a este respecto especialmente los molinos de atricion convencionales tales como los distribuidos por la empresa Dynomill, preferiblemente usando bolas de molienda hechas de vidrio, porcelana y/o metal; si bien con especial preferencia se usan bolas de molienda hechas p. ej. de silicato de circonio, dioxido de circonio y/o baddeleyita con un diametro de 0,2 a 5 mm, preferiblemente de 0,2 a 2 mm, pero tambien de 0,5 a 5 mm, tal como p. ej. de 1 a 2 mm. Puede tambien usarse arena cuarzosa que tenga un diametro esferico equivalente de 0,1 a 2 mm.

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[0019] En una realizacion especial se anade a la suspension acuosa del paso b) al menos un agente dispersante, que preferiblemente tambien actua como agente de desfloculacion, en donde el agente dispersante que es al menos uno puede ser anadido por completo antes del paso de molienda c), o bien por pasos antes del paso de molienda c) y durante el mismo, y opcionalmente tambien antes del paso de molienda c) y durante el mismo y/o despues del mismo.

[0020] Las cantidades utiles de tales agentes dispersantes que se anaden a la suspension acuosa durante el paso b), durante el paso b) y despues del mismo, pero antes del paso c), son de un 0,01 a un 1,25% en peso, preferiblemente de un 0,01 a un 0,1% en peso, mas preferiblemente de un 0,02 a un 0,07% en peso, y con la maxima preferencia de un 0,03 a un 0,05% en peso, sobre la base del peso en seco del material mineral.

[0021] Las cantidades preferidas de tales agentes de desfloculacion que se anaden adicionalmente durante el paso c) son de un 0,05 a un 1% en peso, mas preferiblemente de un 0,1 a un 0,7% en peso, y aun mas preferiblemente de un 0,15 a un 0,55% en peso, tal como p. ej. de un 0,3% en peso, sobre la base del peso en seco del material mineral.

[0022] La cantidad total del agente dispersante que es al menos uno y que se anade antes del paso de molienda c), o antes del paso c) y durante el mismo, o antes del paso de molienda c) y durante el mismo y/o despues del mismo, preferiblemente es de aproximadamente un 0,01 a un 1,25% en peso, mas preferiblemente de un 0,05 a un 1% en peso, aun mas preferiblemente de un 0,1 a un 0,7% en peso, y con la maxima preferencia de un 0,3 a un 0,5% en peso, sobre la base del peso en seco del material mineral.

[0023] En otra realizacion preferida, el agente dispersante es anadido en una cantidad tal que, con respecto a la superficie espedfica, medida segun el metodo de BET (BET = Brunauer, Emmett y Teller), del material molido tras el paso c), este presente en una cantidad de menos de 0,15 mg/m2, como p. ej. en una cantidad de 0,05 a 0,08 mg/m2, si es anadido antes del paso de molienda c), y en una cantidad de 0,05 mg/m2 a 1,5 mg/m2, tal como p. ej. de 0,5 a 0,8 mg/m2, si es anadido durante el paso de molienda c).

[0024] Pueden ser agentes dispersantes que pueden usarse con respecto al paso b) y al paso c) los seleccionados de entre los miembros del grupo que consta de homopolfmeros o copolfmeros de acidos policarboxflicos tales como acidos acnlicos o metacnlicos o acido maleico; y/o sus sales, tales como p. ej. sales acidas parcial o completamente neutralizadas con sodio, litio, potasio, amonio, calcio, magnesio, estroncio y/o aluminio o mezclas de los mismos, y preferiblemente con sodio, calcio y magnesio; o derivados de tales acidos tales como esteres basados p. ej. en acido acnlico, acido metacnlico, acido maleico, acido fumarico o acido itaconico, como p. ej. acrilamida o esteres acnlicos tales como metacrilato de metilo, o mezclas de los mismos; polifosfatos alcalinos; o mezclas de los mismos.

[0025] El peso molecular Mw de tales productos esta preferiblemente situado dentro de la gama de valores que va desde 1000 a 15000 g/mol, mas preferiblemente dentro de la gama de valores que va desde 3000 a 7000 g/mol, siendo p. ej. de 3500 g/mol, y con la maxima preferencia esta situado dentro de la gama de valores que va desde 4000 hasta 6000 g/mol, siendo p. ej. de 5500 g/mol.

[0026] En una realizacion preferida, el oxido y/o hidroxido alcalinoterreo anadido a la suspension acuosa del paso b) antes del paso c), durante el mismo o bien despues del mismo, pero antes del paso d), es cal y/o dolomita quemada, en donde en el contexto de la presente invencion el vocablo “cal” engloba al oxido de calcio y al hidroxido calcico.

[0027] Basta con usar durante la molienda tan solo pequenas cantidades de oxido y/o hidroxido alcalinoterreo, tales como cantidades de aproximadamente un 0,001 a un 0,1% en peso, preferiblemente de un 0,005 a un 0,07% en peso, mas preferiblemente de un 0,007 a un 0,05% en peso, y con la maxima preferencia de un 0,01 a un 0,03% en peso, tal como p. ej. de un 0,02% en peso, sobre la base del peso en seco del material mineral.

[0028] El paso de molienda c) puede realizarse una o varias veces. Por ejemplo, puede molerse parcialmente la suspension acuosa en un molino, la suspension de material mineral parcialmente molido puede ser luego aportada a un segundo molino para su adicional molienda, etc., hasta que se obtenga el deseado tamano de partfculas. El deseado tamano de partfculas puede tambien ser obtenido en un paso ajustando el tiempo de permanencia en el molino.

[0029] Es posible moler el material mineral de forma tal que las de un 20 a un 70% en peso, preferiblemente las de un 36 a un 68% en peso, y mas preferiblemente las de un 40 a un 60% en peso, tal como p. ej. las de un 50% en peso de las partfculas del material mineral que es al menos uno tengan un tamano de partfculas < 2 pm despues del paso c).

[0030] En una realizacion aun mas preferida, el material mineral puede ser molido de forma tal que las de un 10 a un 90% en peso, preferiblemente las de un 20 a un 80% en peso, mas preferiblemente las de un 36 a un 75% en peso, especialmente las de un 40 a un 70% en peso, y con la maxima preferencia las de un 50 a un 65% en peso, tal como p. ej. las de un 55% en peso de las partfculas del material mineral que es al menos uno tengan un tamano de partfculas < 1pm despues del paso c).

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[0031] Ademas, la suspension acuosa de material mineral molido puede tambien ser sometida a un paso de separacion tras la molienda, en donde se separa una fraccion mas fina de una fraccion mas gruesa, tal como se desee dentro de las anteriormente mencionadas gamas de diametros esfericos equivalentes del material mineral.

[0032] La separacion puede tener lugar por medio de tecnicas perfectamente conocidas tales como las de tamizado, filtracion o centrifugacion, prefiriendose para la mayona de las aplicaciones la centrifugacion, que se hara utilizando equipos que son del dominio publico.

[0033] A este respecto es tambien posible que la fraccion gruesa separada sea reenviada a cualquiera de los molinos del paso c), que son de uno a varios.

[0034] A continuacion, en el paso d) se concentra mediante enfriamiento instantaneo la suspension acuosa del material mineral molido y opcionalmente separado. El enfriamiento instantaneo en el contexto de la presente invencion se realiza permitiendo que se evapore agua de la suspension acuosa en virtud de la accion de calor contenido en la suspension.

[0035] Esto puede tener lugar en virtud del calor que se ha generado en la suspension como resultado directo de la molienda. Por ejemplo, durante el paso de molienda la temperatura de la suspension puede subir hasta el punto de ebullicion de la fase acuosa de la suspension, y la evaporacion de agua se produce de manera natural en virtud de la accion del calor contenido en la suspension. A este respecto, la temperatura generada por la molienda puede tambien ser inferior al punto de ebullicion del agua contenida en la suspension. El calor contenido en la suspension como resultado de la energfa disipada en la suspension durante la molienda puede ser suficiente para incrementar el porcentaje en peso de compuesto de metal alcalinoterreo seco en la suspension hasta un porcentaje situado dentro de la gama de porcentajes que va desde un 79 hasta un 85% en peso como se menciona a continuacion.

[0036] Como alternativa o bien adicionalmente, la suspension puede ser calentada por unos medios de calentamiento tales como un intercambiador de calor hasta una temperatura situada dentro de la gama de temperaturas que va desde los 50°C hasta el punto de ebullicion de la suspension, preferiblemente hasta una temperatura situada dentro de la gama de temperaturas que va desde 60 hasta 90°C, mas preferiblemente desde 70 hasta 85°C, y p. ej. desde 81 hasta 83°C.

[0037] Por ejemplo, puede aportarse calor a la suspension pasando la suspension por un lado de un intercambiador de calor sin contacto por cuyo otro lado se pasa un fluido caliente, preferiblemente a una temperatura situada dentro de la gama de valores que va desde 50 hasta 100°C.

[0038] Basicamente, los sistemas de enfriamiento instantaneo conocidos constan de una camara (de vado) a cuyo interior se aporta la suspension. El agua de la suspension se evaporara en dependencia de la temperatura y del vado. La evaporacion redunda en un incremento del contenido de solidos. Simultaneamente tendra lugar el enfriamiento.

[0039] A este respecto, la temperatura de la suspension acuosa a la entrada del molino puede ser de 20 a 80°C, y preferiblemente de 20 - 50°C, y a la salida del molino, preferiblemente de 80 a 105°C.

[0040] Asf, la temperatura de la suspension acuosa a la entrada del enfriador instantaneo puede ser de 70 a 105°C, tal como p. ej. de 95°C, y a la salida del enfriador instantaneo puede ser de menos de 60 a 30°C, tal como p. ej. de 35°C.

[0041] Ventajosamente, la suspension acuosa se expone a una presion reducida, y preferiblemente a una presion de 200 a 500 mbares, y mas preferiblemente de 250 a 400 mbares, y con la maxima preferencia dicha suspension acuosa es expuesta a una presion de 288 a 360 mbares, tal como p. ej. de 300 a 350 mbares.

[0042] El contenido final de solidos de la suspension acuosa obtenida tras el paso d) preferiblemente es de un 79 a un 85% en peso, especialmente de un 79,5 a un 84% en peso, y mas preferiblemente de un 80 a un 83% en peso, tal como p. ej. de un 82% en peso.

[0043] Con respecto al contenido inicial de solidos del paso b), se prefiere por consiguiente que el contenido final de solidos de la suspension acuosa tras el paso d) sea al menos un 1% en peso, preferiblemente al menos un 2% en peso, y mas preferiblemente al menos un 3% en peso mas alto que el contenido inicial de solidos de la suspension acuosa obtenida en el paso b).

[0044] En una realizacion especialmente preferida, el contenido inicial de solidos de una suspension acuosa de material mineral de un 76 a un 78% en peso es aumentado hasta un porcentaje de un 80 a un 81% en peso mediante el procedimiento de la presente invencion, en donde el material mineral preferiblemente es triturado de forma tal que mientras que inicialmente las de un 66% en peso de las partfculas de material mineral tienen un diametro esferico equivalente < 10 pm, el de un 36 a un 65% en peso del material mineral final producido segun el procedimiento de la presente invencion tiene un diametro esferico equivalente < 2 pm, y preferiblemente incluso < 1 pm.

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[0045] Ademas, en una realizacion especialmente preferida la viscosidad Brookfield de la suspension acuosa final tras el paso d) segun medicion efectuada a 23°C tras 1 minuto de agitacion mediante el uso de un viscosfmetro BrookfiledMF, modelo RVT, a temperatura ambiente y a una velocidad de rotacion de 100 rpm con el husillo apropiado, es de 50 a 1000 mPaseg., preferiblemente de 100 a 750 mPaseg., mas preferiblemente de 150 a 600 mPaseg., y con la maxima preferencia de 200 a 460 mPaseg., tal como p. ej. de 300 mPaseg.

[0046] Un segundo aspecto de la presente invencion es la provision de una suspension acuosa de material(es) mineral(es) con alto contenido de solidos obtenida mediante el procedimiento que se ha descrito anteriormente.

[0047] A este respecto, una suspension acuosa de material mineral con alto contenido de solidos obtenida mediante el procedimiento de la presente invencion con especial preferencia tiene un contenido de solidos de un 80 a un 81% en peso, en donde de un 36 a un 65% en peso del material mineral tiene un diametro esferico equivalente < 2 pm, y preferiblemente incluso < 1 pm.

[0048] Ademas, un tercer aspecto de la presente invencion es el uso de la suspension acuosa de materiales minerales con alto contenido de solidos obtenida mediante el procedimiento anteriormente descrito en papel, colores de recubrimiento de papel, pinturas y plasticos.

[0049] Los siguientes ejemplos y experimentos sirven para ilustrar la presente invencion y no deberan limitarla en modo alguno.

EJEMPLOS:

Ejemplo Comparativo 1:

[0050] Carbonato calcico natural molido (caliza de Orgon, Francia) el 66% en peso del cual tema un diametro esferico equivalente < 10 pm fue puesto en suspension en agua junto con un 0,07% en peso, sobre la base del peso en seco de carbonato calcico, de un poliacrilato sodico de Mw = 3500 g/mol hasta ser alcanzado un contenido de solidos de un 76% en peso sobre la base del peso total de la suspension.

[0051] La suspension acuosa resultante fue molida en un molino humedo cilmdrico vertical de 7 m3 de volumen, usando 15 toneladas de medio abrasivo de dioxido de circonio que tema un diametro medio de aproximadamente 1 - 2 mm, usando adicional dispersante (poliacrilato de Mw = 5500 g/mol, en donde los de un 70% molar de los grupos carboxflicos estan neutralizados con sodio, y los de un 30% molar lo estan con calcio) en una cantidad de un 0,15% en peso, sobre la base del peso en seco de carbonato calcico, hasta que las de un 62% en peso de las partfculas de carbonato calcico tuvieron un diametro esferico equivalente < 2 pm, y las de un 36% en peso lo tuvieron < 1 pm, respectivamente. La superficie espedfica del carbonato calcico seco, segun medicion efectuada por el metodo de BET, era de 7,1 m2/g.

[0052] A continuacion, la suspension de carbonato calcico molido fue centrifugada continuamente en una centnfuga continua convencional a una velocidad de 1200 rpm.

[0053] La suspension acuosa centrifugada, que tema un contenido de solidos de un 76% en peso, fue aportada a un enfriador instantaneo de funcionamiento continuo. La velocidad de aportacion fue ajustada para alcanzar aproximadamente un 80% en peso de solidos de lechada a la salida, y se efectuo concentracion en las condiciones siguientes:

• Presion en la parte superior del enfriador instantaneo:

• Presion en la parte inferior del enfriador instantaneo:

• Temperatura a la entrada del enfriador instantaneo:

• Temperatura a la salida del enfriador instantaneo:

288 mbares 350 mbares 83°C 39°C

[0054] El contenido final de solidos tras el paso de concentracion se determino que era de un 80% en peso secando 20 g de la suspension en un horno a 110°C hasta la constancia de peso ± 0,1% en peso.

[0055] La viscosidad Brookfield de la suspension acuosa final medida tras 1 minuto de agitacion mediante el uso de un viscosfmetro BrookfieldMF modelo RVT a temperatura ambiente y a una velocidad de rotacion de 100 rpm con un husillo del N° 3 a la salida del enfriador instantaneo era de 150 mPaseg.; de 153 mPaseg. tras 24 horas, y de 162 mPaseg. tras 3 dfas.

Ejemplo 2:

[0056] Carbonato calcico natural molido (caliza de Orgon, Francia) el 66% en peso del cual tema un diametro esferico equivalente < 10 pm fue puesto en suspension en agua junto con un 0,07% en peso, sobre la base del peso en seco de

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carbonato calcico, de un poliacrilato sodico de Mw = 3500 g/mol hasta haber sido alcanzado un contenido de solidos de un 78% en peso sobre la base del peso total de la suspension.

[0057] La suspension acuosa resultante fue molida en un molino humedo cilmdrico vertical de 7 m3 de volumen, usando 15 toneladas de medio abrasivo de dioxido de circonio que tema un diametro medio de aproximadamente 1-2 mm, usando dispersante (poliacrilato de Mw = 5500 g/mol, en donde los de un 70% molar de los grupos carboxflicos estan neutralizados con sodio, y los de un 30% molar lo estan con calcio) en una cantidad de un 0,15% en peso, sobre la base del peso en seco de carbonato calcico. Luego se realizo una segunda pasada de molienda en un molino humedo cilmdrico vertical de 7 m3 de volumen, usando 15 toneladas de medio abrasivo de dioxido de circonio que tema un diametro medio de aproximadamente 0,7 - 1,5 mm, usando adicional dispersante (poliacrilato de Mw = 5500 g/mol, en donde los de un 50% molar de los grupos carboxflicos estan neutralizados con sodio, y los de un 50% molar lo estan con magnesio) en una cantidad de un 0,55% en peso, sobre la base del peso en seco de carbonato calcico, y de un 0,02% en peso sobre la base del peso en seco de carbonato calcico de cal (> 97% en peso de Ca(OH)2), hasta que las de un 65% en peso de las partmulas de carbonato calcico tuvieron un diametro esferico equivalente < 1 um. La superficie espedfica del carbonato calcico seco, segun medicion efectuada por el metodo de BET, era de 12,5 m2/g.

[0058] A continuacion, la suspension de carbonato calcico molido fue centrifugada continuamente en una centnfuga continua convencional a una velocidad de 1300 rpm.

[0059] La suspension acuosa centrifugada que tema un contenido de solidos de un 78% en peso fue aportada a un enfriador instantaneo de funcionamiento continuo. La velocidad de aportacion fue ajustada para alcanzar aproximadamente un 80% en peso de solidos de lechada a la salida, y se efectuo concentracion en las condiciones siguientes:

• Presion en la parte superior del enfriador instantaneo:

• Presion en la parte inferior del enfriador instantaneo:

• Temperatura a la entrada del enfriador instantaneo:

• Temperatura a la salida del enfriador instantaneo:

300 mbares 360 mbares 81°C 36°C

[0060] El contenido final de solidos tras el paso de concentracion se determino que era de un 80% en peso secando 20 g de la suspension en un horno a 110°C hasta la constancia de peso ± 0,1% en peso.

[0061] La viscosidad Brookfield de la suspension acuosa final medida tras 1 minuto de agitacion mediante el uso de un viscosfmetro BrookfieldMF modelo RVT a temperatura ambiente y a una velocidad de rotacion de 100 rpm con un husillo del N° 3 a la salida del enfriador instantaneo era de 460 mPaseg.; y de 575 mPaseg. tras 6 dfas.

Claims

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20

25 2.

30
3.

35
4.

40
5.

45

50 6.

55
7.

REIVINDICACIONES

Procedimiento de fabricacion de suspensiones acuosas de material(es) mineral(es) con alto contenido de solidos que comprende los pasos de:

a) proveer al menos un material mineral,

b) preparar una suspension acuosa que comprenda al material mineral que es al menos uno del paso a),

c) moler el material mineral de la suspension acuosa resultante del paso b),

d) concentrar la suspension acuosa de material mineral molido del paso c) mediante enfriamiento instantaneo, caracterizado por el hecho de que

- se anade a la suspension acuosa del paso b) al menos un agente dispersante, en donde el agente dispersante que es al menos uno es anadido completamente antes del paso de molienda c), o bien por pasos antes del paso de molienda c) o durante el mismo, o antes del paso de molienda c) y durante el mismo y/o despues del mismo, en donde el agente dispersante que es al menos uno es seleccionado independientemente de entre los miembros del grupo que consta de homopolfmeros o copolfmeros de acidos policarboxflicos tales como acidos acnlicos o metacnlicos o acido maleico; y/o sus sales, como p. ej. sales acidas parcial o completamente neutralizadas con sodio, litio, potasio, amonio, calcio, magnesio, estroncio y/o aluminio o mezclas de los mismos, y preferiblemente con sodio, calcio y magnesio; o derivados de tales acidos tales como esteres basados p. ej. en acido acnlico, acido metacnlico, acido maleico, acido fumarico o acido itaconico, como p. ej. acrilamida o esteres acnlicos tales como metacrilato de metilo, o mezclas de los mismos; fosfatos alcalinos; o mezclas de los mismos, y en donde

- antes del paso c), durante el mismo o despues del mismo, pero antes del paso d), es anadido a la suspension acuosa del paso b) al menos un oxido y/o hidroxido alcalinoterreo, y en donde

- el contenido final de solidos de la suspension acuosa obtenida tras el paso d) es de un 80 a un 85% en peso.

Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que el material mineral que es al menos uno es seleccionado de entre los miembros del grupo que consta de carbonato calcico natural (GCC) tal como marmol, tiza y caliza; carbonato calcico precipitado (PCC) tal como PCC aragomtico, PCC vatentico y/o PCC calcftico, y especialmente PCC prismatico, romboedrico o escalenoedrico; carbonato calcico modificado en superficie; dolomita; talco; bentonita; arcilla; magnesita; blanco saten; sepiolita, huntita, diatomita; silicatos, y mezclas de los mismos.

Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por el hecho de que las de un 40 a un 85% en peso, preferiblemente las de un 45 a un 80% en peso, mas preferiblemente las de un 50 a un 75% en peso, y con la maxima preferencia las de un 60 a un 70% en peso, tal como p. ej. las de un 65% en peso de las partfculas de material mineral que es al menos uno en el paso a) tienen un diametro esferico equivalente < 10 pm.

Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que la suspension acuosa, antes del paso d), tiene un contenido de solidos que va de mas de un 70 a un 80% en peso, preferiblemente de un 72 a un 79% en peso, mas preferiblemente de un 74 a un 78% en peso, y con la maxima preferencia de un 76 a un 78% en peso, sobre la base del peso total de la suspension.

Procedimiento segun la reivindicacion 4, caracterizado por el hecho de que la cantidad total del agente dispersante que es al menos uno que es anadida antes del paso de molienda c), o bien antes del paso c) y durante el mismo, o bien antes del paso molienda c) y durante el mismo y/o despues del mismo, es de aproximadamente un 0,01 a un 1,25% en peso, preferiblemente de un 0,05 a un 1% en peso, mas preferiblemente de un 0,1 a un 0,7% en peso, y con la maxima preferencia de un 0,3 a un 0,5% en peso, sobre la base del peso en seco del material mineral.

Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el peso molecular Mw del agente dispersante que es al menos uno esta situado dentro de la gama de pesos moleculares que va desde 1000 hasta 15000 g/mol, preferiblemente esta situado dentro de la gama de pesos moleculares que va desde 3000 hasta 7000 g/mol, siendo p. ej. de 3500 g/mol, y con la maxima preferencia esta situado dentro de la gama de pesos moleculares que va desde 4000 hasta 6000 g/mol, siendo p. ej. de 5500 g/mol.

Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el oxido y/o hidroxido alcalinoterreo anadido a la suspension acuosa del paso b) antes del paso c), durante el mismo o bien despues del mismo, pero antes del paso d), es cal y/o dolomita quemada.

Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el oxido y/o hidroxido alcalinoterreo es anadido en una cantidad que va desde aproximadamente un 0,001 hasta un 0,1% en peso, preferiblemente desde un 0,005 hasta un 0,07% en peso, mas preferiblemente desde un 0,007

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hasta un 0,05% en peso, y con la maxima preferencia desde un 0,01 hasta un 0,03% en peso, siendo p. ej. de un 0,02% en peso, sobre la base del peso en seco del material mineral.
9. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el paso c) es realizado varias veces.
10. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que las de un 20 a un 70% en peso, preferiblemente las de un 36 a un 68% en peso, y mas preferiblemente las de un 40 a un 60% en peso, tal como p. ej. las de un 50% en peso de las partfculas del material mineral que es al menos uno tienen un tamano de partfculas < 2 pm tras del paso c).
11. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que las de un 10 a un 90% en peso, preferiblemente las de un 20 a un 80% en peso, mas preferiblemente las de un 36 a un 75% en peso, especialmente las de un 40 a un 70% en peso, y con la maxima preferencia las de un 50 a un 65% en peso, tal como p. ej. las de un 55% en peso de las partfculas del material mineral que es al menos uno tienen un tamano de partfculas < 1pm tras del paso c).
12. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que tras el paso de molienda c) la suspension acuosa de material mineral molido es sometida a un paso de separacion, p. ej. por medio de tamizado, filtracion o centrifugacion.
13. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que en el paso d) es aportado calor que permite que se evapore agua de la suspension acuosa, en donde este calor es generado por el anterior paso de molienda c) o bien es aportado externamente.
14. Procedimiento segun la reivindicacion 13, caracterizado por el hecho de que la temperatura de la suspension acuosa a la entrada del enfriador instantaneo es de 70 a 105°C, tal como p. ej. de 95°C, y a la salida del enfriador instantaneo es de menos de 60 a 30°C, tal como p. ej. de 35°C.
15. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que en el paso d) la suspension acuosa es expuesta a presion reducida, y preferiblemente a una presion de 200 a 500 mbares, mas preferiblemente de 250 a 400 mbares, y con la maxima preferencia a una presion de 288 a 360 mbares, tal como p. ej. a una presion de 300 a 350 mbares.
16. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el

contenido final de solidos de la suspension acuosa obtenida tras el paso d) es de un 82 a un 84% en peso, siendo p. ej. de un 83% en peso.
17. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el contenido final de solidos de la suspension acuosa tras el paso d) es al menos un 1% en peso, preferiblemente al menos un 2% en peso, y mas preferiblemente al menos un 3% en peso mas alto que el contenido inicial de solidos de la suspension acuosa obtenida en el paso b).
18. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que la viscosidad Brookfield medida a 23°C tras 1 minuto de agitacion a 100 rpm de la suspension acuosa final tras el paso d) es de 50 a 1000 mPaseg., preferiblemente de 100 a 750 mPaseg., mas preferiblemente de 150 a 600 mPaseg., y con la maxima preferencia de 200 a 460 mPa seg., siendo p. ej. de 300 mPa seg.
19. Suspension acuosa de material(es) mineral(es) con alto contenido de solidos obtenida mediante el

procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, en donde el contenido final de solidos de la

suspension acuosa obtenida tras el paso d) es un 83 a un 85% en peso.
20. Uso de la suspension acuosa de materiales minerales con alto contenido de solidos obtenida mediante el procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18 en papel, colores de recubrimiento de papel, pinturas y plasticos, en donde el contenido final de solidos de la suspension acuosa obtenida tras el paso d) es de un 83 a un 85% en peso.