ES2643852T3 - Método y sistema para tratar lignina, un producto que comprende lignina y un método para fabricar un producto que comprende lignina - Google Patents

Método y sistema para tratar lignina, un producto que comprende lignina y un método para fabricar un producto que comprende lignina Download PDF

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ES2643852T3
ES2643852T3 ES13718603.7T ES13718603T ES2643852T3 ES 2643852 T3 ES2643852 T3 ES 2643852T3 ES 13718603 T ES13718603 T ES 13718603T ES 2643852 T3 ES2643852 T3 ES 2643852T3
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Suvi Pietarinen
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Description

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DESCRIPCION
Metodo y sistema para tratar lignina, un producto que comprende lignina y un metodo para fabricar un producto que comprende lignina
Campo de la invencion
Esta invencion se refiere a un metodo y a un sistema para tratar lignina. Ademas, esta invencion se refiere a un producto que comprende lignina y un metodo para fabricar producto que comprende lignina.
Antecedentes de la invencion
La lignina es una sustancia organica que se encuentra en los tejidos de las plantas. La lignina se une, por ejemplo, a las celulas, las fibras y los vasos que constituyen la madera u otra planta y, por lo tanto, produce paredes celulares robustas y fuertes. Es uno de los polfmeros organicos mas abundantes y la segunda fuente de carbono renovable mas abundante en la Tierra, despues de la celulosa. La lignina es un biopolfmero bastante inusual debido a su heterogeneidad, es decir, las ligninas muestran cierta variacion en su composicion qmmica. La definicion comun a todas es un polfmero de red dendntica de unidades basicas de fenilpropeno.
Es posible extraer la lignina para una variedad de usos cuando las plantas se tratan para diversos fines industriales. Por ejemplo, en la fabricacion de papel, la lignina se elimina de la pulpa cuando se fabrica papel blanqueado de alta calidad. En este caso, la lignina eliminada se quema a menudo proporcionando energfa para hacer funcionar el molino, porque la lignina produce una gran cantidad de energfa (mas que la celulosa) cuando se quema.
Sumario de la invencion
La presente invencion describe un metodo y un sistema para tratar lignina. La invencion describe ademas un metodo para fabricar un producto que comprende lignina. Ademas, esta invencion describe un producto que comprende polvo de lignina.
El producto que comprende polvo de lignina es un material compuesto, una pelfcula de barrera, una briqueta, un granulo o un carton marron.
La lignina se ha utilizado tfpicamente como una torta o un pequeno agregado porque el polvo de la lignina es un material explosivo y, por lo tanto, la molienda de aglomerados de lignina en partfculas pequenas ha sido un gran reto.
Si el polvo de lignina comprende grandes aglomerados, puede ser imposible mezclar el polvo de lignina uniformemente con otras materias primas, especialmente con contenidos en lignina menores que el 2 %. Asf, en este caso, el contenido en lignina del producto puede ser localmente alto y, por otro lado, no haber lignina en algunas posiciones. De acuerdo con la presente invencion, se puede fabricar polvo de lignina y productos que comprendan polvo de lignina.
Los aspectos de la invencion se caracterizan por lo indicado en las reivindicaciones 1, 10, 11 y 12, independientes. Se describen varias realizaciones de la invencion en las reivindicaciones dependientes.
El metodo para tratar la lignina comprende las siguientes etapas:
• alimentar material de lignina al sistema,
• disminuir el tamano de partfcula del material de lignina en un dispositivo de molienda con el fin de fabricar polvo de lignina con una distribucion de tamano de partfcula en la que al menos el 85 % en peso de los aglomerados y las partfculas de lignina es menor que 300 micrometres,
• aumentar el contenido en solidos secos del material de lignina al menos 5 unidades porcentuales, mas preferiblemente al menos 10 o al menos 15 unidades porcentuales y lo mas preferiblemente al menos 20 o al menos 25 unidades porcentuales al tiempo que disminuya el tamano de partreula en el dispositivo de molienda y
• suministrar aire o gas inerte calentado al dispositivo de molienda.
Preferiblemente, al menos el 90% de los aglomerados y las partreulas de lignina en el polvo de lignina tiene un tamano menor que 200 micrometros, mas preferiblemente al menos el 95 % de los aglomerados y las partreulas de lignina en el polvo de lignina tiene un tamano menor que 100 micrometros.
Ventajosamente, el contenido en materia seca del material de lignina aumenta al menos 10 unidades porcentuales durante el procedimiento de molienda en el dispositivo de molienda. El contenido en solidos secos del material de lignina introducido en el sistema esta preferiblemente entre 40 y 90 %. El contenido en solidos secos del polvo fabricado esta preferiblemente entre 80 y 100 %.
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Ventajosamente, el dispositivo de molienda es un molino de rotor. El dispositivo de molienda comprende preferiblemente un rotor y la temperatura de una superficie del rotor durante el procedimiento de pulverizacion es menor que la temperatura de transicion vttrea del material de lignina. En un ejemplo, el dispositivo de molienda es un molino de martillos.
El sistema para tratar lignina comprende:
• un aparato adaptado para alimentar material de lignina al sistema,
• un dispositivo de molienda que esta dispuesto:
o para disminuir el tamano de los aglomerados y/o las partfculas de lignina con el fin de obtener polvo de lignina con una distribucion de tamano de partfcula en la que al menos el 85% en peso de los aglomerados y las partfculas de lignina tenga un tamano menor que 300 micrometros y
o para aumentar el contenido en solidos secos del material de lignina al menos 5 unidades porcentuales al tiempo que disminuya el tamano de partfcula en el dispositivo de molienda y
• medios para suministrar aire o gas inerte calentado al dispositivo de molienda.
Ventajosamente, el polvo de lignina de acuerdo con la presente invencion tiene una distribucion de tamano de partfcula en la que al menos el 85 % en peso de los aglomerados y las partfculas de lignina es menor que 300 micrometros, mas preferiblemente al menos el 90 % en peso de los aglomerados y las partfculas de lignina es menor que 200 micrometros y lo mas preferiblemente al menos el 95 % en peso de los aglomerados y las partfculas de lignina es menor que 100 micrometros. Ventajosamente, el contenido en humedad del polvo de lignina fabricado es menor que 60 %, mas preferiblemente menor que 40 % y lo mas preferiblemente menor que 20 %, es decir, lo mas ventajosamente, el polvo de lignina tiene un contenido en solidos secos entre 80 y 100 %.
El polvo de lignina se puede usar, por ejemplo,
• como aditivo, tal como un aglutinante, o
• como fuente de energfa.
Un metodo para fabricar un producto que comprende polvo de lignina comprende las siguientes etapas:
• alimentar la primera materia prima a un sistema, materia prima que puede comprender, por ejemplo, madera, polvo de madera, polfmero plastico y/o alimentacion animal,
• alimentar la segunda materia prima al sistema, segunda materia prima que comprende polvo de lignina obtenible a partir de material de lignina por disminucion del tamano de partfcula del material de lignina en un dispositivo de molienda y con una distribucion de tamano de partfcula en la que al menos el 95 % en peso de los aglomerados y las partfculas de lignina es menor que 100 micrometros y el contenido en materia seca de los aglomerados y las partfculas de lignina es al menos el 60 % y
• conformar el producto que comprende la primera y la segunda materia prima, siendo la cantidad del polvo de lignina al menos el 0,1 % en peso del peso seco del producto.
Aunque no forma parte de la invencion, ventajosamente un sistema para fabricar un producto comprende:
• un aparato adaptado para alimentar la primera materia prima y la segunda materia prima al sistema, segunda materia prima que comprende polvo de lignina con una distribucion de tamano de partroula en la que al menos el 85 % en peso de los aglomerados y las partfculas de lignina es menor que 300 micrometros,
• medios para mezclar la primera materia prima con la segunda materia prima para obtener una mezcla, tal como un mezclador, y
• un aparato adaptado para conformar el producto a partir de la mezcla, en el que el producto comprende al menos el 0,1 % en peso de dicho polvo de lignina.
El producto de acuerdo con la presente invencion comprende polvo de lignina obtenible a partir de material de lignina mediante la disminucion del tamano de partroula de material de lignina en un dispositivo de molienda, comprendiendo el polvo de lignina aglomerados y partroulas de lignina; el producto es uno de un granulo, un material compuesto, una pelroula de barrera, una briqueta y un carton marron; al menos el 95 % en peso de los aglomerados y las partroulas de lignina es menor que 100 micrometros; el contenido en materia seca de los aglomerados y las partroulas de lignina es al menos 60 % y tiene un contenido en lignina de al menos 0,1 % en peso. Lo mas
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preferiblemente, al menos el 95 % en peso de los aglomerados y las partfculas de lignina es menor que 50 micrometros. Ventajosamente, el producto es:
un material compuesto, que comprende preferiblemente el polvo de lignina entre 0,1 y 50 % en peso,
una pelfcula de barrera, que comprende preferiblemente el polvo de lignina entre 0,1 y 30 % en peso,
un granulo, que comprende preferiblemente el polvo de lignina entre 0,1 y 20 % en peso,
una briqueta, que comprende preferiblemente el polvo de lignina entre 0,1 y 20 % en peso,
un granulado, que comprende preferiblemente el polvo de lignina entre 0,1 y 50 % en peso,
un tablero de partfculas, que comprende preferiblemente el polvo de lignina entre 0,5 y 20 % en peso o
un carton marron, que comprende preferiblemente el polvo de lignina entre 0,5 y 20 % en peso.
En un ejemplo, el producto es un granulo o una briqueta. En este caso, el aparato adaptado para conformar el producto comprende un dispositivo de granulacion o un dispositivo para fabricar briquetas para conformar el granulo o la briqueta que comprende polvo de lignina de 0,1 a 20 % en peso.
Descripcion de los dibujos
A continuacion, la invencion se ilustrara mediante dibujos en los que:
La fig. 1a muestra una realizacion de ejemplo del procedimiento de pulverizacion en vista esquematica
reducida,
La fig. 1b muestra una realizacion de ejemplo del procedimiento de fabricacion del producto que comprende
polvo de lignina en vista esquematica reducida,
Las figs. 2-14 muestran fotos y resultados de pruebas experimentales, en las que:
La fig.
2 muestra
La fig.
3 muestra
La fig.
4a muestra
La fig.
4b muestra
La fig.
4c muestra
La fig.
5a muestra
Gap,
La fig.
5b muestra
La fig.
6 muestra
La fig.
7 muestra
La fig.
8 muestra
patata,
La fig.
9 muestra
muestra la distribucion de tamano de partfcula modificada de la lignina y el almidon, Las figs. 10a - b muestran tamanos de partfcula de polvo de madera,
muestra la durabilidad de los granulos como una funcion de la cantidad aditiva, muestra la durabilidad del granulo frente a la temperatura de la matriz, muestra la cantidad de azufre, muestra la cantidad de azufre y cinc, muestra la cantidad de ceniza, muestra la cantidad de cromo y cobre y
La
fig. 11a
La
fig. 11b
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fig. 12a
La
fig. _Q CM
La
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fig. 13b
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La fig. 14 muestra cantidades de potasio y sodio.
Descripcion detallada de la invencion
En la siguiente descripcion, todos los porcentajes son en peso seco, si no se indica lo contrario.
En esta solicitud se utilizan los siguientes numeros de referencia:
11 material de lignina para pulverizar,
12 lignina en polvo, es decir, la primera materia prima de un producto,
13 segunda(s) materia(s) prima(s) del producto,
14 producto que comprende lignina,
15 aire caliente,
20 dispositivo suministrador para el procedimiento de pulverizacion,
22 dispositivo de filtrado,
27 calentador de aire,
30 dispositivo de molienda y
40 aparato adaptado para fabricar el producto que comprende polvo de lignina.
La lignina es polifenol que puede formar enlaces fuertes. Es un material relativamente hidrofobo y el segundo biopolfmero mas comun en la naturaleza. La cantidad de lignina vana en las plantas. Por ejemplo, los arboles boreales tienen tfpicamente alrededor del 20-30 por ciento de lignina, pero, por ejemplo, en cascara de coco (coco), el contenido en lignina puede ser mas del 45 por ciento. Las ligninas muestran cierta variacion en su composicion qmmica. La definicion comun a todas es un polfmero de red dendntica de unidades basicas de fenilpropeno.
El material de lignina puede separarse de cualquier material vegetal que contenga lignina, es decir, cualquier material vegetal que contenga celulosa. El material vegetal puede ser madera. La madera puede ser de arboles de madera blanda como pfcea, pino, abeto, alerce, abeto douglas y/o cicuta o de arboles de madera dura como abedul, alamo temblon, alamo, aliso, eucalipto o acacia o de una mezcla de madera(s) blanda(s) y/o madera(s) dura(s). El material que no es madera puede ser de residuos agncolas, hierbas u otras sustancias vegetales tales como paja, hojas, corteza, semillas, cascos, flores, verduras o frutas de algodon, mafz, trigo, avena, centeno, cebada, arroz, lino, canamo, canamo de Manila, canamo sisal, yute, ramio, kenaf, bagazo, bambu o cana o de una mezcla de material(es) no maderero(s) y/o material(es) de madera.
La lignina puede precipitarse del licor negro de una fabrica de pasta kraft mediante un procedimiento de dioxido de carbono, despues de lo cual puede filtrarse a presion, dispersarse, lavarse con acido con acido sulfurico y finalmente filtrarse a presion y lavarse con agua. Despues de estas etapas, la lignina esta en forma de tortas de masa filtrante.
El material de lignina tambien se puede separar usando un procedimiento de separacion de lignina, tal como Lignoboost o similar. Tfpicamente, la lignina separada esta en forma de una torta de lignina o un pequeno agregado de lignina. La torta de lignina o el pequeno agregado de lignina que se va a pulverizar tiene preferiblemente un tamano entre 5-150 mm, pero el tamano puede variar.
La figura 1a describe un ejemplo de un sistema en el que se suministra el material 11 de lignina para pulverizar a un procedimiento de pulverizacion. La figura 1a muestra el material de lignina para pulverizar 11, el polvo 12 de lignina, el aire 15 calentado, un dispositivo 20 de suministro para el procedimiento de pulverizacion, un dispositivo 22 de filtracion, un calentador 27 de aire y un dispositivo 30 de molienda.
Ventajosamente, se suministra el material de lignina para pulverizar al sistema de pulverizacion y al dispositivo 30 de molienda, en el mismo mediante el dispositivo 20 de suministro. El aire se calienta preferiblemente mediante un calentador 27 de aire, tal como un intercambiador de calor, despues de lo cual el aire 15 calentado es conducido al dispositivo 30 de molienda. En un ejemplo, el aire 15 caliente se genera por medio de un intercambiador de calor procedente del calor residual de una fabrica de pasta. Despues de la etapa de molienda, el material de lignina en polvo se transporta preferiblemente al dispositivo 22 de filtracion, en el que el material de lignina se separa del aire en circulacion.
Ademas, el sistema comprende preferiblemente un ventilador, un silenciador, un tubo, una bomba y/o valvulas, tales como una valvula rotatoria, una valvula de charnela y una valvula de barrera contra explosiones.
El material 11 de lignina se trata mecanicamente usando tecnologfa de molienda para conseguir lignina en polvo. El material 11 de lignina para pulverizar puede estar en forma de tortas o pequenos agregados de lignina filtrados a
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presion. Preferiblemente, el material de lignina que se suministra al dispositivo 30 de molienda tiene un contenido en solidos secos (antes del procedimiento de molienda) entre 40 y 90 %, mas preferiblemente entre 60 y 80 %.
Ventajosamente, el dispositivo 30 de molienda es un molino de rotor, un molino de martillos, un molino de piedra o un molino de aire. El sistema comprende al menos un dispositivo 30 de molienda, preferiblemente uno, dos, tres o cuatro dispositivos 30 de molienda. Si se utiliza el molino de martillos, el sistema comprende preferiblemente al menos dos dispositivos de molienda, preferiblemente dos o cuatro dispositivos de molienda.
En una realizacion ventajosa, el dispositivo 30 de molienda comprende un pequeno volumen de aire dentro del rotor. Por lo tanto, el dispositivo 30 de molienda de acuerdo con la presente invencion puede funcionar bien con el polvo de lignina explosivo.
El dispositivo 30 de molienda es preferiblemente un molino de rotor tal como un molino de tipo long gap o un molino de ultrarrotor. Alternativamente o adicionalmente, al menos un dispositivo 30 de molienda puede ser un molino de martillos.
Se pueden usar uno, dos, tres, cuatro o cinco de los siguientes para controlar el procedimiento de molienda:
• un tipo del dispositivo de molienda,
• velocidad del rotor del dispositivo de molienda,
• un volumen de aire dentro del rotor del dispositivo de molienda,
• cantidad de oxfgeno dentro del rotor del dispositivo de molienda y
• cantidad de gas inerte suministrada dentro del rotor del dispositivo de molienda.
El dispositivo 20 de suministro es preferiblemente un tornillo. En un ejemplo ventajoso, se utiliza un molino de rotor como dispositivo 30 de molienda y se suministra directamente el material de lignina a la seccion del rotor del molino de rotor mediante el tornillo.
El contenido en humedad del material de lignina disminuye preferiblemente significativamente en el dispositivo 30 de molienda durante el procedimiento de pulverizacion. Preferiblemente, el contenido en humedad del material de lignina disminuye al menos 5 o al menos 10 unidades porcentuales, mas preferiblemente al menos 15 o al menos 20 unidades porcentuales y lo mas preferiblemente al menos 25 unidades porcentuales en el dispositivo 30 de molienda.
En un ejemplo ventajoso, el contenido en solidos secos del material 11 de lignina que se va a pulverizar esta entre 60 y 80 % cuando se alimenta el material de lignina al dispositivo 30 de molienda.
De manera ventajosa, el contenido en solidos secos del polvo de lignina que sale del dispositivo de molienda es al menos 40 % o al menos 60, mas preferiblemente entre 80 y 100 % o entre 85 y 99,9 % y lo mas preferiblemente entre 90 y 95 %.
Ventajosamente, el polvo 12 de lignina de acuerdo con la invencion tiene una distribucion de tamano de partfcula en la que al menos el 85 % o al menos el 90 %, mas preferiblemente al menos el 95 % o al menos el 97 % y lo mas preferiblemente al menos el 99 % o al menos el 100 % de los aglomerados y las partfculas tiene un tamano menor que 300 micrometros o menor que 200 micrometros, mas preferiblemente menor que 150 micrometros o menor que 100 micrometros y, lo mas preferiblemente, menor que 70 micrometros o menor que 50 micrometros. Por ejemplo, si se utiliza el material de lignina como aditivo, debe tener partfculas y aglomerados lo suficientemente pequenos para poder trabajar eficazmente como aglutinante y mezclarse eficientemente con otras materias primas utilizadas.
En un ejemplo, se suministra gas inerte, preferiblemente nitrogeno, al dispositivo 30 de molienda y se utiliza en el mismo durante el procedimiento de molienda. El gas inerte se utiliza preferiblemente si el dispositivo 30 de molienda tiene un gran espacio de aire. Ventajosamente, se utiliza un dispositivo de molienda con un pequeno espacio de aire, tal como un molino de rotor. En este caso, el gas inerte no se utiliza preferiblemente para evitar mayores costes de fabricacion.
La figura 1b muestra, en vista esquematica reducida, una realizacion de ejemplo del procedimiento de fabricacion del producto que comprende lignina en polvo. El polvo 12 de lignina y otras materias 13 primas se transportan al sistema para fabricar un producto 14 que comprenda polvo 12 de lignina.
Ventajosamente, el producto que comprende polvo 12 de lignina es:
• un material compuesto,
• una barrera,
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• un granulo,
• una briqueta o
• un carton marron.
El polvo de lignina se puede usar, por ejemplo,
• como aditivo, tal como un aglutinante o
• como fuente de energfa.
La lignina, especialmente si se usa como aditivo, debe tener distribuciones de aglomerado y tamano de partfcula lo suficientemente pequenas como para poder actuar eficazmente como aglutinante. Ventajosamente, el producto comprende polvo de lignina con una distribucion de tamano de partfcula en la que al menos el 85 % o al menos el 90 %, mas preferiblemente al menos el 95 % o al menos el 97 % y lo mas preferiblemente al menos el 99 % o al menos el 100 % de las partfculas de lignina y los aglomerados tiene un tamano menor que 300 micrometros o menor que 200 micrometros, mas preferiblemente menor que 150 micrometros o menor que 100 micrometros y lo mas preferiblemente menor que 70 micrometros o menor que 50 micrometros.
Por ejemplo, en combustibles, la lignina usada como aditivo puede unir a las partfculas mejorando la durabilidad y, ademas, mejorar la calidad del combustible, por ejemplo, las propiedades de combustion y el valor calonfico del combustible.
Ventajosamente, el polvo de lignina se utiliza como aditivo en granulos o briquetas. El polvo de lignina se puede usar, por ejemplo, como aditivo de tal manera que el polvo de lignina actua como aglutinante en el granulo o en la briqueta. Ademas, el polvo de lignina puede funcionar como fuente de energfa adicional.
La briqueta es preferiblemente una briqueta de madera. La cantidad de lignina en polvo en la briqueta esta preferiblemente entre 0,1 y 20 % o entre 0,2 y 10 %, mas preferiblemente entre 0,3 y 5 % o entre 0,4 y 2 % y lo mas preferiblemente entre 0,5 y 1 %. La cantidad de lignina usada en la briqueta depende tfpicamente del contenido en azufre de la lignina.
Una briqueta de acuerdo con la presente invencion, especialmente la briqueta de madera, es biocombustible densificado hecho con aditivo en polvo de lignina en forma de unidades cubiformes o cilmdricas, producidas por compresion de biomasa pulverizada. Las briquetas de biocombustible se fabrican ventajosamente en una prensa de embolo, siendo el contenido en humedad total preferiblemente menor que el 15 % de la masa en base humeda.
El granulo es preferiblemente un granulo de alimentacion o un granulo de madera. La cantidad de lignina en polvo en el granulo esta preferiblemente entre 0,1 y 20 % o entre 0,2 y 10 %, mas preferiblemente entre 0,3 y 5 % o entre 0,4 y 2 % y lo mas preferiblemente entre 0,5 y 1 %. La cantidad de lignina usada en el granulo depende tfpicamente del contenido en azufre de la lignina. Ventajosamente, el polvo de lignina para alimentar con el sistema de tratamiento de granulos tiene un contenido en solidos secos entre 60 y 100 %, mas preferiblemente entre 80 y 95 % y lo mas preferiblemente entre 85 y 92 %.
Un granulo segun la presente invencion, tal como el granulo de madera o el granulo de alimentacion, se fabrica tfpicamente a partir de biomasa pulverizada con aditivo de lignina en polvo. El granulo esta normalmente en forma cilmdrica. El granulo de madera de acuerdo con la presente invencion es preferiblemente biocombustible densificado hecho de biomasa lenosa pulverizada.
La granulacion puede realizarse por medios conocidos por un experto en la materia. La planta de granulacion puede comprender, por ejemplo, una torre de enfriamiento, una maquina de granulacion, dispositivos de alimentacion de aditivos, silos de materias primas y un dispositivo de molienda tal como un molino de martillos.
El procedimiento de produccion de granulos comprende ventajosamente al menos algunos de los aparatos mencionados a continuacion:
• dispositivo(s) suministrador(es) para alimentar el polvo de madera u otra materia o materias primas y la lignina en polvo,
• un primer mezclador, por ejemplo, molino de martillos, para mezclar los materiales suministrados para obtener una mezcla,
• medios de transporte de flujo de aire para transportar la mezcla,
• un dispositivo de separacion, tal como un ciclon, para separar el aire de la mezcla,
• un segundo mezclador para remezclar la mezcla,
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• medios de vapor y humectante con el fin de alcanzar un contenido en humedad predeterminado de la mezcla,
• un dispositivo de alimentacion para el dispositivo de granulacion, tal como un tomillo, para alimentar la mezcla al dispositivo de granulacion,
• un dispositivo de granulacion para obtener el producto 14,
• un dispositivo de refrigeracion y
• transportador para transportar el producto 14 a un almacen.
Ventajosamente, la longitud del granulo esta comprendida entre 5 mm y 50 mm, mas preferiblemente la longitud es menor que 45 mm y lo mas preferiblemente la longitud es menor que 40 mm. Tfpicamente, el granulo comprende extremos rotos. Una porcion de los granulos que tienen una longitud mayor que 40 mm es preferiblemente 1 % en peso como maximo. Ventajosamente, el diametro de los granulos es menor que 25 mm, mas preferiblemente menor que 12 mm y lo mas preferiblemente menor que 10 mm.
Ventajosamente, la cantidad de finos en los granulos (% en peso de partfculas que tienen un tamano de partfcula menor que 3,15 mm, norma CEN/TS 15149-1, valida en 2011) es de 5 % como maximo, mas preferiblemente 2 % como maximo y lo mas preferiblemente 1 % como maximo.
En un ejemplo, la cantidad de azufre (% en peso de base seca, norma CEN/TS 15289, valida en 2011) en el granulo o en la briqueta es de 0,20 % como maximo, mas preferiblemente 0,1 % como maximo y lo mas preferiblemente 0,08 % como maximo.
Ventajosamente, la cantidad de azufre (norma EN 15289, valida en 2011) en el granulo o en la briqueta es preferiblemente de 0,05 % en peso seco como maximo, mas preferiblemente de 0,04 % en peso seco como maximo y lo mas preferiblemente de 0,03 % en peso seco como maximo.
En un ejemplo, la cantidad de nitrogeno (% en peso de base seca, norma CEN/TS 15104, valida en 2011) en el granulo o en la briqueta es preferiblemente 3 % en peso seco como maximo, mas preferiblemente 2 % en peso seco como maximo y lo mas preferiblemente 1 % en peso seco como maximo.
Ventajosamente, la cantidad de nitrogeno (% en peso de base seca, norma EN 15104, valida en 2011) en el granulo o en la briqueta es preferiblemente de 1 % en peso seco como maximo, mas preferiblemente 0,5 % en peso seco como maximo y lo mas preferiblemente 0,3 % en peso seco como maximo.
En un ejemplo, la cantidad de cloro (% en peso de base seca, norma CEN/TS 15289, valida en 2011) en el granulo o en la briqueta es preferiblemente 0,1 % en peso seco como maximo, mas preferiblemente 0,07 % en peso seco como maximo y lo mas preferiblemente 0,03 % en peso seco como maximo.
Ventajosamente, la cantidad de cloro (% en peso de base seca, norma EN 15289, valida en 2011) en el granulo o en la briqueta es preferiblemente de 0,04 % en peso seco como maximo, mas preferiblemente de 0,03 % en peso seco como maximo y lo mas preferiblemente 0,02 % en peso seco como maximo.
La cantidad de arsenico (As, norma EN 15297, valida en 2011) en el granulo o en la briqueta es preferiblemente de 1 mg/kg seco como maximo.
La cantidad de cadmio (Cd, norma EN 15297, valida en 2011) en el granulo o en la briqueta es preferiblemente de 0,5 mg/kg seco como maximo.
La cantidad de cromo (Cr, norma EN 15297, valida en 2011) en el granulo o en la briqueta es preferiblemente de 10 mg/kg seco como maximo.
La cantidad de cobre (Cu, norma EN 15297, valida en 2011) en el granulo o en la briqueta es preferiblemente de 10 mg/kg seco como maximo.
La cantidad de plomo (Pb, norma EN 15297, valida en 2011) en el granulo o en la briqueta es preferiblemente de 10 mg/kg seco como maximo.
La cantidad de mercurio (Hg, norma EN 15297, valida en 2011) en el granulo o en la briqueta es preferiblemente de 0,1 mg/kg seco como maximo.
La cantidad de mquel (Ni, norma EN 15297, valida en 2011) en el granulo o en la briqueta es preferiblemente de 10 mg/kg seco como maximo.
La cantidad de cinc (Zn, norma EN 15297, valida en 2011) en el granulo o en la briqueta es preferiblemente de 100 mg/kg seco como maximo.
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La funcion del aditivo en polvo de lignina en el producto puede ser mejorar la calidad tecnica del producto y tambien fortalecer el producto frente a la humedad. El aditivo de lignina tambien puede disminuir los cambios de calidad causados por la materia prima heterogenea y actua como aglomerante de polvo. Por ejemplo, en el procedimiento de produccion de granulos, la lignina se hace elastica debido al aumento de la temperatura y las partfculas de adhesivo, tales como las partfculas de madera, junto a granulo. El enfriamiento del granulo endurece la lignina de nuevo y hace que el granulo sea duradero. El valor calorico de la lignina es alto, lo que la convierte en un buen biocombustible.
La figura 2 muestra distribuciones de tamano de partfcula de ejemplo de tortas de lignina molidas con martillos. Las tortas de lignina se muelen con martillo a temperatura ambiente usando un tamiz de 5 mm de abertura. Como puede verse, el material de lignina molido con martillo tres veces tiene un tamano de partfcula medio mas pequeno que el material de lignina que es molido con martillo una vez o dos veces. Preferiblemente, el material de lignina se muele con martillo al menos dos veces. Sin embargo, el material de lignina molido con martillo una vez ya puede ser lo suficientemente bueno para su uso para algunos productos.
La figura 3 muestra un ejemplo de distribuciones de tamano de partfcula de lignina, almidon de patata y harina de patata. Los materiales se tratan con aire caliente durante la molienda. Como puede verse en la figura 3, el material de lignina en polvo tiene tfpicamente, especialmente si es molido con un molino de rotor, mas partfculas pequenas que el almidon de patata o la harina de patata.
La figura 4a muestra algunos ejemplos del material de lignina que se suministra al dispositivo de molino de rotor. Un efecto de una temperatura de molienda sobre el material de lignina se ilustra en las figuras 4b y 4c. La figura 4b muestra el polvo de lignina fabricado usando una buena temperatura del tratamiento, por lo tanto, el material obtenido es incluso polvo de lignina. Si se funde la lignina normalmente forma, no solo polvo de lignina, sino tambien grandes nodulos duros, que se muestra en la figura 4c. Los nodulos mostrados en la figura 4c se forman debido a una temperatura del aire de entrada muy alta (350 °C) durante el procedimiento de pulverizacion.
Ventajosamente, la temperatura de entrada del aire calentado durante el procedimiento de pulverizacion es menor que 160 °C, preferiblemente entre 90 y 130 °C y mas preferiblemente entre 100 y 120 °C. Lo mas preferiblemente, la temperatura de entrada del aire calentado durante el procedimiento de pulverizacion es menor que la temperatura de transicion vftrea (Tg) del material de lignina.
Una cantidad del aire calentado de entrada durante el procedimiento de pulverizacion es preferiblemente al menos 8300 m3/ t, por ejemplo, entre 8300 y 20 000 m3/ t, mas preferiblemente al menos 13 000 m3/ t, por ejemplo, entre 13 000 y 17 000 m3/t.
Gracias a la presente invencion, se pueden obtener nuevos productos de lignina con una distribucion de tamano de partfcula controlada, asf como un contenido de materia seca controlado. Algunas pruebas experimentales se muestran en los siguientes ejemplos.
Ejemplo 1
En este ensayo, se midio el rendimiento de la lignina en polvo como aditivo de granulos y se comparo el rendimiento con almidon de patata y granulos genuinos sin aditivos.
En el ensayo, se utilizo una mezcla de 20 % de pfcea de Noruega (Picea abies) y 80 % de pino silvestre (Pinus sylvestris). El contenido de humedad de la materia prima antes de la granulacion fue del 9-11 %. La granulacion se realizo mediante la denominada prensa de granulos SPC con matriz redonda vertical fija. El canal de prensa era de 50 mm y el diametro del granulo era de 8 mm.
Los granulos se enfriaron despues de prensar en torre de enfriamiento mediante aire fresco y se muestrearon despues de enfriar. La primera prueba de durabilidad tecnica se realizo aproximadamente una hora despues del prensado. La prueba se repitio despues de 5-7 dfas despues del prensado para ver si la durabilidad tecnica se desarrollana de manera diferente con aditivo de lignina o aditivo de almidon.
Se ensayo la durabilidad tecnica mediante un dispositivo y un procedimiento siguiendo la norma europea de biocombustibles solidos. Los granulos se pulieron en tambor, 500 vueltas [5 rad/s (50 rpm)] en la camara con una cuchilla metalica; despues de eso, se tamizaron todas las partfculas menores que 3,15 mm y se midio la masa restante de granulos.
La temperatura y el consumo de energfa, asf como todas las medidas funcionales, como los cambios de peso, se controlaron como un sistema de control de datos a medida construido para fines de investigacion en la planta de granulos. Las formulas de los granulos ensayadas se muestran en la tabla 1.
Lote
Descripcion
0-ensayo2
Sin aditivos
S0.5%
0,5 % de almidon como aditivo
L0.5%2
0,5 % de lignina como aditivo.
0-ensayo3
Sin aditivos
0-ensayo1
Sin aditivos
L1%
1 % de lignina como aditivo
L0.4%
0,4 % de lignina como aditivo
L0.5%
0,5 % de lignina como aditivo
S0.6%
0,6 % de almidon como aditivo
S0.9%
0,9 % de almidon como aditivo
La durabilidad tecnica se presenta en la tabla 2. Todos los lotes ensayados se ensayaron dos veces y la media de esas dos pruebas se uso como valor de comparacion y se introdujo en ensayos adicionales. Se repitio la prueba 5 CEN unos dfas mas tarde con el fin de encontrar diferencias del posterior fortalecimiento de los granulos en el almacenamiento.
Tabla 2. Resultados de los ensayos de durabilidad de los lotes de granulos producidos.
Lote
Fecha Masa de la muestra antes de la prueba, g Masa de la muestra despues de la prueba, g CEN- % Promedio de pares de muestras CEN- % Promedio de pares de muestras Unidades de la diferencia %
0- ensayo3
22.9. 501,06 443,29 88,47 %
0- ensayo3
22.9. 503,34 442,63 87,94 % 88,20 %
L1%
22.9. 502,97 481,14 95,66 % 95,61 %
L.1%
22.9. 503,49 480,29 95,39 % 95,53 % 95,66 % 95,64 % 0,11 %
L0.4%
22.9. 503,81 465,97 92,49 % 93,01 %
L0.4%
22.9. 503,78 467,65 92,83 % 92,66 % 93,12 % 93,07 % 0,41 %
L0.5%
22.9. 508,22 473,86 93,24 %
Lote
Fecha Masa de la muestra antes de la prueba, g Masa de la muestra despues de la prueba, g CEN- % Promedio de pares de muestras CEN- % Promedio de pares de muestras Unidades de la diferencia %
L0,5%
22.9. 508,05 467,63 92,04 % 92,64 %
L0.5%
22.9. 645,34 599,17 92,85 %
L0.5%
22.9. 527,42 489,96 92,90 % 92,87 %
S0,6%
22.9. 512,23 485,09 94,70 % 95,14 %
S0,6%
22.9. 524,92 497,55 94,79 % 94,74 % 95,32 % 95,23 % 0,49 %
0- ensayol
21.9. 462,3 394,6 85,36 % 88,68 %
0- ensayol
21.9. 518,5 451,1 87,00 % 86,18 % 87,87 % 88,27 % 2,09 %
S0,5%.
21.9. 557,3 507,9 91,14 % 91,66 %
S0,5%.
21.9. 526,5 477,6 90,71 % 90,92 % 91,85 % 91,76 % 0,83 %
10,5%
21.9. 597,8 550,3 92,05 % 92,15 %
L0,5%
21.9. 605,0 555,6 91,83 % 91,94 % 92,04 % 92,09 % 0,15 %
0- ensayo2
21.9. 616,6 545,0 88,39 %
0- ensayo2
21.9. 581,8 511,0 87,83 % 88,11 %
S0,9%
23.9. 545,35 524,98 96,26 % 96,21 %
S0,9%
23.9. 519,5 498,96 96,05 % 96,16 % 96,30 % 96,25 % 0,10 %
Se siguieron las temperatures de prensado a partir de 11 puntos de medicion en la matriz y tambien se siguio la temperatura del aceite del engranaje. Los numeros de los puntos de medicion siguen estrictamente los numeros del reloj. Las temperatures entre diferentes lotes no son notablemente diferentes. La temperatura tampoco fue 5 significativa en el analisis de regresion.
Se ensayaron dos porcentajes de aditivo, 0,5 y aproximadamente 1 % tanto para almidon como para lignina. Con el 0,5 %, la resistencia a la humedad fue de aproximadamente 65 %, pero cambio cuando se anadio el porcentaje de aditivo. Al duplicar la cantidad de aditivo, la resistencia a la humedad disminuyo con la lignina y aumento con el almidon. Estos resultados se muestran en la tabla 3.
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Lote
Masa original, g Masa despues de tratamiento con humedad y prueba CEN, g CEN-%
L0,5%
500,44 322,88 65 %
S0.5%
500,70 321,37 64 %
S0.9%
501,17 333,20 66 %
L1%
501,23 306,38 61 %
Segun el ensayo, la lignina es tan buen aditivo de granulos como el almidon. No se pueden encontrar diferencias notables de acuerdo con la prueba realizada. Las propiedades tecnicas del aditivo de lignina utilizado eran algo diferentes si se comparaban con el almidon. El polvo de lignina es realmente fino y se adquiere mas facilmente en el aire en el procedimiento y parece adquirirse mezclado con materia prima mejor que el almidon. En un granulo fresco y caliente, la lignina no hace que la superficie del granulo sea pegajosa como hace el almidon.
La durabilidad de los granulos mejora en el almacenamiento. En esta prueba, la durabilidad mejoro mas en los granulos sin aditivo. Segun los resultados, la lignina como aditivo podna disminuir esta mejora; en otras palabras, el granulo agregado de lignina alcanza el fortalecimiento final mas rapido que los granulos normales.
Ejemplo 2
Durante estas pruebas experimentales, se probaron diferentes tipos de dispositivos y parametros del procedimiento. Los dispositivos utilizados durante el ensayo fueron:
• Molino 1 de rotor: un molino de tipo long gap,
• Molino 2 de rotor: un molino de ultrarrotor y
• Molino 3 de rotor: un secador instantaneo agitado por un rotor disgregador de alta velocidad.
El material de madera utilizado fue una mezcla consistente en 54-60 % de pino y 40-46% de pfcea. Se trato la materia prima mediante el molino de martillos antes de la granulacion.
El ensayo de durabilidad de los granulos se implemento de la siguiente manera:
Se trataron primero los granulos mediante un tamiz de 3,15 mm. Se pusieron 500 ± 10 g de granulos en una camara y se hicieron rotar en la camara 10 min., a una velocidad de 5 rad/s (50 rotaciones por minuto).
Despues de esto, se tamizaron de nuevo los granulos y se midio la masa final de los granulos. Se calculo la
durabilidad como Masa final/Masa original * 100 %.
La lignina utilizada se muestra en la tabla 4. Ademas, se utilizo almidon de patata Finnamyl como aglutinante de referencia.
Tabla 4. Aditivo de lignina seleccionado
Numero de muestra
Codigo de muestra Peso (kg) Humedad inicial (%)
1
G 1/CH4 50 26
2
G 2/CH4 51 26
3
G 2/CH4 47 26
4
G 3/CH1 33 53
5
G 3/CH1 30 53
6
G 3/CH1 31,5 53
Numero de muestra
Codigo de muestra Peso (kg) Humedad inicial (%)
7
G 3/CH1 32 53
8
G 3/CH1 31,5 53
9
G 4/CH2 58 23
10
G 5/CH3 56,5 30
11
G 6/CH 6 37,5 37
12
Gran lote 6095 39
Los resultados del molino 3 de rotor se muestran en la tabla 5. El material de lignina podna ser tratado bien. El contenido de materia seca del material de lignina vario entre el 47 % y el 77 %. Un cierto tipo de pretrituracion fue beneficioso para poder triturar las masas mas grandes antes del tornillo de alimentacion. La materia prima se 5 alimento directamente al area disgregadora de la maquina.
Como se puede apreciar a partir de la distribucion de tamano de partfcula en la figura 8 hay una fraccion de partfculas mayores que 100 micrometros. El material grueso se puede apreciar facilmente con los dedos tambien. Por lo tanto, el tamizado es necesario para reducir la fraccion mas gruesa del producto.
Tabla 5. Resultados del molino 3 de rotor
Muestra
Codigo de muestra Peso (kg) Humedad inicial (%) Humedad del blanco humedad Peso seco Peso final
1
G 1/CH4 50 26 2 1,5 37
2
G 2/CH4 51 26 2 1,5 37,74 39
3
G 2/CH4 47 26 10 4,5 34,78 29
4
G 3/CH1 33 53 10 10 15,51
5
G 3/CH1 30 53 10 10 14,1
6
G 3/CH1 31,5 53 10 13 14,81
7
G 3/CH1 32 53 10 13 15,04
8
G 3/CH1 31,5 53 10 7,2 14,81 57
9
G 4/CH2 58 23 10 8 44,66 40
10
G 5/CH3 56,5 30 2 2 39,55 12,6
11
G 6/CH 6/1 37,5 37 2 2 23,63
11
10
La maquinabilidad del molino 2 de rotor fue buena desde el principio. El material de lignina fue alimentado por el tornillo directamente a la seccion del rotor de la maquina. Ademas, la temperatura del aire de entrada era solamente de 100-110 °C. La baja temperatura del aire fue compensada por la alta cantidad de flujo de aire para alcanzar la capacidad de evaporacion ya considerablemente alta. El producto final fue polvo fino de buena calidad. Los 15 resultados de los ensayos del molino 2 de rotor se muestran en la tabla 6.
Prueba 1 Prueba 2 Prueba 3
Temperatura de entrada, °C
100-108 96 95
Temperatura de salida, °C
59-62 42 37
Humedad inicial, %
40 40 40
Humedad residual, %
3,6 5,8 7,9
Capacidad, kg/h
150 150 150
Densidad aparente, kg/m3
290 290
Prueba 4 Prueba 5 Prueba 6
Temperatura de entrada
105 102-110 102-110
Temperatura de salida
45 45-47 45-47
Humedad inicial
40 40 40
Humedad residual
8 5,9-6,35 5,9-6,35
Capacidad
150 150 150
Densidad aparente
290
Con el molino 1 de rotor, se ensayo un efecto de la temperatura en el procedimiento de pulverizacion de lignina. Los 5 resultados del molino 1 de rotor se muestran en la tabla 7. El material de alimentacion se alimento al canal de entrada de aire del molino 1 de rotor. La alimentacion se realizo primero por el tornillo y, ademas, por la excavadora giratoria.
Tabla 7. Resultados del molino 1 de rotor
Prueba 1 Prueba 2 Prueba 3 Prueba 4
Temperatura de entrada
350 350 350 350
Temperatura de salida
70 65 60 63-65
Humedad inicial
40 40 40 40
Humedad residual
4,6 5,5 8,9 4,8-6,3
Capacidad
220 297 315 315
10 Se utilizo una temperatura de entrada extremadamente alta, 350°C, en el procedimiento, para ver el efecto de la alta temperatura sobre el material de lignina. Al comienzo de la prueba, el canal de entrada fue bloqueado por el material de alimentacion. Por lo tanto, se premolio el material de alimentacion mediante el molino de martillos. Los tamanos de partfcula despues de la molienda fueron los siguientes: 39,3 % < 63 pm, 70 % < 500 pm, 80,6 % < 1 mm, 96,5 % < 3,15 mm, 99,9 % < 5 mm. No se observaron problemas tecnicos en la molienda con martillos.
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Despues de eso, el molino 1 de rotor segma bloqueandose cada media hora de funcionamiento. Finalmente, se informo que el producto final inclma grandes nodulos oscuros y duros como se muestra en la figura 5b. Lo mas probable es que la lignina se hubiera pegado a las paredes calientes de la maquina, que se hubiera fundido y que se hubieran formado esos nodulos. Por lo tanto, debena usarse una temperature mas baja, ventajosamente menor que el punto de fusion de la lignina. Ademas, el material se alimenta preferiblemente directamente en la seccion del rotor. La tabla 8 muestra un efecto de la temperatura sobre la lignina en polvo.
Tabla 8. Efecto de la temperatura sobre la lignina en polvo
Propiedad
Molino 2 de rotor Molino 1 de rotor Molino 3 de rotor
Produccion, kg/h
150 300 50
T ent., °C
100-110 350 170
T sal., °C
45-46 60-65 55-65
Tamano de partfcula, pm
< 50 fino <50 + masas < 300
Pretratamiento
Tornillo de trituracion Molino de martillos Alimentador de trituracion
Alimentacion
A la seccion del rotor A la entrada de aire Al disgregador
Maquinabilidad
Buena Problemas de bloqueo, masas Buena
La distribucion de tamano de partfcula de lignina y almidon se muestra en la figura 8. Para el ensayo a escala piloto, la distribucion de tamano de partfcula de la lignina seca del molino 3 de rotor se modifico mediante un tamiz de 100 micrometros. Aproximadamente el 25 % del material fue rechazado y molido adicionalmente mediante un molino de bolas. Sin embargo, la lignina tendio a quedar pegada a las paredes del molino de bolas. La distribucion de tamano de partfcula modificada se ve en la figura 9. La distribucion de tamano de partfcula del producto del molino 1 de rotor se presenta en la figura 5a. La figura 5b muestra un ejemplo de la seccion del rotor del molino de rotor que comprende material de lignina. La distribucion de tamano de partfcula del producto del molino 2 de rotor se presenta en la figura 6.
La distribucion de tamano de partfcula tamizada medida como fracciones de masa fue como se muestra en las figuras 10a y 10b, en las que el polvo de madera ensayado en una escala piloto se muestra en la figura 10a y el polvo de madera ensayado en una escala de produccion se muestra en la figura 10b. En la escala piloto se utilizo un tamiz de 6 mm en un molino de martillo, mientras que en el ensayo a escala de produccion se utilizo un tamiz de 10 mm. Esto puede verse como un polvo ligeramente mas fino en el ensayo a escala piloto.
Los ensayos de durabilidad se realizaron justo despues de los ensayos y un par de dfas despues de los ensayos. La durabilidad de los granulos como una funcion de la cantidad de aditivo ensayada en ensayo a escala piloto se muestra en la figura 11a y la durabilidad de los granulos frente a la temperatura de la matriz ensayada en el ensayo a escala de produccion se muestra en la figura 11b. La temperatura de la matriz parece aumentar la durabilidad, que se observo especialmente en los ensayos a escala de produccion. La durabilidad aumenta ligeramente durante el almacenamiento. Resumiendo, tanto la lignina como el almidon son aglutinantes muy comparables.
En los ensayos a escala de produccion, alcanzaron el nivel de calidad A1, 97,5 %, tanto los granulos que conternan lignina como los que conternan almidon, mientras que en los ensayos piloto, la durabilidad de tanto el granulo que conterna almidon como del que conterna lignina mantuvo la calidad A1, 97,5 %. La razon de esto era una temperatura de la matriz 30 grados mas alta en la maquina de produccion que en la maquina piloto. Adicionalmente, la temperatura de la matriz vario mucho en la maquina piloto, como puede verse en la figura 11b.
La cantidad de azufre se muestra en la figura 12a y la cantidad de cinc se muestra en la figura 12b. El contenido de ceniza se muestra en la figura 13a y las cantidades de cromo y cobre se muestran en la figura 13b.
Los contenidos de potasio y sodio se muestran en la figura 14. Estos elementos son importantes por las propiedades de fusion de la ceniza, que eran buenas con los aditivos tanto del almidon como de la lignina. En la prueba se utilizo una mezcla de acido rntrico, peroxido de hidrogeno y acido fluorhidrico.
Tambien se realizaron pruebas de combustion de los granulos. Los granulos fabricados con una cantidad de aditivo del 0,5 % se analizaron como sigue. El granulo que conterna lignina terna propiedades de fusion de la ceniza
ligeramente mejores que el granulo que conterna almidon. Todas las propiedades cumplieron la especificacion A1. Los resultados se muestran en las tablas 9 a 11.
Tabla 9. Tabla 1 de analisis de granulos
Lignina Almidon
Contenido en ceniza (550 °C)
0,3 0,3 % en peso, d
Contenido en azufre
< 0,02 < 0,02 % en peso, d
Valor calonfico bruto
20,50 20,48 MJ/kg, d
Valor calonfico neto
19,15 19,13 MJ/kg, d
Valor calonfico neto
5,319 5,314 MWh/t, d
Combustion de bomba de oxfgeno para halogenos
****** ******
Cl
0,003 0,003 % en peso, d
Fusibilidad de la ceniza (atmosfera oxidante)
****** ******
Temperatura de deformacion, TD
1350 1310 °C
Temperature de la esfera, TE
1350 °C
Temperatura del hemisferio, TH
1430 1360 °C
Temperatura de flujo, TF
> 1450 1420 °C
5 Tabla 10. Tabla 2 de analisis de granulos
Lignina Almidon
Na
46 26 mg/kg, d
K
440 440 mg/kg, d
Ca
720 700 mg/kg, d
Mg
170 170 mg/kg, d
P
50 52 mg/kg, d
Al
70 63 mg/kg, d
Si
350 370 mg/kg, d
Fe
87 86 mg/kg, d
Cr
0,74 0,77 mg/kg, d
Cu
0,74 0,78 mg/kg, d
Mn
75 76 mg/kg, d
Lignina Almidon
Ni
0,78 < 0,5 mg/kg, d
Zn
12 9,7 mg/kg, d
Tabla 11. Tabla 3 de analisis de granulos
Punto de prueba
4 2 3 10 6 7 8 9 5 1 Lignina
Aditivo
Especificacion 0% S 0,5 % L 0,5 % S 0,9 % L 1 % L 0,4 % L 0,5 % S 0,6 % 0 % 0 % Lig.
Azufre, S, ICP %
0,03 0,0068 0,0070 0,0158 0,0068 0,0279 0,0153 0,0155 0,0066 0,0072 0,0081 1,9596
Azufre, S, ICP mg/kg
300 68 70,2 158 68,3 279 153 155 66,3 71,7 80,5 19 596
Potasio, K, ICP mg/kg
347 350 339 343 348 347 346 344 348 350 373
Sodio, Na, ICP mg/kg
18,9 30,1 29,8 22,1 45,2 31,2 32,3 21,7 21,1 57,7 1879
Cinc, Zn, ICP mg/kg
100 9,1 8,23 8,6 8,26 8,66 9,15 8,64 8,29 8,77 8,47 60,4
Cromo, Cr, ICP mg/kg
10 0,58 0,402 0,414 0,638 0,457 0,48 0,471 0,369 0,504 0,517 1,32
Cobre, Cu, ICP mg/kg
10 0,707 0,662 0,65 0,68 0,642 0,715 0,752 0,667 0,743 0,774 2,88
Arsenico, As, ICP mg/kg
1 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01
Cadmio, Cd, ICP mg/kg
0,5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Nfquel, Ni, ICP mg/kg
10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,561
Plomo, Pb, ICP mg/kg
10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Ceniza 700 °C (licor negro) %
0,7 0,4 0,4 0,4 0,3 0,4 0,4 0,3 0,4 0,4 0,4 0,9
Contenido
95,9 96,1 96,6 95,8 96,2 96,3 96,5 96,4 95,4 95,6 92,7
Punto de prueba
4 2 3 10 6 7 8 9 5 1 Lignina
Aditivo
Especificacion 0% S 0,5 % L 0,5 % S 0,9 % L 1 % L 0,4 % L 0,5 % S 0,6 % 0 % 0 % Lig.
seco total 60 °C %
De acuerdo con los analisis de combustibilidad y las pruebas de durabilidad de los granulos, el polvo de lignina se puede usar como aditivo. Ademas, el aditivo de granulos de almidon original puede ser reemplazado por lignina. Ademas, el ensayo a escala de produccion mostro claramente el potencial del polvo de lignina seca como aditivo en 5 granulos de madera. Por la adicion de 0,59 % se alcanzo el nivel de durabilidad A1 del 97,5 %.
Un experto en la materia comprende facilmente que las diferentes realizaciones de la invencion pueden tener aplicaciones en entornos en los que se desee la optimizacion del tratamiento de la lignina. Tambien es obvio que la presente invencion no esta limitada unicamente a las realizaciones presentadas anteriormente, sino que puede modificarse dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
10

Claims (13)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    REIVINDICACIONES
    1. Un metodo para tratar lignina, comprendiendo el metodo:
    - alimentar material (11) de lignina al sistema,
    - disminuir el tamano de partfcula del material (11) de lignina en un dispositivo (30) de molienda con el fin de fabricar polvo de lignina con una distribucion de tamano de partfcula en la que al menos el 85 % en peso de los aglomerados y las partfculas de lignina sea menor que 300 micrometros y
    - aumentar el contenido en solidos secos del material de lignina mientras se disminuye el tamano de partfcula en el dispositivo (30) de molienda,
    caracterizado por:
    - suministrar aire (15) caliente o gas inerte al dispositivo (30) de molienda, por consiguiente
    - aumentar el contenido en solidos secos del material de lignina al menos 5 unidades porcentuales mientras disminuye el tamano de partfcula en el dispositivo (30) de molienda.
  2. 2. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que al menos el 90 % de los aglomerados y las partfculas de lignina en el polvo de lignina tiene un tamano menor que 200 micrometros.
  3. 3. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizado por que al menos el 95 % de los aglomerados y las partfculas de lignina en el polvo de lignina tiene un tamano menor que 100 micrometros.
  4. 4. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el contenido en solidos secos del material de lignina introducido en el sistema esta entre 40 y 90 %.
  5. 5. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el contenido en solidos secos del polvo fabricado esta entre 80 y 100 %.
  6. 6. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el dispositivo (30) de molienda es un molino de rotor.
  7. 7. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 precedentes, caracterizado por que el dispositivo (30) de molienda es un molino de martillos.
  8. 8. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el contenido en materia seca del material de lignina aumenta al menos 10 unidades porcentuales durante el procedimiento de molienda en el dispositivo (30) de molienda.
  9. 9. El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el dispositivo (30) de molienda comprende un rotor y que la temperatura de una superficie del rotor durante el procedimiento de pulverizacion es menor que la temperatura de transicion vftrea del material de lignina.
  10. 10. Un sistema para tratar lignina, comprendiendo el sistema:
    - un aparato adaptado para alimentar material (11) de lignina al sistema y
    - un dispositivo (30) de molienda que esta dispuesto:
    • para disminuir el tamano de los aglomerados y/o las partfculas de lignina con el fin de obtener polvo de lignina con una distribucion de tamano de partfcula en la que al menos el 85 % en peso de los aglomerados y las partfculas de lignina tiene un tamano menor que 300 micrometres y
    • para aumentar el contenido en solidos secos de la lignina mientras disminuye la partreula en el dispositivo (30) de molienda;
    caracterizado por:
    - medios para suministrar aire (15) caliente o gas inerte al dispositivo (30) de molienda y por que
    - el dispositivo (30) de molienda esta dispuesto para aumentar el contenido en solidos secos del material de lignina al menos 5 unidades porcentuales mientras disminuye la partreula en el dispositivo (30) de molienda.
  11. 11. Un metodo para fabricar un producto que comprende lignina, comprendiendo el metodo:
    - alimentar la primera materia prima a un sistema,
    10
    15
    20
    - alimentar una segunda materia prima al sistema, segunda materia prima que comprende polvo de lignina, obtenible a partir de material (11) de lignina por disminucion del tamano de partfcula del material (11) de lignina en un dispositivo (30) de molienda y
    - conformar el producto que comprende la primera y la segunda materia prima, siendo la cantidad de polvo de lignina al menos el 0,1 % en peso de peso seco del producto, en el que
    - el producto es uno de un granulo, un material compuesto, una pelfcula de barrera, una briqueta y un carton marron,
    caracterizado por que
    - el polvo de lignina de la segunda materia prima tiene una distribucion de tamano de partfcula en la que al menos el 95 % en peso de los aglomerados y las partfculas de lignina es menor que 100 micrometros y el contenido en materia seca de los aglomerados y las partfculas de lignina es al menos el 60 %.
  12. 12. Un producto con un contenido en lignina de al menos el 0,1 % en peso, comprendiendo el producto:
    - polvo de lignina obtenible a partir de material (11) de lignina mediante la disminucion del tamano de partfcula del material (11) de lignina en un dispositivo (30) de molienda, comprendiendo el polvo de lignina aglomerados y partfculas de lignina y
    - el producto es uno de un granulo, un material compuesto, una pelfcula de barrera, una briqueta y un carton marron,
    caracterizado por que
    - al menos el 95 % en peso de los aglomerados y las partfculas de lignina es menor que 100 micrometros y
    - el contenido en materia seca de los aglomerados y las partfculas de lignina es al menos el 60 %.
  13. 13. El producto de acuerdo con la reivindicacion 12, caracterizado por que al menos el 95 % en peso de los aglomerados y las partfculas de lignina es menor que 50 micrometros.
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