Método para mejorar la capacidad de manipulación de materiales que contienen carbonato de calcio.

Procedimiento para preparar partículas compuestas que contienen carbonato de calcio

, que comprende las siguientes etapas:

a) proporcionar al menos un polvo de mineral que contiene carbonato de calcio,

b) preparar al menos una disolución o emulsión o dispersión de al menos un aglutinante, en el que el al menos un aglutinante proporcionado se selecciona de un aglutinante polimérico seleccionado del grupo de copolímeros de acrilonitrilo, butadieno, acrilato, acrilato de butilo, estireno, estireno-butadieno y éster acrílico, y mezclas de los mismos, y en el que la cantidad del al menos un aglutinante es de menos del 10% en peso, basándose en el peso total del polvo de mineral que contiene carbonato de calcio,

c) poner en contacto el al menos un polvo de mineral que contiene carbonato de calcio de la etapa a) con la al menos una disolución o emulsión o dispersión del aglutinante de la etapa b) en una cantidad para formar partículas compuestas que contienen carbonato de calcio sólidas,

en el que las partículas compuestas que contienen carbonato de calcio obtenidas en la etapa c), cuando se secan hasta un contenido total de humedad en la superficie de menos del 0,5% en peso, basándose en el peso total de las partículas compuestas, tienen una densidad aparente aumentada con fluidez igual o mejorada en comparación con el polvo de mineral que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) cuando se seca hasta un contenido total de humedad en la superficie de menos del 0,5% en peso, basándose en el peso total del polvo de mineral que contiene carbonato de calcio.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10189374.

Solicitante: Omya International AG.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: BASLERSTRASSE 42 4665 OFTRINGEN SUIZA.

Inventor/es: BURI, MATTHIAS, BLUM,RENE VINZENZ, GANE,PATRICK A.C, Rentsch,Samuel.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES;... > TRATAMIENTO DE MATERIALES INORGANICOS, QUE NO SEAN... > Tratamiento de materiales inorgánicos específicos... > C09C1/02 (Compuestos de metales alcalinotérreos o de magnesio)

PDF original: ES-2532328_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Método para mejorar la capacidad de manipulación de materiales que contienen carbonato de calcio

La invención se refiere a materiales que contienen carbonato de calcio y, más específicamente, a polvos de minerales que contienen carbonato de calcio que tienen una densidad aparente aumentada, y a un método para producir los mismos.

Los materiales inorgánicos se utilizan en la fabricación de papel, pinturas, plásticos y productos similares, y se conoce ampliamente la incorporación de cantidades de materiales inorgánicos en banda fibrosa, pinturas o plásticos con el fin de mejorar la calidad de los productos resultantes. Entre los materiales que han encontrado así una aceptación creciente como materiales de relleno en dichas aplicaciones se encuentran los minerales que contienen carbonato de calcio. Los materiales de este tipo se preparan generalmente por molienda en seco o molienda en húmedo y secado, los cuales pueden haberse sometido inicialmente a etapas previas de beneficio con el fin de eliminar ciertas impurezas, por ejemplo, con el propósito de mejorar el brillo en el producto final. Sin embargo, estos polvos secos tienen la desventaja de que tienen una baja densidad aparente, lo que los hace difíciles de manipular. Los productos de polvos de minerales que contienen carbonato de calcio, por ejemplo, se comercializan habitualmente por el fabricante como un polvo de baja densidad aparente finamente pulverizado, polvo que tiene una capacidad de almacenamiento limitada. Además, estos productos se colocan habitualmente en bolsas o se transportan a granel, sin embargo, debido a la baja densidad aparente, habitualmente sólo pueden cargarse de 25 a 35 toneladas de polvo en un vagón de ferrocarril de 40 m3.

En el pasado se han hecho esfuerzos para aumentar la densidad aparente de dichos polvos usando equipos de compactación, tales como máquinas briqueteadoras o granuladores. Sin embargo, han demostrado ser inaceptables por varias razones. Cuando la densidad aparente de dichos polvos se aumenta mecánicamente por presión, las propiedades de flujo de dichos polvos empeoran. Se necesita mayor suministro de energía para cargar el producto en un tanque o contenedor o para vaciar dicho tanque o contenedor. Además se ha encontrado que los equipos de granulación, los cuales se basan en el agua como aglutinante, requieren la adición de grandes cantidades de agua (aproximadamente del 15 al 25% en peso del peso del carbonato de calcio) antes de que se puedan formar gránulos aceptables. Dicha agua o bien aumenta los gastos de envío del producto o bien aumenta los costes de producción ya que debe evaporarse antes del envío. Los equipos de granulación se basan en aglutinantes distintos del agua también requieren grandes cantidades de aglutinante y se encuentra que dan como resultado un producto granulado que es difícil de diluir en agua después de la granulación y el secado.

El documento US 4.561.597 describe un método para aumentar la densidad aparente y para disminuir el tiempo de humectación con agua de un polvo de arcilla de caolín sustancialmente anhidro, que comprende moler con bolas en seco dicho polvo usando suministros específicos de energía, seguido por la pulverización en un molino de impacto de alta energía y la clasificación para eliminar partículas más grandes no deseadas.

El documento WO 2006/008657 se refiere a un método para producir partículas pigmentarias autoaglutinantes, método que comprende las etapas de formar una suspensión acuosa de un material inorgánico e introducir la misma en un molinillo, formar una disolución o suspensión acuosa o emulsión acuosa de al menos un agente aglutinante e introducir la misma en un molinillo, y moler la suspensión acuosa junto con la disolución o suspensión o emulsión acuosa, de tal manera que se obtiene una suspensión acuosa de partículas pigmentarias autoaglutinantes.

En el documento WO 01/00712 se describe un método para la fabricación de granulados de pigmentos secos. El método comprende las etapas de mezclar pigmentos poliméricos orgánicos, opcionalmente pigmentos inorgánicos, aglutinantes y agua en una dispersión y secar por pulverización la dispersión. El aglutinante une las partículas para dar aglomerados, los cuales son más fáciles de manipular en forma de polvo sin problemas de desprendimiento de polvo fino.

El documento WO 01/00713 se refiere a un método para producir un pigmento polimérico plástico, en el cual se seca una dispersión acuosa de un pigmento polimérico plástico. Las partículas de pigmento plástico se unen entre sí con fuerzas electrostáticas para formar aglomerados.

Foster et al. en "The Effect of Calcium Carbonate Partí ele Size and Shape on the Properties and Performance of Calcium Carbonate Granulations" informan sobre la influencia del tamaño de partícula, la distribución del tamaño de partícula y la forma de partícula sobre el comportamiento en procesamiento y el rendimiento de formación de comprimidos de granulaciones de carbonato de calcio/maltodextrina.

El documento US 2010/120948 A1 da a conocer un procedimiento para la preparación de partículas pigmentarias autoaglutinantes, secas o en suspensión o dispersión acuosa, usando en una fase particular del procedimiento una emulsión inversa formada a partir de una dispersión en una fase aceitosa de partículas de agua y de al menos un polímero de acrilamida con un monómero acrílico.

El documento US 2007/266898 A1 se refiere a un procedimiento para la fabricación de partículas pigmentarias autoaglutinantes, secas o en suspensión o dispersión acuosa, que contienen al menos un material inorgánico y al menos un aglutinante, en el que dicho procedimiento comprende las siguientes fases: a) formar una o más suspensiones acuosas de al menos un material inorgánico e introducirlas en un molino con vistas a la fase c); b) formar o tomar una o más disoluciones o suspensiones o emulsiones acuosas de al menos un aglutinante e introducirlas en un molino con vistas a la fase c); c) moler conjuntamente la suspensión o suspensiones acuosas obtenidas en la fase a) con las disoluciones o suspensiones o emulsiones acuosas obtenidas en la fase b) para obtener una suspensión acuosa de partículas pigmentarias autoaglutinantes; d) posiblemente moler conjuntamente la suspensión o dispersión acuosa obtenida en la fase c) con una o más disoluciones o suspensiones o emulsiones acuosas de al menos un aglutinante; e) posiblemente secar la suspensión acuosa obtenida en la fase c) o en la fase d); f) aumentar la concentración de la suspensión acuosa obtenida en la fase c) o d) mediante concentración térmica o mecánica; y g) dispersar la suspensión acuosa obtenida en la fase f) usando al menos un agente dispersante y/o al menos un agente humectante.

Sigue habiendo una necesidad en la técnica de un método para mejorar las características de manipulación a granel de polvos de minerales que contienen carbonato de calcio.

Por consiguiente, un objetivo de la presente invención es proporcionar un método para la preparación de polvos de minerales que contienen carbonato de calcio que tengan características de manipulación a granel mejoradas, por ejemplo, cuando el polvo se almacena, carga, descarga y envía. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar polvos de minerales que contienen carbonato de calcio que requieran menos capacidad de almacenamiento que polvos de minerales que contienen carbonato de calcio convencionales y, por lo tanto, permitir la reducción de los costes de almacenamiento de dichos polvos. Sería deseable proporcionar un método para la preparación de polvos de minerales que contienen carbonato de calcio que tengan una densidad aparente aumentada con fluidez igual o mejorada en comparación con los polvos de minerales... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para preparar partículas compuestas que contienen carbonato de calcio, que comprende las siguientes etapas:

a) proporcionar al menos un polvo de mineral que contiene carbonato de calcio,

b) preparar al menos una disolución o emulsión o dispersión de al menos un aglutinante, en el que el al menos un aglutinante proporcionado se selecciona de un aglutinante polimérico seleccionado del grupo de copolímeros de acrilonitrilo, butadieno, acrilato, acrilato de butilo, estireno, estireno-butadieno y áster acrílico, y mezclas de los mismos, y en el que la cantidad del al menos un aglutinante es de menos del 10% en peso, basándose en el peso total del polvo de mineral que contiene carbonato de calcio,

c) poner en contacto el al menos un polvo de mineral que contiene carbonato de calcio de la etapa a) con la al menos una disolución o emulsión o dispersión del aglutinante de la etapa b) en una cantidad para formar partículas compuestas que contienen carbonato de calcio sólidas,

en el que las partículas compuestas que contienen carbonato de calcio obtenidas en la etapa c), cuando se secan hasta un contenido total de humedad en la superficie de menos del 0,5% en peso, basándose en el peso total de las partículas compuestas, tienen una densidad aparente aumentada con fluidez igual o mejorada en comparación con el polvo de mineral que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) cuando se seca hasta un contenido total de humedad en la superficie de menos del 0,5% en peso, basándose en el peso total del polvo de mineral que contiene carbonato de calcio.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la densidad aparente de las partículas que contienen carbonato de calcio secadas con un contenido total de humedad en la superficie de menos del 0,5% en peso, basándose en el peso total de las partículas compuestas, se aumenta en del 5 al 80%, preferentemente del 8 al 60%, y más preferentemente del 10 al 50%, en comparación con el polvo de mineral que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a).

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que el al menos un polvo de mineral que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) se selecciona del grupo integrado por GCC y PCC, y mezclas de los mismos.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las partículas de polvo del al menos un polvo de mineral que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) tienen un valor dso de desde 0,1 hasta 100 pm, desde 0,3 hasta 50 pm, o desde 0,4 hasta 10 pm, preferentemente desde 0,5 hasta 5,0 pm.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el al menos un polvo de mineral que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) tiene un contenido total de humedad en la superficie de menos del 10% en peso, menos del 5% en peso, menos del 2% en peso, menos del 1% en peso, preferentemente menos del 0,5% en peso, más preferentemente menos del 0,2% en peso, y lo más preferentemente menos del 0,1% en peso, basándose en el peso total del polvo de mineral.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el al menos un aglutinante proporcionado en la etapa b) se selecciona de un aglutinante polimérico seleccionado del grupo que comprende copolímero de estireno-acrilato y copolímero de estireno-butadieno, y mezclas de los mismos.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cantidad del al menos un aglutinante proporcionado en la etapa b) es de menos del 7% en peso, preferentemente menos del 5% en peso, y lo más preferentemente de entre el 0,1 y el 4% en peso, basándose en el peso total del polvo de mineral que contiene carbonato de calcio.

8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el al menos un polvo de mineral que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) se pone en contacto antes, durante o después de la etapa c) con al menos una disolución o emulsión o dispersión de al menos un polímero catiónico.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que el al menos un polímero catiónico se selecciona de polietilenimina lineal, o poliamina-amida-epiclorhidrina, o mezclas de las mismas.

10. Procedimiento según la reivindicación 8 ó 9, en el que la cantidad del al menos un polímero catiónico es de menos del 1,0% en peso, preferentemente menos del 0,8% en peso, más preferentemente menos del 0,5% en peso, y lo más preferentemente menos del 0,2% en peso, basándose en el peso total del polvo de mineral que contiene carbonato de calcio.

11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa c) del procedimiento se lleva a cabo a una temperatura de desde 5°C hasta 140°C, preferentemente desde 10 hasta 110°C, y lo más preferentemente desde 20°C hasta 105°C o desde 40 hasta 105°C.

12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el procedimiento comprende la etapa d) adicional, en la que se secan las partículas compuestas que contienen carbonato de calcio obtenidas en la etapa c), preferentemente hasta un contenido total de humedad en la superficie de menos del 1% en peso, menos del 0,8% en peso, menos del 0,5% en peso, preferentemente menos del 0,2% en peso, y lo más preferentemente menos del 0,1% en peso, basándose en el peso total de las partículas compuestas.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, en el que el procedimiento comprende una etapa e) adicional, en la que se seleccionan y/o clasifican por aire las partículas compuestas que contienen carbonato de calcio secadas obtenidas en la etapa d) para eliminar partículas más grandes no deseadas, preferentemente para eliminar partículas que son mayores de 100 pm, preferentemente mayores de 50 pm, y más preferentemente mayores de 20 pm.

14. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se prepara una suspensión espesa a partir de partículas compuestas que contienen carbonato de calcio obtenidas en la etapa c) mediante la adición de agua y, opcionalmente, un dispersante.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, en el que el dispersante es poliacrilato de sodio que tiene un peso molecular promedio en peso Mw de desde 2000 hasta 15000 g/mol, preferentemente desde 3000 hasta 7000 g/mol, y lo más preferentemente desde 3500 hasta 6000 g/mol.

16. Procedimiento según la reivindicación 14 ó 15, en el que la suspensión espesa tiene un contenido de sólidos de desde el 10 hasta el 82% en peso, preferentemente desde el 50 hasta el 81% en peso, y más preferentemente desde el 60 hasta el 70% en peso o desde el 70 hasta el 78% en peso, basándose en el peso total de la suspensión espesa.

17. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa c) del procedimiento se lleva a cabo en un dispositivo de molienda, preferentemente en un molino de bolas, preferentemente en combinación con un dispositivo de ciclón que recircula aglomerados y/o agregados formados durante la etapa c) del procedimiento de vuelta a la entrada del dispositivo de molienda.

18. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las partículas compuestas que contienen carbonato de calcio formadas durante la etapa c) del procedimiento se dividen en partículas más pequeñas.

19. Uso de un aglutinante para aumentar la densidad aparente de un polvo de mineral que contiene carbonato de calcio con fluidez igual o mejorada, en el que el aglutinante se selecciona de un aglutinante polimérico seleccionado del grupo de copolímeros de acrilonitrilo, butadieno, acrilato, acrilato de butilo, estireno, estireno-butadieno y áster acrílico, y mezclas de los mismos.