Suspensiones acuosas de materiales que comprenden carbonato de calcio con baja formación de depósitos.

Uso de al menos un polímero de tipo peine cargado aniónicamente como agente contra el depósito en una suspensión acuosa que comprende un material que contiene carbonato de calcio;

en el que al menos un polímero de tipo peine cargado aniónicamente tiene una carga específica de desde -10 C/g hasta -250 C/g a pH 8; y

en el que la conductividad eléctrica de la suspensión que comprende el al menos un polímero de tipo peine cargado aniónicamente es inferior a 500 μS/cm a 25ºC

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11188758.

Solicitante: Omya International AG.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: BASLERSTRASSE 42 4665 OFTRINGEN SUIZA.

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

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla... > C02F1/52 (por floculación o precipitación de las impurezas en suspensión)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla... > C02F1/56 (Compuestos macromoleculares)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > Desendurecimiento del agua; Prevención de las incrustaciones;... > C02F5/10 (utilizando sustancias orgánicas)

PDF original: ES-2528746_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Suspensiones acuosas de materiales que comprenden carbonato de calcio con baja formación de depósitos

La presente invención se refiere a suspensiones acuosas de material que contiene carbonato de calcio, y más específicamente a suspensiones acuosas de materiales que contienen carbonato de calcio que forman una cantidad reducida de depósitos sobre una superficie eléctricamente conductora, cuando la suspensión se pone en contacto con superficies eléctricamente conductoras que tienen diferentes potenciales de electrodos o cuando se expone a un campo eléctrico de corriente directa (CD).

El carbonato de calcio recién molido, no dispersado, tiene una superficie con carga débilmente positiva, y un valor de pH de aproximadamente 8 a 9. Sin embargo, en la preparación de suspensiones acuosas de materiales que contienen carbonato de calcio, con frecuencia, se requiere que el experto en la técnica seleccione e introduzca aditivos a fin de regular una o más características de estas suspensiones. Por ejemplo, las suspensiones con alto contenido en sólidos sólo pueden procesarse si se añade un dispersante correspondiente. Al hacer la selección del aditivo, el experto en la técnica debe considerar que este aditivo debe ser eficiente desde el punto de vista de económico, y no debe conducir a interacciones o efectos no deseados aguas abajo durante el transporte, el procesamiento y la aplicación de las suspensiones.

La adición de un dispersante, tal como poliacrilato de sodio o polifosfato de sodio entre otros afecta a la carga de superficie de las partículas de carbonato de calcio en la suspensión ya que genera cargas negativas sobre las partículas. Este efecto puede usarse para separar las partículas sólidas de la suspensión tal como se describe en el documento US 5.171.409.

Sin embargo, tales suspensiones que comprenden carbonato de calcio dispersado pueden provocar graves problemas durante su producción, almacenamiento y transporte. Las instalaciones de producción o las instalaciones de almacenamiento involucradas en la preparación y el almacenamiento de suspensiones que comprenden carbonato de calcio, tales como molinos de trituración o tanques de almacenamiento, habitualmente consisten en diferentes calidades o aleaciones de acero. Las juntas de soladura, por ejemplo, con frecuencia tienen diferentes aleaciones en comparación con la calidad del acero principal usada. Las varillas en un molino de varillas de acero tienen una calidad de acero diferente que la pared del molino. Si dicha suspensión que comprende carbonato de calcio, con partículas sólidas cargadas negativamente, se pone en contacto con dos o más aleaciones o metales distintos, que tienen diferentes potenciales de electrodos convencionales, puede establecerse una celda galvánica, que conduce a la formación de depósitos de carbonato de calcio sobre el metal más anódico.

Además, las diferencias de potencial eléctrico pueden producirse no sólo debido a las diferentes calidades del metal, sino también debido a equipo accionado eléctricamente con una mala puesta a tierra, tal como electromotores para agitadoras de tanque. Por ejemplo, cuando se mueve una agitadora en un tanque de almacenamiento por medio de un motor accionado eléctricamente, la corriente de fuga o parásita puede fluir desde el motor a través de la suspensión hacia la pared del tanque formando una diferencia de potencial eléctrico. Con frecuencia, no es posible evitar tales diferencias de potencial cambiando la calidad del acero o reemplazando el equipo eléctrico. Sin embargo, incluso con mayor frecuencia tales diferencias de potencial no se observan ni siquiera se sabe de la existencia de tales diferencias de potencial.

La formación de depósitos a su vez puede favorecer la corrosión del metal más anódico, y puede conducir a la decoloración de la suspensión debido a óxidos de hierro producidos por la corrosión de metal ferroso. Este problema empeora con el contenido en sólidos creciente de una suspensión que comprende carbonato de calcio, y es especialmente marcado en suspensiones que comprenden carbonato de calcio con un alto contenido en sólidos, es decir, suspensiones que tienen un contenido en sólidos superior al 45% en peso, basándose en el peso total de la suspensión.

Una posibilidad conocida en la técnica para controlar y superar dicha reacción electroquímica es el ajuste del valor de pH de la suspensión. Sin embargo, el ajuste del pH en suspensiones de material que comprende carbonato de calcio puede conducir a efectos no deseados, tales como floculación, aumento de la viscosidad y disolución parcial de material sensible al ácido en la suspensión. Por tanto, el ajuste del pH no es una opción para controlar o prevenir la formación de depósitos sobre superficies metálicas, tales como las paredes o las cañerías del equipo de producción o las paredes del tanque de almacenamiento de suspensiones que comprenden carbonato de calcio.

Los documentos WO 2004/041882 y WO 2004/041883 dan a conocer suspensiones acuosas débilmente iónicas de material mineral molido tal como carbonato de calcio. En el documento WO 2010/018432 se describe un procedimiento para preparar carbonato de calcio precipitado implementando polímeros de tipo peine que contienen acrilato o maleinato de baja carga.

Por tanto, existe la necesidad de aditivos que controlen, reduzcan o prevengan la formación de depósitos de

suspensiones de materiales que comprenden carbonato de calcio.

Por consiguiente, un objetivo de la presente invención es proporcionar un aditivo que controle, reduzca o prevenga la formación de depósitos sobre superficies metálicas de una suspensión acuosa que comprende un material que contiene carbonato de calcio, en particular, en el caso en el que la suspensión se pone en contacto con superficies 5 metálicas diferentes, o se expone a un campo eléctrico que puede generarse por la formación de una celda galvánica, flujos de corriente de fuga y/o parásita. También sería deseable proporcionar un aditivo que reduzca o impida la corrosión del metal por una suspensión acuosa que comprende un material que contiene carbonato de calcio. Además, sería deseable proporcionar un aditivo que no afecte a las otras propiedades físicas de la suspensión, tales como la conductividad eléctrica, de un modo inaceptable. También sería deseable proporcionar un 10 aditivo que no sólo controle, reduzca o prevenga la formación de depósitos y/o reduzca o prevenga la corrosión del metal, sino que, también modifique la viscosidad de una suspensión acuosa que comprende un material que contiene carbonato de calcio y por tanto, haga que la adición de un dispersante sea discutible.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar una suspensión acuosa que comprende un material que contiene carbonato de calcio que tiene menor o ninguna tendencia a formar depósitos sobre superficies metálicas, 15 en particular, en el caso en el que la suspensión se pone en contacto con diferentes superficies metálicas y/o se expone a un campo eléctrico que puede ser generado por el establecimiento de una celda galvánica, flujos de corriente de fuga y/o parasitaria. También sería deseable proporcionar una suspensión acuosa de un material que contiene carbonato de calcio, que es fluido, y por tanto, puede contener una cantidad muy alta de sólidos de carbonato de calcio.

Los objetivos anteriores y otros objetivos se solucionan mediante el uso de al menos un polímero de tipo peine cargado aniónicamente como agente contra el depósito en una suspensión acuosa que comprende un material que contiene carbonato de calcio, en la que el al menos un polímero de tipo peine cargado aniónicamente tiene una carga específica de desde -10 C/g hasta -250 C/g a pH 8, y en la que la... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Uso de al menos un polímero de tipo peine cargado amónicamente como agente contra el depósito en una suspensión acuosa que comprende un material que contiene carbonato de calcio;

en el que al menos un polímero de tipo peine cargado aniónicamente tiene una carga específica de desde -10 C/g 5 hasta -250 C/g a pH 8; y

en el que la conductividad eléctrica de la suspensión que comprende el al menos un polímero de tipo peine cargado aniónicamente es inferior a 500 pS/cm a 25°C.

2. Uso según la reivindicación 1, en el que al menos un polímero de tipo peine cargado amónicamente tiene una carga específica de desde -10 C/g hasta -200 C/g a pH 8, preferiblemente de desde -10 C/g hasta -150 C/g a pH 8,

más preferiblemente de desde -10 C/g hasta -135 g/C a pH 8 y lo más preferiblemente de desde -10 C/g hasta -100 C/g.

3. Uso según la reivindicación 1 ó 2, en el que el material que contiene carbonato de calcio es un carbonato de calcio molido, un carbonato de calcio precipitado, o una mezcla de los mismos.

4. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material que contiene carbonato de calcio 15 tiene una mediana en peso de tamaño de partícula dso de desde 0,1 hasta 100 pm, de desde 0,25 hasta 50 pm o de

desde 0,3 hasta 5 pm, preferiblemente de desde 0,4 hasta 3,0 pm.

5. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la suspensión tiene un contenido en sólidos de desde el 45 hasta el 82% en peso, preferiblemente de desde el 60 hasta el 78% en peso, más preferiblemente de desde el 70 hasta el 78% en peso, en base al peso total de la suspensión acuosa.

6. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos un polímero de tipo peine cargado

amónicamente comprende unidades estructurales de fórmula (I):

**(Ver fórmula)**

en la que R1, R2, R3, R4, R5 y R6 se seleccionan independientemente de hidrógeno o grupos alquilo, que tienen preferiblemente de 1 a 40 átomos de carbono;

X es un grupo funcional cargado negativamente;

Y representa un grupo de unión funcional, que se selecciona independientemente del grupo que consiste en grupos éter, éster y amida;

Z es un grupo funcional cargado positivamente;

R7 y R8 se seleccionan independientemente de hidrógeno o grupos alquilo que tienen de 1 a 4 átomos de carbono;

R9 se selecciona de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene de 1 a 40 átomos de carbono;

a, b, c y d son números enteros que tienen un valor de desde 5 hasta 150, y al menos uno de a, b, c o d tiene un valor superior a 0; y

n, m y o se seleccionan de manera que el polímero cargado aniónicamente tiene una carga específica de desde -10 C/g hasta -250 C/g a pH 8.

7. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la suspensión comprende el al menos un polímero de tipo peine cargado aniónicamente en una cantidad de desde el 0,01 hasta el 10% en peso, basándose en el peso total de los sólidos en la suspensión, preferiblemente de desde el 0,05 hasta el 5% en peso, más preferiblemente de desde el 0,1 hasta el 3% en peso, incluso más preferiblemente de desde el 0,2 hasta el 2,0% en peso, y lo más preferiblemente de desde el 0,25 hasta el 1,5% en peso o de desde el 0,5 hasta el 1,25% en peso.

8. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la viscosidad medida mediante el método de Brookfield de la suspensión que comprende el al menos un polímero de tipo peine cargado amónicamente es de desde 25 hasta 5000 mPa-s a 20°C, preferiblemente de desde 50 hasta 2000 mPa-s a 20°C, más preferiblemente de desde 80 hasta 1000 mPa-s a 20°C y lo más preferiblemente de desde 100 hasta 700 mPa-s a 20°C.

9. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la conductividad eléctrica de la suspensión que comprende el al menos un polímero de tipo peine cargado aniónicamente es de desde 50 hasta 500 pS/cm a 25°C, preferiblemente de desde 70 hasta 300 pS/cm a 25°C, más preferiblemente de desde 80 hasta 250 pS/cm a 25°C y lo más preferiblemente de desde 100 hasta 200 pS/cm a 25°C.

10. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la suspensión forma una cantidad reducida de depósitos sobre una superficie eléctricamente conductora en comparación con una suspensión que no contiene un polímero de tipo peine cargado aniónicamente pero que tiene el mismo contenido en sólidos y la misma viscosidad cuando la suspensión se pone en contacto con al menos dos superficies eléctricamente conductoras que tienen diferentes potenciales de electrodos convencionales o se expone a un campo eléctrico de corriente directa (CD) durante el mismo periodo de tiempo.

11. Uso según la reivindicación 10, en el que la suspensión forma una cantidad de depósitos sobre una superficie eléctricamente conductora que es inferior al 10% en peso, preferiblemente inferior al 5% en peso, más preferiblemente inferior al 2% en peso y lo más preferiblemente Inferior al 1% en peso de la cantidad de depósito formado por una suspensión que no contiene un polímero de tipo peine cargado aniónicamente pero que tiene el mismo contenido en sólidos y la misma viscosidad cuando la suspensión se pone en contacto con al menos dos superficies eléctricamente conductoras que tienen diferentes potenciales de electrodos convencionales o se expone a un campo eléctrico de CD durante el mismo periodo de tiempo.

12. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la suspensión no forma ningún depósito sobre una superficie eléctricamente conductora cuando la suspensión se pone en contacto con al menos dos superficies eléctricamente conductoras que tienen diferentes potenciales de electrodos convencionales o se expone a un campo eléctrico de CD.

13. Uso según la reivindicación 11 ó 12, en el que el voltaje de CD del campo eléctrico es de desde 1 hasta 50 mV y lo el amperaje es de desde 0,1 hasta 250 mA.

14. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la suspensión no contiene un aditivo que tiene una carga específica superior a -250 C/g a pH 8.

15. Método para producir una suspensión acuosa que reduce el depósito y/o la corrosión que comprende las etapas de:

a) proporcionar un material que contiene carbonato de calcio,

b) proporcionar agua,

c) proporcionar al menos un polímero de tipo peine cargado aniónicamente, en el que el al menos un polímero de tipo peine cargado aniónicamente tiene una carga específica de desde -10 C/g hasta -250 C/g a pH 8, y

d) poner en contacto el material que contiene carbonato de calcio de la etapa a) con el agua de la etapa b)

e) poner en contacto el polímero de la etapa c) con el material que contiene carbonato de calcio antes y/o durante y/o después de la etapa d)

en el que el al menos un polímero de tipo peine cargado aniónicamente se añade en una cantidad tal que la conductividad de la suspensión acuosa obtenida es inferior a 500 |j,S/cm a 25°C.

16. Método para producir partículas compuestas que contienen carbonato de calcio que comprende las etapas a) a

e) según el método de la reivindicación 15 y una etapa adicional f) de secado de la suspensión obtenida de la etapa

e).

17. Método según la reivindicación 15 ó 16, en el que al menos un polímero de tipo peine cargado aniónicamente se añade en una cantidad tal que la suspensión acuosa obtenida tiene una viscosidad medida mediante el método de

Brookfield de desde 25 hasta 5000 mPa-s a 20°C.

18. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, en el que al menos un polímero de tipo peine cargado aniónicamente está presente en una cantidad de desde el 0,01 hasta el 10% en peso, basándose en el peso total de los sólidos en la suspensión, preferiblemente de desde el 0,05 hasta el 5,0% en peso, más preferiblemente de desde el 0,1 hasta el 3,0% en peso, incluso más preferiblemente de desde el 0,2 hasta el 2,0%

en peso y lo más preferiblemente de desde el 0,25 hasta el 1,5% en peso o de desde el 0,5 hasta el 1,25% en peso.

19. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 18, en el que la suspensión acuosa tiene un contenido en sólidos de desde el 45 hasta el 82% en peso, preferiblemente de desde el 60 hasta el 78% en peso y más preferiblemente de desde el 70 hasta el 78% en peso, basándose en el peso total de la suspensión.