Proceso para el control del pitch.

Proceso para el control del pitch en un medio acuoso, en el que al medio se adiciona carbonato cálcico natural con superficie sometida a reacción o una suspensión acuosa que comprende carbonato cálcico con superficie sometida a reacción y que tiene un pH mayor que 6,

0 medido a 20ºC, en donde el carbonato cálcico con superficie sometida a reacción es un producto de reacción de carbonato cálcico natural con dióxido de carbono y uno o más ácidos

Proceso para el control del pitch

La presente invención se refiere a un proceso para el control del pitch (brea) , al uso de un carbonato cálcico natural con superficie sometida a reacción para el control del pitch, así como a una combinación de un carbonato cálcico natural con superficie sometida a reacción, con talco, y un compuesto de carbonato cálcico con superficie sometida a reacción y pitch, que comprende opcionalmente talco.

En la industria del papel, se producen muy frecuentemente "problemas de pitch", dados a conocer principalmente como una deposición de material adherente orgánico que surge de una suspensión de agua ya sea sobre el equipo de fabricación de papel o como manchas en la propia bobina de papel.

La fuente de fibra principal en la fabricación del papel es la madera, que se reduce a sus fibras constitutivas durante el pulpado mediante combinaciones de trituración, y tratamiento térmico y químico. Durante este proceso, la resina natural contenida dentro de la madera se libera hacia el agua del proceso en forma de gotitas microscópicas. A estas gotitas se les hace referencia como pitch. Surgen problemas cuando el pitch coloidal se desestabiliza a partir de la forma de emulsión original y se deposita sobre las superficies en el circuito del extremo húmedo de una fábrica de papel, donde las partículas pueden formar aglomerados, los cuales acaban por desprenderse y aparecen como manchas visibles en el papel, oscilando desde un color amarillo a un color negro.

La composición química del pitch está generalmente dividida en cuatro clases de componentes lipófilos: i) grasas y ácidos grasos, ii) ésteres de esterilo y esteroles, iii) terpenoides, y iv) ceras. La composición química depende de la fuente de fibra, tal como la variedad de árbol, y del crecimiento estacional a partir del cual se produce la muestra. Estos compuestos lipófilos del pitch pueden estabilizarse mediante la presencia de lignosulfonatos y polisacáridos.

La formación de pitch puede describirse conceptualmente de manera que se desarrolla por medio de tres mecanismos principales. La primera vía mecanicista es la formación de una película orgánica de material, que puede ser transparente o translúcida. Su espesor varía de acuerdo con su concentración y la película necesita un núcleo para formar una coalescencia inicial. Este tipo de pitch, tal como sugiere su mecanismo de formación, se denomina pelicular. El segundo tipo de pitch es aquel que es capaz de coagularse y formar glóbulos de entre 0, 1 y 1, 0 !m de deámetro, y por ello se denomina pitch globular. El tercer tipo de formación de pitch comúnmente desarrollado es una forma aglomerada o de bola de pitch y a menudo se observa en sistemas que presentan los mayores problemas con la deposición de pitch. Las bolas formadas tienen un diámetro de entre 1 y 120 !m. En el estado pelecular o globular, el pitch no causa generalmente problemas, aunque una vez que se han formado los aglomerados, entonces comienzan a producirse problemas de calidad del papel.

La naturaleza de la madera en relación con el pitch puede depender altamente de la temporada, la frescura de las astillas de madera y del tipo de tratamiento de pulpado. La situación puede ser engañosa, puesto que la pegajosidad más alta en general se asocia a una condición intermedia entre una naturaleza de tipo líquida y una naturaleza de tipo sólida. Estas características se ven afectadas por la temperatura, la presencia de otros materiales tales como aceites y resinas y por el pH. Los iones de dureza, calcio y especialmente magnesio, a menudo se asocian a altos niveles de pegajosidad. La polimerización del pitch de la madera puede desplazar la temperatura de transición vítrea del material, de modo que el máximo de la pegajosidad también se desplaza a una temperatura superior.

Hoy en día, cada vez más, el pH para la fabricación de papel es neutro o ligeramente alcalino, de tal modo que la eliminación del pitch ya no es un corolario automático del uso de alumbre, y otros materiales adsorbentes tales como el talco están jugando un papel incluso más importante en su control. El aumento del pH a seudo-neutro es una tendencia creciente en los papeles de pasta mecánica y por ello el estudio de la eliminación del pitch bajo estas condiciones tiene también una importancia creciente. Por otra parte, las pulpas mecánicas acarrean mucha más materia disuelta y coloidal que las pulpas químicas y las pulpas recicladas.

El talco se acepta como un agente de control muy eficaz para los depósitos de pitch, y trabajos recientes sugieren que el talco controla la acumulación de depósitos mediante un mecanismo de eliminación de la pegajosidad. Sin embargo, la acción del talco en el control del pitch no está establecida de manera exacta. Se supone que el talco reduce la pegajosidad de materiales de tipo pitch o sustancias adherentes (stickies) de modo que presenten una menor tendencia a formar aglomerados o a depositarse sobre equipos de fabricación del papel o crear manchas en el producto. Asimismo, la función del talco consiste en reducir la pegajosidad de materiales que ya se han depositado, de modo que se ralentiza la acumulación adicional de materiales pegajosos sobre dichas superficies. Por la presente es importante adicionar suficiente talco de modo que se reduzca la pegajosidad total de las superficies en el sistema.

Sin embargo, un problema con el talco es que si no se utiliza suficiente talco, el mismo tiende a incorporarse meramente en depósitos y aglomerados de materiales pegajosos. Adicionalmente, se sabe esencialmente que el talco adsorbe especies no polares.

Por lo tanto, existe una continua necesidad de materiales alternativos, los cuales proporcionen un mejor rendimiento que el talco, y los cuales también sean capaces de adsorber especies polares y cargadas.

El objetivo anterior se ha solucionado mediante un proceso para el control del pitch en un medio acuoso, en donde carbonato cálcico natural con superficie sometida a reacción o una suspensión acuosa que comprende carbonato cálcico con superficie sometida a reacción (SRCC) y que tiene un pH mayor que 6, 0 medido a 20°C, se adiciona al medio, en donde el carbonato cálcico con superficie sometida a reacción es un producto de reacción de carbonato cálcico natural con dióxido de carbono y uno o más ácidos.

El carbonato cálcico natural con superficie sometida a reacción que se va a utilizar en el proceso de la presente invención se obtiene haciendo reaccionar un carbonato cálcico natural con un ácido y con dióxido de carbono, en donde el dióxido de carbono se forma in situ mediante el tratamiento con ácido y/o se suministra de una fuente externa.

Preferentemente, el carbonato cálcico natural se selecciona del grupo que comprende mármol, creta, calcita, dolomita, caliza y mezclas de los mismos.

En una realización preferida, el carbonato cálcico natural se tritura con anterioridad al tratamiento con un ácido y dióxido de carbono. La etapa de trituración puede llevarse a cabo con cualquier dispositivo de trituración convencional tal como un molino de trituración conocido por los expertos.

El carbonato cálcico natural con superficie sometida a reacción que se va a utilizar en el proceso de la presente invención se prepara como una suspensión acuosa que tiene un pH medido a 20°C, mayor que 6, 0, preferentemente mayor que 6, 5, más preferentemente mayor que 7, 0, aún más preferentemente mayor que 7, 5. Tal como se describirá posteriormente, el carbonato cálcico natural con superficie sometida a reacción puede ponerse en contacto con el medio acuoso adicionando dicha suspensión acuosa al mismo. También es posible modificar el pH de la suspensión acuosa con anterioridad a su adición al medio acuoso, por ejemplo, por dilución con agua adicional. Alternativamente, la suspensión acuosa puede secarse y el carbonato cálcico natural con superficie sometida a reacción que se ha puesto en contacto con el agua está en forma de polvo o en forma de gránulos. En otras palabras, el aumento del pH hasta un valor mayor que 6, 0 con posterioridad al tratamiento con un ácido y dióxido de carbono se necesita para proporcionar el carbonato cálcico con superficie sometida a reacción que tiene las propiedades de adsorción beneficiosas descritas en esta invención.

En un proceso preferido para la preparación de la suspensión acuosa, el carbonato cálcico natural, ya sea finamente dividido, tal como por trituración, o no, se suspende en agua. Preferentemente, la suspensión... [Seguir leyendo]

1. Proceso para el control del pitch en un medio acuoso, en el que al medio se adiciona carbonato cálcico natural con superficie sometida a reacción o una suspensión acuosa que comprende carbonato cálcico con superficie sometida a reacción y que tiene un pH mayor que 6, 0 medido a 20ºC, en donde el carbonato cálcico con superficie sometida a reacción es un producto de reacción de carbonato cálcico natural con dióxido de carbono y uno o más ácidos.

2. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el carbonato cálcico natural con superficie sometida a reacción se prepara como una suspensión acuosa que tiene un pH mayor que 6, 5, preferentemente mayor que 7, 0, y con la mayor preferencia 7, 5, medido a 20°C.

3. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el carbonato cálcico natural se selecciona del grupo que comprende mármol, calcita, creta y dolomita, piedra caliza y mezclas de los mismos.

4. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el ácido tiene un pKa a 25°C de 2, 5 ó menos.

5. Proceso de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque los ácidos se seleccionan del grupo que comprende ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido sulfuroso, hidrosulfato, ácido fosfórico, ácido oxálico y mezclas de los mismos.

6. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el carbonato cálcico natural se hace reaccionar con el ácido y/o el dióxido de carbono en presencia de por lo menos un silicato y/o sílice, hidróxido de aluminio, aluminato de metal alcalinotérreo, óxido de magnesio, o mezclas de los mismos.

7. Proceso de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el por lo menos un silicato se selecciona del grupo que comprende silicato de aluminio, silicato de calcio y silicato de metal alcalino.

8. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el carbonato cálcico natural con superficie sometida a reacción tiene un área superficial específica de entre 5 m2/g y 200 m2/g, preferentemente entre 20 m2/g y 80 m2/g y más preferentemente entre 30 m2/g y 60 m2/g, por ejemplo 43 m2/g, medido utilizando nitrógeno y el método BET de acuerdo con la ISO 9277.

9. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el carbonato cálcico natural con superficie sometida a reacción tiene un diámetro de grano medio d50 de entre 0, 1 y 50 !m, preferentemente entre 0, 5 y 25 !m, más preferentemente entre 0, 8 y 20 !m, particularmente entre 1 y 10, por ejemplo entre 4 y 7 !m medido de acuerdo con el método de sedimentación.

10. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la suspensión acuosa de carbonato cálcico natural con superficie sometida a reacción se estabiliza con uno o más dispersantes.

11. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el carbonato cálcico natural con superficie sometida a reacción se utiliza en forma de polvo y/o en forma de gránulos.

12. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el carbonato cálcico natural con superficie sometida a reacción se adiciona en una cantidad de entre 0, 05 y 25% en peso, más preferentemente entre 0, 25 y 10% en peso y con la mayor preferencia entre 0, 5 y 2% en peso basándose en el peso sobre fibras secadas en horno (100°C) .

13. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el pH del medio acuoso que contiene pitch se ajusta a un valor de >6, más preferentemente >6, 5, más preferentemente >7 con anterioridad a la adición del carbonato cálcico natural con superficie sometida a reacción.

14. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el medio acuoso que contiene pitch se selecciona del grupo que comprende pulpa mecánica, por ejemplo, madera triturada, TMP (pulpa termomecánica) , o pulpa quimiotermomecánica (CTMP) ,

así como pulpa química, por ejemplo, pulpa kraft o pulpa de sulfato, o pulpa reciclada utilizada en el proceso de fabricación de papel.

15. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque adicionalmente se añade talco al medio que contiene pitch.

16. Proceso de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque el talco tiene una pureza de >90% en peso, por ejemplo >95% en peso o >97% en peso y hasta >100% en peso.

17. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 15 ó 16, caracterizado porque las partículas de talco tienen un valor de d50 de 0, 1 a 50 !m, por ejemplo de 0, 2 a 40 !m, preferentemente de 0, 3 a 30 !m, más preferentemente de 0, 4 a 20 !m, particularmente de 0, 5 a 10 !m, por ejemplo 1, 4 ó 7 !m medido de acuerdo con el método de sedimentación.

18. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, caracterizado porque el talco tiene un área superficial específica de entre 3 y 100 g/m2, preferentemente entre 7 g/m2 y 80 g/m2 más preferentemente entre 9 g/m2 y 60 g/m2, por ejemplo 51 g/m2, especialmente entre 10 y 50 g/m2, por ejemplo 30 g/m2.

19. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 18, caracterizado porque el talco se adiciona en una cantidad de entre 0, 05 y 25% en peso, más preferentemente entre 0, 25 y 10% en peso y con la mayor preferencia entre 0, 5 y 2% en peso basándose en el peso sobre fibras secadas en horno (100°C) .

20. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el agua que se va a purificar se pone en contacto con el carbonato cálcico natural con superficie sometida a reacción mediante filtración en superficie, filtración en profundidad y/o filtración por aluvión.

21. Uso del carbonato cálcico natural con superficie sometida a reacción según lo definido en una de las reivindicaciones 1 a 14 para el control del pitch.

22. Uso de acuerdo con la reivindicación 21, caracterizado porque el carbonato cálcico natural con superficie sometida a reacción se utiliza en combinación con talco según lo definido en una de las reivindicaciones 15 a 19.

23. Uso de una combinación de un carbonato cálcico natural con superficie sometida a reacción según lo definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 y talco según lo definido en una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 19 para el control del pitch.

24. Compuesto de carbonato cálcico natural con superficie sometida a reacción según lo definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 y pitch eliminado de un medio acuoso.

25. Compuesto de acuerdo con la reivindicación 24 que comprende además talco según lo definido en una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 19.

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Figura 1

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Figura 2

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Figura 3

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Figura 4

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Figura 5