Composición de sílice.

Un método para la producción de una composición que comprende una mezcla de un compuesto de sílice y unóxido de un metal alcalino-térreo o un hidróxido de un metal alcalino-térreo en un disolvente acuoso,

que comprendelas etapas de:

- añadir un óxido de un metal alcalino-térreo o un hidróxido de un metal alcalino-térreo y un compuesto de síliceseleccionado del grupo que consiste en sílice coloidal y un silicato que es silicato de un metal alcalino o silicato deamonio, a un medio acuoso para formar una mezcla acuosa, en el que el compuesto de sílice y el óxido de un metalalcalino-térreo o el hidróxido de un metal alcalino-térreo juntos forman la mayor parte de la materia no disolvente dela composición; y

- permitir que dicha mezcla acuosa se deje reposar manteniendo la mezcla en un recipiente sellado o abierto, con osin agitación, durante al menos 24 horas a temperatura ambiente, período durante el cual la composición no entra encontacto con ningún otro producto químico.

Composición de sílice

Campo de la invención La invención se refiere al campo de los procesos químicos para el tratamiento de fibras celulósicas, en particular de la pulpa de madera.

Antecedentes de la invención A pesar de que se lleva fabricando papel desde hace cientos de años, la industria de la pulpa y el papel está en continuo desarrollo. Al ser usuaria de una materia prima natural y renovable, hoy en día la industria está luchando por mejorar su imagen ante la opinión pública como una industria ambientalmente aceptable. Para mantener su negocio en el tiempo, la industria de la pulpa y el papel también debe desarrollar la calidad del papel y el cartón, que a su vez dependerá del desarrollo de la calidad de la fibra a partir de la cual se fabrica el papel y/o cartón.

Un aspecto crítico para mantener una imagen ecológica es la capacidad de la industria de seguir reduciendo sus efluentes. Hoy día la reutilización de agua en la industria de la pulpa y el papel está limitada en gran medida por la acumulación de sustancias en el agua reciclada. Cualquier desarrollo que permita una mayor reducción en el consumo de agua y la correspondiente reducción en la carga del fluente se considera algo positivo.

Las fibras de madera para su utilización en la elaboración de papel se fabrican mediante un proceso químico de formación de pulpa de papel o mediante un proceso mecánico o una combinación de ambos. Las fibras recicladas constituyen una parte considerable de las fibras de madera utilizadas. En el procesamiento de la madera para la preparación de la pulpa adecuada para la producción de papel y cartón, el material intermedio con frecuencia se pone en contacto con una sustancia oxidante. Un ejemplo de dicho proceso es la deslignificación con oxígeno, y otro ejemplo es el blanqueamiento de la pulpa. Independientemente del proceso o de la fuente de la fibra, con frecuencia las fibras son demasiado oscuras para ser adecuadas para ciertas calidades de papel. Por tanto, las fibras se blanquean por contacto con un agente blanqueante. La demanda pública está impulsando al mercado a brillos cada vez mayores, puesto que una hoja de papel más blanca en general se percibe como de mayor calidad que una hoja más oscura.

El brillo se puede medir de diferentes formas. La forma aceptada en general para cuantificar el brillo de las fibras de madera es mediante la utilización del método patrón del brillo ISO. Mediante este método, el brillo se define en una escala del 0% al 100%, en la que el 0% representa un cuerpo negro perfecto y el 100% representa el brillo de un patrón de óxido de magnesio cristalino. Las fibras de madera sin blanquear normalmente tienen un brillo ISO del 5862%. Este valor se puede incrementar considerablemente poniendo en contacto las fibras con un agente blanqueante, que es una sustancia oxidante o reductora. También es posible blanquear fibras mediante una serie de etapas de blanqueamiento consecutivas utilizando uno o más agentes blanqueantes para conseguir brillos altos. El resultado del blanqueamiento puede depender del tipo de fibras de madera utilizadas.

La técnica anterior desvela al cloro como agente blanqueante utilizado de forma habitual para las fibras de madera. No obstante, el blanqueamiento con cloro tiene la desventaja de que se forman compuestos orgánicos perjudiciales. Así, impulsada por una conciencia ambiental y la ambición de ser percibida como una industria ecológicamente 45 racional, los fabricantes de pulpa y papel han desarrollado otras soluciones para el blanqueamiento de las fibras de madera, y hoy día el blanqueamiento con cloro elemental se ha abandonado en su mayor parte.

Una sustancia oxidante utilizada habitualmente para el blanqueamiento de fibras de madera es el peróxido de hidrógeno. Esta sustancia presenta ventajas considerables como agente blanqueante, puesto que es relativamente eficaz, relativamente barato y no contiene cloro. El blanqueamiento a base de peróxido de hidrógeno convencionalmente se lleva a cabo a un pH alcalino en presencia de un silicato, tal como silicato de sodio, habitualmente denominado vidrio soluble.

Se sabe que el peróxido de hidrógeno se degrada por la actividad catalítica del manganeso y el hierro. Dicha 55 degradación del peróxido de hidrógeno reduce la cantidad de peróxido disponible para la reacción de blanqueamiento y de esta forma reduce la eficacia del proceso de blanqueamiento. Por tanto, los iones de metales pesados como el hierro y el manganeso presentes en la pulpa se retiran de forma convencional poniendo en contacto la pulpa con un agente quelante y retirando el agua que incluye los metales pesados quelados. De manera alternativa, el agente quelante está presente en el proceso de blanqueamiento a base de peróxido de hidrógeno. Los agentes quelantes utilizados más habitualmente son el ácido etilendiamintetracético (EDTA) y el ácido dietilentriaminpentacético (DTPA) o sus sales. No obstante, estos agentes resultan muy difíciles de degradar en procesos biológicos y se pueden acumular en el medio ambiente debido a su baja biodegradabilidad. Para evitar esta acumulación, se han desarrollado otros quelatos fuertes, tales como ácido [S, S]etilendiamindisuccínico, véase el documento WO 97/30209. Sin embargo, al ser los costes de dichos productos sustancialmente más elevados, no 65 se utilizan a nivel industrial. Además, a pesar de estos esfuerzos por minimizar la degradación del peróxido de hidrógeno, aún se pueden producir pérdidas considerables de peróxido por degradación.

El vidrio soluble es una disolución alcalina de pH elevado (con frecuencia de 12-13 aproximadamente) que consta principalmente de monómeros de silicato con la fórmula química (SiO2) x:Na2O, en la que por lo general x está por debajo de 3, 5. La función del silicato de sodio no se entiende completamente, pero se cree que participa en la quelación de metales pesados y contribuye al establecimiento de las condiciones alcalinas necesarias para un buen resultado de blanqueamiento. Además, se cree que el silicato de sodio pasiva las superficies metálicas. Sin embargo, se ha informado de que el silicato de sodio presenta las desventajas de tener tendencia a formar incrustaciones y ser abrasivo en las refinerías. Además, el silicato de sodio reduce el drenaje en la máquina de papel, y por tanto reduce la tasa de producción y/o aumenta los costes de secado.

De forma convencional, se utiliza hidróxido sódico para ofrecer un entorno alcalino, que es necesario para un blanqueamiento eficaz con peróxido de hidrógeno. El hidróxido sódico, a pesar de ser eficaz para crear condiciones alcalinas, tiene la desventaja de que el pH del proceso de blanqueamiento en general llega a ser demasiado elevado para un resultado óptimo. Algunas fibras de madera se disuelven al pH elevado obtenido al utilizar hidróxido sódico,

dando como resultado una pérdida de fibras del 1-2% o superior, como pone en evidencia la elevada demanda química de oxígeno (COD) . Esto significa no solo una pérdida en el rendimiento, sino también un incremento en los problemas de los efluentes, puesto que las fibras disueltas contribuyen a la carga orgánica de la corriente efluente. La corriente de fibras también contendrá una mayor cantidad de material orgánico disuelto que puede interferir con la retención y la deshidratación en la máquina de papel en las fábricas que presentan una producción integrada de pulpa y papel. Con el fin de reducir el pH, se han probado otros materiales como óxido de calcio, sulfato de magnesio, óxido de magnesio e hidróxido de magnesio, para sustituir parcialmente al hidróxido sódico como agente alcalino. No obstante, el brillo conseguido al utilizar hidróxido de magnesio para regular el pH tiende a ser unas pocas unidades ISO inferiores a las que se pueden conseguir utilizando el hidróxido sódico, dando así un papel que se percibe como de calidad inferior.

Una desventaja adicional de los dos procesos convencionales que utilizan hidróxido sódico y el proceso más experimental que utiliza hidróxido de magnesio es que se deben utilizar agentes quelantes fuertes con el fin de minimizar la degradación de los agentes de blanqueamiento oxidantes u otros reactivos de lignina.

Además, se utiliza silicato de sodio en el destintado de fibras recicladas. El propósito del destintado es, de forma similar al blanqueamiento, incrementar el brillo de la pulpa. No obstante, al contrario que en el blanqueamiento de fibras de madera vírgenes, el incremento del brillo en el proceso de destintado se consigue por la separación de los tintes de las fibras de madera que normalmente proceden del papel reciclado. Esto se puede realizar con o sin la utilización de una sustancia oxidante.... [Seguir leyendo]

1. Un método para la producción de una composición que comprende una mezcla de un compuesto de sílice y un óxido de un metal alcalino-térreo o un hidróxido de un metal alcalino-térreo en un disolvente acuoso, que comprende 5 las etapas de:

-añadir un óxido de un metal alcalino-térreo o un hidróxido de un metal alcalino-térreo y un compuesto de sílice seleccionado del grupo que consiste en sílice coloidal y un silicato que es silicato de un metal alcalino o silicato de amonio, a un medio acuoso para formar una mezcla acuosa, en el que el compuesto de sílice y el óxido de un metal alcalino-térreo o el hidróxido de un metal alcalino-térreo juntos forman la mayor parte de la materia no disolvente de la composición; y

-permitir que dicha mezcla acuosa se deje reposar manteniendo la mezcla en un recipiente sellado o abierto, con o sin agitación, durante al menos 24 horas a temperatura ambiente, período durante el cual la composición no entra en 15 contacto con ningún otro producto químico.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la mezcla acuosa se deja reposar durante al menos 1 semana.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la composición tiene un contenido de dicho óxido de un metal alcalino-térreo o hidróxido de un metal alcalino-térreo en el intervalo del 1 al 99%, preferentemente del 10 al 90%, más preferentemente del 30 al 80%, y lo más preferentemente del 40 al 70% en base al peso en seco de la composición.

4. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la composición tiene un contenido de dicho compuesto de sílice en el intervalo del 1 al 80%, preferentemente del 5 al 50%, en base al peso en seco de la composición.

5. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la composición tiene una relación en peso seco de dicho compuesto de sílice a dicho óxido de un metal alcalino-térreo o hidróxido de un metal alcalino-térreo en el intervalo de 1:99 a 80:20, preferentemente de 5:95 a 50:50, y más preferentemente de 20:80 a 40:60.

6. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho metal alcalino-térreo es 35 magnesio.

7. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho compuesto de sílice es sílice coloidal.

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 7, en el que dicha sílice coloidal comprende modificaciones superficiales.

9. Un método de acuerdo con la reivindicación 8, en el que dichas modificaciones superficiales comprenden

compuestos orgánicos. 45

10. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que dicha sílice coloidal tiene un tamaño de partícula en el intervalo de 1 a 500 nm.

11. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicho silicato de un metal alcalino es silicato de sodio.

12. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-6 o la reivindicación 11, en el que dicho silicato de un metal alcalino tiene una relación de SiO2 a óxido de un metal alcalino en el intervalo de 1 a 4, 5.

13. Una composición que se puede obtener mediante el método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.

14. Una composición de acuerdo con la reivindicación 13, que tiene un pH alcalino.

15. Uso de una composición de acuerdo con la reivindicación 13 para el tratamiento de fibras celulósicas.

16. Uso de una composición de acuerdo con la reivindicación 13 para reducir la formación de incrustaciones de oxalato en un sistema para la elaboración de pulpa y/o papel.

17. Un método para la producción de una mezcla de tratamiento, que comprende las etapas de:

- suministrar una composición de acuerdo con la reivindicación 13; y -poner en contacto dicha composición con un agente de tratamiento.

18. Un método para el tratamiento de fibras celulósicas que comprende las etapas de:

-suministrar un material de fibra;

-añadir una composición de acuerdo con la reivindicación 13 a dicho material de fibra; .

10. añadir un agente de tratamiento a dicho material de fibra.

19. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, en el que la etapa de adición de dicha composición se lleva a cabo antes de la etapa de adición de dicho agente de tratamiento. 15

20. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 17, 18 y 19, en el que dicho agente de tratamiento es un agente reactivo con la lignina.

21. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 17 a 20, en el que dicho agente de tratamiento es 20 un agente blanqueante.

22. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 17 a 21, en el que dicho agente de tratamiento es peróxido de hidrógeno.

23. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 17 a 20, en el que dicho agente de tratamiento es oxígeno.

24. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 17, 18 o 19, en el que dicho agente de tratamiento es un agente de destintado. 30

25. Un método para reducir la formación de incrustaciones de oxalato en un sistema para la elaboración de pulpa y/o papel, que comprende la etapa de añadir una composición de acuerdo con la reivindicación 13 a dicho sistema de elaboración de pulpa y/o papel.

26. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 25, en el que dicho material de fibra comprende pulpa de madera química.

27. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 25, en el que dicho material de fibra comprende pulpa de madera semi-química. 40

28. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 25, en el que dicho material de fibra comprende pulpa de madera mecánica.

29. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 25, en el que dicho material de fibra 45 comprende fibras recicladas.

30. Un método para la producción de un artículo de papel que comprende las etapas de: -llevar a cabo un método para el tratamiento de fibras celulósicas de acuerdo con una cualquiera de las

reivindicaciones 18 a 29; y -formar un artículo de papel a partir de dichas fibras celulósicas.