BR0315150B1 - processo de flotação por espuma para beneficiamento de um minério. - Google Patents
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Description
"PROCESSO DE FLOTAÇÃO POR ESPUMA PARA BENEFICIAMENTO DE UM MINÉRIO"
Fundamento da Invenção
Campo da Invenção
Essa invenção refere-se a processos de flotação por espuma para a recuperação de valores de metal de minérios de sulfeto de metal base. Mais particularmente, ela se refere aos processos que empregam coletores de mineral de sulfeto que compreendem certos compostos de N-butoxicarbonil- O-alquiltionocarbamato que exibem desempenho metalúrgico excelente sobre uma variação ampla de valores de pH.
Descrição da Técnica Relacionada
Flotação por espuma é um processo amplamente usado para beneficiamento de minérios contendo minerais valiosos. Um processo de flotação por espuma típico envolve intermisturar uma suspensão aquosa que contém partículas de minério finamente moídas com um agente de espumação ou espumante produzir uma espuma. Partículas de minério que contêm o mineral desejado são de preferência atraídas para a espuma por causa de uma afinidade entre a espuma e o mineral exposto nas superfícies das partículas de minério. Os minerais beneficiados resultantes são então coletados separando- os da espuma. Reagentes químicos conhecidos como "coletores" são comumente adicionados para a suspensão para aumentar a seletividade e eficiência do processo de separação, ver patente U.S n° 4.584.097, que é por meio dessa incorporada aqui por referência.
Flotação por espuma é especialmente útil por separar minerais valiosos finamente moídos de sua gangua associada ou por separar minerais valiosos de um outro. Por causa da larga escala em que operações de mineração são tipicamente conduzidas e a larga diferença em valor entre o mineral desejado e a ganga associada, até mesmo aumentos relativamente pequenos na eficiência da separação fornecem ganhos substanciais em produtividade.
Sumário da Invenção
Inesperadamente, revelou-se que N-butoxicarbonil-O- alquiltionocarbamatos selecionados do grupo que consiste de N- butoxicarbonil-O-metiltionocarbamato, N-butoxicarbonil-O- etiltionocarbamato, N-butoxicarbonil-O-propiltionocarbamato, N- butoxicarbonil-O-butiltionocarbamato, N-butoxicarbonil-O- pentiltionocarbamato, e N-butoxicarbonil-O-hexiltionocarbamato são particularmente eficazes em processos de flotação por espuma. Uma modalidade preferida fornece um processo de flotação por espuma por beneficiar um minério, que compreende: formar uma suspensão que compreende água e partículas de um minério, o minério contendo minerais de sulfeto; intermisturar a suspensão com quantidades eficazes de um agente espumante e um coletor para formar uma espuma que contém minerais de sulfeto beneficiados; e coletar os minerais de sulfeto beneficiados; o coletor que compreende um N-butoxicarbonil-O-alquiltionocarbamato selecionado do grupo que consiste de N-butoxicarbonil-O-metiltionocarbamato, N- butoxicarbonil-O-etiltionocarbamato, N-butoxicarbonil-O- propiltionocarbamato, N-butoxicarbonil-O-butiltionocarbamato, N- butoxicarbonil-O-pentiltionocarbamato, e N-butoxicarbonil-O- hexiltionocarbamato.
Essas e outras modalidades são descritas em maiores detalhes abaixo.
Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas
Nas modalidades preferidas, metal de sulfeto e valores minerais são recuperados por métodos de flotação por espuma na presença de um coletor, o coletor que compreende pelo menos um N-butoxicarbonil-O- alquiltionocarbamato selecionado do grupo que consiste de N-butoxicarbonil- O-metiltionocarbamato, N-butoxicarbonil-O-etiltionocarbamato, N- butoxicarbonil-O-propiltionocarbamato,N-butoxicarbonil-O- butiltionocarbamato, N-butoxicarbonil-O-pentiltionocarbamato, e N- butoxicarbonil-O-hexiltionocarbamato. O termo "N-butoxicarbonil-O- alquiltionocarbamato" é usado aqui para referir-se aos compostos no grupo supracitado, incluindo seus isômeros. Por exemplo, N-iso-butoxicarbonil-O- isobutiltionocarbamato é um exemplo de um N-butoxicarbonil-O- butiltionocarbamato preferido. Outros exemplos de N-butoxicarbonil-O- alquiltionocarbamatos preferidos incluem N-butoxicarbonil-O- etiltionocarbamato, N-iso-butoxi-carbonil-O-hexiltionocarbamato, e Ν- butoxicarbonil-O-isobutiltionocarbamato. De preferência, N-butoxicarbonil- O-alquiltionocarbamatos são empregados como coletores de sulfeto em um processo de flotação por espuma que fornecem beneficiamento de valores melhorados de sulfeto de minérios de metal base sobre uma ampla variação de valores de pH e mais preferivelmente sob, condições neutras altamente alcalinas e levemente alcalinas.
N-butoxicarbonil-O-alquiltionocarbamatos podem ser produzidos de várias maneiras. Por exemplo, cloroformiato de butila pode ser reagido com um sal de tiocianato, por exemplo, tiocianato de sódio, para formar um intermediário de butoxicarbonil isotiocianato. Sais de tiocianato e cloroformiato de butila podem ser obtidos de fontes comerciais; cloroformiato de butila pode também ser sintetizado reagindo fosgênio com butanol. O intermediário de butoxicarbonil isotiocianato pode ser reagido com um álcool ROH para formar o N-butoxicarbonil-O-alquiltionocarbamato desejado. O grupo R em ROH representa um grupo alquila tendo de um a seis átomos de carbono. Exemplos de ROH incluem metanol, etanol, propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, n-pentanol, isopentanol, n-hexanol e iso-hexanol.
Aquele especializado na técnica entende que os termos "beneficiar", "beneficiamento", e "beneficiado" referem-se a um processo de enriquecimento de minério em que a concentração do mineral desejado e/ou metal no minério aumenta enquanto o processo procede. Por exemplo, um processo de flotação por espuma preferido compreende formar uma suspensão que compreende água e partículas de um minério, intermisturando a suspensão com um agente espumante e um coletor para formar uma espuma que contém minerais beneficiados, e coletar os minerais beneficiados.
As partículas de minério na suspensão são de preferência feitas reduzindo de tamanho o minério para fornecer partículas de minério de tamanho de flotação, de uma maneira geralmente conhecida para aquele especializado na técnica. O tamanho da partícula para o qual um minério particular é reduzido de tamanho de modo a liberar valores minerais da ganga associada ou sem valores, isto é, tamanho de liberação, tipicamente varia de minério para minério e pode depender de um número de fatores, por exemplo, a geometria dos depósitos minerais dentro do minério, por exemplo, estriação, aglomeração, comatrizes, etc. Uma determinação que partículas tenham sido reduzidas de tamanho para tamanho de liberação, pode ser feita pela exame microscópico usando métodos conhecidos para aquele especializado na técnica. Geralmente, e sem limitação, tamanhos de partículas adequados variam de cerca de 50 mesh a 400 mesh. De preferência, o minério é reduzido de tamanho para fornecer partículas dimensionadas para flotação na faixa de cerca de + 65 mesh a cerca de - 200 mesh. Especialmente preferível para uso no presente método são os minérios de sulfeto de metal base que têm sido reduzidos em tamanho para fornecerem tamanhos de cerca de 14% a cerca de 30% em peso de partículas de + 100 mesh e de cerca de 45% a cerca de 75% em peso de partículas de - 200 mesh. Redução de tamanho do minério pode ser executada de acordo com qualquer método conhecido para aquele especializado na técnica. Por exemplo, o minério pode ser triturado para - 10 mesh de tamanho seguido por moagem úmida em um moinho de bola de aço para o tamanho de malha desejado, ou moinho de seixo pode ser usado.
A suspensão (também conhecida como uma polpa ou suspensão de polpa) pode ser formada de vários meios conhecidos para aquele especializado na técnica, por exemplo, intermisturando partículas de minério com liberação dimensionada com água, moendo o minério na presença de água, etc. O pH da suspensão pode ser ajustado em qualquer estágio, por exemplo, adicionado um modificador de pH (ácido ou base) para a suspensão ou para o moedor durante a redução de tamanho, para fornecer a suspensão com qualquer pH desejado. Modificadores de pH preferidos incluem cal e ácido sulfurico. Assim, por exemplo, bom beneficiamento pode ser obtido em valores de pH de suspensão de polpa na faixa de cerca de 7 a cerca de 12, e particularmente na faixa de pH de cerca de 9 a cerca de 11,5. O pH da suspensão pode ser ajustado em qualquer ponto do processo de preparação do minério por flotação por espuma ou no próprio processo de flotação por espuma. A suspensão aquosa das partículas de minério de preferência contém cerca de 10% a cerca de 60% de sólidos da polpa, mais preferivelmente cerca de 25% a cerca de 50% de sólidos da polpa, mais ainda preferivelmente de cerca de 30% a cerca de 40% de sólidos da polpa, em peso baseados no peso total da suspensão.
De acordo com uma modalidade preferida, a flotação de sulfetos de cobre, zinco e chumbo são executados em um pH na faixa de cerca de 6 a cerca de 12, mais preferivelmente cerca de 9 a cerca de 11,5. Revelou- se que os coletores de N-butoxicarbonil-O-alquiltionocarbamatos fornecem excepcionalmente boa resistência coletora, junto com excelente seletividade coletora, até em dosagens coletoras reduzidas, quando flotação por espuma é conduzida na faixa de pH acima mencionado.
A suspensão é de preferência condicionada intermisturando ela com quantidades eficazes de um agente espumante e um coletor que compreende pelo menos um N-butoxicarbonil-O-alquiltionocarbamato para formar uma espuma que contém minerais de sulfetos beneficiados. O agente espumante, coletor e suspensão podem ser intermisturados em qualquer ordem. Por exemplo, o coletor pode ser adicionado para a suspensão e/ou para o moedor de acordo com os métodos convencionais. Por "quantidade eficaz" significa qualquer quantidade dos componentes respectivos que fornecem um nível desejado de beneficiamento dos valores de metal desejados.
Qualquer agente espumante conhecido para aquele especializado na técnica pode ser empregado no processo de flotação por espuma. Exemplos não limitativos de agentes espumantes adequados incluem: álcoois de hidrocarboneto de baixo peso molecular de cadeia ramificada ou reta, tais como alcanóis Ce a Cg, 2-etil-hexanol e 4-metil-2-pentanol (também conhecido como metil isobutil carbinol ou MIBC) assim como óleos de pinho, ácido cresílico, glicóis, e poliglicóis. Misturas de agentes espumantes podem ser usadas. Quantidades eficazes de agentes espumantes para um processo de flotação por espuma particular podem ser determinadas pelo experimento de rotina. Quantidades típicas de agentes espumante são geralmente na faixa de cerca de 0,004kg/t a cerca de 0,09kg/t de agentes espumantes de minério tratado, embora quantidades maiores ou menores de agentes espumantes podem ser eficazes em situações particulares.
O coletor de N-butoxicarbonil-O-alquiltionocarbamato pode ser usado sozinho, em combinação com um outro, e/ou em combinação com outros coletores minerais de sulfeto tais como xantatos, formiatos de xantogênio, tiosfosfatos, tiouréias e/ou tionocarbamatos, por exemplo, dialquiltionocarbamatos. Um coletor que compreende um N-butoxicarbonil- O-alquiltionocarbamato é de preferência intermisturado com o agente espumante e suspensão de polpa em quantidades variando de cerca de 0,0023kg/t a cerca de 2,3kg/t de coletor de minério na suspensão, mais preferivelmente cerca de 0,04kg/t a cerca de 0,9kg/t, mesma base. Nos processos de flotação por espuma em que é desejável para seletivamente coletar minerais de sulfeto de cobre e seletivamente rejeitar minerais de sulfeto de ferro tais como pirita e pirrotita, assim como outros sulfetos de ganga, o coletor é de preferência usado em quantidades de cerca de 0,004kg/t a cerca de 2,3kg/t de minério na suspensão. Nos processos de flotação por espuma do sulfeto em massa, níveis maiores de coletor são geralmente preferidos. Quantidades eficazes de coletor para um processo de flotação por espuma particular podem ser determinadas por experimento de rotina.
A intermistura da suspensão com uma quantidade eficaz de um agente espumante e uma quantidade eficaz de um N-butoxicarbonil-O- alquiltionocarbamato é de preferência conduzido de modo que se produza uma espuma contendo minerais de sulfeto beneficiados. Formação da espuma pode ser facilitada utilizando condições de mistura adequadamente vigorosas e/ou injetando ar na suspensão. Experimento de rotina de acordo com os métodos convencionais de flotação por espuma pode ser utilizado para determinar condições adequadas para flotar os valores de mineral de sulfeto desejados no concentrado de espuma e, de preferência, rejeitar ou esmagar seletivamente pirita e outros sulfetos de ganga.
Os N-butoxicarbonil-O-alquiltionocarbamatos, embora virtualmente insolúveis em água, têm a vantagem distinta de ser facilmente dispersáveis. Por exemplo, quando adicionados a uma célula de flotação, esses coletores fornecem maiores recuperações de cobre no primeiro estágio de flotação junto com a recuperação completa do cobre melhorada, indicando cinéticas melhoradas de flotação, como mostrado nos exemplos fornecidos abaixo.
Os coletores de N-butoxicarbonil-O-alquiltionocarbamato podem ser usados para seletivamente concentrar ou coletar certos sulfetos de valor de metal, particularmente aquele de cobre, chumbo e zinco de outros sulfetos de ganga, por exemplo, pirita e pirrotita, e outros materiais de ganga, por exemplo, silicatos, carbonatos etc. Esses coletores podem também ser usados em situações em que é desejável coletar todos os sulfetos em um minério, incluindo esfalerita (ZnS) e sulfetos de ferro, isto é, pirita e pirrotita, em adição aos minerais de sulfeto de cobre.
Será apreciado por aquele especializado na técnica que várias omissões, adições e modificações podem ser feitas para os processos descritos acima sem afastar do escopo da invenção, e todas tais modificações e mudanças são intencionadas para se situar dentro do escopo da invenção.
EXEMPLOS 1-6
Um minério de cobre da América do Sul é usado nos seguintes testes de flotação. Esse minério contém cerca de 1,2% de cobre, 4% de ferro e 278 ppm de molibdênio. Esse minério também contém o silicato usual ou ganga do tipo silicioso.
O minério é moído para 75% passando por uma peneira de malha Tyler 100 (150μηι) usando um moinho de barras de aço macio contendo 7,5kg de barras de aço macio. Os sólidos moídos são 66% em água. Cal é adicionada no moinho de barras em uma quantidade suficiente de modo a fornecer um pH de flotação de 11, similar àquele usado no concentrador. Combustível Diesel (10 gramas por 0,907t de minério na polpa) é também adicionado no moinho para promover flotação do Mo. A polpa de minério é então descarregada em uma célula de flotação e o volume da polpa ajustado para 30-34% de sólidos para flotação.
Um conjunto de máquina de flotação Denver D-12 a 1000 rpm é usado para testes de flotação. A polpa é agitada para assegurar homogeneidade. Um coletor como mostrado na tabela 1 e espuma são então adicionados na polpa e misturados por 2 minutos. A espuma usada é um produto de mistura contendo um espumador AEROFROTH® 76A, disponível comercialmente por Cytec Industries, Inc., West Paterson, New Jersey. A dosagem do espumador é 15 gramas por 0,907 t de minério na polpa (g/t) para todos dos testes.
Concentrados de flotação são recolhidos em 1, 3 e 6 minutos de intervalos. Os concentrados e resíduos são filtrados, secos e analisados para Cu, Fe e Mo. Os resultados apresentados na tabela 1 claramente mostram a superioridade dos coletores de N-butoxicarbonil-O-alquiltionocarbamato sobre coletores anteriores, em que ou recuperação com baixa produção ou pobre seletividade contra ferro (alta recuperação do ferro). Por causa da larga escala em que operações de mineração são tipicamente conduzidas e a larga diferença no valor entre o mineral desejado e a ganga associada, esses aumentos na eficiência da separação fornecem ganhos substanciais em produtividade.
TABELA 1
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EXEMPLOS 5-10
Um minério de cobre/molibdênio da América do Sul é usado nos seguintes testes de flotação. Esse minério tem cerca de 1,4% de cobre, 5,8% de ferro e 113 ppm de molibdênio. Esse minério também contém o silicato usual ou ganga do tipo silicioso.
O minério é moído para 80% passando por uma peneira de malha Tyler 65 (212μπι) usando um moinho de barra de aço macio contendo 7,5kg de barras de aço macio. Os sólidos moídos são 66% em água. Cal é adicionada no moinho de barras em uma quantidade suficiente de modo a fornecer uma flotação em um pH de 10-10,5, similar àquele usado no concentrador. Um coletor a uma dosagem mostrada na tabela 2 e uma espuma (9 g/t) são adicionados no moinho junto com o combustível Diesel (6 g/t para promover flotação de Mo). A espuma usada é um produto de mistura contendo um espumante AEROFROTH® 70, um produto metil isobutil carbinol disponível comercialmente de Cytec Industries, Inc., West Paterson, New Jersey. A polpa de minério é então descarregada em uma célula de flotação e o volume da polpa ajustado para 30-34% de sólidos para flotação.
Um conjunto de máquina de flotação Denver D-12 a 1000 rpm é usado para estes testes de flotação. A polpa é agitada para assegurar homogeneidade. Espuma adicional (8g/t) é então adicionada na polpa e condicionada por 2 minutos. Concentrados de flotação são coletados em 1, 3 e 6 minutos de intervalos. Os concentrados e resíduos são filtrados, secos e analisados para Cu, Fe e Mo. Os resultados apresentados na tabela 2 claramente mostram a superioridade dos coletores de N-butoxicarbonil-O- alquiltionocarbamato que proporcionam altas recuperações de minerais de cobre e molibdênio quando comparados com coletores anteriores. Por causa da larga escala em que operações de mineração são tipicamente conduzidas e a larga diferença no valor entre o mineral desejado e a ganga associada, esses aumentos na eficiência da separação fornecem ganhos substanciais em produtividade.
TABELA 2
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EXEMPLO 11
Síntese de isobutoxicarbonil isotiocianato: 136,58 gramas (1 mol) de 99% de cloroformiato de isobutila são adicionados a 50% de uma solução de tiocianato contendo 81 gramas (1 mol) de NaSCN, 81 gramas de água, 4,36 gramas de quinolina (catalisador) e 1,8 gramas de Na2CO3 (base) enquanto mantém uma temperatura de reação de 25-30°C com agitação. A reação é monitorada pelo consumo do cloroformiato durante a formação de uma camada superior de isobutoxicarbonil isotiocianato (aproximadamente 4 horas). Os teores do vaso de reação são filtrados para remover cloreto de sódio sólido e o isobutoxicarbonilisotiocianato é isolado na forma de uma camada que separa da camada aquosa.
EXEMPLO 12
Síntese de N-isobutoxicarbonil-O-isobutiltionocarbamato: um procedimento iniciado como descrito no exemplo 11 é continuado por meio do retorno da camada de isobutoxicarbonil isotiocianato isolada ao vaso de reação e se adicionando 1,3 moles de álcool de isobutila. A temperatura de reação é mantida em cerca de 20-25°C por cerca de 4 horas. A mistura resultante de tionocarbamato/álcool de isobutila é extraída a vácuo em 584,2-635 mm de Hg e 50°C para remover água e algum do excesso de álcool, seguido pela filtração para remover sal precipitado. Cerca de 215 gramas do produto final são obtidos na forma de uma mistura de cerca de 190 gramas de N-isobutoxicarbonil-O- isobutiltionocarbamato e cerca de 25 gramas de álcool de isobutila.
EXEMPLO 13
Síntese de N-isobutoxicarbonil-O-hexiltionocarbamato: um procedimento iniciado como descrito no exemplo 11 é continuado por meio do retorno da camada de isobutoxicarbonil isotiocianato isolada ao vaso de reação e se adicionando 1,3 moles de álcool de hexila. A temperatura de reação é mantida em cerca de 20-25°C por cerca de 4 horas. A mistura resultante de tionocarbamato/álcool de hexila é extraída a vácuo em 584,2- 635 mm de Hg e 50°C para remover água e algum do excesso de álcool, seguido pela filtração para remover sal precipitado. Cerca de 215 gramas do produto final são obtidos na forma de uma mistura de cerca de 190 gramas de N-isobutoxicarbonil-O-hexiltionocarbamato e cerca de 25 gramas de álcool de hexila.
Claims (11)
1. Processo de flotação por espuma para beneficiamento de um minério compreendendo: formar uma suspensão que compreende água e partículas de um minério, o minério contendo minerais de sulfeto; intermisturar dita suspensão com quantidades eficazes de um agente espumante e um coletor para formar uma espuma contendo minerais de sulfeto beneficiados; e coletar ditos minerais de sulfeto beneficiados; o coletor compreendo um N-butoxicarbonil-O- alquiltionocarbamato, caracterizado pelo fato de que o dito coletor utilizado é selecionado do grupo que consiste de N-butoxicarbonil-O- metiltionocarbamato, N-butoxicarbonil-O-etiltionocarbamato, N- butoxicarbonil-O-propiltionocarbamato, N-butoxicarbonil-O- butiltionocarbamato, N-butoxicarbonil-O-pentiltionocarbamato, e N- butoxicarbonil-O-hexiltionocarbamato.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito coletor é intermisturado com dita suspensão em uma quantidade na faixa de 0,0023kg/t a 2,3kg/t de minério na dita suspensão.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito coletor é intermisturado com dita suspensão em uma quantidade na faixa de 0,04kg/t a 0,9kg/t de minério na dita suspensão.
4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita suspensão tem um pH na faixa de 6 a 12.
5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita suspensão tem um pH na faixa de cerca de 9 a cerca de -11,5.
6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito N-butoxicarbonil-O-alquiltionocarbamato é N- butoxicarbonil-O-etiltionocarbamato.
7. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito N-butoxicarbonil-O-alquiltionocarbamato é N- butoxicarbonil-O-butiltionocarbamato.
8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o dito N-butoxicarbonil-O-butiltionocarbamato é selecionado do grupo que consiste de N-isobutoxicarbonil-O-isobutiltionocarbamato e N- butoxicarbonil-O-isobutiltionocarbamato.
9. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito N-butoxicarbonil-O-alquiltionocarbamato é N- butoxicarbonil-O-hexiltionocarbamato.
10. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito minério compreende um metal selecionado do grupo que consiste de cobre, chumbo e zinco.
11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o dito N-butoxicarbonil-O-alquiltionocarbamato é selecionado do grupo que consiste de N-isobutoxicarbonil-O- etiltionocarbamato, N-butoxicarbonil-O-isobutiltionocarbamato, N- isobutoxicarbonil-O-isobutiltionocarbamato e N-isobutoxicarbonil-O- hexiltionocarbamato.
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