BR112016022378B1 - Processo para o preparo de agente espumante com alto ponto de fulgor - Google Patents
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Abstract
processo para o preparo de agente espumante com alto ponto de fulgor . a presente invenção revela um processo para o preparo de agente espumante com alto ponto de fulgor através do tratamento de um aldeído com um álcool na presença de um catalisador ácido em temperatura elevada e adicionalmente adicionar um sal de carbonato para obter o agente espumante e polímero.
Description
[0001] A presente invenção se refere a um processo para produzir agentes espumantes tendo alto ponto de fulgor.
[0002] Flotação de espuma é um processo empregado comercialmente para a separação física de minerais a partir do seu minério. Em um processo de flotação, o minério é esmagado e moído úmido para obter uma polpa. A polpa então é aerada para produzir espuma na superfície. Um agente espumante é adicionado à mistura para ajudar na separação de componentes valiosos a partir de porções indesejadas da mistura em subsequentes etapas de flotação. A função básica do bocal é para produzir um enxame de bolhas de ar, que permanece adequado suficientemente para as partículas minerais hidrofóbicas a ser capturadas por elas. Os materiais hidrofóbicos são balizados pelas bolhas que trazem as mesmas para flutuar na superfície.
[0003] A espuma que porta os materiais hidrofóbicos é coletada e adicionalmente processada para obter os produtos desejados. Esta porção do minério que não é portada com a espuma comumente não é processada adicionalmente para a extração de valores de mineral a partir da mesma.
[0004] Enquanto um grande número de compostos possui propriedades de produção de espuma ou escuma, os espumantes mais usados em operações comerciais de flotação de espuma são compostos mono-hidroxilados tais como alcoóis, óleos de pinho, cresóis e alquil éteres de polipropileno glicóis bem como di-hidroxilatos tais como polipropileno glicóis. Outros espumantes eficazes usados comercialmente são os alquil éteres de polipropileno glicol, especialmente o metil éter e os polipropileno glicóis. Como divulgado em US 06/923,523 e Surface chemistry of Froth floatation de S.R.Rao.
[0005] No geral, metil isobutil carbinol (MIBC) é o espumante mais comumente usado. No entanto, têm havido preocupações ambientais com relação à baixa temperatura de ponto de fulgor de MIBC e alta taxa de vaporização que produz um odor desagradável em climas mais quentes. Como declarado em Froth floatation - A century of innovation.
[0006] Portanto, existe uma necessidade por um processo alternativo para produzir agentes espumantes tendo alto ponto de fulgor.
[0007] A presente invenção divulga um processo para o preparo de a agente espumante tendo alto ponto de fulgor através do tratamento de um aldeído com um álcool na presença de um catalisador ácido em temperatura elevada e adicionalmente adicionar um sal de carbonato para a neutralização de catalisador ácido para obter o agente espumante e polímero.
[0008] Em uma concretização da presente invenção, o processo para o preparo de um agente espumante com alto ponto de fulgor compreende: tratar um aldeído com um álcool na presença de um catalisador ácido em uma temperatura elevada para formar uma mistura; e adicionar um sal de carbonato à mistura para neutralizar o catalisador ácido para obter agente espumante e polímero.
[0009] A temperatura da reação é mantida na faixa de 75°C a 80°C. Os reagentes são aquecidos por 3 a 4 horas após a adição do sal de carbonato.
[00010] O álcool não reagido que está presente na mistura após a reação é destilado e opcionalmente é reciclado para a etapa de tratar aldeído com um álcool na presença de catalisador ácido. As impurezas com baixo ponto de ebulição presentes na mistura também são removidas por destilação.
[00011] O sal de carbonato adicionado para neutralizar o catalisador ácido forma um sal com o catalisador ácido e pode ser removido facilmente.
[00012] A mistura compreendendo agente espumante cru é destilada por destilação fracionada para obter agente espumante puro com alto ponto de fulgor. O ponto de fulgor do agente espumante obtido pelo processo da presente invenção está acima de 60°C.
[00013] Em uma concretização da presente invenção um processo para o preparo de agente espumante com alto ponto de fulgor compreende tratar um aldeído e um álcool na presença de um catalisador ácido em uma temperatura elevada na faixa de 75°C a 80°C. Um sal de carbonato é adicionado para a mistura para neutralizar o catalisador ácido para formar agente espumante e uma mistura de polímero.
[00014] Em uma concretização da presente invenção, o processo para o preparo de um agente espumante com alto ponto de fulgor compreende: tratar um aldeído com um álcool na presença de um catalisador ácido para formar uma mistura; aquecer a mistura em uma temperatura elevada; adicionar um sal de carbonato para neutralizar o catalisador ácido para obter a mistura de agente espumante e polímero; recuperar o álcool não reagido e reciclar o mesmo para a primeira etapa de tratamento de um aldeído com um álcool; e destilar a mistura de agente espumante e polímero por destilação fracionada para obter agente espumante puro.
[00015] O álcool não reagido é recuperado por destilação.
[00016] A temperatura é mantida na faixa de 75°C a 80°C. Após a adição de o sal de carbonato, a reação é realizada por 3 a 4 horas.
[00017] O aldeído usado no processo é preferivelmente um aldeído α-β insaturado. O átomo de carbono no aldeído varia de C4 a C10 - Exemplos incluem mas não estão limitados a crotonaldeído, 2-etil hexenal, 2-etil crotonaldeído, 2,4-hexadienal, 2,4,6-octatrinal ou misturas dos mesmos. O aldeído é preferivelmente crotonaldeído.
[00018] Em uma concretização da presente invenção uma mistura de aldeído tendo átomos de carbono C4 a C10 é usada.
[00019] Em uma concretização da presente invenção uma mistura de aldeído tendo átomos de carbono C4 a C8 é usada.
[00020] O álcool usado no processo é um álcool alifático tendo átomos de carbono C3 a C10. Exemplos incluem mas não estão limitados a álcool metílico, álcool etílico, álcool propílico, álcool butílico, hexanol, octanol ou misturas dos mesmos. O álcool usado é preferivelmente álcool etílico.
[00021] As razões molares de aldeído e álcool usadas para a reação estão na faixa de 1:6 a 1:20, preferivelmente 1:10.
[00022] O catalisador ácido usado no processo inclui, mas não está limitado ao ácido hidroclorídrico, ácido sulfúrico, ácido paratolueno sulfônico, superácido, resina de troca de cátions tal como Indion-130 ou misturas dos mesmos. O catalisador ácido é preferivelmente ácido paratolueno sulfônico.
[00023] O sal de carbonato usado no processo é carbonato de sódio, carbonato de cálcio, carbonato de magnésio ou misturas dos mesmos.
[00024] Em uma concretização preferida da presente invenção, um processo para o preparo de alto ponto de fulgor 1,1,3-trietoxi butano compreende: tratar crotonaldeído com álcool etílico na presença de ácido paratolueno sulfônico para formar uma mistura; aquecer a mistura em uma temperatura de 75°C a 80°C; adicionar carbonato de sódio para neutralizar o ácido paratolueno sulfônico para obter 1,1,3-trietoxi butano cru e polímero; e destilar a mistura de 1,1,3-trietoxi butano e polímero por destilação fracionada para obter 1,1,3-trietoxi butano puro.
[00025] O processo da presente invenção aprimora o rendimento e o alto ponto de fulgor do espumante. Os agentes espumantes obtidos pelo processo da presente invenção possuem um alto ponto de fulgor acima de 60°C, que torna a manipulação de tais agentes espumantes muito mais fácil. A maior desvantagem de agentes espumantes com baixo ponto de fulgor é o seu transporte e armazenamento. Agentes espumantes tendo ponto de fulgor abaixo de 60°C são considerados como perigosos bom para transporte por ar, mar e estrada que requer manipulação e cuidados especiais. Considerando o ponto de vista do usuário final, o armazenamento de material com baixo ponto de fulgor sempre é um risco com relação ao ambiente de trabalho e perigos de fogo.
[00026] A alta temperatura de aquecimento selecionada no presente processo forma um produto e um polímero. A presença de um polímero resulta em um maior ponto de fulgor do produto. Antes da recuperação de álcool não reagido, o catalisador é neutralizado usando um sal de carbonato para formar sal que é separado facilmente pela filtração. O produto cru tendo impurezas com baixo ponto de ebulição que afeta o ponto de fulgor são removidos por destilação fracionada sob pressão reduzida o que causa aumento adicional no ponto de fulgor. A pureza do agente espumante final com alto ponto de fulgor é de 92 a 95%. A seletividade do produto no aldeído usado é de 83%. O alto ponto de fulgor contribui para a flotação eficiente por uma grande faixa de temperaturas de operação. O álcool não reagido é reciclado para a etapa de processo e este evita o desperdício do álcool não reagido.
[00027] Os seguintes exemplos ilustram a invenção mas não são limitantes da mesma.
[00028] 70 g de crotonaldeído, 920 g de álcool etílico foram carregados em um balão de fundo redondo, que foi anexado com um condensador de refluxo. 10 g de ácido paratouleno sulfônico foram adicionados ao balão de fundo redondo e os conteúdos foram aquecidos em uma temperatura de 78°C por 7 horas. Após o aquecimento, a massa de reação foi resfriada e foi neutralizada adicionando 4 g de carbonato de sódio em temperatura ambiente para obter 1,1,1 trietoxi butano e polímero. A massa de reação foi destilada em pressão atmosférica para recuperar álcool etílico e remover impurezas com baixo ponto de ebulição. O álcool etílico recuperado foi reciclado para o frasco de fundo arredondado contendo crotonaldeído, álcool etílico e ácido paratolueno sulfônico. O produto remanescente obtido foi 165 g de 1,1,1 trietoxi butano. O ponto de fulgor de 1,1,1 trietoxi butano foi de 64°C.
[00029] 1,1,1 trietoxi butano tendo alto ponto de fulgor de 64°C foi testado sob condições padrão para as suas propriedades de formação de espuma. Minério de chumbo - zinco
[00030] Minério de chumbo - zinco foi moído para o tamanho abaixo de 100 μm e usado para todos os testes de flotação. Os testes de flotação foram realizados em uma máquina de flotação por subaeração Denver D-12 com célula com capacidade de 2 litros. Testes de flotação foram conduzidos sob a mesma condição usando SIPX como um coletor, sulfato de cobre como o ativador enquanto varia o espumante (17,5g/t 1,1,1 trietoxi butano e 30 g/t MIBC (Metil isobutil carbinol)). A intensidade de agitação, o nível de polpa, o pH, dosagens de reagente, e a concentração de sólido foram controlados durante o curso dos experimentos. O grau e a recuperação obtidos por Trietoxi butano é melhor no caso de zinco se comparado com MIBC. Tendência similar é observada em chumbo exceto em grau.
[00031] Carvão foi moído até tamanho abaixo de 0,5 mm e usado para todos os testes de flotação. Estudos de flotação foram realizados na máquina de flotação de subaeração Denver D12 convencional. Cerca de 400 gramas de minério foram misturados com 600 ml de água e reagente (trietoxi butano ou diesel) foi adicionado e condicionado por 5 minutos. Ar foi liberado e a flotação foi realizada. As rpm da célula de 1500 e porcentagem de sólidos de 10% foram mantidos durante os estudos de flotação. Todos os produtos de flotação foram secos e analisados para cinzas. O rendimento de carvão limpo foi tomado parâmetros para a avaliação de desempenho de flotação.
[00032] 96 g de 2,4 Hexadienal foram tomados em um balão de fundo redondo com capacidade de 2 litros. Simultaneamente 7 g de Ácido hidroclorídrico foram dissolvidos em 160 g de metanol. A mistura de ácido hidroclorídrico e álcool metílico foi adicionada para 2,4 Hexadienal. A massa foi aquecida lentamente em uma temperatura de 70°C por 9 horas. Após 9 horas, a massa foi resfriada e neutralizada adicionando 6 g de carbonato de sódio sob agitação. A massa foi aquecida lentamente em 70°C para a recuperação de álcool metílico em pressão atmosférica usando coluna de vidro com 1,0 m tendo condensador com circulação de água resfriada para evitar a perda de álcool metílico para obter 1,1-dimetoxi,2,4- hexadieno e polímero. Após a recuperação de álcool metílico, a massa foi resfriada e filtrada para remover cloreto de sódio e obter 1,1-dimetoxi,2,4-hexadieno. 106 g de 1,1 dimetoxi,2,4-hexadieno foram obtidos. O ponto de fulgor de 1,1 dimetoxi,2,4-hexadieno foi de 68°C.
[00033] 122 g de 2,4,6-octatrinal foram tomados em um balão de fundo redondo com capacidade de 1,0 litro junto com condensador de refluxo. Simultaneamente 5 g de ácido paratolueno sulfônico foram dissolvidos em 920 g de álcool etílico. A mistura de álcool etílico e ácido paratolueno sulfônico foi adicionada para 2,4,6-octatrinal. A massa foi aquecida lentamente em 80°C por 9 horas. Após a reação a massa foi resfriada e neutralizada adicionando 8 g de carbonato de sódio sob agitação. A massa foi aquecida lentamente em 78°C para recuperar álcool etílico em pressão atmosférica usando coluna de vidro de 1,0 m tendo condensador com circulação de água resfriada para evitar a perda de álcool etílico e para obter 1,1-dietoxi-2,4,6- Octatrieno e polímero. Após a recuperação de álcool etílico, a massa de reação foi resfriada e filtrada para remover sal de sódio de ácido paratolueno sulfônico e obter 1,1-dietoxi-2,4,6-Octatrieno. 150 g de 1,1-dietoxi-2,4,6- Octatrieno foram obtidos. O ponto de fulgor de 1,1-dietoxi- 2,4,6-Octatrieno foi de 70°C.
[00034] 70 g de crotonaldeído, 920 g de álcool etílico foram carregados em um balão de fundo redondo, que foi anexado com um condensador de refluxo. 10 g de ácido paratouleno sulfônico foram adicionados ao balão de fundo redondo e os conteúdos foram aquecidos em uma temperatura de 60°C por 5 horas. Após o aquecimento, a massa de reação foi resfriada e foi neutralizada adicionando 4 g de carbonato de sódio em temperatura ambiente. A massa de reação foi destilada sob vácuo para recuperar parcialmente álcool etílico. O álcool etílico parcialmente recuperado junto com crotonaldeído não reagido foi reciclado para o balão de fundo redondo contendo crotonaldeído, álcool etílico e ácido paratolueno sulfônico. O produto remanescente obtido foi 130 g de 1,1,1 trietoxi butano tendo ponto de fulgor de 48°C.
[00035] Assim, como pode ser observado a partir de uma comparação do exemplo 1 e do exemplo 4, mantendo uma baixa temperatura para a reação resulta em 1,1,1-trietoxi- butano tendo baixo ponto de fulgor de 48°C, que é difícil de manipular.
Claims (10)
1. Processo para o preparo de um agente espumante com alto ponto de fulgor tendo um ponto de fulgor acima de 60 °C, o processo caracterizado pelo fato de que compreende: tratar um aldeído com um álcool na presença de um catalisador ácido em uma temperatura de 75 °C a 80 °C para formar uma mistura; e adicionar um sal de carbonato à mistura para neutralizar o catalisador ácido e para obter o agente espumante e o polímero.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende aquecer a mistura por 3 a 4 horas após a adição de sal de carbonato.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que compreende destilar a mistura para remover álcool não reagido e opcionalmente reciclar o álcool não reagido para a etapa de tratar aldeído com um álcool na presença de um catalisador ácido.
4. Processo, de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que compreende destilar a mistura para obter agente espumante puro.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agente espumante cru é obtido por destilação fracionada.
6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aldeído é um aldeído α-β insaturado tendo C4a C10átomos de carbono selecionados a partir de crotonaldeído, 2-etil hexenal, 2-etil crotonaldeído, 2,4-hexadienal, 2,4,6-octatrinal ou misturas destes.
7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o álcool é um álcool alifático tendo C3 a C10átomos de carbono selecionados a partir de álcool metílico, álcool etílico, álcool propílico, álcool butílico, hexanol, octanol ou misturas destes.
8. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sal de carbonato é selecionado a partir de carbonato de sódio, carbonato de cálcio, carbonato de magnésio ou misturas destes.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o catalisador ácido é selecionado a partir de ácido clorídrico, ácido sulfúrico, ácido paratolueno sulfônico, Indion-130 ou misturas destes.
10. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pureza do agente espumante com alto ponto de fulgor é de 92 a 95%. Resumo da Patente de Invenção para: “PROCESSO PARA O PREPARO DE AGENTE ESPUMANTE COM ALTO PONTO DE FULGOR”. A presente invenção revela um processo para o preparo de agente espumante com alto ponto de fulgor através do tratamento de um aldeído com um álcool na presença de um catalisador ácido em temperatura elevada e adicionalmente adicionar um sal de carbonato para obter o agente espumante e polímero.
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