BR112018003430B1 - Uso de um copolímero de associação hidrofóbica, e, composição para pelotização de minério contendo metal - Google Patents

Abstract

USO DE UM COPOLÍMERO DE ASSOCIAÇÃO HIDROFÓBICA, E, COMPOSIÇÃO PARA PELOTIZAÇÃO DE MINÉRIO CONTENDO METAL. A presente invenção refere-se ao uso de copolímeros associativos hidrofóbicos como aglutinantes para pelotização de minérios contendo metal, tais como minérios contendo ferro. Os copolímeros compreendem unidades de monômero derivadas de pelo menos um monômero associativo hidrofóbico, preferivelmente pelo menos um monômero associativo hidrofóbico insaturado.

Description

[001] A presente invenção refere-se ao uso de copolímeros de associação hidrofóbica, como aglutinantes para pelotização de minérios contendo metais, tais como minérios contendo ferro.

Antecedentes da invenção

[002] Um processo de pelotização é uma aglomeração com compressão de um material na forma de grânulos. Uma variedade de materiais diferentes pode sofrer tal processo, incluindo produtos químicos, minérios contendo metal, tais como minérios de ferro, alimentos para animais e outros.

[003] Por exemplo, os grânulos de minério de ferro são esferas de tipicamente de 8 a 18 mm que são utilizadas como matéria-prima para altos- fornos. Eles geralmente contêm pelo menos 60% a 70% de minério de ferro e vários materiais adicionais ajustando a composição química e as propriedades metalúrgicas dos grânulos.

[004] Em um processo de redução direta, os grânulos com alta resistência mecânica uniforme e alta resistência abrasiva aumentam a produção de ferro esponja quando se utiliza a mesma quantidade de combustível. Os grânulos de minério de ferro também podem ser menos vulneráveis à degradação durante o transporte devido à maior resistência à abrasão. Além disso, os grânulos permitem um manuseio mais fácil.

[005] O processo de pelotização combina a mistura da matéria- prima, formando o grânulo e um tratamento térmico fazendo o cozimento do grânulo macio para uma esfera dura. A matéria-prima é rolada em uma esfera e depois queimada em um forno para sinterizar as partículas em uma esfera dura. A configuração dos grânulos de minério contendo metal como esferas empacotadas permite que o ar flua entre os grânulos enquanto diminui a resistência ao ar que flui através das camadas de material durante a fundição. Em contraste, a configuração de pó de minério contendo metal (em vez de grânulos de minério contendo metal) em um alto forno é mais bem empacotada e evita o fluxo de ar, obstruindo o forno.

[006] Os materiais adicionais que podem ser adicionados para a pelotização de um minério contendo metal, tal como um minério contendo Fe, podem incluir aditivos para controlar a basicidade. Exemplos de materiais adicionais incluem calcário e/ou dolomita, e aditivos de combustível sólido, tais como o carvão/coque breeze. Além disso, um aglutinante pode ser adicionado. Em muitos casos, a bentonita, uma filossilicato de alumínio absorvente, é utilizada como um aglutinante, uma vez que a sua utilização tipicamente fornece grânulos com as propriedades mecânicas requeridas, por exemplo, resistência a úmido, resistência a seco e número de gotas. A bentonita incha em contato com a água e forma uma massa adesiva viscosa que é usada como aglutinante ativo. No entanto, a bentonita não é queimada durante o processo de queima e, assim, a bentonita residual ou outros derivados à base de silício dos mesmos formados durante a sinterização permanece, o que é indesejável.

[007] Outros aglutinantes, tais como o aglutinante orgânico Alcotac® FE13 (BASF SE) que compreende um copolímero de acrilamida e ácido acrílico, ou aglutinantes à base de celulose, também são conhecidos como adequados para a pelotização de minério contendo metal. A vantagem dos aglutinantes orgânicos é que eles são queimados quando sinterizados e, assim, os grânulos metálicos remanescentes estão livres de aglutinante orgânico residual. Contudo, os aglutinantes orgânicos da técnica anterior sozinhos não proporcionam tipicamente as mesmas propriedades mecânicas desejadas para os grânulos contendo metal em comparação com a bentonita. Assim, as composições que compreendem bentonita juntamente com outros aglutinantes são frequentemente utilizadas como aglutinante.

[008] O documento WO2013010629 (A1) descreve composições aglutinantes para a pelotização de partículas minerais finas compreendendo a) pelo menos um agente coloidal que exerce uma força coesiva sobre as partículas minerais que formam os grânulos, e b) pelo menos um polímero sintético que dispersa as partículas minerais uniformemente nos grânulos.

[009] O documento US 4.684.549 descreve um processo no qual grânulos de minério de ferro são feitos por adição de aglutinante que compreende polímero ou copolímero orgânico de acrilato de sódio e acrilamida.

[0010] O documento US 4.728.537 descreve aglutinantes de polímeros orgânicos como polímeros catiônicos a partir de cloreto de dialil dimetil amônio e (metil)acrilatos de dialquilamino alquila quaternizado e (metil)acrilamidas de dialquil-aminoalquila quaternizadas.

[0011] O documento US 4.767.449 refere-se a um processo de aglomeração, compreendendo um sistema aglutinante de dois componentes, um primeiro componente sendo um polímero de ligação e um segundo sendo argila. O polímero ou copolimeros é um derivado de unidades de monômero de acrilamida, acrilato de sódio, acetato de vinila e poli(óxido de etileno). O polímero também pode ser um polissacarídeo, por exemplo, carboximetil celulose, goma guar e hidroxietil celulose.

[0012] O documento US 5.294.250 descreve uma composição de aglutinante livre de argila alto fluxante compreendendo na mistura de um veículo selecionado do grupo de mineral de magnésio e/ou de cálcio sintético ou natural tal como calcita, olivina, magnesita e dolomita e um potenciador orgânico consistindo de um polissacarídeo natural de alta viscosidade, por exemplo, goma guar.

[0013] Em geral, ainda há uma necessidade de reduzir a quantidade de bentonita em grânulos de minério contendo metal, ao mesmo tempo em que mantém as propriedades mecânicas desejadas do grânulo contendo metal.

[0014] Existe ainda a necessidade de fornecer outros aglutinantes orgânicos para a pelotização de minérios contendo metal para produzir os grânulos de minério contendo metal com propriedades mecânicas desejáveis.

[0015] É assim um objeto da presente invenção produzir grânulos de minério contendo metal que proporcionem propriedades mecânicas desejadas utilizando aglutinantes orgânicos.

Sumário

[0016] O objeto foi resolvido usando o copolímero, também chamado de copolímero de associação hidrofóbica para pelotização de minério contendo metal.

[0017] Além disso, o objeto foi resolvido por uma composição para pelotização de minério contendo metal compreendendo i. um copolímero de associação hidrofóbica, compreendendo, preferivelmente, unidades de monômero derivadas de pelo menos um monômero hidrofílico aniônico monoetilenicamente insaturado A, pelo menos um monômero hidrofílico não carregado monoetilenicamente insaturado B, e pelo menos um monômero insaturado de associação hidrofóbica; e ii. um auxiliar de pelotização e/ou um polímero de tratamento solúvel em água, em que o auxiliar de pelotização é um material solúvel em água selecionado do grupo que consiste de carbonato de sódio, bicarbonato de sódio, silicato de sódio, fosfato de sódio, estearato de sódio, benzoato de sódio, tartarato de sódio, oxalato de sódio, citrato de sódio, acetato de sódio, os sais de amônio, potássio, cálcio e magnésio correspondentes dos sais de sódio anteriores, ureia e óxido de cálcio, e preferivelmente é carbonato de sódio; e em que o polímero de tratamento solúvel em água tem um peso molecular de cerca de 1.000 a cerca de 20.000 e é um polímero sintético formado por polimerização de monômero aniônico etilenicamente insaturado solúvel em água ou mistura de monômeros etilenicamente insaturados solúveis em água contendo pelo menos 50% em peso de monômero aniônico, e preferivelmente é um homopolímero de ácido acrílico.

Descrição detalhada

[0018] A presente invenção refere-se à utilização de um copolímero, aqui também chamado de copolímero de associação hidrofóbica para pelotização de minério contendo metal. Um copolímero de associação hidrofóbica compreende unidades de monômero que conferem propriedades de associação hidrofóbicas.

[0019] No caso ideal, os copolímeros utilizados de acordo com a invenção devem ser miscíveis com água em qualquer proporção. De acordo com a invenção, no entanto, é suficiente quando os copolímeros são solúveis em água pelo menos na concentração de utilização desejada e ao pH desejado. Em geral, a solubilidade do copolímero em água à temperatura ambiente nas condições de utilização deve ser pelo menos cerca de 10 g/l ou pelo menos 25 g/l.

[0020] Em uma forma de realização preferida, o peso molecular do copolímero é pelo menos 300.000 Da, preferivelmente pelo menos 500.000 Da e ainda mais preferencialmente pelo menos 1.000.000 Da. O versado na técnica estará ciente de como determinar o peso molecular de um copolímero, que é tipicamente determinado como uma média, preferivelmente como o peso molecular ponderal médio (Mw) ou como um peso molecular numérico médio (Mn). O peso molecular do copolímero pode ser determinado, por exemplo, por cromatografia de permeação que é particularmente adequada para a determinação do peso molecular para copolímeros com um peso molecular até cerca de 1 MDa.

[0021] Em uma forma de realização preferida, a quantidade de copolímero utilizada na mistura íntima para pelotização do minério contendo metal é geralmente de cerca de 0,005% em peso a cerca de 0,1% em peso, e preferivelmente de cerca de 0,01% em peso a cerca de 0,1% em peso, com base no peso da mistura íntima compreendendo minério, copolímero e umidade. A quantidade de umidade variará de acordo com o minério e o processo, mas está tipicamente na faixa de cerca de 7 a cerca de 15%, ou de cerca de 8 a cerca de 12% em peso com base no peso da mistura íntima. Algumas ou todas estas umidades podem ser introduzidas com o copolímero aglutinante e/ou um polímero de tratamento opcional ou por uma adição deliberada de água, mas muitas vezes toda a umidade está presente no minério e todos os aditivos, tais como o copolímero, são adicionados secos.

[0022] Em uma forma de realização preferida, o copolímero de associação hidrofóbica compreende unidades de monômeros derivadas de pelo menos um monômero de associação hidrofóbica insaturado C.

[0023] Os monômeros de associação hidrofóbica C compreendem, assim como preferivelmente um grupo etilenicamente insaturado, um grupo hidrofóbico que, após a polimerização, é responsável pela associação hidrofóbica do copolímero formado. Eles preferencialmente compreendem ainda componentes moleculares hidrofílicos que proporcionam uma certa solubilidade em água ao monômero.

[0024] Em uma forma de realização particularmente preferida, o pelo menos um dos monômeros de associação hidrofóbica C é um monômero de fórmula geral (I) H2C=C(R1)-R2-O-(-CH2-CH2-O-)k-(-CH(R5)-CH(R3)-O-)l-(-CH2-CH2-O-)m- R4 (I) em que k: é um número de 10 a 150, preferivelmente de 20 a 30; l: é um número de 5 a 20; m: é um número de 0 a 30; n: : é H ou metila; R2: é independentemente uma ligação simples ou um grupo de ligação divalente selecionado do grupo que consiste de -(CH2)n- e -O-(CH2)n'-, em que n é um número natural de 1 a 6 e n' é um número natural de 2 a 6; R3 e R5: são cada um independentemente hidrogênio ou um radical hidrocarbila com 1 a 6 átomos de carbono, mais preferencialmente um radical hidrocarbila com 1 a 3 átomos de carbono ou um grupo éter da fórmula geral -CH2-O-R3' em que R3' é um radical hidrocarbila com pelo menos 2 átomos de carbono; com a condição de que a soma total dos átomos de carbono em todos os radicais hidrocarbila R3 ou R3' e R5 está na faixa de 10 a 50; e preferivelmente na faixa de 20 a 40, R4: é independentemente H ou um radical hidrocarbila com 1 a 4 átomos de carbono.

[0025] Em uma forma de realização preferida, R1 é H.

[0026] Os grupos -(CH2)n- e -(CH2)n' de R2 podem ser de cadeia linear ou ramificada. Em uma forma de realização preferida, os grupos -(CH2)n- e - (CH2)n' são de cadeia linear.

[0027] Em uma forma de realização preferida, o grupo R2 é -(CH2)n.

[0028] Em uma forma de realização preferida, n é 1, 2 ou 3. Em uma forma de realização mais preferida, n é 1.

[0029] Em outra forma de realização preferida, cada grupo R2 é um grupo -(CH2)n'.

[0030] Em outra forma de realização preferida, n' é 2, 3 ou 4. Em uma forma de realização mais preferida, n' é 4.

[0031] Em uma forma de realização particularmente preferida, cada R2 é selecionado independentemente de entre -CH2- e -O-CH2-CH2-CH2-CH2, e preferivelmente é -O-CH2-CH2-CH2-CH2-.

[0032] Os monômeros C de fórmula (I) possuem adicionalmente um radical polialquilenóxi que consiste de -(-CH2-CH2-O-)k, -(-CH(R5)-CH(R3)- O-)l e opcionalmente unidades de -(-CH2-CH2-O-) m, as unidades sendo dispostas na estrutura do bloco na sequência mostrada na fórmula (I). A transição entre os blocos pode ser abrupta ou mesmo contínua.

[0033] Em uma forma de realização preferida, o número de unidades de etilenóxi k é um número de 12 a 100, mais preferencialmente de 15 a 80, ainda mais preferencialmente de 20 a 30 e ainda mais preferencialmente de 22 a 26 e ainda mais preferencialmente de 23 a 26. Será evidente para o versado na técnica no campo dos óxidos de polialquileno que os números mencionados são valores médios das distribuições.

[0034] Em uma forma de realização preferida, R3 é independentemente um radical hidrocarbila com pelo menos 2 átomos de carbono e preferivelmente é uma hidrocarbila com 2 a 14 átomos de carbono, mais preferencialmente 2 a 4, e ainda mais preferencialmente com 2 ou 3 átomos de carbono. O radical hidrocarbila pode ser um radical de carbono alifático e/ou aromático, linear ou ramificado.

[0035] Em uma forma de realização preferida, R3 é selecionado de entre etila, n-propila, n-butila, n-pentila, n-hexila, n-heptila, n-octila, n-nonila ou n-decila e fenila. Em uma forma de realização mais preferida, R3 é selecionado a partir de n-propila, n-butila, n-pentila.

[0036] Em uma forma de realização particularmente preferida, R3 é selecionado de etila ou n-propila. Assim, em uma forma de realização preferida, o bloco -(-CH2-CH(R3)-O-)l na fórmula (I) é um bloco de polibutilenóxi ou um bloco de polipentilenóxi.

[0037] Em uma forma de realização preferida, R3 pode ser um grupo éter da fórmula geral -CH2-O-R3'. Em uma forma de realização preferida, R3' é um radical hidrocarbila alifático e/ou aromático, linear ou ramificado tendo pelo menos 2 átomos de carbono. Em uma forma de realização preferida, R3' compreende de 2 a 10 átomos de carbono e mais preferencialmente pelo menos 3 átomos de carbono. Em outra forma de realização preferida, R3' é selecionado a partir de n-propila, n-butila, n-pentila, n-hexila, 2-etil-hexila, n- heptila, n-octila, n-nonila, n-decila ou fenila.

[0038] Será evidente para o versado na técnica no campo dos óxidos de polialquileno que a orientação dos radicais hidrocarbila R3 pode depender das condições na alcoxilação, por exemplo, no catalisador selecionado para a alcoxilação na reação de polimerização do copolímero da presente invenção. Os grupos alquilenóxi podem assim ser incorporados no monômero C na orientação -(-CH2-CH(R3)-O-)- ou então a orientação inversa -(-CH(R3)-CH2- O-)l- . A representação na fórmula (I) não deve, portanto, ser considerada como restrita a uma orientação específica do grupo R3.

[0039] O número de unidades alquilenóxi l é um número de 5 a 20 e preferivelmente de 8,5 a 17,25, com a condição de que a soma total dos átomos de carbono em todos os radicais hidrocarbila R3 ou R3' esteja na faixa de 20 a 40 e preferivelmente de 25,5 a 34,5. Se os radicais R3 são um grupo éter -CH2-O-R3', a condição aplica-se que a soma total dos radicais hidrocarbila R3' está na faixa de 20 a 40 e preferivelmente de 25,5 a 34,5, não incluindo o átomo de carbono em o grupo de ligação -CH2-O- em -CH2-O-R3'.

[0040] Uma forma de realização preferida refere-se a um copolímero acima descrito que compreende um monômero C em que R3 é etila e l é um número de 12,75 a 17,25, preferivelmente 13 a 17, e mais preferencialmente 14 ou 16. Uma forma de realização preferida adicional refere-se a um copolímero acima descrito que compreende um monômero C em que R3 é n- propila e l é um número de 8,5 a 11,5, preferivelmente 9 a 11, por exemplo 10 ou 11. Será evidente para o versado na técnica no campo de óxidos de polialquileno que os números mencionados são valores médios das distribuições.

[0041] O bloco opcional -(-CH2-CH2-O-)m é um bloco de polietilenóxi. O número de unidades de etilenóxi m é um número de 0 a 15, preferivelmente de 0 a 10, mais preferencialmente de cerca de 0,1 a cerca de 10, mais preferencialmente de 0,1 a cerca de 5, ainda mais preferencialmente de cerca de 0,5 a cerca de 5 e mais preferencialmente de cerca de 0,5 a cerca de 2,5. Será evidente para o versado na técnica no campo dos óxidos de polialquileno que os números mencionados são valores médios das distribuições.

[0042] Em uma forma de realização preferida, R4 é selecionado de H, metila e etila. Em um modo de realização mais preferido, R4 é selecionado de H ou metila. Em uma forma de realização particularmente preferida, R4 é H.

[0043] Em outra forma de realização preferida, R5 é hidrogênio.

[0044] Nos monômeros C da fórmula (I), um grupo terminal monoetilênico é unido a um grupo polialquilenóxi com estrutura em bloco, mais especificamente primeiro a um bloco hidrofílico com unidades polietilenóxi e o último, por sua vez, a um segundo bloco hidrofóbico formado a partir de unidades alquilenóxi, preferivelmente pelo menos unidades ou unidades de butilenóxi de óxidos de alquileno superiores e mais preferivelmente de unidades de butilenóxi ou pentilenóxi. O segundo bloco pode ter um grupo terminal -OR4, especialmente um grupo OH. O grupo de extremidade não precisa ser eterificado com um radical hidrocarbila para associação hidrofóbica; em vez disso, o segundo bloco -(-CH2-CH(R3)-O-)l em si possuindo os radicais R3 ou R3' pode ser responsável pela associação hidrofóbica dos copolímeros preparados usando os monômeros C. A eterificação é apenas uma opção que pode ser selecionada pelo versado na técnica de acordo com as propriedades desejadas do copolímero.

[0045] Será evidente para o versado na técnica no campo dos copolímeros em blocos de polialquilenóxi que a transição entre os dois blocos, de acordo com o método de preparação, pode ser abrupta ou contínua. No caso de uma transição contínua, existe uma zona de transição que compreende monômeros de ambos os blocos entre os blocos. Se o limite do bloco for fixado no meio da zona de transição, o primeiro bloco -(-CH2-CH2- O-)k pode corresponder ainda pequenas quantidades de unidades -(-CH2- CH(R3)-O-) e o segundo bloco -(-CH(R5)-CH(R3)-O-)l pequenas quantidades de unidades -(-CH2-CH2-O-)-, caso em que essas unidades, no entanto, não são distribuídas aleatoriamente sobre o bloco, mas estão dispostos dentro da zona de transição mencionada. Mais particularmente, o terceiro bloco opcional (-CH2-CH2-O-)m pode ter pequenas quantidades de unidades -(- CH2- CH(R3)-O-)-.

[0046] Assim, o monômero C de fórmula (I) compreende unidades de (-CH2-CH2-O-)k, (-CH(R5)-CH(R3)-O-)l e opcionalmente -(-CH2-CH2-O-)m que estão dispostas na estrutura em blocos na sequência mostrada na fórmula (I). A “estrutura em bloco” no contexto da presente invenção significa que os blocos são formados a partir das unidades correspondentes até uma extensão de pelo menos 85% molar, preferivelmente até uma extensão de pelo menos 90% molar, mais preferencialmente até uma extensão de pelo menos 95% molar, com base na quantidade total do bloco respectivo. Isso significa que os blocos, bem como as unidades correspondentes, podem ter pequenas quantidades de outras unidades (especialmente outras unidades de polialquilenóxi). Mais particularmente, o bloco opcional de polietilenóxi-(- CH2-CH2-O-)m compreende pelo menos 85% molar, preferivelmente pelo menos 90% molar, com base na quantidade total do bloco, a unidade (-CH2- CH2-O-). Mais particularmente, o bloqueio opcional de polietilenóxi -(-CH2- CH2-O-)m consiste de 85 a 95% molar da unidade (-CH2-CH2-O-) e de 5 a 15% molar da unidade (-CH(R5)-CH(R3)-O-).

[0047] Em uma forma de realização preferida, k, l e m são selecionados da seguinte forma: k: é um número de 23 a 26; l: é um número de 8,5 a 17,25; e m: é um número de 0 a 15.

[0048] Em uma forma de realização particularmente preferida da fórmula (I), k: é um número de 23 a 26; l: é um número de 12,75 a 17,25; m: é um número de 0 a 15, preferivelmente 0 ou preferivelmente 0,5 a 10; R1: é H; R2: é um grupo de ligação divalente -O-(CH2)n'- onde n' é 4; R3: é independentemente um radical hidrocarbila com 2 átomos de carbono; e R4: é H; e R5: é H.

[0049] Em outra forma de realização particularmente preferida da fórmula (I), k: é um número de 23 a 26; l: é um número de 8,5 a 11,5; m: é um número de 0 a 15; R1: é H; R2: é um grupo de ligação divalente -O-(CH2)n'- onde n' é 4; R3: é um radical hidrocarbila com 3 átomos de carbono; e R4: é H; e R5: é H.

[0050] Em outra forma de realização, o monômero C de fórmula (I) no copolímero é uma mistura de um monômero C de fórmula (I) em que m é 0 e um monômero C com a fórmula (I) em que m é 1 a 15, preferivelmente de 1 a 10. Em uma forma de realização preferida, a razão em peso do monômero C da fórmula (I) em que m é 0 e o monômero C com a fórmula (I) em que m é 1 a 15, preferivelmente 1 a 10, é na faixa de 19: 1 a 1: 19, preferivelmente na faixa de 9:1 a 1:9. Esta mistura de monômero C da fórmula (I) em que m é 0 e o monômero C da fórmula (I) em que m é 1 a 15 mais, preferivelmente, dá origem a um valor médio (calculado em média sobre todos os monômeros C no copolímero) para m de cerca de 0,1 a cerca de 10, preferivelmente de cerca de 0,1 a cerca de 5, mais preferencialmente de cerca de 0,5 a cerca de 5 e até mais preferencialmente de cerca de 0,5 a cerca de 2,5.

[0051] Os métodos para a preparação de monômeros C de fórmula (I) são, por exemplo, descritos em WO 2014/095608, que é aqui incorporado por referência.

[0052] Em outra forma de realização preferida, o monômero solúvel em água monoetilenicamente insaturado C é selecionado do grupo de H2C=C(R1)-R2-O-(-CH2-CH(R5)-O-)k-(-CH2-CH(R3)-O-)l- R4 (IA), H2C=C(R1)- O-(-CH2-CH(R5')-O-)k-R6 (II), H2C=C(R1)-(C=O)-O-(-CH2-CH(R5')-O-)k-R6 (III), H2C=C(R1)-(C=O)-O-R6 (IV)

R1, R2, R3, R4, k e l de fórmula (IA), (II) e (III) podem ser selecionados como definido acima para a fórmula (I).

[0053] No bloco -(-CH2-CH(R5')-O-)k de fórmula (IA), (II) e (III), cada R5' é independentemente H, metila ou etila, preferivelmente H ou metila. Em uma forma de realização preferida, pelo menos 50% molar dos radicais R5' são H. Preferivelmente, pelo menos 75% molar dos radicais R5' são H, mais preferencialmente pelo menos 90% molar, e eles são mais preferencialmente exclusivamente H. O bloco mencionado é assim um bloco de polioxietileno que pode opcionalmente também ter certas proporções de unidades de óxido de propileno e/ou óxido de butileno, preferivelmente um bloco de polioxietileno puro.

[0054] R6 na fórmula (II) ou (III) ou (IV) é um radical hidrocarbila alifático e/ou aromático, de cadeia linear ou ramificada com 8 a 40 átomos de carbono, preferivelmente 12 a 32 átomos de carbono. Em uma forma de realização preferida, R6 pode compreender grupos n-alquila tais como grupos n-octila, n-decila ou n-dodecila, grupos fenila e especialmente grupos fenila substituídos. Os substituintes nos grupos fenila podem ser grupos alquila, por exemplo grupos alquilo C1-C6, preferencialmente grupos estirila. É dada particular preferência a um grupo de tristirilfenila.

[0055] Os monômeros de associação hidrofóbica das fórmulas (II) e (III) e a preparação dos mesmos são conhecidos em princípio pelos versados na técnica, por exemplo, a partir do documento EP 705 854 A1.

[0056] RA, RB, RC, RD, RE, RF na fórmula (V) são cada um independentemente hidrogênio ou um radical hidrocarbila contendo 1 a 4 átomos de carbono; Q é um radical hidrocarbila contendo 1 a 8 átomos de carbono; e RG é um radical hidrocarbila contendo 8 a 30 átomos; X é um contra-íon com uma carga negativa.

[0057] Em uma forma de realização preferida, X é um haleto selecionado do grupo incluindo brometo, ou cloreto, iodeto, fluoreto. No entanto, X também pode ser qualquer outro contra-íon apropriado.

[0058] Ra, Rb e Rc na fórmula (VI) são cada um independentemente selecionados como hidrogênio ou um radical hidrocarbila contendo 1 a 4 átomos de carbono.

[0059] Rd na fórmula (VI) pode ser selecionado como uma alquila saturada ou insaturada contendo 4 a 18 átomos de carbono.

[0060] G na fórmula (VI) é -O- ou -NH-.

[0061] Em uma forma de realização preferida, pelo menos 50% em peso, preferivelmente pelo menos 80% em peso, dos monômeros de associação hidrofóbica são os monômeros C da fórmula geral (I), (IA), (II), (III), (IV), (V) e (VI), e é dada particular preferência ao uso apenas de monômeros C de fórmula geral (I), (II), (III), (IV), (V) e/ ou (VI) como monômeros de associação hidrofóbica no copolímero da invenção. É dada particular preferência ao uso apenas de monômeros C da fórmula geral (I) como monômeros de associação hidrofóbica para preparar os copolímeros utilizados de acordo com a presente invenção.

[0062] Em uma forma de realização preferida, a quantidade dos monômeros C de associação hidrofóbica monoetilenicamente insaturado, é de cerca de 0,1 a cerca de 15% em peso, com base na quantidade total de todos os monômeros no copolímero, preferivelmente entre cerca de 0,1 a cerca de 10% em peso, mais preferencialmente de cerca de 0,2 a cerca de 5% em peso e ainda mais preferencialmente de cerca de 0,5 a cerca de 2% em peso.

[0063] Em outra forma de realização preferida, o copolímero utilizado de acordo com a presente invenção compreende cerca de 0,1 a cerca de 15% em peso e preferivelmente entre cerca de 0,5 e cerca de 4% em peso de pelo menos um monômero C, em que a % em peso é baseada no peso total de todos os monômeros no copolímero.

[0064] Em outra forma de realização preferida, o copolímero de associação hidrofóbica utilizado de acordo com a presente invenção compreende adicionalmente unidades de monômeros derivadas de pelo menos um monômero A hidrofílico aniônico monoetilenicamente insaturado. Em uma forma de realização preferida, o pelo menos um monômero A compreende pelo menos um grupo selecionado do grupo que consiste de - COOH, -SO3H, -PO3H2, sais dos mesmos e misturas de qualquer dos anteriores.

[0065] Exemplos de monômero A compreendendo grupos -COOH incluem, mas não estão limitados a, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido crotônico, ácido itacônico, ácido maleico ou ácido fumárico. Em uma forma de realização o monômero A compreendendo grupos -COOH compreende ácido crotônico, ácido maleico, ácido itacônico ou ácido fumárico.

[0066] Exemplos de monômeros A compreendendo grupos de ácido sulfônico incluem ácido vinilssulfônico, ácido alilssulfônico, ácido 2- acrilamido-2-metilpropanossulfônico, ácido 2-metacrilamido-2- metilpropanossulfônico, ácido 2-acrilamido-butanossulfônico, ácido 3- acrilamido-3-metilbutanossulfônico ou ácido 2-acrilamido-2,4,4- trimetilpentanossulfônico. É dada preferência ao ácido vinilssulfônico, ácido alilasulfônico ou ácido 2-acrilamido-2-metilpropanossulfônico.

[0067] Em uma forma de realização preferida, o pelo menos um monômero A é ácido 2-acrilamido-2-metil-propanossulfônico (AMPS ou ATBS).

[0068] Exemplos de monômeros A compreendendo grupos de ácido fosfônico compreendem ácido vinilfosfônico, ácido alilfosfônico, ácidos N- acrilamidoalquilfosfônicos, ácidos N-metacrilamidoalquilfosfônicos, ácidos acriloiloxialquilfosfônicos, ácidos metacriloiloxialquilfosfônicos, sendo dada preferência ao ácido vinilfosfônico.

[0069] Em uma forma de realização preferida, o copolímero utilizado de acordo com a presente invenção compreende unidades de monômeros derivadas de pelo menos um monômero de associação hidrófobo insaturado C e pelo menos um monômero hidrofílico aniônico monoetilenicamente insaturado A.

[0070] Em outra forma de realização preferida, o copolímero de associação hidrofóbica utilizado de acordo com a presente invenção compreende adicionalmente unidades de monômeros derivadas de pelo menos um monômero hidrofílico B. É ainda mais preferido que o copolímero compreenda unidades de monômero derivadas de pelo menos um monômero de associação hidrofóbico insaturado C e pelo menos um monômero hidrofílico monoetilenicamente insaturado B.

[0071] Em uma forma de realização preferida, o monômero hidrofílico B monoetilenicamente insaturado é selecionado do grupo que consiste de acrilamida, metacrilamida, N-metilacrilamida, N-metil metacrilamida, N-N'-dimetil acrilamida, N,N'-dimetil metacrilamida, N- metilol-acrilamida, N-metilol-metacrilamida, vinilamidas não carregadas, tais como a vinilformamida ou N-vinilpirrolidona; e misturas das mesmas. É dada preferência a acrilamida ou metacrilamida, especialmente a acrilamida. Em uma forma de realização preferida, quando são utilizadas misturas de diferentes monômeros B, pelo menos 50% molar dos monômeros B devem ser acrilamida ou metacrilamida, e preferivelmente acrilamida.

[0072] Em uma forma de realização preferida, o copolímero de associação hidrofóbica compreende unidades de monômero derivadas de i. pelo menos um monômero hidrofílico aniônico monoetilenicamente insaturado A, ii. pelo menos um monômero hidrofílico não carregado, monoetilenicamente saturado B, e iii. pelo menos um monômero de associação hidrofóbica insaturado C.

[0073] Os monômeros podem também ser os sais dos monômeros ácidos aniônicos. Os contra-íons apropriados compreendem especialmente íons de metal alcalino tais como Li+, Na+ ou K+ e íons de amônio tais como íons NH4+ ou amônio com radicais orgânicos.

[0074] É preferido que, em um copolímero compreendendo unidades de monômero derivadas dos monômeros A e B, os monômeros A e B sejam miscíveis com água em qualquer proporção, mas é suficiente para a execução da invenção que o copolímero inventivo possua a solubilidade em água mencionada no início. Em uma forma de realização preferida, a solubilidade dos monômeros A e B em água à temperatura ambiente deve ser de pelo menos 50 g/l, preferivelmente pelo menos 150 g/l e mais preferencialmente pelo menos 250 g/l.

[0075] Em uma forma de realização preferida, o monômero A é AMPS e/ou monômero B é acrilamida.

[0076] Ainda em outra forma de realização preferida, o copolímero compreende cerca de 2% em peso de pelo menos um monômero C, cerca de 48% em peso de pelo menos um monômero A e cerca de 50% em peso de pelo menos um monômero B, em que o monômero A é preferivelmente AMPS e/ou o monômero B é preferivelmente acrilamida. A % em peso é, em cada caso, baseada no peso total de monômeros no copolímero.

[0077] Em uma forma de realização, o copolímero utilizado de acordo com a presente invenção foi obtido por polimerização da mistura de monômeros na presença de pelo menos um agente de ramificação. O agente de ramificação pode causar reticulação covalente ou iônica através de grupos pendentes (por exemplo, por utilização de um éter glicidílico ou sal metálico multivalente), mas preferivelmente o agente de ramificação é um agente de ramificação monomérico dietilenicamente insaturado. A quantidade de agente de ramificação está preferivelmente na faixa de cerca de 2 a cerca de 200 ppm e mais preferencialmente de cerca de 10 a cerca de 100 ppm. Os valores de ppm são baseados no peso total do copolímero.

[0078] Em uma forma de realização preferida, o pelo menos um agente de ramificação é selecionado a partir de metileno bis acrilamida (MBA) e cloreto de tetra-alilamônio (TAAC) ou combinações dos mesmos.

[0079] Em uma forma de realização, o copolímero não compreende os monômeros derivados dos monômeros C da fórmula (V) ou (VI).

[0080] Em outra forma de realização preferida, o copolímero não compreende monômeros derivados da colofônia ou derivados da mesma. A colofônia é uma forma sólida de resina obtida a partir de pinheiros e algumas outras plantas, principalmente coníferas, produzidos por aquecimento de resina líquida fresca para vaporizar os componentes voláteis do terpeno líquido. Consiste essencialmente em ácido abiético. Derivados comuns de colofônia são, por exemplo, ésteres de compostos de colofônia. Exemplos de colofônia e derivados da mesma são o CAS No. 8050-08-7, CAS No. 65997-06-0, CAS No. 68425-08-1, CAS No. 61790-50-9, CAS No. 61790-51- 0 e CAS No. 68783-82-4.

[0081] Em outra forma de realização preferida, o copolímero de acordo com a presente invenção não compreende uma cadeia de poliamina poliamida como uma cadeia lateral.

[0082] Em outra forma de realização preferida, o copolímero de acordo com a presente invenção não compreende um resíduo COOH ou COO- como uma cadeia lateral. Assim, nesta forma de realização, o copolímero de acordo com a presente invenção não é derivado de monômeros de ácido acrílico e/ou ácido metacrílico.

[0083] Em uma forma de realização preferida da presente invenção, o copolímero é utilizado para pelotização de minério contendo metal, em que o minério contendo metal é selecionado a partir do grupo de minério contendo Fe, minério contendo Cu, minério contendo Mo, minério contendo Ni, minério contendo Cr ou misturas dos mesmos e preferivelmente é minério contendo Fe. Em uma forma de realização particularmente preferida, o minério contendo Fe compreende magnetita, hematita ou goetita ou combinações dos mesmos.

[0084] A presente invenção refere-se também a composições que compreendem um copolímero de associação hidrofóbica como descrito acima e um auxiliar de pelotização e/ou um polímero de tratamento solúvel em água.

[0085] Em uma forma de realização preferida, a composição da invenção compreende adicionalmente pelo menos um minério contendo metal como descrito acima. Assim, a composição de acordo com a presente invenção pode ser uma composição de pelotização de minério contendo metal para a pelotização.

[0086] Em uma forma de realização preferida, o auxiliar de pelotização é um material solúvel em água selecionado do grupo que consiste de carbonato de sódio, bicarbonato de sódio, silicato de sódio, fosfato de sódio, estearato de sódio, benzoato de sódio, tartarato de sódio, oxalato de sódio, citrato de sódio, acetato de sódio, correspondentes sais de amônio, potássio, cálcio e magnésio dos sais de sódio anteriores, ureia e óxido de cálcio.

[0087] Em uma forma de realização mais preferida, o auxiliar de pelotização compreende carbonato de sódio.

[0088] Em outra forma de realização preferida, a razão em peso do copolímero para o auxiliar de pelotização está geralmente na faixa de cerca de 5:1 a cerca de 1:5 e mais preferencialmente de cerca de 2:1 a cerca de 1:2, em peso.

[0089] A razão do copolímero para polímero de tratamento está geralmente na faixa de cerca de 10:1 a cerca de 1:2 e preferivelmente de cerca de 5:1 a cerca de 1:1, em peso.

[0090] Em outra forma de realização preferida, o polímero de tratamento solúvel em água tem um peso molecular (MW) de cerca de 1.000 a cerca de 20.000. É ainda preferido que o polímero de tratamento seja um polímero sintético formado pela polimerização de um monômero aniônico etilenicamente insaturado solúvel em água ou uma mistura de monômeros etilenicamente insaturados solúvel em água contendo pelo menos 50% em peso de monômero aniônico.

[0091] O polímero de tratamento é geralmente formado de cerca de 50 a cerca de 100% em peso, preferivelmente de cerca de 75 a 100% em peso e ainda mais preferencialmente de cerca de 80 a 100% em peso de monômero aniônico, sendo o equilíbrio um monômero não iônico que irá formar uma mistura solúvel em água com o monômero aniônico. O monômero não iônico pode ser um monômero solúvel em água tal como a acrilamida ou pode ser um monômero potencialmente insolúvel em água tal como um acrilato ou metacrilato de alquila, por exemplo, acrilato de metila ou butila, desde que este monômero insolúvel possa ser dissolvido em uma solução aquosa do monômero aniônico durante a polimerização e que a mistura proporciona um polímero solúvel em água.

[0092] O monômero aniônico é geralmente monômero carboxílico etilenicamente insaturado, geralmente sob a forma de um sal de um metal alcalino (especialmente sódio) ou outro solúvel em água, mas, se desejado, algum ou todo o monômero aniônico pode ser um monômero sulfônico etilenicamente insaturado, tal como AMPS ou sulfonato de alila ou sulfonato de vinila. Os monômeros carboxílicos preferidos são ácido acrílico ou metacrílico e mais preferencialmente o monômero aniônico é acrilato de sódio. Os polímeros de tratamento preferidos são homopolímeros de ácido acrílico (geralmente como poliacrilato de sódio).

[0093] O peso molecular do polímero de tratamento é preferivelmente pelo menos 2000 ou 3.000. Muitas vezes é inferior a 10.000 e preferivelmente inferior a 8.000, com valores de cerca de 3.000 a 6.000 sendo frequentemente preferidos, em que o peso molecular é preferivelmente o peso molecular ponderal médio (Mw). O peso molecular pode ser medido por cromatografia de permeação em gel, preferivelmente medido por cromatografia de exclusão de tamanho utilizando as colunas Toao Haes TSK PWXL (G6000 + G3000 + guard) ou outras colunas adequadas, por exemplo, usando tri-hidrato de hidrogeno ortofosfato de dipotássio como eluente e vários padrões de poliacrilato de sódio na faixa 782200-1250 g/mol e monômeros de acrilato de sódio como padrão adicional. Os pesos moleculares podem ser medidos como o sal de sódio completo.

[0094] Os polímeros de tratamento preferidos também possuem distribuições de peso molecular estreito além do peso molecular muito baixo definido.

[0095] Maiores pesos moleculares na faixa de 1.000 a 20.000 são às vezes mais adequados para os polímeros de tratamento quando, como às vezes é preferido, o polímero de tratamento é para ser introduzido na forma de grânulo. Quando o polímero de tratamento deve ser fornecido na forma líquida, o polímero de tratamento é usualmente feito por polimerização em solução de maneira convencional. Quando o polímero de tratamento é fornecido sob a forma de pó, o polímero é usualmente feito por polimerização de grânulos em fase reversa ou por secagem por pulverização de uma solução do polímero.

[0096] Se o polímero de tratamento estiver em forma particulada, geralmente tem um tamanho de partícula pelo menos 90% em peso abaixo de 300 μm e mais preferencialmente abaixo de 200 μm e muitas vezes abaixo de 100 μm. Normalmente, o tamanho de partícula é pelo menos 90% em peso acima de 10 μm. Por exemplo, o tamanho de partícula pode ser determinado por peneiramento ou granulometria a laser.

[0097] Será apreciado que os polímeros de tratamento solúveis em água utilizados na invenção são materiais que são conhecidos na indústria como agentes dispersantes. Pode ser possível obter uma resistência à seco melhorada pela incorporação do polímero de tratamento na composição da invenção. Além disso, isto pode ser obtido preferivelmente quando a quantidade total de sistema de ligação (copolímero, polímero de tratamento e/ou auxiliar de pelotização) permanece constante na composição da invenção.

[0098] A quantidade de polímero de tratamento que deve ser adicionado à composição da invenção irá variar de acordo com a natureza do minério e o restante do sistema aglutinante, mas é frequentemente pelo menos 0,005% em peso e mais preferencialmente é pelo menos 0,008% em peso. Muitas vezes, está na faixa de cerca de 0,01 a cerca de 0,05% em peso. Quantidades acima de 0,1% em peso geralmente são desnecessárias, mas podem ser usadas se desejado. A % em peso são baseadas na composição da mistura íntima compreendendo minério contendo metal, copolímero e umidade.

[0099] O polímero de tratamento pode ser incorporado na mistura íntima de minério, polímero aglutinante e umidade por adição em qualquer estágio adequado. Muitas vezes, é desejável misturar o polímero de tratamento intimamente com o minério e com alguma ou toda a umidade antes de adicionar o polímero aglutinante ou outros componentes do sistema aglutinante. Por exemplo, o polímero de tratamento pode ser adicionado como um líquido ou pó antes dos filtros que precedem convencionalmente a adição ao aglutinante antes da pelotização em um tambor ou disco.

[00100] Em uma forma de realização, o polímero e o copolímero de tratamento são geralmente adicionados separadamente, isto é, a partir de suprimentos separados, simultaneamente ou sequencialmente em qualquer das duas ordens. Isto facilita a possibilidade de adicionar o tratamento e copolímeros em diferentes formas físicas, por exemplo, o polímero de tratamento como uma solução e o polímero aglutinante como um pó. Em particular, o polímero de tratamento pode ser adicionado como uma solução antes dos filtros e do copolímero como um pó após os filtros, mas antes da pelotização.

[00101] Embora seja frequentemente conveniente adicionar o polímero de tratamento como uma solução, é geralmente preferido adicionar ao mesmo como um pó. As partículas de pó podem ser adicionadas separadamente do copolímero (muitas vezes ao mesmo tempo que o polímero aglutinante), mas muitas vezes as partículas de polímero de tratamento podem ser adicionadas como uma mistura com partículas de copolímero.

[00102] Em vez de adicionar o polímero de tratamento como uma solução ou uma mistura de partículas com partículas de copolímero, alguns dos polímeros de tratamento podem servir também como um agente de ligação agregado para agregados de partículas de aglutinante de polímero, como em EP 376 713. No entanto, é necessário que esses agregados sejam desintegráveis, como descrito no documento EP 376.713, e geralmente não é possível fazer agregados desintegráveis contendo tanto o copolímero quanto todo o polímero de tratamento desejado. Consequentemente, se o copolímero é para ser introduzido na forma de agregados, é geralmente preferido que estes não incluam o polímero de tratamento como um agente de ligação e, em geral, é preferido que eles não contenham nenhum polímero de tratamento ou, se o fizerem, a quantidade do polímero de tratamento nos agregados não deve ser superior a 50%, e geralmente não superior a 10%, em peso da quantidade total de polímero de tratamento utilizado na invenção.

[00103] Se desejado, a composição de acordo com a presente invenção pode ainda compreender bentonita como um aglutinante adicional.

[00104] Em uma forma de realização, a composição da invenção compreende de cerca de 0 a cerca de 60% em peso de auxiliar de pelotização, de cerca de 0 a cerca de 50% em peso de polímero de tratamento e pelo menos 30% em peso de copolímero, em que a % em peso total da composição adiciona até 100%. Em uma forma de realização preferida, o auxiliar de pelotização é carbonato de sódio e/ou o polímero de tratamento é poliacrilato.

[00105] A presente descrição refere-se também à utilização de um copolímero para pelotização de minério contendo metal, em que o copolímero compreende unidades de monômeros derivadas de pelo menos um monômero hidrofílico A aniônico monoetilenicamente insaturado e em que o pelo menos um monômero A compreende pelo menos um grupo selecionado do grupo que consiste de -SO3H, -PO3H2, sais dos mesmos e misturas de qualquer dos anteriores. Exemplos de monômeros A compreendendo grupos de ácido sulfônico incluem ácido vinilssulfônico, ácido alilssulfônico, ácido 2- acrilamido-2-metilpropanossulfônico, ácido 2-metacrilamido-2- metilpropanossulfônico, ácido 2-acrilamido-butanossulfônico, ácido 3- acrilamido-3-metilbutanossulfônico ou ácido 2-acrilamido-2,4,4- trimetilpentanossulfônico. É dada preferência ao ácido vinilssulfônico, ácido alilssulfônico ou ácido 2-acrilamido-2-metilpropanossulfônico. Preferivelmente, pelo menos um monômero A é ácido 2-acrilamido-2-metil- propanossulfônico (AMPS ou ATBS). Exemplos de monômeros A compreendendo grupos de ácido fosfônico compreendem ácido vinilfosfônico, ácido alilfosfônico, ácidos N-acrilamidoalquilfosfônicos, ácidos N-metacrilamidoalquilfosfônicos ácidos acriloiloxialquilfosfônicos, ácidos metacriloiloxialquilfosfônicos, sendo dada preferência ao ácido vinilfosfônico. Em outra forma de realização preferida, o copolímero compreende adicionalmente unidades de monômeros derivadas de pelo menos um monômero hidrofílico monoetilenicamente insaturado não carregado B. Ainda em outra forma de realização preferida, o copolímero compreende pelo menos um monômero hidrofílico B não carregado monoetilenicamente insaturado, selecionado do grupo que consiste de acrilamida, metacrilamida, N-metil acrilamida, N-metil metacrilamida, N-N'-dimetilacrilamida, N-N'- dimetil metacrilamida, N-metilol acrilamida, N-metilol metacrilamida, vinilamidas não carregadas, tais como a vinilformamida ou N- vinilpirrolidona; e misturas das mesmas. É dada preferência a acrilamida ou metacrilamida, especialmente a acrilamida. Em uma forma de realização preferida, quando são utilizadas misturas de diferentes monômeros B, pelo menos 50% molar dos monômeros B devem ser acrilamida ou metacrilamida, e preferivelmente acrilamida. É preferido que o monômero A e B sejam miscíveis com água em qualquer razão, mas é suficiente para a execução da invenção que o copolímero da invenção possua a solubilidade em água mencionada no início. Em uma forma de realização preferida, a solubilidade dos monômeros A e B em água à temperatura ambiente deve ser de pelo menos 50 g/l, preferivelmente pelo menos 150 g/l e mais preferencialmente pelo menos 250 g/l. O copolímero preferivelmente compreende de cerca de 10 a cerca de 50% em peso de unidades de monômero derivadas de pelo menos um monômero A e de cerca de 50 a cerca de 90% em peso de unidades de monômero derivadas de pelo menos um monômero B. Nesta forma de realização, a % em peso é baseado no peso total de unidades de monômero.

[00106] A presente descrição também pertence a uma forma de realização, em que o copolímero compreende unidades de monômero derivadas de cerca de 10% em peso de pelo menos um monômero A e cerca de 90% em peso de pelo menos um monômero B. Nesta forma de realização, a % em peso é baseada no peso total de unidades de monômero. Em uma forma de realização preferida, o monômero A é preferivelmente AMPS e/ou o monômero B é acrilamida.

[00107] No âmbito da presente invenção, “hidrofílico” significa que uma “partícula hidrofílica” sólida correspondente tem um ângulo de contato de água contra ar de <90 °.

[00108] Os métodos para determinar o ângulo de contato são bem conhecidos do versado na técnica. Por exemplo, para a determinação do ângulo de contato contra a água pode ser determinada por análise de forma de gota óptica, por exemplo, usando um dispositivo de medição de ângulo de contato DSA 100 da Krüsse (Hamburgo, Alemanha) com o respectivo software. Tipicamente, 5 a 10 medições independentes são realizadas para determinar um ângulo de contato médio confiável.

[00109] Tal como aqui utilizado, o termo “minério” ou “minério contendo metal” refere-se a uma substância que ocorre naturalmente que é inorgânica sólida e representável por uma fórmula química, que geralmente é abiogênica e pode ter uma estrutura atômica ordenada. Exemplos de minérios contendo metal incluem, mas não estão limitados a, sulfetos, óxidos, halogenetos, carbonatos, sulfatos e fosfatos de metais valiosos tais como Ag, Au, Pt, Pd, Rh, Ru, Ir, Os, Cu, Mo, Ni, Cr, Mn, Zn, Pb, Te, Sn, Hg, Re, V, Fe ou misturas dos mesmos. Os minérios contendo metal preferidos são minérios contendo Fe. Exemplos de minérios contendo Fe incluem, mas não estão limitados a, magnetita, hematita e goetita.

[00110] Tal como aqui utilizado, o termo “monoetilenicamente insaturado” como em “monômero monoetilenicamente insaturado” refere-se a um composto orgânico que contém uma ligação -C=C-. Preferivelmente, o composto monoetilenicamente insaturado contém exatamente uma ligação - C=C-. No contexto de um “monômero monoetilenicamente insaturado”, entende-se que o monômero contém preferivelmente um grupo funcional - C=C- para polimerização.

[00111] Tal como aqui utilizado, o termo “dietilenicamente insaturado” como num “agente de ramificação monomérico dietilenicamente insaturado” significa que um composto contém duas ligações -C=C- que são preferivelmente grupos funcionais para polimerização, respectivamente.

[00112] Tal como aqui utilizado, o termo “aniônico” como em “monômero aniônico” refere-se a um composto negativamente carregado, tal como um monômero aniônico. No entanto, o termo “monômero aniônico”, tal como aqui utilizado, inclui também o respectivo sal compreendendo o monômero aniônico negativamente carregado e o respectivo ácido livre do monômero aniônico, isto é, o monômero aniônico negativamente carregado ligado a hidrogênio. Exemplos de monômeros aniônicos incluem assim monômeros contendo pelo menos um grupo selecionado de -COOH, -SO3H, - PO3H2 ou -COO-, -SO3-, -PO3H- ou sais dos mesmos. Outros exemplos de monômeros aniônicos incluem, mas não estão limitados a, ácido vinilssulfônico, ácido alilssulfônico, ácido 2-acrilamido-2- metilpropanossulfônico, ácido 2-metacrilamido-2-metilpropanossulfônico, ácido 2-acrilamidobutanossulfônico, ácido 3-acrilamido-3- metilbutanossulfônico ou ácido 2-acrilamido-2,4,4-trimetilpentanossulfônico e sais dos mesmos.

[00113] Tal como aqui utilizado, o termo “não carregado” como no “monômero não carregado” refere-se a um composto que normalmente não se dissocia em ânions e cátions em quantidades significativas sob condições convencionais tais como em água à temperatura ambiente. No contexto de monômeros não carregados, isto significa que os monômeros podem compreender grupos funcionais respectivos tais como grupos amida. Assim, exemplos de monômeros não carregados incluem, mas não estão limitados a, acrilamida, metacrilamida, N-metil metacrilamida, N-acrilamida de metila, N- N'-dimetil acrilamida, N,N'-dimetilmetacrilamida, N-metilol acrilamida, N- metilol metacrilamida ou misturas dos mesmos. É enfatizado que os ácidos livres, por exemplo, um composto contendo um grupo COOH, -SO3H ou - PO3H2 não são considerados como não carregados de acordo com a presente invenção mas como aniônicos.

[00114] Tal como aqui utilizado, o termo “polímero sintético” refere-se a um polímero que foi quimicamente sintetizado, isto é, um polímero produzido por humanos. Tipicamente, o termo polímero sintético inclui termoplásticos, termorrígidos, elastômeros e fibras sintéticas. As espinhas dorsais de polímeros sintéticos comuns, tais como polietileno e poliestireno, poliacrilatos são constituídos por ligações carbono-carbono, enquanto que os polímeros de hétero cadeia tais como poliamidas, poliésteres, poliuretanos polissulfetos e policarbonatos possuem outros elementos (por exemplo, oxigênio, enxofre, nitrogênio) inseridos ao longo da espinha dorsal. Também o silício forma materiais similares sem a necessidade de átomos de carbono, tais como silicones através de ligações de siloxano; estes compostos são assim referidos como sendo polímeros inorgânicos. Os polímeros de coordenação podem conter uma faixa de metais na espinha dorsal, com ligação não covalente presente. O oposto de um polímero sintético é um polímero que ocorre naturalmente, tais como celulose.

[00115] Tal como aqui utilizado, o termo “polímero solúvel em água” refere-se a polímeros com grupos funcionais polares ou carregados, tornando- os solúveis em água.

[00116] Tal como aqui utilizado, o termo “número de gota” significa o número da gota repetida de grânulos molhados de 9-16 mm em uma placa de aço a partir de uma altura de 45 cm sem qualquer fissura nos grânulos molhados. O número de gota mede a capacidade dos grânulos úmidos para manter sua forma durante as operações de transferência.

[00117] Tal como aqui utilizado, o termo “resistência à úmido” é uma medida da quantidade de carga que pode suportar um grânulo molhado e é determinada pela aplicação de pressão sobre um grânulo úmido até que ela rompa e a carga máxima é registrada.

[00118] Tal como aqui utilizado, o termo “resistência a seco” é uma medida de quanta carga um grânulo seco pode suportar. Tipicamente, os grânulos molhados podem ser secos, por exemplo, por 3 horas a 110°C, e o grânulo seco é esmagada e a carga máxima é registrada. A resistência a seco pode ser considerada como uma medida da capacidade dos grânulos secos sobreviver ao manuseio durante o processo de queima.

[00119] Tal como aqui utilizado, o termo “copolímero de associação hidrofóbica” compreende um copolímero solúvel em água que, assim como componentes moleculares hidrofílicos que garantem solubilidade suficiente na água, tem grupos hidrofóbicos laterais ou terminais. Em solução aquosa, os grupos hidrofóbicos do polímero podem se associar a eles mesmos ou com outras substâncias com grupos hidrofóbicos devido a forças intermoleculares. Isso dá origem a uma rede polimérica unida por forças intermoleculares, que espessa o meio aquoso.

[00120] Tal como aqui utilizado, o termo “hidrocarbila” ou “radical carbono” refere-se a um radical de carbono alifático e/ou aromático, linear ou ramificado. Os radicais hidrocarbila tais como “radical hidrocarbila contendo 2 a 50 átomos de carbono”, e similares, referem-se assim a radicais de carbono alifático e/ou aromático, linear ou ramificado que contém 2 a 50 átomos de carbono. Por exemplo, um radical hidrocarbila contendo 2 átomos de carbono é etila, um radical hidrocarbila contendo 4 átomos de carbono compreende n-butila, isobutila e/ou terc-butila.

[00121] A preferência é dada aos radicais alifáticos. Exemplos de radicais alifáticos incluem, mas não estão limitados a metila, etila, propila, isopropila, n-butila, isobutila, terc-butila, pentila, em particular n-pentila, isopentila, terc-pentila, n-hexila, iso-hexila, terc-hexila, n-heptila, iso-heptila, terc-heptila, n-octila, isso-octila, terc-octila, nonila, n-nonila, isononila, terc- nonila, n-decila, isso-decila, terc-decila, undecila, n-undecila, isoundecila, terc-undecila ou dodecila, n-dodecila, isso-dodecila ou terc-dodecila. É dada preferência particular a um radical hidrocarbila alifático não ramificado, com preferência com 2 ou 3 átomos de carbono, isto é, etila ou propila.

[00122] Exemplos adicionais de radicais de carbono ramificados alifáticos incluem hidrocarbonetos cíclicos tais como hidrocarbonetos mono-, bi- ou tricíclicos saturados ou insaturados com 6 a 30 átomos de carbono. Os exemplos incluem, mas não estão limitados a, ciclo-hexila, ciclo-heptila, ciclo-octila, ciclononila, ciclodecila, cicloundecila e ciclododecila.

[00123] Exemplos de radicais de carbono aromáticos incluem, mas não estão limitados a anéis carbocíclicos aromáticos de 6 a 30 membros do anel, incluindo sistemas de anel mono, bi e tri-cíclicos. Exemplos não limitativos incluem -indenila, -fenila, -naftila-, acenaftil-antranila, -fenantrila e semelhantes.

[00124] Tal como aqui utilizado, o termo “alquila saturada” compreende hidrocarbila alifática linear ou ramificada como descrito acima.

[00125] Tal como aqui utilizado, o termo “alquila insaturada” refere-se a uma hidrocarbila alifática não cíclica de cadeia linear ou ramificada incluindo pelo menos uma ligação dupla carbono-carbono. Uma alquila insaturada contendo 4 a 18 átomos de carbono inclui, por exemplo, -1- butenila, -2-butenila-, isobutilenila, -1-pentenila, -2-pentenila, -3-metil-1- butenila, -2-metil-2-butenila e semelhantes.

[00126] Tal como aqui utilizado, o termo “auxiliar de pelotização” refere-se a um composto que auxilia na pelotização do minério contendo metal quando utilizado em conjunto com o copolímero de acordo com a presente invenção. O auxiliar de pelotização é preferivelmente um material monomérico solúvel em água. Exemplos de auxiliares de pelotização são descritos e materiais adequados estão descritos em EP 225 171 e EP 288 150, US 4.767.449 e US 4.802.914.

[00127] O termo “cerca de” no contexto do presente pedido como, por exemplo, em “cerca de 50% em peso” significa que o valor recitado imediatamente após o “cerca de” significa que o termo também compreende desvios menores do valor numérico exato, por exemplo, devido a erros de pesagem, etc. Em uma forma de realização preferida, o termo “cerca de” significa um valor dentro de 15% (± 15%) do valor recitado imediatamente após o termo “cerca de”, incluindo qualquer valor numérico dentro desse faixa, o valor igual ao limite superior (ou seja, + 15%) e o valor igual ao limite inferior (ou seja, -15%) dessa faixa. Por exemplo, a frase “cerca de 100” abrange qualquer valor numérico que esteja entre 85 e 115, incluindo 85 e 115 (com exceção de “cerca de 100%”, que sempre tem um limite superior de 100%). Em um aspecto, “cerca de” significa ± 10%, ainda mais preferencialmente ± 5%, ainda mais preferencialmente ± 1% ou inferior a ± 1%. Em outra forma de realização preferida, o termo “cerca de” como em “cerca de 50% em peso” significa um valor de 50% em peso ± 1% em peso ou 50% em peso ± 0,5% em peso.

Exemplos 1: Preparação de copolímeros

[00128] A preparação de copolímeros foi realizada por polimerização em gel adiabático em solução aquosa. Exemplo 1: Pelotização de concentrado de minério de ferro e análise do grânulo

[00129] Um minério de magnetita com cerca de 10% de umidade (9,3 a 9,7%) foi misturado com uma pré-mistura em pó de formulação de aglutinante, utilizando uma máquina de mistura modelo Eirich modelo EL1, por três minutos. A composição dos respectivos grânulos é resumida na Tabela 2.1. A mistura íntima resultante foi submetida a pelotização utilizando um disco de pelotização inclinado de 60 cm de diâmetro, girando a uma velocidade de 33 rpm. Os grânulos produzidos tinham um tamanho entre 9,4 a 13,4 mm. Os grânulos secos foram produzidos após secagem durante 3 horas a 110°C. A resistência dos grânulos molhados e secos foi determinada usando um calibre de resistência digital Chatillon. Um total de 25 grânulos foi pressionado na direção uniaxial e a força de compressão máxima registrada quando os grânulos foram triturados. Para determinar o número de gota, os grânulos molhados foram repetidamente gotejados sobre uma placa de aço de uma altura de 45 cm e inspecionados para qualquer rachadura visível. O número médio de gota até que uma rachadura fosse detectada foi registrado como Número de gota.

[00130] As seguintes formulações de aglutinante foram utilizadas para pelotização de minério de ferro:

[00131] Alcotac® FE 13 (BASF SE) é um aglutinante orgânico comercialmente disponível para a pelotização de minério de ferro que compreende um copolímero de monômeros de acrilamida e acrilato.

[00132] A formulação 1 é compreendida por um copolímero de associação hidrofóbica com base nos monômeros Acrilamida (50% em peso), Na-AMPS (48% em peso) e um monômero associativo tipo 1, carbonato de sódio e homopolímero de poliacrilato de sódio de peso molecular médio de cerca de 4000 a cerca de 5000. O monômero associativo de tipo 1 é CH2= CH-O-CH2-CH2-CH2-CH2-O-(EO)n-(PeO)m-H, em que n é 24-25 e m é cerca de 10; EO é o óxido de etileno e PeO é o óxido de pentileno.

[00133] A formulação do aglutinante e os resultados médios são mostrados na tabela 1.1. Tabela 1.1 Composição e análise de grânulos de minério de ferro

[00134] Os grânulos compreendendo as formulações de acordo com a presente invenção mostraram um aumento da resistência à úmido e à secura e um maior número de gota em comparação com os grânulos compreendendo a formulação de aglutinante à base de polímero comercialmente disponível.

Exemplo 2: Pelotização de concentrado de minério de ferro usando bentonita em combinação com aglutinante orgânico

[00135] Seguindo o mesmo procedimento experimental de pelotização como descrito no exemplo anterior 1, as composições de aglutinante compreendendo bentonita juntamente com formulações de aglutinante de acordo com a presente invenção foram testadas.

[00136] As formulações de aglutinante 3, 4 e 5 foram utilizadas para a pelotização de minério de ferro em combinação com bentonita.

[00137] A formulação 3 foi compreendida por um copolímero de associação hidrofóbica com base nos monômeros de acrilamida (50% em peso), Na-AMPS (48% em peso) e no monômero associativo tipo 1; e um homopolímero de poliacrilato de sódio de peso molecular médio de cerca de 4000 a cerca de 5000. A formulação compreendeu 50% em peso do copolímero e 50% em peso do homopolímero de poliacrilato de sódio.

[00138] A formulação 4 foi compreendida por um copolímero de associação hidrofóbica com base nos monômeros de acrilamida (50% em peso), Na-AMPS (48% em peso) e no monômero associativo tipo 1 e carbonato de sódio. A formulação compreendeu 50% em peso do copolímero e 50% em peso de carbonato de sódio.

[00139] A formulação 5 foi compreendida por um copolímero de associação hidrofóbica com base nos monômeros de acrilato de sódio (30% em peso), na acrilamida (68% em peso) e no monômero associativo tipo 1; e um homopolímero de poliacrilato de sódio de peso molecular médio de cerca de 4000 a cerca de 5000. A razão relativa de copolímero e homopolímero de poliacrilato foi de 50% em peso de cada componente na formulação. Tabela 2.1 composição e análise de grânulos de minério de ferro usando bentonita ou composições de bentonita com aglutinantes de copolímeros inventivos

[00140] Os grânulos compreendendo as formulações de acordo com a presente invenção e uma baixa quantidade de bentonita proporcionaram resistências à seco e números de gota similares em comparação com os obtidos a partir de grânulos produzidos utilizando bentonita apenas como aglutinante em quantidades mais elevadas.

Claims (13)

1. Uso de um copolímero de associação hidrofóbica, para pelotização de minério contendo metal, em que o copolímero de associação hidrofóbica compreende unidades de monômero derivadas de: i) pelo menos um monômero hidrofílico aniônico monoetilenicamente insaturado A; ii) pelo menos um monômero hidrofílico não carregado monoetilenicamente insaturado B; iii) pelo menos um monômero insaturado de associação hidrofóbica C, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um monômero C é um monômero de fórmula geral (I), fórmula (III), fórmula (V) ou fórmula (VI) H2C=C(R1)-R2-O-(-CH2-CH2-O-)k-(-CH(R5)-CH(R3)-O-)l-(- CH2-CH2-O-)m-R4 (I) H2C=C(R1)-(C=O)-O-(-CH2-CH(R5')-O-)k-R6 (III)

em que k: é um número de 10 a 150, preferivelmente de 20 a 30; l: é um número de 5 a 20; m: é um número de 0 a 30; R1: é H ou metila; R2: é independentemente uma ligação simples ou um grupo de ligação divalente selecionado do grupo que consiste em -(CH2)n- e -O-(CH2)n'- , em que n é um número natural de 1 a 6 e n' é um número natural de 2 a 6; R3 e R5: são cada um independentemente hidrogênio ou um radical hidrocarbila com 1 a 6 átomos de carbono ou um grupo éter da fórmula geral -CH2-O-R3' em que R3' é um radical hidrocarbila com pelo menos 2 átomos de carbono; com a condição de que a soma total dos átomos de carbono em todos os radicais hidrocarbila R3 ou R3' e R5 esteja na faixa de 10 a 50; e R4: é independentemente H ou um radical hidrocarbila com 1 a 4 átomos de carbono; R5': é independentemente H, metila ou etila; R6: é independentemente um radical hidrocarbila alifático e/ou aromático, de cadeia linear ou ramificada com 8 a 40 átomos de carbono; RA, RB, RC, RD, RE, RF, Ra, Rb, Rc: são cada um independentemente hidrogênio ou um radical hidrocarbila contendo 1 a 4 átomos de carbono; Q: é um radical hidrocarbila contendo 1 a 8 átomos de carbono; RG: é um radical hidrocarbila contendo 8 a 30 átomos; Rd: é uma alquila saturada ou insaturada contendo 4 a 18 átomos de carbono; X: é um contra-íon com uma carga negativa; e G: é -O- ou -NH-; em que, quando o pelo menos um monômero C da fórmula geral (I) é um monômero da fórmula geral (I), é uma mistura de pelo menos um monômero C da fórmula (I) em que m = 0, e pelo menos um monômero C da fórmula (I) em que m = 1 a 15, em que a razão em peso do pelo menos um monômero C da fórmula (I), em que m = 0, e o pelo menos um monômero C da fórmula (I), em que m = 1 a 15, está na faixa de 19:1 a 1:19.

2. Uso de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um monômero C é um monômero de fórmula geral (I), em que k: é um número de 23 a 26; l: é um número de 8,5 a 17,25; e m: é um número de 0 a 15; e em que preferivelmente o pelo menos um monômero C é um monômero de fórmula geral (I), em que: (a) k: é um número de 23 a 26; l: é um número de 12,75 a 17,25; m: é um número de 0 a 15; R1: é H; R2: é um grupo de ligação divalente -O-(CH2)n'- onde n' é 4; R3: é independentemente um radical hidrocarbila com 2 átomos de carbono; R4: é H; e R5: é H; ou (b) k: é um número de 23 a 26; l: é um número de 8,5 a 11,5; m: é um número de 0 a 15; R1: é H; R2: é um grupo de ligação divalente -O-(CH2)n'- onde n' é 4; R3: é um radical hidrocarbila com 3 átomos de carbono; e R4: é H; e R5: é H.

3. Uso de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um monômero A compreende pelo menos um grupo selecionado do grupo que consiste em -COOH, -SO3H, -PO3H2, sais dos mesmos e misturas de qualquer dos anteriores.

4. Uso de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um monômero A é ácido 2-acrilamido-2-metil- propanossulfônico (AMPS) ou um sal do mesmo.

5. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um monômero B é selecionado do grupo que consiste em acrilamida, metacrilamida, N-metil metacrilamida, N- metil acrilamida, N-N'-dimetil acrilamida, N,N'-dimetil metacrilamida, N- metilol acrilamida, N-metilol metacrilamida, vinilamidas não carregadas ou suas misturas, e em que, preferivelmente, o pelo menos um monômero B é acrilamida.

6. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o copolímero compreende 0,1 a 15% em peso e preferivelmente entre 0,5 e 4% em peso de pelo menos um monômero C.

7. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo fato de que o copolímero compreende 2% em peso de pelo menos um monômero C, 48% em peso de pelo menos um monômero A e 50% em peso de pelo menos um monômero B.

8. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o copolímero foi feito por polimerização da mistura de monômeros na presença de pelo menos um agente de ramificação e em que, preferivelmente, o pelo menos um agente de ramificação é selecionado do grupo que consiste em metileno bis acrilamida (MBA) e cloreto de tetra-alil amônio (TAAC) ou combinações dos mesmos, e em que, mais preferencialmente, a quantidade do pelo menos um agente de ramificação é de 10 ppm a 100 ppm com base no peso total de monômeros utilizados para polimerização.

9. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o peso molecular do copolímero é pelo menos 300.000 Da, preferivelmente pelo menos 500.000 Da e ainda mais preferencialmente pelo menos 1.000.000 Da.

10. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o copolímero é solúvel em água.

11. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o copolímero não compreende monômeros derivados de monômeros C de fórmula (V) ou (VI).

12. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o minério contendo metal é selecionado do grupo de minério que contém Fe, minério contendo cobre, minério contendo Mo, minério contendo Ni, minério contendo Cr ou misturas dos mesmos e preferivelmente é minério contendo Fe.

13. Composição para pelotização de minério contendo metal, caracterizada pelo fato de que compreende: i. um copolímero de associação hidrofóbica como definido nas reivindicações 1 a 12; e ii. um auxiliar de pelotização e/ou um polímero de tratamento solúvel em água, em que o auxiliar de pelotização é um material solúvel em água selecionado do grupo que consiste em carbonato de sódio, bicarbonato de sódio, silicato de sódio, fosfato de sódio, estearato de sódio, benzoato de sódio, tartarato de sódio, oxalato de sódio, citrato de sódio, acetato de sódio, os sais de amônio, potássio, cálcio e magnésio correspondentes dos sais de sódio anteriores, ureia e óxido de cálcio, e preferivelmente é carbonato de sódio; e em que o polímero de tratamento solúvel em água tem um peso molecular de 1.000 a 20.000 e é um polímero sintético formado por polimerização de monômero aniônico etilenicamente insaturado solúvel em água ou mistura de monômero etilenicamente insaturado solúvel em água contendo pelo menos 50% em peso de monômero aniônico, e preferivelmente é um homopolímero de ácido acrílico.