ES2656076T3 - Procedimiento para tratar minerales de fosfato y uso de una composición de colectores - Google Patents

Procedimiento para tratar minerales de fosfato y uso de una composición de colectores Download PDF

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Abstract

El uso de un agente de flotación que comprende al menos un ácido graso y al menos un sarcosinato de fórmula (I)**Fórmula** en la que R es un grupo alquilo o alquenilo C7 a C21, el cual sarcosinato puede estar presente en forma de un catión derivado del mismo causado por protonación del átomo de nitrógeno, en donde la cantidad de ácido graso es de 70 a 99% en peso, y en donde la cantidad de sarcosinato de fórmula (I) es de 1 a 30% en peso en cantidades de 100 a 1000 g/t, para la flotación de mena de fosfato.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para tratar minerales de fosfato y uso de una composición de colectores
Esta invención se refiere a la separación de minerales de fósforo tales como apatita, fosforita, francolita y similares por medio de flotación a partir de menas crudas o preconcentrados, usando ácidos grasos como agentes colectores y sarcosinatos como co-colector.
Los minerales de fósforo se encuentran normalmente junto con minerales de ganga sin valor, por ejemplo minerales de silicato y minerales de carbonato, tal como la calcita. La separación de los minerales de la ganga de los minerales de fósforo se realiza mediante flotación. La flotación requiere generalmente que esté presente un colector.
De acuerdo con Winnacker y Kuchler: Chemische Technologie [Tecnología química], volumen 4 (Metalle [Metales]), 4a edición, Carl Hanser Verlag Munich, Viena, 1986, página 66, los agentes colectores son compuestos químicos orgánicos que, además de uno o más radicales hidrocarbonados no polares, llevan uno o más grupos polares activos químicamente que pueden ser adsorbidos en centros activos del mineral, y hacerlo hidrofóbico de este modo.
Como es sabido, la flotación o el tratamiento por flotación con espuma es un proceso de clasificación utilizado con profusión para materias primas minerales, en el que uno o más minerales valiosos se separan de los que carecen de valor. La preparación de la materia prima mineral para flotación se lleva a cabo mediante trituración en seco, pero preferiblemente húmeda, del mineral pretriturado a un tamaño de partícula adecuado que depende, por una parte, del grado de inter-relación, es decir, del tamaño de las partículas individuales en un conjunto de minerales y, por otra parte, también del tamaño máximo de partícula que todavía es posible hacer flotar y que puede diferir ampliamente dependiendo del mineral. El tipo de máquina de flotación utilizada también influye en el tamaño máximo de partícula que todavía es posible hacer flotar. Aunque no es la regla, es frecuente el caso en que las menas de fosfato magmático bien cristalizados permiten una molienda más grosera (por ejemplo < 0,25 mm) que los de origen marino- sedimentario (por ejemplo, < 0,15 mm). Otras etapas en la preparación de mineral de fosfato para flotación pueden representar una separación previa de material sin valor por una parte, por ejemplo mediante una separación con un medio pesado (separación de constituyentes relativamente bastos) y, por otra parte, eliminación del lodo (separando suspensiones de las partículas más finas). La eliminación de minerales magnéticos, que casi siempre están presentes en minerales de fosfato de origen magmático, mediante separación magnética, es también un posible método de preconcentración. Sin embargo, la invención no está limitada a procesos de flotación precedidos por cualquier preconcentración.
En cuanto a los minerales a recuperar en la espuma, se han de distinguir dos procedimientos. En la flotación directa, el mineral o los minerales valiosos se recoge o se recogen en la espuma que se genera en la superficie de la suspensión de flotación, y esto requiere que sus superficies se hayan hecho previamente hidrófobas por medio de uno o más agentes colectores. Los minerales sin valor están presentes en los residuos de flotación. En la flotación inversa, los minerales sin valor se hacen hidrófobos por los agentes colectores, mientras que los residuos de flotación forman el concentrado valioso real. La presente invención se refiere a la flotación directa de los minerales de fósforo, pero también puede seguir una etapa de flotación inversa precedente que, por ejemplo, representa una flotación de minerales de tipo silicato por medio de agentes colectores catiónicos.
Se conoce un gran número de compuestos químicos aniónicos y anfóteros como agentes colectores para minerales de fósforo y estos incluyen, por ejemplo, ácidos grasos insaturados (ácido oleico, ácido linoleico, ácido linolénico) y sus jabones de sodio, potasio o amonio, fosfatos de monoalquilo y dialquilo, ácidos alcanosulfocarboxílicos, alquilarilsulfonatos, ácidos acilaminocarboxílicos y ácidos alquilaminocarboxílicos. Además, se conocen agentes colectores que son aductos de ácido sulfosuccínico (véanse, por ejemplo, la Patente de Estados Unidos n° 4.207.178, la Patente de Estados Unidos n° 4.192.739, la Patente de Estados Unidos n° 4.158.623 y la Patente de Estados Unidos n° 4.139.481). Muchas de estas clases de compuestos químicos, sin embargo, adolecen de una selectividad insatisfactoria que no permite la producción de concentraciones de fosfato comerciales o hacen necesario usar una cantidad relativamente grande de reactivos reguladores, especialmente depresores para los minerales de ganga.
En la flotación de mena de fosfato con ácidos grasos de acuerdo con el documento ZA-9009347, la técnica anterior es que pueda mejorarse la producción de flotación utilizando, además del colector (ácido graso), un agente dispersante tal como, por ejemplo, un nonilfenol con 2 - 5 moles de óxido de etileno (EO) y un alcohol alifático alcoxilado con una longitud de cadena C11-C15 que contiene 2 - 4 moles de EO. Se produce una mejora mayor si se disuelve un alcohol con una longitud de cadena C1-C15 en el agente dispersante. Este alcohol mejora la emulsionabilidad del agente dispersante.
El documento US-4612112 se dirige a un colector que contiene 75 % de ácido oleico y 25% de N-oleilsarcosinato para la flotación de fluorita.
El documento CA-2037883 se dirige a la flotación de fosfato usando una mezcla de colectores, en particular
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sarcosinatos grasos, con un ácido graso. Sin embargo, la fracción de sarcosinato en la mezcla sobrepasa el 50%.
El documento FR-1256702 se dirige a la flotación de mena de hierro. Describe el uso, entre otras cosas, de una mezcla de menos del 25% de un N-cocoil-sarcosinato y un ácido graso.
Sin embargo, los nonilfenoles alcoxilados se consideran cuestionables desde el punto de vista de la protección medioambiental y de la toxicología. Existe una tendencia a evitar el uso de nonilfenoles alcoxilados en operaciones de flotación y a utilizar por tanto una sustitución adecuada.
La presente invención está por tanto involucrada en la búsqueda de un sustituto para los nonilfenoles alcoxilados que se usan como agentes dispersantes para el colector de ácido graso en la flotación de mena de fosfato. La sustitución debe ser toxicológicamente aceptable y mejorar la recuperación y el grado del P2O5.
Sorprendentemente, se ha descubierto ahora que los sarcosinatos se pueden usar como sustitución de los nonilfenoles alcoxilados en dicha aplicación. Los sarcosinatos no actuarán como dispersantes sino como co-colector junto con ácidos grasos, con lo que la recuperación y la calidad del P2O5 se mejoran en relación con el uso de nonilfenoles alcoxilados.
La invención proporciona entonces un agente de flotación para la mena de fosfato, que comprende una composición de un colector que contiene al menos un ácido graso y al menos un sarcosinato de la fórmula (I)
O
imagen1
COOH
(I)
en la que R es un grupo alquilo o alquenilo C7 a C21, el cual sarcosinato puede estar presente en forma de catión derivado del mismo causado por la protonación del átomo de nitrógeno.
El efecto técnico del sarcosinato presente en el agente de flotación es que es tanto un colector para las menas de fosfato, como un dispersante. En adelante, las expresiones co-colector o dispersante se relacionarán con el sarcosinato. En la fórmula (I), R es preferiblemente un resto C11 a C19, más preferiblemente un resto C13 a C17. En otra forma de realización preferida R es un resto alquenilo que tiene un doble enlace. La forma de realización más preferida de la fórmula (I) es oleil sarcosinato, es decir, R es alquenilo C17.
El efecto técnico del ácido graso presente en el agente de flotación es que es un colector para minerales de fosfato. El ácido graso que constituye el componente principal del agente de flotación de acuerdo con la invención es preferiblemente un ácido monocarboxílico lineal o ramificado que tiene de 8 a 26 átomos de carbono. Con este propósito, se pueden usar como colectores los ácidos grasos conocidos en la técnica anterior. La cantidad de ácido graso es de 70 a 99, en particular de 80 a 95, especialmente de 85 a 90% en peso del peso total del agente de flotación.
El agente de flotación de acuerdo con la invención comprende entre 1 y 30%, en partícula" de 5 a 20%, especialmente de 10 a 15% en peso del co-colector de sarcosinato, basado en el peso total del agente de flotación.
El agente de flotación de acuerdo con la invención se usa preferiblemente en cantidades de 100 a 1000 g/t de mena sólida para la flotación de minerales de fosfato. La cantidad de agente co-colector de acuerdo con la invención añadida en el caso de dosificación de colector separada está preferiblemente entre 30 y 150 g/t, en particular entre 40 y 60 g/t de mineral sólido.
El agente de flotación de acuerdo con la invención puede comprender, además de dichos constituyentes de ácido graso y sarcosinato, depresores o constituyentes adicionales conocidos por la técnica anterior. Tales constituyentes son, por ejemplo, agentes espumantes y éteres alifáticos de poliglicol. Además, se pueden usar por separado distintos depresores como, por ejemplo, el vidrio soluble o el almidón cáustico.
Otro aspecto de esta invención es el uso de al menos un ácido graso y al menos un compuesto de fórmula () en mezcla como agentes de flotación para minerales de fosfato.
Otro aspecto de esta invención es un proceso para la flotación de menas de fosfato, comprendiendo el proceso la etapa de añadir el reactivo de flotación que comprende al menos un ácido graso y al menos un compuesto de fórmula (I) a una suspensión acuosa del mineral, y airear el mezcla así obtenida.
Ejemplos.
Preparación de la formulación del colector.
El ácido graso de aceite de soja crudo se calentó a la temperatura aproximada de 50 °C hasta que todos los sólidos se fundieron, y a continuación se homogeneizó. Se transfirieron 85 g del ácido graso de aceite de soja bruto 5 homogeneizado a un vaso de precipitados a 25 °C y, bajo agitación a aproximadamente 100 rpm, se añadieron lentamente 15 g de sarcosinato de oleílo, y la mezcla se homogeneizó durante 30 minutos.
Investigaciones relacionadas con las aplicaciones.
Los experimentos de flotación por espuma se llevaron a cabo usando una célula Denver de flotación de laboratorio. Se acondicionaron 0,85 kg de mineral molido agitando a 1100 rpm con 0,6 litros de agua (contenido de sólidos de la 10 pasta 60% en peso). Se añadió un depresor (almidón cáustico de grano de maíz), el colector anteriormente descrito y 150 g de concentrado de reciclado (residuos más limpios) y se continuó con el acondicionamiento durante 5 minutos a partir de entonces. El contenido de sólidos de la pasta se ajustó al 30% añadiendo agua. El pH se ajustó en 9,5 y la mezcla se agitó durante 1 minuto.
La entrada de aire se abrió y se dejó flotar la mena durante 3 minutos, obteniendo el concentrado más basto 15 (espuma) y el residuo más basto (la mena restante en la célula). El concentrado más basto se devolvió a la célula de flotación y se hizo flotar de nuevo sin añadir el colector, durante 2 minutos a 1100 rpm, obteniendo el concentrado limpio (concentrado de fosfato) y el residuo más limpio. El concentrado limpio y el residuo más limpio, además del residuo más basto (residuo final secado a 105 ± 5 °C), se pesaron y se analizaron para determinar su grado de óxido de magnesio y óxido de calcio.
20 Materiales usados:
Dispersante 1 = Sarcosinato de oleílo (Clariant S/A)
Dispersante 2 = Nonil fenol etoxilato (Clariant S/A) (comparativo)
Ácido graso = Ácido graso de aceite de soja crudo (Almad S/A)
Ejemplo 1.
25 La eficacia del ácido graso puro (composición 1) se comparó con la composición 2 que es una mezcla de ácido graso y Dispersante 1 en la relación en peso indicada. La concentración de ácido graso puede reducirse, en relación con el producto de comparación, de 100% a 75%, mejorando así la recuperación y manteniendo el P2O5 en un grado aceptable. P2O5 en grado aceptable significa un objetivo de > 35,8% en peso de P2O5.
Tabla 1 - Composición y resultados de flotación para mena de fosfato (Pilha 1585).
Composición
Formulación (% en peso) Dosificación (g/t) Grado de P2O5 (% en peso) Recuperación de P2O5 (% en peso)
Ácido graso
Dispersante 1
1 (comp.)
100 0 150 33,11 37,20
100
0 200 33,04 61,00
100
0 250 32,67 71,16
2
75 25 150 37,84 86,61
75
25 200 36,36 92,87
75
25 250 35,80 96,56
30
Ejemplo 2.
La eficacia de un agente dispersante convencional y un co-colector (Dispersante 2) fue comparada con el agente dispersante y el co-colector (Dispersante 1) según la invención. El uso del agente dispersante y el co-colector (Dispersante 1) según la invención (composición 7, 8 y 9) aumenta la recuperación de fosfato se consigue aparte 35 mantener el P2O5 en un grado aceptable (objetivo > 35,8% en peso de P2O5).
Tabla 2 - Composición y resultados de flotación para mena de fosfato (Pilha 1585).
Composición
Formulación (% en peso ) Dosificación (g/t) P2O5) (% en peso) Recuperación de P2O5 (% en peso)
Ácido graso
Dispersante 2 Dispersante 1
3
0 100 0 200 n. a. n. a.
4
0 0 100 200 28,66 96,05
5
100 0 0 200 33,04 61,00
6
75 25 0 200 36,36 92,87
7
85 0 15 200 36,87 90,58
8
88,5 0 17,5 200 36,48 91,24
9
80 0 20 200 36,33 92,74
*n. a. significa que no se observó flotación
Todos los porcentajes en el presente texto significan % en peso si no se indica otra cosa.

Claims (6)

  1. 5
    10
    15
    20
    REIVINDICACIONES
    1. El uso de un agente de flotación que comprende al menos un ácido graso y al menos un sarcosinato de fórmula (I)
    O
    X ^
    R N \ COOH (I)
    en la que R es un grupo alquilo o alquenilo C7 a C21, el cual sarcosinato puede estar presente en forma de un catión derivado del mismo causado por protonación del átomo de nitrógeno, en donde la cantidad de ácido graso es de 70 a 99% en peso, y en donde la cantidad de sarcosinato de fórmula (I) es de 1 a 30% en peso en cantidades de 100 a 1000 g/t, para la flotación de mena de fosfato.
  2. 2. El uso según la reivindicación 1a, en donde el ácido graso tiene de 8 a 26 átomos de carbono.
  3. 3. El uso según las reivindicaciones 1a o 2a, en donde R es un resto C11 a C19.
  4. 4. Procedimiento para la flotación de menas de fosfato, comprendiendo el procedimiento la etapa de añadir de 100 a 1000 g/t de un reactivo de flotación que comprende al menos un ácido graso y al menos un sarcosinato de fórmula (I)
    imagen1
    en la que R es un grupo alquilo o alquenilo C7 a C21, el cual sarcosinato puede estar presente en forma de un catión derivado del mismo causado por protonación del átomo de nitrógeno, en donde la cantidad de ácido graso es de 70 a 99% en peso, y en donde la cantidad de sarcosinato de fórmula (I) es de 1 a 30% en peso, a una suspensión acuosa de mena de fosfato, y airear la mezcla así obtenida.
  5. 5. El procedimiento según la reivindicación 4a, en el que el ácido graso tiene de 8 a 26 átomos de carbono.
  6. 6. El procedimiento según las reivindicaciones 4a o 5a, en donde R es un resto Cu a C19.
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