ES2959216T3 - Aparato para molienda y flotación en espuma simultáneas - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere a un aparato para trituración y flotación por espuma simultáneas de al menos un mineral crudo y/o pigmento, un proceso llevado a cabo en el aparato para fabricar al menos un mineral molido y/o pigmento, el uso del mineral molido y/o fase portadora de pigmento obtenible mediante el proceso en aplicaciones de papel, así como en papel, plásticos, pinturas, revestimientos, adhesivos, selladores, alimentos, piensos, productos farmacéuticos, hormigón, cemento, cosméticos, tratamiento de agua y/o aplicaciones agrícolas, preferiblemente en un ambiente húmedo. proceso final de máquina papelera, en papel de fumar, cartón y/o aplicaciones de recubrimiento, o como soporte para huecograbado y/o impresión offset y/o inyección de tinta y/o impresión por inyección de tinta continua y/o flexografía y/o electrofotografía y/o superficies decorativas y la fase portadora de mineral molido y/o pigmento o mineral molido y/o pigmento obtenible mediante el proceso. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Aparato para molienda y flotación en espuma simultáneas
La presente invención se relaciona con un aparato para molienda y flotación en espuma simultáneas de al menos un mineral y/o un pigmento en bruto, un proceso que se realiza en el aparato para fabricar al menos un mineral y/o un pigmento en bruto, el uso de la fase que contiene el mineral y/o el pigmento en bruto obtenible mediante el proceso en aplicaciones para papel así como para papel, plásticos, pinturas, recubrimientos, hormigón, adhesivos, selladores, alimentos, forraje, productos farmacéuticos, cemento, cosméticos, tratamiento de agua y/o aplicaciones agrícolas, de preferencia en proceso con acabado en húmedo de una máquina de papel, en papel para cigarrillos, cartón y/o aplicaciones de recubrimiento, o como soporte para huecograbado y/o impresión en offset y/o impresión por chorro de tinta y/o impresión por chorro de tinta continuo y/o flexografía y/o electrofotografía y/o superficies de decoración y la fase que contiene el mineral y/o pigmento y/o el pigmento obtenible mediante el proceso.
Los minerales y/o pigmentos en bruto que comprenden materiales que contienen carbonato de calcio, barita, óxido de aluminio u óxido de titanio a menudo contienen además impurezas tales como sulfuros de hierro, óxidos de hierro, silicatos tales como cuarzo, mica, anfibolita, feldespato, minerales de arcilla y/o grafito en cantidades relativamente elevadas. La separación de estos materiales tanto en un mineral deseado como/o una fracción de pigmento, por ejemplo, una fracción que contiene carbonato de calcio, y una fracción con impurezas de rechazo, por ejemplo, una fracción de silicato, es de gran interés para la industria ya que ambas fracciones encuentran aplicaciones en una amplia variedad de dominios tanto similares como diferentes. El aparato según la presente invención es adecuado para la flotación directa (es decir, mineral o pigmento en la espuma) e indirecta (es decir, impurezas en la espuma) de todo tipo de menas.
Los materiales que contienen carbonato de calcio, por ejemplo, se usan en todo tipo de aplicaciones con papel ya sea como relleno o como pigmento en hojas de papel base y/o en formulaciones para recubrimientos de papel. Se implementan asimismo en plásticos, recubrimientos de pintura, hormigón, cemento, cosméticos, tratamiento de agua y/o aplicaciones agrícolas.
Los métodos más comunes para separar el mineral y/o el pigmento, tales como materiales que contienen carbonato de calcio, e impurezas tales como silicatos procedentes de otros implican separaciones fisicoquímicas en las que el mineral y/o pigmento en bruto se muele primero y luego se somete a flotación en espuma en un entorno acuoso empleando un medio que imparte selectivamente hidrofobicidad a las fracciones que contienen silicatos del material molido para permitir que dichos componentes sean flotados por asociación con un gas. Otro método imparte selectivamente hidrofobicidad a las fracciones que contienen el mineral y/o el pigmento del material molido para permitir que tales componentes sean flotados y/o recogidos mediante un gas.
Los medios para separar las impurezas del mineral y/o del pigmento, tales como materiales que contienen carbonato de calcio, son numerosos y bien conocidos en la técnica, incluido el documento US 4.109.874, que se refiere a un aparato para procesar menas mediante la combinación de molienda, flotación en espuma y una operación de clasificación por tamaño, en la que una cámara de molienda contiene cuerpos de molienda elastómeros situados entre una primera y una segunda rejilla. La cámara de molienda está provista con un medio de agitación para la vibración vertical de los cuerpos de molienda. Una primera salida de la cámara de molienda elimina la espuma. Una segunda salida por debajo de la primera y la más baja rejilla elimina los componentes más gruesos.
El documento CN 201423313 se refiere a una máquina vertical de molienda y flotación. La máquina vertical de molienda y flotación se caracteriza por incluir un cuerpo cilíndrico de la máquina vertical de molienda y flotación, una cubierta superior del cuerpo cilíndrico, una placa de pulverización dispuesta en la parte superior del cuerpo cilíndrico, un depósito de recogida de espuma que adopta una estructura de tipo compartimiento estanco y está dispuesto en la pared exterior de la parte superior del cuerpo cilíndrico, un dispositivo rotatorio, un árbol de agitación con una hélice de agitación en la mitad inferior, una tubería de enriquecimiento de reactivo, una tubería de entrada, una abertura de vaciado, una tubería de descarga de residuos, cuerpos laberínticos de un dispositivo estanco al agua laberíntico, una tubería de entrada de agua que está dispuesta en la parte inferior del cuerpo cilíndrico de la máquina vertical de molienda y flotación y que está ubicada en el centro, una placa de rascado de espuma que adopta una placa de rascado de tipo pala y está fijada sobre el árbol de agitación, y una tubería de entrada de aire dispuesta en la parte inferior del cuerpo cilíndrico de la máquina vertical de molienda y flotación.
El documento CN 2497869 se refiere a una máquina de molienda y flotación en torre que está compuesta de un cuerpo de máquina en torre, un cuerpo de tornillo mezclador y un mecanismo de accionamiento, en donde el mecanismo de accionamiento acciona el tornillo mezclador a través de un eje del tornillo mezclador. La máquina de molienda y flotación en torre se caracteriza por que el cuerpo de la máquina en torre está dividido en una parte superior y una parte inferior que son una región de flotación y una región de flotación durante la molienda, en donde el cuerpo del tornillo mezclador está dispuesto en la región de flotación durante la molienda que está llena del medio de molienda; la parte superior de la región de flotación está provista de un canal de rebose, y la parte central está provista de un propulsor auxiliar de flotación y mezclado, y la parte inferior está provista de un canal de recogida y una abertura de eliminación de residuos de menas.
El documento CN 101757981 se refiere a un método y a un dispositivo para llevar a cabo simultáneamente los procesos de molienda y flotación en partículas ultrafinas. Durante los procesos de molienda y flotación un dispositivo para generar ondas ultrasónicas está dispuesto en una celda de flotación integral, para que puedan ser generadas ondas ultrasónicas, para promover la flotación de la pulpa actualmente molida.
El documento CN 1401434 se refiere a una máquina de tipo torre de molienda y flotación para moler e hidrolizar menas al mismo tiempo que está compuesta de un cuerpo principal de tipo torre dividido en una región superior de flotación y una región inferior de molienda-hidrolisis, agitador de tornillo, y mecanismo de accionamiento. Dicha región inferior de molienda-hidrólisis contiene un agitador de tornillo y un medio de molienda.
El documento CA 2.059.713 se refiere a un aparato para la flotación en espuma y molienda simultáneas de materiales en bruto de manera continua o en lotes que comprende un recipiente para contener el medio de molienda, un material alimentado en bruto para ser molido y un gas de flotación, una unidad de agitación montada de forma giratoria sobre el recipiente, un medio de accionamiento conectado a la unidad de agitación para hacer girar la unidad y para agitar el medio de molienda, y el material alimentado para pulverizar el material alimentado en partículas finas, y un lavador de descarga para recoger la espuma en la parte superior del recipiente para recuperar las partículas finas con la espuma.
No obstante, el experto en la técnica aún tiene que resolver el problema de separar eficientemente los minerales y/o pigmentos e impurezas de manera selectiva para permitir recuperar una gran cantidad de minerales y/o pigmentos.
Así, aún existe la necesidad en la técnica de proporcionar un aparato para la molienda y flotación en espuma simultáneas de al menos un mineral y/o pigmento en bruto y un proceso que permita un mejor rendimiento que el de los aparatos y procesos existentes y en especial un aparato y un proceso que permita la separación eficiente de minerales y/o pigmentos e impurezas. Así, también es deseable proporcionar un aparato para la molienda y flotación en espuma simultáneas de al menos un mineral y/o pigmento en bruto y un proceso que permita recuperar una gran cantidad de minerales y/o pigmentos. Más aún, se desea proporcionar un aparato para la molienda y flotación en espuma simultáneas de al menos un mineral y/o pigmento en bruto y un proceso que permite recuperar una gran cantidad de mineral y/o pigmento con un mínimo de residuos, y con residuos químicos notablemente reducidos. También se desea proporcionar un aparato para la molienda y flotación en espuma simultáneas de al menos un mineral y/o pigmento en bruto que permita el procesamiento eficaz de suspensiones con altas concentraciones de sólidos. También es deseable proporcionar un aparato para la molienda y flotación en espuma simultáneas de al menos un mineral y/o pigmento en bruto y un proceso eficiente en tiempo y, en consecuencia, también eficiente en energía.
Es así un objetivo de la presente invención proporcionar un aparato para la molienda y flotación en espuma simultáneas de al menos un mineral y/o pigmento en bruto. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un proceso para la fabricación de al menos un mineral y/o pigmento molido que se lleva a cabo en el aparato. Otro objetivo puede ser también proporcionar un aparato para la molienda y flotación en espuma simultáneas de al menos un mineral y/o pigmento en bruto que proporciona la separación eficiente de minerales y/o pigmentos e impurezas. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato para la molienda y flotación en espuma simultáneas de al menos un mineral y/o pigmento en bruto y un proceso que proporciona recuperar una gran cantidad de mineral y/o pigmento. Se puede considerar aún otro objetivo en la provisión de un aparato para la molienda y flotación en espuma simultáneas de al menos un mineral y/o pigmento en bruto y de un proceso que proporciona una recuperación de una gran cantidad de mineral y/o pigmento con un mínimo de residuos y con residuos químicos notablemente reducidos. Otro objetivo puede ser proporcionar un aparato para la molienda y flotación en espuma simultáneas de al menos un mineral y/o pigmento en bruto que permite el procesamiento eficiente de suspensiones con altas concentraciones de sólidos. Aún otro objetivo puede ser proporcionar un aparato para la molienda y flotación en espuma simultáneas de al menos un mineral y/o pigmento en bruto y un proceso que permite la separación eficiente en tiempo de minerales y/o pigmentos e impurezas que, en consecuencia, también es eficiente en energía.
Los anteriores y otros objetivos se resuelven con un aparato para la molienda y flotación en espuma simultáneas de al menos un mineral y/o pigmento en bruto, comprendiendo el aparato:
a) un recipiente (1) adecuado para contener el medio (2) de molienda, un gas de flotación, un agente colector y al menos un mineral y/o pigmento en bruto;
b) una unidad (3) de agitación montada giratoriamente en el recipiente (1);
c) un medio (4) de accionamiento conectado a la unidad (3) de agitación para agitar el medio (2) de molienda y el al menos un mineral y/o pigmento en bruto para moler el al menos un mineral y/o pigmento en bruto en al menos un mineral y/o pigmento en bruto;
d) un sistema (5) de carga conectado al recipiente (1) que comprende:
i. una alimentación (5a) de mineral y/o pigmento en bruto,
ii. una alimentación (5b) de agente colector, y
iii. una entrada (5c) de gas de flotación;
e) un sistema (6) de descarga conectado al recipiente (1) que comprende:
i. un tamiz (6a) adecuado para separar la espuma del mineral y/o pigmento molido,
ii. una zona (6b) de recogida del producto (6b) adecuada para recoger el mineral y/o pigmento molido,
iii. una zona (6c) de recogida de espuma y
iv. una zona (6d) de redireccionado de la espuma.
Se debe entender que para los propósitos de la presente invención, los términos siguientes tienen los siguientes significados:
Cuando un artículo indefinido o definido se usa con referencia a un sustantivo en singular, por ejemplo “un”, “uno”, “una” o “el”, “ la”, “ lo” incluye un plural de dicho sustantivo a menos que se explicite lo contrario.
Cuando se usa el término “que comprende” en la presente descripción y reivindicaciones, no excluye a otros elementos. Para los propósitos de la presente invención, el término “que consiste de” se considera una realización preferida del término “que comprende”. Si en lo sucesivo se define que un grupo comprende al menos un número determinado de realizaciones, esto también se debe entender como que describe un grupo, que de preferencia consta de sólo estas realizaciones.
Los términos como “obtenible” o “definible” y “obtenido” o “definido” se usan de manera intercambiable. Esto significa, por ejemplo, a menos que el contexto indique claramente lo contrario, que el término “obtenido” no significa que, por ejemplo, una realización se debe obtener mediante, por ejemplo, la secuencia de etapas que siguen al término “obtenido” aunque tal interpretación restringida siempre se incluye en los términos “obtenido” o “definido” como realización preferida.
Las realizaciones ventajosas de la presente invención se definen en las reivindicaciones dependientes correspondientes.
Según una realización del aparato, la zona (6c) de recogida de espuma comprende boquillas (6c1) de pulverización y/o el sistema (6) de descarga comprende una válvula (6e) de control de descarga o una derivación con rebose (6f) y/o la zona (6b) de recogida del producto tiene forma de anillo y/o la zona (6c) de recogida de espuma tiene forma de anillo y/o la zona (6d) de redireccionado de espuma tiene forma de anillo.
Según otra realización del aparato, la alimentación (5a) del mineral y/o pigmento está conectada a la parte inferior (7) del recipiente (1), de preferencia en el centro (7a) de la parte inferior (7) o en la parte lateral (7b) de la parte inferior (7), más preferiblemente de manera tangencial, con mayor preferencia el sistema (5) de carga está conectado a la parte inferior (7) del recipiente (1); y/o la alimentación (5a) del mineral y/o pigmento en bruto , la alimentación (5b) del agente colector y la entrada (5c) de gas de flotación del sistema (5) de carga están conectados entre sí de manera tal que el gas de flotación, de preferencia aire, y el agente colector se alimentan juntos con el al menos un mineral y/o pigmento en bruto en el recipiente (1).
Según aún otra realización del aparato, el al menos un mineral y/o pigmento en bruto tiene un diámetro medio cfe0 de partícula ponderado que varía desde 20,0 a 500,0 μm y el medio (2) de molienda tiene una densidad aparente que varía entre 1,5 y 6,0 kg/dm3, de preferencia del orden de 2,0 a 5,0 kg/dm3 y con mayor preferencia del orden de 2,2 a 4.0 kg/dm3; y/o el medio (2) de molienda tiene un diámetro medio d50 de partícula ponderado que varía desde 0,2 a 5.0 mm, de preferencia del orden de 1,0 a 4,5 mm y con mayor preferencia del orden de 2,4 a 4,0 mm o el aparato es para molienda y flotación en espuma de al menos un mineral y/o pigmento en bruto que tiene un diámetro medio d50 de partícula ponderado que varía desde 0,5 a 20.0 μm y el medio (2) de molienda tiene una densidad aparente que varía desde 1,5 a 6,0 kg/dm3, de preferencia del orden de 2,0 a 4,5 kg/dm3 y con mayor preferencia del orden de 2,5 a 3,0 kg/dm3; y/o el medio (2) de molienda tiene un diámetro medioásade partícula ponderado que varía desde 0,2 a 5.0 mm, de preferencia del orden de 0,3 a 4,0 mm y con mayor preferencia del orden de 0,4 a 3,0 mm.
Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona un proceso que se realiza en dicho aparato para fabricar al menos un mineral y/o pigmento molido. El proceso comprende las siguientes etapas:
I. proporcionar al menos un mineral y/o pigmento en bruto, medio (2) de molienda y al menos un agente colector en el recipiente (1);
II. mezclar el al menos un mineral y/o pigmento en bruto, el medio (2) de molienda y el al menos un agente colector según se proporciona en la etapa I, con agua para formar una suspensión acuosa;
III. hacer pasar un gas de flotación a través de la entrada (5c) de gas de flotación a la suspensión acuosa formada en la etapa II, y agitar la suspensión acuosa obtenida mediante la unidad (3) de agitación para transformar el al menos un mineral y/o pigmento en bruto en al menos un mineral y/o pigmento molido y, en consecuencia, obtener una fase que contiene al mineral y/o pigmento molido y a la espuma;
IV. recuperar el al menos un mineral y/o pigmento molido eliminando la fase que contiene al mineral y/o pigmento molido de la espuma obtenida en la etapa III.
Según una realización del proceso, el proceso implica una etapa de flotación directa o indirecta que lleva a la formación de una espuma que contiene la fase flotada y una fase que contiene una lechada con el mineral y/o pigmento molido restante.
Según otra realización del proceso, se añade el al menos un agente dispersante antes o durante la etapa III, y/o el al menos un mineral y/o pigmento en bruto comprende al menos un agente dispersante.
Según aún otra realización del proceso, el al menos un agente dispersante se selecciona del grupo que consiste de sodio, potasio, calcio, magnesio, litio, estroncio, amina primaria, amina secundaria, amina terciaria y/o sales de amonio, donde las sales de amina son lineales o cíclicas, de homopolímeros o copolímeros de ácido (meta)acrílico neutralizados al menos en parte, ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacónico y derivados de estos ácidos como ésteres o amidas, tales como metilmetacrilato, metilacrilato, acrilamida, fosfato hidrogenado de sodio o polifosfatos tales como álcalipolifosfatos, carboximetilcelulosa, dispersantes estéricos, polímeros de peine y/o mezclas de ellos, de preferencia poliacrilato de sodio con un peso molecular Mw de entre 4000 y 10000 g/mol, de preferencia desde 4000 a 8000 g/mol y con mayor preferencia de aproximadamente 6000 g/mol; y/o el al menos un agente colector se selecciona del grupo que consiste de tensioactivos hidrófobos de superficie activa, de preferencia xantato o tiofosfatos, ácido oleico, alquilsulfatos, polialquileniminas, aminas primarias, aminas terciarias, aminas cuaternarias, aminas grasas, esterquats, poliesterquats, imidazolinas o compuestos de imidazolio cuaternario, de preferencia metosulfatos de imidazolio cuaternario como se describe en el documento WO 2008/084391 A1, o compuestos de la fórmula (1) y (2) tal como se define a continuación y mezclas de estos compuestos tal como se ha descrito en el documento WO 2014/029634 A1 y/o mezclas de ellos; y/o el contenido del al menos un agente dispersante es del orden de 0,1 a 1,0% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en suspensión acuosa, de preferencia desde 0,2 a 0,6% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en suspensión acuosa y con mayor preferencia del orden de entre 0,3 y 0,5% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en suspensión acuosa; y/o el contenido del al menos un agente colectores del orden de 0,001 a 5,0% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en suspensión acuosa tal como se ha establecido en la etapa II, de preferencia desde 0,05 a 0,8% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en suspensión acuosa tal como se ha establecido en la etapa II, y con mayor preferencia desde entre 0,02 a 0,1% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en suspensión acuosa tal como se ha establecido en la etapa II; de preferencia el al menos un agente dispersante tiene carga negativa y/o el al menos un agente colector es no iónico.
Compuestos de fórmula (1)
en donde
R1 representa un grupo hidrocarburo que contiene desde 6 a 30 átomos de carbono,
A1 representa un grupo alquileno que tiene desde 1 a 6 átomos de carbono,
E1,E2 y E3, son idénticos o diferentes entre sí, cada uno elegido de manera independiente entre grupos de óxido de alquileno que contienen desde 1 a 6 átomos de carbono,
n1, n2 y n3, son idénticos o diferentes entre sí, cada uno elegido de manera independiente a partir de un número entero cuyo valor varía desde 1 a 20,
p es 1, 2, 3 o 4.
Compuestos de fórmula (2)
en donde
R<21>representa un grupo hidrocarburo que contiene desde 6 a 30 átomos de carbono,
R<22>y R<23>son idénticos o diferentes entre sí, cada uno elegido de manera independiente entre grupos de hidrocarburos que contienen desde 1 a 6 átomos de carbono,
R<24>representa hidrógeno o un grupo hidrocarburo que contiene desde 1 a 6 átomos de carbono,
A<2>representa un grupo alquileno que tiene desde 1 a 6 átomos de carbono, y
q es 1, 2, 3 o 4.
Según una realización del proceso, el diámetro del molino es del orden de 200 a 750 mm y la unidad de agitación se ajusta a una velocidad del árbol de 150 a 400 rpm o el diámetro del molino es del orden de 751 a 1250 mm y la unidad de agitación se ajusta a una velocidad del árbol de 125 a 350 rpm o el diámetro del molino es del orden de 1251 a 1750 mm y la unidad de agitación se ajusta a una velocidad de árbol de 100 a 300 rpm.
Según otra realización del proceso, el contenido de sólidos, es decir, el contenido del al menos un mineral y/o pigmento en bruto de la suspensión acuosa tal como se ha establecido en la etapa II, es de entre 5,0 y 80,0% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en la suspensión acuosa tal como se ha establecido en la etapa II., de preferencia entre 10,0 y 75,0% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en la suspensión acuosa tal como se ha establecido en la etapa II, más preferiblemente entre 20,0 y 70,0% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en la suspensión acuosa tal como se ha establecido en la etapa II., y lo más preferiblemente entre 30,0 y 55,0% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en la suspensión acuosa tal como se ha establecido en la etapa II. Para un mineral y/o pigmento en bruto que tenga un tamaño medio de partícula ponderado del orden de 20,0 a 500.0 μm, el peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en la suspensión acuosa tal como se ha establecido en la etapa II es preferiblemente de entre 25,0 a 65,0% en peso. Para un mineral y/o pigmento en bruto que tenga un tamaño medio de partícula ponderado del orden de 0,5 a 20,0 μm, el peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en la suspensión acuosa tal como se ha establecido en la etapa II es preferiblemente de entre 40.0 a 80,0% en peso.
Según aún otra realización del proceso, el al menos un mineral y/o pigmento en bruto proporcionado en la etapa I., es un material que contiene pigmento blanco en bruto, en donde el pigmento blanco se selecciona de preferencia del grupo que consiste de materiales que contienen carbonato de calcio, barita, óxido de aluminio, óxido de titanio y mezclas de ellos, y es más preferiblemente carbonato de calcio, preferiblemente el contenido del pigmento blanco en el material que contiene pigmento blanco en bruto es desde 0,1 a 99.9% en peso sobre la base del peso en seco, preferiblemente desde 30.0 a 99,7% en peso sobre la base del peso en seco, más preferiblemente desde 60,0 a 99,3% en peso sobre la base del peso en seco y lo más preferiblemente desde 80,0 a 99,0% en peso sobre la base del peso en seco.
Según una realización del proceso, el material que contiene pigmento blanco en bruto comprende impurezas seleccionadas del grupo que consiste de sulfuros de hierro, óxidos de hierro, silicatos de preferencia cuarzo, mica, anfibolita, feldespato, mineral de arcilla y/o mezclas de ellos; grafito y sus mezclas; y/o la relación entre el peso del pigmento blanco a las impurezas en el material que contiene pigmento blanco en bruto (pigmento blanco : impurezas) es desde 0,1 : 99,9 a 99,9 : 0,1 sobre la base del peso en seco, preferiblemente desde 30 : 70 y 99,7 : 0,3 sobre la base del peso en seco, más preferiblemente desde 60:40 a 99,3:0,7 sobre la base del peso en seco, y más preferiblemente desde 80 : 20 a 99 : 1 sobre la base del peso en seco.
Según otra realización del proceso, se añaden uno o más aditivos seleccionados del grupo que consiste de agentes reguladores del pH, solventes y/o polielectrolitos antes de la etapa IV., preferiblemente el contenido de estos aditivos es del orden de 0,0005 a 1,0% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en la suspensión acuosa, más preferiblemente desde 0,001 a 0,5% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en la suspensión acuosa, y más preferiblemente del orden de 0,001 a 0,1% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en la suspensión acuosa.
Según aún otra realización del proceso, el proceso comprende además las etapas de:
V. deshidratar y secar opcionalmente la fase que contiene el mineral y/o pigmento molido obtenida en la etapa IV., para eliminar al menos una parte de agua para obtener un mineral y/o pigmento molido deshidratado en parte o para obtener un mineral y/o pigmento molido secado;
VI. tratar el mineral y/o pigmento molido deshidratado en parte y/o secado obtenido después de la etapa V., de deshidratación con al menos un agente dispersante y volver a diluirlo para obtener una suspensión acuosa que comprende un mineral y/o pigmento molido dispersado, y/o
VII. tratar el mineral y/o pigmento molido deshidratado en parte y/o secado antes o después de la etapa V. de deshidratación o secado con al menos un ácido carboxílico alifático saturado de cadena lineal o ramificada y/o con al menos un anhídrido succínico mono-sustituido y/o productos de la reacción de sal y/o con al menos una mezcla de éster de ácido fosfórico de uno o más monoésteres de ácido fosfórico y/o productos de sus reacciones y uno o más diésteres de ácido fosfórico y/o productos de sus reacciones para obtener un mineral y/o pigmento molido hecho hidrófobo.
Según otro aspecto, se proporciona el uso de la fase que contiene el mineral y/o pigmento molido obtenido mediante dicho proceso en aplicaciones de papel. Según aún otro aspecto, se proporciona el uso de la fase que contiene el mineral y/o pigmento molido obtenible mediante dicho proceso en aplicaciones de papel, plásticos, pinturas, recubrimientos, hormigón, adhesivos, selladores, alimentos, forraje, productos farmacéuticos, cemento, cosméticos, tratamiento de agua y/o aplicaciones agrícolas, de preferencia en un proceso de acabado en húmedo en una máquina de papel, en papel para cigarrillos, cartón y/o aplicaciones de recubrimiento, o como soporte para huecograbado y/o impresión en offset y/o impresión por chorro de tinta y/o impresión por chorro de tinta continuo y/o flexografía y/o electrofotografía y/o superficies de decoración. Según otro aspecto, se proporciona la fase que contiene al mineral y/o pigmento molido o el mineral y/o pigmento molido obtenible mediante dicho proceso.
A continuación se describirá la presente invención con respecto a realizaciones específicas y con referencia a algunas figuras, pero la invención no se limita a ellos en modo alguno sino sólo por las reivindicaciones. Los términos que se establecen en lo sucesivo se deben interpretar en general con su sentido común a menos que se indique lo contrario.
Breve descripción de los dibujos
Las figuras adjuntas muestran tres realizaciones preferidas ilustrativas del aparato de la invención:
La Figura 1 es una vista en sección longitudinal que muestra una realización del aparato según la invención de un aparato para la molienda y flotación en espuma simultáneas de al menos un mineral y/o pigmento en bruto. El aparato comprende además un vórtice (8) de suspensión acuosa así como también un vórtice (9) de espuma.
La Figura 2 es una vista en sección longitudinal que muestra una realización del aparato según la invención de un aparato para la molienda y flotación en espuma simultáneas de al menos un mineral y/o pigmento en bruto.
La Figura 3 es una vista en sección longitudinal que muestra una realización del sistema (6) de descarga que está conectado al recipiente (1) del aparato para molienda y flotación en espuma simultáneas de al menos un mineral y/o pigmento en bruto.
Lista de los signos de referencia
(1) recipiente
(2) medio de molienda
(3) unidad de agitación
(4) accionamiento
(5) sistema de carga
(5a) alimentación del mineral y/o pigmento en crudo
(5b) alimentación del agente colector
(5c) entrada de gas de flotación
(6) sistema de descarga
(6a) tamiz
(6b) zona de recogida de producto
(6c) zona de recogida de espuma
(6d) zona de redireccionado de espuma
(6c1) boquillas pulverizadoras
(6e) válvula de control de descarga
(6f) derivación con rebose
(7) parte inferior
(7a) centro de la parte inferior
(7b) lado de la parte inferior
(8) vórtice de suspensión acuosa
(9) vórtice de espuma
A continuación se describe la presente invención en mayor detalle:
El aparato
El aparato para la molienda y flotación en espuma simultáneas de al menos un mineral y/o pigmento en bruto según las figuras 1 y 2 comprende:
a) un recipiente (1) adecuado para contener al medio (2) de molienda, un gas de flotación, un agente colector y al menos un mineral y/o pigmento en bruto;
b) una unidad (3) de agitación montada giratoriamente en el recipiente (1);
c) medios (4) de accionamiento conectados a la unidad (3) de agitación para agitar el medio (2) de molienda y el al menos un mineral y/o pigmento en bruto para moler el al menos un mineral y/o pigmento en bruto en al menos un mineral y/o pigmento molido;
d) un sistema (5) de carga conectado al recipiente (1) que comprende:
i. una alimentación (5a) de mineral y/o pigmento en bruto,
ii. una alimentación (5b) de agente colector, y
iii. una entrada (5c) de gas de flotación;
e) un sistema (6) de descarga conectado al recipiente (1) que comprende:
i. un tamiz (6a) adecuado para separar la espuma del mineral y/o pigmento molido,
ii. una zona (6b) de recogida del producto adecuada para recoger el mineral y/o pigmento molido, iii. una zona (6c) de recogida de espuma y
iv. una zona (6d) de redireccionado de la espuma.
El aparato de la presente invención se puede aplicar a la molienda y flotación en espuma simultáneas de cualquier mineral y/o pigmento en bruto.
El término “en bruto” en el significado de la presente invención se refiere a un material que comprende el mineral y/o pigmento e impurezas.
El recipiente (1) puede ser cualquier tipo de dispositivo bien conocido para los expertos en la técnica y típicamente usado para agitar medios de agitación para transformar al menos un mineral y/o pigmento en bruto en al menos un mineral y/o pigmento molido y así obtener una fase que contiene el mineral y/o pigmento molido y una espuma. Así, el recipiente (1) adecuado para contener el medio (2) de molienda, un gas de flotación, un agente colector y al menos un mineral y/o pigmento en bruto es, de preferencia, un recipiente (1) de molienda.
En una realización de la presente invención, el recipiente (1) es cualquier tipo de recipiente (1) de molienda. Por ejemplo, el recipiente (1) puede ser cualquier recipiente de molienda tradicional en el cual el refinado resulta de impactos con un cuerpo secundario, por ejemplo, un molino de bolas agitado, un molino de impacto centrífugo, un molino de atrición, o cualquier otro equipo de ese tipo conocido para los expertos en la técnica.
De preferencia, el recipiente (1) es vertical. No obstante, también es posible usar un recipiente horizontal.
En una realización, el recipiente (1) es un molino de bolas agitado. Además o como alternativa, el recipiente (1) tiene un volumen de molienda que varía desde 1 l a 1000 kl, en donde la relación entre diámetro : altura varía desde 1 a 100, preferiblemente desde 2 a 20, más preferiblemente desde 3 a 10.
Cabe señalar que preferiblemente el interior del recipiente (1) es cilíndrico. No obstante, cabe señalar que la periferia del recipiente (1) puede ser distinta de cilíndrica, y en particular puede tener una configuración cónica o doble cónica.
En una realización, la temperatura en el recipiente (1) varía desde 5 a 130 °C. La elección de la temperatura depende en gran medida de la elección del al menos un agente colector. Por ejemplo, cuando se usan aminas terciarias como el al menos un agente colector, la temperatura es preferiblemente de entre 80 y 100 °C y más preferiblemente de entre 85 y 95 °C. Cuando se usan esterquats como el al menos un agente colector, la temperatura es preferiblemente de entre 20 y 50 °C y más preferiblemente de entre 30 y 40 °C.
El aparato comprende además una unidad (3) de agitación montada giratoriamente en el recipiente (1). De preferencia, la unidad (3) de agitación está montada giratoriamente en el centro del recipiente (1) mediante cojinetes adecuados. En una realización, la unidad (3) de agitación consiste en esencia de un árbol agitador en el que se montan preferiblemente discos anulares separados por distancias regulares. Los discos anulares tienen preferiblemente aberturas en su área interior radialmente para el escape del vapor de agua que se pueda formar.
Los discos anulares sobre el árbol agitador dividen al recipiente (1) en una serie de secciones o cámaras que, no obstante, están conectadas entre sí en su área radialmente exterior. La suspensión de minerales y/o pigmentos que se han de moler debe fluir así alrededor de estos discos anulares en un recorrido más o menos sinuoso desde el lado de entrada hasta el lado de salida, de modo que la intensidad de la acción de molienda esté prácticamente al mismo nivel para todas las partículas. De esta manera se logra un producto de mayor calidad. Además, se proporciona un medio (4) de accionamiento. El medio (4) de accionamiento está conectado a la unidad (3) de agitación para agitar el medio (2) de molienda y el al menos un mineral y/o pigmento en bruto que se ha de moler el al menos un mineral y/o pigmento en bruto en al menos un mineral y/o pigmento molido. Preferiblemente, el medio (4) de accionamiento está conectado al árbol de agitación de forma directa o de preferencia mediante una caja de engranajes de la unidad (3) de agitación para hacer girar o accionar el árbol de agitación.
El mineral y/o pigmento que se ha de moler es bombeado al aparato mediante un sistema (5) de carga que es estacionario y alcanza a través de un orificio el camino al área del recipiente (1). En una realización, el mineral y/o pigmento que se ha de moler es bombeado al aparato a través del sistema (5) de carga mediante una bomba adecuada. Preferiblemente, se ha puesto previamente la cantidad necesaria de medio (2) de molienda dentro del recipiente (1).
Así el aparato comprende además un sistema (5) de carga conectado al recipiente (1). El sistema (5) de carga comprende i., una alimentación (5a) de mineral y/o pigmento en bruto, ii., una alimentación (5b) de agente colector, y iii., una entrada (5c) de gas de flotación.
Preferiblemente, la alimentación (5a) de mineral y/o pigmento está conectada a la mitad inferior, más preferiblemente al tercio inferior y lo más preferiblemente al cuarto inferior del recipiente (1). En una realización de la presente invención, la alimentación (5a) de mineral y/o pigmento está conectada a la parte inferior (7) del recipiente (1).
En una realización, la alimentación (5a) de mineral y/o pigmento está conectada al centro (7a) de la parte inferior (7). En una realización alternativa, la alimentación (5a) de mineral y/o pigmento está conectada al lado (7b) de la parte inferior (7), es decir, en la mitad inferior, más preferiblemente en el tercio inferior, y lo más preferiblemente en el cuarto inferior. Por ejemplo, la alimentación (5a) de mineral y/o pigmento está conectada de manera tangencial al recipiente (1).
De preferencia, la alimentación (5a) de mineral y/o pigmento en bruto, la alimentación (5b) del agente colector y la entrada (5c) de gas de flotación del sistema (5) de carga están conectadas entre sí de manera tal que el gas de flotación, de preferencia aire, y el agente colector se alimentan junto con el al menos un mineral y/o pigmento en bruto al recipiente (1). En este caso, se prefiere que el sistema (5) de carga esté conectado a la parte inferior (7) del recipiente (1), preferiblemente a la mitad inferior, más preferiblemente al el tercio inferior y lo más preferiblemente al cuarto inferior del recipiente (1). Preferiblemente, el sistema (5) de carga está conectado al centro (7a) de la parte inferior (7). En una realización alternativa, el sistema (5) de carga está conectado al lado (7b) de la parte inferior (7), es decir, en la mitad inferior, más preferiblemente en el tercio inferior, y lo más preferiblemente en el cuarto inferior. Por ejemplo, el sistema (5) de carga está conectado de manera tangencial al recipiente (1).
En el extremo opuesto del aparato, hay un sistema (6) de descarga conectado al recipiente (1) (véase también la figura 3). El sistema (6) de descarga comprende i., un tamiz (6a), ii., una zona (6b) de recogida del producto adecuada para recoger el mineral y/o pigmento molido, iii., una zona (6c) de recogida de espuma y iv., una zona (6d) de redireccionado de la espuma.
Un requisito de la presente invención es que el tamiz (6a) sea adecuado para separar la espuma del mineral y/o pigmento molido.
Así, el tamiz (6a) puede ser cualquier tipo de dispositivo bien conocido para los expertos en la técnica y de acuerdo con la presente invención se usa para separar espuma de minerales y/o pigmentos molidos.
De preferencia el tamiz (6a) tiene tamaños de abertura que varían desde 0,1 mm a 5,0 mm, más preferiblemente que varían desde 0,5 mm a 3,0 mm.
En una realización de la presente invención, el tamiz (6a) es cualquier tipo de tamiz (6a). Por ejemplo, el tamiz (6a) puede ser cualquier tamiz tradicional (6a), por ejemplo, una rejilla, un tamiz de malla, una lámina de lija metálica, u otro equipo cualquiera conocido para los expertos en la técnica.
El tamiz (6a) es una rejilla de descarga circunferencial vertical montada en la parte superior del recipiente (1), preferiblemente centrada en el recipiente (1). Tal como ya se mencionó, el tamiz (6a) separa la espuma de los minerales y/o pigmentos molidos. Además, el tamiz (6a) impide que el medio de molienda sea descargado sobre el mineral y/o pigmento molido. Se aprecia que el tamiz (6a) está ajustado de manera tal que el mineral y/o pigmento molido sea dirigido hacia una zona (6b) de recogida del producto y que la espuma sea dirigida hacia una zona (6c) de recogida de la espuma.
Así, el sistema (6) de descarga comprende además una zona (6b) de recogida del producto adecuada para recoger el mineral y/o pigmento molido.
Se aprecia que la zona (6b) de recogida del producto está conectada al tamiz (6a). Preferiblemente, la zona (6b) de recogida del producto tiene forma de anillo.
En una realización de la presente invención, la zona (6b) de recogida del producto, de preferencia la zona de (6b) recogida del producto con forma de anillo, está dispuesta alrededor de la circunferencia del tamiz (6a).
Así, el diámetro de la zona (6b) de recogida del producto, preferiblemente la zona (6b) de recogida del producto con forma de anillo, es en cada punto de la zona (6b) de recogida del producto mayor que el diámetro del tamiz (6a).
Además, el sistema (6) de descarga comprende una zona (6c) de recogida de espuma adecuada para recoger la espuma.
Se aprecia que la zona (6c) de recogida de espuma está conectada a un tamiz (6a) y/o a la zona (6b) de recogida del producto. En una realización, la zona (6c) de recogida de la espuma está conectada al tamiz (6a) y a la zona (6b) de recogida del producto.
Preferiblemente, la zona (6c) de recogida de la espuma tiene forma de anillo.
La zona (6c) de recogida de la espuma, de preferencia la zona (6c) de recogida de la espuma con forma de anillo, está dispuesta en la parte superior del tamiz (6a) y de la zona (6b) de recogida del producto.
Si la zona (6b) de recogida del producto y la zona (6c) de recogida de la espuma tienen forma de anillo, la zona (6b) de recogida del producto con forma de anillo y la zona (6c) de recogida de la espuma con forma de anillo tienen preferiblemente la misma circunferencia.
En una realización de la presente invención, la zona (6c) de recogida de la espuma comprende boquillas (6c1) de pulverización. De preferencia, la zona (6c) de recogida de la espuma comprende al menos dos boquillas (6c1) de pulverización, más preferiblemente al menos tres boquillas (6c1) de pulverización. En una forma de realización, la zona (6c) de recogida de la espuma comprende dos o tres boquillas (6c1) de pulverización. Las boquillas (6c1) de pulverización son aptas en especial para humedecer la espuma recogida con agua para reducir su volumen y transportar la espuma fuera de la zona (6c) de recogida de la espuma.
El sistema (6) de descarga comprende además una zona (6d) de redireccionado de la espuma. Se puede apreciar que la espuma recogida en la zona (6c) de recogida de la espuma se puede redireccionar a través de la unidad (3) de agitación.
En consecuencia, la zona (6d) de redireccionado de la espuma está dispuesta de preferencia en la parte superior del tamiz (6a) y la zona (6b) de recogida del producto. Además o como alternativa, la zona de redireccionado de la espuma (6d) está dispuesta alrededor de la circunferencia del árbol de agitación de la unidad (3) de agitación.
De preferencia, la zona (6d) de redireccionado de la espuma tiene forma de anillo.
Para descargar la fase que contiene el mineral y/o pigmento molido recogido en la zona (6b) de recogida del producto, el sistema (6) de descarga puede comprender además una válvula (6e) de control de descarga o una derivación con rebose (6f). De preferencia, el sistema (6) de descarga comprende una derivación con rebose (6f).
Además de la unidad (3) de agitación, el recipiente (1) comprende además medios (2) de molienda. Como medios (2) de molienda, el recipiente (1) puede comprender cualquier tipo de medio de molienda conocido para los expertos en la técnica y que se usan típicamente para moler, por ejemplo, molienda húmeda, minerales y/o pigmentos.
En particular, cualquier tipo de medio de molienda es adecuado que sea resistente al desgaste en condiciones típicas de uso para molienda húmeda, en especial en condiciones neutras o alcalinas (con más precisión a un pH de 6 o superior, de preferencia a un pH de entre 6 y 13 y más preferiblemente a un pH de entre 6 y 11) y/o temperaturas superiores a 5 °C (más precisamente a una temperatura de entre 5 y 130 °C). La elección de la temperatura depende en gran medida de la elección del al menos un agente colector. Por ejemplo, cuando se usan aminas terciarias como el al menos un agente colector, de preferencia la temperatura es de entre 80 y 100 °C y más preferiblemente entre 85 y 95 °C. Cuando se usan esterquats como el al menos un agente colector, de preferencia la temperatura es de entre 20 y 50 °C y más preferiblemente entre 30 y 40 °C.
En una realización de la presente invención, el medio (2) de molienda son perlas móviles, de preferencia perlas móviles de forma regular. En este sentido, se puede apreciar que el medio de molienda que está presente en el recipiente (1) tiene un diámetro medio ¿<50>de partícula ponderado de 0,2 μm a 5,0 μm y/o una densidad aparente del orden de 1,5 a 6,0 kg/dm<3>. Por ejemplo, el medio (2) de molienda presente en el recipiente (1) tiene un diámetro medio ¿<50>de partícula ponderado de 1,0 mm a 4,5 mm y una densidad aparente del orden de 2,0 a 5,0 kg/dm<3>para un mineral y/o pigmento en bruto que tenga un diámetro medio ponderado ¿<50>del orden de 20,0 y 500,0 μm o el medio (2) de molienda presente en el recipiente (1) tiene un diámetro mediod<50>de partícula ponderado de 2,4 mm a 4,0 mm y una densidad aparente del orden de 2,2 a 4,0 kg/dm<3>para un mineral y/o pigmento en bruto que tiene un diámetro medio ponderado ¿<50>del orden de 20,0 a 500,0 μm. Como alternativa, el medio (2) de molienda presente en el recipiente (1) tiene un diámetro medio ¿<50>de partícula ponderado del orden de 0,3 mm a 4,0 mm y una densidad aparente del orden de 2,0 a 4,5 kg/dm<3>para un mineral y/o pigmento en bruto que tenga un diámetro medio ponderado ¿<50>del orden de 0,5 a 20,0 μm o el medio (2) de molienda presente en el recipiente (1) tiene un diámetro medio ¿<50>de partícula ponderado de 0,4 mm a 3,0 mm y una densidad aparente del orden de 2,5 a 3,0 kg/dm<3>para un mineral y/o pigmento en bruto que tiene in diámetro medio ¿<50>ponderado del orden de 0,5 a 20,0 μm.
En una realización, el aparato de la presente se puede usar para la molienda y flotación en espuma de al menos un mineral y/o pigmento en bruto que tiene una distribución de tamaño de partícula pequeño, por ejemplo, un diámetro medio ¿<50>de partícula ponderado del orden de 20,0 y 500,0 μm. En este caso, el al menos un mineral y/o pigmento en bruto se puede moler en el aparato de la presente que tiene un diámetro medio ¿<50>de partícula ponderado del orden de 20,0 a 500,0 μm se usa de preferencia en combinación con medios (2) de molienda que tienen una densidad aparente del orden de 1,5 a 6,0 kg/dm<3>, de preferencia del orden de 2,0 a 5.0 kg/dm<3>y más preferiblemente del orden de 2,2 a 4,0 kg/dm<3>. Además o como alternativa, los medios (2) de molienda tienen un diámetro medio ¿<50>de partícula ponderado del orden de 0,2 a 5,0 mm, de preferencia del orden de 1,0 a 4,5 mm y más preferiblemente del orden de 2,4 a 4,0 mm.
En una realización alternativa, el aparato de la presente se puede usar para la molienda y flotación en espuma de al menos un mineral y/o pigmento en bruto que tiene una distribución de tamaño de partícula pequeño, por ejemplo, un diámetro medio ¿<50>de partícula ponderado del orden de 0,5 a 20,0 μm. En este caso, el al menos un mineral y/o pigmento en bruto se ha de moler en el aparato de la presente que tiene un diámetro medio ¿<50>de partícula ponderado del orden de 0,5 a 20,0 μm se usa de preferencia en combinación con medios (2) de molienda que tienen una densidad aparente del orden de 1,5 a 6,0 kg/dm<3>, de preferencia del orden de 2,0 a 4.5 kg/dm<3>y más preferiblemente del orden de 2,5 a 3,0 kg/dm<3>. Además o como alternativa, los medios (2) de molienda tienen un diámetro medio ¿<50>de partícula ponderado del orden de 0,2 a 5,0 mm, de preferencia del orden de 0,3 a 4,0 mm y más preferiblemente del orden de 0,4 a 3,0 mm.
En toda la presente solicitud, el diámetro de partícula de un material se describe por su distribución de tamaños de partículas. El valor ¿<x>representa el diámetro en relación al que el x% en peso de las partículas tienen diámetros menores que ¿<x>. Esto significa que el valor ¿<20>es el tamaño de partícula al que el 20% en peso de todas las partículas son más pequeñas, y el valor ¿<75>es el tamaño de partícula al que el 75% en peso de todas las partículas son más pequeñas. El valor ¿<50>es así el diámetro medio de partícula ponderado al que el 50% en peso de todos los granos son mayores mientras que el 50% en peso restante son menores que este tamaño de partícula. El valor ¿<98>(también llamado “superior”) es el diámetro de partícula al que el 98% en peso de todas las partículas son más pequeñas que el valor indicado. Para el propósito de la presente invención, el tamaño de partícula se especifica como diámetro medio ¿<50>de partícula ponderado a menos que se indique lo contrario. A menos que se indique lo contrario, el diámetro de partícula de un material se mide utilizando un analizador de tamaño de partícula, CILAS 920 de CILAS, Orleans, Francia. La distribución del tamaño de partícula se determina en % en volumen (% en vol.), pero para los materiales que tienen una densidad constante en todo el intervalo de tamaño de partícula, % en peso y % en volumen son equivalentes.
Los medios (2) de molienda preferiblemente están hechos de un material diferente del mineral y/o pigmento molido. En este caso, el material de los medios (2) de molienda se pueden seleccionar independientemente del material del mineral y/o pigmento molido.
En consecuencia, se aprecia que los medios (2) de molienda están hechos de un material seleccionado del grupo que comprende arena de cuarzo, vidrio, porcelana, óxido de zirconio, silicato de zirconio, hierro, acero inoxidable y mezclas de los mismos, comprendiendo opcionalmente cantidades menores de otros minerales.
Proceso que se lleva a cabo en el aparato
Los inventores descubrieron para su sorpresa que el proceso de la presente invención llevado a cabo en el aparato según la presente invención proporciona la separación eficiente de minerales y/o pigmentos e impurezas y, así, permite recuperar gran cantidad de mineral y/o de pigmento.
Así, se proporciona un proceso llevado a cabo en el aparato de la presente para fabricar al menos un mineral y/o pigmento molido. El proceso comprende las etapas de:
I. proporcionar al menos un mineral y/o pigmento en bruto, medios (2) de molienda y un agente colector en el recipiente (1);
II. mezclar el al menos un mineral y/o pigmento en bruto, el medio (2) de molienda y el agente colector según se indica en la etapa I., con agua para formar una suspensión acuosa;
III. hacer pasar un gas de flotación a través de la entrada (5c) de gas de flotación a la suspensión acuosa que se formó en la etapa II., y agitar la suspensión acuosa obtenida mediante la unidad (3) de agitación para transformar el al menos un mineral y/o pigmento en bruto en al menos un mineral y/o pigmento molido y, en consecuencia, obtener una fase que contiene el mineral y/o pigmento molido y una espuma;
IV. recuperar el al menos un mineral y/o pigmento molido al eliminar la fase que contiene al mineral y/o pigmento molido de la espuma obtenida en la etapa III.
Con respecto a la definición del aparato y a sus realizaciones preferidas, se hace referencia a las declaraciones proporcionadas anteriormente cuando se analizaron los detalles técnicos del aparato de la presente invención.
La etapa I., del proceso de la presente requiere la provisión de al menos un mineral y/o pigmento en bruto, medios (2) de molienda y un agente colector en el recipiente (1).
El término “al menos un” mineral y/o pigmento en bruto según el sentido de la presente invención significa que el mineral y/o pigmento en bruto comprende, de preferencia consiste de, uno o más minerales y/o pigmentos en bruto.
En una realización de la presente invención, el al menos un mineral y/o pigmento en bruto comprende, de preferencia consiste de, un mineral o pigmento en bruto. Como alternativa, el al menos un mineral y/o pigmento en bruto comprende, de preferencia consiste de, dos o más minerales y/o pigmentos en bruto. Por ejemplo, el al menos un mineral y/o pigmento en bruto comprende, de preferencia consiste de, dos o tres minerales y/o pigmentos en bruto.
Preferiblemente, el al menos un mineral y/o pigmento en bruto comprende, de preferencia consiste de, un mineral o pigmento en bruto.
En una realización, el al menos un mineral y/o pigmento en bruto proporcionado en la etapa I., es un material que contiene un pigmento blanco en bruto. De preferencia, el pigmento blanco se selecciona del grupo que consiste de materiales que contienen carbonato de calcio, barita, óxido de aluminio, óxido de titanio y mezclas de los mismos, y con mayor preferencia, carbonato de calcio natural.
El término “material que contiene carbonato de calcio” se refiere a un material que comprende al menos 50,0% en peso de carbonato de calcio, sobre la base del peso en seco total del material que contiene carbonato de calcio.
Los materiales que contienen carbonato de calcio pueden ser carbonato de calcio natural o una mezcla de carbonato de calcio y carbonato de magnesio.
Carbonatos de calcio y magnesio son, por ejemplo, dolomita.
El carbonato de calcio natural pueden contener, por ejemplo, uno o más de mármol, piedra caliza y/o tiza, con mayor preferencia mármol.
En una realización, el material que contiene el pigmento blanco en bruto comprende una mezcla de carbonato de calcio y dolomita.
En una realización, el contenido del pigmento blanco en el material que contiene pigmento blanco en bruto es desde 0,1 a 99,9% en peso, preferiblemente desde 30,0 a 99,7% en peso, más preferiblemente desde 60,0 a 99,3% en peso, y lo más preferiblemente desde 80,0 a 99,0% en peso sobre la base del peso en seco, preferiblemente sobre la base del peso en seco total del material que contiene el pigmento blanco en bruto.
Además del pigmento blanco, el material que contiene el pigmento blanco en bruto comprende impurezas seleccionadas del grupo que consiste de sulfuros de hierro, óxidos de hierro, silicatos de preferencia un cuarzo, mica, anfibolita, feldespato, mineral de arcilla y/o mezclas de los mismos; grafito y sus mezclas.
Además o como alternativa, el material que contiene el pigmento blanco en bruto comprende el pigmento blanco con impurezas en una relación específica en peso.
Por ejemplo, la relación en peso del pigmento blanco a las impurezas en el material que contiene el pigmento blanco en bruto (pigmento blanco : impurezas) es desde 0,1: 99,9 a 99,9:0,1, de preferencia desde 30:70 a 99,7:0,3, más preferiblemente desde 60:40 a 99,3:0,7, y lo más preferiblemente desde 80:20 a 99:1 sobre la base del peso en seco.
El al menos un mineral y/o pigmento en bruto puede tener una distribución de tamaño de partícula grande, por ejemplo, un diámetro medio cfe0 de partícula ponderado que varía desde 20,0 a 500,0 μm. En una realización, el al menos un mineral y/o pigmento en bruto tiene una distribución de tamaño de partícula pequeño, por ejemplo, un diámetro medio d50 de partícula ponderado que varía desde 0,5 a 20,0 μm.
Los métodos más comunes para separar minerales y/o pigmentos, tal como carbonato de calcio, e impurezas entre sí implican separaciones físicas en las que el mineral y/o pigmento en bruto se muele primero y luego se somete a flotación en espuma en un entorno acuoso empleando un medio que imparte hidrofobicidad selectivamente a las fracciones de impurezas del material molido para permitir que dichos componentes floten por asociación con un gas. Otro método imparte hidrofobicidad selectivamente a las fracciones que contienen el mineral y/o el pigmento del material molido para permitir que tales componentes sean hechos flotar y/o recogidos por un gas. En la presente invención, las fracciones de material y/o pigmento e impurezas se separan mediante la flotación de la fracción de impurezas, que luego se recoge, y la recuperación de la fracción de mineral y/o pigmento molido no flotado del material que contiene el mineral y/o pigmento.
El proceso de la presente invención permite la flotación de superficies recién formadas, esto significa que la flotación de las impurezas ocurre justo después de su exposición. Las impurezas se transportan de inmediato fuera de la zona de molienda y migran al vórtice de espuma. Así se evita la trituración no deseada de las impurezas que darían como resultado el consumo de grandes cantidades de agentes colectores en vistas de superficies más grandes. Por supuesto que el aparato según la presente invención también es adecuado para llevar a cabo la molienda y flotación consecutivas o para realizar sólo una de estas etapas. Estos procesos alternativos no logran los beneficios mencionados anteriormente.
El al menos un agente colector usado para impartir hidrofobicidad a las fracciones de impurezas puede ser cualquier medio conocido para los expertos en la técnica.
El término “al menos un” agente colector en el significado de la presente invención significa que el agente colector comprende, de preferencia consiste de, uno o más agentes colectores.
En una realización de la presente invención, el al menos un agente colector comprende, de preferencia consiste de, un agente colector. Como alternativa, el al menos un agente colector comprende, de preferencia consiste de, dos o más agentes colectores. Por ejemplo, el al menos un agente colector comprende, de preferencia consiste de, dos o tres agentes colectores.
Preferiblemente, el al menos un agente colector comprende, de preferencia consiste de, un agente colector.
Por ejemplo, el al menos un agente colector se selecciona del grupo que consiste de tensioactivos hidrófobos de superficie activa, de preferencia xantato o tiofosfatos, ácidos oleicos, alquilsulfatos, polialquileniminas, aminas primarias, aminas terciarias, aminas cuaternarias, aminas grasas, esterquats, poliesterquats, imidazolinas o compuestos cuaternarios de imidazolio, de preferencia metosulfatos cuaternarios de imidazolio, o compuestos de la fórmula (1) y (2) tal como se ha definido anteriormente y/o mezclas de los mismos. De preferencia el al menos un agente colector se selecciona a partir de esterquats y aminas terciarias. En una realización, el al menos un agente colector es no iónico.
Según la etapa II., del proceso de la presente, el al menos un mineral y/o pigmento en bruto, los medios (2) de molienda y el al menos un agente colector que se ha establecido en la etapa I., se mezclan con agua para formar una suspensión acuosa.
La suspensión acuosa formada en la etapa II., tiene de preferencia un pH de entre 7 y 10.
De preferencia, los medios (2) de molienda han sido puestos previamente en el recipiente (1).
En una realización, dicho al menos un mineral y/o pigmento en bruto se encuentra en estado seco y se pone en contacto con dicho al menos un agente colector antes de formar la suspensión acuosa (no, se prefiere primero la formación de la lechada de pigmento y luego la subsiguiente adición del agente colector). Así, se carga una suspensión acuosa de dicho al menos un mineral y/o pigmento en bruto y dicho al menos un agente colector en el recipiente (1) a los medios (2) de molienda.
En una realización alternativa, dicho al menos un mineral y/o pigmento en bruto se introduce primero en un entorno acuoso y dicho al menos un agente colector se añade a continuación a este entorno acuoso para formar dicha suspensión acuosa. Así, se carga primero una suspensión acuosa de dicho al menos un mineral y/o pigmento en bruto en el recipiente (1) a los medios (2) de molienda seguido de dicho al menos un agente colector.
En otra realización alternativa, dicho al menos un agente colector se introduce primero en un entorno acuoso y dicho al menos un mineral y/o pigmento en bruto se añade a continuación a este entorno acuoso para formar dicha suspensión acuosa. Así, se carga primero una suspensión acuosa de dicho al menos un agente colector en el recipiente (1) a los medios (2) de molienda seguido de dicho al menos un mineral y/o pigmento en bruto.
El contenido sólido, es decir, el contenido del al menos un mineral y/o pigmento en bruto de la suspensión acuosa según se ha establecido en la etapa II., es de preferencia de entre 5,0 y 80,0% en peso, preferiblemente de entre 10,0 y 75,0% en peso, más preferiblemente de entre 20,0 y 70,0% en peso, y lo más preferiblemente de entre 25,0 y 45,0% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en la suspensión acuosa según se ha establecido en la etapa II. Para un mineral y/o pigmento en bruto que tenga un tamaño medio de partícula ponderado del orden de 20,0 a 500,0 μm, el peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en la suspensión acuosa tal como se ha establecido en la etapa II., es de preferencia de entre 25,0 y 65,0% en peso. Para un mineral y/o pigmento en bruto que tenga un tamaño medio de partícula ponderado del orden de 0,5 a 20,0 μm, el peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en la suspensión acuosa tal como se ha establecido en la etapa II., es de preferencia de entre 40,0 y 80,0% en peso.
Además o como alternativa, el contenido del al menos un agente colector es del orden de 0,001 a 5,0% en peso, preferiblemente desde 0,05 a 0,8% en peso, y lo más preferiblemente desde 0,02 a 0,1% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en la suspensión acuosa como se ha establecido en la etapa II.
Preferiblemente, la suspensión acuosa formada en la etapa II., se forma con agitación.
Según la etapa III., del proceso presente, se hace pasar un gas de flotación a través de una entrada (5c) de gas de flotación a la suspensión acuosa formada en la etapa II. Más aún, la suspensión acuosa obtenida se agita utilizando la unidad (3) de agitación para transformar el al menos un mineral y/o pigmento en bruto en al menos un mineral y/o pigmento molido y obteniendo por ello la fase que contiene el mineral y/o pigmento molido y una espuma.
En general dicho gas de flotación se introduce en el recipiente de la etapa III., a través de la entrada (5c) de gas de flotación del sistema (5) de carga que se conecta al recipiente (1). De preferencia, el sistema (5) de carga, es decir, también la entrada (5c) de gas de flotación, se conecta a la parte inferior (7) del recipiente (1) de manera tal que dicho gas de flotación asciende de manera natural a través de la suspensión acuosa.
Dicho gas de flotación es, de preferencia, aire.
Se prefiere que el gas de flotación tenga un tamaño de burbuja en la suspensión de entre 0,01 y 10,0 mm.
De preferencia la retención de gas es de entre 5 y 35%.
Durante la etapa III., la suspensión acuosa tiene una temperatura preferiblemente de entre 5 y 130 °C, más preferiblemente de entre 10 y 100 °C, incluso más preferiblemente de entre 15 y 95 °C y lo más preferiblemente de entre 20 y 95 °C. La elección de la temperatura depende en gran medida de la elección del al menos un agente colector. Por ejemplo, cuando se usan aminas terciarias como el al menos un agente colector, la temperatura es preferiblemente de entre 80 y 100 °C y más preferiblemente de entre 85 y 95 °C. Cuando se usan esterquats como el al menos un agente colector, la temperatura es preferiblemente de entre 20 y 50 °C y más preferiblemente de entre 30 y 40 °C.
La etapa III., se realiza preferiblemente con agitación.
La etapa III., puede ser continua o discontinua.
En una realización, el al menos un agente dispersante se añade antes o durante la etapa III., Además o como alternativa, el al menos un mineral y/o pigmento en bruto comprende al menos un agente dispersante, es decir, el al menos un agente dispersante se ha establecido junto con el al menos un mineral y/o pigmento en bruto en la etapa I., del proceso. De preferencia, el al menos un agente dispersante se añade antes o durante la etapa III., más preferiblemente durante la etapa III.
El al menos un agente dispersante puede ser cualquier agente dispersante conocido para los expertos en la técnica.
El término “al menos un” agente dispersante en el significado de la presente invención significa que el agente dispersante comprende, de preferencia consiste de, uno o más agentes dispersantes.
En una realización de la presente invención, el al menos un agente dispersante comprende, de preferencia consiste de, un agente dispersante. Como alternativa, el al menos un agente dispersante comprende, de preferencia consiste de, dos o más agentes dispersantes. Por ejemplo, el al menos un agente dispersante comprende, de preferencia consiste de, dos o tres agentes dispersantes.
De preferencia, el al menos un agente dispersante comprende, más preferiblemente consiste de, un agente dispersante.
Por ejemplo, el al menos un agente dispersante se selecciona del grupo que consiste de sodio, potasio, calcio, magnesio, litio, estroncio, aminas primarias, aminas secundarias, aminas terciarias y/o sales de amonio, por lo que las sales de amina son lineales o cíclicas, de al menos homopolímeros o copolímeros parcialmente neutralizados de ácido (meta)acrílico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacónico y derivados de estos ácidos, de preferencia ésteres o amidas tales como metilmetacrilato, metilacrilato, acrilamida, fosfato hidrogenado de sodio o polifosfatos tales como álcalipolifosfatos, carboximetilcelulosa, dispersantes estéricos, polímeros de peine y/o mezclas de los mismos, de preferencia poliacrilato de sodio con peso molecular Mw desde 4000 a 10000 g/mol, preferiblemente desde 4000 a 8000 g/mol y lo más preferiblemente de aproximadamente 6000 g/mol y/o mezclas de los mismos.
De preferencia, el al menos un agente dispersante es poliacrilato de sodio con un peso molecular Mw desde 4000 a 10000 g/mol, preferiblemente desde 4000 a 8000 g/mol y lo más preferiblemente de aproximadamente 6000 g/mol.
Cuando se usa un agente dispersante en el proceso según la presente invención, se prefiere que no ocurra floculación con el agente colector.
En una realización, el contenido sólido, es decir, el contenido del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en la suspensión acuosa tal como se ha establecido en la etapa II., es de entre 60,0 y 80,0% en peso y el al menos un agente dispersante está cargado negativamente y el al menos un agente colector es no iónico. Como alternativa, el al menos un agente dispersante está cargado positivamente y el al menos un agente colector es no iónico o el al menos un agente dispersante es no iónico y el al menos un agente colector está cargado negativamente o positivamente o el agente colector y el agente dispersante son no iónicos.
Una combinación preferida de agente colector y dispersante son aminas terciarias y ácidos poliacrílicos.
El contenido del al menos un agente dispersante se encuentra de preferencia en el orden de 0,1 a 1,0% en peso, más preferiblemente de 0,2 a 0,6% en peso y más preferiblemente en el orden de 0,3 a 0,5% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en la suspensión acuosa, de preferencia sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en la suspensión acuosa tal como se ha establecido en la etapa II.
Si se añade un agente dispersante, el contenido del al menos un agente colector está preferiblemente en el orden de 0,001 a 5,0% en peso, preferiblemente desde 0,05 a 0,8% en peso, y lo más preferiblemente desde 0,02 a 0,1% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en la suspensión acuosa como se ha formado en la etapa II.
Se aprecia que el proceso implica una etapa de flotación directa o indirecta que lleva a la formación de una espuma que contiene la fase flotada y una fase que contiene la lechada con el mineral y/o pigmento molido restante. De preferencia, el proceso implica una etapa de flotación indirecta que lleva a la formación de una espuma que contiene la fase flotada y una fase que contiene la lechada con el mineral y/o pigmento molido restante.
Se prefiere que el diámetro del molino, es decir, el diámetro interno del recipiente (1), se encuentre sea del orden de 200 a 750 mm y la unidad de agitación se ajusta a una velocidad del árbol de 150 a 400 rpm o el diámetro del molino, es decir, el diámetro interno del recipiente (1), es del orden de 751 a 1250 mm y la unidad (3) de agitación se ajusta a una velocidad del árbol de 125 a 350 rpm o el diámetro del molino es del orden de 1251 a 1750 mm y la unidad de agitación se ajusta a una velocidad del árbol de 100 a 300 rpm.
En una realización, se añaden uno o más aditivos seleccionados del grupo que consiste de agentes reguladores del pH, solventes y/o polielectrolitos antes de la etapa IV., de preferencia el contenido de estos aditivos es del orden de 0,0005 a 1.0% en peso, más preferiblemente desde 0,001 a 0,5% en peso y lo más preferiblemente del orden de 0,001 a 0,1% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento molido en la suspensión acuosa, de preferencia sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento molido en la fase que contiene el mineral y/o pigmento molido de la etapa III.
Según la etapa IV., el al menos un mineral y/o pigmento molido se recupera al eliminar la fase que contiene el mineral y/o pigmento molido a partir de la espuma obtenida en la etapa III.
La espuma que contiene impurezas se mantiene dentro de la suspensión acuosa y concentrada en una espuma sobrenadante. Esta espuma se puede recoger y separar del al menos un mineral y/o pigmento mediante el sistema (6) de descarga conectado al recipiente (1).
La espuma recogida que contiene las impurezas se puede someter a una o más etapas adicionales de flotación en espuma.
De la misma manera, la fase que contiene el mineral y/o pigmento molido obtenida en la etapa IV., se puede someter a una o más etapas adicionales de flotación en espuma, de acuerdo con la invención o de acuerdo con métodos de flotación en espuma de la técnica anterior.
Así, se aprecia que es posible obtener una fase que contiene un mineral y/o pigmento molido mediante el proceso presente.
La fase que contiene al mineral y/o pigmento molido obtenida mediante el proceso de la presente invención se puede deshidratar al eliminar al menos una parte del agua para obtener una mineral y/o pigmento molido deshidratado parcialmente. Así, el proceso de la presente puede comprender además la etapa V., de deshidratación y secado opcional de la fase que contiene el mineral y/o pigmento molido obtenida en la etapa IV.
El contenido de sólidos del mineral y/o pigmento molido deshidratado parcialmente es de preferencia desde 20,0 a 80,0% en peso, más preferiblemente desde 30,0 a 70,0% en peso, lo más preferiblemente desde 40 a 65.0% en peso sobre la base del peso total de la fase que contiene el mineral y/o pigmento molido correspondiente. Según una realización, el contenido de sólidos de la fase que contiene el mineral y/o pigmento molido correspondiente es deshidratada a un contenido de sólidos medio para que sea de 50,0 a 62,0% en peso sobre la base del peso total de la fase que contiene el mineral y/o pigmento molido correspondiente. Se aprecia que el contenido de sólidos del mineral y/o pigmento molido deshidratado parcialmente está por encima del contenido de sólidos de la fase que contiene el mineral y/o pigmento molido correspondiente antes de la deshidratación. Así, el contenido de sólidos del mineral y/o pigmento molido deshidratado parcialmente depende del contenido de sólidos de la fase que contiene el mineral y/o pigmento molido correspondiente antes de la deshidratación.
Según una realización opcional de la presente invención, la etapa de deshidratación de la fase que contiene el mineral y/o pigmento molido correspondiente obtenida en el proceso de la presente invención se lleva a cabo de manera tal que se obtiene un producto seco, es decir, la fase que contiene el mineral y/o pigmento molido correspondiente se seca para obtener un mineral y/o pigmento molido seco.
En otra realización de la presente invención, el proceso comprende además la etapa VI., de tratamiento del mineral y/o pigmento molido deshidratado y/o seco obtenido después de la etapa V., de deshidratación con al menos un agente dispersante y volver a diluirlo para obtener una suspensión acuosa que comprende un mineral y/o pigmento molido dispersado.
Además o como alternativa, el proceso comprende además la etapa VII., de tratamiento del mineral y/o pigmento molido deshidratado parcialmente y/o seco antes o después de la etapa V., de deshidratación o secado con al menos un ácido carboxílico alifático saturado de cadena lineal o ramificada y/o con al menos un anhídrido succínico monosustituido y/o al menos un ácido succínico monosustituido y/o productos de la reacción de la sal y/o con al menos una mezcla de éster de ácido fosfórico de uno o más monoésteres de ácido fosfórico y/o productos de reacción de los mismos y uno o más diésteres de ácido fosfórico y/o productos de reacción de los mismos para obtener un mineral y/o pigmento molido hecho hidrófobo.
Los métodos para tratar un mineral y/o pigmento molido deshidratado parcialmente y/o seco con al menos un anhídrido succínico monosustituido y/o al menos un ácido succínico monosustituido y/o productos de reacción de sal y/o con al menos una mezcla de éster de ácido fosfórico de uno o más monoésteres de ácido fosfórico y/o productos de su reacción y uno o más diésteres de ácido fosfórico y/o productos de su reacción y compuestos adecuados para recubrimiento se describen en los documentos EP 2722368 A1 y EP 2770017 A1, que se incorporan a la presente a modo de referencia.
Los ácidos carboxílicos alifáticos saturados de cadena lineal o ramificada para tratar el mineral y/o pigmento molido seco y/o el mineral y/o pigmento molido deshidratado parcialmente son, por ejemplo, ácidos carboxílicos alifáticos de cadena lineal o ramificada que tengan entre 5 y 24 átomos de carbono durante el secado y/o antes y/o después del secado. De preferencia, el mineral y/o pigmento molido seco y/o el mineral y/o pigmento molido deshidratado parcialmente se trata con un ácido carboxílico alifático de cadena lineal o ramificada que tiene entre 5 y 24 átomos de carbono antes o después del secado. Más preferiblemente, el mineral y/o pigmento molido seco y/o el mineral y/o pigmento molido deshidratado parcialmente se trata con un ácido carboxílico alifático de cadena lineal o ramificada que tiene entre 5 y 24 átomos de carbono antes del secado.
El ácido carboxílico alifático de cadena lineal o ramificada según el significado de la presente invención se puede seleccionar de entre uno o más ácidos carboxílicos de cadena lineal, de cadena ramificada, saturados, insaturados y/o alicíclicos. De preferencia, el ácido carboxílico alifático de cadena lineal o ramificada es un ácido monocarboxílico, es decir, el ácido carboxílico alifático de cadena lineal o ramificada se caracteriza por que hay presente un solo grupo carboxilo. Dicho grupo carboxilo se ubica en el extremo de la estructura de carbono.
En una realización de la presente invención, el ácido carboxílico alifático de cadena lineal o ramificada se selecciona de entre ácidos carboxílicos saturados no ramificados, es decir, el ácido carboxílico alifático de cadena lineal o ramificada se selecciona de preferencia de entre un grupo de ácidos carboxílicos que consisten de ácido pentanoico, ácido hexanoico, ácido heptanoico, ácido octanoico, ácido nonanoico, ácido decanoico, ácido undecanoico, ácido láurico, ácido tridecanoico, ácido mirístico, ácido pentadecanoico, ácido palmítico, ácido heptadecanoico, ácido esteárico, ácido nonadecanoico, ácido araquídico, ácido heneicosílico, ácido behénico, ácido tricosílico, ácido lingocérico y mezclas de los mismos.
En otra realización de la presente invención, el ácido carboxílico alifático de cadena lineal o ramificada se selecciona del grupo que consiste de ácido octanoico, ácido decanoico, ácido láurico, ácido mirístico, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido araquídico y mezclas de los mismos. De preferencia, el ácido carboxílico alifático de cadena lineal o ramificada se selecciona del grupo que consiste de ácido mirístico, ácido palmítico, ácido esteárico y mezclas de los mismos.
Por ejemplo, el ácido carboxílico alifático de cadena lineal o ramificada es ácido esteárico.
En vista de las propiedades ventajosas del aparato y del proceso de la presente, en especial la separación eficiente de minerales y/o pigmentos e impurezas y la recuperación de gran cantidad de mineral y/o pigmento como resultado de los mismos, la presente invención se dirige además al mineral y/o pigmento molido y/o a la fase que contiene el mineral y/o pigmento molido obtenible mediante el proceso de la presente.
En una realización preferida, el mineral y/o pigmento obtenido de acuerdo con el proceso de la invención comprende < 2% en peso, de preferencia < 0,5% en peso, y más preferiblemente < 0,05% en peso de impurezas determinadas tal como se describen en la Sección Experimental.
En otra realización el Brillo Tappi (“Tappi Brighness”) determinado tal como se describe en la Sección Experimental de un pigmento blanco fabricado por el proceso de acuerdo con la presente invención es >85, preferiblemente >87 y más preferiblemente >94 para materiales molidos finos, esto significa partículas con un cfeü de 0,5 a 20,0 μm.
La fase que contiene al mineral y/o pigmento de la invención obtenible por el proceso se puede usar en aplicaciones de papel. La fase que contiene el mineral y/o pigmento molido de la invención obtenible por el proceso se puede usar también en aplicaciones de papel, plásticos, pinturas, recubrimientos, adhesivos, selladores, alimentos, forraje, productos farmacéuticos, hormigón, cemento, cosméticos, tratamiento de agua y aplicaciones agrícolas.
La fase que contiene el mineral y/o pigmento molido de la invención obtenible por el proceso se puede usar ventajosamente en el proceso de acabado en húmedo de máquinas de papel, en papel para cigarrillos, cartón y/o aplicaciones de recubrimiento. Como alternativa, la fase que contiene el mineral y/o pigmento molido de la invención obtenible por el proceso se puede usar ventajosamente como soporte para huecograbado y/o impresión en offset y/o impresión por chorro de tinta y/o impresión por chorro de tinta continuo y/o flexografía y/o electrofotografía y/o superficies de decoración.
Las figuras, ejemplos y pruebas siguientes ilustrarán la presente invención, pero no pretenden limitar la invención de ningún modo.
Sección experimental
1. Métodos de medición
Distribución del tamaño de partícula
El tamaño promedio de partícula y la distribución en masa promedio del tamaño de partícula de un material en partículas se determinan por difracción con láser, es decir, la luz procedente de un láser atraviesa una suspensión y la distribución del tamaño de partícula se calcula a partir del patrón de difracción resultante. La medición se hace con el analizador de tamaño de partícula CILAS 920 de CILAS, Orleans, Francia. El método es bien conocido para los expertos en la técnica y se usa por lo común para determinar la distribución del tamaño de partícula en materiales en partículas. La medición se lleva a cabo diluyendo la suspensión correspondiente (agua desionizada, solución de 0,1% en peso de pirofosfato de sodio). Las muestras se dispersaron con un agitador de alta velocidad y ultrasonidos.
Peso de los sólidos (% en peso) de un material en suspensión
El peso de los sólidos se determinó mediante la división del peso del material sólido por el peso total de la suspensión acuosa. El peso del material sólido se determina pesando el material sólido obtenido al evaporar la fase acuosa de la suspensión y secar el material obtenido a un peso constante.
Determinación del contenido insoluble de HCl
Se pesaron 10 g de material en bruto (producto seco o lechada en consideración del contenido sólido) en un matraz o vaso de precipitados de 400 ml, se suspendieron en 50 ml de agua desmineralizada y se mezclaron con 40 ml de HCl (8N = 25%). Después de haber terminado la formación de dióxido de carbono, se hirvió la mezcla durante 5 minutos, se enfrió a temperatura ambiente y luego se coló sobre un filtro de membrana previamente pesado. Las paredes del matraz se lavaron 3 veces con 20 ml de agua desmineralizada y después se secó el filtro a 105 °C en el microondas hasta lograr constancia de peso. Después de que haber enfriado el filtro en el desecador, se volvió a pesar y se calculó el contenido insoluble de HCl de acuerdo con la siguiente ecuación:
Residuos de productos (análisis de tamizado) El análisis de tamizado se llevó a cabo de acuerdo con ISO 3310.
Medición del brillo e Índice de Amarillo (Yellow Index, (=YI))
Las muestras del proceso de flotación se secaron mediante el microondas. Los polvos secos obtenidos se prepararon en una prensa de polvo para obtener una superficie plana y se midió el brillo Tappi (brillo R457 ISO) de acuerdo con ISO 2469 utilizando un ELREPHO 3000 de la empresa Datacolor. Los resultados del brillo Tappi se expresan como porcentaje en comparación con un estándar de calibración.
El índice de amarillo se calculó con la fórmula siguiente:
YI =100*(R<x>-R<z>)/R<y>)
2. Agentes colector y dispersante, impurezas y material en bruto
2.1 Agentes colectores
A: Lupromin® FP 18 AS
Mezcla de ácidos grasos, productos C14-C20 y C16-C18 insaturados con ácido adípico y trietanolamina, di-Me sulfato-cuaternizado y 2-propanol, disponibles comercialmente en BASF SE (Alemania).
B: Lilaflot 1590
Mezcla de un compuesto de amonio cuaternario y un etoxilato de alquilamina, disponible comercialmente en Akzo Nobel Surface Chemistry AB, (Suecia)
C: Lilaflot GS13
Mezcla de 2-etilhexanol y petróleo hidratado, disponible comercialmente en Akzo Nobel Surface Chemistry AB, (Suecia)
2.2 Impurezas
En los ejemplos siguientes las impurezas se determinaron como el contenido insoluble de HCl (véase método anterior).
2.3 Material en bruto
Mármol brillante de la región de West-Styria (Estiria Occidental) en Austria, incluye impurezas de hasta un máximo de 5% en peso; d<50>= 49 a 52 μm.
3. Ejemplos
3.1 Productos gruesos después de la Molienda-Flotación
3.1.1 Invención
Los ensayos de Molienda-Flotación se realizaron en un molino de bolas con agitador vertical con un volumen de molienda de 50 l (escala de laboratorio) a una temperatura de alimentación de suspensión del orden de 30±5 °C. Para todos los ensayos se usaron medios de molienda con un diámetro de entre 2,5 y 4 mm con una densidad aparente de 2,5 kg/dm3. Se realizó continuamente una alimentación de lechada mediante una bomba centrífuga introducida en la parte inferior del molino. La adición del agente colector se realizó en el recipiente de alimentación, equipado con un agitador. Se añadió aire presurizado a la tubería de alimentación justo antes de entrar al molino de bolas con agitador.
Después de procesar el producto fue expulsado del molino por la parte superior utilizando una rejilla de descarga circunferencial vertical en combinación con un anillo colector. La espuma se recogió en un segundo anillo colector más arriba. El contenido de sólidos de la suspensión acuosa de material en bruto añadido al molino de Molienda-Flotación era del orden de 49 a 52% por peso seco, el agua usada provino del bucle de agua del proceso interno de la planta. La tasa de dosificación del agente de recogida se varió entre 410 y 820 ppm (véase la Tabla 2). Se introdujo un gas de flotación, consistente de aire presurizado, en la tubería de alimentación de la lechada con tasas de dosificación de entre 0,5 y 5 m3/h (véase la Tabla 1). Los mejores resultados se lograron a 1 y 2 m3/h (véase la Tabla 1). De manera simultánea, la velocidad del árbol del agitador se ajustó a los valores que se muestran en la Tabla 1 a continuación. La espuma que se creó en el molino se podría separar de la suspensión mediante la rejilla circunferencial en la parte superior del molino. La suspensión restante se recogió y analizó de acuerdo con los métodos que se han dado anteriormente.
3.1.2 Comparación
Para el ensayo de referencia actual se usó una celda de depósito Outotec de 60 l, ejecutando en modo de operación en lotes. Los resultados y las condiciones de flotación se dan en la Tabla 2.
3.1.4 Análisis de los resultados
La comparación de los resultados en las Tablas 1 y 2 demuestra claramente que el proceso de la invención permite eliminar un contenido mucho mayor de impurezas que un proceso de flotación usual.
3.2 Productos finos después de Molienda-Flotación
3.2.1 Invención
Los ensayos de Molienda-Flotación se realizaron en un molino de bolas con agitador vertical con un volumen de molienda de 20 l (escala de laboratorio) a una temperatura de alimentación de suspensión del orden de 22±5 °C.
Para todos los ensayos se usaron medios de molienda con un diámetro de entre 2,5 y 4 mm con una densidad aparente de 2,5 kg/dm3 Se realizó continuamente una alimentación de lechada mediante una bomba centrífuga introducida en la parte inferior del molino. La adición del agente colector se realizó en el recipiente de alimentación, equipado con un agitador. Se añadió aire presurizado a la tubería de alimentación justo antes de entrar en el molino de bolas con agitador.
Después de procesar el producto se extrajo del molino por la parte superior utilizando una rejilla de descarga circunferencial vertical en combinación con un anillo colector. La espuma se recogió en un segundo anillo colector más arriba. El contenido de sólidos de la suspensión acuosa de material en bruto añadida al molino de Molienda-Flotación es del orden de 30 a 31,5% por peso en seco, el agua usada provino del bucle de agua del proceso interno de la fábrica. Se introdujo un gas de flotación, consistente de aire presurizado, en la tubería de alimentación de la lechada con tasas de dosificación de entre 0,3 y 0,55 m3/h (véase la Tabla 3). De manera simultánea, la velocidad del árbol del agitador se ajustó a 620 rpm tal como se muestra en la Tabla 3 a continuación. La espuma que se creó en el molino se podría separar de la suspensión mediante una rejilla circunferencial en la parte superior del molino. La suspensión restante se recogió y analizó de acuerdo con los métodos que se describen dados anteriormente.
3.2.3 Análisis de los resultados
La comparación de los datos de alimentación y del producto en la Tabla 3 demuestra claramente que el proceso de la invención permite reducir el contenido insoluble en HCl y aumentar también el brillo Tappi en varios puntos, lo que podría ser necesario para llevar de nuevo un producto de alimentación deficiente dentro del alcance de la memoria descriptiva.
Claims (16)
1. Un aparato para la molienda y flotación en espuma simultáneas de al menos un mineral y/o pigmento en bruto que comprende:
a) un recipiente (1) adecuado para contener el medio (2) de molienda, un gas de flotación, un agente colector y al menos un mineral y/o pigmento en bruto;
b) una unidad (3) de agitación montada giratoriamente en el recipiente (1);
c) medios (4) de accionamiento conectados a la unidad (3) de agitación para agitar el medio (2) de molienda y el al menos un mineral y/o pigmento en bruto para moler el al menos un mineral y/o pigmento en bruto a al menos un mineral y/o pigmento molido;
d) un sistema (5) de carga conectado al recipiente (1) que comprende:
i una alimentación (5a) de mineral y/o pigmento en bruto,
ii una alimentación (5b) de agente colector, y
iii una entrada (5c) de gas de flotación;
e) un sistema (6) de descarga conectado al recipiente (1) que comprende:
i un tamiz (6a) adecuado para separar la espuma del mineral y/o pigmento molido, y adecuado para impedir que el medio de molienda sea descargado al mineral y/o pigmento molido, en donde el tamiz (6a) es una rejilla de descarga circunferencial vertical que está montada en la parte superior del recipiente (1), ii una zona (6b) de recogida del producto adecuada para recoger el mineral y/o pigmento molido, iii una zona (6c) de recogida de espuma, que está dispuesta sobre el tamiz (6a) y la zona (6b) de recogida del producto y
iv una zona (6d) de redireccionado de la espuma, que está dispuesta alrededor de la circunferencia del árbol de agitación de la unidad (3) de agitación y en la parte superior del tamiz (6a) y de la zona (6b) de recogida del producto.
2. El aparato según la reivindicación 1 caracterizado por que la zona (6c) de recogida de espuma comprende boquillas (6c1) de pulverización y/o el sistema (6) de descarga comprende una válvula (6e) de control de descarga o una derivación con rebose (6f) y/o la zona (6b) de recogida del producto tiene forma de anillo y/o la zona (6c) de recogida de la espuma tiene forma de anillo y/o la zona (6d) de redireccionado de la espuma tiene forma de anillo.
3. El aparato según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la alimentación (5a) del mineral y/o pigmento está conectada a la parte inferior (7) del recipiente (1), preferiblemente al centro (7a) de la parte inferior (7) o al lado (7b) de la parte inferior (7), más preferiblemente de manera tangencial, lo más preferiblemente el sistema (5) de carga está conectado a la parte inferior (7) del recipiente (1); y/o la alimentación (5a) del mineral y/o pigmento en bruto, la alimentación (5b) del agente colector y la entrada (5c) del gas de flotación del sistema (5) de carga están conectadas entre sí de manera tal de que el gas de flotación, de preferencia aire, y el agente colector se alimentan juntos con el al menos un mineral y/o pigmento en bruto en el recipiente (1).
4. Un proceso que se lleva a cabo en un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 para fabricar al menos un mineral y/o pigmento molido que comprende las etapas
I proporcionar al menos un mineral y/o pigmento en bruto, medio (2) de molienda y al menos un agente colector en el recipiente (1), en donde el mineral y/o pigmento en bruto es un material que contiene pigmento blanco; II mezclar el al menos un mineral y/o pigmento en bruto, el medio (2) de molienda y el al menos un agente colector según se indica en la etapa I., con agua para formar una suspensión acuosa;
III hacer pasar un gas de flotación a través de la entrada (5c) de gas de flotación a la suspensión acuosa formada en la etapa II., y agitar la suspensión acuosa obtenida utilizando la unidad (3) de agitación para transformar el al menos un mineral y/o pigmento en bruto en al menos un mineral y/o pigmento molido y, en consecuencia, obtener una fase que contiene el mineral y/o pigmento molido y una espuma;
IV recuperar el al menos un mineral y/o pigmento molido eliminando la fase que contiene al mineral y/o pigmento molido desde la espuma obtenida en la etapa III.
5. El proceso según la reivindicación 4, caracterizado por que el al menos un mineral y/o pigmento en bruto tiene/tienen un diámetro medio d<50>de partícula ponderado del orden de 20 a 500 μm y el medio (2) de molienda tiene una densidad aparente del orden de 1,5 a 6,0 kg/dm<3>, preferiblemente del orden de 2,0 a 5,0 kg/dm<3>y más preferiblemente del orden de 2,2 a 4,0 kg/dm<3>; y/o el medio (2)de molienda tiene un diámetro medio d<50>de partícula ponderado es del orden de 0,2 a 5,0 mm, preferiblemente del orden de 1,0 a 4,5 mm y lo más preferiblemente de 2,4 a 4,0 mm o el aparato es para la molienda y flotación en espuma de al menos un mineral y/o pigmento en bruto que tiene un diámetro medio d<50>de partícula ponderado del orden de 0,5 a 20 μm y el medio (2) de molienda tiene una densidad aparente dentro del orden de 1,5 a 6,0 kg/dm<3>, preferiblemente del orden de 2,0 a 4,5 kg/dm<3>y más preferiblemente del orden de 2,5 a 3 kg/dm<3>; y/o el medio (2) de molienda tiene un diámetro medio d<50>de partícula ponderado del orden de 0,2 a 5 mm, preferiblemente del orden de 0,3 a 4,0 mm y más preferiblemente del orden de 0,4 a 3,0 mm.
6. El proceso según la reivindicación 4 o 5, caracterizado por que el proceso implica una etapa de flotación directa o indirecta que lleva a la formación de una espuma que contiene la fase flotada y una fase que contiene la lechada con el mineral y/o pigmento molido restante.
7. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado por que el al menos un agente dispersante se añade antes o durante la etapa III., y/o el al menos mineral y/o pigmento en bruto comprende al menos un agente dispersante.
8. El proceso según la reivindicación 4 a 7, caracterizado por que el al menos un agente dispersante es seleccionado del grupo que consiste en sodio, potasio, calcio, magnesio, litio, estroncio, aminas primarias, aminas secundarias, aminas terciarias y/o sales de amonio, por lo que las sales de amina son lineales o cíclicas, de al menos homopolímeros o copolímeros al menos parcialmente neutralizados de ácido (met)acrílico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacónico, y derivados de estos ácidos, de preferencia, ásteres o amidas tales como metilmetacrilato, metilacrilato, acrilamida, fosfato hidrogenado de sodio o polifosfatos tales como álcalipolifosfatos, carboximetilcelulosa, dispersantes estáricos, polímeros de peine y/o mezclas de los mismos, preferiblemente poliacrilato de sodio con peso molecular M<w>de entre 4000 y 10000 g/mol, de preferencia desde 4000 y 8000 g/mol y lo más preferiblemente de aproximadamente 6000 g/mol; y/o
el al menos un agente colector se selecciona del grupo que consiste de tensioactivos hidrófobos de superficie activa, de preferencia xantato o tiofosfatos, ácidos oleicos, alquilsulfatos, polialquileniminas, aminas primarias, aminas terciarias, aminas cuaternarias, aminas grasas, esterquats, poliesterquats, imidazolinas o compuestos cuaternarios de imidazolio, de preferencia metosulfatos cuaternarios de imidazolio y/o mezclas de los mismos; y/o
el contenido del al menos un agente dispersante es del orden de 0,1 a 1,0% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en suspensión acuosa, preferiblemente desde 0,2 a 0,6% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en suspensión acuosa y más preferiblemente del orden de 0,3 a 0,5% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en suspensión acuosa; y/o el contenido del al menos un agente colector es del orden de 0,001 a 5,0% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en la suspensión acuosa tal como se indica en la etapa II., de preferencia desde 0,05 a 0,8% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en suspensión acuosa tal como se indica en la etapa II., y lo más preferiblemente del orden de 0,02 a 0,1% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en suspensión acuosa tal como se indica en la etapa II.;
de preferencia el al menos un agente dispersante está cargado negativamente y/o el al menos un agente colector es no iónico.
9. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizado por que el diámetro del molino es del orden de 200 a 750 mm y la unidad de agitación se ajusta a la velocidad de árbol de 150 a 400 rpm o el diámetro del molino es del orden de 751 a 1250 mm y la unidad de agitación se ajusta a una velocidad de árbol de 125 a 350 rpm o el diámetro del molino es del orden de 1251 a 1750 mm y la unidad de agitación se ajusta a una velocidad de árbol de 100 a 300 rpm.
10. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, caracterizado por que el contenido sólido de la suspensión acuosa es de entre 5,0 y 80,0% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en suspensión acuosa tal como se indica en la etapa II., de preferencia entre 10,0 y 75,0% en peso sobre la base de peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en suspensión acuosa tal como se indica en la etapa II., más preferiblemente de entre 20,0 y 70,0% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en suspensión acuosa tal como se indica en la etapa II., y lo más preferiblemente entre 30,0 y 55,0% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en bruto en suspensión acuosa tal como se indica en la etapa II.
11. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 10, caracterizado por que el al menos un mineral y/o pigmento en bruto proporcionado en la etapa I., es un material que contiene un pigmento blanco en bruto, en donde el pigmento blanco se selecciona de preferencia del grupo que consiste de materiales que contienen carbonato de calcio, barita, óxido de aluminio, óxido de titanio y mezclas de los mismos, y el más preferible es el carbonato de calcio natural, de preferencia el contenido del pigmento blanco en el material que contiene al pigmento blanco en bruto es de 0,1 a 99,9% en peso sobre la base del peso en seco, preferiblemente desde 30,0 a 99,7% en peso sobre la base del peso en seco, más preferiblemente desde 60,0 a 99,3% en peso sobre la base del peso en seco y lo más preferiblemente desde 80,0 a 99,0% en peso sobre la base del peso en seco.
12. El proceso según la reivindicación 11, caracterizado por que el material que contiene al pigmento blanco en bruto comprende impurezas seleccionadas del grupo que consiste de sulfuros de hierro, óxidos de hierro, silicatos, de preferencia un cuarzo, mica, anfibolita, feldespato, mineral de arcilla y/o mezclas de los mismos; grafito y sus mezclas, y/o la relación en peso del pigmento blanco a las impurezas en el material que contiene al pigmento blanco en bruto (pigmento blanco : impurezas) es desde 0,1 : 99,9 a 99.9 : 0.1, sobre la base del peso en seco, de preferencia desde 30 : 70 a 99,7 : 0,3 sobre la base del peso en seco, más preferiblemente desde 60 : 40 a 99,3 : 0,7 sobre la base del peso en seco, y lo más preferiblemente desde 80 : 20 a 99 : 1 sobre la base del peso en seco.
13. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 12, caracterizado por que se añade uno o más aditivos seleccionados del grupo que cosiste de agentes reguladores del pH, espumantes, agentes supresores, solventes, y/o polielectrolitos antes de la etapa IV., de preferencia el contenido de estos aditivos es del orden de 0,0005 a 1,0% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento molido en la suspensión acuosa, más preferiblemente desde 0,001 a 0,5% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento en suspensión acuosa y lo más preferiblemente del orden de 0,001 a 0,1% en peso sobre la base del peso total del al menos un mineral y/o pigmento molido en la suspensión acuosa.
14. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 13, caracterizado por que el proceso comprende además las etapas de
V. deshidratar y secar de manera opcional la fase que contiene al mineral y/o pigmento molido obtenida en la etapa IV., para eliminar al menos una parte de agua para obtener un mineral y/o pigmento molido deshidratado parcialmente o para obtener un mineral y/o pigmento molido seco;
VI. tratar el mineral y/o pigmento molido parcialmente deshidratado y/o secado obtenido después de la etapa V., de deshidratación con al menos un agente dispersante y volver diluirlo para obtener una suspensión acuosa que comprende un mineral y/o pigmento molido dispersado, y/o
VII. tratar el mineral y/o pigmento molido parcialmente deshidratado y/o secado antes o después de la etapa V., de deshidratación o secado con al menos un ácido carboxílico alifático saturado de cadena lineal o ramificada y/o con al menos un anhídrido succínico monosustituido y/o al menos un ácido succínico monosustituido y/o productos de la reacción de sal y/o con al menos una mezcla de éster de ácido fosfórico de uno o más monoésteres de ácido fosfórico y/o productos de reacción de uno o más diésteres de ácido fosfórico y/o productos de su reacción para obtener un mineral y/o pigmento molido hecho hidrófobo.
15. Uso del aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 para obtener una fase que contiene al mineral y/o pigmento molido en donde el mineral y/o pigmento molido es un pigmento blanco que tiene un brillo Tappi > 85, y partículas con unásade 0,5 a 20,0 μm.
16. Uso del proceso según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 14 para obtener una fase que contiene un mineral y/o pigmento molido, en donde el mineral y/o pigmento molido es un pigmento blanco que tiene un Brillo Tappi >85, y partículas con un d50 de 0,5 a 20,0 μm.
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