FR3047674A1 - - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne l'utilisation pour l'enrichissement de minerai d'au moins un dérivé de (polyester)amine alkoxylée. La présente invention concerne également la pulpe de flottation et les boues de minerai comprenant ledit produit utile pour l'enrichissement de minerai.

Description

Utilisation d'amines alkoxylées en tant qu'agents collecteurs pour l’enrichissement de minerai [1] La présente invention concerne l'utilisation de collecteurs cationiques dans des processus de flottation pour l’enrichissement de minerais, plus particulièrement dans des processus de flottation inverse pour l’enrichissement de minerais, spécifiquement pour l’enrichissement de minerais contenant des silicates.

[2] La flottation consiste en l’extraction de minéraux à partir de suspensions de minerais, généralement des suspensions aqueuses, en rendant les particules flottées plus hydrophobes (moins mouillables par l’eau), à l'aide de réactifs généralement appelés « collecteurs ». Un processus de flottation directe désigne un processus dans lequel les particules flottées sont les minerais d'intérêt, tandis qu'un processus de flottation inverse désigne un processus dans lequel les particules flottées sont les impuretés à extraire hors des minerais d'intérêt.

[3] Un processus de flottation se déroule généralement dans une cuve contenant une suspension aqueuse de minerais à traiter ainsi qu'un générateur de bulles d’air. Au moins un collecteur est ajouté, et l’au moins un collecteur s'adsorbe sur la surface des particules de minerais ou des impuretés à éliminer (cas de la flottation inverse), amplifiant la fixation des particules avec les bulles d'air lors des collisions. La combinaison de bulles d'air et de particules, moins dense que la pulpe, monte à la surface, entraînant la formation d'une écume qui est collectée par écumage ou débordement par trop-plein.

[4] La flottation de minéraux tels que la silice, les silicates, le feldspath, le mica, les argiles ou la potasse, entre autres minéraux portant une charge négative à la valeur de pH à laquelle la flottation est mise en œuvre, est généralement réalisée à l'aide de collecteurs cationiques. Les collecteurs cationiques sont des molécules qui sont au moins partiellement positivement chargées lorsqu'elles sont ajoutées à un environnement aqueux à une valeur de pH adaptée.

[5] Ainsi, l'expression « collecteurs cationiques » désigne dans la présente invention des composés collecteurs organiques contenant au moins un groupement amino. De tels collecteurs cationiques sont décrits dans la littérature, largement utilisés, et incluent par exemple les amines grasses et leurs sels, les propylène-polyamines grasses et leurs sels, les alkylétheramines et alkylétherdiamines et leurs sels, les sels d'ammonium quaternaire, les dérivés d'imidazoline, les amines alkoxylés, etc.

[6] L' utilisation de composés d'ammonium quaternaire en tant que collecteurs dans les processus de flottation inverse par écumage, par exemple pour les minerais de calcite, est décrite depuis longtemps. La signification de l'expression « flottation inverse par écumage » est que l'écume est utilisée pour transporter la gangue du minéral plutôt que le concentré d'intérêt, ou en d'autres termes, que la gangue est récupérée dans le produit d'écumage. Voir par exemple le brevet US4995965, dans lequel du carbonate de calcium et des impuretés telles que des silicates sont séparés par flottation des silicates et concentration du carbonate de calcium dans le résidu, en présence de collecteurs tels que des composés d'ammonium quaternaire de dialkyle et de diméthyle.

[7] Cependant, les produits quaternaires de type dialkyle actuellement utilisés en flottation inverse des calcites, par exemple ceux décrits dans US4995965, ont pour inconvénient d'être toxiques pour les organismes aqueux et sont également considérés comme non rapidement biodégradable dans l'environnement.

[8] Le brevet DE19602856 propose l'utilisation d'esterquats biodégradables en tant que collecteurs dans un processus de flottation inverse par écumage. Ces produits sont des sels d'ester d'alcanolamine d'acides gras quaternaires. Cependant, il a été découvert que de tels esterquats se dégradent par hydrolyse et/ou intervention biologique pendant l'étape de flottation, libérant des acides gras, particulièrement dans le processus typique dans lequel la phase aqueuse est recyclée. Dans le processus de flottation inverse par écumage des calcites, il existe un risque que l'acide gras libéré puisse se fixer aux calcites et faire flotter le minéral, entraînant de faibles rendements.

[9] Récemment, une nouvelle classe d'esterquats de polymères, tels que les produits pouvant être obtenus par la réaction d'alcanolamines avec un mélange d'acides monocarboxyliques et d'acides dicarboxyliques, a été proposée dans la demande de brevet international W02008/089906.

[10] Ces produits répondent au besoin d'utiliser des produits non toxiques, facilement biodégradables, qui semblent suffisamment efficaces en flottation. Cependant, ils présentent les mêmes désavantages que les esterquats mentionnés ci-avant, avec une libération rapide d'acides gras à l'hydrolyse, spécialement lorsqu'ils sont utilisés dans un environnement de processus de flottation de pH élevé (aux environs de 10) à une température supérieure ambiante (au-dessus de 30 °C). La libération de savons d'acides gras peut présenter un risque, cette substance présentant des propriétés de collecte opposée à celle des esterquats, soutenant donc la flottation des calcites d'intérêt qui sont ensuite évacuées avec les déchets.

[11] Pour résoudre ce problème, la demande de brevet ' international WO2011/147855 propose une autre classe d’esterquats oligomères. Les produits de condensation décrits dans ce brevet répondent à la formule générale :

où R1 représente un groupement hydrocarbyle comportant 7 à 24 atomes de carbone, qui peut être linéaire ou ramifié, saturé ou insaturé, AO représente un groupement alkylèneoxy comportant 2 à 4 atomes de carbone, n est un nombre compris entre 0 et 20, Y représente O, C(=0)NH ou NZ, où Z représente un groupement R2, où R2 représente un groupement alkyle en C1-C4, préférentiellement CH3, ou le groupement benzyle ; à la condition que lorsque Y représente NZ ou C(=0)NH, n soit supérieur ou égal à 1 ; R3 représente un radical alkylène de formule -(CH2)z-, dans lequel z représente un entier compris entre 0 et 10, préférentiellement entre 2 et 4, et le plus préférentiellement 4, et dans lequel le radical alkylène peut être substitué par 1 ou 2 groupements -OH, le groupement -CH=CH-, un groupement cycloalkylène, cycloalcénylène ou arylène ; chaque x représente indépendamment un nombre compris entre 1 et 5, et la somme de tous les x représente en moyenne un nombre compris entre 2 et 10 ; R5 représente un groupement alkyle en C1-C3 ou un groupement [AO]x; t est égal à 0 lorsque Y représente O ou C(=0)NH, et t est égal à 1 lorsque Y représente NZ ; R6 représente un groupement hydrocarbyle, préférentiellement un groupement alkyle en C1-C4 ou le groupement benzyle, et X" représente un anion dérivé de l'agent d'alkylation R6X ; et p représente typiquement un nombre compris entre 1 et 15, et est en moyenne au moins égal à 1, préférentiellement au moins égal à 2 et le plus préférentiellement au moins égal à 3 ; la valeur moyenne de p dépendant des rapports molaires des différents composés utilisés dans le mélange réactionnel, ainsi que des conditions de réaction.

[12] Ces produits évitent censément la libération d'acides gras à l'hydrolyse. Ils présentent également une résistance améliorée à l'hydrolyse dans un environnement de processus de flottation de pH élevé (environ 10) et à une température supérieure à l'ambiante (plus de 30 °C). Dans tous les cas, comme présenté dans l'Exemple comparatif 7 de la présente invention, il reste des possibilités d'amélioration en ce qui concerne les performances de ce type de collecteurs d'intérêt, spécialement en ce qui concerne la résistance à l'hydrolyse dans des conditions de flottation drastiques (pH élevé et température élevée).

[13] Ainsi, il existe un besoin constant d'optimisation et/ou de découverte d'alternatives pour le processus de flottation inverse par écumage des minerais de carbonate de calcium. Dans ce contexte, il est particulièrement important que la quantité de matière insoluble en milieu acide du produit soit aussi faible que possible, que le rendement en produit soit aussi élevé que possible, et qu'un produit de qualité élevée (en particulier en termes de brillance) soit obtenu. Du fait de l'immense quantité de minerai traité par jour, il est particulièrement intéressant d'atteindre cet objectif avec une dose de collecteur aussi faible que possible. Il est entendu que la réduction de la quantité de matière insoluble en milieu acide et l'augmentation du rendement sont deux objectifs contradictoires.

[14] Plus spécifiquement, la réduction de la quantité de matière insoluble en milieu acide est typiquement obtenue par flottation d'une quantité importante de matière, mais ceci diminue le rendement du processus d’enrichissement global, et vice versa.

[15] En plus des minerais de calcite, il existe d'autres minerais d'intérêt contenant des silicates ou d’autres impuretés flottables et pour lequel des collecteurs cationiques présentent un intérêt important. L’enrichissement de phosphates et de minerais de fer constitue un autre exemple de situations dans lesquelles ce type de collecteurs peut être particulièrement intéressant.

[16] Les inventeurs ont à présent découvert que les composés spécifiques sont particulièrement adaptés à l'enrichissement de minerais, de tels composés étant des produits pouvant être obtenus par la condensation d’une amine grasse alkoxylée de formule (I) :

(I) dans laquelle : - R4 est choisi parmi un groupement hydrocarbyle comportant 8 à 24 atomes de carbone, préférentiellement 12 à 24 atomes de carbone et un groupement de formule R6-0-(A’0)w-T-, où R6 représente un groupement hydrocarbyle comportant 8 à 24 atomes de carbone, préférentiellement 12 à 24 atomes de carbone, w représente un entier compris entre 0 et 20, préférentiellement entre 0 et 10 et plus préférentiellement entre 0 et 3, ΑΌ représente un groupement alkylèneoxy comportant 2 à 4 atomes de carbone ; T représente un groupement alkylène comportant entre 1 et 6 atomes de carbone, préférentiellement entre 1 et 4 atomes de carbone, le plus préférentiellement 2 ou 3 atomes de carbone, - AO représente un groupement alkylèneoxy comportant 2 à 4 atomes de carbone, préférentiellement 2 atomes de carbone, - B est choisi parmi les groupements alkyle comportant 1 à 4 atomes de carbone et le groupement benzyle, - n représente un entier compris entre 1 et 20, plus préférentiellement entre 1 et 10, encore plus préférentiellement entre 1 et 6, bornes incluses, - s est égal à 1,2 ou 3, préférentiellement à 2 ou 3, et - y est égal à 0 ou à 1, ou d'un produit pouvant être obtenu par quaternarisation partielle ou totale de l'amine grasse alkoxylée de formule (I), avec un acide dicarboxylique ou un dérivé de celui-ci de formule (II) :

(II). où D est choisi parmi -OH, -F, -Cl, Br et -OR3, où R3 représente un groupement alkyle en C1-C4 ; R2 est choisi dans le groupe constitué par une liaison directe, un radical alkylène de formule -(CH2)z-, dans lequel z représente un entier compris entre 1 et 10, préférentiellement entre 2 et 6, et le plus préférentiellement 4, un radical alkylène substitué où ledit radical alkylène est substitué par 1 ou 2 groupements -OH, un groupement cycloalkylène, cycloalcénylène ou arylène.

[17] Il est entendu que les acides dicarboxyliques ou leurs dérivés de formule (II) incluent également leurs formes anhydride correspondantes.

[18] Il est également entendu que lorsque le composé de formule (I) comporte plus d'un groupement (AO)n, la valeur des entiers n peut être identique ou différente, indépendamment les uns des autres. De façon similaire, lorsque plusieurs nombres y sont présents, chaque « y » est indépendamment identique ou différent des autres.

[19] Éventuellement, ledit produit pouvant être obtenu par réaction entre l'acide dicarboxylique ou dérivé de celui-ci de formule (II) et l'amine grasse alkoxylée de formule (I) a subi une étape réactionnelle supplémentaire où une partie ou la totalité des atomes d'azote sont quaternarisées par réaction avec un agent d'alkylation R5X, où R5 représente un groupement hydrocarbyle, préférentiellement un groupement alkyle en C1-C4 ou le groupement benzyle, et X représente un quelconque groupement partant connu dans les domaines utilisant des agents d'alkylation, et préférentiellement X est généralement choisi parmi les atomes d'halogène et les groupements sulfate, carbonate, etc.

[20] La Formule (1) ci-dessous constitue une représentation possible de tels produits de réaction pouvant être obtenus par condensation d’une amine grasse alkoxylée de formule (I), ou de son composé partiellement ou totalement quaternarisé correspondant, avec un acide dicarboxylique ou dérivé de celui-ci de formule (II) comme défini ci-avant, éventuellement suivie d'une étape réactionnelle supplémentaire où une partie ou la totalité des atomes d'azote sont quaternarisées par réaction avec un agent d'alkylation R5X, où R5 et X sont tels que définis ci-avant.

[21] Ainsi, et dans un premier aspect, la présente invention concerne l'utilisation dans l'enrichissement de minerai d'au moins un composé de formule générale (1) :

(1) où : - p est compris entre 1 et 15, préférentiellement entre 1 et 10, plus préférentiellement entre 1 et 5, - G représente un groupement de formule (III)

(III) dans laquelle - B, R5, X, s sont tels que définis ci-avant, t est égal à 0 ou à 1, où le groupement -(CH2)s- représente un espaceur entre les deux atomes d'azote auxquels il est lié, et - R2, R4, R5, X, AO, n, t, y sont tels que définis ci-avant.

[22] Comme indiqué ci-avant, le produit de réaction qui peut être obtenu par réaction entre l’acide dicarboxylique ou le dérivé de celui-ci de formule (II) et l'amine grasse alkoxylée de formule (I), avec quaternarisation éventuelle, peut être utile pour l'enrichissement de minerais, et plus spécialement en tant que collecteur pour la flottation, plus spécifiquement la flottation de silicates, et encore plus spécifiquement pour l'enrichissement de minerais contenant des impuretés de silicates et préférentiellement pour l'enrichissement de minerais de calcite.

[23] Dans un mode de réalisation particulier, l'amine grasse alkoxylée répond à la formule (IA) :

(IA) qui est un composé de formule (I) où y est égal à 0, et R4, AO et n sont tels que définis ci-avant, ainsi que son composé partiellement ou totalement quaternarisé correspondant.

[24] Dans ce mode de réalisation, la présente invention concerne l'utilisation dans l'enrichissement de minerai d'un produit pouvant être obtenu par la condensation d'une amine grasse alkoxylée de formule (IA), ou de son composé partiellement ou totalement quaternarisé correspondant, avec un acide dicarboxylique ou dérivé de celui-ci de formule (II) comme défini ci-avant, éventuellement suivie d'une étape réactionnelle supplémentaire ou tout ou partie des atomes d'azote est quaternarisé par réaction avec un agent d’alkylation R5X, où R5 et X sont tels que définis ci-avant, et donc où plus d'un t est présent, tous les « t » étant identiques ou différents indépendamment les uns des autres.

[25] Dans ce mode de réalisation où le produit de condensation décrit ci-avant est obtenu à partir de l'amine grasse alkoxylée de formule (IA), ledit produit peut être représenté par la formule générale (1A) :

(1 A) où AO, n, p, t, R2, R4, R5 et X sont tels que définis ci-avant, la formule (1A) étant la formule (1) où y = 0.

[26] Il est entendu que certaines molécules présentes dans le mélange de produits puissent ne pas avoir entièrement réagi, mais les produits de formule (1A) sont les composés d'intérêt préférés pour l'utilisation selon la présente invention. De façon similaire, lors de l'utilisation d’amines alkoxylées de formule générale (I), certaines molécules présentes dans le mélange de produits pourraient ne pas avoir complètement réagi, mais les oligomères (produits de condensation) sont les produits d'intérêt en ce qui concerne l'utilisation selon la présente invention.

[27] Ce type de produits a déjà été décrit dans l’art antérieur, par exemple dans EP0144975, EP0035263 et W011000895, mais dans des applications de soins capillaires, d’adoucissants pour textiles ou d’inhibiteurs de corrosion, c’est-à-dire dans des applications totalement différentes de l’utilisation englobée par la présente invention.

[28] Le dérivé d'acide dicarboxylique décrit ci-avant de formule générale (II) peut être n'importe quel acide dicarboxylique, dérivé d'acide dicarboxylique ou anhydride connu de l'homme du métier, et typiquement un acide dicarboxylique, un halogénure d'acide dicarboxylique, par exemple un chlorure, un diester d'acide dicarboxylique, ou un anhydride cyclique d'un acide dicarboxylique. Les dérivés les plus adaptés sont les acides dicarboxyliques et leurs anhydrides cycliques correspondants.

[29] Les exemples illustrant l'invention de dérivés d'acide dicarboxylique de formule générale (II) incluent les suivants : acide oxalique, acide malonique, acide succinique, acide glutarique, acide adipique, acide pimélique, acide phtalique, acide tétrahydrophtalique, acide malique, acide tartrique, acide itaconique, leurs chlorures d'acide correspondants, leurs esters méthyliques ou éthyliques correspondants, et leurs anhydrides cycliques correspondants, ainsi que leurs mélanges.

[30] Les amines grasses alkoxylées de formule (I) sont disponibles ou peuvent être synthétisées selon des procédés décrits dans la littérature, et par exemple, elles peuvent être par exemple facilement synthétisées par alkoxylation d'amines grasses.

[31] Les exemples illustrant l'invention d’amines grasses adaptées à une utilisation comme produits de départ dans la synthèse d'amines grasses alkoxylées de formule (I) incluent sans y être limités les monoamines (alkyl- grasses) ou les étheramines (alkyl- grasses) selon la formule R4NH2, et les méthyldiamines (alkyl- grasses) répondant à la formule générale :

où R4 est tel que défini ci-avant.

[32] Les exemples plus spécifiques des amines susmentionnées incluent sans y être limités les suivantes : 2-éthylhexylamine, 2-propylheptylamine, n-octylamine, n-décylamine, n-dodécylamine, (alkyle de coco)-amine, (alkyle de palme)-amine, n-tétradécylamine, n-hexadécylamine, n-octadécylamine, oléylamine, (alkyle de suif)-amine, (alkyle de suif hydrogéné)-amine, (alkyle de colza)-amine, (alkyle de soja)-amine, érucylamine, N-(n-décyl)-N-méthyl-triméthylènediamine, N-(n-dodécyl)-N-méthyl-triméthylènediamine, N-(alkyle de coco)-N-méthyl-triméthylènediamine, N-(alkyle de colza)-N-méthyl-triméthylènediamine, N-(alkyle de soja)-N-méthyl-triméthylènediamine, N-(alkyle de suif)-N-méthyl-triméthylènediamine, N-(alkyle de suif hydrogéné)-N-méthyl-triméthylène diamine, N-érucyl-N- méthyltriméthylènediamine, et /so-tridécyloxypropylamine, ainsi que leurs mélanges.

[33] Selon l’un mode de réalisation de la présente invention, les amines susmentionnées sont des amines grasses obtenues à partir d'huiles ou d'acides naturels (d'origine végétale ou animale) et de leurs mélanges, par exemple acide gras de coco, acide gras de suif, huiles de colza, huiles de soja, huiles de palme.

[34] Ces amines grasses sont ensuite typiquement alkoxylées par 2 à 20, préférentiellement 2 à 10 EO (motifs éthylèneoxy), et/ou 2 à 20, préférentiellement 2 à 10 PO (motifs propylèneoxy), et/ou 2 à 20, préférentiellement 2 à 10 BO (motifs butylèneoxy). Les blocs contenant EO sont généralement ajoutés en premier, et PO et/ou BO en dernier, ou les blocs contenant PO et/ou BO sont ajoutés en premier et EO en dernier, ou avec des mélanges de EO et de PO et/ou BO pour produire de façon aléatoire des produits alkoxylés de façon aléatoire de formule générale (I). L’alkoxylation peut être mis en œuvre par n'importe quel procédé décrit dans la littérature en utilisant par exemple un catalyseur basique, tel que l'hydroxyde de potassium (KOH), ou un catalyseur acide.

[35] Les exemples de produits commerciaux de formule (I) incluent Noramox® SD20, Noramox® SD15, Noramox® S11, Noramox® S5, Noramox® S7, Noramox® S2, Noramox® SH2, Noramox® 02, Noramox® 05, Noramox® C2, Noramox® C5, Noramox® C15. Tous les autres produits commerciaux similaires sont commercialisés par CECA S.A. D'autres exemples de produits commerciaux de formule (I) incluent Tomamine® E-17-5 et Tomamine® E-T-2 commercialisés par Air Products.

[36] L'un des procédés adaptés de préparation des produits pour utilisation dans la présente invention comprend les étapes de mélangeage d'au moins un composé de formule (II) comme défini ci-avant avec au moins au moins un composé de formule (I) comme défini ci-avant, et l'exécution d'une réaction d'estérification-condensation entre les composés du mélange. Lorsqu'un produit quaternaire est souhaité, le procédé de préparation comprend en outre au moins une étape constituée par l'ajout d'un agent d'alkylation aux produits de réaction de condensation et à l'exécution de ladite réaction de quaternarisation du produit de condensation.

[37] La réaction d’estérification-condensation mise en œuvre entre les composés de formule (II) et (I) est une réaction bien décrite en elle-même dans la littérature. La réaction est préférentiellement mise en œuvre en présence d'un catalyseur d'estérification, telle qu'un acide de Bronstedt ou de Lewis, par exemple l'acide méthanesulfonique, l'acide para-toluènesulfonique, l'acide hypophosphorique, l'acide citrique ou le trifluorure de bore (BF3).

[38] Lorsqu'un dérivé d'acide dicarboxylique de formule (II) où D représente O-R3 est utilisé, la réaction est une transestérification, qui peut être mise en œuvre de façon alternative en présence d'un catalyseur basique. De façon alternative, d'autres techniques classiques connus de l'homme du métier peuvent être utilisées en partant d'autres dérivés des acides dicarboxyliques, par exemple de leurs anhydrides ou de leurs chlorures d'acide.

[39] L' homme du métier reconnaîtra aisément que les différentes réactions d'estérification peuvent être mises en œuvre avec ou sans ajout de solvants. Si des solvants sont présents pendant la réaction, ils doivent être inertes vis-à-vis de l'estérification, par exemple le toluène ou le xylène, etc.

[40] La réaction d'estérification-condensation entre les composants (II) et (I) est mise en œuvre de façon adaptée par le chauffage du mélange à une température typiquement comprise entre 120 °C et 280 °C pendant une durée comprise entre 2 et 20 heures, éventuellement à pression réduite, par exemple entre 500 Pa et 20 000 Pa.

[41] Lorsque t est égal à 0 dans la formule (1), le produit est une polyesteramine tertiaire, et lorsque t est égal à 1, le produit est un polyester-polyammonium quaternaire, résultant de la quaternarisation du composé pour lequel t est égal à 0. La quaternarisation est un type de réaction qui est bien décrit dans la littérature. Pour l'étape de quaternarisation, un agent d’alkylation, par exemple de formule R5X, est généralement choisi dans le groupe constitué par les suivants : chlorure de méthyle, bromure de méthyle, et iodure de méthyle, sulfate de diméthyle, sulfate de diéthyle, carbonate de diméthyle et chlorure de benzyle, les agents d'alkylation les plus préférés étant le chlorure de méthyle, le sulfate de diméthyle, le carbonate de diméthyle ou le chlorure de benzyle, ainsi que leurs mélanges, préférentiellement le chlorure de méthyle et/ou le sulfate de diméthyle.

[42] Comme indiqué ci-avant, la quaternarisation peut être mise en œuvre de façon adaptée sur les produits de condensation entre l'amine grasse alkoxylée et le dérivé d'acide dicarboxylique. Au titre de voie de synthèse alternative, la quaternarisation de l'amine grasse alkoxylée (I) peut être mise en œuvre en tant que première étape, et peut-être ensuite suivie par une réaction d'estérification avec (II).

[43] Les réactions de quaternarisation sont normalement mises en œuvre dans l'eau et/ou dans un solvant organique, tel que l'isopropanol (IPA) ou l'éthanol, ou dans leurs mélanges. Les autres solvants alternatifs peuvent inclure l'éther monobutylique d'éthylène glycol, l'éther monobutylique de di(éthylène glycol) (BDG), et d'autres éthylène et propylène glycols, tels que le monoéthylène glycol (MEG) et le diéthylène glycol (DEG). La température de réaction de la réaction de quaternarisation est comprise de façon adaptée entre 20 °C et 100 °C, préférentiellement d'au moins 40 °C, plus préférentiellement d'au moins 50 °C et le plus préférentiellement d’au moins 55 °C, et préférentiellement au maximum de 90 °C. Le chauffage et préférentiellement arrêté lorsque la teneur en azote basique est inférieure ou égale à 0,2 mmol.g1, comme mesuré par titrage à l'acide chlorhydrique 0,2N dans l'isopropanol ou toute autre méthode adaptée décrite en elle-même dans la littérature.

[44] Dans l'un des modes de réalisation, les composés préférés de formule (1A) sont ceux pour lesquels : R2 est choisi dans le groupe constitué par un radical alkylène de formule -(CH2)z-, dans lequel z représente un entier compris entre 1 et 10, préférentiellement entre 2 et 6, et le plus préférentiellement 4, R4 est choisi parmi un groupement hydrocarbyle comportant entre 8 et 24 atomes de carbone, préférentiellement entre 12 et 24 atomes de carbone, et AO, n, p, t, R5 et X sont tels que définis ci-avant.

[45] Selon un autre mode de réalisation, les composés préférés de formule (1) sont ceux où tous les nombres « t » sont égaux à 1, ou en d'autres termes, tous les atomes d'azote sont quaternarisés, tous les autres groupements variables et entiers étant tels que définis ci-avant.

[46] Selon un autre mode de réalisation, les composés préférés de formule (1) sont ceux où tous les nombres « t » sont égaux à 1, et R5 est choisi parmi les groupements méthyle et éthyle, tous les autres groupements variables et entiers étant tels que définis ci-avant.

[47] Selon un autre mode de réalisation supplémentaire, les composés préférés de formule (1) sont ceux où tous les nombres « t » sont égaux à 1, R5 est choisi parmi les groupements méthyle et éthyle, et X est choisi parmi les halogènes et les sulfates (par exemple les méthosulfates), tous les autres groupements variables et entiers étant tels que définis ci-avant.

[48] Selon un mode de réalisation supplémentaire, les composés préférés de formule (1) sont ceux où tous les nombres « n », indépendamment les uns des autres, sont choisis de façon identique ou différente entre 1 et 6, bornes incluses, p est compris entre 1 et 10, bornes incluses, et tous les autres groupements variables et entiers sont tels que définis ci-avant.

[49] Les produits pour utilisation en tant que collecteurs pour enrichissement de minerai selon l'invention, où tous les atomes d'azote dudit produit sont des atomes d'azote quaternaires, sont préférés.

[50] Dans un mode de réalisation spécifique de la présente invention, le rapport molaire entre les réactifs (I) et (II) est compris entre 2:1 et 1:2, préférentiellement entre 1,5:1 et 1:1,5, et le plus préférentiellement entre 1,4:1 et 1:1,4, pour produire des collecteurs de flottation adaptés. Dans un autre mode de réalisation spécifique de la présente invention, le rapport molaire entre les réactifs (I) et (II) est compris entre 2:1 et 1:1, préférentiellement entre 2:1 et 1,2:1, et le plus préférentiellement entre 2:1 et 1,3:1, pour produire des collecteurs de flottation adaptés.

[51] Il a été découvert de façon surprenante que les produits pour utilisation en tant que collecteurs pour enrichissement de minerai selon l'invention présentent une efficacité améliorée par rapport aux collecteurs décrits dans l'art antérieur. L'efficacité améliorée (ou supérieure) se manifeste par exemple par des rendements de flottation supérieure à dose égale ou des rendements de flottation égaux à dose inférieure.

[52] Les autres avantages liés à l'utilisation des produits pour utilisation en tant que collecteurs pour enrichissement de minerai selon la présente invention se manifestent via la meilleure conservation de l'efficacité dans des conditions de flottation drastiques (telles qu’une valeur de pH de 10 ou plus) ou des températures de pulpe supérieures à l'ambiante (telles que des températures de 30 °C ou plus). L'un des exemples de condition standard de flottation se trouve dans l'exemple 5 de la demande de brevet international WO2011/147855, où le pH naturel de la pulpe est de 8,5, et la température est d'environ 20 °C pour l'enrichissement de la calcite par flottation inverse. Dans la mesure où il n'y a généralement pas d'équipement de régulation du pH et de la température à l'échelle industrielle, il est particulièrement utile de disposer de collecteur robuste pouvant supporter les variations de pH de la pulpe (en fonction des caractéristiques du minerai) et les augmentations de température pendant les étés chauds, sans perte d'efficacité.

[53] La présente invention concerne donc l'utilisation d'au moins un collecteur qui est un produit pouvant être obtenu par la condensation d'une amine grasse alkoxylée de formule (I), ou de son composé partiellement ou totalement quaternarisé correspondant avec un acide dicarboxylique ou dérivé de celui-ci de formule (II), ladite condensation étant éventuellement suivie d'une étape réactionnelle supplémentaire où tout ou partie des atomes d'azote est quaternarisé par réaction avec un agent d'alkylation R5X, où R5 et X sont tels que définis ci-avant, pour enrichissement par flottation directe ou inverse, préférentiellement inverse, d'une suspension aqueuse de minerais contenant des minéraux.

[54] Le collecteur pour utilisation selon la présente invention est efficace soit dans les processus de flottation directe, soit dans les processus de flottation inverse. Le collecteur tel que défini ci-avant pour utilisation selon la présente invention est particulièrement adapté à l'enrichissement de suspension aqueuse de minerais en utilisant un processus de flottation inverse.

[55] Le collecteur pour utilisation selon la présente invention peut être utilisé de façon concomitante, après ou avant un ou plusieurs autres collecteurs comme défini ci-avant et/ou agents collecteurs classiques décrits dans la littérature.

[56] Les exemples d'agents collecteurs classiques pouvant être utilisés selon la présente invention incluent sans y être limités les suivants : amines grasses et leurs sels, ainsi que leurs dérivés alkoxylés, poly(alkylèneamines) grasses et leurs sels, par exemple poly(éthylèneamines), poly(propylèneamines) et leurs sels, ainsi que leurs dérivés alkoxylés, amidopolyamines grasses, et leurs sels, ainsi que leurs dérivés alkoxylés, amidopoly(alkylèneamines) grasses, et leurs sels, ainsi que leurs dérivés alkoxylés, imidazolines grasses et leurs sels, ainsi que leurs dérivés alkoxylés, acides N-(alkyle gras)-aminocarboxyliques et leurs sels, par exemple acides N-(alkyle gras)-aminopropioniques et leurs sels, alkylétheramines et alkylétherdiamines et leurs sels, composés d'ammonium quaternaire, par exemple composés d'ammonium quaternaire gras, composés d'ammonium quaternaire de mono(alkyle gras), composés d'ammonium quaternaire de di(alkyle gras), tels que ceux décrits dans WO 2007/122148 A1, etc.

[57] Dans la présente invention, une « polyamine » est un composé comprenant deux groupements amine ou plus, les groupements amines étant éventuellement substitués, c'est-à-dire que les deux groupements amine ou plus peuvent être identiques ou différents et être des groupements amine primaires, secondaires ou tertiaires.

[58] Les exemples spécifiques des agents collecteurs cationiques classiques pouvant être utilisés selon la présente invention incluent, sans y être limités, les suivants : chlorure de dicoco-diméthylammonium (N° CAS 61789-77-3), chlorure de coco-diméthylbenzylammonium (N° CAS 61789-71-7), chlorure de suif-diméthylbenzylammonium (N° CAS 61789-75-1), (suif éthoxylé)-monoamine, diacétate de 1,3-propanediamine-N-suif (N° CAS 68911-78-4), N,N',N'-tri-hydroxy-éthyl-N-suif-propylènediamine (N° CAS 61790-85-0), N,N',N'-tri-hydroxyéthyl-N-oléyl-propylènediamine (N° CAS 103625-43-0), N,N',N'-tri-hydroxyéthyl-N-laurylpropylènediamine (N° CAS 25725-44-4), (alkyle gras)-imidazoline obtenue par condensation de diéthylènetriamine et d'acide gras oléique (N° CAS 162774-14-3), N,N',N'-tri-hydroxyéthyl-N-béhényl-propylènediamine (N° CAS 91001-82-0), isodécyloxypropyl-1,3-diaminopropane (N° CAS 72162-46-0), méthylsulfate de N,N-di(suif-carboxyéthyl)-N-hydroxyéthyl-N-méthylammonium (N° CAS 91995-81-2), acide N-coco-p-aminopropionique (N° CAS 84812-94-2), acide N-lauryl-β-aminopropionique (N° CAS 1462-54-0), acide N-myristyl-p-aminopropionique (N° CAS 14960-08-8), leurs sels d’addition avec le ou les acides, sel de sodium d’acide N-lauryl-p-aminopropionique (N° CAS 3546-96-1), sel de triéthanolamine d’acide N-lauryl-P-aminopropionique (N° CAS 14171-00-7), sel de triéthanolamine d’acide N-myristyl-p-aminopropionique (N° CAS 61791-98-8) , ainsi que les mélanges de deux ou plus des composés ci-avant, en toutes proportions, etc.

[59] Dans le contexte de la présente invention, les « étheramines » et les « étherdiamines » sont des composés comprenant au moins un groupement éther et respectivement un groupement terminal NH2 et un groupement terminal NH2 ainsi qu'un autre groupement amine primaire, secondaire ou tertiaire.

[60] Les autres exemples de connecteurs classiques incluent les agents collecteurs anioniques, et parmi eux, au titre d'exemples non limitants, les suivants : acides gras carboxyliques et leurs dérivés, acide gras sulfonés et leurs dérivés, esters d'acide phosphorique et leurs dérivés, dérivés alkoxylés typiques de ceux-ci, tels que les composés connus sous la marque Melioran® commercialisés par CECA S.A., et plus spécifiquement Melioran® P312.

[61] Le collecteur pour utilisation selon la présente invention pour enrichissement par flottation de suspensions aqueuses de minerai, peut être constitué d'un ou de plusieurs composés comme défini ci-avant, seuls ou combiné à un ou plusieurs autres collecteurs comme décrit ci-avant dans la présente invention. De plus, de tels composés peuvent être en outre formulés avec n'importe quel adjuvant classique décrit dans le domaine de la flottation.

[62] Les exemples non limitants de tels adjuvants incluent les suivants : agent d'ajustement du pH, tels que le carbonate de sodium ou de potassium et l'hydroxyde de sodium ou de potassium, les acides phosphoriques, l'acide sulfurique et l'acide fluosilicique ; solvants (eau, solvants organiques et leurs mélanges) ; dépresseurs, tels qu’amidon, quebracho, tannine, dextrine et gomme de guar, et polyélectrolytes, tels que polyphosphates et verre soluble, qui présentent un effet dispersant, souvent combiné à un effet dépresseur. Les autres adjuvants classiques peuvent être choisis parmi les suivants : hydrocarbures (diverses fractions d'hydrocarbures), agents écumants (agents moussants), tels que méthylisobutylcarbinol, triéthoxybutane, huile de pin, terpinéol et polyoxyde de propylène et ses éthers d’alkyle, parmi lesquels méthylisobutylcarbinol, triéthoxybutane, huile de pin, terpinéol, constituent des agents écumants préférés. Au titre d'exemples non limitants, les adjuvants classiques préférés sont généralement des agents écumants, parmi lesquels le terpinéol est le plus couramment utilisé.

[63] L'utilisation de la présente invention est particulièrement efficace dans l'enrichissement de tous types de minerais contenant des impuretés, et plus précisément dans l'enrichissement des carbonates (carbonate de calcium et/ou de magnésium), minerais de phosphate et de fer, l'enrichissement des carbonates de calcium étant particulièrement préféré.

[64] L'utilisation selon la présente invention est particulièrement adaptée à l'enrichissement de tous types de carbonates de calcium (naturels ou broyés), tels que calcaire, craie, marbre, calcite, matériaux contenant du carbonate de calcium (teneur minimale de 70 % en CaC03), carbonates de calcium contenant des métaux alcalino-terreux (par exemple carbonate de calcium et de sodium ou gaylussite), carbonates de magnésium (par exemple carbonate de magnésium contenant des carbonates de calcium, tels que dolomite), carbonates de béryllium, carbonates de strontium, carbonates de baryum, carbonates de radium, ainsi que leurs mélanges.

[65] Dans le contexte de la présente description, « carbonate de calcium naturel » désigne un carbonate de calcium (calcite) obtenu à partir de sources naturelles, telles que marbre, calcaire ou craie. Dans le contexte de la présente invention, « carbonate de calcium broyé » ou GCC (ground calcium carbonate) désigne un carbonate de calcium naturel qui est transformé via un traitement humide et/ou sec tel que broyage, criblage et/ou fractionnement, par exemple dans un cyclone ou un classificateur.

[66] Les autres minerais pouvant être efficacement enrichis en utilisant les collecteurs selon la présente invention incluent les suivants : wollastonite, barite, oxydes de titane (par exemple rutile, anatase, brookite), kaolin, argiles kaolinitiques (argiles blanches ductiles principalement composées de kaolinite), argiles kaolinitiques calcinées, montmorillonite, sépiolite, talc, terres de diatomées, oxydes d'aluminium (par exemple α-Αΐ2θ3, Y-AI2O3), oxydes d'aluminium contenant d'autres éléments, tels que sodium (par exemple diaoyudaoite), ainsi que tous les autres oxydes, sulfates et sulfures, tels que les oxyde de zinc, dioxydes de zirconium, dioxyde d'étain, carbonate de plomb, sulfate de baryum, et sulfure de zinc, incluant des mélanges de deux ou plus des précédents en toutes proportions.

[67] Les minerais susmentionnés sont souvent définis comme étant des « pigments blancs ». Dans le contexte de la présente invention, un pigment blanc est un pigment de couleur blanche. La couleur blanche des pigments blancs est basée de façon prédominante sur l'absorption lumineuse relativement faible combinée à une diffusion non sélective de la lumière visible au niveau des pigments. Les pigments blancs de la présente invention sont des pigments blancs inorganiques qui peuvent être obtenus par voie naturelle ou synthétique.

[68] Les collecteurs pour utilisation selon la présente invention sont également efficaces dans la flottation directe ou inverse par écumage de « pigments non blancs » (par opposition aux pigments blancs répertoriés ci-avant). Les pigments non blancs incluent, sans y être cependant limités, des minerais choisis parmi les phosphates, le chlorure de potassium, les minerais contenant des métaux, où « métaux » désigne par exemple le fer, le platine, l'aluminium, le nickel, le cuivre, etc.

[69] Les minéraux qui sont efficacement éliminés, ou au moins dont la teneur dans les minerais est significativement réduite par flottation, peuvent être de n'importe quel type connu de l'homme du métier, et préférentiellement à la condition qu'ils soient chargés négativement au pH de mise en œuvre de la flottation. De façon générale, lesdits minéraux incluent sans y être limités les suivants : graphite insoluble, sulfures de fer (par exemple pyrite, marcasite, magnétopyrite, pyrrhotite, mackinawite), oxydes de fer (par exemple wustite, magnétite), hydroxydes de fer et oxyhydroxydes de fer (par exemple bernalite, goethite, lépidocrocite, feroxyhyte, ferrihydrite, schwertmannite, akaganéite), silice, silicates (néosilicates, sorosilicates, cyclosilicates, inosilicates, phyllosilicates, tectosilicates et/ou silicates amorphes, tels que zircone, willémite, olivine, mullite, forstérite, aluminosilicates, fayalite, ilavite, gehlénite, épidote, kornérupine, bénitonite, béryl, tourmaline, enstatite, wollastonite, rhodénite, diopside, amphibolite, grunérite, cummingtonite, actinolithe, hornblende, talc, kaolin, argile kaolinitique, argile kaolinitique calcinée, halloysite, dickite, vermiculite, nontronite, sepiolite ou montmorillonite, miénraux de mica, biotite, muscovite, phlogopite, lépidolite ou glauconite, clinochlore, quartz, tridymite, cristobalite, minéraux de feldspath, terre de diatomées ou opale), mica, argiles, potasse (chlorure de potassium), etc., ainsi que leurs mélanges. De façon préférentielle, les minéraux qui sont éliminés efficacement, ou au moins dont la teneur dans les minerais est significativement réduite, par flottation directe ou inverse, préférentiellement inverse, par écumage des minerais, incluent les silicates, préférentiellement les minéraux de quartz, tels que quartz, tridymite et/ou cristobalite, ainsi que les mélange de quartz et d'un ou de plusieurs silicates supplémentaires, encore plus préférentiellement le quartz seul.

[70] L’utilisation de la présente invention est particulièrement bien adaptée à l'enrichissement des carbonates de calcium, et typiquement, les minéraux (impuretés) qui sont efficacement éliminés comprennent les silicates, préférentiellement le quartz.

[71] La teneur totale en l’au moins un produit pouvant être obtenu par la condensation d'une amine grasse alkoxylée de formule (I), ou de son composé partiellement ou totalement quaternarisé correspondant, et d’un acide dicarboxylique ou dérivé de celui-ci de formule (II), ladite condensation étant éventuellement suivie d'une étape réactionnelle supplémentaire où tout ou partie des atomes d'azote est quaternarisé par réaction avec un agent d'alkylation R5X, où R5 et X sont tels que définis ci-avant, pour utilisation dans le procédé d'enrichissement par flottation d'une suspension aqueuse de minerais selon la présente invention, peut varier dans un large éventail en fonction de la nature des minerais à purifier et de la nature et de la quantité des impuretés qu'ils contiennent.

[72] De façon générale, la quantité totale d'un tel produit ajouté au processus de flottation est comprise entre 1 ppm et 5000 ppm, préférentiellement entre 10 ppm et 5000 ppm, préférentiellement entre 20 ppm et 2000 ppm, plus préférentiellement entre 30 ppm et 1000 ppm, et le plus préférentiellement entre 50 ppm et 800 ppm en masse par rapport à la quantité de minerais à enrichir.

[73] Selon un autre aspect, la présente invention concerne une pulpe de flottation comprenant de l'eau, un minerai broyé contenant des impuretés de silicates et au moins un produit pouvant être obtenu par la condensation d'une amine grasse alkoxylée de formule (I), ou de son composé partiellement ou totalement quaternarisé correspondant, et d’un acide dicarboxylique ou dérivé de celui-ci de formule (II) comme défini ci-avant, ladite condensation étant éventuellement suivie d'une étape réactionnelle supplémentaire où tout ou partie des atomes d'azote est quaternarisé par réaction avec un agent d'alkylation R5X, où R5 et X sont tels que définis ci-avant.

[74] Selon un mode de réalisation préféré, la pulpe de flottation selon l’invention comprend au moins l'une des caractéristiques suivantes, préférentiellement les deux : - une proportion massique de solides dans la pulpe comprise entre 5 % en masse et 80 % en masse, préférentiellement entre 10 % en masse et 70 % en masse et plus préférentiellement entre 20 % en masse et 60 % en masse, le plus préférentiellement entre 25 % en masse et 55 % en masse, - une teneur en collecteur comprise entre 0,001 % en masse et 0,5 % en masse, préférentiellement entre 0,002 % en masse et 0,2 % en masse, et plus préférentiellement entre 0,003 % en masse et 0,1 % en masse, et le plus préférentiellement entre 0,005 et 0,08 % en masse par rapport à la proportion massique de solides de la pulpe.

[75] Selon un autre aspect supplémentaire, la présente invention concerne les boues de minerai issues du processus d'enrichissement de minerai. Plus particulièrement, la présente invention concerne des boues de minerai comprenant des impuretés flottées, préférentiellement des silicates, et au moins un produit collecteur pouvant être obtenu par la condensation d'une amine grasse alkoxylée de formule (I), ou de son composé partiellement ou totalement quaternarisé correspondant, et d’un acide dicarboxylique ou dérivé de celui-ci de formule (II) comme défini ci-avant, ladite condensation étant éventuellement suivie d'une étape réactionnelle supplémentaire où tout ou partie des atomes d'azote est quaternarisé par réaction avec un agent d'alkylation R5X, où R5 et X sont tels que définis ci-avant.

[76] Selon un aspect préféré, la présente invention concerne des boues de minerai comprenant entre 50 % en masse et 99,995 % en masse, et préférentiellement entre 80 % en masse et 99,9 % en masse d'impuretés flottées, et entre 0,005 % en masse et 35 % en masse, préférentiellement entre 0,05 % en masse et 5 % en masse, d'au moins un collecteur comme défini ci-avant, par rapport à la masse totale des boues de minerai séchées. Les boues de minerai séchées sont obtenues après séchage à l’étuve à 90 °C, pendant 16 heures, à pression atmosphérique.

[77] La présente invention va à présent être détaillée par le biais des exemples suivants, qui ne sont fournis qu'à titre d'illustration et sans intention de limiter l'étendue de la protection souhaitée telle qu'elle est définie par les revendications attenantes. Dans la totalité de la description, des exemples et les revendications, toutes les plages de valeurs doivent être entendues « bornes comprises » (c'est-à-dire que les bornes sont incluses dans lesdites plages), à moins que le contraire ne soit spécifiquement indiqué. Méthode de mesure de l'indice d'acide : [78] Dans tous les exemples suivants, l'indice d'acide ou AV (acid value) est mesuré par titrage potentiométrique en utilisant une solution d’hydroxyde de potassium en tant que réactif et de l'isopropanol en tant que solvant.

Dans un bêcher de 250 ml_, environ 10 g d'échantillon à analyser sont pesés avec précision (Sw, précision au milligramme) et 70 mL d'isopropanol sont ajoutés. Le mélange est agité et légèrement chauffé si nécessaire pour obtenir un échantillon homogène. L’électrode de référence en verre combinée du dispositif de titrage est introduite dans la solution, qui est ensuite agitée à l'aide d'un agitateur magnétique. Le titrage acidobasique de l'échantillon est mis en œuvre en utilisant une solution d'hydroxyde de potassium (KOH) aqueuse 0,1 N et l'évolution du pH est enregistrée sur le dispositif de titrage. Le point d'équivalence est déterminé par une méthode graphique connue de l'homme du métier, et le volume (Vkoh, en mL) de solution d'hydroxyde de potassium utilisé pour atteindre ce point est déterminé. L'indice d'acide AV est ensuite obtenu par le biais du calcul suivant :

Exemple 1 : Synthèse d'un collecteur A (selon l'invention) [79] Dans un ballon de 4 L sont introduits 2025,8 g de coco-amine éthoxylée (50E) commercialisée par CECA S.A. sous la marque Noramox® C5 avec 0,2 g d'une solution aqueuse à 50 % en masse d'acide hypophosphoreux. Le mélange est chauffé jusqu'à 80 °C avec barbotage d'azote. Le barbotage est arrêté et 503,7 g d'acide adipique sont ensuite introduits sous agitation.

[80] Après 15 minutes, la température du mélange est augmentée jusqu’à 160 °C sur une durée de 1 heure et la pression dans le récipient est progressivement abaissée jusqu’à atteindre 6,67 kPa (50 mm Hg). La température et la pression faible sont maintenues pendant 1 heure, puis la température est augmentée jusqu'à 200 °C pendant 4 heures. La température est ensuite à nouveau augmentée jusqu'à 220 °C, puis maintenue jusqu'à ce que la quasi-totalité de l'acide soit consommée (indice d'acide < 5).

[81] Le système est ensuite refroidi pour récupérer le produit de type esteramine recherché. Dans une deuxième étape, dans un réacteur en verre de 6 L sont introduits 2000 g de produit de type esteramine obtenu dans l'étape précédente avec 300 g d'isopropanol. Du dichlorométhane est ajouté jusqu'à ce que la pression dans le récipient atteigne 290 kPa. La température est maintenue à 80 °C-85 °C jusqu'à réaction totale.

[82] Une réaction totale est obtenue lorsque la quantité totale d'azote basique est inférieure ou égale à 0,2 mmol.g*1, comme mesuré par titrage à l'acide chlorhydrique 0,2N dans l'isopropanol. Le réacteur est ensuite laissé à refroidir jusqu'à 65 °C, et la pression est laissée à revenir à la pression atmosphérique. Le barbotage d'azote du mélange est maintenu pendant 2 heures avant de récupérer le produit.

Exemple 2 : Synthèse d'un collecteur B (selon l'invention) [83] Dans un ballon de 4 L sont introduits 1872 g d’amine de suif éthoxylée (110E) commercialisée par CECA S.A. sous la marque Noramox® S11 avec 0,3 g d'une solution aqueuse à 50 % en masse d'acide hypophosphoreux. Le mélange est chauffé jusqu'à 80 °C avec barbotage d'azote. Le barbotage est arrêté, puis 184 g d’acide adipique sont introduits.

[84] Après 15 minutes, la température du mélange est augmentée jusqu’à 160 °C sur une durée de 1 heure et la pression dans le récipient est progressivement abaissée jusqu’à atteindre 6,67 kPa (50 mm Hg). La température et la pression faible sont maintenues pendant 1 heure, puis la température est augmentée jusqu'à 200 °C pendant 4 heures. La température est ensuite à nouveau augmentée jusqu'à 220 °C, puis maintenue jusqu'à ce que la quasi-totalité de l'acide soit consommée (indice d'acide < 5).

[85] Le système est ensuite refroidi pour récupérer le produit de type esteramine recherché. Dans une deuxième étape, dans un réacteur en verre de 6 L sont introduits 2000 g de produit de type esteramine obtenu dans l'étape précédente avec 300 g d'isopropanol. Du dichlorométhane est ajouté jusqu'à ce que la pression dans le récipient atteigne 290 kPa. La température est maintenue à 80 °C-85 °C jusqu'à réaction totale.

[86] Une réaction totale est obtenue lorsque la quantité totale d'azote basique est inférieure ou égale à 0,2 mmol.g'1, comme mesuré par titrage à l'acide chlorhydrique 0,2N dans l'isopropanol. Le réacteur est ensuite laissé à refroidir jusqu'à 65 °C, et la pression est laissée à revenir à la pression atmosphérique. Le barbotage d'azote du mélange est maintenu pendant 2 heures avant de récupérer le produit.

Exemple 3 : Synthèse d'un collecteur C (selon l'invention) [87] Dans un ballon de 4 L sont introduits 2201,7 g de d’amine de suif éthoxylée (50E) commercialisée par CECA S.A. sous la marque Noramox® S5 et 0,2 g d'une solution aqueuse à 50 % en masse d'acide hypophosphoreux.

[88] Le mélange est chauffé jusqu'à 80 °C avec barbotage d'azote. Le barbotage est arrêté et 503,7 g d'acide adipique sont ensuite introduits sous agitation.

[89] Après 15 minutes, la température du mélange est augmentée jusqu’à 120 °C sur une durée de 1 heure et la pression dans le récipient est progressivement abaissée jusqu’à atteindre 6,66 kPa (50 mm Hg). La température est augmentée jusqu'à 160 °C, puis température et pression sont maintenues jusqu'à ce que la quasi-totalité de l'acide soit consommée (indice d'acide < 5).

[90] Le système est ensuite refroidi pour récupérer le produit de type esteramine recherché.

[91] Dans une deuxième étape, dans un réacteur en verre de 6 L sont introduits 2038,9 g de produit de type esteramine obtenu dans l'étape précédente avec 305,8 g d'isopropanol. Du dichlorométhane est ajouté jusqu'à ce que la pression dans le récipient atteigne 290 kPa. La température est maintenue à 80 °C-85 °C jusqu'à réaction totale.

[92] Une réaction totale est obtenue lorsque la quantité totale d'azote basique est inférieure ou égale à 0,2 mmol.g-1, comme mesuré par titrage à l'acide chlorhydrique 0,2N dans l'isopropanol. Le réacteur est ensuite laissé à refroidir jusqu'à 65 °C, et la pression est laissée à revenir à la pression atmosphérique. Le barbotage d'azote du mélange est maintenu pendant 2 heures avant de récupérer le produit.

Exemple 4: Synthèse de l'esterquat FC selon l'exemple 2 de WO 2011/147855 (exemple comparatif) [93] Alfol® C16 (378,4 g), de l'acide adipique (461,2 g) et de la méthyldiéthanolamine (285,8 g) sont introduits dans un ballon, équipé d'un réfrigérant, d'un thermomètre, d'une enveloppe chauffante, d'une entrée d'azote et d'un agitateur mécanique. La température du mélange réactionnel augmente progressivement jusqu'à 160 °C, et l'eau produite pendant la réaction est éliminée par distillation. La distillation de l'eau démarre à 154 °C et se poursuit pendant 1,5 heure à 164 °C-175 °C, sous pression atmosphérique. Un vide de 6,67 kPa (50 mm Hg) est ensuite appliqué dans le récipient, et la distillation est poursuivie pendant 5 heures supplémentaires. La progression de la réaction est évaluée par détermination de l'indice d'acide.

[94] Pour la réaction de quaternarisation, 2125 g de produit de type esteramine obtenu dans l'étape précédente et 534 g d'isopropanol sont introduits dans un réacteur en verre de 6 L. Du dichlorométhane est ensuite introduit jusqu'à ce que la pression dans le récipient atteigne 290 kPa. La température est maintenue à 80-85 °C jusqu'à réaction totale.

[95] Une réaction totale est obtenue lorsque la quantité totale d'azote basique est inférieure ou égale à 0,2 mmol.g*1, comme mesuré par titrage à l'acide chlorhydrique 0,2N dans l'isopropanol. Après refroidissement du réacteur jusqu'à 65 °C et retour de la pression à la pression atmosphérique, de l’azote est mis à barboter dans le mélange pendant 2 heures avant récupération du produit.

Exemple 5 : Synthèse de l’esterquat GC selon l'exemple M1 de WO 2008/089906 (exemple comparatif) [96] 567 g (2,1 moles) d'acide gras d'huile de palme partiellement hydrogénée, 219 g (1,5 mole) d'acide adipique et 0,3 g d'acide hypophosphorique (solution aqueuse à 50 %) sont introduits dans un réacteur agité avant chauffage jusqu'à 70 °C sous pression réduite de 2 kPa. De la triéthanolamine (447 g ; 3 moles) est ensuite ajoutée au goutte-à-goutte par portion et, dans le même temps, la température est augmentée jusqu'à 120 °C. Après ajout, le mélange réactionnel est chauffé jusqu'à 160 °C, la pression est réduite jusqu'à 6,67 kPa et le mélange est agité dans ces conditions pendant 2,5 heures, jusqu'à ce que l'indice d'acide chute en dessous de 5 mg de KOH.g-1. Le mélange est ensuite refroidi jusqu'à 60 °C, le vide est rompu par introduction d'azote, et 0,6 g de peroxyde hydrogène est ajouté sous forme d'une solution aqueuse à 30 % en masse.

[97] Pour l'étape de quaternarisation, l'ester résultant est dissous dans 376 g d'isopropanol, puis 357 g (2,83 moles) de sulfate de diméthyle sont ajoutés à la solution résultante sur une durée de 1 heure à un débit tel que la température ne passe pas au-dessus de 65 °C.

[98] Après addition, le mélange est agité pendant 2,5 heures supplémentaires, la teneur totale en azote étant régulièrement vérifiée par échantillonnage. La réaction est terminée lorsqu’une teneur totale en azote constante est atteinte. Un produit de teneur en solide de 80 % en masse est obtenu.

Exemple 6 : Enrichissement de minerai de carbonate de calcium [99] Les essais de flottation sont mis en œuvre dans une cuvette en plastique de 2,8 L avec la cuve de flottation de laboratoire de Outotec.

[100] 800 g de minerai de carbonate de calcium contenant 3,3 % en masse d'impuretés sont mélangés à 2,4 L d’eau dans la cuvette en plastique de la cuve de flottation. La vitesse d'agitation de la turbine est paramétrée sur 1200 rpm pour s'assurer d'une suspension totale du minerai dans la cuve.

[101] L’enrichissement final est obtenu dans une procédure en deux étapes consécutives de flottation dans la même cuve. La première étape dure 8 minutes et la deuxième étape dure 14 minutes.

[102] Avant chaque étape, la suspension est conditionnée pendant 2 minutes avec le collecteur avant introduction d'air dans la cuve. Le débit d'air est paramétré sur 2 L.min'1.

[103] Pendant l'expérience de flottation, l'écume est régulièrement retirée à l'aide d'une spatule en plastique et collectée pour analyse.

[104] L’échantillon de carbonate purifié est filtré, pesé après séchage, puis analysé. L'attaque à l’acide chlorhydrique est suivie d'un deuxième séchage et d’une pesée pour mesurer la quantité de composés insolubles en milieu acide (silicates restants). L'attaque à HCl a pour objectif d'obtenir une dissolution totale du carbonate de calcium par une dissolution adaptée par une solution concentrée d'acide chlorhydrique (typiquement 10 % en masse dans l'eau). Les minéraux restants qui ne sont pas dissous correspondent aux silicates (impuretés).

[105] L’écume est également rincée et filtrée. Elle est ensuite séchée, pesée, soumise à une attaque à HCl, séchée et pesée à nouveau pour déduire la quantité d'impuretés et les pertes en carbonate de calcium.

[106] Pour obtenir des données de comparaison plus significatives, tous les collecteurs sont dilués à l'isopropanol pour obtenir une teneur en isopropanol de 30 % en masse (comme déterminé par analyse par chromatographie en phase gazeuse) avant d'être utilisés dans l'essai.

[107] Les résultats sont exprimés en pureté du minerai de calcite après traitement et perte de minerai pendant le traitement. L'objectif est une pureté aussi élevée que possible avec des pertes aussi faibles que possible. Les résultats sont considérés comme acceptables si la pureté dépasse 99,85 % en masse et les pertes sont inférieures à 5 % en masse.

[108] Les résultats de l'enrichissement du minerai de calcite par les collecteurs A, B et C selon l'invention (Exemples 1 à 3) sont présentés dans le Tableau 1 ci-après : — Tableau 1 —

Exemple 7 : Flottation de carbonate de calcium en conditions drastiques [109] Les essais de flottation sont mis en œuvre dans la cuve de flottation de laboratoire de Outotec.

[110] 800 g de minerai de carbonate de calcium contenant 2,2% en masse d'impuretés (insolubles dans HCl) sont mélangés à 2,4 L d’eau dans la cuvette en plastique de la cuve de flottation. La vitesse d'agitation de la turbine est paramétrée sur 1200 rpm pour s'assurer d'une suspension totale du minerai dans la cuve.

[111] L’essai de flottation standard est mis en oeuvre au pH naturel de la pulpe (pH = 8,9) et une température d'eau du robinet de 19 °C. Lorsque les essais de flottation sont mis en oeuvre dans des conditions dites drastiques, le pH de la suspension est porté à 10 en utilisant de l'hydroxyde de calcium, et l’eau est chauffée jusqu'à 30 °C.

[112] L’enrichissement final est obtenu dans une procédure en deux étapes consécutives de flottation dans la même cuve. La première étape dure 8 minutes et la deuxième étape dure 14 minutes.

[113] Avant chaque étape, la suspension est conditionnée pendant 2 minutes avec le collecteur avant introduction d'air dans la cuve. Le débit d'air est paramétré sur 2 L.min-1.

[114] Pendant l'expérience de flottation, l'écume est régulièrement retirée à l'aide d'une spatule en plastique et collectée pour analyse.

[115] L’échantillon de carbonate purifié est filtré, pesé après séchage, puis analysé. L'attaque à l’acide chlorhydrique est suivie d'un deuxième séchage et d’une pesée pour mesurer la quantité de composés insolubles en milieu acide (silicates restants). L'attaque à HCl a pour objectif d'obtenir une dissolution totale du carbonate de calcium par une dissolution adaptée par une solution concentrée d'acide chlorhydrique (typiquement 10 % en masse dans l'eau). Les minéraux restants qui ne sont pas dissous correspondent aux silicates (impuretés).

[116] L’écume est également rincée et filtrée. Elle est ensuite séchée, pesée, soumise à une attaque à HCl, séchée et pesée à nouveau pour déduire la quantité d'impuretés et les pertes en carbonate de calcium.

[117] Pour obtenir des données de comparaison plus significatives, tous les collecteurs sont dilués à l'isopropanol pour obtenir une teneur en isopropanol de 30 % en masse (comme déterminé par analyse par chromatographie en phase gazeuse) avant d'être utilisés dans l'essai.

[118] Les résultats sont exprimés sous la forme des impuretés éliminées pendant le traitement et de pertes de minerai pendant le traitement. L’objectif est bien entendu d'obtenir une élimination des impuretés aussi importante que possible avec des pertes aussi faibles que possible, mais les résultats sont considérés comme acceptables si l'élimination dépasse 93,2 % en masse et les pertes sont inférieures à 5 % en masse.

[119] Les résultats de l'enrichissement du minerai de calcite dans des conditions normales et drastiques avec le collecteur C selon l'invention (Exemples 3) et les collecteurs comparatifs FC et GC (Exemples 4 et 5) sont présentés dans le Tableau 2 ci-après : - Tableau 2 —

[120] Il a été remarqué que, pour obtenir le niveau d'élimination des impuretés souhaité dans les conditions standard, les collecteurs selon l'art antérieur exigent une dose supérieure de 30% à celle du collecteur selon l'invention. En dépit de cette dose supplémentaire, l'élimination des impuretés chute rapidement dans les conditions drastiques pour les collecteurs de l'art antérieur, tandis que les collecteurs pour utilisation selon la présente invention maintiennent leur activité à un niveau plus qu'acceptable.

Exemple 8 : Collecteur cationique pour enrichissement de minerai de phosphate [121] Un échantillon de minerai de phosphate contenant des impuretés de silice est traité par flottation inverse par écumage. L’essai de flottation est mis en œuvre dans la cuve de flottation de laboratoire fournie par la société Outotec.

[122] 340 g de minerai de phosphate broyé sont mélangés à 2,5 L d’eau dans la cuvette en plastique de la cuve de flottation. La vitesse d'agitation de la turbine est paramétrée sur 1500 rpm pour s'assurer d'une suspension totale du minerai dans la cuve.

[123] 0,34 g d'acide phosphorique (qualité 85 %) est ajouté à la suspension, et l'agitation est poursuivie pendant 3 minutes. 0,17 g d'un collecteur de carbonate commercialisé par CECA S.A. sous la marque Melioran® P312 est ensuite ajouté à la suspension, et l'agitation est maintenue pendant 2 minutes supplémentaires avant démarrage de l'injection d'air. Le débit d'air est paramétré sur 3 L.min'1 et l'écume est récupérée manuellement pendant 2 minutes avant arrêt de l'injection d'air.

[124] 10,2 g de collecteur cationique C (Exemple 3) sont ensuite ajoutés à la suspension et laissés sous agitation pendant 2 minutes avant redémarrage de l'injection d'air. L’écume est collectée manuellement. L’essai est arrêté après 4 minutes de collecte d’écume.

[125] Le minerai restant dans la cuve est ensuite filtré avant d'être séché à l'étuve pendant une nuit.

[126] Le minerai séché est pesé pour déterminer la quantité récupérée, et un échantillon est envoyé pour analyse afin de déterminer précisément la composition après traitement.

[127] Avant enrichissement par flottation inverse par écumage, le minerai (de type fluoro-apatite) contient 43 % en masse de calcite et 17 % en masse de quartz. La teneur en P2O5 n’est que de 13,8 % en masse. L’essai concerne uniquement l'élimination du quartz et une efficacité supérieure à 80 % est considérée comme satisfaisante. Les résultats complets sont néanmoins présentés pour démontrer la compatibilité totale du procédé dans son ensemble et l'obtention d'un enrichissement de P2O5 jusqu'à environ 30 % en masse, ce qui constitue un objectif standard pour l'enrichissement des minerais de phosphate.

[128] Les résultats pour le collecteur C sont fournis dans le Tableau 3 ci-après. — Tableau 3 —

Claims (15)

1. Revendications

   1. Utilisation pour enrichissement de minerai d’au moins un composé de formule générale (1) :

   d) où : R2 est choisi dans le groupe constitué par une liaison directe, un radical alkylène de formule -(CH2)z-, dans lequel z représente un entier compris entre 1 et 10, préférentiellement entre 2 et 6, et le plus préférentiellement 4, un radical alkylène substitué où ledit radical alkylène est substitué par 1 ou 2 groupements -OH, un groupement cycloalkylène, cycloalcénylène ou arylène, R4 est choisi parmi un groupement hydrocarbyle comportant 8 à 24 atomes de carbone, préférentiellement 12 à 24 atomes de carbone et un groupement de formule R6-0-(A’0)w-T-, où R6 représente un groupement hydrocarbyle comportant 8 à 24 atomes de carbone, préférentiellement 12 à 24 atomes de carbone, w représente un entier compris entre 0 et 20, préférentiellement entre 0 et 10 et plus préférentiellement entre 0 et 3, ΑΌ représente un groupement alkylèneoxy comportant 2 à 4 atomes de carbone ; T représente un groupement alkylène comportant entre 1 et 6 atomes de carbone, préférentiellement entre 1 et 4 atomes de carbone, le plus préférentiellement 2 ou 3 atomes de carbone, R5 représente un groupement hydrocarbyle, préférentiellement un groupement alkyle en C1-C4, ou le groupement benzyle, X représente n’importe quel groupement partant décrit dans la littérature utilisé par les agents d'alkylation, et préférentiellement, X est généralement choisi parmi les halogènes, les sulfates, les carbonates, etc., AO représente un groupement alkylèneoxy comportant 2 à 4 atomes de carbone, préférentiellement 2 atomes de carbone, n représente un entier compris entre 1 et 20, plus préférentiellement entre 1 et 10, encore plus préférentiellement entre 1 et 6, bornes incluses, t est égal à 0 ou à 1, y est égal à 0 ou à 1, p est compris entre 1 et 15, préférentiellement entre 1 et 10, plus préférentiellement entre 1 et 5, G représente un groupement de formule (III)

   (III) dans laquelle B est choisi parmi les groupements alkyle comportant entre 1 et 4 atomes de carbone et le groupement benzyle, s est égal à 1, 2 ou 3, préférentiellement à 2 ou 3, et R5, X, et t sont tels que définis ci-avant, et où le groupement -(CH2)s- représente un espaceur entre les deux atomes d'azote auxquels il est lié.
2. 2. Utilisation selon la revendication 1, où ledit produit répond à la formule générale (1A) :

   (1 A) où AO, n, p, t, R2, R4, R5 et X sont tels que définis dans la revendication 1.
3. 3. Utilisation selon la revendication 2, où : R2 est choisi dans le groupe constitué par un radical alkylène de formule -(CH2)z-, dans lequel z représente un entier compris entre 1 et 10, préférentiellement entre 2 et 6, et le plus préférentiellement 4, R4 est choisi parmi un groupement hydrocarbyle comportant entre 8 et 24 atomes de carbone, préférentiellement entre 12 et 24 atomes de carbone, et AO, n, p, t, R5 et X sont tels que définis selon la revendication 2.
4. 4. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, où les composés préférés de formule (1) sont ceux où tous les nombres « t » sont égaux à 1, et R5 est choisi parmi les groupements méthyle et éthyle, tous les autres groupements variables et entiers étant tels que définis selon l'une quelconque des revendications 1 à 3.
5. 5. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, où les composés préférés de formule (1) sont ceux où tous les nombres « n », indépendamment les uns des autres, sont choisis de façon identique ou différente entre 1 et 6, bornes incluses, p est compris entre 1 et 10, bornes incluses, et tous les autres groupements variables et entiers sont tels que définis selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.
6. 6. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour l'enrichissement des minerais choisis parmi les carbonates de calcium, les carbonates de magnésium, les phosphates et les minerais de fer, et préférentiellement pour l'enrichissement des minerais de carbonate de calcium.
7. 7. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, où les minerais à enrichir sont choisis parmi les carbonates de calcium et les matières contenant des carbonates de calcium, préférentiellement calcaire, craie, marbre, calcite, carbonates de calcium contenant des métaux alcalino-terreux, carbonates de magnésium, carbonates de béryllium, carbonates de strontium, carbonates de baryum, carbonates de radium, et leurs mélanges.
8. 8. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, où les minerais à enrichir sont choisis parmi les suivants : wollastonite, barite, oxydes de titane, kaolin, argiles kaolinitiques, argiles kaolinitiques calcinées, montmorillonite, sépiolite, talc, terres de diatomées, oxydes d'aluminium, oxydes d'aluminium contenant d'autres éléments, ainsi que tous les autres oxydes, sulfates et sulfures, tels que les oxyde de zinc, dioxydes de zirconium, dioxyde d'étain, carbonate de plomb, sulfate de baryum, et sulfure de zinc, incluant des mélanges de deux ou plus des précédents en toutes proportions.
9. 9. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, où les minerais à enrichir sont choisis parmi le chlorure de potassium, les minerais contenant des métaux, où « métaux » désigne le fer, le platine, l'aluminium, le nickel, le cuivre, etc.
10. 10. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, où les minéraux incluent les suivants : graphite insoluble, sulfures de fer, oxydes de fer, hydroxydes de fer et oxyhydroxydes de fer, silice, silicates, mica, argiles, potasse, etc., ainsi que leurs mélanges, préférentiellement le quartz.
11. 11. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, où au moins un produit de type collecteur, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, ajouté au processus de flottation, présente une teneur comprise entre 10 ppm et 5000 ppm, préférentiellement entre 20 ppm et 2000 ppm, plus préférentiellement entre 30 ppm et 1000 ppm, et le plus préférentiellement entre 50 ppm et 800 ppm en masse par rapport à la quantité des minerais à enrichir.
12. 12. Pulpe de flottation comprenant de l’eau, du minerai contenant des impuretés et au moins un produit selon l’une quelconque des revendications 1 à 5.
13. 13. Pulpe de flottation selon la revendication 12, comprenant au moins l'une des caractéristiques suivantes, préférentiellement les deux : - une proportion massique de solides dans la pulpe comprise entre 5 % en masse et 50 % en masse, préférentiellement entre 10 % en masse et 40 % en masse et plus préférentiellement entre 15 % en masse et 35 % en masse, - une teneur en collecteur comprise entre 0,001 % en masse et 0,5 % en masse, préférentiellement entre 0,002 % en masse et 0,2 % en masse, et plus préférentiellement entre 0,003 % en masse et 0,1 % en masse, et le plus préférentiellement entre 0,005 % en masse et 0,08 % en masse par rapport à la proportion massique de solides de la pulpe.
14. 14. Boues de minerai comprenant des impuretés flottées, préférentiellement de silicates, et au moins un produit de type collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.
15. 15. Boues de minerai selon la revendication 14, comprenant entre 50% en masse et 99,995 % en masse, et préférentiellement entre 80 % en masse et 99,9 % en masse d'impuretés flottées, et entre 0,005 % en masse et 35 % en masse, préférentiellement entre 0,05 % en masse et 5 % en masse, d'au moins un collecteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, par rapport à la masse totale des boues de minerai séchées.