MXJL06000033A - Reactivos colectores nanometricos para la flotacion de minerales y metodo de produccion. - Google Patents

Abstract

Esta patente se refiere a un proceso de flotacion ampliamente usado para la separacion y recuperacion de particulas en la industria de los minerales, carbon, papel y en tratamiento de aguas, mismo que se lleva acabo en reactores donde las particulas suspendidas en agua se mezclan con burbujas de aire, para que aquellas particulas con superficie hidrofobica tengan la posibilidad de adherirse sobre la burbuja de aire.

Description

"REACTIVOS COLECTORES NANOMÉTRICOS PARA LA FLOTACIÓN DE MINERALES Y MÉTODO DE PRODUCCIÓN" ANTECEDENTES El proceso de flotación es ampliamente usado para la separación y recuperación de partículas en la industria de los minerales, carbón, papel y en tratamiento de aguas. Este proceso se lleva a cabo en reactores denominados comúnmente celdas donde las partículas suspendidas en agua se mezclan con burbujas de aire, para que aquellas partículas con superficie hidrofóbica tengan la posibilidad de adherirse sobre la burbuja de aire. Esta superficie hidrofóbica en la partícula, se logra con la adsorción de reactivos químicos denominados colectores ? promotores sobre la superficie. Estos colectores se añaden al proceso de flotación y su estructura molecular, está compuesta de un grupo no polar y un grupo polar, el cual puede ser de carácter catiónico, aniónico ? no iónico. La adsorción de los colectores sobre la superficie mineral, es de tal forma que su grupo polar se orienta hacia la superficie; mientras que, su grupo no polar se orienta hacia el agua.

Los reactivos colectores, particularmente los que se emplean en la industria de los minerales sulfuros metálicos, son de bajo peso molecular, por lo que se requiere la adsorción de relativamente un alto número de moléculas del colector para hidrofobizar la superficie de las partículas de sulfuros metálicos. El número de colectores adsorbidos sobre la superficie de las partículas, que se denomina densidad de adsorción, es determinante para que la partícula se adhiera a la burbuja de aire. A mayor densidad de adsorción aumenta la posibilidad de adherencia de la partícula a la burbuja de aire; con ello, aumenta la eficiencia de recuperación de partículas en el proceso de flotación.

En la industria de los minerales no metálicos, se emplean colectores aniónicos y catiónicos, que tienen un peso molecular mayor a los empleados en la de los minerales sulfuros metálicos; aún así, también se necesitan de un alto número de moléculas del colector para hidrofobizar la superficie de partículas, debido a su alta capa de hidratación. Esta problemática se ha resuelto en parte con el diseño de reactivos colectores, que se basa en la solubilización de los colectores aniónicos ó catiónicos en gotas de aceite de tamaño micrométrico. DESCRIPCIÓN DEL INVENTO El presente invento es sobre el diseño de reactivos colectores y su preparación, para la industria de los minerales, carbón, papel y en tratamiento de aguas, diferentes a los colectores convencionales que se comercializan actualmente, dado que están constituidos por una parte no polar hidrofóbica de tamaño nanométrico, con superficies que contienen grupos polares y no polares. La parte no polar hidrofóbica de estos nuevos colectores está constituido por queroseno; pero, puede ser un aceite no polar similar al queroseno, como el diesel, petróleo, etc. Estos colectores tienen la particularidad de proporcionar un área hidrofóbica más alta a una baja densidad de adsorción, a la superficie de partículas minerales, que los colectores convencionalmente utilizados en la flotación de partículas. La figura 1 presenta el orden del tamaño de los colectores que se han diseñado, que es aproximadamente 150 nanométros de radio.

Descripción de las figuras: En la figura 1 podemos apreciar la función de distribución de probabilidad P(r) de encontrar un colector de tamaño manométrico con radio "r" en la solución queroseno-agua-alcohol-xantato amílico de potasio. En las abscisas el logaritmo natural del radio en nanómetros.

La parte polar de estos nuevos colectores puede estar compuesta de grupos aniónicos-no iónicos, grupos catiónicos-no iónicos ó grupos catiónicos-aniónicos-no iónicos, dependiendo del tipo de moléculas que se utilicen en la preparación del colector. Las moléculas con el grupo polar aniónico pueden ser reactivos químicos que se comercializan comúnmente para la flotación de minerales sulfuros metálicos como los xantatos, ditiofosfatos, ditiofosfinatos, hidroxamatos, mercaptanos, etc. Sin embargo, el diseño de los nuevos colectores no está limitado al uso de estos reactivos químicos; también, se pueden utilizar otros tipos de moléculas con cadenas alquílicas lineales y grupos polares aniónicos distintos a los que presentan los reactivos anteriores. Estos reactivos químicos, se pueden emplear de manera individual ó combinadas, para la preparación de los colectores manométricos con grupos aniónicos en su superficie.

En cuanto a las moléculas con el grupo polar catiónico, para la preparación de los colectores manométricos con grupos catiónicos en su superficie, se pueden emplear reactivos químicos como las aminas, que se aplican en la flotación de minerales no metálicos. Las moléculas no iónicas, para la superficie del colector nanométrico, pueden ser cualquier tipo de alcohol con una cadena alquílica lineal, como el butanol, hexanol, octanol, etc. En el diseño de los colectores se pueden emplear un solo tipo o varios tipos de alcoholes con cadena alquílica lineal.

Para el diseño de los colectores manométricos con grupos polares aniónicos, catiónicos y no iónicos en su superficie, se emplean moléculas con grupos polares aniónicos, catiónicos y un alcohol ó alcoholes utilizando los reactivos químicos de la familia de los xantatos, ditiofosfatos, mercaptanos, hidroxamatos, etc, así como los reactivos químicos que contienen aminas.

El diseño del colector está basado en la solubilización de las moléculas con grupo polar, en gotas de tamaño nanométrico de queroseno, empleando moléculas de alcohol como estabilizador de las gotas nanométricas de queroseno. En este diseño, la superficie de las gotas de queroseno, está compuesta de grupos OH no polares, que provienen del alcohol, y de grupos polares iónicos derivados de los reactivos químicos polares utilizados en la preparación. Con esta configuración molecular en la superficie de la gota, los grupos polares se adsorben sobre la superficie de partículas minerales promoviendo la adherencia entre la gota de queroseno y la partícula.

La preparación de estos nuevos colectores es a través de la dispersión de queroseno ? , aceite no polar en agua, con una agitación a muy alta velocidad, en la presencia de cantidades específicas de alcohol y de los reactivos con moléculas que contienen los grupos polares aniónicas y/o catiónicas. Para la agitación de la mezcla agua, queroseno, alcohol y reactivos de compuestos iónicos, se ha empleado un mezclador de tipo micro emulsificador. En la preparación de 100 mililitros, se ha agitado la mezcla a una velocidad de agitación de hasta 10,000 revoluciones por minuto. Para la preparación de los colectores a un mayor volumen, la velocidad de agitación deberá ser menor.

Para la preparación de colectores manométricos con grupos polares aniónicos y no iónicos en su superficie, el reactivo químico que tienen las moléculas con grupo polar aniónico, se disuelve en agua para preparar una solución, que se mezcla con el alcohol y el queroseno. En la preparación de los colectores manométricos con grupos polares catiónicos y no iónicos en su superficie, el reactivo que contiene las moléculas con el grupo polar catiónico, se disuelve en queroseno para formar la solución que se mezcla con agua y alcohol. La disolución del reactivo con moléculas que tienen el grupo polar catiónico, también, se puede disolver en el alcohol.

La preparación de los colectores manométricos con grupos polares aniónicos, catiónicos y no iónicos en su superficie, es a partir de la combinación del agua que tiene el reactivo con moléculas con grupo polar aniónico, con el queroseno que contiene el reactivo con moléculas con grupo polar catiónico y un alcohol ó alcoholes con cadenas alquílicas lineales. En este caso, el queroseno no sólo puede contener al reactivo con moléculas con grupo polar catiónico, sino también reactivos con moléculas con grupo polar aniónico. Asimismo, el alcohol puede contener estos reactivos, dada la alta solubilidad de los mismos en el alcohol.

El invento puede ser aplicado de diferentes maneras, por ejemplo: Se ha preparado un colector nanométrico con grupos polares aniónicos y no iónicos en su superficie, a partir de una solución acuosa que contiene el reactivo con moléculas con grupo polar aniónico xantato amílico de potasio, queroseno y alcohol butílico. Este colector se ha empleado en la flotación de un mineral de cobre con 0.5% cobre como sulfuro de cobre. El mineral se molió a un 80% con un tamaño menor a 150 micrómetros. Para la flotación, se ha empleado 5 gramos del colector nanométrico por tonelada de mineral de cobre. Los resultados de la recuperación acumulada de cobre con respecto al tiempo de flotación, se presentan en la figura 2; mientras que en la figura 3 se muestra la relación entre la recuperación y grado acumulado de cobre en el concentrado de flotación.

En la figura 2 vemos la recuperación de cobre en función del tiempo de flotación en un mineral molido que contiene 0.4% cobre. Para la recuperación de cobre en la flotación, se emplearon 5 gramos de colector nanométrico con grupo polar aniónico y no iónico por tonelada de mineral de cobre. En este caso el grupo polar aniónico se obtuvo del reactivo xantato amílico de potasio disuelto en agua, que se mezcló con queroseno y alcohol butílico. En la figura 3 vemos el grado y recuperación de cobre en concentrado de flotación en un mineral molido que contiene 0.4% cobre. Para la recuperación de cobre en la flotación, se emplearon 5 gramos de colector nanométrico con grupo polar aniónico y no iónico por tonelada de mineral de cobre. En este caso el grupo polar aniónico se obtuvo del reactivo xantato amílico de potasio disuelto en agua, que se mezcló con queroseno y alcohol butílico.

En otro ejemplo, tenemos que se ha preparado un colector nanométrico con grupos polares catiónicos y no iónicos en su superficie, a partir de queroseno que contiene el reactivo con moléculas con grupo polar catiónico amina tetradecílica, agua y alcohol butílico. Este colector se ha empleado en la flotación de un mineral con 0.04% molibdeno como sulfuro de molibdeno. El mineral se molió a un 80% con un tamaño menor a 150 micrómetros. Para la flotación, se ha empleado 5 gramos del colector nanométrico por tonelada de mineral de cobre. Los resultados de la recuperación acumulada de molibdeno con respecto al tiempo de flotación, se presentan en la figura 4; mientras que en la figura 5 se muestra la relación entre la recuperación y grado acumulado de molibdeno en el concentrado de flotación.

En la figura 4 vemos la recuperación de molibdeno en función del tiempo de flotación en un mineral molido que contiene 0.04% molibdeno. Para la recuperación de molibdeno en la flotación, se emplearon 5 gramos de colector nanométrico con grupo polar catiónico y no iónico por tonelada de mineral. En este caso el grupo polar catiónico se obtuvo del reactivo amina tetradecílica disuelto en queroseno, que se mezcló con agua y alcohol butílico.

En la figura 5 vemos el grado y recuperación de molibdeno en concentrado de flotación en un mineral molido que contiene 0.04% molibdeno. Para la recuperación de molibdeno en la flotación, se emplearon 5 gramos de colector nanométrico con grupo polar catiónico y no iónico por tonelada de mineral. En este caso el grupo polar catiónico se obtuvo del reactivo amina tetradecílica disuelto en queroseno, que se mezcló con agua y alcohol butílico.

Claims (2)

REINVIDICACIONES Habiendo descrito suficientemente nuestra invención, consideramos como una novedad y por lo tanto reclamamos como de nuestra exclusiva propiedad, lo contenido en las siguientes cláusulas:

1. Reactivos químicos, que en la industria de la concentración de minerales se conocen como colectores, constituidos por gotas de líquido con características no polares de tamaño nanométrico, que contienen en su superficie especies de carácter catiónico, aniónico y no iónico.

2. Estos colectores son preparados agitando a muy alta velocidad una mezcla compuesta por el líquido no polar y agua, que contiene un alcohol y substancias conocidas como tensioactivos, donde este tensioactivo posee grupos aniónicos ó catiónicos en su molécula.