Procedimiento de flotación con espuma para la preparación de silicatos y carbonatos de metal alcalinotérreo usando un agente de recogida que comprende al menos una polialquilenimina hidrófobamente modificada.

Procedimiento para separar silicatos y carbonatos de metal alcalinotérreo,

caracterizado porque dichoprocedimiento comprende las siguientes etapas:a) proporcionar al menos un material mineral que comprende al menos un silicato y al menos uncarbonato de metal alcalinotérreo, teniendo dicho material mineral una mediana ponderada deldiámetro de grano en el intervalo de desde 5 hasta 1000 mm;

b) proporcionar al menos una polialquilenimina hidrófobamente modificada, en la que:

i) la polialquilenimina se modifica hidrófobamente mediante sustitución de la totalidad o parte de loshidrógenos de sus grupos amino primario y/o secundario por grupo funcional R, en el que Rcomprende un grupo arilo y/o alquilo lineal o ramificado o cíclico, y contiene de 1 a 32 átomos decarbono;

ii) antes de la modificación, la polialquilenimina tiene al menos 3 unidades de repetición dealquilenimina y un peso molecular de entre 140 y 100.000 g/mol;

iii) la modificación de la polialquilenimina da como resultado un aumento de la cantidad de Catómico, con respecto a la polialquilenimina no modificada, de entre el 1 y el 80%;

c) poner en contacto dicho(s) material(es) mineral(es) de la etapa a) con dicha(s) polialquilenimina(s)hidrófobamente modificada(s) de la etapa b), en una o más etapas, en un entorno acuoso para formaruna suspensión acuosa que tiene un pH de entre 7 y 10;

d) hacer pasar un gas a través de la suspensión de la etapa c);

e) recuperar un producto que contiene carbonato de metal alcalinotérreo y un producto que contienesilicato de la suspensión, en el que se concentran partículas que comprenden silicato hidrofobizadasen una espuma sobrenadante en la superficie de la suspensión;

f) aumentar el pH de la fracción de silicato de la etapa e) en un entorno acuoso en al menos 0,5unidades de pH para desorber la totalidad o parte de la(s) polialquilenimina(s) hidrófobamentemodificada(s) de la fracción de silicato y extraer la(s) polialquilenimina(s) hidrófobamentemodificada(s) al interior de un líquido de lavado, y

g) tratar la fracción líquida de la etapa f) con un ácido para reducir el pH de esta fracción líquida en almenos 0,5 unidades de pH para recuperar una polialquilenimina/polialquileniminas hidrófobamentemodificada(s) adecuada(s) para su uso como polialquilenimina(s) hidrófobamente modificada(s) de laetapa b).

Procedimiento de flotación con espuma para la preparación de silicatos y carbonatos de metal alcalinotérreo usando un agente de recogida que comprende al menos una polialquilenimina hidrófobamente modificada La presente invención se refiere al campo de tecnologías implementadas con el fin de separar selectivamente silicatos y carbonatos de metal alcalinotérreo mediante flotación con espuma.

Un primer objeto de la presente invención reside en un procedimiento para separar silicatos y carbonatos de metal alcalinotérreo, caracterizado porque dicho procedimiento comprende las siguientes etapas:

a) proporcionar al menos un material mineral que comprende al menos un silicato y al menos un carbonato de metal alcalinotérreo, teniendo dicho material mineral una mediana ponderada del diámetro de grano en el intervalo de desde 5 hasta 1.000 μm;

b) proporcionar al menos una polialquilenimina hidrófobamente modificada, en la que:

i) la polialquilenimina se modifica hidrófobamente mediante sustitución de la totalidad o parte de los hidrógenos de sus grupos amino primario y/o secundario por grupo funcional R, en el que R comprende un grupo arilo y/o alquilo lineal o ramificado o cíclico, y contiene de 1 a 32 átomos de carbono;

ii) antes de la modificación, la polialquilenimina tiene al menos 3 unidades de repetición de alquilenimina y un peso molecular de entre 140 y 100.000 g/mol;

iii) la modificación de la polialquilenimina da como resultado un aumento de la cantidad de C atómico, con respecto a la polialquilenimina no modificada, de entre el 1 y el 80%;

c) poner en contacto dicho (s) material (es) mineral (es) de la etapa a) con dicha (s) polialquilenimina (s) hidrófobamente modificada (s) de la etapa b) , en una o más etapas, en un entorno acuoso para formar una suspensión acuosa que tiene un pH de entre 7 y 10;

d) hacer pasar un gas a través de la suspensión de la etapa c) ;

e) recuperar un producto que contiene carbonato de metal alcalinotérreo y un producto que contiene silicato de la suspensión, en el que se concentran partículas que comprenden silicato hidrofobizadas en una espuma sobrenadante en la superficie de la suspensión;

f) aumentar el pH de la fracción de silicato de la etapa e) en un entorno acuoso en al menos 0, 5 unidades de pH para desorber la totalidad o parte de la (s) polialquilenimina (s) hidrófobamente modificada (s) de la fracción de silicato y extraer la (s) polialquilenimina (s) hidrófobamente modificada (s) al interior de un líquido de lavado, y

g) tratar la fracción líquida de la etapa f) con un ácido para reducir el pH de esta fracción líquida en al menos 0, 5 unidades de pH para recuperar una polialquilenimina/polialquileniminas hidrófobamente modificada (s) adecuada (s) para su uso como polialquilenimina (s) hidrófobamente modificada (s) de la etapa b) .

Un segundo objeto de la presente invención reside en un producto que contiene silicato obtenido mediante el procedimiento de la invención.

Un tercer objeto de la presente invención reside en un producto que contiene un carbonato de metal alcalinotérreo obtenido mediante el procedimiento de la invención.

Un cuarto objeto de la presente invención reside en el uso del producto que contiene silicato de la invención en aplicaciones de cemento, hormigón o vidrio.

Un quinto objeto de la presente invención reside en el uso del producto que contiene carbonato de metal alcalinotérreo de la invención en aplicaciones de papel, pintura, plástico, cosméticos y de tratamiento del agua.

Los carbonatos de metal alcalinotérreo tales como dolomita y carbonato de calcio, y especialmente su polimorfo calcita, y los silicatos, tales como sílice, mica y feldespato, se encuentran a menudo en asociación entre sí en rocas sedimentarias tales como mármol y piedra caliza. La separación de estos minerales para dar tanto una fracción de carbonato de metal alcalinotérreo utilizable como una fracción de silicato utilizable es de gran interés para la industria, porque ambos productos encuentran aplicaciones en una amplia variedad de dominios similares pero también diferentes.

El carbonato de calcio, por ejemplo, se usa ampliamente como carga o pigmento en hojas de papel de base y/o en formulaciones de recubrimiento de papel. Se implementa igualmente en las industrias del plástico, la pintura, el tratamiento del agua y la cosmética.

Los silicatos se emplean especialmente en aplicaciones de cerámica, hormigón y cemento. Mezclas minerales que comprenden ciertas concentraciones de silicatos encuentran uso en aplicaciones agrícolas. Como algunas de estas aplicaciones requieren procesamiento a altas temperaturas, existen requerimientos para limitar el contenido en compuestos orgánicos volátiles asociado con los aductos implementados. La industria del cemento tiene el requerimiento particular de limitar el uso de aditivos que inducen la formación de espuma durante el procesamiento, tal como durante la producción de caminos de piedras.

Los métodos más comunes para separar el carbonato de metal alcalinotérreo, tal como carbonato de calcio, y silicatos unos de otros implican separaciones físico-químicas por medio de las cuales en primer lugar se tritura la roca sedimentada y luego se somete a flotación con espuma en un entorno acuoso empleando un medio que confiere selectivamente hidrofobia a las fracciones que comprenden silicato del material triturado para permitir que tales componentes floten por asociación con un gas. Otro método confiere selectivamente hidrofobia a fracciones de carbonato de metal alcalinotérreo del material triturado para permitir que tales componentes floten y/o se recojan por un gas. En la presente invención, las fracciones que comprenden carbonato de metal alcalinotérreo y que comprenden silicato se separan mediante flotación de la fracción que comprende silicato, que entonces se recoge, y mediante recuperación de la fracción que comprende carbonato de metal alcalinotérreo sin flotar del material mineral.

Los medios para proporcionar hidrofobia a los silicatos en los procedimientos de flotación con espuma son numerosos y se conocen bien en la técnica, incluyendo a partir del documento US 3.990.966, que se refiere a 1hidroxietil-2-heptadecenil-glioxalidina, 1-hidroxietil-2-alquilimidazolinas y derivados de sal de la imidazolina en este aspecto. El documento CA 1 187 212 da a conocer aminas cuaternarias o sales de las mismas para uso como agentes de recogida de silicato.

El documento WO 2008/084391 describe un procedimiento para la purificación de minerales que comprenden carbonato de calcio que comprende al menos una etapa de flotación, caracterizado porque esta etapa implementa al menos un compuesto de metosulfato de imidazolina cuaternaria como agente de recogida.

El documento US 3.260.365 A se refiere a polialquileno-poliaminas ramificadas y a derivados de las mismas y a métodos de uso de las mismas.

El documento GB 1 343 957 A se refiere a métodos de flotación de mena para menas de óxido de niobio que contienen lodos tales como pirocloro, microlita o perovskita, y a menas enriquecidas mediante tales métodos.

El documento US 2.569.417 A se refiere a un procedimiento de flotación con espuma usando como promotores o agentes de recogida polialquileno-poliaminas N-alquiladas, N’-aciladas, siendo el grupo acilo el de un agente acilante de ácido graso.

El documento US 2.356.821 A se refiere a un procedimiento de flotación con espuma de separación de compuestos valiosos de mena de fosfato de ganga silícea ácida.

El documento US 3.259.242 A se refiere a un procedimiento de flotación con espuma para beneficiar una mezcla de apatita macrocristalina-calcita que comprende someter una mezcla que contiene partículas diferenciadas de apatita macrocristalina y calcita a flotación catiónica a un pH inferior a 7, 0, y recoger por separado una apatita macrocristalina, como concentrado de flotación que contiene una cantidad sustancialmente inferior de calcita en comparación con dicha mezcla, y una cola que contiene una cantidad sustancialmente superior de calcita en comparación con dicha mezcla.

El documento US 3.425.549 A se refiere a un procedimiento de flotación con espuma para beneficiar materiales de mena, tales como roca de fosfato, que contienen material silíceo, tal como sílice, en el que se somete el material de mena a flotación con espuma en presencia de una cantidad minoritaria de un agente de recogida tal como un polímero lineal de 1, 2-alquilenimina.

El documento US 6.138.835 A se refiere a un método de recuperación de petalita a partir de una mezcla que comprende petalita y minerales de feldespato que... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para separar silicatos y carbonatos de metal alcalinotérreo, caracterizado porque dicho procedimiento comprende las siguientes etapas:

a) proporcionar al menos un material mineral que comprende al menos un silicato y al menos un carbonato de metal alcalinotérreo, teniendo dicho material mineral una mediana ponderada del diámetro de grano en el intervalo de desde 5 hasta 1000 μm;

b) proporcionar al menos una polialquilenimina hidrófobamente modificada, en la que:

i) la polialquilenimina se modifica hidrófobamente mediante sustitución de la totalidad o parte de los hidrógenos de sus grupos amino primario y/o secundario por grupo funcional R, en el que R comprende un grupo arilo y/o alquilo lineal o ramificado o cíclico, y contiene de 1 a 32 átomos de carbono;

ii) antes de la modificación, la polialquilenimina tiene al menos 3 unidades de repetición de alquilenimina y un peso molecular de entre 140 y 100.000 g/mol;

iii) la modificación de la polialquilenimina da como resultado un aumento de la cantidad de C atómico, con respecto a la polialquilenimina no modificada, de entre el 1 y el 80%;

c) poner en contacto dicho (s) material (es) mineral (es) de la etapa a) con dicha (s) polialquilenimina (s) hidrófobamente modificada (s) de la etapa b) , en una o más etapas, en un entorno acuoso para formar una suspensión acuosa que tiene un pH de entre 7 y 10;

d) hacer pasar un gas a través de la suspensión de la etapa c) ;

e) recuperar un producto que contiene carbonato de metal alcalinotérreo y un producto que contiene silicato de la suspensión, en el que se concentran partículas que comprenden silicato hidrofobizadas en una espuma sobrenadante en la superficie de la suspensión;

f) aumentar el pH de la fracción de silicato de la etapa e) en un entorno acuoso en al menos 0, 5 unidades de pH para desorber la totalidad o parte de la (s) polialquilenimina (s) hidrófobamente modificada (s) de la fracción de silicato y extraer la (s) polialquilenimina (s) hidrófobamente modificada (s) al interior de un líquido de lavado, y

g) tratar la fracción líquida de la etapa f) con un ácido para reducir el pH de esta fracción líquida en al menos 0, 5 unidades de pH para recuperar una polialquilenimina/polialquileniminas hidrófobamente modificada (s) adecuada (s) para su uso como polialquilenimina (s) hidrófobamente modificada (s) de la etapa b) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho carbonato de metal alcalinotérreo de la etapa a) es un carbonato de calcio y/o magnesio, y más preferiblemente es un carbonato de calcio tal como mármol o dolomita que contiene carbonato de calcio.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque dicho silicato de la etapa a) es una sílice, mica

o feldespato, y preferiblemente es un cuarzo.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la razón en peso de dicho (s) carbonato (s) de metal alcalinotérreo:silicato (s) en el material mineral de la etapa a) es de desde 0, 1:99, 9 hasta 99, 9:0, 1, y preferiblemente desde 80:20 hasta 99:1.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la totalidad de dichos carbonatos de metal alcalinotérreo y dichos silicatos representa al menos el 95%, preferiblemente el 98%, en peso con respecto al peso total de dicho material mineral.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicho material mineral tiene una mediana ponderada del diámetro de grano en el intervalo de desde 5 hasta 500 μm, preferiblemente de desde 7 hasta 350 μm en la etapa a) .

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque dicho material mineral comprende un adyuvante de trituración no iónico o catiónico.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque dicha polialquilenimina es lineal o ramificada antes de la modificación, y preferiblemente es ramificada antes de la modificación.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque antes a la modificación, dicha polialquilenimina tiene un peso molecular de desde 140 hasta 50.000 g/mol, y preferiblemente de desde 140 hasta

25.000 g/mol.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la razón de las funciones amina primaria, secundaria y terciaria en las polietileniminas ramificadas antes de la modificación está en el intervalo de 1:0, 86:0, 42 a 1:1, 7:1, 7.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque dicha polialquilenimina es una polietilenimina.

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque dicho (s) grupo (s) funcional (es) R de dicha polialquilenimina hidrófobamente modificada comprende (n) grupos oxígeno, carboxilo, hidroxilo y/o nitrógeno.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque dicho (s) grupo (s) funcional (es) R de dicha polialquilenimina hidrófobamente modificada se selecciona (n) del grupo que consiste en amidas o aminas grasas lineales o ramificadas, amidas o aminas cíclicas, y mezcla de las mismas, y más preferiblemente es una amina grasa lineal o ramificada, una amida cíclica o una mezcla de las mismas.

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque dicho (s) grupo (s) funcional (es) R de dicha polialquilenimina hidrófobamente modificada es/son amida (s) grasa (s) C1 a C32, incluso más preferiblemente amida (s) grasa (s) C5 a C18 y lo más preferiblemente amida (s) grasa (s) lineal (es) C5 a C14.

15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque entre el 1 y el 30% en número de los grupos R son un alcoxilato, en cuyo caso dicho alcoxilato es preferiblemente un etoxilato, más preferiblemente con de 10 a 50 grupos óxido de etileno.

16. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque dicha polialquilenimina hidrófobamente modificada se añade en una cantidad de desde 50 hasta 5.000 ppm, y preferiblemente desde 100 hasta 1.500 ppm, basándose en el peso seco total de dicho material mineral de la etapa a) .

17. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque dicha polialquilenimina hidrófobamente modificada se añade en una cantidad de desde 5 hasta 50 mg de dicha polialquilenimina hidrófobamente modificada/m2, preferiblemente de desde 10 hasta 45 mg de dicha polialquilenimina hidrófobamente modificada/m2 de silicato en dicho material mineral de la etapa a) .

18. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque la suspensión acuosa formada en la etapa c) tiene un contenido en sólidos de entre el 5 y el 60%, y preferiblemente de entre el 20 y el 55%, en peso seco con respecto al peso de la suspensión acuosa total.

19. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque el gas de la etapa d) es aire.

20. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque durante la etapa d) , la suspensión tiene una temperatura de entre 5 y 90ºC, y preferiblemente de entre 25 y 50ºC.

21. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque en la etapa f) se aumenta el pH de la fracción de silicato de la etapa e) en un entorno acuoso en al menos 1 unidad de pH.

22. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se aumenta el pH de la fracción de silicato en un entorno acuoso por encima de un pH de 10.

23. Procedimiento según la reivindicación 21 ó 22, caracterizado porque en la etapa g) se trata la fracción líquida de la etapa f) con un ácido para reducir el pH de esta fracción líquida en al menos 1 unidad de pH.

24. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 21 a 23, caracterizado porque la etapa f) va seguida por una etapa h) , que tiene lugar antes, durante o después de cualquier etapa g) , de concentrar la fracción líquida de la etapa f) mecánica y/o térmicamente.

25. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 21 a 24, caracterizado porque después de la modificación del pH, se separa dicho producto que contiene silicato de la fase líquida y se seca, comprendiendo posteriormente menos del 30%, preferiblemente menos del 50% y más preferiblemente menos del 66%, en peso de dicha polialquilenimina hidrófobamente modificada con respecto a la cantidad de polialquilenimina hidrófobamente

modificada antes de la modificación del pH.

26. Procedimiento según la reivindicación 23, caracterizado porque se implementa una polialquilenimina hidrófobamente modificada recuperada en la etapa g) como la polialquilenimina hidrófobamente modificada de la etapa b) , implementándose preferiblemente dicha polialquilenimina hidrófobamente modificada recuperada en una cantidad que representa al menos el 30%, preferiblemente al menos el 50% y más preferiblemente al menos el 66%

en peso de dicha polialquilenimina hidrófobamente modificada de la etapa b) .