Procedimiento de clasificación de materia mineral en presencia de aditivos que contienen glicerol, productos obtenidos y sus usos.

Procedimiento de clasificación de materia mineral, caracterizado porque dicho procedimiento implementa las siguientes etapas:

a) suministrar al menos una materia mineral que comprende dolomita, o talco, o dióxido de titanio, o alúmina, o caolín, o carbonato de calcio, 5 o sus mezclas;

b) suministrar al menos un aditivo auxiliar de clasificación

(i) que consiste en glicerol, en forma acuosa o pura, o

(ii) que consiste en glicerol con uno o más de los siguientes agentes: etilenglicol, monopropilenglicol, trietilenglicol, un ácido inorgánico o una sal de ácido inorgánico, ácido fórmico o cítrico o una sal de ácido fórmico o cítrico, un poliácido orgánico o una sal de poliácido orgánico, una alcanolamina, una poli(etilenimina), un polímero de polialquilenglicol de masa molecular en peso entre 200 g/mol y 20.000 g/mol, de manera preferible entre 600 g/mol y 6.000 g/mol, un glúcido que tiene una raíz cuadrada media del radio de giro igual a o menor que el radio modal de la materia mineral, uno o más poligliceroles, estando el agente o agentes en forma acuosa o pura, o

(iii) que comprende uno o más poligliceroles en ausencia de glicerol.

c) poner en contacto, una o varias veces, la materia mineral de la etapa a) con el aditivo auxiliar de clasificación de la etapa b) en una o más etapas de trituración en seco y/o de mezclado en seco;

d) efectuar al menos una etapa de clasificación de la materia mineral obtenida en la etapa c) en un ambiente gaseoso, para obtener al menos dos fracciones de partículas de diferentes tamaños de partícula promedio;

e) eventualmente repetir las etapas c) y/o d) en toda o parte de la materia mineral clasificada resultante de la etapa d).

Procedimiento de clasificación de materia mineral en presencia de aditivos que contienen glicerol, productos obtenidos y sus usos.

La industria minera es una gran consumidora de productos químicos. Estos productos se utilizan en las diferentes etapas de transformación/modificación/tratamiento a las que se someten las materias minerales. Una etapa de clasificación de materia mineral de acuerdo con el tamaño de partículas, que depende en parte del grado de dispersión de la materia mineral en un medio gaseoso, y cuyo carbonato de calcio natural representa un ejemplo privilegiado debido a sus usos múltiples, constituye una de estas etapas.

El experto en la técnica responsable de implementar una etapa de clasificación de materia mineral en un clasificador de aire sabe que una clasificación ineficaz reduce sustancialmente la productividad de su método global. Particularmente, cuando las partículas a clasificar son finas, del orden de una micra, estas partículas tienden a combinarse en el ambiente hidrófobo que representa el aire, formando de este modo aglomerados. Existe un riesgo de que tales aglomerados puedan clasificarse con las partículas de tamaño equivalente al tamaño del aglomerado, y no con las partículas de tamaño equivalente al de las partículas primarias que forman el aglomerado. El experto en la técnica continúa por tanto buscando aditivos que puedan incrementar la eficacia de la clasificación, particularmente evitando el fenómeno de aglomeración, permitiendo al mismo tiempo el uso del producto clasificado en diversos ambientes, tales como, por ejemplo, los ambientes hidrófilos.

El documento US 6, 139, 960 hace referencia a un método de fabricación de cenizas volantes, que pasa por una etapa de clasificación en un clasificador de aire, donde las cenizas volantes finas de diámetro promedio entre 0, 1 y 5 micras pueden pretratarse con un silano, un estearato, un aluminato, un titanato o un circonato.

Tales aditivos que confieren propiedades hidrófobas, no representan una solución para el experto en la técnica que busca un aditivo que permita, después de la etapa de clasificación, el uso del material clasificado en un ambiente acuoso.

El documento FR 2 896 171 hace referencia a un procedimiento de preparación de al menos una materia mineral y/o de al menos un pigmento, que comprende un carbonato de calcio que se vuelve al mismo tiempo parcialmente organófilo y parcialmente hidrófilo.

El documento WO 2006/100510 describe una dispersión de un material inorgánico particular que comprende un medio líquido no acuoso que contiene un material inorgánico particular que está disperso en el mismo, y una cantidad eficaz de uno o más agentes dispersantes cuyo objeto es mantener el material inorgánico particular en dispersión en el medio no acuoso, en el que el material inorgánico particular presenta un tamaño medio de partícula (d50) inferior a aproximadamente 9 micas.

Además, en la tesis titulada “Dispergierung von feinen Partikelfraktionen in Gasströmungen-Einfluss von Dispergierbeanspruchung und oberflächenmodifizierenden Zusätzen” por Sabine Niedballa (1999, Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens-und technik der Technischen Universität Bergakademie Freiberg) , se observa que en el caso de partículas primarias que presentan un diámetro inferior a un micrómetro, los aditivos del tipo ácido graso no influyen en el grado de dispersión de las partículas finas de carbonato de calcio en el aire.

Enfrentado con este problema, y de una manera sorprendente, el Solicitante fue capaz de identificar un procedimiento de clasificación de materia mineral que responde a los diversos requerimientos del experto en la técnica, es decir, que incrementa la eficacia de la clasificación en aire o que implica una energía de clasificación específica reducida con relación a un clasificación en aire sin aditivos, obteniendo al mismo tiempo una materia mineral clasificada compatible con una aplicación en un medio acuoso.

Este procedimiento consiste de un procedimiento de clasificación de materia mineral, caracterizado porque dicho procedimiento implementa las siguientes etapas:

a) suministrar al menos una materia mineral que comprende dolomita, o talco, o dióxido de titanio, o alúmina, o caolín, o carbonato de calcio, o sus mezclas;

b) suministrar al menos un aditivo auxiliar de clasificación que comprende glicerol y/o al menos un poliglicerol, en forma acuosa o pura;

c) poner en contacto, una o varias veces, la materia mineral de la etapa a) con el aditivo auxiliar de clasificación de la etapa b) en una o más etapas de trituración en seco y/o de mezclado en seco;

d) efectuar al menos una etapa de clasificación en seco de la materia mineral obtenida en la etapa c) en un ambiente gaseoso, para obtener al menos dos fracciones de partículas de diferentes tamaños de partícula promedio;

e) eventualmente repetir las etapas c) y/o d) en toda o parte de la materia mineral clasificada resultante de la etapa d) .

Se denomina energía de clasificación específica a la cantidad total de energía expresada en kWh y necesaria para clasificar una tonelada de carbonato de calcio seco.

El glicerol se conoce como aditivo de trituración, tal como se describe en la tesis titulada "Understanding of the physical and chemical mechanisms occurring during dr y grinding of calcium carbonate in the presence of a grinding agent" de Mathieu Skrzypczak (Ecole Centrale de Lyon, 2009) . O, tal como se demuestra en los ejemplos más adelante, se comprueba que los agentes de trituración típicamente usados en la industria minera, tales como el polietilenglicol (PEG) , conducen a una clasificación ineficaz. Además, esta tesis indica que la trituración en seco de partículas finas, de 0 a 10 µm, en presencia de glicerol, es ineficaz (según la Figura IV-4) , lo que también sugiere al experto en la técnica que existe poca interacción entre el glicerol y las partículas finas. Nada conduce por lo tanto, al experto en la técnica responsable de seleccionar un agente auxiliar de clasificación a buscar una solución entre los agentes auxiliares de trituración, y particularmente entre los agentes auxiliares de trituración ineficaces.

Un primer objeto de la presente invención se refiere a un procedimiento de clasificación de materia mineral, caracterizado porque el procedimiento implementa las siguientes etapas:

a) suministrar al menos una materia mineral que comprende dolomita, o talco, o dióxido de titanio, o alúmina, o caolín, o carbonato de calcio, o sus mezclas;

b) suministrar al menos un aditivo auxiliar de clasificación

(i) que consiste en glicerol, en forma acuosa o pura, o

(ii) que consiste en glicerol con uno o más de los siguientes agentes: etilenglicol, monopropilenglicol, trietilenglicol, un ácido inorgánico o una sal de ácido inorgánico, ácido fórmico o cítrico o una sal de ácido fórmico o cítrico, un poliácido orgánico o una sal de poliácido orgánico, una alcanolamina, una poli (etilenimina) , un polímero de polialquilenglicol de masa molecular en peso de entre 200 g/mol y 20.000 g/mol, de manera preferible entre 600 g/mol y 6.000 g/mol, un glúcido que tiene una raíz cuadrada media del radio de giro igual a o menor que el radio modal de la materia mineral, uno o más poligliceroles, estando dicho agente o agentes en forma acuosa o pura, o

(iii) que comprende uno o más poligliceroles en ausencia de glicerol.

c) poner en contacto, una o varias veces, la materia mineral de la etapa a) con el aditivo auxiliar de clasificación de la etapa b) en una o más etapas de trituración en seco y/o mezclado en seco;

d) efectuar al menos una etapa de clasificación de la materia mineral obtenida en la etapa c) en un ambiente gaseoso, para obtener al menos dos fracciones de partículas de diferentes tamaños de partícula promedio;

e) eventualmente repetir las etapas c) y/o d) en toda o parte de la materia mineral clasificada resultante de la etapa d) .

En una variante preferente, este procedimiento se caracteriza porque los tamaños de partícula promedio de dichas fracciones de partículas obtenidas en la etapa d) difieren al menos 0, 1 µm una respecto a la otra.

En otra variante preferente, este procedimiento se caracteriza porque cuando se obtienen las fracciones en la etapa d) los tamaños de partícula promedio de dichas fracciones presentan una proporción de 1:1, 05 a 1:150, y de manera preferible de 1:1, 1 a 1:1, 15.

Este procedimiento puede tomar la forma de 6 variantes, de conformidad con la forma y naturaleza del aditivo:

-primera variante: glicerol en forma pura -segunda variante: glicerol en... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de clasificación de materia mineral, caracterizado porque dicho procedimiento implementa las siguientes etapas:

a) suministrar al menos una materia mineral que comprende dolomita, o talco, o dióxido de titanio, o alúmina, o caolín, o carbonato de calcio, o sus mezclas; b) suministrar al menos un aditivo auxiliar de clasificación

(i) que consiste en glicerol, en forma acuosa o pura, o

(ii) que consiste en glicerol con uno o más de los siguientes agentes: etilenglicol, monopropilenglicol, trietilenglicol, un ácido inorgánico o una sal de ácido inorgánico, ácido fórmico o cítrico o una sal de ácido fórmico o cítrico, un poliácido orgánico o una sal de poliácido orgánico, una alcanolamina, una poli (etilenimina) , un polímero de polialquilenglicol de masa molecular en peso entre 200 g/mol y 20.000 g/mol, de manera preferible entre 600 g/mol y 6.000 g/mol, un glúcido que tiene una raíz cuadrada media del radio de giro igual a o menor que el radio modal de la materia mineral, uno o más poligliceroles, estando el agente o agentes en forma acuosa o pura, o

(iii) que comprende uno o más poligliceroles en ausencia de glicerol.

c) poner en contacto, una o varias veces, la materia mineral de la etapa a) con el aditivo auxiliar de clasificación de la etapa b) en una o más etapas de trituración en seco y/o de mezclado en seco; d) efectuar al menos una etapa de clasificación de la materia mineral obtenida en la etapa c) en un ambiente gaseoso, para obtener al menos dos fracciones de partículas de diferentes tamaños de partícula promedio; e) eventualmente repetir las etapas c) y/o d) en toda o parte de la materia mineral clasificada resultante de la etapa d) .

2. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los tamaños de partícula promedio de dichas fracciones de partículas obtenidas en la etapa d) difieren al menos 0, 1 µm una respecto a la otra.

3. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cuando se obtienen las fracciones en la etapa d) los tamaños de partícula promedio de dichas fracciones presentan una proporción de 1:1, 05 a 1:150, y de manera preferible de 1:1, 1 a 1:1, 15.

4. Procedimiento, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicho aditivo consiste en glicerol en forma pura o en agua y glicerol.

5. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque cuando dicho aditivo consiste en agua y glicerol, contiene del 25% al 95%, de manera preferible del 45% al 90%, muy preferiblemente del 75% al 85% en peso de glicerol con relación a su peso total, estando el resto constituido por agua.

6. Procedimiento, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicho aditivo consiste en glicerol con uno o más de los siguientes agentes: etilenglicol, monopropilenglicol, trietilenglicol, un ácido inorgánico o una sal de ácido inorgánico, ácido fórmico o cítrico o una sal de ácido fórmico o cítrico, un poliácido orgánico o una sal de poliácido orgánico, una alcanolamina, una poli (etilenimina) , un polímero de polialquilenglicol de masa molecular en peso entre 200 g/mol y 20.000 g/mol, de manera preferible entre 600 g/mol y 6.000 g/mol, un glúcido que tiene una raíz cuadrada media del radio de giro igual a o menor que el radio modal de la materia mineral, uno o más poligliceroles, estando dicho agente o agentes en forma acuosa o pura.

7. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque dicho ácido inorgánico es un ácido fosfórico.

8. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque dicha sal inorgánica es una sal mono-, di- o tri-alcalina, y de manera preferible es una sal de un catión del Grupo I ó II de la Tabla Periódica de los Elementos.

9. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque dicha sal de ácido fórmico o cítrico es una sal mono-, di- o tri-alcalina, y de manera preferible es una sal de un catión del Grupo I ó II de la Tabla Periódica de los Elementos.

10. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque dicho poliácido orgánico tiene la fórmula COOH- (CH2) n-COOH, en la que n es un número entero que tiene un valor entre 0 y 7, inclusivo, o es una sal mono- o di-alcalina de poliácido orgánico de fórmula COOH- (CH2) n-COOH, en la que n es igual a un número entero que tiene un valor entre 0 y 7 inclusivo, o es un poliácido orgánico polimérico de uno o más de los siguientes monómeros, en forma de ácido, o parcial o completamente neutralizado con uno o más cationes del Grupo I ó II de la Tabla Periódica de los Elementos: acrílico, metacrílico, maleico o itacónico, y es de manera preferible un ácido oxálico, un ácido pimélico o un ácido adípico.

11. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque dicha alcanolamina se selecciona entre 2-amino-2-metil-1-propanol, 2-amino-2-etil-1, 3-propanodiol, tri-etanolamina, N-butildietanolamina y tri-isopropanolamina, neutralizados o no, y de manera preferible se selecciona entre sus formas neutralizadas mediante una sal de ácido fórmico o cítrico, o de una sal de poliácido orgánico de conformidad con la reivindicación 10.

12. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque dicho polímero de polialquilenglicol es un polietilenglicol, un polipropilenglicol, o un copolímero de etilen-propilenglicol, aleatorio o de bloque.

13. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque dicho glúcido que tiene una raíz cuadrada media del radio de giro del carbohidrato igual a o menor que el radio modal de la materia mineral es glucosa, fructuosa, sacarosa, almidón o celulosa, y es de manera preferible sacarosa.

14. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el poliglicerol o poligliceroles se seleccionan entre di-glicerol, tri-glicerol, tetra-glicerol, penta-glicerol, hexa-glicerol, hepta-glicerol, octa-glicerol, nonaglicerol y deca-glicerol y sus mezclas, y de manera preferible entre di- y tri-glicerol.

15. Procedimiento, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 14, caracterizado porque dicho aditivo contiene del 20% al 95% en peso de glicerol, del 1% al 50% en peso de dicho agente y del 0% al 65% en peso de agua, de manera preferible del 30% al 90% en peso de glicerol, del 10% al 45% en peso de dicho agente y del 0% al 60% en peso de agua, y de manera muy preferible del 35% al 75% en peso de glicerol, del 30% al 40% en peso de dicho agente y del 5% al 50% en peso de agua con relación a su peso total, siendo en cada caso la suma de los porcentajes en peso de glicerol, de dicho agente y de agua, igual al 100%.

16. Procedimiento, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicho aditivo comprende uno o más poligliceroles en ausencia de glicerol.

17. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el poliglicerol o poligliceroles se seleccionan entre di-glicerol, tri-glicerol, tetra-glicerol, penta-glicerol, hexa-glicerol, hepta-glicerol, octa-glicerol, nonaglicerol y deca-glicerol y sus mezclas, y de manera preferible entre di- y tri-glicerol.

18. Procedimiento, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 16 a 17, caracterizado porque dicho aditivo consiste en uno o más poligliceroles en forma pura.

19. Procedimiento, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 16 a 17, caracterizado porque dicho aditivo consiste en agua y uno o más poligliceroles.

20. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque dicho aditivo contiene del 25% al 95%, de manera preferible del 45% al 90%, y muy preferiblemente del 75% al 85% en peso de poligliceroles con relación a su peso total, estando el resto constituido por agua.

21. Procedimiento, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque se hace uso de 100 a 5.000 ppm, y de manera preferible de 500 a 3.000 ppm, de glicerol o poliglicerol, con relación al peso seco de dicha materia mineral.

22. Procedimiento, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque se hace uso de entre 0, 1 y 1 mg, y de manera preferible entre 0, 2 y 0, 6 mg, de equivalente seco total, de dicho glicerol o de dicho poliglicerol y de cualquier agente eventual por m2 de materia mineral.

23. Procedimiento, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, caracterizado porque dicha materia mineral tiene un diámetro promedio, medido por un SedigraphTM 5100, comprendido entre 0, 5 y 500 µm, de manera preferible entre 1 µm y 45 µm, y más preferiblemente entre 1 µm y 10 µm, al suministro del clasificador de aire en la

etapa d) .

24. Procedimiento, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, caracterizado porque dicha materia mineral tiene un porcentaje en peso de partículas que tienen un diámetro de menos de 2 µm, medido por un SedigraphTM 5100, comprendido entre 5% y 90%, de manera preferible entre 10% y 60% al suministro del clasificador de aire en la etapa d) .

25. Procedimiento, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24, caracterizado porque dicha materia mineral de la etapa a) es un carbonato de calcio, y de manera preferible es un carbonato de calcio natural.

26. Procedimiento, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 25, caracterizado porque la etapa d) de clasificación por aire es una clasificación sobre un tamiz y/o mediante un ciclón.

27. Procedimiento, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26, caracterizado porque la etapa d) comprende al menos dos etapas de clasificación efectuadas en serie o en paralelo, y de manera preferible comprende tres a diez etapas de clasificación.

28. Procedimiento, de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 27, caracterizado porque es un procedimiento continuo.

29. Composiciones para aplicaciones de pintura, plástico, alimenticias destinadas al consumo humano o animal, en formulaciones farmacéuticas, en pulpa de papel o en recubrimiento de papel, caracterizadas porque se obtienen mediante el procedimiento de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 28.