Procedimiento para fabricar productos que contienen pigmento blanco.

Procedimiento para fabricar productos que contienen pigmento blanco,

caracterizado porque dicho procedimiento comprende las siguientes etapas:

a) proporcionar al menos un material que contiene pigmento blanco e impurezas

b) proporcionar al menos un agente colector seleccionado del grupo que consiste en compuestos de fórmula (1)**Fórmula**

en la que

R1 representa un grupo hidrocarbonado que contiene desde 6 hasta 30 átomos de carbono,

A1 representa un grupo alquileno que tiene desde 1 hasta 6 átomos de carbono, E1, E2 y E3 son idénticos o diferentes entre sí, cada uno elegido independientemente de entre grupos óxido de alquileno que contienen desde 1 hasta 6 átomos de carbono, n1, n2 y n3, son idénticos o diferentes entre sí, cada uno elegido independientemente de un número entero cuyo valor es de desde 1 hasta 20,

p es 1, 2, 3 ó 4,

y compuestos de fórmula (2)**Fórmula**

en la que

R21 representa un grupo hidrocarbonado que contiene desde 6 hasta 30 átomos de carbono, R22 y R23 son idénticos o diferentes entre sí, cada uno elegido independientemente de entre grupos hidrocarbonados que contienen desde 1 hasta 6 átomos de carbono,

R24 representa hidrógeno o un grupo hidrocarbonado que contiene desde 1 hasta 6 átomos de carbono, A2 representa un grupo alquileno que tiene desde 1 hasta 6 átomos de carbono, y

q es 1, 2, 3 ó 4

y mezclas de compuestos (1) y (2)

c) mezclar dicho material que contiene pigmento blanco e impurezas de la etapa a) y dicho agente colector de la etapa b) en un entorno acuoso para formar una suspensión acuosa

d) hacer pasar gas a través de la suspensión formada en la etapa c)

e) recuperar el producto que contiene pigmento blanco retirando la fase que porta pigmento blanco de la suspensión acuosa obtenida después de la etapa d).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12181089.

Solicitante: Omya International AG.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: BASLERSTRASSE 42 4665 OFTRINGEN SUIZA.

Inventor/es: SÖTEMANN,JÖRG.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B03D1/004 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B03 SEPARACION DE SOLIDOS POR UTILIZACION DE LIQUIDOS O POR UTILIZACION DE MESAS O CRIBAS DE PISTON NEUMATICO; SEPARACION MAGNETICA O ELECTROSTATICA DE MATERIALES SOLIDOS A PARTIR DE MATERIALES SOLIDOS O DE FLUIDOS; SEPARACION POR CAMPOS ELECTRICOS DE ALTA TENSION.B03D FLOTACION; SEDIMENTACION DIFERENCIAL (en combinación con otra separación de sólidos B03B; separación por flotación e inmersión B03B 5/28). › B03D 1/00 Flotación. › Compuestos orgánicos.
  • B03D1/01 B03D 1/00 […] › que contienen nitrógeno.
  • C09C1/02 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.C09C TRATAMIENTO DE MATERIALES INORGANICOS, QUE NO SEAN CARGAS FIBROSAS, PARA MEJORAR SUS PROPIEDADES DE PIGMENTACION O DE CARGA (preparación de compuestos inorgánicos o elementos no metálicos C01; tratamiento de materias especialmente previsto para reforzar sus propiedades de carga, en los morteros, hormigón, piedra artificial o análogo C04B 14/00, C04B 18/00, C04B 20/00 ); PREPARACION DE NEGRO DE CARBON. › C09C 1/00 Tratamiento de materiales inorgánicos específicos distintos a las cargas fibrosas (materiales luminiscentes o tenebrescentes C09K ); Preparación de negro de carbón. › Compuestos de metales alcalinotérreos o de magnesio.

PDF original: ES-2545822_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para fabricar productos que contienen pigmento blanco

La presente invención se refiere a un procedimiento para fabricar productos que contienen pigmento blanco y, más particularmente, se refiere al campo de las tecnologías ¡mplementadas con el fin de separar pigmentos blancos e impurezas mediante flotación por espuma para la fabricación de productos que contienen pigmento blanco.

Los pigmentos se conocen generalmente como materiales que cambian el color de la luz reflejada o transmitida como resultado de la absorción selectiva de longitudes de onda. Este proceso físico difiere de la fluorescencia, fosforescencia y otras formas de luminiscencia, en las que un material emite luz. Se usan pigmentos para colorear por ejemplo pintura, tinta, plástico, material textil, cosméticos, alimentos y otros materiales. La mayoría de los pigmentos usados son colorantes secos, habitualmente triturados en un polvo fino.

Los pigmentos blancos ocupan una posición especial en el campo de los pigmentos debido a su relevancia industrial. Por ejemplo, en industrias del papel en Europa se usan más de 10 millones de toneladas al año de pigmentos blancos. Los pigmentos blancos también se usan en pinturas y recubrimientos. Especialmente cuando se fabrican pinturas de dispersión, los pigmentos blancos son el color de base en el sistema de tintura.

Los pigmentos blancos se producen de manera natural y se obtienen por minería. Sin embargo, generalmente los pigmentos blancos contienen impurezas que inducen alteración del color tal como, por ejemplo, agrisamiento o amarilleamiento de los pigmentos blancos. Además, estas impurezas pueden afectar a las propiedades de los pigmentos blancos y, por tanto, conducen a desventajas significativas de los pigmentos blancos. Una alta cantidad de impurezas tales como, por ejemplo, silicatos dentro de los pigmentos blancos podría aumentar la abrasión. Por tanto, las impurezas y los pigmentos blancos tienen que separarse unos de otros para obtener un producto que contiene pigmento blanco que no está, o sólo ligeramente, contaminado con impurezas.

Se sabe en la técnica anterior cómo separar impurezas de minerales blancos mediante separación fisicoquímica. El procedimiento de separación fisicoquímica implica triturar en primer lugar la roca metamórfica o sedimentaria y luego someter el material que contiene pigmento blanco e impurezas resultante a flotación por espuma convencional en un entorno acuoso. La flotación por espuma convencional es un método altamente versátil conocido en la técnica anterior para la separación fisicoquímica de partículas basándose en diferencias en la capacidad de burbujas de gas para adherirse selectivamente a superficies específicas en una suspensión acuosa que contiene el material que contiene pigmento blanco e impurezas. Los pigmentos blancos con burbujas de aire unidas se transportan entonces a la superficie y se retiran, mientras que las impurezas que quedan permanecen completamente humedecidas en la fase líquida.

Tal como se expuso anteriormente, la base de la flotación por espuma convencional es la diferencia en las capacidades de humectación de los pigmentos blancos y las impurezas. Los pigmentos blancos pueden ser hidrófobos de manera natural, pero en general la hidrofobicidad se induce mediante tratamientos químicos. Los tratamientos químicos para hacer que una superficie sea hidrófoba son esencialmente métodos para recubrir la superficie de una partícula con una capa de compuestos adecuados. Sin embargo, la flotación convencional tiene una desventaja significativa: Tal como se mencionó anteriormente, se usan tratamientos químicos como agentes colectores para hacer que la superficie de los pigmentos blancos sea hidrófoba para separar estas partículas mediante burbujeo de gas. Estos agentes colectores se adsorben sobre la superficie de los pigmentos blancos y, por tanto, modifican las propiedades de los pigmentos. Sin embargo, esta modificación puede no ser deseable en el siguiente uso de los pigmentos blancos en papel, pintura o cosméticos. Además, la flotación directa de los pigmentos blancos deseados es desventajosa debido a motivos económicos y de calidad.

Alternativamente, puede considerarse usar flotación por espuma inversa/indirecta para separar los pigmentos blancos y las impurezas. En contraposición a la flotación convencional, en la que los pigmentos blancos deseables se hacen flotar directamente y se recogen de la espuma producida, la flotación inversa (indirecta) tiene como objetivo hacer que las impurezas indeseables floten preferentemente y se retiren, dejando una suspensión que se ha concentrado en los pigmentos blancos deseables. También durante la flotación inversa se usan agentes colectores que hacen que las impurezas sean hidrófobas.

Se sugieren métodos correspondientes que usan agentes colectores en flotación por espuma inversa en los documentos US 3.990.966, CA 1 187 212 o WO 2008/084391. Sin embargo, los métodos de la técnica anterior para fabricar productos mediante flotación por espuma inversa tienen numerosas desventajas. Por ejemplo, muchos agentes colectores se forman a partir de compuestos que tienen altos puntos de fusión y, por tanto, estos compuestos deben dispersarse en agua usando una mezcladora de alta energía y/o calentamiento, y entonces deben mezclarse de manera activa para que permanezcan en suspensión. Por tanto, el uso de tales agentes colectores es muy caro. Adicionalmente, muchos de los agentes colectores conocidos provocan una formación de espuma incontrolada en el procedimiento de flotación por espuma inversa. Además, muchos de los procedimientos

de flotación por espuma inversa están limitados porque son selectivos, es decir una parte significativa del producto deseado se hace flotar junto con las impurezas. Además, se considera que un gran número de los agentes colectores usados hasta la fecha son tóxicos para el entorno acuático y el medio ambiente.

El documento EP 0 591 633 describe alquilaminas alcoxiladas y alquilguanidinas alcoxiladas como colectores excelentes cuando se usan en la flotación por espuma de mineral para retirar cuarzo, minerales micáceos, clorita, pirita y otras impurezas minerales de carbonato de calcio finamente triturado para controlar el matiz, el color y la abrasividad.

El documento US 4.995.965 se refiere a un procedimiento para purificar mena de carbonato de calcio mediante la retirada de impurezas de silicato de la mena mediante flotación inversa. El procedimiento logra altos rendimientos y bajo contenido en ácido insoluble del producto de carbonato de calcio empleando colectores novedosos. Estos colectores novedosos comprenden compuestos de organo-nitrógeno incluyendo compuesto de amonio cuaternario hidroxipropilado, compuestos de dialquildimetilamonio cuaternario asimétricos y compuestos de dialquil- hexahidropirimidina.

El documento EP 2 366 456 se refiere a un procedimiento para separar silicatos y carbonatas de metales alcalinotérreos implementando al menos una polialquilenimina modificada de manera hidrófoba, en la que: i) la polialquilenimina se modifica de manera hidrófoba mediante el reemplazo de todos o parte de los hidrógenos de sus grupos amino primarios y/o secundarios, 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 en la cantidad de C atómico, en relación con la polialquilenimina no modificada, de entre y el 80%.

El documento WO 2007/122148 se refiere a un procedimiento de flotación por espuma inversa para tratar una mena de carbonato de calcio que contiene silicatos. El procedimiento comprende el uso de dos colectores seleccionados del grupo que consiste en compuestos de trialquil inferior-amonio cuaternario grasos, compuestos de dialquil inferior- bencilamonio cuaternario grasos, compuestos de alquil inferior-dibencilamonio cuaternario grasos, compuestos de dialquil inferior-amonio cuaternario digrasos, compuestos de alquil inferior-bencilamonio cuaternario digrasos y compuestos de bis-imidazolin-amonio cuaternario grasos.

El documento EP 1 994 088 se refiere a 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 cuaternario como agente colector.

Por tanto, existe la necesidad de un método mejorado para producir pigmentos blancos por flotación, método que evite o reduzca los problemas descritos anteriormente en relación con los métodos conocidos. Tal método mejorado para fabricar pigmentos blancos a partir... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para fabricar productos que contienen pigmento blanco, caracterizado porque dicho procedimiento comprende las siguientes etapas:

a) proporcionar al menos un material que contiene pigmento blanco e impurezas

b) proporcionar al menos un agente colector seleccionado del grupo que consiste en compuestos de fórmula (1)

Rl|

H

n-a-h-n i / p \

(El)n1 (E2WH

I

H

**(Ver fórmula)**

en la que

Ri representa un grupo hidrocarbonado que contiene desde 6 hasta 30 átomos de carbono,

Ai representa un grupo alquileno que tiene desde 1 hasta 6 átomos de carbono, E-i, E2 y E3 son idénticos o diferentes entre sí, cada uno elegido independientemente de entre grupos óxido de alquileno que contienen desde 1 hasta 6 átomos de carbono, n-i, n2 y n3, son idénticos o diferentes entre sí, cada uno elegido independientemente de un número entero cuyo valor es de desde 1 hasta 20,

p es 1, 2, 3 ó 4,

y compuestos de fórmula (2)

R22

R21c

o

N-A2fN

i \

R24 R23

en la que

R21 representa un grupo hidrocarbonado que contiene desde 6 hasta 30 átomos de carbono,

R22 y R23 son idénticos o diferentes entre sí, cada uno elegido independientemente de entre grupos hidrocarbonados que contienen desde 1 hasta 6 átomos de carbono,

R24 representa hidrógeno o un grupo hidrocarbonado que contiene desde 1 hasta 6 átomos de carbono, A2 representa un grupo alquileno que tiene desde 1 hasta 6 átomos de carbono, y

q es 1, 2, 3 ó 4

y mezclas de compuestos (1) y (2)

c) mezclar dicho material que contiene pigmento blanco e impurezas de la etapa a) y dicho agente colector de la etapa b) en un entorno acuoso para formar una suspensión acuosa

d) hacer pasar gas a través de la suspensión formada en la etapa c)

e) recuperar el producto que contiene pigmento blanco retirando la fase que porta pigmento blanco de la suspensión acuosa obtenida después de la etapa d).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el procedimiento implica una etapa de flotación indirecta que conduce a la formación de una espuma que contiene las impurezas y una fase que porta pigmento blanco con el

producto que contiene pigmento blanco.

3. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el pigmento blanco es un pigmento mineral blanco, preferiblemente seleccionado del grupo que consiste en carbonato de calcio natural o carbonato de calcio triturado, material mineral que contiene carbonato de calcio, dolomía, barita, óxido de aluminio, dióxido de titanio y mezclas de los anteriores.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el pigmento mineral blanco es un carbonato de metal alcalinotérreo, preferiblemente un carbonato de calcio y lo más preferiblemente carbonato de calcio triturado (GCC).

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material que contiene pigmento blanco comprende impurezas seleccionadas del grupo que consiste en sulfuras de hierro, óxidos de hierro, grafito, silicatos y mezclas de los mismos.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que el silicato se selecciona del grupo que consiste en cuarzo, una mica, una anfibolita, un feldespato, un mineral de arcilla y mezclas de los mismos y preferiblemente es cuarzo.

7. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que el silicato es un silicato de color blanco seleccionado del grupo que consiste en wollastonita, caolín, arcilla caolinítica, arcilla caolinítica calcinada, montmorillonita, talco, tierra de diatomeas, sepiolita y mezclas de los mismos.

8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cantidad de pigmento blanco en el material que contiene pigmento blanco e impurezas de la etapa a) es de desde el 0,1 hasta el 99,9% en peso, basándose en el peso seco, preferiblemente desde el 30 hasta el 99,7% en peso, más preferiblemente desde el 60 hasta el 99,3% en peso y lo más preferiblemente desde el 80 hasta el 99% en peso, basándose en el peso seco.

9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cantidad de pigmento blanco: impurezas en el material que contiene pigmento blanco e impurezas de la etapa a) es de desde 0,1:99,9 hasta 99,9:0,1, basándose en el peso seco, preferiblemente desde 30:70 hasta 99,7:0,3, más preferiblemente desde 60:40 hasta 99,3:0,7, y lo más preferiblemente desde 80:20 hasta 99:1, basándose en el peso seco.

10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material que contiene pigmento blanco e impurezas de la etapa a) tiene una mediana del diámetro de grano en peso en el intervalo de desde 1 hasta 1000 pm, preferiblemente de desde 3 hasta 700 pm, más preferiblemente de desde 5 hasta 500 pm y lo más preferiblemente de desde 10 hasta 80 pm o desde 100 hasta 400 pm.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el compuesto de fórmula (1) presenta al menos una de las siguientes características:

Ri representa un grupo hidrocarbonado lineal o ramificado que contiene desde 6 hasta 30 átomos de carbono, preferiblemente desde 8 hasta 26, más preferiblemente desde 12 hasta 22 átomos de carbono,

que contiene opcionalmente una o más insaturaciones, en forma de doble(s) y/o triple(s) enlace(s),

Ai representa un grupo alquileno lineal o ramificado que tiene desde 1 hasta 6 átomos de carbono, preferiblemente desde 2 hasta 6 átomos de carbono, más preferiblemente 2, 3 ó 4 átomos de carbono, Ei, E2 y E3 son idénticos o diferentes entre sí, cada uno elegido independientemente de entre grupo óxido de etileno (OE), grupo óxido de propileno (OP) y grupo óxido de butileno (OB), preferiblemente entre grupo OE y grupo OP, más preferiblemente cada uno de E1, E2 y E3 representa un grupo OE,

n-i, n2 y n3, son idénticos o diferentes entre sí, cada uno elegido independientemente de un número entero cuyo valor es de desde 1 hasta 20, preferiblemente desde 1 hasta 10, y la suma m + n2 + n3 oscila entre 3 y 9,

p es 1, 2, 3 ó 4, preferiblemente 1 ó 2, y más preferiblemente p es 1.

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el compuesto de fórmula (2) presenta al menos una de las siguientes características:

R22 y R23 son idénticos o diferentes entre sí, cada uno elegido independientemente de entre grupos hidrocarbonados que contienen desde 1 hasta 6 átomos de carbono, preferiblemente desde 1 hasta 4 átomos de carbono, y más preferiblemente se eligen de entre metilo, etilo, propilo y butilo,

R24 representa hidrógeno,

A2 representa un grupo alquileno que tiene 1, 2, 3 ó 4 átomos de carbono, y preferiblemente A2 es etileno o propileno, y más preferiblemente propileno,

q es 1 ó 2, y preferiblemente 1.

13. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el agente colector de la etapa b) consiste en uno o más compuestos de fórmula (1) o consiste en uno o más compuestos de fórmula (2).

14. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la suspensión acuosa obtenida en la etapa c) tiene un pH de desde 7 hasta 12, preferiblemente desde 7,5 hasta 11 y más preferiblemente desde 8,5 hasta 9,5.

15. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el agente de recogida se añade en la etapa c) en una cantidad de desde 5 hasta 5000 ppm, basándose en el peso seco total del material que contiene pigmento blanco e impurezas de la etapa a), preferiblemente en una cantidad de desde 20 hasta 2000 ppm, más preferiblemente en una cantidad de desde 30 hasta 1000 ppm y lo más preferiblemente en una cantidad de desde 50 hasta 800 ppm, basándose en el peso seco total de dicho material que contiene pigmento blanco e impurezas de la etapa a).

16. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la suspensión acuosa obtenida en la etapa c) tiene un contenido en sólidos de entre el 5 y el 80% en peso, basándose en el peso total de los sólidos en la suspensión, preferiblemente de entre el 10 y el 70% en peso, más preferiblemente de entre el 20 y el 60% en peso y lo más preferiblemente de entre el 25 y el 55% en peso, basándose en el peso total de los sólidos en la suspensión.

17. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el agente de recogida está presente en la suspensión acuosa obtenida en la etapa c) en una cantidad de desde el 0,01 hasta el 10% en peso, basándose en el peso total de los sólidos en la suspensión, preferiblemente desde el 0,05 hasta el 5% en peso, más preferiblemente desde el 0,1 hasta el 3,0% en peso y lo más preferiblemente desde el 0,2 hasta el 2,0% en peso, basándose en el peso total de los sólidos en la suspensión.

18. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se añaden uno o más aditivos a la suspensión acuosa antes de, durante o después de la etapa c), en el que los aditivos se seleccionan del grupo que comprende agentes de ajuste del pH, disolventes, depresores, polielectrolitos, agentes espumantes y agentes colectores distintos de los agentes colectores según la fórmula (1) o la fórmula (2).

19. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la suspensión acuosa obtenida en la etapa c) se tritura durante y/o después de la etapa c).

20. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el gas en la etapa d) es aire.

21. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la suspensión en la etapa d) tiene una temperatura de entre 5 y 90°C, preferiblemente entre 10 y 70°C, más preferiblemente entre 20 y 50°C y lo más preferiblemente entre 25 y 40°C.

22. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fase que porta pigmento blanco obtenida a partir de la etapa e) se dispersa y/o se tritura antes y/o después de la etapa e) y preferiblemente se dispersa y/o se tritura en presencia de al menos un agente de dispersión y/o al menos un agente adyuvante de la trituración.


 

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