MX2011006195A - Enriquecimiento de minerales a partir de desechos mineros. - Google Patents
Enriquecimiento de minerales a partir de desechos mineros.Info
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Abstract
Un procedimiento para separar por lo menos un primer material de una mezcla que comprende ese primer material, que es por lo menos uno, en una cantidad que va de 0.001 a 1.0% en peso, tomando como referencia el total de la mezcla, y por lo menos un segundo material, procedimiento que comprende por lo menos los pasos siguientes: (A) puesta en contacto de la mezcla que comprende por lo menos un primer material y por lo menos un segundo material con por lo menos una sustancia de superficie activa, dado el caso en presencia de por lo menos un medio de dispersión, enlazándose la sustancia de superficie activa al primer material, que es por lo menos uno, (B) dado el caso, añadido de por lo menos un medio de medio de dispersión a la mezcla obtenida en el paso (A) con el fin de obtener una dispersión, (C) tratamiento de la dispersión originada en el paso (A) o (B) con por lo menos una partícula magnética hidrófoba, de modo que se aglomeren el primer material, que es por lo menos uno, al que está enlazada la sustancia de superficie activa, que es por lo menos una, y la partícula magnética, que es por lo menos uno, (D) separación de la mezcla del aglomerado originado en el paso (C) mediante aplicación de un campo magnético, (E) dado el caso, disociación del aglomerado separado en el paso (D) con el fin de obtener por separado el primer material, que es por lo menos uno, y la partícula magnética, que es por lo menos una.
Description
ENRIQUECIMIENTO DE MINERALES A PARTIR DE DESECHOS MINEROS
Descripción
La presente invención se refiere a un procedimiento para separar por lo menos un primer material de una mezcla que comprende ese primer material, que es por lo menos uno, en una cantidad que va de 0.001 a 1.0% en peso, tomando como referencia el total de la mezcla, y por lo menos un segundo material, en el que el material es puesto primeramente en contacto con una sustancia de superficie activa a fin de hidrofobizarlo, esa mezcla es seguidamente puesta en contacto con por lo menos una partícula magnética de tal modo que la partícula magnética y el primer material hidrofobizado se aglomeren, y ese aglomerado sea separado del segundo material, que es por lo menos uno, por aplicación de un campo magnético, y el primer material, que es por lo menos uno, sea entonces, de preferencia, separado cuantitativamente de la partícula magnética, la cual, preferentemente, es apta para se la vuelva a llevar al procedimiento a fin de hacerla circular nuevamente.
En particular, la presente invención proporciona un procedimiento para el enriquecimiento de minerales a partir de desechos mineros.
Del estado de la técnica ya se conocen procedimientos que sirven para separar minerales de mezclas.
La WO 02/0066168 A1 se refiere a un procedimiento para separar minerales de mezclas, en el cual suspensiones o suspensiones espesas de esas mezclas son tratadas con partículas que son magnéticas y/o pueden flotar en soluciones acuosas. Tras haberse añadido partículas magnéticas y/o flotables, se aplica un campo magnético a fin de que los aglomerados sean separados de la mezcla. Sin embargo, el grado de fijación de las partículas magnéticas al mineral y la fuerza del enlace no son suficientes para llevar a cabo el procedimiento con un rendimiento y una eficacia lo suficientemente altos.
La US 4,657,666 da a conocer un procedimiento para el enriquecimiento de minerales, en el que el mineral presente en la ganga se hace reaccionar con
partículas magnéticas, lo que tiene por resultado la formación de aglomerados a causa de las interacciones hidrofóbicas. Las partículas magnéticas son hidrofobizadas en la superficie mediante tratamiento con compuestos hidrofóbicos, lo que hace que se produzca la fijación al mineral. Los aglomerados son entonces separados de la mezcla por acción de un campo magnético. El documento también da a conocer que, antes de añadirse la partícula magnética, los minerales son tratados con una solución de 1 % de etilxantogenato sódico, que activa la superficie. En ese procedimiento, es por destrucción de la sustancia que activa la superficie que se efectúa la separación del mineral y la partícula magnética.
La US 4,834,898 da a conocer un procedimiento para separar materiales no magnéticos poniéndolos en contacto con reactivos magnéticos que están envueltos en dos capas de sustancias de superficie activa. La US 4,834,898 da a conocer además que la carga de superficie de las partículas no magnéticas que han de ser separadas pueden ser influenciados por diversos tipos y concentraciones de reactivos electrolíticos. Por ejemplo, la carga de superficie es alterada por el añadido de aniones multivalentes, por ejemplo iones de tripolifosfato.
S.R. Gray, D. Landberg, N. B. Gray, Extractive Metallurgy Conference, Perth, 2 - 4 October 1991 , páginas 223 - 226, da a conocer un procedimiento para recuperar pequeñas partículas de oro poniendo las partículas en contacto con magnetita. Antes de hacerse ese contacto, las partículas de oro son tratadas con amilxantogenato de potasio. Un procedimiento para separar las partículas de oro de al menos un material hidrófilo no se da a conocer en ese documento.
La WO 2007/008322 A1 da a conocer una partícula magnética que es hidrofobizada en la superficie con el fin de separar impurezas de sustancias minerales mediante procedimientos de separación magnéticos. De acuerdo con la WO 2007/008322 A1 , a la solución o dispersión puede serle añadido un dispersante seleccionado de entre silicato de sodio, poliacrilato de sodio y hexametafosfato de sodio.
El estado de la técnica no da a conocer ningún procedimiento por medio del
cual fuese posible separar las pequeñas cantidades de minerales presentes en "desechos", o sea residuos mineros que tienen una proporción sólo pequeña de minerales, luego de haberse obtenido los minerales mediante procedimientos convencionales tales como la flotación u otros procedimientos magnéticos. Esto se explica porque la molienda del mineral genera una proporción no despreciable de partículas muy finas cuyos diámetros son de menos de 10 pm, y esas partículas tan finas son difíciles de separar por flotación.
Uno de los objetos de la presente invención es proporcionar un procedimiento por medio del cual al menos un primer material pueda ser separado por medios magnéticos y de manera eficiente, de mezclas que comprenden por lo menos un primer material y por lo menos un segundo material, especialmente cuando ese primer material está presente en la mezcla en una concentración particularmente baja. En particular, uno de los objetos de la presente invención es proporcionar un procedimiento por medio del cual puedan ser recuperados minerales que están presentes en desechos mineros en un grado de concentración bajo. Asimismo, es un objeto de la presente invención tratar el primer material que ha de ser separado de tal manera que el aglomerado de la partícula magnética y el primer material sea lo suficientemente estable como para asegurar que en la separación el rendimiento del primer material sea alto.
Esos objetivos se logran mediante un procedimiento para separar por lo menos un primer material de una mezcla en la que ese primer material, que es por lo menos uno, está contenido en una cantidad que va de 0.001 a 1.0% en peso, tomando como referencia el total de la mezcla, y por lo menos un segundo material, procedimiento que comprende por lo menos los pasos siguientes:
(A) poner en contacto la mezcla que comprende por lo menos un primer material y por lo menos un segundo material, con por lo menos una sustancia de superficie activa, dado el caso en presencia de por lo menos un medio de dispersión, enlazando la sustancia de superficie activa con el primer material, que es por lo menos uno,
(B) dado el caso, añadir por lo menos un medio de dispersión a la mezcla
obtenida en el paso (A) con el fin de obtener una dispersión,
(C) tratar la dispersión originada en el paso (A) o (B) con por lo menos una partícula magnética hidrófoba, de modo que se aglomeren el primer material, que es por lo menos uno, y al que está enlazada la sustancia de superficie activa, que es por lo menos una, y la partícula magnética, que es por lo menos una,
(D) separar de la mezcla el aglomerado originado en el paso (C) mediante aplicación de un campo magnético,
(E) dado el caso, disociar el aglomerado separado en el paso (D) con el fin de obtener por separado el primer material, que es por lo menos uno, y la partícula magnética, que es por lo menos una.
El procedimiento de la invención sirve para separar el primer material, que es por lo menos uno, de mezclas que comprenden por lo menos un primer material con un grado de concentración bajo y por lo menos un segundo material.
Las mezclas que han de ser tratadas mediante el procedimiento de la invención, y que contienen por lo menos un primer material en una concentración baja, a más de por lo menos un segundo material, son, por ejemplo, los "desechos" que quedan luego de que la mayor parte de los minerales ha sido separada mediante procedimientos convencionales que los entendidos en la materia conocen, y cuyo contenido de minerales es demasiado bajo para aplicarles los procedimientos convencionales, por ejemplo los procedimientos de flotación. Asimismo, las partículas de mineral que quedan no pueden ser separadas mediante procedimientos convencionales por ser su diámetro excesivamente pequeño, por ejemplo menor de 0 pm.
Es también posible aplicarlo, aunque no se lo prefiere, en las mezclas de minerales destinados a ser tratados mediante el procedimiento de la invención, y que se dan en la naturaleza con la misma baja concentración que la invención prevé.
Para los fines de la presente invención, "hidrófobo" significa que la
correspondiente partícula puede haber sido hidrofobizada más adelante por habérsela tratado con la sustancia de superficie activa, que es por lo menos una. Es también posible que una partícula intrínsecamente hidrófoba sea adicionalmente hidrofobizada por haber sido tratada con la sustancia de superficie activa, que es por lo menos una.
En una realización preferida del procedimiento de la invención, es tratada una mezcla que contiene el primer material, que es por lo menos uno, y el segundo material, que es por lo menos uno, siendo así que las propiedades de superficie de los materiales mencionados difieren de tal modo que el primer material, que es por lo menos uno, preferentemente un compuesto metalífero como mineral, puede ser selectivamente hidrofobizado en presencia del segundo material, que es por lo menos uno, preferentemente otro metal compuesto que no sea un mineral. Con particular preferencia, se mencionan infra los materiales primero y segundo.
El primer material, que es por lo menos uno, y que, de ser separado, es pues preferentemente un metal compuesto seleccionado de entre el grupo consistente en compuestos de los metales de transición, por ejemplo Cu, Mo, Ag, Au, Zn, W, Pt, Pd, Rh, etc., y Sn, Pb, As y Bi, minerales sulfidicos, oxídicos y/o que contienen carbonato, por ejemplo azurita [Cu3(C03)2(OH)2] o malaquita [Cu2[(OH)2|C03]], o metales nobles en forma elemental, a los cuales puede enlazarse un compuesto superficieactivo, preferentemente de manera selectiva, a fin de producir propiedades de superficie hidrófobas.
El segundo material, que es por lo menos uno, es preferentemente un compuesto metálico hidrófilo, seleccionado con particular preferencia de entre el grupo de compuestos metálicos oxídicos e hidroxídicos, por ejemplo dióxido de silicio Si02, silicatos, silicatos de aluminio, por ejemplo feldespatos, por ejemplo albita Na(SÍ3AI)08, mica, por ejemplo muscovita KAI2[(OH,F)2AISi3Oio], granates (Mg, Ca, Fe")3(AI, Fe"l)2(Si04)3, Al203, FeO(OH), FeC03, Fe203, Fe304 y otros minerales relacionados y mezclas de éstos.
Ejemplos de minerales sulfidicos que pueden ser usados de acuerdo con la
invención son seleccionados, por ejemplo, de entre el grupo de minerales de cobre consistente en covelita CuS, sulfuro de molibdeno(IV), calcopirita (pirita de cobre) CuFeS2, bornita Cu5FeS4, calcotita (cobre sulfurado vidrioso) C^S, pentlandita (Ni, Fe)i.xS, blenda de zinc y wurtcita, en cada caso ZnS, galenita PbS y mezclas de éstos. Metales de cobre que están preferentemente presentes en forma elemental son, por ejemplo, Ag, Au, Pt, Pd o Rh.
Compuestos apropiados de metales oxídicos que pueden ser usados de acuerdo con la invención están preferentemente seleccionado de entre el grupo consistente en dióxido de silicio S1O2, silicatos, silicatos de aluminio, por ejemplo feldespatos, por ejemplo albita Na(SÍ3AI)Oe, mica, por ejemplo muscovita KAI2[(OH,F)2AISi301o]l granates (Mg, Ca, Fe")3(AI, Fe"')2(Si04)3 y otros minerales relacionados y mezclas de éstos.
De consiguiente, el procedimiento de la invención es llevado a cabo preferentemente usando mezclas de minerales que pueden ser obtenidos por tratamiento de depósitos mineros mediante procedimientos convencionales para separar los minerales. Los entendidos en la materia conocen procedimientos convencionales, por ejemplo la flotación convencional, en particular procedimientos especiales tales como la ultraflotación o la flotación de portadores, o procedimientos de lixiviación tales como la lixiviación por vertimiento, la lixiviación de pila o la lixiviación en tanque. Esos residuos mineros que son llamados desechos difieren de los minerales convencionales obtenidos en las minas en que la concentración de minerales o de metales nobles en los desechos es significativamente más baja que en los minerales originales. Asimismo, los desechos pueden estar presentes como residuos finamente particulados en forma de soluciones espesas; por ejemplo las partículas tienen diámetros que van de 20 a 50 pm. Sin embargo, puede haber también partículas más grandes. En contraste con los minerales obtenidos en minas, los desechos pueden también comprender impurezas en forma de compuestos y/o sales orgánicos y pueden posiblemente tener un pH que se aparta del pH neutro del mineral original, o sea que está en el intervalo acídico o básico.
En una realización preferida del procedimiento de la invención, la mezcla que comprende por lo menos un primer material y por lo menos un segundo material está presente en forma de partículas cuyo tamaño va de 100 nm a 150 µ?t? en el paso (A), véase, por ejemplo, la US 5,051 ,199. En una realización preferida, ese tamaño de partícula se obtiene por molienda. Los entendidos en la materia conocen procedimientos y aparatos apropiados, por ejemplo la molienda en húmedo en un molino de bolas. Una realización preferida del procedimiento de la invención comprende pues la molienda de la mezcla que contiene por lo menos un primer material y por lo menos un segundo material para convertirla en partículas cuyo tamaño va de 100 nm a 150 pm antes o durante el paso (A).
En general, las mezclas que han de ser tratadas mediante el procedimiento de la invención contienen por lo menos un primer material en una cantidad de 0.001 a 1.0% en peso, tomando como referencia el total de la mezcla, y por lo menos un segundo material, preferentemente por lo menos un primer material en una cantidad que va de 0.001 a 0.5% en peso, tomando como referencia el total de la mezcla, y por lo menos un segundo material, y con particular preferencia por lo menos un primer material en una cantidad de 0.001 a 0.3% en peso, tomando como referencia el total de la mezcla, y por lo menos un segundo material. La cantidad del segundo material, que es por lo menos uno, corresponde preferentemente al faltante para completar el 100% en peso.
Ejemplos de minerales sulfídicos presentes en las mezclas que pueden ser usados de acuerdo con la invención, son los que se mencionan supra. Adicionalmente, pueden estar presentes en las mezclas sulfuros de metales que no sean cobre, por ejemplo sulfuros de hierro, plomo, zinc o molibdeno, o sea FeS/FeS2, PbS, ZnS o M0S2. Asimismo, pueden estar presentes en las mezclas de minerales que han de ser tratadas de acuerdo con la invención, compuestos oxídicos de metales y semimetales, por ejemplo silicatos o boratos u otras sales de metales y semimetales, por ejemplo fosfatos, sulfatos u óxidos/hidróxidos/carbonatos y otras sales, por ejemplo azurita [Cu3(C03)2(OH)2], malaquita [Cu2[(OH)2(C03)]], barita (BaS04), monacita ((La-Lu)P04). Otros
ejemplos del primer material, que es por lo menos uno, que es separado por medio del procedimiento de la invención, son los metales nobles, por ejemplo Au, Ag, Pt, Pd, Rh, Ru etc., que pueden estar presentes en el mineral ya sea en estado virgen o en estado combinado, o también unidos a otros metales.
Una mezcla de minerales que sea de uso típico y pueda ser separada mediante el procedimiento de la invención comprende de 0.1 a 0.3% en peso, por ejemplo 0.2% en peso, de sulfuro de cobre, por ejemplo CU2S y/o bornita Cu5FeS4, posiblemente feldespato y/u óxidos de cromo, hierro, titanio y magnesio y dióxidos de silicio (S1O2) como faltante para completar el 100% en peso.
Los pasos individuales del procedimiento de la invención se describen en detalle infra:
Paso (A):
El paso (A) del procedimiento de la invención comprende poner en contacto la mezcla que comprende por lo menos un primer material y por lo menos un segundo material con por lo menos una sustancia de superficie activa, dado el caso en presencia de por lo menos un medio de dispersión, enlazándose la sustancia de superficie activa selectivamente con el primer material, que es por lo menos uno.
En lo que antecede se indica cuáles son los materiales primero y segundo apropiados y preferidos.
Para los fines de la presente invención, "sustancia de superficie activa" significa una sustancia que es apta para alterar la superficie de la partícula que ha de ser separada en presencia de otras partículas que no han de ser separadas, de manera tal que la vinculación de una partícula hidrófoba se produce como resultado de interacciones hidrófobas. Sustancia de superficie activa que pueden ser usadas de acuerdo con la invención se enlazan con el primer material, que es por lo menos uno, y así hacen que el primer material sea apropiadamente hidrófobo.
El procedimiento de la invención se lleva a cabo preferentemente usando
una sustancia de superficie activa de la fórmula general (I)
A-Z (I)
que se enlaza con el primer material, que es por lo menos uno, en donde
A es seleccionado de entre alquilo-C3-C3o, heteroalquilo-C3-C3o lineal o ramificado, arilo-C6-C3o opcionalmente sustituido, heteroalquilo-C6-C3o opcionalmente sustituido, arilalquilo-C6-C3o y
Z es un grupo por medio del cual el compuesto de la fórmula general (I) se enlaza con el material hidrófobo, que es por lo menos uno.
En una realización particularmente preferida, A representa un alquilo-C4-Ci2 lineal o ramificado, y con muy particular preferencia un alquilo-Ce lineal. Heteroátomos que podrían estar presentes de acuerdo con la invención son seleccionados de entre Si, N, O, P, S y halógenos tales como F, Cl, Br y I.
En otra realización particularmente preferida, Z es seleccionado de entre el grupo consistente en grupos aniónicos -(X)n-PC>32", -(X)n-P02S2", -(X)n-POS22*, -(X)n- PS32-, -(X)n-PS2-, -(X)n-POS\ -(X)n-P02-, -(X)n-P032- -(X)n-C02-, -(X)n-CS2-, -(X)n- COS", -(X)n-C(S)NHOH, -(X)n-S" donde X es seleccionado de entre el grupo consistente en O, S, NH, CH2 y n = 0, 1 ó 2, dado el caso con cationes seleccionados de entre el grupo consistente en hidrógeno, NR4+, donde los radicales R representan cada uno, independientemente el uno del otro, hidrógeno o alquilo-Ci-C8, un metal alcalino o metal alcalinotérreo. Los aniones mencionados y los correspondientes cationes forman, de acuerdo con la invención, compuestos no cargados de la fórmula general (I).
En caso de que los metales fuesen nobles, por ejemplo Au, Pd, Rh etc., son sustancias de superficie activa particularmente preferidas los monotioles, ditioles y tritioles o las 8-hidroxiquinolinas, por ejemplo tal como se las describe en la EP 1200408 B1.
Cuando se tratare de óxidos de metal, por ejemplo FeO(OH), Fe304> ZnO etc., carbonatos, por ejemplo azurita [Cu(C03)2(OH)2], malaquita [Cu2[(OH)2C03]], son sustancias de superficie activa particularmente preferidas el ácido
octilfosfónico (OPA), (EtO)3S¡-A, (MeO)3Si-A, con los antedichos significados correspondientes a A. En una realización preferida del procedimiento de la invención, no se usan hidroxamatos como sustancias de superficie activa para modificar óxidos metálicos.
Si se tratare de sulfuras metálicos, por ejemplo CU2S, M0S2, etc., son sustancias de superficie activa particularmente preferidas los monotioles, ditioles y tritioles o los xantogenatos, por ejemplo el octilxantato potásico.
En una realización preferida del procedimiento de la invención, Z representa -(X)n-CS2", -(X)n-P02" ó -(X)n-S' donde X representa O y n representa 0 ó 1 y un catión seleccionado de entre hidrógeno, sodio y potasio. Son sustancias de superficie activa muy particularmente preferidas el 1-octanetiol, el butilxantato potásico, el octilxantato potásico, el ácido octilfosfónico y la (octilcarbetoxi)tiocarboniletoxiamina.
El octilxantato potásico (IV) y la (octilcarbetoxi)tiocarboniletoxiamina (V) están graficados infra:
El agente hidrofobizante, que es por lo menos uno, es usado en el paso (A) del procedimiento de la invención en una cantidad que es suficiente para hidrofobizar el material, que es por lo menos uno, virtualmente por entero, y está presente en la mezcla que ha de ser tratada. La cantidad de agente hidrofobizante depende pues de la concentración del primer material, que es por lo menos uno, en la mezcla que ha de ser tratada. La cantidad puede depender también del
acondicionamiento de la mezcla que ha de ser tratada. Si el agente hidrofobizante es añadido, por ejemplo, en un molino, la cantidad puede ser más pequeña. Un entendido en la materia sabrá determinar la cantidad de agente hidrofobizante.
En una realización preferida, la cantidad de agente hidrofobizante en el paso (A) del procedimiento de la invención es de 0.0001 a 0.2% en peso, preferentemente de 0.001 a 0.15% en peso, tomándose en cada caso por referencia la mezcla hecha de una mezcla que ha de ser tratada y del agente hidrofobizante.
La puesta en contacto en el paso (A) del procedimiento de la invención puede llevarse a efecto por todos métodos que les son conocidos a los entendidos en la materia. El paso (A) puede ser llevado a cabo en grueso o en dispersión, preferentemente en suspensión, y con particular preferencia en suspensión acuosa.
En una realización del procedimiento de la invención, el paso (A) es llevado a cabo en grueso, o sea en ausencia de un medio de dispersión.
Por ejemplo, la mezcla que ha de ser tratada y la sustancia de superficie activa, que es por lo menos una, son combinadas y mezcladas en otro medio de dispersión en las cantidades apropiadas. Los entendidos en la materia conocen aparatos mezcladores apropiados, por ejemplo molinos tales como un molino de bolas.
En una realización preferida, el paso (A) se lleva a cabo en dispersión, preferentemente en suspensión. Los medios de dispersión apropiados son todos medios de dispersión en los cuales la mezcla originada en el paso (A) no es completamente soluble. Los medios de dispersión apropiados para producir la suspensión espesa o dispersión en el paso (B) del procedimiento de la invención son seleccionados de entre el grupo consistente en agua, compuestos orgánicos hidrosolubles, por ejemplo alcoholes que tienen de 1 a 4 átomos de carbono, y mezclas de éstos.
En una realización particularmente preferida, el medio de dispersión en el procedimiento de la invención es agua, por ejemplo siendo el pH neutro, en
particular cuando el pH es de 6 a 8.
En el paso (A), se proporciona preferentemente una suspensión que tiene un contenido de sólidos de, por ejemplo, 10 a 50% en peso, preferentemente de 20 a 45% en peso, y con particular preferencia de 35 a 45% en peso. De acuerdo con la invención, es también posible que el contenido de sólidos de la suspensión obtenida en el paso (A) sea mayor, por ejemplo de 50 a 70% en peso, y que a ese contenido de sólidos se lo reduzca, mediante dilución, hasta llegar a los valores especificados sólo en el paso (B).
El paso (A) del procedimiento de la invención se lleva a cabo generalmente a una temperatura que va de 1 a 80°C, preferentemente de 20 a 40°C, y con particular preferencia a temperatura ambiente.
En el procedimiento de la invención, se da preferencia a que el paso (A) se lleve a cabo bajo la acción de una fuerza de cizallamiento suficiente para que el mineral presente y el agente hidrofobizante entren en contacto en la medida suficiente. La fuerza de cizallamiento que se habrá de introducir preferentemente en el paso (A) del procedimiento de la invención depende pues, por ejemplo, de la concentración del material de valor, la concentración del agente hidrofobizante y/o un contenido de sólidos de la dispersión que han de ser tratados. La fuerza de cizallamiento introducida en el paso (A) tiene que ser de preferencia suficiente para que, más adelante en el curso del procedimiento, resulte posible la floculación hidrófoba eficaz entre las partículas magnéticas hidrófobas y el mineral h id rofob izado. De acuerdo con la invención, esto se logra preferentemente mediante el uso de un molino apropiado, por ejemplo un molino de bolas.
Paso (B):
El paso opcional (B) del procedimiento de la invención comprende el añadido de por lo menos un medio de dispersión a la mezcla obtenida en el paso (A) a fin de obtener una dispersión.
En una de las realizaciones, la mezcla obtenida en el paso (A) comprende, si el paso (A) se lleva a cabo en grueso, por lo menos un primer material que ha
sido modificado en la superficie por acción de al menos una sustancia de superficie activa, y por lo menos un segundo material. Si el paso (A) se lleva a cabo en grueso, se procede a llevar a cabo el paso (B) del procedimiento de la invención, o sea que, a fin de obtener una dispersión, se le añade a la mezcla obtenida en el paso (A) por lo menos un medio de dispersión apropiado. Una suspensión cuyo contenido de sólidos es, por ejemplo, de 10 a 50% en peso, preferentemente de 20 a 45% en peso, y con particular preferencia de 35 a 45% en peso, es proporcionada preferentemente en el paso (B).
En general, la cantidad de medios de dispersión añadidos en el paso (A) y/o en el paso (B) puede, de acuerdo con la invención, ser seleccionada de tal modo que se obtenga una dispersión que pueda agitarse con facilidad y/o sea fluida.
La presente invención se refiere también, en particular, al procedimiento de acuerdo con la invención en el cual la dispersión obtenida en el paso (A) y/o (B) tiene un contenido de sólidos que va de 10 a 50% en peso, con particular preferencia de 20 a 45% en peso, y con particular preferencia de 35 a 45% en peso.
En la realización en la cual el paso (A) del procedimiento de la invención se lleva a cabo en dispersión, no se procede a dar el paso (B). Sin embargo, también en esa realización es posible llevar a cabo el paso (B), o sea añadir más medios de dispersión a fin de obtener una dispersión cuyo contenido de sólidos sea menor.
Son medios de dispersión apropiados todos los medios de dispersión que se han mencionado supra en lo tocante al paso (A). En una realización particularmente preferida, el medio de dispersión en el paso (B) es agua.
De tal modo, el paso (B) comprende, o bien convertir la mezcla presente en grueso y originada en el paso (A) en una dispersión, o convertir la mezcla ya presente en dispersión originada en el paso (A) en una dispersión cuyo contenido de sólidos es menor por el añadido de un medio de dispersión.
En una realización preferida del procedimiento de la invención, se omite el paso (B), pero el paso (A), en cambio, se lleva a cabo en dispersión acuosa, de
modo que el paso (A) da directamente una mezcla en dispersión acuosa cuya concentración es la correcta para que se la use en el paso (C) del procedimiento de la invención.
El añadido de un medio de dispersión en el paso (B) del procedimiento de la invención puede, de acuerdo con la invención, llevarse a cabo mediante cualesquiera métodos que los entendidos en la materia conozcan.
Paso (C):
El paso (C) del procedimiento de la invención comprende tratar la dispersión originada en el paso (A) o (B) con por lo menos una partícula magnética hidrófoba de modo que el primer material, que es por lo menos uno, y que ha sido hidrofobizado en el paso (A) y al que está enlazada la sustancia de superficie activa, que es por lo menos una, y el aglomerado de partículas magnéticas, que es por lo menos uno
En el paso (C) del procedimiento de la invención, es posible usar todas las sustancias y materiales magnéticos que son conocidos por los entendidos en la materia. En una realización preferida, la partícula magnética, que es por lo menos una, es seleccionada de entre el grupo consistente en metales magnéticos, por ejemplo hierro, cobalto, níquel y mezclas de éstos, aleaciones ferromagnéticas de metales magnéticos, por ejemplo NdFeB, SmCo y mezclas de éstos, óxidos de hierro magnético, por ejemplo magnetita, maguemita, ferritas cúbicas de la fórmula general (II)
en la que
M es seleccionado de entre Co, Ni, Mn, Zn y mezclas de éstos y
x < 1 ,
ferritas hexagonales, por ejemplo bario o ferrita de estroncio MFeeOig en la que M = Ca, Sr, Ba, y mezclas de éstos. Las partículas magnéticas pueden adicionalmente tener una capa exterior, por ejemplo de S1O2.
En una realización particularmente preferida de la presente solicitud de
patente, la partícula magnética, que es por lo menos una, es magnetita Fe304 o ferrita de cobalto Co2+xFe2+i-xFe3+204 en donde x= 1.
En otra realización preferida, la partícula magnética, que es por lo menos una, es hidrofobizada en la superficie por medio de por lo menos un compuesto hidrófobo. El compuesto hidrófobo es preferentemente seleccionado de entre compuestos de la fórmula general (III)
B-Y (III),
en la que
B es seleccionado de entre alquilo-C3-C3o lineal o ramificado, heteralqu¡lo-C3- C30, anlo-C6-C3o opcionalmente sustituido, heteroalquilo-C6-C3o opcionalmente sustituido, arilalquilo-C6-C3o y
Y es un grupo por medio del cual el compuesto de la fórmula general (III) se enlaza con la partícula magnética, que es por lo menos una.
En una realización particularmente preferida, B es un alquilo-C6-Cie lineal o ramificado, preferentemente alquilo-C8-Ci2 lineal, y con muy particular preferencia un alquilo-Cs o -C12 lineal. Heteroátomos que pueden estar presentes de acuerdo con la invención, son seleccionados de entre N, O, P, S y halógenos tales como F, Cl, Br y I.
En otra realización particularmente preferida, Y es seleccionado de entre el grupo consistente en -(X)n-SiHal3, -(X)n-SiHHal2, -(X)n-SiH2Hal en donde Hal representa F, Cl, Br, I, y grupos aniónicos tales como -(X)n-S¡033", -(X)n-C02", -(X)n- P032-, -(X)n-P02S2-, -(X)n-POS22-, -(X)n-PS32\ -Wn-PSs", -(X)n-POS", -(X)n-P02", - (X)n-C02-, -(X)n-CS2-, -(X)n-COS-, -(X)n-C(S)NHOH, -(X)n-S" en donde X = O, S, NH, CH2 y n = 0, 1 ó 2, y, dado el caso, cationes seleccionados de entre el grupo consistente en hidrógeno, NR4+ donde los radicales R representan cada uno, independientemente el uno del otro, hidrógeno o alquilo-CrC8, un metal alcalino, un metal alcalinotérreo o zinc, también -(X)n-Si(OZ)3 donde n = 0, 1 ó 2 y Z = carga, hidrógeno o un radical alquilo de cadena corta.
Sustancias hidrofobizantes muy particularmente preferidas de la fórmula
general (III) son el dodeciltriclorosilano, el ácido octilfosfónico, el ácido láurico, el ácido oleico, el ácido esteárico o mezclas de éstos.
El tratamiento, en el paso (C) del procedimiento de la invención, de la dispersión producida en el paso (A) o (B), con por lo menos una partícula magnética hidrófoba, puede llevarse a cabo por cualesquiera métodos que los entendidos en la materia conocen.
En una de las realizaciones del procedimiento de la invención, la partícula magnética, que es por lo menos una, es dispersada en un medio de dispersión apropiado y luego añadida a la dispersión del paso (A) o (B). Son medios de dispersión apropiados todos los medios de dispersión en los cuales la partícula magnética, que es por lo menos una, no es enteramente soluble. Los medios de dispersión apropiados para efectuar la dispersión en el paso (C) del procedimiento de la invención, son seleccionados de entre el grupo consistente en agua, compuestos orgánicos hidrosolubles y mezclas de éstos, con particular preferencia agua. Es posible usar en el paso (C) el mismo medio de dispersión que en el paso (B). En general, la cantidad de medio de dispersión para predispersar las partículas magnéticas puede, de acuerdo con la invención, ser seleccionada de modo que se obtenga una suspensión espesa o una dispersión que pueda agitarse fácilmente y/o sea fluida. La dispersión de las partículas magnéticas puede, de acuerdo con la invención, ser producida por todos los métodos que los entendidos en la materia conocen. En una realización preferida, las partículas magnéticas que han de ser dispersadas y la cantidad apropiada de medio de dispersión p mezcla de medios de dispersión, son combinadas en un reactor apropiado, por ejemplo un reactor de vidrio, y agitadas por medio de aparatos que los entendidos en la materia conocen, por ejemplo en un tanque de vidrio y usando un agitador propulsor accionado mecánicamente, por ejemplo a una temperatura que va de 1 a 80°C, preferentemente a temperatura ambiente.
El tratamiento de la dispersión del paso (B) con por lo menos una partícula magnética hidrófoba se lleva a cabo generalmente por combinación de los dos componentes, usando métodos que los entendidos en la materia conocen. En una
realización preferida, la partícula magnética hidrófoba es añadida en forma sólida a una dispersión de la mezcla que ha de ser tratada. En otra realización preferida, los dos componentes están presentes en forma dispersa.
El paso (C) se lleva a cabo normalmente a una temperatura que va de 1 a 80°C, preferentemente de 10 a 30°C. El paso (C) del procedimiento de la invención puede ser llevado a cabo en todos los aparatos que los entendidos en la materia conocen, por ejemplo en un molino, preferentemente en un molino de bolas. En una realización particularmente preferida del procedimiento de la invención, el paso (C) se lleva a cabo en el mismo aparato, preferentemente un molino, en el cual se llevan a cabo el paso (A) y, dado el caso, el paso (B).
En el paso (C), la partícula magnética, que es por lo menos una, forma un aglomerado con el material hidrófobo de la mezcla que ha de ser tratada. El enlace entre los dos componentes está basado en interacciones hidrófobas. En general, no se produce ninguna interacción enlazante entre la partícula magnética, que es por lo menos una, y el componente hidrófilo de la mezcla, de modo que entre esos componentes no se produce aglomeración. De tal modo, están presentes en la mezcla después del paso (C), aglomerados del material hidrófobo, que es por lo menos uno, y la partícula magnética, que es por lo menos una, además del material hidrófilo, que es por lo menos uno.
Paso (D):
El paso (D) del procedimiento de la invención comprende separar de la mezcla el aglomerado del paso (C), mediante aplicación de un campo magnético.
En una realización preferida, el paso (D) puede llevarse a cabo introduciendo un imán permanente en el reactor en el cual está presente la mezcla del paso (C). En una realización preferida, entre el imán permanente y la mezcla que ha de ser tratada hay una pared divisoria compuesta de material no magnético, por ejemplo la pared de vidrio del reactor. En otra realización preferida del procedimiento de la invención, se usa en el paso (D) un electroimán que es magnético solamente cuando fluye una corriente eléctrica. Los entendidos en la
materia conocen aparatos apropiados para hacerlo.
El paso (D) del procedimiento de la invención puede llevarse a cabo a cualquier temperatura apropiada, por ejemplo de 10 a 60°C.
Durante el paso (D), la mezcla es, de preferencia, agitada continuamente con un agitador apropiado.
En el paso (D), el aglomerado del paso (C) puede, dado el caso, ser separado por cualesquiera métodos que los entendidos en la materia conocen, por ejemplo por drenaje del líquido que comprende la parte hidrófila de la suspensión desde la válvula de fondo del reactor usado para el paso (D), o eliminando por bombeo, a través de una manguera, los componentes de la suspensión que no hayan sido retenidos por el imán, que es por lo menos uno.
Paso (E):
El paso opcional (E) del procedimiento de la invención comprende la disociación del aglomerado separado en el paso (D) con el fin de obtener por separado el primer material, que es por lo menos uno, y la partícula magnética, que es por lo menos una. El paso (E) de acuerdo con la invención puede llevarse a cabo cuando el primer material, que es por lo menos uno, ha de ser obtenido por separado. En una realización preferida del procedimiento de la invención, la disociación en el paso (E) se lleva a cabo de una manera no destructora, o sea que los componentes individuales presentes en la dispersión no sufren ninguna alteración química. Por ejemplo, la disociación de acuerdo con la invención no se efectúa por oxidación del agente hidrofobizante, por ejemplo para que se obtengan los productos de oxidación o los productos de degradación del agente hidrofobizante.
La disociación puede llevarse a cabo por cualesquiera métodos que los entendidos en la materia conocen y que sean aptos para disociar el aglomerado de tal manera que la partícula magnética, que es por lo menos una, pueda ser recuperada en forma que pueda volver a usársela. En una realización preferida, la partícula magnética que ha sido desdoblada es usada nuevamente en el paso (C).
En una realización preferida, la disociación en el paso (C) del procedimiento de la invención se efectúa tratando el aglomerado con una sustancia seleccionada de entre el grupo consistente en disolventes orgánicos, compuestos básicos, compuestos ácidos, oxidantes, agentes reductores, compuestos superficieactivos y mezclas de éstos.
Ejemplos de disolventes orgánicos son el metanol, el etanol, el propanol, por ejemplo el n-propanol o el isopropanol; disolventes aromáticos, por ejemplo el benceno, el tolueno, los xilenos; éteres, por ejemplo el éter dietílico, el éter metil-t-butílico; cetonas, por ejemplo la acetona, y mezclas de éstos. Ejemplos de compuestos básicos que pueden ser usados de acuerdo con la invención son soluciones acuosas de compuestos básicos, por ejemplo soluciones acuosas de hidróxidos de metales alcalinos y/o metales alcalinotérreos, por ejemplo KOH, NaOH, soluciones acuosas de amoníaco, soluciones acuosas de aminas de la fórmula general R23N , en la que los radicales R2 son seleccionados independientemente del grupo consistente en alquilo-Ci-C8, opcionalmente sustituido por otros grupos funcionales. En una realización preferida, el paso (D) se lleva a cabo añadiendo solución acuosa de NaOH a un pH de 13, por ejemplo para separar CU2S modificado con OPA. Los compuestos ácidos pueden ser ácidos minerales, por ejemplo HCI, H2SO4, HNO3 o mezclas de éstos, ácidos orgánicos, por ejemplo ácidos carboxílicos. Como oxidante, es posible usar, por ejemplo, H2O2, por ejemplo como concentración al 30% en peso de una solución acuosa (perhidrol). Para separar Cu2S con tioles, se da preferencia al uso de H2O2 o Na2S2O4.
Ejemplos de compuestos superficieactivos que pueden ser usados de acuerdo con la invención son los surfactantes no iónicos, aniónicos, catiónicos y/o zwitteriónicos.
En una realización preferida, el aglomerado de material hidrófobo y partícula magnética es disociado por medio de un disolvente orgánico, con particular preferencia por medio de acetona, diesel, Solvesso® o Shellsol®. Ese procedimiento puede también recibir ayuda mecánica. En una realización
preferida, se usa ultrasonido para ayudar al proceso de disociación.
En general, el disolvente orgánico es usado en una cantidad que es suficiente para disociar virtualmente todo el aglomerado. En una realización preferida, se usan 20 a 100 mi del disolvente orgánico por cada gramo de aglomerado de material hidrófobo y partícula magnética que hay que disociar.
De acuerdo con la invención, después de la disociación el primer material, que es por lo menos uno, y la partícula magnética, que es por lo menos una, están presentes en forma de dispersión en dicho reactivo disociante, preferentemente un disolvente orgánico.
La partícula magnética, que es por lo menos una, puede ser separada de la dispersión que comprende esa partícula magnética, que es por lo menos una, y el primer material, que es por lo menos uno, por medio de un imán permanente o un electroimán. Los detalles de esa separación son análogos al paso (D) del procedimiento de la invención.
El primer material que se separa, preferentemente el metal compuesto que ha de separarse, es preferentemente separado del disolvente orgánico separando el disolvente orgánico por destilación. El primer material que puede ser obtenido de ese modo puede ser purificado mediante otros procedimientos que los entendidos en la materia conocen. El disolvente puede, dado el caso después de la purificación, ser puesto en circulación nuevamente en el procedimiento de la invención.
Ejemplos
Ejemplo 1 :
Se usan desechos originales procedentes de una mina, en la que el contenido de cobre es determinado como de 0.2% en peso.
100 g de material secado son pesados junto con 160 mi (535 g) de perlas de Zr02 (diámetro = 1.7 - 2.3 mm), 0.13 g de (octilcarbetoxi)tiocarboniletoxiamina
62 mi de agua y 1 mi de alcohol de petróleo e introducidos en un envase de ZrC>2 y acondicionados a 200 rpm durante 30
minutos. 2.0 g de magnetita hidrófoba (Fe304 modificado con ácido octilfosfónico, diámetro = 4 µ??) son añadidos seguidamente y la mezcla es molida una vez más a 200 rpm durante 30 minutos.
La mezcla obtenida de esta manera es diluida con agua de modo que tenga un contenido de sólidos de 40% en peso. Los constituyentes magnéticos son a continuación separados magnéticamente de los constituyentes no magnéticos sosteniendo un imán de Co/Sm contra la pared exterior del envase.
Después del secado, se obtuvieron 2.7 g de material magnético cuyo contenido de cobre era de 5.2% en peso, a partir de 100 g de material usado y los 2.0 g de magnetita usada. Esto corresponde a 0.14 g (70%) del cobre presente en los desechos tratados.
Ejemplo 2:
Se usan desechos procedentes de una mina original, en la que el contenido de cobre es determinado como de 0.2% en peso.
00 g de material secado son pesados junto con 160 mi (535 g) de perlas de ZrÜ2 (diámetro = 1.7 - 2.3 mm), 0.13 g de octilxantato potásico, 62 mi de agua y
1 mi de alcohol de petróleo e introducidos en un envase de Zr02 y acondicionados a 200 rpm durante 30 minutos. 2.0 g de magnetita hidrófoba (Fe304 modificado con ácido octilfosfónico, diámetro = 4 µ??) son añadidos seguidamente y la mezcla es molida una vez más a 200 rpm durante 30 minutos.
La mezcla obtenida de esta manera es diluida con agua de modo que la mezcla tenga un contenido de sólidos de 40% en peso. Los constituyentes magnéticos son a continuación separados por vía magnética de los constituyentes no magnéticos, lo que se hace sosteniendo un imán de Co/Sm contra la pared exterior del envase.
Después del secado, se obtuvieron 2.41 g de material magnético cuyo contenido de cobre era de 4.5% en peso, a partir de 100 g de material usado y los
2 g de magnetita usada. Esto corresponde a 0.108 g (54%) del cobre presente en los desechos tratados.
Ejemplo 3:
Se usan desechos procedentes de una mina original, en la que el contenido de cobre es determinado como de 0.1 % en peso.
100 g de material secado, 100 g de perlas de Zr02 (diámetro = 1.7 - 2.3 mm), 2 g de octilxantato potásico y 20 g de agua son pesados e introducidos en un envase de Zr02 y acondicionados a 200 rpm durante 30 minutos. 2 g de magnetita (Fe304 modificado con ácido octilfosfónico, diámetro = 4 µ??) y 0.2 g de Shellsol son añadidos a continuación y la mezcla es molida una vez más a 150 rpm durante 5 minutos.
La mezcla así obtenida es diluida con agua, de modo que la mezcla tenga un contenido de sólidos de 40% en peso. Los constituyentes magnéticos son seguidamente separados por vía magnética de los constituyentes no magnéticos, lo que se hace sosteniendo un imán de Co/Sm contra la pared exterior del envase.
Después del secado, se obtuvieron 2.67 g de material magnético cuyo contenido de cobre era de 3.1 % en peso, a partir de 100 g de material usado y los 2 g de magnetita usada. Esto corresponde a 0.083 g (83%) del cobre presente en los desechos tratados.
Claims (1)
- REIVINDICACIONES Un procedimiento para separar por lo menos un primer material de una mezcla que comprende por lo menos ese primer material en una cantidad de 0,001 a 1 ,0% en peso en base al total de la mezcla, y por lo menos un segundo material, que comprende los pasos siguientes: (A) contactar la mezcla que comprende por lo menos un primer material y por lo menos un segundo material con por lo menos una sustancia de superficie activa, dado el caso en presencia de por lo menos un medio de dispersión, con la sustancia de superficie activa que se enlaza con por lo menos el primer material, (B) dado el caso, añadido de por lo menos un medio de dispersión a la mezcla obtenida en el paso (A) a fin de obtener una dispersión, (C) tratamiento de la dispersión del paso (A) o (B) con por lo menos una partícula magnética hidrófoba, de modo tal que se aglomeren el primer materia al que por lo menos está enlazada la sustancia de superficie activa y por lo menos la partícula magnética, (D) separación del aglomerado del paso (C) de la mezcla por aplicación de un campo magnético, (E) dado el caso, disociación del aglomerado separado en el paso (D) con el fin de obtener, por separado, por lo menos el primer material y por lo menos la partícula magnética. En donde por lo menos un primer material es un compuesto metálico seleccionado del grupo que consiste en los compuestos de los metales de transición, minerales de sulfuro, minerales que comprenden óxidos y/o carbonato y metales nobles en forma elemental y por lo menos un segundo material que preferentemente es un compuesto metálico hidrófilo. El procedimiento conforme a la reivindicación 1 , en donde la sustancia de superficie activa es una sustancia de la fórmula general (I) A-Z (I) donde A es seleccionado entre alquilo-C3-C3o lineal o ramificado, heteroalquilo-C3-C3o, arilo-C6-C3o opcionalmente sustituido, heteralquilo-C6-C3o opcionalmente sustituido, arilalquilo-C6-C30 y Z es un grupo por medio del cual el compuesto de la fórmula general (I) se enlaza por lo menos al material hidrófobo. El procedimiento conforme a la reivindicación 2, en donde Z es seleccionado del grupo consistente en los grupos aniónicos -(X)n-P032", -(X)n-P02S2-, -(X)n-POS22-, -(X)n-PS32-, -(X)n-PS2-, -(X)n-POS-, -(X)n-P02-, -(X)n-P032- -(X)n-C02-, -(X)n-CS2-, -(XVCOS", -(X)n-C(S)NHOH, -(X)n-S- en donde X es seleccionado del grupo consistente en O, S, NH, CH2 y n = 0, 1 ó 2, dado el caso con cationes seleccionados de entre el grupo consistente en hidrógeno, NR4+ donde cada uno de los radicales R representa, independientemente el uno del otro, hidrógeno o alquilo-C-i-Cs, un metal alcalino o un metal alcalinotérreo. El procedimiento conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la cantidad de agente hidrofobizante en el paso (A) es de 0,0001 a 0,2% en peso, basado en mezcla de una mezcla que ha de ser tratada y el agente hidrofobizante. El procedimiento conforme a la reivindicación 1 , en donde por lo menos el segundo material es seleccionado del grupo consistente óxidos e hidróxidos de compuestos metálicos El procedimiento conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde por lo menos la partícula magnética es seleccionada del grupo consistente en metales magnéticos y mezclas de éstos, aleaciones ferromagnéticas de metales magnéticos y mezclas de éstos, óxidos de hierro magnético, ferritas cúbicas de la fórmula general (II) M2+xFe2+i.xFe3+204 (II) donde M es seleccionado entre Co, Ni, Mn, Zn y mezclas de éstos y x < 1 , ferritas hexagonales, y mezclas de éstas. 7. El procedimiento conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el medio de dispersión es agua. 8. El procedimiento conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la mezcla que comprende por lo menos un primer material y por lo menos un segundo material es molida hasta formar partículas cuyo tamaño de 100 nm a 150 pm antes o durante el paso (A). 9. El procedimiento conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde la dispersión obtenida en el paso (A) y/o (B) tiene un contenido de sólidos de 10 a 50% en peso.
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