BR112020022057B1 - Uso de polióis para aperfeiçoar um processo de flutuação reversa em espuma do minério de ferro - Google Patents

Abstract

USO DE POLIÓIS PARA APERFEIÇOAR UM PROCESSO DE FLUTUAÇÃO REVERSA EM ESPUMA DO MINÉRIO DE FERRO. A presente invenção refere-se a um coletor e a um processo para a flutuação reversa em espuma do minério de ferro. Esta invenção refere-se ao uso de um álcool poli-hídrico miscível em água contendo dois ou três grupos hidroxila para melhorar o desempenho do coletor de uma composição de coletor para a flutuação reversa do minério de ferro compreendendo pelo menos uma alquil éter amina da fórmula (I) e/ou uma alquil éter diamina da fórmula (II) R1-(O-A)- NH2 (I) R2-(O-A)-NH-R3-NH2 (II) em que R1 é um grupo hidrocarbila com 6 a 24 átomos de carbono, R2 é um grupo hidrocarbila com 6 a 24 átomos de carbono, R3 é um grupo hidrocarbila alifático com 2 a 4 átomos de carbono, A é um grupo alquileno com 2 a 6 átomos de carbono.

Description

DESCRIÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se ao uso de polióis para aperfeiçoar um processo de enriquecimento de um minério de ferro proveniente de um mineral portador de ferro contendo silicato executando um processo de flutuação inversa do minério usando uma mistura de uma alquil éter amina e/ou de uma alquil éter diamina com um poliol como coletor. Este processo proporciona um comportamento de espumação favorável e é viável em baixas temperaturas.

[0002] A remoção do SiO2 de diferentes minérios por flutuação em espuma na presença de aminas hidrofóbicas é um processo bastante conhecido. O silicato carregado negativamente pode ser hidrofobizado usando aminas anfifílicas adequadas que se prendem à superfície do silicato. A injeção de ar em uma célula de flutuação contendo uma suspensão aquosa do minério tratado leva à formação de bolhas de gás. Essas bolhas de gás hidrofóbicas coletam as partículas de silicato hidrofobizadas e as transportam para o topo da célula de flutuação. No topo da célula de flutuação, a espuma coleta as partículas de silicato. Finalmente, a espuma será removida da superfície e o mineral enriquecido é deixado no fundo da célula de flutuação.

[0003] O minério de ferro contém em geral quantidades consideráveis de silicatos como o quartzo, por exemplo, que pode estar na faixa de cerca de 20 a 45% em peso. No entanto, a presença de teores mais elevados de silicatos tem um efeito prejudicial sobre a qualidade do minério de ferro, por exemplo, no processamento da redução em alto-forno. Portanto, o teor de sílica em concentrados de minério de ferro é o fator limitante para a sua usabilidade; normalmente esse teor não deve ultrapassar 3% para os processos de fabricação do aço a partir de pelotas de minério de ferro, nos processos de redução direta (pelotas DRI) bem como nos processos de fundição a arco elétrico. Ademais, com o desenvolvimento do processo de eletrólise do ferro para a fabricação de aço com um teor ultrabaixo de dióxido de carbono (projeto ULCOS UE), exigências de qualidade mais rigorosas são aplicadas aos concentrados de minério de ferro em termos de um teor muito baixo de SiO2 e AI2O3 (exige-se mais de 98% em peso de óxido de Fe).

[0004] Para ser comercialmente aproveitável, é imprescindível portanto que o teor de silicato de um minério de ferro bruto seja reduzido consideravelmente. No entanto, como as reservas de minérios de alta qualidade estão em vias de se esgotar em âmbito mundial, a qualidade do minério diminui constantemente. Com o teor de SiO2 aumentado nos minérios, o enriquecimento seletivo do ferro, respectivamente, uma remoção de silicato seletiva, é mais difícil do que era no passado com os minérios de mais alta qualidade. Atualmente, a flutuação em espuma é considerada o processo mais eficiente de processamento mineral para recuperar os minerais valiosos da ganga.

[0005] Um processo comum de remoção de silicatos do minério de ferro é a flutuação reversa em espuma, onde os silicatos são enriquecidos na espuma (rejeitos) e deixam o sistema junto com a espuma, com o ferro terminando na fração do fundo (concentrado). Na prática, a flutuação reversa em espuma normalmente enfrenta uma de duas desvantagens: a fração do fundo de minério de ferro contém um nível baixo de SÍO2 - o que por sua vez leva a uma baixa recuperação de ferro; ou a recuperação do ferro é alta - o que por sua vez deixa um nível de SiO2 mais alto no minério. Várias soluções foram propostas na técnica anterior para simultaneamente aumentar a recuperação do ferro e reduzir os níveis de SiO2.

[0006] Na rota catiônica para a flutuação reversa do minério de ferro, o mineral da ganga, principalmente o quartzo, é flutuado com alquil éter aminas (R-(OCH2)3-NH2, com R sendo um resíduo alquila graxa) com frequência neutralizada parcialmente com ácido acético, como um coletor. O grau de neutralização é um parâmetro importante, já que graus mais elevados de neutralização acentuam a solubilidade do coletor mas prejudicam a eficiência da flutuação. A eficiência da flutuação de certos tipos de minério de ferro é aumentada com o uso de alquil éter diaminas (R-(OCH2)3-NH-(CH2)3-NH2, com R sendo um resíduo alquila graxa), opcionalmente em combinação com alquil éter mono aminas. Muitas vezes o minério de ferro é deprimido simultaneamente por amidos não modificados.

[0007] O documento US 3363758 descreve um processo de flutuação em espuma para separar a sílica de um minério empregando sais ácidos de éter aminas alifáticas primárias e éter diaminas alifáticas nas quais o radical alifático tem entre um e 13 átomos de carbono.

[0008] O documento CA 1100239 descreve emulsões aquosas de alquil éter aminas e alquil éter diaminas como agentes coletores para uso em um processo de flutuação em espuma para separar ou concentrar minerais a partir do minério.

[0009] O documento US 4319987 descreve o uso de alquil éter mono aminas alifáticas ramificadas primárias e seus sais ácidos parciais para a remoção do silicato do minério de ferro. Os resíduos metil-alquila ramificados contêm predominantemente 8-10 átomos de carbono.

[0010] O documento US 6076682 descreve o uso combinado de uma alquil éter mono amina com uma alquil éter diamina para a flutuação do silicato do minério de ferro. Nas alquil éter mono aminas preferenciais, o resíduo alquila contém 8 a 12 átomos de carbono e, nas alquil éter diaminas preferenciais, o resíduo alquila contém 8 a 14 átomos de carbono.

[0011] O documento WO 2012/139985 descreve um processo de enriquecimento de um mineral ferro a partir de um silicato contendo minério de ferro por flutuação inversa usando um coletor contendo uma éter amina e/ou uma éter diamina com um grupo iso-C13H27 alifático com grau de ramificação médio variando de 1,5 a 3,5.

[0012] Entretanto, diversos estudos indicaram que a adição de tensoativos não iônicos tais como, por exemplo, álcool graxos, pode aperfeiçoar a flutuação catiônica de silicatos em vista de aumentar a seletividade da flutuação e a recuperação de silicatos em comparação com os componentes individuais, assim como um decréscimo notável no consumo do coletor catiônico.

[0013] Filippov et. al (Minerals Engineering 23 (2010) 91-98) descrevem que a adição de álcool graxo (por exemplo, tridecanol) pode aumentar a recuperação do quartzo por flutuação. De maneira similar, também a flutuação do ferro contendo silicatos como, por exemplo, a pargasita, é suportada, mesmo na presença de amido.

[0014] Liu (Int. J. Electrochem. Sci., 10 (2015) 10188 - 10198) descreve que a recuperação por flutuação do quartzo puro na flutuação em espuma usando N-dodecil etileno diamina como coletor catiônico é acentuada na presença de álcoois, incluindo etanodiol e glicerol. No entanto, monoálcoois de cadeia mais longa apresentam os resultados mais promissores. Eles também permitir substituir parte da diamina.

[0015] O documento US 2014/0144290 ensina composições de coletor e métodos para a sua produção e uso. O coletor pode incluir uma ou mais éter aminas e uma ou mais amido aminas. Uma suspensão líquida ou uma pasta semilíquida contendo um ou mais particulados pode ser contatada com o coletor para produzir uma mistura tratada. Um produto pode ser recuperado a partir da mistura tratada, que inclui um líquido purificado com uma concentração reduzida de particulados em relação à mistura tratada, um produto particulado tratado com uma concentração reduzida de líquido em relação à mistura tratada, ou ambos. O coletor pode conter um poliol como depressor de ponto de congelamento.

[0016] O documento US 5540336 ensina a flutuação de minérios de ferro usando misturas contendo pelo menos uma éter amina da fórmula (I): R1O - (CnH2n)y - NH - (CmH2m - NH)xH m que R1 é uma fração de hidrocarboneto alifático de cadeia linear ou ramificada contendo 6 a 22 átomos de carbono e 0, 1, 2 ou 3 ligações duplas; n e m independentemente um do outro representam o número 1, 2 ou 3; x é 0 ou o número 1, 2 ou 3; e y é 2 ou 3, e pelo menos um outro co-coletor aniônico e/ou não iônico que é um tensoativo aniônico ou não iônico.

[0017] O documento US 4319987 ensina o uso de éter aminas alifáticas primárias como coletores de sílica na concentração de minerais pelo processo de flutuação em espuma. Mais especificamente, o uso de misturas de metil éter aminas alifáticas ramificadas primárias e os sais parcialmente neutralizados dessas substâncias como reagentes de flutuação. Em outro aspecto, o uso de misturas de 3- isooctoxipropil mono amina e 3-isodecoxipropil mono amina e/ou os sais de acetato parcialmente neutralizados dessas substâncias como coletores da sílica no beneficiamento de minérios de taconita oxidados.

[0018] Por conseguinte, existem métodos e processos disponíveis para enriquecer o minério de ferro da ganga contendo SiO2 e para produzir minério de ferro com baixo teor de SiO2 adequados para os processos de fabricação do aço. No entanto, diferentes aspectos diferentes limitam a eficiência dos processos de flutuação conhecidos: parte das partículas do minério de ferro têm tamanhos de partícula diminutos que são flutuados junto com a espuma; os coletores conhecidos atualmente não são seletivos o suficiente e flutuam certas modificações do minério de ferro tais como, por exemplo, a hematita, pelo menos parcialmente junto com a espuma; partículas mistas com alto teor de ferro mas baixo teor de quartzo são removidas junto com a espuma. Ademais, o desempenho dos coletores de acordo com o estado da técnica é frequentemente reduzido em baixas temperaturas, por exemplo, em regiões mais frias e/ou no período do inverno.

[0019] Como a taxa de recuperação do ferro é de grande importância econômica para a operação da planta, houve a necessidade de um auxiliar de flutuação e um processo para o beneficiamento do minério de ferro bruto que permitissem uma taxa de recuperação melhorada do minério de ferro valioso sem elevar o teor de silicato do concentrado de minério de ferro recuperado. Como uma planta de mineração frequentemente processa vários tipos de minério de ferro em paralelo, esse auxiliar de flutuação funcionará para uma série de minérios de ferro bruto diferentes, tal como encontrados nas operações diárias. Esse processo, assim como o coletor que ele utiliza, deve poder ser aplicado inclusive em baixas temperaturas, já que elas são enfrentadas, por exemplo, nos períodos do inverno.

[0020] Ademais, a flutuação reversa do minério de ferro requer volumes de armazenagem expressivos para a coleta da espuma até que esta se desintegre e libere o mineral da ganga para processamento ou descarga posterior. Embora seja necessária uma espuma para a flutuação eficaz, ela deve ser tão densa quanto possível e deve se desintegrar o mais rápido possível após a sua separação da célula de flutuação. Do contrário, problemas como cavitação da bomba, perda de eficiência em espessantes, presença da espuma no dique de rejeitos e outros problemas ambientais podem ocorrer. Por conseguinte, havia ainda a necessidade de um auxiliar de flutuação que formasse uma espuma mais eficiente, porém menos volumosa que se desintegrasse mais rapidamente do que a espuma formada pelos aditivos consoantes o estado da técnica depois de cumprir a sua função. Esse auxiliar de flutuação exigiria menos volume de armazenagem para coletar a espuma e/ou permitir uma produtividade mais alta na capacidade de armazenamento fornecida.

[0021] Surpreendentemente, foi constatado que o uso de uma composição de coletor contendo uma alquil éter amina e/ou uma alquil éter diamina e um álcool poli-hídrico miscível em água resulta em uma taxa de recuperação maior do minério de ferro durante a flutuação reversa do minério de ferro do que a alquil éter amina e/ou alquil éter diamina isoladamente. Um processo de flutuação que utiliza uma alquil éter amina e/ou uma alquil éter diamina como parte de um coletor é considerado como sendo um processo de flutuação catiônico. Concomitantemente, o baixo teor de SiO2 do concentrado de minério de ferro recuperado mantém-se pelo menos essencialmente inalterado, mas em geral é reduzido. Isto é particularmente surpreendente porque os álcoois poli-hídricos miscíveis em água por si sós não possuem propriedades de coleta. Em geral, parte da alquil éter (di)amina pode ser substituída pelo álcool poli-hídrico. Por conseguinte, a taxa de dosagem global da composição de coletor normalmente pode ser mantida constante e com frequência pode até mesmo ser reduzida quando comparada ao uso da alquil éter (di)amina por si só. Ademais, a espuma formada pela composição de coletor de acordo com a invenção é menos volumosa, permitindo volumes de armazenagem mais baixos e/ou uma produtividade mais elevada em uma dada instalação. Além disso, foi constatado que o desempenho do processo de flutuação catiônico na presença de uma alquil éter (di)amina e de um álcool poli-hídrico miscível em água permanece essencialmente inalterado quando a temperatura da água cai para uma temperatura de menos de 10°C e também frequentemente para uma temperatura de 5°C ou até mesmo mais baixa, embora se torne significativamente menos eficiente quando apenas uma alquil éter (di)amina é utilizada. Essa é uma grande vantagem técnica, já que muitos depósitos de minério estão localizados em áreas com invernos rigorosos, por exemplo no Continente Norte- Americano em Michigan, Minnesota, e no Canadá.

[0022] Em um primeiro aspecto, a invenção fornece o uso de um álcool poli-hídrico miscível em água contendo dois ou três grupos hidroxila para melhorar o desempenho do coletor de uma composição de coletor para a flutuação reversa do minério de ferro contendo pelo menos uma alquil éter amina da fórmula (I) e/ou uma alquil éter diamina da fórmula (II) R1-(O-A)-NH2 (I) R2-(O-A)-NH-R3-NH2 (II) em que R1 é um grupo hidrocarbila com 6 a 24 átomos de carbono, R2 é um grupo hidrocarbila com 6 a 24 átomos de carbono, R3 é um grupo hidrocarbila alifático com 2 a 4 átomos de carbono A é um grupo alquileno com 2 a 6 átomos de carbono.

[0023] Em um segundo aspecto, a invenção fornece um processo para melhorar o desempenho do coletor de uma composição de coletor a fim de enriquecer um minério de ferro através da flutuação reversa de um silicato contendo minério de ferro, a composição de coletor contendo pelo menos uma alquil éter amina da fórmula (I) e/ou uma alquil éter diamina da fórmula (II) R1-(O-A)-NH2 (I) R2-(O-A)-NH-R3-NH2 (Il) em que R1 é um grupo hidrocarbila com 6 a 24 átomos de carbono, R2 é um grupo hidrocarbila com 6 a 24 átomos de carbono, R3 é um grupo hidrocarbila alifático com 2 a 4 átomos de carbono A é um grupo alquileno com 2 a 6 átomos de carbono, o processo compreendendo adicionar à composição de coletor pelo menos um álcool poli-hídrico miscível em água contendo dois ou três grupos hidroxila.

[0024] No contexto deste pedido de patente, o termo 'taxa de recuperação' significa a razão entre o ferro recuperado no concentrado obtido pelo processo de flutuação e a massa de ferro total inicial no minério bruto. Minério de ferro bruto significa um teor de ferro de cerca de 20 a cerca de 55% em peso. O termo minério de ferro concentrado significa um teor de ferro de pelo menos 64% em peso.

[0025] No contexto deste pedido de patente, os termos 'melhora do desempenho do coletor' e 'melhorar o desempenho do coletor' significam de preferência:

[0026] (i) um incremento da taxa de recuperação do minério de ferro quando o álcool poli-hídrico miscível em água contendo dois ou três grupos hidroxila está presente, comparado ao caso em que o dito álcool está ausente;

[0027] (ii) uma maior seletividade na remoção de silicato, o que significa que a composição de coletor contendo o álcool poli-hídrico miscível em água permite que uma proporção mais alta do ferro seja retida e uma proporção mais alta do silicato seja removida, comparado ao caso em que o dito álcool está ausente;

[0028] (iii) que a quantidade de ferro retida e a quantidade de silicato removida no processo de flutuação de acordo com o segundo aspecto da invenção, na presença do álcool poli-hídrico miscível em água permanece essencialmente inalterada quando a temperatura na qual o dito processo é executado cai para uma temperatura de menos de 10°C, de preferência para 5°C, ou até mesmo para menos de 5°C, comparado ao caso em que o dito álcool está ausente, e nesse caso a quantidade de ferro retida e a quantidade de silicato removida passa a ser mais baixa;

[0029] (iv) que a espuma formada pela composição de coletor contendo o álcool poli-hídrico miscível em água é menos volumosa e, após separação da célula de flutuação, ela se desintegra mais rapidamente, comparado ao caso em que o dito álcool está ausente.

[0030] Presume-se que a melhora do desempenho do coletor e melhorar o desempenho do coletor de preferência ocorrem se uma ou mais das condições (i) a (iv) são satisfeitas.

[0031] A seguir, a éter amina e/ou a éter diamina pode ser chamada de componente A e o álcool poli-hídrico miscível em água com dois ou três grupos OH pode ser chamado de componente B.

ALQUIL ÉTER AMINA E ALQUIL ÉTER DIAMINA (COMPONENTE A)

[0032] No contexto do presente pedido de patente, o termo “alquil éter (di)amina” engloba tanto alquil éter aminas da fórmula (I) quanto alquil éter diaminas da fórmula (II) individualmente e as suas misturas. Em misturas contendo (I) e (II), os resíduos alquila R1 e R2 podem ser iguais ou diferentes.

[0033] Em uma modalidade preferencial, os resíduos hidrocarbila R1 e/ou R2 da alquil éter (di)amina têm independentemente um do outro 7 a 18 e mais preferencialmente 8 a 15 átomos de carbono tal como, por exemplo, 6 a 18 átomos de carbono, ou 6 a 15 átomos de carbono, ou 7 a 24 átomos de carbono, ou 7 a 15 átomos de carbono, ou 8 a 24 átomos de carbono, ou 8 a 18 átomos de carbono.

[0034] De preferência, R1 e/ou R2 é um resíduo hidrocarbila alifático. Mais preferencialmente, R1 e/ou R2 é um resíduo hidrocarbila linear ou ramificado.

[0035] Em outra modalidade preferencial, R1 e/ou R2 é saturado ou pelo menos essencialmente saturado. Essencialmente saturado significa que o número de iodo da éter(di)amina é inferior a 20 g I2/100 g tal como, por exemplo, inferior a 10 g I2/100 g. Em uma modalidade especialmente preferencial, R1 e/ou R2 é um radical hidrocarbila alifático saturado.

[0036] R3 pode ser linear ou ramificado quando contendo 3 ou mais átomos de carbono. Em uma modalidade preferencial, R3 é um grupo - C2H4- ou um grupo -C3H6- e de maneira especialmente preferencial é o grupo C3H6 linear da fórmula -CH2-CH2-CH2-.

[0037] A pode ser linear ou ramificado quando contendo 3 ou mais átomos de carbono. Em uma modalidade preferencial, A é um grupo alquileno alifático contendo 2 a 4 átomos de carbono e, de maneira especialmente preferencial, A compreende três átomos de carbono. É particularmente preferencial que A seja um grupo C3H6 linear da fórmula -CH2-CH2-CH2-.

[0038] Os sais das alquil éter aminas (I) e/ou das alquil éter diaminas (II) que podem ser preparados pela neutralização da alquil éter (di)amina com um ácido orgânico e/ou inorgânico são igualmente adequados e de maneira geral preferenciais. O composto ácido pode ser qualquer ácido adequado, por exemplo, um ácido cujo ânion é selecionado entre o grupo formado por carboxilato, sulfato, sulfonato, cloreto, brometo, iodeto, fluoreto, nitrato e fosfato. De preferência, o ácido é um ácido carboxílico, em particular um ácido carboxílico alifático contendo entre um e seis átomos de carbono ou um ácido carboxílico olefinicamente insaturado contendo entre três e seis átomos de carbono. Mais preferencialmente, o ácido carboxílico é um ácido carboxílico alifático contendo entre um e três átomos de carbono tal como, por exemplo, ácido fórmico, ácido acético e/ou ácido propiônico. O ácido acético é o de maior preferência.

[0039] O composto ácido pode ser adicionado ao composto alquil éter amina da fórmula (I) e/ou ao composto alquil éter diamina da fórmula (II) em um equivalente molar. No entanto, em geral tem se mostrado vantajoso adicionar menos de uma quantidade equimolar do composto ácido, o que resultará em uma protonação parcial e portanto resultará em uma mistura da alquil éter (di)amina não protonada das fórmulas (I) e/ou (II) e na alquil éter (di)amina protonada correspondente. Em alguns casos, também se mostrou vantajoso adicionar mais do que uma quantidade equimolar do composto ácido, resultando em um excesso estequiométrico do composto ácido. Tipicamente, a razão molar entre o composto ácido e a alquil éter amina pode estar entre 1,0 : 25,0 e 1,5 : 1,0, de preferência entre 1,0 : 10,0 e 1,0 : 1,0 e especialmente entre 1,0 : 5,0 e 1,0 a 1,2 como, por exemplo, entre 1,0 : 25,0 e 1,0 : 1,0, ou entre 1,0 : 25,0 e 1,0 a 1,2, ou entre 1,0 : 10,0 e 1,5 : 1,0, ou entre 1,0 : 10,0 e 1,0 a 1,2, ou entre 1,0 : 5,0 e 1,5 : 1,0.

[0040] Os métodos para a síntese de alquil éter aminas (I) e alquil éter diaminas (II) são bastante conhecidos. As alquil éter aminas (I) podem ser preparadas reagindo um álcool R1-OH (onde R1 adota o mesmo significado fornecido para as alquil éter (di)aminas acima) com uma nitrila etilenicamente insaturada contendo entre 3 e 6 átomos de carbono, para fornecer uma alquil éter nitrila e a subsequente redução da nitrila. Nitrilas etilenicamente insaturadas adequadas incluem acrilonitrila, metacrilonitrila, etacrilonitrila, 2-n-propiiacrilonitrila e 2-iso- propilacrilonitrila. Em uma modalidade preferencial a nitrila etilenicamente insaturada contém três átomos de carbono como, por exemplo, acrilonitrila. De preferência, a reação é conduzida na presença de uma base e um solvente polar. Tipicamente, a base pode ser um alcóxido de metal alcalino, de preferência um etóxido de metal alcalino ou um metóxido de metal alcalino, em particular a base é o metóxido de sódio. A nitrila etilenicamente insaturada pode ser adicionada em uma quantidade equimolar em relação ao álcool, mas de preferência ela é adicionada em um excesso estequiométrico no intuito de garantir que todo o álcool seja reagido. Em geral, a razão molar entre a acrilonitrila e o álcool pode estar acima de 1:1 e até 10:1, de preferência de 1,5:1 a 5:1, mais desejavelmente entre 1;1 e 2:1. De preferência, o excedente da nitrila etilenicamente insaturada é removida posteriormente.

[0041] O álcool R1-OH usado para preparar a alquil éter amina (I) pode ser qualquer linear álcool graxo ou ramificado álcool contendo entre 6 e 24 átomos de carbono. De preferência, o álcool tem 7 a 18, e mais preferencialmente 8 a 15 átomos de carbono como, por exemplo, 6 a 18 átomos de carbono, ou 6 a 15 átomos de carbono, ou 7 a 24 átomos de carbono, ou 7 a 15 átomos de carbono, ou 8 a 24 átomos de carbono, ou 8 a 18 átomos de carbono. Em uma modalidade preferencial, o álcool R1-OH é um álcool primário. A cadeia alquila do álcool R1-OH pode ser linear ou ramificada. Em uma modalidade preferencial, a cadeia alquila é ramificada graças à sua tendência reduzida à cristalização. A cadeia alquila pode ser saturada ou insaturada. De preferência, a cadeia alquila é saturada ou pelo menos essencialmente saturada. Por essencialmente saturada entende-se que o valor de iodo do álcool R1-OH é inferior a 20 g I2/100 g de álcool, por exemplo inferior a 10 g I2/100 g de álcool. O valor de iodo pode ser determinado de acordo com o método de Wijs (DIN 53241). Os álcoois preferenciais incluem álcoois naturais e sintéticos.

[0042] Exemplos de álcool graxos lineares preferenciais R1-OH são o octanol, nonanol, decanol, undecanol, dodecanol, tridecanol, tetradecanol, hexadecanol, octadecanol e suas misturas. Eles podem ser de origem natural ou sintética. São especialmente preferenciais misturas de álcool à base de graxas e óleos naturais como, por exemplo, álcool graxo de coco, álcool graxo de palma, álcool graxo de semente de palma, álcool graxo de soja, álcool graxo de colza e álcool graxo de sebo. Álcoois lineares podem ser obtidos comercialmente, por exemplo, da Cognis, Sasol ou Shell.

[0043] Álcoois ramificados preferenciais podem ser baseados em produtos da dimerização, trimerização, tetramerização, respectivamente, da oligomerização de olefinas leves contendo 2 a 6 e especialmente 3 ou 4 átomos de carbono que foram convertidas em álcoois por exemplo, por hidrólise ou hidro-formilação. Álcoois preparados por reação de Guerbet compreendendo a condensação de aldol de um álcool com um aldeído na presença de um catalisador e a subsequente hidrogenação do aldol formado são igualmente adequados.

[0044] Os álcoois especialmente preferenciais R1-OH são preparados por dimerização catalítica, trimerização resp. tetramerização do propeno, 1-buteno, 2-buteno, isobuteno ou suas misturas. Dependendo da olefina(s) leve(s) usada para a preparação do álcool R1-OH, a ramificação do grupo hidrocarbila R1 pode variar. Os resíduos alquila preferenciais provenientes de uma alimentação de 1- buteno predominantemente linear podem ter um baixo grau de ramificação médio na faixa de 2,0 a 2,5. O grau de ramificação é definido como o número de grupos metila em uma molécula de R1-OH menos 1, sendo que o grau de ramificação médio é a média estatística do grau de ramificação das moléculas de uma amostra. O número médio de grupos metila nas moléculas de uma amostra pode ser facilmente determinado por espectroscopia 1H-NMR. Para este propósito, a área do sinal correspondente aos prótons da metila no espectro de 1H-NMR de uma amostra é dividida por três e depois dividida pela área de sinal dos prótons do metileno do grupo -CH2-OH dividida por dois. Os álcoois preferenciais R1-OH derivados do propeno, 2-buteno e/ou isobuteno têm graus de ramificação acima de 2,5 e frequentemente acima de 3,0 tais como, por exemplo, entre 3,0 e 4,5. As especificidades da ramificação em R1 dão origem a diferentes propriedades ativas de superfície, impacto ambiental, toxicidade e perfis de biodegradabilidade. Os álcoois ramificados R1-OH podem ser obtidos comercialmente por exemplo, da BASF, ExxonMobil, Shell ou Evonik Industries.

[0045] Como álcool R1-OH, o 2-etil-hexanol é particularmente preferencial, bem como os diferentes isômeros do isononanol, isodecanol e isotridecanol. São especialmente preferenciais as misturas de diferentes isômeros do isononanol, isodecanol e/ou isotridecanol.

[0046] Os protocolos de reação para a síntese de alquil éter aminas (I) são bastante conhecidos. Por exemplo, em uma primeira etapa, o álcool R1-OH especificado acima é reagido com uma nitrila etilenicamente insaturada contendo 3 a 6 átomos de carbono para formar uma alquil éter nitrila que é subsequentemente reduzida para a alquil éter amina (I) correspondente. Nitrilas etilenicamente insaturadas preferenciais incluem acrilonitrila, metacrilonitrila, etacrilonitrila, 2-n- propilacrilonitrila e 2-iso-propilacrilonitrila. A acrilonitrila é especialmente preferencial. A reação do álcool R1-OH especificado acima com a nitrila etilenicamente insaturada pode ocorrer em temperatura entre 10°C e 60°C e ao longo de um período mínimo de 10 minutos e máximo de 24 horas. De preferência, a alquil éter nitrila resultante deve exibir uma pureza de pelo menos 90% em peso e mais preferencialmente de pelo menos 95% em peso. A segunda etapa da reação pode ser executada usando qualquer processo convencional para a redução de nitrilas em aminas como, por exemplo, pela reação com hidrogênio na presença de Raney-Cobalt.

[0047] Em um processo alternativo para a produção da alquil éter amina (I), o álcool R1-OH especificado acima é reagido com um óxido de alquileno C2-C6 para produzir o éter álcool de alquila correspondente que é subsequentemente aminado. Em uma primeira etapa da reação, o álcool R1-OH (onde R1 tem o mesmo significado atribuído para a(s) alquil éter (di)aminas acima) é reagido com um equivalente molar de óxido de alquileno na presença de uma base tal como, por exemplo, na presença de hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, uma amina como o imidazol ou uma amina terciária. Essa reação também pode ser catalisada por catalisadores de metal duplo. Óxidos de alquileno preferenciais são o óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de 1,2- butileno, óxido de 2,3-butileno, óxido de 1,2-penteno e/ou óxido de 1,2- hexeno. Óxidos de alquileno especialmente preferenciais são o óxido de etileno e óxido de propileno. Em uma segunda etapa da reação, os grupos hidroxila do éter álcool de alquila formado na primeira etapa são convertidos na amina correspondente por aminação redutiva. Isso pode ser feito, por exemplo, com hidrogênio na presença de um catalisador adequado. A conversão do grupo álcool em um grupo amino primário normalmente é de pelo menos 85%, podendo inclusive ser maior.

[0048] De preferência, a alquil éter amina (I) resultante exibe uma pureza de pelo menos 85%, mais preferencialmente de pelo menos 88% e especialmente igual ou acima de 90%. Exemplos de alquil éter aminas (I) especialmente preferenciais são a (3-isononilóxi)propilamina, (3- decilóxi)propilamina, (3-isoundecilóxi)propilamina, (3- isotridecilóxi)propilamina e (3-dodecilóxi-/tetradecilóxi)propilamina.

[0049] Os protocolos de reação para a síntese de alquil éter diaminas (II) são bastante conhecidos. Por exemplo, as alquil éter diaminas da fórmula (II) podem ser sintetizadas reagindo uma alquil éter amina da fórmula (I) com um equivalente molar de uma nitrila etilenicamente insaturada contendo 3 ou 4 átomos de carbono e a subsequente redução da alquil éter amino alquil nitrila formada intermediariamente. Nitrilas etilenicamente insaturadas preferenciais são a acrilonitrila e metacrilonitrila. Uma nitrila etilenicamente insaturada especialmente preferencial é a acrilonitrila. A redução da alquil éter amino alquil nitrila pode ser realizada por qualquer processo convencional para a redução de nitrilas em aminas como, por exemplo, por hidrogenação na presença de um catalisador adequado. Em um processo alternativo para a produção de alquil éter diaminas (II), a alquil éter amina (I) correspondente pode ser reagida com uma quantidade equimolar de um óxido de alquileno C2-C6 de maneira semelhante à descrita acima para as alquil éter aminas (I) a fim de produzir o éter álcool de alquila amino correspondente que em seguida é convertido na alquil éter diamina (II) por aminação redutiva, por exemplo. Óxidos de alquileno preferenciais para essa via de síntese são o óxido de etileno e o óxido de propileno.

[0050] De preferência, a alquil éter diamina (II) resultante tem uma pureza de pelo menos 50%, mais preferencialmente de pelo menos 60% e especialmente de 75% em massa ou mais alta. Exemplos de alquil éter diaminas (II) especialmente preferenciais são

[0051] N-[3-(isononilóxi)propil]-1,3-propanodiamina,

[0052] N-[3-(decilóxi)propil]-1,3-propanodiamina,

[0053] N-[3-(isoundecilóxi)propil]-1,3-propanodiamina,

[0054] N-3-( isotridecilóxi)propil]- 1,3-propanodiamina e

[0055] N-[3-(dodecilóxi-/tetradecilóxi)propil]-1,3-propanodiamina.

[0056] De acordo com a presente invenção, tanto as alquil éter aminas da fórmula (I) quanto as alquil éter diaminas da fórmula (II) em combinação com um álcool poli-hídrico miscível em água B) fornecem resultados melhores em termos de elevar a taxa de recuperação de minério de ferro no processo de acordo com o segundo aspecto da invenção assim como no uso de acordo com o terceiro aspecto da invenção. No entanto, quando combinações de ambos os compostos (I) e (II) são aplicadas no processo de acordo com o segundo aspecto da invenção assim como no uso de acordo com o terceiro aspecto da invenção, constatou-se que frequentemente a seletividade na remoção do silicato é maior quando comparada às alquil éter aminas (I) simples ou alquil éter diaminas (II), cada uma delas em combinação com o álcool poli-hídrico miscível em água. Portanto, em uma modalidade preferencial da invenção, a composição de coletor contém a mistura de uma alquil éter amina (I) com alquil éter diamina (II). De preferência, esta mistura contém os componentes (I) e (II) em uma razão entre 1:100 e 100:1 e mais preferencialmente em uma razão entre 1:50 e 50:1 como, por exemplo, em uma razão entre 1:100 e 50:1, ou em uma razão entre 50:1 e 100:1.

[0057] Embora útil na forma de amina livre, as alquil éter aminas (I) e/ou alquil éter diaminas (II) podem ser parcialmente a completamente neutralizadas para dispersão direta em água. O grau até o qual a éter (di)amina pode ser neutralizada é tal que a dispersibilidade da água é suficiente para proporcionar a dispersão adequada nas misturas de flutuação e ainda permanecer líquida. De preferência, o grau de neutralização está na faixa de 0 a 100 mole por cento e de preferência na faixa de 5 a 50 por cento. Os ácidos adequados para neutralização são os ácidos orgânicos ou ainda os ácidos inorgânicos. Os ácidos preferenciais têm um ânion monovalente ou polivalente como, por exemplo, um ânion bivalente. Exemplos de ácidos inorgânicos adequados são o ácido hidro fluorídrico, ácido clorídrico, ácido hidro brômico, ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido nítrico, ácido bórico e ácido perclórico. Exemplos de ácidos orgânicos adequados são o ácido acético, ácido propiônico, ácido salicílico, ácido oxálico, ácido acrílico e ácido succínico. O ácido acético é de maior preferência.

ÁLCOOL POLI-HÍDRICO MISCÍVEL EM ÁGUA (COMPONENTE B)

[0058] O álcool poli-hídrico miscível em água (B) contém 2 ou 3 grupos hidroxila. Em uma modalidade preferencial, o álcool poli-hídrico miscível em água contém dois ou três grupos hidroxila e 2 a 20 átomos de carbono. Mais preferencialmente, o álcool poli-hídrico miscível em água possui dois ou três grupos hidroxila e 3 a 12 átomos de carbono, mais preferencialmente 3 a 6 átomos de carbono, e de maneira especialmente preferencial 3 a 5 átomos de carbono como, por exemplo, 2 a 12 átomos de carbono, ou 2 a 6 átomos de carbono, ou 2 a 5 átomos de carbono, ou 3 a 20 átomos de carbono, ou 3 a 12 átomos de carbono. São especialmente preferenciais os álcoois poli-hídricos miscíveis em água alifáticos.

[0059] Exemplos de álcoois poli-hídricos miscíveis em água (B) preferenciais são o etileno glicol, propileno glicol, butileno glicol, pentanodiol, neopentil glicol, hexanodiol, glicerol, dietileno glicol e trietileno glicol. É preferencial que o número de grupos hidroxila no álcool poli-hídrico seja menor do que ou no máximo igual ao número de átomos de carbono. Os polióis de maior preferência são o etileno glicol e o glicerol.

[0060] O álcool poli-hídrico pode ser de grau analítico. De preferência, ele é de grau comercial. De maneira geral, uma pureza de pelo menos 80% em peso é suficiente.

COMPOSIÇÃO DE COLETOR

[0061] Em uma modalidade preferencial, a composição de coletor de acordo com a invenção compreende 50 a 99% em peso da alquil éter (di)amina A) e 1 a 50% em peso do álcool poli-hídrico miscível em água B). Mais preferencialmente, a composição de coletor contém entre 55 e 95% em peso, especialmente entre 60 e 90% em peso e de maneira especialmente preferencial 70 e 85% em peso da alquil éter (di)amina A) como, por exemplo, entre 50 e 95% em peso, ou entre 50 e 90% em peso, ou entre 55 e 99% em peso, ou entre 55 e 90% em peso ou entre 60 e 99% em peso, ou entre 60 e 90% em peso da alquil éter (di)amina A). O teor do álcool poli-hídrico miscível em água na composição de coletor está de preferência entre 5 e 45% em peso e especialmente entre 10 e 40% em peso como, por exemplo, entre 1 e 45% em peso, ou entre 1 e 40% em peso, ou entre 5 e 50% em peso ou entre 5 e 40% em peso, ou entre 10 e 50% em peso ou entre 10 e 45% em peso. Em uma modalidade especialmente preferencial, os teores de alquil éter (di)amina A) e álcool poli-hídrico miscível em água B) totalizam 100%.

[0062] Opcionalmente, a composição de coletor de acordo com a invenção pode conter componentes adicionais tais como extensores de cadeia, agentes espumantes, e/ou depressores, que podem aprimorar ainda mais o processo de flutuação e em particular a seletividade do processo.

[0063] Extensores de cadeia preferenciais são substâncias de baixa polaridade e, por consequência, de baixa solubilidade em água tais como óleos minerais ou vegetais tais como, por exemplo, querosene, diesel, óleos naftênicos, óleos parafínicos, óleo de colza, óleo de girassol, óleo de soja ou gordura de sebo. A presença de extensores de cadeia mostrou-se especialmente benéfica para a flutuação de partículas minerais grosseiras com tamanho de partícula, por exemplo, de 150 μm, inclusive maiores.

[0064] São depressores preferenciais os polímeros hidrofílicos que aumentam a seletividade do processo de flutuação por interação com o minério de ferro, tornando mais hidrofílica a superfície do minério de ferro. Amidos naturais e modificados tais como, por exemplo, amido de milho, amido de mandioca, amido de batata, amido de trigo, amido de arroz, amido de araruta são exemplos de depressores preferenciais.

[0065] Em muitos casos, a adição de um agente espumante mostrou-se vantajosa para criar e/ou modular o comportamento da espuma. Como agentes espumantes preferenciais estão o óleo de pinho, óleo de eucalipto, ácido cresílico, 2-etil-hexan-1-ol e 4-metil-2-pentanol.

[0066] Em alternativa ou além de fazerem parte da composição de coletor, os ditos aditivos adicionais podem ser acrescentados à polpa separadamente, por exemplo na célula de flutuação.

[0067] A composição de coletor pode também conter um solvente. Os solventes preferenciais são a água e álcoois mono-hídricos lineares ou ramificados com 1 a 14 átomos de carbono tais como, por exemplo, metanol, etanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, 2-etil-hexanol, nonanol, decanol, undecanol, dodecanol, tridecanol e tetradecanol. São especialmente preferenciais a água e misturas de água com metanol, etanol e/ou propanol. De preferência, a razão em massa entre a composição de coletor e o solvente está na faixa de 1:19 a 19:1 e mais preferencialmente na faixa de 1:9 e 9:1 e especialmente na faixa de 1:4 e 4:1, por exemplo, na faixa de 1:19 a 1:9; ou na faixa de 1:19 a 1:4; ou na faixa de 1:9 a 1:19; ou na faixa de 1:9 a 4:1; ou na faixa de 1:4 a 1:19; ou na faixa de 1:4 a 1:9.

[0068] A composição de coletor pode ser preparada simplesmente misturando os componentes na razão fornecida. A sequência de adição dos componentes ao utensílio de mistura não é fundamental.

[0069] Em uma primeira modalidade preferencial, a mistura é realizada em batelada, por exemplo, em uma caldeira, recipiente ou cuba, de preferência com agitação.

[0070] Em uma segunda modalidade preferencial, a mistura é feita de modo contínuo, por exemplo, por dosagem medida dos componentes em um tubo de mistura, opcionalmente equipado com um misturador estático ou com um misturador dinâmico. Misturadores estáticos são dispositivos localizados em uma tubulação com partes internas estacionárias que efetuam a mistura das correntes do produto fluido usando a energia do fluxo. Misturadores estáticos que se mostraram úteis foram, por exemplo, Multiflux, Sulzer, PMR, McHugh, Komax e Honeycomb, X, Ross-ISG e os misturadores helicoidais. Misturadores dinâmicos preferenciais são os dispersores rotor-estator, que são também chamados de misturadores de alto cisalhamento. Misturadores dinâmicos que se mostraram úteis foram os dispersores de discos dentados (por exemplo, Ultra-Turrax®) e homogeneizadores de alta pressão (Microfluidizer®). Taxas de cisalhamento adequadas também podem ser alcançadas por meio de um Cavitron ou por ultrassom.

PROCESSO DE ENRIQUECIMENTO E USO

[0071] No processo de enriquecimento de um minério de ferro de acordo com o segundo aspecto da invenção, uma ganga contendo predominantemente silicato é separada de um minério de ferro bruto por flutuação catiônica reversa para produzir um concentrado de minério de ferro. Este processo engloba as etapas de colocar em contato uma polpa aquosa do minério de ferro bruto finamente moído com a composição de coletor de acordo com o primeiro aspecto da invenção compreendendo uma alquil éter (di)amina (componente A) e um álcool poli-hídrico miscível em água (componente B), formar espuma na composição assim obtida, separar o silicato contendo a espuma e recuperar o minério de ferro enriquecido. Após o término da flutuação, uma espuma rica em silicato (rejeitos) e uma fração do fundo rico em ferro e pobre em silicato são obtidas (concentrado).

[0072] Antes do processo de flutuação, o minério de ferro normalmente tem que ser moído, de preferência junto com água, até o tamanho de partícula desejado. Em uma modalidade preferencial, o minério de ferro bruto tem um tamanho de partícula entre 5 e 200 μm, mais preferencialmente entre 10 e 150 μm como, por exemplo, entre 5 e 150 μm ou entre 10 e 200 μm. A composição de coleta de acordo com a invenção mostrou ser especialmente benéfica para a flutuação catiônica reversa de minérios com um P80 menor ou igual a 150 μm, convenientemente menor ou igual a 100 μm, por exemplo menor ou igual a 50 μm. Assim como em uma suspensão em água, o minério de ferro moído pode ser separado, por exemplo por filtração, decantação e/ou centrifugação, se necessário. O minério de ferro finamente moído é então combinado com água ou com um líquido aquoso adequado e misturado com um meio de mistura mecânico para formar uma pasta semilíquida homogênea chamada “polpa”. A água utilizada para a preparação da polpa pode ser a água encanada, água de superfície, água subterrânea e/ou água do processo reciclada.

[0073] No processo de acordo com a invenção, um equipamento convencional da planta de flutuação inversa pode ser utilizado. O processo pode ser executado em quaisquer células de flutuação mecânica ou células de coluna convencionais. Embora seja possível conduzir o processo em células de flutuação mecânica, especialmente para minérios com um teor elevado de partículas finas como, por exemplo, P80 abaixo de 50 μm, o uso de células de flutuação de coluna mostrou-se vantajoso. O tamanho de partícula pode ser determinado por peneiração a úmido nos termos da ASTM E276 - 13, onde peneiras de diferentes aberturas são usadas. P80 representa o diâmetro das aberturas pelas quais passam oitenta por cento das partículas, enquanto D50 representa o diâmetro da partícula no qual 50% em peso da massa de uma amostra é menor do que determinado diâmetro e 50% em peso da massa de uma amostra é maior do que aquele determinado diâmetro.

[0074] O processo de enriquecimento pode ser realizado em uma ou mais células de flutuação subsequentes. A composição de coletor é adicionada à polpa, de preferência na célula de flutuação. Para condicionamento do minério de ferro disperso, é necessário um período de condicionamento adequado da polpa, por exemplo, de pelo menos um minuto e eventualmente de 10 ou 15 minutos. Em seguida ao período de condicionamento, ar é injetado no fundo da célula de flutuação e as bolhas de ar formadas ascendem para a superfície, formando assim uma espuma na superfície. A injeção de ar pode ser continuada até que mais nenhuma espuma é formada, o que pode durar pelo menos um minuto e até mesmo 15 ou 20 minutos. A espuma é coletada e removida da célula de flutuação. Em uma modalidade preferencial, o tratamento da pasta semilíquida residual é repetido de maneira semelhante pelo menos uma vez. Frequentemente, é suficiente repetir o tratamento da pasta semilíquida residual uma única vez. Em alguns casos, foi vantajoso repetir o tratamento com maior periodicidade, por exemplo, entre três e dez vezes e especialmente entre 4 e 6 vezes.

[0075] A composição de coletor de acordo com a invenção é adicionada, de preferência, à polpa em uma quantidade de 1 a 1.000 g/to, mais preferencialmente na quantidade de 10 a 500 g/to e de maneira especialmente preferencial em uma quantidade de 20 a 100 g/to do minério presente na polpa tal como, por exemplo, em uma quantidade de 1 a 500 g/to, ou em uma quantidade de 1 a 100 g/to, ou em uma quantidade de 10 a 1.000 g/to, ou em uma quantidade de 10 a 100 g/to, ou em uma quantidade de 20 a 1.000 g/to, ou em uma quantidade de 20 a 500 g/to do minério presente na polpa.

[0076] A composição de coletor pode ser aplicada à polpa da flutuação como se encontra ou como uma solução, respectivamente como uma emulsão. O solvente preferencial, respectivamente meio de dispersão, é a água, embora misturas de água com um álcool conforme descrito acima também possam ser utilizadas. A presença do álcool poli- hídrico miscível em água B) melhora a solubilidade das alquil éter aminas da fórmula (I) e das alquil éter diaminas da fórmula (II) em água e na polpa aquosa em grande medida. No entanto, em alguns casos a solubilidade da composição de coletor em água e/ou a sua dispersibilidade na polpa sem medidas específicas, tais como aquecimento e/ou agitação vigorosa e consequentemente a estabilidade de tais pastas semilíquidas, permanece insatisfatória. Um método preferencial para facilitar ainda mais a dissolução e, portanto, acelerar ainda mais o processo de flutuação, é preparar uma mistura aquosa da composição de coletor de acordo com a invenção e parcialmente neutralizar os grupos nitrogênio das alquil éter (di)aminas, por exemplo em pelo menos 20%, com um ácido conforme indicado acima, por exemplo, um ácido orgânico de baixo peso molecular. Os ácidos preferenciais são os ácidos monocarboxílicos com 1-3 átomos de carbono tais como o ácido fórmico, ácido acético e ácido propiônico, e ácidos inorgânico como o ácido clorídrico. O ácido acético é especialmente preferencial. A neutralização completa não é necessária, já que elevados teores de sais podem causar precipitação. Em uma mistura aquosa, os compostos de alquil éter amina estão, portanto, presentes adequadamente em uma forma parcialmente neutralizada. Por exemplo, 20 a 70% mol, de preferência 25 a 50% mol dos grupos amina são neutralizados.

[0077] De preferência, o processo de flutuação inversa é conduzido em uma faixa de pH entre 7,0 e 12,0, por exemplo, entre 7,5 e 11,0 e especialmente entre 8,0 e 10,5.

[0078] Isso faz com que os minerais exibam a melhor carga de superfície. O pH mais adequado depende até certo ponto do tipo de mineral a ser flutuado: enquanto um pH de 8 frequentemente tenha se mostrado mais eficiente para a flutuação reversa da magnetita, um pH de 10 mostrou-se frequentemente vantajoso para a flutuação reversa da hematita. O pH é ajustado, por exemplo, pela adição de hidróxido de sódio.

[0079] Em uma modalidade preferencial, um agente depressor para o minério de ferro é adicionado à polpa para evitar que o minério de ferro mineral seja liberado junto com a espuma. O depressor pode ser adicionado diretamente à polpa ou como parte da composição de coletor. Depressores de minério de ferro adequados e preferenciais incluem polissacarídeos hidrofílicos tais como, por exemplo, éteres de celulose como a metil celulose, hidroxietil celulose, etil hidroxietil celulose, carboximetil celulose e sulfometil celulose; gomas hidrofílicas tais como a carragena, b-glucano, goma guar, goma xantana, goma arábica, goma karaya, goma de tragacanto e goma ghatti, alginatos; e derivados do amido como carboximetil-amido e amido-fosfato. Polissacarídeos hidrofílicos especialmente preferenciais são amidos gelatinizados. Como os amidos exibem apenas solubilidade limitada em água fria, a sua solubilidade deve ser melhorada, por exemplo, em um processo conhecido como gelatinização. A gelatinização do amido pode ser realizada por gelatinização térmica ou gelatinização alcalina. Amidos preferenciais para o processo de acordo com a invenção são o amido de milho e o amido de grãos do milho ativado pelo tratamento com álcalis.

[0080] Se presente, o agente depressor é adicionado à polpa de preferência em uma quantidade de cerca de 10 a cerca de 2.500 g por tonelada de minério e mais preferencialmente em uma quantidade de 100 a 1.000 g/to de minério como, por exemplo, entre 10 e 1.000 g/to ou entre 100 e 2.500 g/to de minério. De preferência, a polpa é condicionada na presença do depressor por pelo menos um minuto e até o máximo 10 ou 15 minutos como, por exemplo, 5 minutos antes da adição da composição de coletor contendo a alquil éter (di)amina (componente A) e o álcool poli-hídrico miscível em água (componente B).

[0081] Também está inserida no escopo da invenção a inclusão de aditivos adicionais no sistema de flutuação tais como agentes reguladores do pH, modificadores, dispersantes e/ou co-coletores. Eles podem servir para proporcionar uma melhor dispersão, seletividade e/ou floculação. Em uma modalidade preferencial, a polpa contém pelo menos um aditivo adicional selecionado entre reguladores de pH, modificadores, dispersantes e/ou co-coletores.

[0082] Se desejado, meios de regulagem da espuma podem ser adicionados em uma ocasião conveniente antes da flutuação em espuma. Exemplos de reguladores de espuma convencionais incluem metilisobutil carbinol e álcoois contendo entre seis e 12 átomos de carbono como o etil-hexanol, e opcionalmente alcoxilado com óxido de etileno e/ou óxido de propileno.

[0083] A composição de coletor, o processo de enriquecimento de um minério de ferro e o uso da composição de acordo com a invenção são especialmente vantajosos para o enriquecimento de magnetita (Fe3O4), hematita (Fe2O3) e goetita (Fe2O3xH2O). A invenção é particularmente adequada para o enriquecimento de hematita e magnetita. Ademais, a invenção é especialmente vantajosa para o processamento de minérios de ferro, por exemplo, hematita com alto teor de sílica, por exemplo de pelo menos 20% por peso de minério de ferro, frequentemente de pelo menos 30%, e até mesmo de pelo menos 40% ou mais, por exemplo até 60% ou 70% ou mais. O processo é especialmente adequado para minérios de ferro bruto contendo de 3% a 50% em peso sílica e ferro de 10 a 65% em peso, em relação ao peso do minério.

[0084] A composição de coletor de acordo com a invenção leva a resultados superiores de flutuação com uma variedade de tipos de minério de ferro. Em particular, as variações que ocorrem no tipo específico de minério de ferro encontrado nas operações do dia a dia da mineração foram tratadas com sucesso. Com a substituição de parte da alquil éter amina e/ou alquil éter diamina em uma composição de coletor de acordo com o estado da técnica por um álcool poli-hídrico miscível em água, a taxa de recuperação é aumentada, o que mantém constante o custo de tratamento por tonelada de mineral; em alguns casos, a taxa de tratamento com aditivos poderia inclusive ser diminuída. Isto também é válido para a execução da invenção em baixas temperaturas.

[0085] Quando as composições de acordo com a invenção são usadas como coletores em um processo de flutuação inversa, uma maior seletividade na remoção de silicato é alcançada quando comparada a outras alquil éter aminas conhecidas ou comercialmente disponíveis ou a outros coletores conhecidos. De fato, os coletores da presente invenção permitem que uma proporção mais alta de ferro seja retida e uma proporção mais alta do silicato seja removida. Ademais, a espuma formada pela composição de coletor de acordo com a invenção é menos volumosa e, após separação da célula de flutuação, ela se desintegra bem mais rapidamente, favorecendo volumes de armazenagem reduzidos e/ou maior produtividade.

Exemplos

[0086] As porcentagens fornecidas especificam porcentagem em peso, a menos que indicado diferentemente. Materiais utilizados

[0087] A partir dos componentes A1 a A5 e B1 a B5, as várias composições de coletor fornecidas na Tabela 1 foram preparadas, misturando os componentes nas razões ponderais fornecidas a 20°C. Tabela 1: Composição e caracterização das composições de coletor comp. = experimentos comparativos, não de acordo com a invenção.

[0088] As composições de coletor de acordo com Tabela 1 foram testadas na flutuação reversa do minério de ferro. As amostras de minério de ferro usadas para esse estudo foram caracterizadas em termos de análise química e análise do tamanho de partícula, com os resultados sendo fornecidos na Tabela 2 (doravante também denominado minério de ferro bruto).

[0089] O teor de SiO2 nos minérios foi determinado por um método gravimétrico. O minério foi decomposto por ataque ácido (HCI), causando a dissolução de óxidos de metal e hidróxidos de metal, e deixando o SiO2 insolúvel como resíduo.

[0090] O teor de ferro dos minérios foi determinado por um método titulométrico no qual a amostra foi decomposta por um ataque ácido (HCI), o ferro trivalente foi reduzido para ferro bivalente pela adição de cloreto estanoso (SnCI2) e cloreto de mercúrio (HgCI), e o teor de ferro foi determinado por titulometria com dicromato de potássio (K2Cr2O7).

[0091] O tamanho de partícula foi determinado por peneiração a úmido em observância à norma ASTM E276 - 13, onde peneiras de diferentes aberturas foram utilizadas. Os resultados desta análise são apresentados na tabela 2 abaixo. P80 representa o diâmetro das aberturas através das quais oitenta por cento das partículas passam; D50 representa o diâmetro da partícula no qual 50% em peso de uma massa da amostra é menor do que determinado diâmetro e 50% em peso de uma massa da amostra é maior do que esse diâmetro; %-38 μm representa o percentual de partículas inferiores a 38 μm. Tabela 2: Caracterização dos minérios de ferro bruto usados em testes de flutuação

[0092] Os testes de flutuação foram conduzidos em escala laboratorial utilizando um aparelho Célula de Flutuação Denver D12 a uma temperatura de cerca de 25°C observando o seguinte procedimento:

[0093] Uma amostra com 1,1 quilogramas do respectivo minério de ferro bruto foi depositada na célula de flutuação com volume de 1,5 l, e água foi adicionada a fim de preparar uma polpa com 50% em peso de teor de sólidos. O agitador foi ajustado para uma velocidade de 1100 rpm e a polpa foi homogeneizada por 1 minuto. Depois, um depressor (amido de milho alcalinizado com NaOH em uma razão ponderal entre o amido e NaOH de 5:1) foi adicionado em uma taxa de dosagem de 600 mg/kg em relação ao minério seco. A polpa foi condicionada sob agitação por 5 minutos. O pH da polpa foi controlado e, se necessário, ajustado para 10,0 pela adição complementar de NaOH. Uma composição de coletor de acordo com a Tabela 1 foi adicionada em uma dosagem de 70 mg/kg de minério seco para o minério de ferro bruto 1, respectivamente, 120 mg/kg para o minério de ferro bruto 2. Para facilitar a manipulação, as composições de coletor foram aplicadas como soluções aquosas de 1% em peso por peso ativo. O coletor foi condicionado na polpa do minério por 1 minuto. Em seguida, o fluxo de ar foi iniciado e a flutuação em espuma foi realizada por 3 minutos. A massa flutuada (rejeitos) e a massa deprimida (minério de ferro concentrado) foram coletadas em vasilhames separados e secas em um forno de laboratório. As duas amostras (deprimido e flutuado) foram então analisadas em relação ao peso, teor de SiO2 e teor de ferro em conformidade com os métodos descritos acima. Os resultados são fornecidos em termos dos seguintes parâmetros:

[0094] Rendimento (% em peso): percentual de minério concentrado (massa deprimida) em relação à massa total de minério de ferro bruto.

[0095] Teor de SiO2 (% em peso): teor de SiO2 presente no minério de ferro concentrado (massa deprimida).

[0096] Fe.Rec. (% em peso): razão ponderal da massa de ferro recuperada no minério de ferro concentrado (massa deprimida) em relação à massa total de ferro no minério de ferro bruto. Tabela 3: Resultados de experimentos de flutuação com o minério de ferro 1 comp. = experimentos comparai tivos, não de acordo com a invenção. Tabela 4: Resultados de experimentos de flutuação com o minério de ferro 2 comp. = experimentos comparativos, não de acordo com a invenção.

[0097] Nesta tabela, por exemplo, o Exemplo comparativo 15 deve ser comparado ao Exemplo 11. A partir do Exemplo 11 fica evidente que o rendimento é mais alto, o teor de SiO2 é mais baixo e a recuperação de Fe é mais alta do que no Exemplo comparativo 15.

Teste de desempenho em diferentes temperaturas

[0098] Testes de flutuação de acordo com a descrição geral fornecida acima foram repetidos em diferentes temperaturas. Os resultados são fornecidos na Tabela 5. Tabela 5: Resultados dos testes de flutuação em diferentes temperaturas com o minério de ferro 1 comp. = experimentos comparativos, não de acordo com a invenção.

Avaliação do comportamento espumante

[0099] A avaliação do comportamento espumante das composições de coletor espumante foi estabelecida aplicando o seguinte procedimento: uma polpa consistindo em 50 g do minério de ferro bruto 1 e 50 g de água encanada foi preparada em um cilindro graduado. Uma solução da composição de coletor ativa a 1% em peso de acordo com a Tabela 1 foi adicionada à polpa em uma dosagem de 50 mg/kg de minério. O cilindro foi inclinado 15 vezes em um ângulo de 180° por 20±2 segundos. Imediatamente após o último movimento, um cronômetro foi acionado. A altura da espuma foi medida imediatamente e após 30 segundos, 1 minuto, 2 minutos, 3 minutos, 4 minutos, 5 minutos e 10 minutos. Os resultados são apresentados na Tabela 6. Tabela 6: Tempo de desintegração da espuma obtida

[0100] Os resultados experimentais mostram que a substituição de parte da alquil éter amina e/ou da alquil éter diamina por um álcool poli- hídrico miscível em água, incrementa a taxa de recuperação do ferro, isto é, uma proporção mais alta de ferro seja retida. Simultaneamente, o teor de SiO2 no concentrado é reduzido. Considerados em conjunto, a seletividade do processo é aperfeiçoada.

[0101] Embora proporcionando uma taxa superior de recuperação do ferro, a espuma formada com as composições de coletor de acordo com a invenção apresenta um volume inicial menor, desintegrando-se depois mais rapidamente do que a espuma formada pela aplicação da alquil éter amina (I), respectivamente, alquil éter diamina (II) na ausência do álcool poli-hídrico miscível em água.

[0102] Com as composições de coletor de acordo com a invenção, o desempenho superior é mantido em condições de clima frio, ao passo que a éter(di)amina isoladamente perde a sua seletividade em baixas temperaturas. Isto é particularmente importante para muitas operações de mineração fundamentais localizadas em áreas sujeitas a invernos frios como, por exemplo, os estados do norte dos Estados Unidos como Michigan, Minnesota, e no Canadá.

Claims (27)

1. Uso de um álcool poli-hídrico miscível em água (componente B) contendo dois ou três grupos hidroxila, caracterizado pelo fato de que melhora o desempenho do coletor de uma composição de coletor para a flutuação reversa do minério de ferro (componente A) compreendendo pelo menos uma alquil éter amina da fórmula (I) e/ou alquil éter diamina da fórmula (II) R1-(O-A)-NH2 (I) R2-(O-A)-NH-R3-NH2 (II) em que R1 é um grupo hidrocarbila com 6 a 24 átomos de carbono, R2 é um grupo hidrocarbila com 6 a 24 átomos de carbono, R3 é um grupo hidrocarbila alifático com 2 a 4 átomos de carbono A é um grupo alquileno com 2 a 6 átomos de carbono, em que o termo “melhorar o desempenho do coletor” significa (i) um incremento da taxa de recuperação do minério de ferro quando o álcool poli-hídrico miscível em água contendo dois ou três grupos hidroxila está presente, comparado ao caso em que o dito álcool está ausente; (ii) uma maior seletividade na remoção do silicato, o que significa que a composição de coletor contendo o álcool poli-hídrico miscível em água permite que uma proporção mais alta do ferro seja retida e uma proporção mais alta do silicato seja removida, comparado ao caso em que o dito álcool está ausente; (iii) que a quantidade de ferro retida e a quantidade de silicato removida no processo de flutuação de acordo com o segundo aspecto na presença do álcool poli-hídrico miscível em água permanece essencialmente inalterada quando a temperatura na qual o dito processo é executado cai para uma temperatura de menos de 10°C, de preferência para 5°C, ou até mesmo para menos de 5°C, comparado ao caso em que o dito álcool está ausente, e nesse caso a quantidade de ferro retida e a quantidade de silicato removida passa a ser mais baixa; (iv) que a espuma formada pela composição de coletor contendo o álcool poli-hídrico miscível em água é menos volumosa e, após separação da célula de flutuação, ela se desintegra mais rapidamente, comparado ao caso em que o dito álcool está ausente, e em que a melhora do desempenho do coletor e melhorar o desempenho do coletor ocorrem presumidamente se uma ou mais das condições (i) a (iv) são satisfeitas.

2. Uso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que R1 e R2 independentemente um do outro compreendem 7 a 18 átomos de carbono.

3. Uso, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que componente A) é uma alquil éter amina da fórmula (I).

4. Uso, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o componente A) é uma alquil éter diamina da fórmula (II).

5. Uso, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o componente A) é uma mistura de uma alquil éter amina da fórmula (I) e uma alquil éter diamina da fórmula (II).

6. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que R1 e/ou R2 independentemente um do outro são resíduos hidrocarbila alifáticos.

7. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que R1 e/ou R2 são resíduos hidrocarbila lineares ou ramificados.

8. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a alquil éter amina (I) e/ou a alquil éter diamina (II) é derivada de um álcool sintético ramificado.

9. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que A é um grupo da fórmula -CH2-CH2- ou da fórmula - CH2-CH2-CH2-.

10. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que R2 é um grupo da fórmula - CH2- CH2- ou da fórmula -CH2-CH2-CH2-.

11. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a alquil éter amina (I) e/ou a alquil éter diamina foram parcialmente neutralizadas.

12. Uso, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o ácido usado para a neutralização da alquil éter amina (I) e/ou da alquil éter diamina (II) é um ácido carboxílico contendo entre 1 e 6 átomos de carbono, de preferência o ácido acético.

13. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que R1 e/ou R2 é um resíduo alquila ramificado.

14. Uso, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a composição de coletor compreende uma alquil éter amina da fórmula (I) e uma alquil éter diamina da fórmula (II) em uma razão ponderal entre 1:100 e 100:1.

15. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o álcool poli-hídrico miscível em água tem 2 a 20 átomos de carbono, mais preferencialmente 2 a 12 átomos de carbono, com máxima preferência 3 a 6 átomos de carbono, e de maneira especialmente preferencial 3 a 5 átomos de carbono.

16. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que o álcool poli-hídrico miscível em água é selecionado entre o grupo formado por etileno glicol, propileno glicol e glicerol.

17. Uso, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o álcool poli-hídrico miscível em água é selecionado entre etileno glicol e glicerol.

18. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que a composição contém 50 - 99% em peso da alquil éter amina (I) e/ou da alquil éter diamina (II), e 1 a 50% em peso do álcool poli-hídrico miscível em água (componente B) estão presentes.

19. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um agente depressor para o minério de ferro.

20. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um dispersante, um extensor de cadeia, um agente espumante, um agente antiespumante, um co-coletor e/ou um depressor.

21. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado pelo fato de que os componentes A e B são adicionados à polpa na quantidade total de 1 a 1.000 g/to em relação à quantidade de minério de ferro presente.

22. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 21, caracterizado pelo fato de que o minério de ferro é selecionado entre o grupo formado por magnetita, hematita e goetita.

23. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 22, caracterizado pelo fato de que um agente regulador de pH, um modificador, um dispersante e/ou um depressor está presente na polpa.

24. Processo, caracterizado pelo fato de que melhora o desempenho do coletor de uma composição de coletor para enriquecer um minério de ferro através da flutuação reversa de um silicato contendo minério de ferro, a composição de coletor contendo pelo menos uma alquil éter amina da fórmula (I) e/ou uma alquil éter diamina da fórmula (II) R1-(O-A)-NH2 (I) R2-(O-A)-NH-R3-NH2 (II) em que R1 é um grupo hidrocarbila com 6 a 24 átomos de carbono, R2 é um grupo hidrocarbila com 6 a 24 átomos de carbono, R3 é um grupo hidrocarbila alifático com 2 a 4 átomos de carbono A é um grupo alquileno com 2 a 6 átomos de carbono, o processo compreendendo adicionar à composição de coletor pelo menos um álcool poli-hídrico miscível em água contendo dois ou três grupos hidroxila, em que o termo 'melhorar o desempenho do coletor' significa (i) um incremento da taxa de recuperação de minério de ferro quando o álcool poli-hídrico miscível em água contendo dois ou três grupos hidroxila está presente, comparado ao caso em que o dito álcool está ausente; (ii) uma maior seletividade na remoção de silicato, o que significa que a composição de coletor contendo o álcool poli-hídrico miscível em água permite que uma proporção mais alta do ferro seja retida e uma proporção mais alta do silicato seja removida, comparado ao caso em que o dito álcool está ausente; (iii) que a quantidade de ferro retida e a quantidade de silicato removida no processo de flutuação de acordo com o segundo aspecto na presença do álcool poli-hídrico miscível em água permanece essencialmente inalterada quando a temperatura na qual o dito processo é executado cai para uma temperatura de menos de 10°C, de preferência para 5°C, ou até mesmo para menos de 5°C, comparado ao caso em que o dito álcool está ausente, e nesse caso a quantidade de ferro retida e a quantidade de silicato removida passa a ser mais baixa; (iv) que a espuma formada pela composição de coletor contendo o álcool poli-hídrico miscível em água é menos volumosa e, após separação da célula de flutuação, ela se desintegra mais rapidamente, comparado ao caso em que o dito álcool está ausente, e em que a melhora do desempenho do coletor e melhorar o desempenho do coletor ocorrem presumidamente se uma ou mais das condições (i) a (iv) são satisfeitas.

25. Processo, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que o componente A e o componente B são adicionados à polpa na quantidade total de 1 a 1.000 g/to em relação à quantidade de minério de ferro presente.

26. Processo, de acordo com as reivindicações 24 ou 25, caracterizado pelo fato de que o minério de ferro é selecionado entre o grupo formado por magnetita, hematita e goetita.

27. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 24 a 26, caracterizado pelo fato de que um dispersante, um extensor de cadeia, um agente espumante, um agente antiespumante, um co-coletor e/ou um depressor está presente na polpa.