MXPA97004235A - Metodo para separar una mezcla de mineralesfinamente divididos - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un método para la separación selectiva de partículas de mineral finamente divididas en una mezcla de partículas de mineral, que comprende:(a) formar la mezcla en una pulpa acuosa dispersa;(b) agregar a la pulpa acuosa dispersa, unácido graso y una fuente de cationes polivalentes, al menos de que al menos uno de los minerales en la pulpa proporcione cationes polivalentes fuente, sin flocular la pulpa;(c) sin agregar un agente formador de espuma ligera a la pulpa, incorporar un polímero aniónico orgánico de alto peso molecular, formando de esta manera flóculos que se sedimentan como una capa inferior densa;(e) y separar la capa sedimentada del resto de la pulpa.

Description

MÉTODO PARA SEPARAR UNA MEZCLA DE MINERALES FINAMENTE DIVIDIDOS CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona a un proceso para separar una mezcla de minerales finamente divididos en sus constituyentes. En particular, la invención se relaciona a n procedimiento para efectuar esta separación por una técnica de floculación selectiva novedosa, en donde una pulpa acuosa dispersa que contiene la mezcla de minerales, se pre-acondiciona para floculación selectiva con un polímero aniónico, por adición tanto de un ácido graso tal como ácido oleico, como una fuente de un catión de metal polivalente tal como cloruro de calcio. El ácido graso y catión de metal polivalente selectivamente revisten el componente de la mezcla que subsecuentemente se flocula con el polímero aniónico. De preferencia se emplea en el proceso un dispersante sal de polímero aniónico. La invención está especialmente adaptada para la separación de impurezas de color de arcilla de caolín. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Cuando las partículas de mena mineral o mezclas de polvos suficientemente grandes, por ejemplo mayores a malla 325 (E.U.A.), los componentes de una mezcla pueden separarse por medios simples físicos, tales como separación magnética o aire. Cuando las partículas en la mezcla son más finas, puede requerirse una técnica más sofisticada para lograr separaciones eficientes. Es convencional hacer la separación de mineral finamente dividido, por ejemplo partículas más finas que malla 325 (tamiz de los E.U.A.) al formar a mezcla en una pulpa acuosa y agregar productos químicos que logren la separación deseada. Un procedimiento ampliamente empleado es flotación de espuma ligera. En el caso de flotación de espuma ligera de minerales fosfato u oxidados a partir de ganga silícea, es convencional el utilizar un colector de ácidos y un promotor de sal. Se separan las partículas minerales revestidas del colector de ganga en la forma de una espuma ligera. Frecuentemente se emplean un aparato separador de espuma ligera y aeración. Cuando la flotación de espuma ligera se aplica a minerales divididos en forma extremadamente fina (fangos) tales como ciertas arcillas de caolín, la flotación de espuma ligera de las impurezas de color en la arcilla que utiliza el colector de ácido graso, se vuelve más difícil y es necesario el utilizar un dispersante de arcilla para mantener las partículas de arcilla dispersas durante el proceso de flotación de espuma ligera. Un evento seminal en el beneficio de flotación de minerales formados en fangos, especialmente en la flotación de impurezas titaníferas de caolín de tamaño de partículas finas, se describe en la Patente de los E.U.A. No. 2,990,958 de Green y colaboradores. Este procedimiento frecuentemente se refiere en lft técnica como ultraflotación. La ultra flotación se ha practicado en una vasta escala por varias décadas para mejorar las arcillas de caolín. El procedimiento se ha extendido al beneficio de otros minerales comercialmente valiosos tales como casiterita (óxido de estaño) , fango de fosfato, minerales de fluorita u otros que no son de sulfuro. Otro procedimiento de flotación de caolín comercial, referido como TRT, emplea cloruro de calcio y ácido oléico. Ver Patente de los E.U.A. No. 4,472,271 de Bacon y colaboradores. En el caso de arcillas de caolín que contienen cantidades significantes de fangos, las técnicas de flotación de espuma ligera convencionales pueden no producir la separación deseada de cuerpos de color. La asi denominada "floculación selectiva" es otro procedimiento que se emplea ampliamente en el comercio para separar minerales y polvos finamente divididos. En el caso de arcilla, algunos procedimientos utilizan polímeros aniónicos para flocular selectivamente la arcilla, dejando las impurezas dispersas y susceptibles a subsecuente separación. Variantes comerciales de floculación selectiva emplean polímero débilmente aniónicos tales como poliacrilamida hidrolizada para flocular selectivamente impurezas en la arcilla, dejando la arcilla purificada dispersa. Ver por ejemplo la Patente de los E.U.A. No. 3,837,482 de Sheridan, las Patentes de los E.U.A. Nos. 3,701,147 y 3,862,027 ambas de Mercade, la Patente de los E.U.A. No. 3,371,988 de Maynard y colaboradores y la Patente de los E.U.A. No. 4,604,369 (Shi). Previamente en la historia de flotación de espuma ligera se propuso el agregar un agente floculante polimérico catiónico a una pulpa mineral ya acondicionada con un colector de ácido graso. Esto fue seguido por flotación de espuma ligera para lograr la separación. Ver la Patente de los E.U.A. No. 3,138,550 de Woolery. Para lograr absorción selectiva de un agente floculante en un componente particular de una mezcla, se han sugerido en la literatura una cantidad de métodos [Yu y Attia; en "Flocculation in Biotechnology and Separation Systems," (Floculación en Sistemas de Separación y Biotecnología) (Y.A. Attia, ed) , p. 601, Elsevier, Amsterdam, 1987; Behl, S. y Moudgil, B.M., Minerals and Metallursical Processing. (Procesamiento Metalúrgico y Minerales) 5, 92, 1992 and Behl , S. and Moudgil, B.M., Journal of Colloid Interfase Science (Revista de Ciencia de ínterfase de Coloides) , 160, 1993]. Uno de los métodos involucra bloquear selectivamente los sitios activos en el componente inerte y no floculante para absorción del agente polimérico. Esto puede lograrse por absorción de una fracción del menor peso molecular del agente floculante, que puede actuar como un dispersante y/o agente bloqueador de sitio antes de exponer la superficies de partículas al agente floculante. Tanto flotación de espuma ligera cq o floculación selectiva tienen limitaciones, especialmente dua?dp se aplican a menas formadas en fangos. En el caso de flotaron de espuma ligera de arcilla de caolín en donde una porción significante del material está en la gama de tamaños sub mieras, incluso la ULTRAFI TRACION no puede lograr separación adecuada de los cuerpos de color en caolinita a un nivel comercialmente viable con una recuperación aceptable de caolín purificado. Se experimentan dificultades similares cuando TREP se utiliza para beneficiar esta arcilla ultra fina en una escala comercial. Por otro lado, procesos de floculación selectivos que utilizan polímeros aniónicos generalmente resultan en flóculos que son muy lentos para sedimentar a menos de que se empleen cantidades copiosas de sal para facilitar la sedimentación de los flóculos. Esto requiere múltiples y costosas etapas de lavado, debido a que la presencia de la sal con la arcilla afectará adversamente la reología de la arcilla. CQMPENDIQ PE LA INVENCIÓN Hemos inventado un procedimiento novedoso para separar mezclas de sólidos finamente divididos que representa una separación significante de los procedimientos de floculación selectiva y flotación de espuma ligera conocidos. Nuestro procedimiento supera muchas de las deficiencias de los procedimientos de separación de floculación selectiva y flotación de espuma ligera de la técnica previa y proporciona medios para producir productos de pigmentos de caolín novedosos cuando se aplican a ácido de caolín. El procedimiento utiliza floculación selectiva de constituyentes, en una pulpa mineral acuosa previamente dispersa, de preferencia una pulpa dispersa con metasilifato de sodio y poliacrilato de sodio. La pulpa se dispersa en el sentido de que las partículas no se agregan entre si. La pulpa dispersa se preacondiciona para subsecuente floculación selectiva por la adición tanto de un ácido graso como una fuente soluble en agua de un catión de metal polivalente. Las cantidades de ácido graso y catión de metal polivalente son insuficientes para flocular componentes en la pulpa dispersa. Cuando se agrega polímero catiónico a la pulpa dispersada preacondicionada, una fase floculada densa se forma virtualmente de manera instantánea y sedimenta rápidamente como una capa de fondo gelatinosa, viscosa y densa; la capa superior es una pulpa de fluido dispersa que contiene las partículas de mineral no floculadas. La fase floculada también contiene virtualmente todo el ácido graso y óationes polivalente introducidos a la pulpa. La separación de la capa gelatinosa densa inferior del resto de la pulpa se logra fácilmente por decantación u otra operación unitaria convencional . En el procedimiento de esta invención, la pulpa no se somete a flotación de espuma ligera después de introducción de ácido graso y polímero como con oolery (arriba) ; ni se emplea flotación de espuma ligera para lograr la separación de la fase floculada inferior respecto a la fase dispersa superior. En una modalidad especialmente preferida, la invención se practica con arcilla de caolín impura que contiene partículas discretas de al menos unas impurezas titaníferas de color y el caolín y las impurezas son tan finas que no responden satisfactoriamente a procedimientos de flotación de espuma ligera convencionales tales como ultra flotación o TREP. El dispersante empleado para purificar estos caolines de acuerdo con la presente invención de preferencia es metasilicato de sodio suplementado con poliacrilato de sodio. Ejemplos de estos caolines ultrafinos son aquellos extraídos en Georgia Este, E.U.A.; estas arcillas que tienen tamaño promedio de partículas por debajo de 0.5 miera, y actualmente se benefician por floculación selectiva utilizando un polímero débilmente aniónico, seguido por adición de cantidades copiosas de sal para facilitar la sedimentación de los flóculos y múltiples etapas de lavado. Consideramos que la invención constituye un descubrimiento importante y significante en el beneficio de una multitud de mezclas minerales muy finamente divididas que puede proporcionar un beneficio económico significante frente a las tecnologías actualmente practicadas. Por ejemplo, productos de caolín de alta brillantez (90 % de brillantez GE y superiores) pueden elaborarse sin flotación de espuma ligera. En algunos casos, los productos de caolín de alta brillantez pueden producirse sin procedimientos posteriores convencionales pretendidos para incrementar la brillantez, tales como por ejemplo lixiviado y separación magnética. Esto se explica por el hecho de que nuestro procedimiento puede lograr esta reducción significante en la cantidad de impurezas de coior que las operaciones de beneficio corriente abajo convencionales no pueden requerir para generar productos de caolín de brillantez deseada. En algunos casos, separación de granos preliminar (necesario en la mayoría de los esquemas de beneficio de caolín) puede omitirse debido a que los granulos pueden retirarse en la capa de impurezas floculadas sedimentadas. El proceso de la invención no introduce las sales solubles indeseables introducidas durante los procedimientos de floculación selectivos de la técnica previa. Esto puede proporcionar reducción de costo significante en procesamiento de caolín debido a que no se requiere múltiples etapas de lavado. De hecho, los cationes de metal multivalente presentes en el crudo de caolín o introducidos durante el procesamiento, pueden recogerse substancialmente en forma cuantitativa en la capa floculada, de esta manera sin deteriorar la reología del caolín purificado. Productos de caolín beneficiados que tienen reología notablemente, buena pueden producirse . DESCRIPCIÓN DE MODALIDADES PREFERIDAS El procedimiento es capaz de retirar óxido de titanio (rutilo y anatasa y sus mezclas) de caolín, aun cuando el óxido de titanio y el caolín están en la forma de partículas muy finas. El procedimiento también es capaz de separar otros minerales diferentes a sulfuro de otro silicatos. Puede emplearse para separar ciertos sulfuros que contienen hierro tales gomo pirita. El procedimiento de esta invención puede emplearse para retirar apatita (fosfato de calcio) de minerales silicato en menas de fosfato, concentrados de mena y pre-concentrados de mena, aun cuando el material de alimentación está formado en fangos. El procedimiento puede emplearse para concentrar caciterita formada en fangos (óxido de estaño) óxido de hierro, ollastonita, alcalino térreos tales como dolomita, cacita de magnesita de ganga de silicato en menas, concentrados de mena y pre-concentrados de mena. Zeolitas de origen natural, que contienen iones alcalino térreos tales como chabazita, pueden separarse de ganga de silicatos. Ejemplares de minerales presentes en diversas gangas de silicatos son feldespato, arcilla de esmectita, sílice fina, arcillas fosfáticas y caolines. Los materiales de silicato permanecen en la fase dispersa durante estas separaciones. El procedimiento de la invención también puede emplearse para concentrar menas de hirmenita, menas de níquel, anatasa y bauxita. En general, cualquier mineral que puede ser revestido por colector para flotación de espuma ligera selectiva mediante la combinación de ácido graso y promotor de catión polivalente, puede separarse como una capa inferior floculada gelatinosa por el procedimiento de la invención. El procedimiento es útil para separar minerales todos o una porción significante de los cuales son más finos que malla 325. (Tamiz de los E.U.A.). Los granulos que se definen como partículas de malla más 325 (tamiz de los E.U.A. ) es decir partículas que se retienen en un tamiz de malla 325, puede eliminarse de la alimentación antes o durante el proceso. La invención parece tener el valor comercial más significante para separar minerales ultra finos, por ejemplo mezclas de minerales, en donde al menos 50 % en peso de las partículas están en la gama de tamaño de sub mieras. Aplicación del procedimiento a estas mezclas finamente mineralizadas representa el potencial para las reducciones de costo más significantes. Esto se explica por el hecho de que etapas convencionales de pre o post procesamiento costosas tales como lixiviado y lavado pueden eliminarse o pueden llevarse a cabo en forma más rápida. La invención se describe en detalle para procesar caolín ultrafino impuro de Georgia Este, E.U.A. Impurezas de color son predominantemente óxido de titanio (tanto rutilo como anatasa) . El análisis de óxido de titanio típico (Ti02) es en la gama de 2.0 a 4.5% en peso, con base en el peso seco de la arcilla desprendida de granulos como se extrajo. Sin embargo, mejoras aceptables en brillantez se han logrado con crudos de arcilla de Georgia Este en donde Ti02 tuvo análisis tan bajo como 0.6 % a uno tan alto como 6.0 % . Una porción del hierro típicamente se localiza en la red estructural de los cristales de caolín. El hierro está presente en cantidad menor, por ejemplo hasta 1.0 % Fe202 con base en el peso seco de la arcilla de granulos. Esas arcillas pueden tener defici$|ite respuesta a lixiviados oxidativos y reductivos y no responden satisfactoriamente a esquemas de flotación conocidos.

El tamaño de partículas de arcillas crudas de Georgia Este típicas varía de 80 % más fino que dos mieras a en exceso de 95 % más fino que dos mieras e.s.d. (e.s.d. = equivalent spherical diameter, diámetro esférico equivalente). Al menos 50 % en peso en general es más fino que 0.4 miera e.s.d.. De esta manera, esas arcillas caen dentro de una definición común de menas formadas en fangos como se emplea en tecnología de flotación de espuma ligera. Las arcillas de Georgia Este se están volviendo de importancia incrementada a la industria de papel debido a la excelente reología de alta cizalla como un co-pigmento compatible con carbonato. La separación de impurezas de óxido de titanio mejora la brillantez y el tono (menos amarillo de la arcilla) , resultando en un co-pigmento de carbonato más compatible. El dispersante primario actualmente preferido en la práctica de la invención es metasilicato de sodio. Hemos encontrado que composiciones obtenidas hechas al mezclar hidróxido de sodio con soluciones de silicato de sodio tales como silicato de sodio marca NMR en la misma proporción que Na20/Si02 que metasilicato de sodio, no resultan en una separación de Ti02 tan extensa de los caolines de Georgia Este como puede lograrse utilizando metasilicato de sodio. El dispersante primario de metasilicato de sodio puede agregarse en seco o como una solución en agua. Cuando se agrega como una solución, la concentración del metasilicato no es importante. El dispersante primario se agrega a una arcilla de 5 % a 70 % de sólidos, de preferencia sobre el 50 % de sólidos utilizando 1.36 a 4.08 Kg (3 a 9 libras) por tonelada, de preferencia sobre 2.62 Kg (6 libras) por tonelada, de metasilicato de sodio, en peso seco con base en el peso de arcilla seca. Metasilicato de sodio en cantidades excesivas tenderá a coagular la suspensión; esto tiene un efecto adverso en el proceso de floculación selectiva. Cuando se agrega en cantidad insuficiente, el fango no se dispersará, esto afecta adversamente la adsorción selectiva del agente floculante. Un grado de dispersante soluble en agua de poliacrilato de sodio o amonio tal como poliacrilato de sodio C-211, se agrega ventajosamente a la pulpa previamente dispersa con metasilicato de sodio utilizando .0454 a .363 Kg (.1 a .8 libras) por tonelada con base en el peso seco de la arcilla, a fin de asegurar dispersión de la arcilla a través del procesamiento. Pesos moleculares típicos de dispersantes de poliacrilato pueden estar en la gama desde 2000 a 20,000. El dispersante acrilato es esencial para lograr alta recuperación de una arcilla purificada. Viscosidad recomendada de un fango adecuadamente disperso para propósitos de esta invención es menos que 600 CPS a 20 rpm como se mide por un husillo No. 12 en un viscómetro Broo field. El pH de una pulpa de caolín antes de adición de metasilicato de sodio usualmente está en la gama de 5 a 7. Después de adición de metasilicato de sodio, el pH está usualmente en la gama de 7 a 11; poliacrilato de sodio o amonio usualmente no tiene efecto en el pH del fango. Después de adición de dispersante primario y sal acrilato (dispersante secundario) la pulpa de caolín dispersa es un fluido ligero que tiene la apariencia de una leche malteada. Cuando se mantiene estacionario esencialmente no se lleva a cabo estratificación ni aparecen flóculos. Como se mencionó, el fango se dispersa en el sentido de que no se agregan la partículas. El grado de dispersión puede no ser el mismo que aquel de un fango dispersado a viscosidad mínima (es decir un fango disperso reológica ente . Acido graso empleaos en el proceso para preacondicionar la arcilla impura (u otro material de alimentación) para floculación selectiva, puede ser del tipo convencionalmente empleado en flotación de espuma ligera de óxido de mineral , por ejemplo ácidos grasos con 12 a 18 átomos de carbono. Actualmente se refiere a ácido oleico. Mezclas de ácidos grasos y de resinas tales como ácidos grasos de aceite de sebo y ácidos grasos pueden emplearse. La cantidad de ácido graso variará con el contenido de impurezas en el caolín (o cantidad relativa de minerales no silicato en otros minerales que pueden revestirse con ácido oléico y cationes polivalentes) y típicamente está en la gama de .454 a 4.54 Kg (1 a 10 libras), más usualmente de 1.36 a 2.27 Kg (3 a 5 libras) por tonelada, con base en el peso de arcilla seca. Cuando se emplea demasiado ácido graso, se observa una película (o fase separada) en la superficie del fango; esta película atrapa agregados de color fino, evitando que se sedimenten después de floculación; cuando se emplea una cantidad insuficiente de ácido graso, la eficiencia de separación del proceso es más defectuosa. Adición de materiales formadores de espuma ligera no es ventajosa. Una sal que contiene un catión de metal polivalente se agrega a la pulpa simultáneamente con o antes de la adición del ácido graso. Cuando se trata una mena, preconcentrado o un concentrado que contiene un sólido que proporciona cationes polivalentes en pulpa, pueden no ser necesario al agregar cualquier otra fuente de cationes polivalentes. Sales convenientes que contienen cationes de metales polivalentes son solubles en agua al pH de la pulpa a la cual se agrega la sal. Se prefieren especialmente sales que contienen cationes de metales divalentes, particularmente calcio, magnesio y bario. Otros cationes de metal polivalente que puedan emplearse incluyen aluminio, férrico, estaño, titanio, manganeso y tierras raras. Cuando se procesan arcilla, cationes incoloros tales como calcio y magnesio se recomiendan. El anión preferible de la sal es cloruro, aunque sales nitrato, sulfato, acetato o formiato pueden emplearse. La sal se agrega seca o como una solución acuosa; se agrega sal en la cantidad general en la gama de ap oximadamente 0 a 1.82 Kg (0 a 4 libras)/tonelada, de preferencia .91 Kg (2 libras) aproximadamente por tonelada de arcilla seca. Cuando se emplea sal en exceso, puede ocurrir floculación no selectiva indeseable de la pulpa y esto puede interferir con la capacidad del polímero en flocular el óxido de titanio selectivamente. También, exceso de sal (respecto a ácido graso) puede requerir una o más etapas de lavado que pueden contribuir significativamente al costo del procesamiento. Cuando no se agrega sal, los flóculos formados son muy pequeños y esto afectará adversamente el proceso de separación. El agente de floculación empleado en el proceso es altamente aniónico y es un homopolímero o copolímero del ácido carboxílico, anhídrido carboxílico o monómero de sal de ácido carboxílico con un monómero no iónico conveniente. Ejemplos de monómeros no iónicos son amidas de ácido carboxílico y carboxil alquil esteres. Un co-polí ero de ácido acrilico (o su sal) y acrilamida se prefieren para procesamiento de caolín. Ya que el polímero es altamente aniónico, consiste predominantemente del grupo ácido acrílico. Un agente floculante empleado exitosamente en el proceso es un copolímero altamente catiónico de alto peso molecular de acrilato de sodio y acrilamida que tiene más de 50 % (en peso) de acrilato y un peso molecular que excede 5 millones. El polímero preferido tiene 95% o mayor de acril acrilato (en peso) en el copolímero y un peso molecular en la gama de 10 a 30 millones con 25 millones preferid**. Polímeros empleados en los ejemplos acompañantes se obtuvieron de Sharpe Speciality Chemical Co. e incluyen Sharpfloc™ 9990, 9950, 9954, y 8581. El método de producción de estos polímeros es de propiedad. En teoría pueden preparase ya sea por copolimerización de acrilamida y ácido acrílico (monómero aniónico) o por hidrólisis parcial de poliacrilamida. Acido graso y sal usualmente se agregan a una pulpa previamente dispersa de 10 a 50 % de sólidos. Ocurre dilución mínima cuando estos reactivos se agregan, con lo que los sólidos de la pulpa permanecen esencialmente sin cambio. El pH del fango típicamente está en la gama de 6.5 a 10 después de adición de ácido graso y sal. Los sólidos de la pulpa después de adición de ácido graso y sal, en general están en la gama de 20 a 45 con aproximadamente 40 % preferido. Es conveniente el diluir la pulpa con agua, de preferencia agua que tiene un bajo contenido de mineral, después de adición de ácido graso y sal pero antes de adición del polímero. El polímero se agrega como una solución que tiene concentración (peso) inferior a 0.5 %. A superior concentración, el material floculado puede agregarse debido a limitaciones de mezclado. A muy bajas concentraciones, el volumen de agua agregada se vuelve muy ?rrande, provocando de esta manera problemas de manejo. Al constituir la solución de polímero, agua con un bajo contenido de calcio y magnesio deberá emplearse. La agitación deberá suficientemente moderada para evitar degradación del polímero mientras que se solubilice en agua.

Virtualmente después de que la solución de polímero se agrega a la pulpa bien dispersa pre-acondicionada con ácido graso y sal metálica, la formación de flóculos puede observarse. No es necesario agitar los contenidos del recipiente a fin de que se forme el floculo. Sin embargo, la agitación aún severa, no deteriorará la formación de floculo. Dentro de unos breves minutos de reposo bajo condiciones de reposo o semi reposo, el floculo se sedimenta como una capa de fondo gelatinosa viscosa bien definida que contiene predominantemente todos los minerales titaniferos en la arcilla de partida. En el caso de caolín de Giorgia Este, el contenido de hierro de la arcilla permanece esencialmente sin cambios. Sin embargo, en el caso de caolines que contienen mineral de hierro liberado, el hierro deberá concentrarse en los flóculos. A menos de que la arcilla se haya desprovisto de gránulso antes de tratamiento, los granulos se reportarán en la capa floculada cuando se procesa caolín crudo. La capa sedimentada inferior generalmente es de color pardo grisáceo y es distintivamente más obscura que la capa superior dispersa que contiene la arcilla purificada. La mayor parte del agua en la pulpa aparece en la capa superior rica en arcilla de sobre nadante. Después de adición de polímero, una dispersión de fluido de producto de caolín beneficiado puede decantarse en un tanque cilindrico, columna, etc., con el flujo inferior que tiene la masa gelatinosa que contiene partículas gruesas mayores a 5 mieras, impurezas incluyendo cuerpos de color, y otros minerales. Dispositivos mecánicos tales como una semicaja inferior o un dispositivo centrífugo de baja cizalla también pueden emplearse para separar los flóculos gelatinosos del producto disperso. El procesamiento corriente abajo de decantación puede proporcionar numerosas oportunidades para optimizar el rendimiento de proceso total y disminuir la cantidad de impurezas residuales que quedan en la fase dispersa. Esto tendrá un impacto en la calidad del producto beneficiado y el costo total para fabricar este producto. Flóculos más pequeños (incluso coloidales) pueden quedar en la suspensión en el producto de caolín beneficiado disperso, debido a la alta viscosidad impartida al fango de caolín por la adición del aérente floculante. Estos flóculos son estructuras que contienen impurezas y ácido graso y son incapaces de sedimentar después de la adición de polímero inicial. Estos pequeños flóculos pueden dispersarse por la adición de un dispersante apropiado tal como C-211 (poliacrilato de sodio) . Un método alterno para tratar con la pequeña cantidad de flóculos consiste en retener los pequeños flóculos en un tamiz, cuando se opera en un modo por lotes. La obturación del tamiz puede ser un problema de proceso significante cuando se opera este tipo de proceso en una forma continua, sin lavado frecuente de la superficie de tamiz con un agente capaz de desprender los flóculos. Este agente puede ser agua o un solvente a alta presión. Mejora adicional en la pureza, propiedades físicas y brillantez del producto de caolín beneficiado pueden lograrse con un HGMS (separador magnético de alto gradiente) que tiene una fuerza de campo por encima de dos teslas, de preferencia hasta 5 teslas. También, impurezas localizadas en la estructura de poros del mineral pueden retirarse con una tapa de proceso de "molienda con depuración" corriente arriba del HGMS. Esta operación unitaria no somete la pulpa a cambios significantes en distribución de tamaño de partículas. Este proceso proporcionará una liberación de impurezas incrustadas que no se retiran por la implementación inicial del proceso de esta invención. Puede lograrse mejora de brillantez adicional utilizando un lixiviado con reducción convencional. Un agente químico ditionita puede emplearse o el reactivo puede formarse in situ y se describe en la atente de los E.U.A. No. 5,145,814 otorgada a Willys y colaboradores. Lixiviados con oxidación pueden ser de beneficio cuando se trata una arcilla contaminada con impurezas orgánicas. El proceso de la invención puede emplearse para reducir adicionalmente el nivel de impurezas de color en materiales de caolín que se han sometido ya a purificación parcial ?or medios tales como flotación de espuma ligera.

En experimentación de laboratorio, pueden emplearse mezcladores de propulsión simple durante todas las etapas del procesamiento. Operaciones por lotes o continuas pueden emplearse. En operaciones continuas, puede emplearse un mezclador de jaula de arcilla para mezclar la pulpa dispersa después de adición de ácido graso y sal. Los siguientes ejemplos se dan para ilustrar la invención en el mejor modo actualmente preferido de operación y no habrán de considerarse como limitantes de la invención. En los ejemplos 1 a 5, los crudos de caolín empleados fueron de una amina extraída en Georgia Este, E.U.A. La extrusión de tamaño de partícula típica fue 80% (peso) más fina que dos mieras con un tamaño de partículas promedio de 0.3 a 0.4 miera. Todas las cantidades se reportan en una base de peso seco a menos que de otra forma se indique. Todos los tamaños de malla se refieren a valores obtenidos utilizando tamices de los E.U.A. EJEMPLO 1 De acuerdo con la invención, crudo de caolín de Georgia Este, se mezcló para cerámica a 60% de sólidos con 3.18 Kg (7 libras)/tonelada de metasilicato de sodio anhidro y .27 Kg (.6 libra)/tonelada de C-211 (poliacrilato de sodio) utilizando un mezclador Co les. Este fango se mezcla por 15 minutos para asegurar formulación completa de la arcilla cruda, atete fango se tamiza a través de un tamiz malla 325 para retirar el material de granulos grueso. El fango resultante luego se diluye a 40 % de sólidos. El pH del fango fue 10.4. A este fango, 2.27 Kg (5 libras)/tonelada de ácido oleico y .91 Kg (2 libras)/tonelada en solución de cloruro de calcio (38.5%) se agregaron simultáneamente mientras que se mezcla el fango. El fango resultante se mezcló completamente a temperaturas ambiente por 15 minutos. A este fango, se agregan .114 Kg (.25 libra)/tonelada de polímero Sharpfloc"* 9950 con ligera agitación. SharpflocMR 9950 es un co-polí ero de poliacrilamida y poliacrilato con 95 % de carga aniónica y peso molecular que excede 10 millones. La cantidad requerida de polímero se diluye a una concentración tal que cuando se agrega al fango de arcilla, la carga de sólidos resultantes es de 20 %. Flóculos de color empezaron a aparecer inmediatamente. Tan pronto como se detuvo la agitación, los flóculos empezaron a sedimentar muy rápidamente. Los flóculos se sedimentaron por 30 minutos. La fase de floculo (fase gelatinosa de color pardo grisáceo) constituye aproximadamente 30% del volumen del fango. El fango disperso se decanta para separarlo de la capa floculada y pasa a través de un tamiz malla 325 para retirar cualesquiera pequeños flóculos aún restantes con el fango de caolín purificado. El contenido de sólidos del fango decantado fue 10 %. El fango luego se floculó, utilizando alumbre y ácido sulfúrico, y filtró en un embudo Buchner. La torta filtro se secó en un horno de microondas.

Los resultados, reportados en la tabla 1, muestran que el nivel de Ti02 del caolín de Georgia Este se reduce de aproximadamente 4 % a aproximadamente .6 %. La brillantes GE mejoró de 80.0 % a 90.4 % y una recuperación de arcilla sobresaliente de 73 %. EJEMPLO 2 Una porción del fango disperso empleado en el ejemplo 1 se acondicionó con ácido oléico y cloruro de calcio como en el ejemplo 1. Este fango se añejó por 12 horas. El fango luego se diluyó a 20 % de sólidos y posteriormente .114 Kg (.25 libra)/tonelada de polímero SharpflocMR 9950 a 0.01 % (concentración en peso) se agregan con ligera agitación. Flóculos de color empiezan a aparecer y una vez que se detiene la agitación, los flóculos sedimentan muy rápidamente. Los flóculos se sedimentaron por 30 minutos y formaron una capa inferior que constituye aproximadamente 30 % en volumen del fango. El fango disperso se decanta y pasa a través de un tamiz malla 325 para retirar cualesquiera pequeños flóculos aún restantes con el fango purificado. El producto tuvo una brillantez GE de 89.0 % recuperación de caolín en el proceso fue 82 %. EJEMPLO 2A El fango purificado del ejemplo 2 se trata con 2.27 Kg (5 libras)/tonelada de lixiviado de reducción (diotinito de sodio) floculo con 2.72 Kg (6 libras)/tonelada de alumbre y ácido sulfúrico (pH 3.5) y filtró. Estas etapas se llevaron a cabo para determinar si la arcilla pudiera abrillantarse adicionalmente por lixiviado reductivo convencional. La muestra lixiviada se seca y los resultados se reportan en la tabla 1. datos en la tabla muestran que la brillantez GE del producto beneficiado lixiviado fue 89.9 %. Esto indica que el crudo de Georgia Este beneficiado respondió solo moderadamente al lixiviado reductivo. EFECTO DE PR ?ESQ DE LA INVENCIÓ E SEPARACIÓN PE IMPUREZAS DEL CAOLÍN DE GEORGIA ESTE TABLA i GEB Ti02/ % Fe203, % Recuperación en peso en peso % en peso de arcilla * CRUDO DESPROVISTO DE GRANULOS 80.0 3.94 0.92 Ejemplo 1 90.4 0.64 0.92 73 Ejemplo 2 89.0 - - 82.0 Ejemplo 2a 89.9 * Basado en el peso de crudo desprovisto de granulos. EJEMPLO 3 Se realizó una prueba para estudiar el efecto de menor peso molecular de floculante en el proceso ele floculación selectivo de la invención. El peso molecular promedio aproximado del polímero empleado en este ejemplo se especifica por el proveedor es 5 MM.

Crudo de Georgia Este se mezcló para cerámica a 60 % de sólido con 3.18 Kg (7 libras)/tonelada de metasilicato de sodio anhidro y .227 Kg (.5 libra)/tonelada de C-211 (poliacrilato de sodio) utilizando un mezclador Cowles. Este fango se mezcla por 15 minutos para asegurar constitución completa de la arcilla cruda. Este fango se pasó a través de un tamiz malla 200 para retirar el material de granulos grueso. Ejemplos previos un tamiz de malla 325 se empleó. Se empleó un tamiz mucho más grueso en este ejemplo debido a la facilidad para tamizar el fango a través de un tamiz malla 200. El fango resultante luego se diluye a 40 % de sólido. El pH del fango fue 10.5. A este fango, se agregan 1.33 Kg (3 libras) /tonelada de ácido oléico y .91 Kg (2 libras)/tonelada de solución de cloruro de calcio (.91 Kg (2 libras) /tonelada expresaron a base de peso seco) simultáneamente mientras que se mezcla el fango. El fango resultante se mezcló completamente por 3 minutos y diluye a 30 % de sólido. A este fango, .136 Kg (.30 libra)/tonelada de Sharpfloc"* 9954 bajo se agrega ligera agitación. La cantidad requerida de polímero, antes de adición se diluye a una concentración tal que cuando se agrega al fango de arcilla, la carga de sólidos resultante es de 20 %. Flóculos de color pardo grisáceo empezaron a aparecer inmediatamente. Tan pronto como se detuvo la agitación, los flóculos se sedimentaron. Los flóculos fueron muy pequeños en comparación con aquellos observados en los ejemplos 1 y 2. El fango decantado se secó al horno y analizó.

Análisis químico del fango beneficiado mostró que el nivel de Ti02 del caolín de Georgia Este se reduce a aproximadamente 4 % a aproximadamente 1.54 %. La brillantez GE mejoró de 80.0 % a 87.2 % y la recuperación de caolín purificado fue de 61 %. EJEMPLO 4 Esta prueba se realizó para estudiar los efectos de otro polímero en el proceso de floculación selectiva. El polímero empleado se suministró por Sharpe Speciality Chemical Co. como SharpfloCtH 8581. Este es un copolímero de acrilamida y ácido 2-acrilamida-2-metil, propil sulfónico, sal sodio (poli AMPS). Este polímero tiene 58 % en peso (de monómero aniónico en el copolímero. El peso molecular aproximado del polímero como se especifica por el proveedor es 15 MM. El EJEMPLO 3 se repitió con Sharpfloc™ 8581 como el floculante. Flóculos de color pardo grisáceo empiezan a aparecer casi tan pronto como se agrega el floculante. Una vez que se detiene la agitación, los flóculos sedimentaron muy rápidamente. Los flóculos fueron muy grandes. Los flóculos se secaron al horno y analizaron. Los resultados muestran que el nivel de Ti02 del caolín de Georgia Este se reduce a aproximadamente 4 % a aproximadamente .92%. La brillantez GE mejoró de 80.0 % a 89.4 % y la recuperación fue de 45%. EJEMPLO 5 La prueba se realizó para estudiar el efecto en diferentes sales en el proceso de floculación selectiva de la invención. Las sales empleadas fueron cloruro de calcio, sulfato de calcio, cloruro de sodio y cloruro de amonio. El Ejemplo 3 se repitió con las diferentes sales anteriormente mencionadas. SharpflocMR 9950 se emplea como el floculante. Flóculos de color pardo grisáceo empiezan a aparecer casi tan pronto como el floculante se agrega en caso de las sales de calcio. Una vez que se detiene la agitación, los flóculos se sedimentan muy rápidamente. Los flóculos se secaron al horno y analizaron. Los resultados se ilustran en la tabla 2. Los resultados muestran que no se observó separación con una sal de un catión monovalente. EJEMPLO 6 fSeparación de Dolomita-Silicato Este ejemplo ilustra la separación de dolomita de ganga de silicato utilizando el proceso de esta invención. Una mezcla 1:1 de dolomita fina (malla -400) y crudo de caolín de Georgia Este se mezcló para cerámica a 60 % de sólidos con 3.18 Kg (7 libras) /tonelada de metasilicato de sodio anhidro y .227 Kg (.5 libra)/tonelada de poliacrilato de sodio C-211 utilizando un mezclador Co les. El caolín se agrega a ganga de silicato simulada asociada con menas dolomitic#s. Este fango se mezcla por 15 minutos para asegurar formulación completa de la arcilla cruda. Este fango se pasa a través de un tamiz malla 200 para retirar el material de granulos gruesos (asociado con el crudo de caolín). El fango resultante luego se diluyó a 40 % de sólidos, pH del fango fue 10.5. A este fango se agregan simultáneamente 1.36 kg (3 libras) /tonelada de ácido oleico y .91 Kg (2 libras) /tonelada de solución de cloruro de calcio (.91 Kg (2 libras)tonelada (seca) mientras que se mezcla el fango. El fango resultante se formula completamente por 15 minutos y diluye a 30 % de sólidos. A este fango, se agrega con ligera agitación .136 Kg (.30 libras) /tonelada de polímero Sharpfloc** 9950. La cantidad requerida de polímero se diluye a una concentración tal que cuando se agrega al fango de arcilla/dolomita, la carga de sólidos resultante seria de 20 %. Flóculos de color amarillo empiezan a aparecer en forma virtual, inmediatamente. Tan pronto como se detiene la agiteición, los flóculos se sedimentan rápidamente. Los flóculos se sedimentaron por 60 minutos; la fase floculada (fase de color amarillo) que se formó constituye aproximadamente 18 % del volumen del fango. Los flóculos constituyen aproximadamente 60% del peso total. Los flocules se secaron al horno y analizaron. El contenido de dolomita (medido por la concentración Mg de los flóculos fue de 83 %. EJEMPLO 7 Este ejemplo demuestra una modalidad de la invención en donde una fuente de cationes polivalentes, tal como iones calcio, no se agrega cuando se purifica un mineral basafp en un metal divalente. Dolomita en una solución alcalina se espera que se una fuente de cationes divalentes, por virtud de su solubilidad limitada (iones calcio y magnesio). El ejemplo 6 se repitió sin cloruro de calcio agregado al sistema. Ante adición del agente floculante, flóculos de color amarillo empezaron a aparecer como uña capa inferior, una vez que la agitación se detuvo. Los flóculos sedimentaron rápidamente. Como se espera, los flóculos fueron más pequeños que aquellos del ejemplo 6. Los flóculos se sedimentaron por 60 minutos; la fase flocular (fase de color amarillo) formó aproximadamente 9 % en volumen del fango. Los flóculos constituyeron aproximadamente 50 % en peso total. Los flóculos se secaron al horno y analizaron. Se encontró que el contenido de dolomita de los flóculos (medido por la concentración de Mg) fue de 67 %. Una comparación de resultado de los Ejemplos 6 y 7 indica que se observó mejor selectividad en la presencia de sal. EJEMPLO 8 Este ejemplo ilustra la separación de apatita a partir de la ganga de silicato. Ejemplo 3 se repitió (utilizando una mezcla 1:1 de apatita fina) más fina que malla 400) y crudo caolín de Georgia del Este. Ante adición del agente floculante polimérico, flóculos de color amarillo claro empezaron a aparecer; de nuevo, la agitación se detuvo y los flóculos se sedimentaron muy rápidamente. Los flóculos se sedimentaron por 60 minutos y la fase flocular (fase d€í color amarillo claro) formó aproximadamente 20 % en volumen del fango. Los flóculos constituyeron 60 % en peso total. Los flóculos se secaron al horno y analizaron. El contenido de apatita (medido por la concentración de P205) de los flóculos fue 83 %. EJEMPLO 9 Este ejemplo ilustra la aplicación de proceso de la invención a la concentración de anatasa óxido de titanio a partir de ganga de silicato. El Ejemplo 3 se repitió con una muestra de mena de anastasa brasileña. Ante adición del agente floculante polimérico, empezaron a aparecer flóculos de color café obscuro y una vez que la agitación se detuvo, los flóculos se sedimentaron muy rápidamente. Los flóculos se sedimentaron por 60 minutos y la fase floculcir (fase de color café obscuro) formó aproximadamente 12 % en volumen del fango. Los flóculos constituyeron 50 % del peso total. Los flóculos y el fango disperso se secaron al horno y analizaron. Se encontró que Ti02 se mejoró de 53% (en la mena de anatasa) a 65 % con una recuperación de 65%. La concentración de Ti02 en la fase dispersa fue 4%. El material con contenido de granulos (malla + 200, E.U.A.) en la mena fue 30%.

TABLA 2; EFECTO DE TIPO DE SAL EN FLOCÜLACION SELECTIVA Sal empleada Ti02 % GEB Recuperación para en peso % de de caolín separación Brillantez purificado % en peso * Cloruro de calcio 0. .60 91.0 44 Sulfato de calcio 2. .77 83.8 80 Cloruro de Amonio 3. .35 83.0 64 Cloruro de Sodio 3, .17 83.0 82 ALIMENTACIÓN 3 .54 81.8 * con base en el peso de crudo desprovisto de granulos.

Claims (21)

1. REIVINDICACIONES 1.- Un método para la separación selectiva de partículas de mineral finamente divididas en una mezcla de partículas de mineral, que comprende: (a) formar la mezcla en una pulpa acuosa dispersa; (b) agregar a la pulpa acuosa dispersa, un ácido graso y una fuente de cationes polivalentes, al menos de que al menos uno de los minerales en la pulpa proporcione cationes polivalentes fuente, sin flocular la pulpa; (c) sin agregar un agente formador de espuma ligera a la pulpa, incorporar un polímero aniónico orgánico de alto peso molecular, formando de esta manera flóculos que se sedimentan como una capa inferior densa; (e) y separar la capa sedimentada del resto de la pulpa.
2. 2.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, en donde el mineral que se flocula se elige del grupo que consiste de óxido de metal, carbonato alcalino terreo, fosfato alcalino terreo, zeolita y bauxita, y el mineral que queda disperso es un silicato.
3. 3.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 2, en donde el mineral de silicato es arcilla de caolín y el mineral que se flocula comprende óxido de titanio de color.
4. 4.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, en donde al menos 50 % de las partículas minerales en la pulpa están en la gama de tamaños de sub- icras.
5. 5.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, en donde el dispersante en la etapa (a) es metasilicato de sodio.
6. 6.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 5, en donde el dispersante poliacrilato de sodio también se agrega en la etapa (a).
7. 7.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, en donde el dispersante poliacrilato de sodio se agrega a la capa sedimentada de la etapa (d) y después de lo cual se agrega más polímero.
8. 8.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación l, en donde se agrega dispersante poliacrilato de sodio a la pulpa dispersa de la etapa (d).
9. 9.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, en donde el ácido graso es ácido oléico.
10. 10.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, en donde la sal de metal polivalente es cloruro de calcio.
11. 11.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, en donde la pulpa se diluye después de la etapa (b) y antes de la etapa (c) .
12. 12.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, en donde el polímero es poliacrilamida altamente aniónica o un copolimero de acrilamida.
13. 13.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 12, en donde el peso molecular del peso de polímero excede 5 millones.
14. 14.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 12, en donde el mineral silicato es arcilla de caolín, el mineral óxido de metal comprende óxido de titanio, el dispersante comprende metasilicato de sodio y poliacrilato de sodio, el ácido graso es oléico, en la sal de metal polivalente es cloruro de calcio y el polímero aniónico es poliacrilamida.
15. 15.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 14, en donde se emplea metasilicato de sodio en una cantidad de aproximadamente 2.27 a 4.54 Kg (5 a 10 libras)/ tonelada, el acrilato de sodio se emplea en una cantidad a aproximadamente .227 a .454 Kg (.5 a 1.0 libras)/tonelada, el ácido oleico se emplea en una cantidad de aproximadamente .91 a 3.6 Kg (2 a 8 libras)/tonelada, el cloruro de calcio se emplea en cantidad de aproximadamente .454 a 2.27 Kg (l a 5 libras)/tonelada y el polímero aniónico se emplea en cantidad de aproximadamente .0454 a .454 Kg (.1 a 1 libra) /tonelada.
16. 16.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 14, en donde la pulpa en la etapa (a) está en aproximadamente 60 % de sólidos y se diluye antes que la etapa (a) a aproximadamente 40 % de sólido y además se diluye antes de la etapa (c) a aproximadamente 20 % en sólidos.
17. 17.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 2, en donde el mineral carbonato alcalino se elige del grupo que consiste de carbonato de calcio, carbonato de magnesio y carbonato de magnesio/calcio y el mineral de silicato comprende arcilla.
18. 18.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 2, en donde el mineral de fosfato es apatita y el mineral de silicato comprende arcilla.
19. 19.- Un método para separación selectiva de partículas de mineral finamente dividido a partir de un crudo de caolín de Georgia de Este finamente mineralizado que contiene partículas de una impureza de óxido de titanio de color, que comprende: (a) formar la arcilla cruda en una pulpa acuosa dispersa al agregar metasilicato de sodio y poliacrilato de sodio; (b) agregar ácido oleico y cloruro de calcio a la pulpa dispersa sin flocular la pulpa; (c) sin agregar un agente formador de espuma ligera a la pulpa, incorporar una poliacrilamida aniónica de alta densidad de carga, formando de esta manera flóculos que sedimentan como una capa gelatinosa inferior densa; (d) y separa la capa sedimentada del resto de la pulpa que es una dispersión de caolín purificado.
20. 20.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 18, en donde el dispersante metasilicato se agrega a la capa sedimentada de la etapa (d) después de lo cual se agrega polímero adicional.
21. 21.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 18, en donde el dispersante poliacrilato de sodio se agrega a la dispersión de caolín purificado de la etapa (d).