Brevet FR2138118A1 — publié le 19721229

La présente invention concerne la concentration des minéraux ferreux par flottation sur mousse en utilisant un mélange de sels d'aoides, dispersables dans l'eau, de n-alkylamines primaires comportant 5 à 12 chaînes de longueurs différentes de 8 à 22 atomes de carbone, la majeure partie des constituants ayant une chaîne de longueur sensiblement à mi-ohemin entre les longueurs extrêmes des chaînes. On a observé qu'il est possible, en utilisant oes agents de flottation, d'augmenter la sélectivité pour la silice et d'obtenir ainsi une récupération du fer meilleure qu'avec les agents de recueil actuellement employés. Lors du recueil et de la concentration des minéraux ferreux à partir de minerais de fer magnétiques ou non magnétiques, ce sont la silioe, les diverses silices impures et les matières siliceuses indésirables qui sont éliminées par flottation. Les minéraux ferreux concentrés désirés restent. La flottation sur mousse - pour séparer ou concentrer des minéraux à partir d'un minerai - est bien oonnue des techniciens. Avant la flottation, le minerai est broyé, mis en suspension dans l'eau et parfois, suivant la nature du minerai traité, préalablement conditionné avec de l'amidon ou de la dextrine qui abaisse la tension superficielle du liquide au voisinage des minéraux ferreux désirés présents dans ce minerai. Au cours de l'opération de flottation, l'agent de recueil et un agent producteur de mouBse sont ajoutés au minerai dispersé dans l'eau et de l'air est introduit dans la suspension pour former une mousse et la mousse riohe en silioe est séparée par flottation-du minerai ferreux résiduel désiré, et cette opération est recommencée en général 3 à, 5 fois. On a fait beaucoup d'efforts pour imaginer des procédés plus efficaces et plus économiques de mise en oeuvre pour réaliser une séparation aussi oomplète que possible et produire un conoentré de fer de qualité supérieure aveo une perte minimale de fer, tout en consommant une proportion minimale d'aminé de recueil. On a employé antérieurement diverses aminés comme agents de flottation pour la séparation de la silioe d'un minerai de fer. Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3 404 777 décrit l'utilisation d'amines primaires de radi-oaux alkyles secondaires pour la séparation de la silioe d'un minerai de fer et le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3 363 758 décrit l'emploi de sels d'aoides d'aminoéthers aliphatiques primaires comme agents collecteurs de silioe pour la concentration du fer. Bien qu'un grand nombre de ces agents colleoteurs aient donné des résultats satisfaisants, on oherohe toujours à obtenir des concentrés de qualité supérieure et une 72 17919 2 2138118 récupération améliorée des minéraux ferreux. Par conséquent, l'invention a pour objets s l'emploi de sels aoides d'un mélange de n—alkylamines primaires contenant 5 à. 12 chaînes de longueurs différente^ de 8 à 22 atomes de carbone, en nombres conséoutifs pairs et impairs , la majeure par+is 5 des constituants comportant une chaîne de longueur sensiblement à mi-chemin entre les longueurs extrêmes des chaînes, comme agent collecteur lors de la concentration du fer par des procédés de flottation sur moussej l'emploi de ces matériaux comme agents collecteurs de silioe lors de la flottation. sur mousse d'un minerai de ferj un nouveau mélange de n-alkyla-10 mines primaires en vue d'obtenir deB agents collecteurs de silioe très sélectifs. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description et des revendications ci-après. On a observé que l'emploi dudit mélang# de sels d'aoides, dispersables dans l'eau, de n-alkylamines primaires comportant 5 à 12 15 chaînes de longueurs différentes avec 8 à 22 atomes de oarbone, en nombres consécutifspairs et impairs, dans lesquels la plus grande partie des constituants comporte une chaîne ayant une longueur sensiblement à mi-chemin entre les longueurs extrêmes des chaînes améliore considérablement la séparation de la silioe du minerai de fer. Les diverses n-alkylami-20 nés primaires peuvent être représentées par la formula (R-BHg)" (A)^n, dans laquelle R est un radical alkyle contenant 8 à 22 atomes de carbone, A est l'anion d'un acide formateur de sels et n est un nombre entier égal à la valence dudit anion. Il n'est pas toujours nécessaire que l'aminé soit totalement neutralisée, dans certains cas une neutralisation de 12 à 25 50$ rend cette aminé dispersable dans l'eau, mais il est préférable que cette aminé soit neutralisée dans une proportion comprise entre 50 100$. On peut citer, parmi les anions appropriés, les anions oi-après» acétate, chlorure, bromure, iodure, sulfate, nitrate, borate, carbonate, oxalate sulfamate , phosphate et salicylate . Les acétates sont à préférer. Des 30 radicaux n-alkyles types représentant R dans la formule ci-dessus sont les radicaux octyle, nonyle, décyle, undécyle, dodécyle, tridécyle, tétradéoyle, pentadécyle, hexadécyle, heptadéoyle, ootadécyle, nonadécyle, eioosyle, henéicosyle, et docosyle. Les mélanges d'aminés qui conviennent bien pour la mise en oeuvre 35 de 1'invention ont des chaînes en Cg à °16> la majeure partie des constituants étant en C^ ^33$ ^-es chaînes en C^, à C^, la majeure partie des constituants étant en 0-„, C., Q et C1r,t des chaînes en Cin à C, les 17 lo 19 10 14 principaux constituants étant en et 72 17919 3 2138118 Les aminés employées dans l'invention sont de préférence préparées à partir de mélanges acides d'acides gras synthétiques qui contiennent des ohaînes de longueurs diverses à nombres d'atomes de carbone pairs et impairs consécutifs. Les aoides gras synthétiques existent dans le oommeroe et sont préparés à partir de cires de paraffine par oxydation par l'air. Les aminés sont préparées à partir dea acides par des procédés classiques. Ces mélanges diffèrent de ceux obtenus antérieurement à partir de sources naturelles qui contiennent uniquement des proportions appréciables de composés à nombres d'atomes pairs. Il semble nécessaire que, dans la présente invention, des chaînes à nombres consécutifs d'atomes'de oarbone pairs et impairs soient présentes. Le procédé selon l'invention est mis en oeuvre par des procédés bien connus de flottation sur mousse. Dans le cas d'un minerai de magné— tite, le pH avant traitement est légèrement basique et il n'est en général pas nécessaire d'ajuster le pïï en vue de la flottation. Quand on met en oeuvre un minerai d'hématite, il est en général nécessaire d'ajuster le pH entre environ 9 11 par addition d'une base telle que NaOH. Les vitesses et les températures des baos généralement employés - selon des teohniques de flottation connues - conviennent. La concentration du sel d'aminé employé est comprise entre 5 S et 1 kg par tonne de minerai et de préférenoe entre 50 g et 250 g par tonne de minerai. Les agents oolleoteurs selon-l'invention peuvent être employés associés à d'autres produits chimiques connus employés pour la flottation sur mousse, & savoir des activants, des formateurs de mousse, des agents diminuant la ten0ion superficielle des liquides, eto. Les exemples ci-après permettront de mieux comprendre les avantages de l'invention et ne sont nullement limitatifs. Sauf indication contraire les parties, proportions, eto. sont en poids. BXMPLB I Dçb échantillons de concentrés de minerais de magnétites arrivent avec en moyenne 10% d'eau. Ces minerais sont ensuite mélangés et l'on prélève des échantillons de tête. Une étude a montré que ce minerai contient en moyenne environ 65% de fer (analyse par voie humide) et 8,5 à 10$ de silioe (analyse par diffraction des rayons X). On n'a pas entrepris d'étude granulométrique, bien qu'environ 8Cf?o du minerai broyé passaient au tamis de 44 miorons. La composition de la gangue du minerai variait considérablement, mais en général, elle contenait environ 50% de 72 17919 4 2138118 silioe et 50$> de silicate de fer. Les principaux silicates de fer dans les minerais et leur teneur en silice sont les suivants: Minerai $ Hypersthène 50»07 Grunérite 54,67 Ferroirémolite 45,73 On introduit 500 g de minerai (produits secs) dans un bac de laboratoire de flottation de 500 g, tournant à 1500 tr/mn, et on dilue à 50i<> de matières solides en utilisant de l'eau du robinet de Chicago (dureté moyenne) à la température ambiante. On agite la suspension pendant 2 mn pour la régénérer. On dilue le minerai en vue de la flottation des matières solides. On arrête l'agitation et on ajoute la moitié de la dose - indiquée dans le tableau 1 en kg/t - d'agent oolleoteur pour trois opérations de flottation, en solution à 2,5$ dans l'eau. On ajoute ensuite 25 g/t de méthylisobutylcarbinol producteur de mousse. On fait tourner le bao et on traite la suspension pendant' 15 s sans l'aérer. On met en oeuvre la flottation pendant 3 mn avec une aération suffisante pour que la mousse atteigne le bord du bao. Ce produit obtenu après flottation est oonnu sous le nom de "premier Rougher Froth" ou "premier produit brut de flottation". Le minerai n'ayant pas subi de flottation est remis en suspension pour réaliser une flottation des matières solides et, en opérant de la même manière, on ajoute 1/4 de la proportion d'agent collecteur indiquée sur le tableau I et 12,5 s/"fc d'agent moussant, opération suivie d'un traitement préalable et d'une flottation. Ce produit est dénommé "second produit brut de flottation". On remet le minerai en suspension pour la flottatin des matières solides et on recommence la seconde opération de flottation de manière à obtenir le troisième produit brut de flottation. Le contenu du bao (le concentré de fer) et trois produits de la flottation sont filtrés, séchés et pesés séparément et on prélève des échantillons pour la détermination du fer par analyse par voie humide et oelle de la silice par diffraction des rayons X. Le tableau I représente la composition des seoond et troisième produits de la flottation. 72 17919 5 2138118 TABLEAU I Agent collecteur ffype ;Nombre Concentré obtenu par flottation Wt de flotta—: tion $ de fer t $ de fer: $ de récupéré s : SiCU 25 5 acétate de SPA, fraction 1 neutralisé à 100$ (l) acétate de SFA, fraotion 2 neutralisé à 100$ (2) 10 Expérience comparative acétate de n-^sec—alkyle (en à Cgg) triméthylè-ne-diamine, neutralisé à 100$ 1 15 « monoacétate de n-tri-décoxy- propyltriméthylène diamine, neutralisé à 50$ acétates d'amines normales» 20 dérivées des aoides gras : du suif, neutralisées à : 100$ (3) : acétates d'amines normales1 dérivées des aoides gras dë l'huile de ooco, neutralisées à 100$ (4) 2 3 2 3 .2 3 2 3 0,075 0,10 0,075 0,10 0,06 0,08 0,06 0,08 0,07 0,07 86,9 73,5 86,2 70,1 88,8 75,3 74,8 57,2 90,4 69,42 70,82 69,51 70,97 68,64 69,99 69,7 71,0 93,2 , 67,53 3,11 1,55 3,09 1,45 4,41 3,12 3,46 2,41 6,62 67,12t 5,54 ffota 30 ' (l) et (2) - Les aminés de la SFA fraction 1 et de la SFA fraction 2 sont dérivées d'un mélange de radicaux alkyle à chaîne normale ayant des chaînes de longueurs ci—après: 72 17919 6 2138118 en % Nombre d'atomes Ae carbone SFA SFA de la chaîne fraction 1 fraction 2 C-8 4,9 5 C—10 15,3. C-11 16,7 C-12 20,2 0-13 20,4 C-14 14,5 10 0-15 5,4 G—16 1,9 0-17 G—18 0,7 c-19 15 C—20 C-21 (3) dérivés du suif 0,05 0,1 0,2 1.5 6,7 12,9 20,6 17,5 25,1 7,7 2.6 0,5 C-12 0,1 0-14 3 0,5 20 C-16 29 2 C-18 20 44,6 G—20 0,8 (4) dérivés de l'huile de cooo C-6 0,1 25 c-8 5 C-10 7 c-12 45 c-14 17 C-16 7 30 c-18 4 14 C-20 1 EXEMPLE II On met en oeuvre des opérations de flottation avec la magnétite 35 dans l'exemple I, en opérant comme dans l'exemple I avec des acétates d'amines normales, à chaîne d'une longueur unique, neutralisées à 100$, 72 17919 2138118 serrant d'agents de flottation pour trois opérations, à titre de comparaison avec les mélanges selon l'invention, contenant des chaînes de radioaux alkyles de longueurs diverses. On voit sur le tableau II que les sels d'aminé avec une seule longueur de chaîne ne donnent pas les résultats très satisfaisants obtenus par 1'utilisation des mélanges de sels d'aminé de môme longueur moyenne de chaîne de l'exemple I. TABLEAU II 10 agent collecteur ooncentré après flottation Sature : kg/t i % de fer A \ de fer $ de : s récupéré l m aoétate d'aminé en C10 > 0,08 | 78,3 50,5 5,27 aoétate d*aminé en t 0,08 : 55,3 27,3 4,11 aoétate d'aminé ,n °12 : 0,08 8 41,4 t 17,5 3,64 aoétate d'aminé , 0,08 40,6 t S 16,5 3,50 aoétate d'aminé en G. . 14 i 0,08 « 55,5 : 25,3 3,97 aoétate d'aminé en 0n _ 15 1 0,08 i : 7-9,8 t • « : 52,8 5,48 aoétate d'aminé en Cl6 t 0,08 82,7 52,2 5,41 aoétate d'aminé en 0l8 : 0,08 : r 96,50 : 91,0 -8,21 15 20 25 EXEMPLE III On soumet des échantillons de minerai d'hématite provenant d'une masse de minerai du Miohigan, séparés au préalable magnétiquement de la magnétite, à une flottation en opérant oomme dans l'exemple I, sauf qu'on ajoute 0,5 kg/t de dextrine soluble à 60-80$ et 1,25 kg/t de 30 BaOH pour obtenir un pH supérieur à 9» L®s résultats aveo le nombre d'opérations de flottation indiqué - l'agent de flottation étant neutralisé à 100$ - figurent sur le tableau III ci-après. 72 .17919 8 2138118 TABLEAU III Agent de flottation ! N'ombre : kg/t Méthyliso: % de fer % Fe •S Sio, _ ^'opéra butylcar-^ récupéré c. tions de binol for : 5 flotta- : mateur des tion mousse Wt 5 aoétate de SFA frac s tion 1 5 ! 0,175 0,11 5 87,43 60,91 5,20 10 Expérience comparative 2 : 3 : acétate d'alkyl- • • : triméthylène diamine : : secondaire, avec des t t radioaux alkyles nor 5 : 0,175 0,11 ! 83,44 58,87 6,51 15 maux en à C.c il 15 6 : 0,25 0,11 : 69,75 61,64 » - acétates d'aminés nor t t • males dérivées des * j aoides gras de l'huile 5 , 0,175 0,11 * : 66,22 j 61,91 20 de cooo 3 0,105 0,08 # * 77,53 .60,31 - acétates d'amines » • • : normales dérivées des t • • t • • aoides gras de l'huile i • • t de cooo hydrogénée 5 » 0,175 t 0,13 : 78,27 t60,70 t - 25 : : : : s Bien entenduj diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'ôtre décrits, uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du 30 cadre de l'invention. 72 17919 9 2138118 REVE fl.D ICATIOIS 1 — Prooédé de flottation sur mousse pour la séparation de la silioe d'un minerai de fer, qui comprend la flottation sur mousse dudit minerai dans un milieu aqueux caractérisé en ce que ledit milieu contient un mélange de sels d'acides dispersables dans l'eau de n—alky 1aminé s 5 primaires contenant 5 à 12 chaînes de longueurs différentes de 8 à 22 atomes de carbone, en nombres consécutifs pairs et impairs, la plus grande partie des constituants ayant une chaîne de longueur sensiblement à mi—chemin des longueurs extrêmes et en ce qu'on procède à une séparation par flottation de la silice dudit minerai, 10 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on emploie lesdits sels d'aminé dans une proportion de 5 g à 1 kg/t de minerai. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise lesdits sels d'amine dans la proportion de 50 à 250 g/t de minerai. 15 4 — Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit sel est un aoétate. 5 — Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit minerai est de la magnétite ou de l'hématite. 6 — Prooédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 20 lesdits sels d'amines sont choisis dans le groupe ci-après: mélanges d'amines comportant des chaînes en Cg à avec les principaux consti tuants en C^2 et 0-j^î des chaînes en à G£2 avec les constituants principaux en C^g et et des chaînes en à C^, avec des .constituants principaux en et G^, les deux premiers types de chaîne 25 (Cg à 0-^get @22^ étant à préférer.