Campo de la invención

La presente invención se refiere a composiciones acuosas de xantatos estables en medio acuoso, tales como xantatos etílicos (EXS), isopropílicos (IPXS), isobutílicos (IBXS) y amílicos (PAX), y sales de los mismos, y su método de preparación con el fin de ser utilizado directamente en los procesos de flotación por espuma de minerales sulfurados sin la necesidad de realizar un tratamiento previo del reactivo de flotación.

Los xantatos de la presente invención tienen la propiedad de ser xantatos iónicos que otorgan la ventaja de ser estables en el tiempo a pesar de su estado líquido en su máxima concentración de solubilidad en agua.

Antecedentes del estado del arte:

Los xantatos son utilizados ampliamente en la industria minera en los procesos de flotación de minerales, y por décadas distintos tipos de productos químicos, entre los que se encuentran los ya mencionados anteriormente, IEXS, IPXS, IBXS, PAX y sus derivados se utilizan para colectar las especies útiles al menor costo posible.

Los xantatos son moléculas nobles, de bajo costo y estables en estado sólido que presentan un grupo polar que contiene azufre bivalente del tipo R-O-CS2, que es el que interacciona con el metal proporcionando las características de hidrofóbicidad a los minerales. Por lo tanto, el grupo funcional que proporciona las características hidrofóbicas es un grupo aniónico sulf hidrilo. Los xantatos son sales sódicas o potásicas del ácido xántico o xantogénico, los cuales son estables en estado sólido y muy utilizados por su bajo coste, y como colectores son altamente selectivos. Comercialmente, se encuentran en la forma de polvos o cristales de color amarillo.

Son fabricados básicamente a partir de 3 elementos: bisulfuro de carbono (CS ₂ ), un álcali (hidróxido de sodio o potasio), y un alcohol, (metanol, etanol, propanol, etc). Es importante mencionar que deben ser utilizados en medio neutro o alcalino, ya que en medio ácido sufren hidrólisis, por lo tanto, pierden sus propiedades colectoras.

La evidencia del estado del arte señala que los xantatos en soluciones acuosas y en ausencia de minerales se descomponen fácilmente produciendo disulfuro de carbono (CS ₂ ). La generación de CS ₂ es dependiente del pH, por tanto, la descomposición de xantatos produce residuos tóxicos peligrosos para los operarios y nocivos para el medio ambiente, pues se genera un líquido volátil, incoloro y muy fácilmente inflamable siendo una preocupación permanente en la industria minera. Además, debido a la hidrólisis parcial o total de los xantatos se libera ácido sulfhídrico (H ₂ S), compuesto también altamente tóxico.

En la actualidad, los principales métodos de producción de xantato son:

Método de síntesis directa: la producción industrial de xantato se realiza en lotes a través del método de amasado, donde se agregan alcohol y disulfuro de carbono a una amasadora, y luego se agrega un álcali en polvo. La producción de xantato mediante este método de amasado es difícil de lograr ya que se deben controlar diferentes variables, como por ejemplo se requiere que el tamaño de partícula del álcali sea fino, y para alcanzar el tamaño de partícula deseado se requiere de un alto consumo de energía para pulverizar el álcali. Además de este alto consumo de energía se debe agregar que la reacción de síntesis de xantato es altamente exotérmica y necesita de un refrigerador de alta potencia para controlar de manera estricta la temperatura de reacción, de lo contrario, no solo afecta la calidad del producto, sino que también puede provocar reacciones exotérmicas peligrosas. En resumen, resulta difícil lograr una producción en lotes mediante este método, ya que además existen pérdidas en el proceso de producción de reactivos volátiles como el disulfuro de carbono. Por otra parte, como la temperatura es un parámetro difícil de controlar durante el proceso de producción, resulta en reacciones incompletas, más reacciones secundarias, lo que da como resultado un producto de baja pureza.

Método de álcali húmedo: consiste en añadir una pequeña cantidad de agua durante la producción de alcóxido de sodio para humedecer la soda cáustica, evitando así la aglomeración de la soda cáustica y completando la reacción. El alcóxido de sodio preparado se hace reaccionar con el disulfuro de carbono para formar xantato (es decir, una solución acuosa de xantato). Los productos de xantato líquido obtenidos por este método tienen las ventajas de un bajo costo de producción, no necesitan disolverse cuando se usan, son fáciles de operar y tienen una cantidad controlable de álcali libre en el producto. Este método es principalmente adecuado para la producción local a pequeña escala. Sin embargo, el xantato líquido obtenido por este método es inestable y difícil de almacenar, lo que limita en gran medida su aplicación, pues una vez producido debe ser utilizado inmediatamente.

Método de cristalización: la soda cáustica y el alcohol se convierten en alcóxido de sodio en una gran cantidad de disolventes orgánicos como benceno y gasolina, y luego reaccionan con disulfuro de carbono para cristalizar e! xantato resultante en la solución, se filtran y luego se secan para obtener el producto. El xantato producido por este método es de buena calidad, pero el costo es demasiado alto.

Si bien los xantatos en estado sólido descritos en el estado del arte, proveen de un amplio uso, bajo costo y virtudes metalúrgicas, posee 2 características que resultan ser problemáticas para su uso en la industria e impacto medio ambiental: 1.- Los xantatos son productos peligrosos y altamente inflamables en estado sólido debido a la generación de CS2, lo que obliga a la industria a cumplir los estándares conocidos para el manejo de productos peligroso. Por lo tanto, dado su alta inflamabilidad requiere una logística de almacenamiento y distribución que debe cumplir entre otras cosas confinamiento y construcción de bunkers, para su almacenamiento, personal calificado e instalaciones certificadas (anti-explosión), para su manejo diario, lo que se traduce en inversiones de alto costo para minimizar el riesgo junto a una continua monitorización al respecto.

2.- Los xantatos en el proceso de flotación son utilizados en solución acuosa aproximadamente al 10% de concentración. La producción en batch se realiza en cantidades o volúmenes que generalmente se consumen en el día de operación, esto es en aproximadamente 22 a 26 horas, ya que al diluir los xantatos en agua se descompone en CS ₂ , alcohol y sales de carbonato y sulfurocarbonatos, perdiendo sus propiedades metalúrgicas y colectoras después de 24 a 26 horas de fabricada la solución.

El documento CN107698475 divulga la síntesis de colectores de minerales sulfurados y, en particular, se refiere a un proceso de síntesis de xantato líquido en condiciones libres de solventes orgánicos con el objetivo de facilitar la recuperación de xantatos al final del proceso de síntesis y evitar la difícil recuperación de los disolventes orgánicos. El proceso incluye los pasos de sintetizar butil xantato de sodio / butil xantato de potasio líquido bajo la condición de que no contenga solvente orgánico, en un matraz de tres bocas equipado con un termómetro, un agitador, un embudo de goteo, un tubo de condensación y una olla de baño de agua. El proceso consiste en agregar butanol y una solución de disulfuro de carbono, agitar completamente la solución mezclada y calentar para aumentar la temperatura a 28-35°C; agregar lentamente gota a gota una solución de hidróxido de sodio a la solución mezclada en el matraz de tres bocas, controlando la velocidad de adición gota a gota para que sea de 1-3 ml/min, mientras se agita; y una vez finalizada la adición gota a gota de la solución de hidróxido de sodio, se agita y se conserva el calor para obtener butil xantato de sodio / butil xantato de potasio líquido. El método de preparación del xantato líquido se realiza a presión atmosférica, con control de temperatura de reacción y la velocidad de adición gota a gota de la solución de hidróxido de sodio.

El butil xantato de sodio / butil xantato de potasio líquido obtenido en este documento es un producto que debe ser utilizado en un periodo corto de tiempo, pues no es estable durante periodos prolongados, por lo que no puede ser almacenado. Por lo tanto, el problema técnico de este documento no apunta a solucionar la estabilidad de xantatos en medio acuoso y estables por periodos prolongados Por lo tanto el producto divulgado en el documento CN107698475 no es un producto que se pueda almacenar y requiere ser preparado al momento de su utilización.

También el documento CN107235879 se refiere a la síntesis de reactivos de flotación, en particular se refiere a un método de síntesis de xantato líquido. El compuesto se sintetiza mezclando etanol, C _n H _2n + OH y disulfuro de carbono en una cierta proporción molar, y luego agregando una cierta proporción de solución de un álcali fuerte en la mezcla de solución. El método de síntesis proporcionado por este documento adopta un método de carga inversa, en primer lugar se mezclan alcohol y disulfuro de carbono, y luego se agrega licor alcalino a la solución mixta, de modo que se obtiene el xantato líquido. Si bien, este documento señala que la síntesis del xantato líquido tiene las ventajas de ser un proceso de producción simple, menor inversión en equipo, ambiente de trabajo seguro, baja intensidad de mano de obra, y que no es necesario secar el producto, entre otras ventajas, no se establece como problema técnico obtener un xantato líquido en medio acuoso estable por un periodo prolongado de tiempo. El xantato obtenido en este documento, debe ser utilizado en un periodo corto de tiempo.

En el documento JPS567757 describe la preparación de un xantato líquido en un solvente orgánico, tal como benceno, tolueno, xileno, etc., se cristaliza en el disolvente y se extrae con agua. El xantato líquido objetivo se separa directamente del disolvente. El disolvente orgánico se puede reciclar. Los pasos de preparación se pueden reducir en comparación con el proceso convencional que comprende la separación del xantato cristalizado y el secado de los cristales. El objetivo principal en este documento es recuperar los solventes orgánicos con la menor cantidad de impurezas mediante una separación líquido-líquido de la solución del xantato. Por tanto, el problema técnico planteado en este documento apunta a la recuperación de solventes y no a la obtención de xantatos estables en medio acuoso por un tiempo prolongado, pues el xantato líquido obtenido debe ser utilizado en un periodo corto de tiempo.

A diferencia de lo descrito en el estado de la técnica, el proceso de la presente invención aborda y desarrolla la tecnología para diluir el xantato a su máxima solubilidad en agua (28-30%), obteniéndose productos iónicos de alta estabilidad y seguridad, solucionado las dos variables más importantes de su uso en la industria minera, estas son, eliminar la inflamabilidad y aumentar la estabilidad en solución acuosa, ya que los xantatos en estado sólido (polvo o pellets) son inflamables, y al ser disueltos en medio acoso son muy inestables, generando compuestos volátiles que pierden sus propiedades y eficacia en el tiempo. Por lo tanto, la tecnología desarrollada en la presente invención provee de un producto seguro y con una alta estabilidad comprobada en solución acuosa durante al menos 10 meses, manteniendo sus propiedades metalúrgicas.

Por lo tanto, la tecnología de xantato iónico en solución acuosa de la presente invención soluciona y elimina la inflamabilidad, otorgando alta estabilidad en el tiempo para su manejo seguro y confiable, manteniendo la eficacia y el rendimiento metalúrgico.

La evidencia industrial actualmente conocida, indica que la compañía australiana Coogee fabrica un xantato etílico líquido acuoso y se refrigera y almacena a 3-5°C y con esto alcanza una estabilidad de 15 a 30 días, para mantener un rendimiento adecuado al momento de su uso en el proceso de flotación en la industria minera local. A diferencia de este producto comercial, el xantato iónico en solución acuosa de la presente invención no requiere refrigeración para su almacenamiento y su duración comprobada puede alcanzar hasta 10 meses.

Las principales diferencias que hacen que la tecnología de la presente invención tenga ventajas considerables a lo expuesto en el estado del arte y/o exista publicado o reportado, obedece principalmente a sus características de nula inflamabilidad y alta estabilidad en el tiempo, lo que hace que un producto de costo muy atractivo pueda ser transportado o exportado a diferentes localidades (World Wide) con una logística de almacenamiento que no considera el manejo de productos inflamables o la construcción de bunkers en distintas condiciones medioambientales sin perder su efectividad. También se debe considerar sus ventajas en las metodologías de producción y almacenamiento a un bajo costo productivo y operational, lo que hace a la tecnología altamente competitiva y con un excelente rendimiento metalúrgico.

Breve descripción de los dibujos

Figura 1. Espectros FT-IR de a) isopropilxantato de sodio como reactivo comercial y b) isopropilxantato iónico estable en medio acuoso.

Figura 2. Cromatogramas de HPLC de fase reversa de a) isopropilxantato de sodio comercial; b) isopropilxantato iónico estable en medio acuoso de la presente invención. Los cromatogramas c) y d) corresponden a las ampliaciones de los cromatogramas a) y b) respectivamente.

Condiciones experimentales: Fase móvil (70% disolución de ácido fórmico al 0,1 % y 70% de acetonitrilo, fase estacionaria (C-18, 25 cm), detector UV-VIS (301 nm).

Figura 3. Espectros FT-IR y cromatograma detallado de isopropilxantato iónico estable en medio acuoso según la presente invención a y c preparado a tiempo 0; b y d luego de 10 meses de preparación. Figura 4. Espectros FT-IR de a) isobutilxantato de sodio como reactivo comercial y b) isobutilxantato iónico estable en medio acuoso.

Figura 5. Cromatogramas de HPLC de fase reversa de a) isobutilxantato de sodio comercial; b) isobutilxantato iónico estable en medio acuoso de la presente invención. Los cromatogramas c) y d) corresponden a las ampliaciones de los cromatogramas a) y b) respectivamente.

Condiciones experimentales: Fase móvil (70% disolución de ácido fórmico al 0,1% y 70% de acetonitrilo, fase estacionaria (C-18, 25 cm), detector UV-VIS (301 nm.).

Figura 6. Espectros FT-IR y detalle de cromatogramas de isobutilxantato iónico estable en medio acuoso según la presente invención a y c preparado a tiempo 0; b y d después de 10 meses de preparación.

Figura 7. Espectros FT-IR de a) xantato amílico de potasio como reactivo comercial y b) xantato amílico iónico estable en medio acuoso.

Figura 8. Cromatogramas de HPLC de fase reversa de a) xantato amílico de potasio b) xantato amílico iónico estable en medio acuoso de la presente invención. Los cromatogramas c) y d) corresponden a las ampliaciones de los cromatogramas a) y b), respectivamente.

Condiciones experimentales: Fase móvil (70% disolución de ácido fórmico al 0,1% y 70% de acetonitrilo, fase estacionaria (C-18, 25 cm), detector UV-VIS (301 nm).

Figura 9. Espectros FT-IR y detalle de cromatogramas del xantato amílico iónico estable en medio acuoso según la presente invención a y c preparado a tiempo 0; b y d después de 10 meses de preparación.

Figura 10. Comportamiento metalúrgico en el tiempo de isopropilxantato líquido iónico estable (X30) en diferentes minerales versus un colector de isopropilxantato estándar (IPXS). a) porcentaje de recuperación de cobre; b) porcentaje de recuperación de hierro; c) porcentaje de recuperación de molibdeno.

Descripción detallada de la invención:

La presente invención está dirigida a proveer de xantatos estables en solución acuosa y su método de preparación como colectores en la etapa de flotación en la industria minera presentando la ventaja de ser estables por un periodo de tiempo prolongado, lo que permite su almacenamiento, transporte, distribución y un fácil y rápido manejo a nivel industrial de una manera segura para obtener resultados eficientes.

Los inventores de la presente invención han desarrollado un método para mantener soluble y estables los compuestos derivados de xantatos, mediante la formación de productos de xantato iónico estables en solución acuosa, superando los problemas habituales que presentan los xantatos pues al ser solubilizados en agua la estabilidad química reportada en la industria es de aproximadamente 12 horas después de ser solubilizados, por lo tanto su mayor eficiencia como colectores se logra desde el momento de su disolución en agua hasta aproximadamente 12 horas. Por otro lado, los xantatos iónicos en solución acuosa obtenidos y desarrollados en la presente invención evitan completamente el riesgo de reacciones exotérmicas en estado sólido que pueden provocar inflamación o explosiones.

De esta manera, los productos de la presente invención permiten su almacenamiento por un tiempo prolongado, lo que facilita su transporte y su uso en forma directa en la industria minera, sin la necesidad del tratamiento de solubilización previo a su uso, evitando los problemas de toxicidad producidos por emanación de gases tóxicos como CS ₂ y H ₂ S y evitando también las reacciones altamente exotérmicas que caracterizan a estos productos como altamente inflamables. Los colectores desarrollados en la presente invención permiten almacenar y transportar los compuestos derivados de xantatos, estando “listos para su uso", lo que facilita y disminuye los costos de operación en el proceso de flotación de la industria minera pues son estables por periodos prolongados, permitiendo mayor durabilidad del producto, y no conllevan los riesgos de los xantatos sólidos, pues no liberan compuestos tóxicos volátiles ni existe el riesgo de inflamación.

La preparación de los xantatos obtenidos por el método de la presente invención se lleva a cabo principalmente por las siguientes etapas:

Etapa 1 : en un reactor adecuado y dependiendo del tamaño de lote a producir, cargar 65-72% de agua, preferentemente 68-69% en relación con el peso total, a pH neutro (pH 6, 5-7,0) y se ajusta la temperatura a 5-30°C, preferentemente entre 15-25°C.

Etapa 2: mantener una agitación de 15-100rpm, preferentemente entre 30-70rpm, y agregar sobre el agua en agitación el xantato en una concentración de 25-31 %, preferentemente 28-30% en relación al peso total. El xantato se agrega en forma sólida, ya sea como gránulos o polvo. Los xantatos se eligen de xantato etílico (EXS), isopropílico (IPXS), isobutílico (IBXS) y/o amílico (PAX).

Etapa 3: agitar durante 5-30 minutos, preferentemente entre 5-10 minutos, hasta disolución total del sólido.

Etapa 4: a la disolución total del sólido, adicionar 0,5 a 5,0% en peso o preferentemente 1 a 3% con relación al peso total una base nitrogenada, seleccionada de monoetanolamina, dietanolamina, trietanolamina, o mezclas de las mismas hasta obtener un pH de 10-12, y agitar durante 3-20 minutos, preferentemente entre 3-7 minutos.

Etapa 5: agregar bajo agitación constante entre 1 a 5% en peso, preferentemente 2,3 a 3% con relación al peso total de un alcohol de bajo peso molecular, seleccionado de metanol, etanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, secbutanol, n-pentanol, 2- pentanol, 3-pentanol, hexanol, alcohol amílico, preferentemente isopropanol e isobutanol. La mezcla de reacción se agita durante 3 a 30 minutos, preferentemente 3- 7 minutos.

Los productos obtenidos por el método de la presente invención dan como resultado xantatos iónicos estables en medio acuoso.

Ejemplos de preparación de composiciones acuosas de Xantatos iónicos y su estabilidad en el tiempo.

1. Preparación de una composición de isopropilxantato de sodio estable en solución acuosa

En un reactor de vidrio o acero carbono cargado con 70 litros de agua a pH neutro (pH 6,5 - 7,0), se agrega 28 kg isopropilxantato de sodio en gránulos o polvo, y a temperatura de 25°C. Se mantiene bajo agitación durante 30 min, hasta disolución total del sólido. Posteriormente se agrega 1 Kg de una mezcla de etanolamina/trietanolamina (1 :1) y 2,5 kg de isopropanol hasta obtener un pH de 10-12, y agitar durante 20 minutos.

El producto de reacción da como resultado un isopropilxantato iónico estable tal como se muestra en las figuras 1 b, 2by 2d.

Como se puede observar la figura 1 a) muestra el espectro FT-IR del producto comercial isopropilxantato de sodio que presenta las bandas de tensión del enlace C=S, C-O-C simétrica y asimétrica a los 1036 cm ¹ , 1091 cm ^-1 y 1 188 cm' ¹ , respectivamente. En la figura 1 b) del espectro FT-IR del producto de reacción de la presente invención se observaron desplazamientos poco significativos de las bandas atribuidas a la tensión de los enlaces C=S y C-O-C de 6 y -6 cm' ¹ respectivamente. Esta observación evidencia que no se altera el grupo funcional R-O-CS ₂ , de manera que queda libre para interaccionar con un metal o ión metálico. Las figuras 2-a y 2-c muestran el análisis cromatográfico de HPLC de fase reversa de una disolución acuosa de un estándar comercial de isopropilxantato de sodio y las figuras 2-b y 2-d) muestran una solución acuosa del producto de reacción isopropilxantato iónico de la presente invención.

Como es posible observar desde los cromatogramas, se destaca una modificación de la polaridad de los componentes de isopropilxantato de sodio (figura 2-a) con respecto a los componentes del isopropilxantato iónico estable de la presente invención (figura 2- b). La señal correspondiente al isopropilxantato (tr = 6,5 min) disminuye significativamente su concentración en el producto de la presente invención (figura 2-d) y aparece una señal asignada a un compuesto iónico bajo los 5 minutos de tiempo de retención. Además de este compuesto mayoritario aparecen compuestos apolares en mucha menos proporción, los que pueden ser clasificados como subproductos, los que corresponden a las impurezas propias del producto inicial y que no interfieren con el proceso metalúrgico (figura 2-d).

En conclusión, hay evidencia experimental que sustenta que el producto de reacción de isopropilxantato estable en medio acuoso de la presente invención es un producto iónico estable, distinto del producto comercial que mantiene el grupo R-O-CS ₂ libre para la interacción con un metal o ion metálico y permitir una flotación eficiente.

Estabilidad de la composición de isopropilxantato iónico en solución acuosa

En la figura 3 se muestran los espectros FT-IR y detalles de los cromatogramas de producto iónico de isopropilxantato en solución acuosa de la presente invención preparado a tiempo 0 y luego de 10 meses de preparación. La evidencia experimental es coherente con la estabilidad del producto iónico de isopropilxantato. Los cromatogramas de la formulación recién preparada y luego de 10 meses, no mostro diferencia significativa. Solo se observa la aparición de un nuevo subproducto minoritario entre las señales 4 y 5 en la figura 3-d. En los espectros FT-IR no se observa un desplazamiento significativo de las bandas correspondientes a los grupos R-O-CS2. Sin embargo, se observa un aumento relativo de la banda correspondiente a la banda de tensión -OH (3380 cm ¹ ) lo que es coherente con la hidrólisis parcial del producto iónico derivado del isopropilxantato.

2. Preparación de una composición de isobutilxantato de sodio estable en solución acuosa

En un reactor de vidrio o acero carbono cargado con 70 litros de agua a pH neutro (pH 6,5 - 7,0), se agrega 28 kg isobutilxantato de sodio en gránulos, y a temperatura de 25°C. Se mantiene bajo agitación durante 30 min, hasta disolución total del sólido. Posteriormente se agrega 1 Kg de una mezcla de monoetanolamina/trietanolamina (2:1) y 2,5 kg de isobutanol hasta obtener un pH de 10-12, y agitar durante 20 minutos.

El producto de reacción da como resultado una solución acuosa de isobutilxantato iónico estable tal como se muestra en las figuras 4b, 5b y 5d.

La Figura 4-a muestra un espectro FT-IR del producto comercial isobutilxantato de sodio que presenta las bandas de tensión del enlace C=S, C-O-C simétrica y asimétrica a los 1059 cm' ¹ , 1114 cm' ¹ y 1 189 cm ^-1 , respectivamente. En figura 4-b se muestra el espectro FT-IR del producto de isobutilxantato iónico de la presente invención donde no se observaron desplazamientos significativos de las bandas atribuidas a la tensión de los enlaces C=S y C-O-C, lo que evidencia que no existe alteración del grupo R-O-CS2 en el compuesto de la presente invención, de la misma forma como fue observado para el isopropilxantato descrito anteriormente, de manera que queda libre para interaccionar con un metal o ion metálico.

Las figuras 5-a y 5-c muestran el análisis cromatográfico de HPLC de fase reversa de una disolución acuosa de un estándar comercial de isobutilxantato de sodio y las figuras 5-b y 5-d) muestran una solución acuosa del producto de reacción isobutilxantato iónico de la presente invención.

Como se puede observar del análisis cromatográfico (figura 5), se muestra una modificación significativa de la polaridad del isobutilxantato de sodio (figura 5-a) con respecto al isobutilxantato iónico de la presente invención (figura 5-b), en forma similar a lo observado en la figura 2 para isopropilxantato. La modificación del tiempo de retención de la mayoría de los componentes hacia tiempos de retención menores de 5 minutos indica la formación del compuesto iónico, que conserva el grupo R-O-CS ₂ libre según la información entregada por el espectro IR en la figura 4.

En la ampliación del cromatograma del isobutilxantato iónico de la presente invención (figura 5-d) se observan las señales originales del isobutilxantato (tr= 18 y 20,5 min), sin reaccionar además de otros subproductos minoritarios de distinta polaridad.

Estabilidad de la composición de isobutilxantato iónico en solución acuosa

La figura 6 muestra los espectros FT-IR y detalles de los cromatogramas de la composición acuosa de isobutilxantato iónico estable de presente invención preparada a tiempo 0; y después de 10 meses de preparación. La evidencia experimental es consistente con la estabilidad del producto iónico derivado del isopropilxantato.

En los espectros FT-IR no se observan desplazamiento de las bandas correspondientes a los grupos R-O-CS2, y no se observan cambios relativos en la intensidad de las bandas.

Los cromatogramas de la solución acuosa del isobutilxantato iónico de la presente invención, a tiempo 0 y después de 10 meses, no mostraron diferencia en la señal correspondiente a los compuestos iónicos. Sin embargo, se observan cambios en los componentes minoritarios apolares (figura 6-d). Destaca la disminución de la señal de isobutilxantato (señal 5, figura 6-c y 6-d) el aumento de un subproducto apolar (señal 7) y la aparición de un nuevo producto apolar (señal 8).

Estos resultados son consistentes con la estabilidad de los compuestos iónicos mayoritarios y la transformación de los compuestos minoritarios.

3. Preparación de una composición de xantato amílico de potasio estable en solución acuosa

En un reactor de vidrio o acero carbono cargado con 70 litros de agua a pH neutro (pH 6,5 - 7,0), se agrega 28 kg xantato amílico de potasio en gránulos, y a temperatura de 25°C. Se mantiene bajo agitación durante 30 min, hasta disolución total del sólido. Posteriormente se agrega 1 Kg de una mezcla de monoetanolamina/trietanolamina (2:1) y 2,5 kg de alcohol amílico hasta obtener un pH de 10-12, y agitar durante 20 minutos.

El producto de reacción da como resultado una solución acuosa de xantato amílico iónico estable tal como se muestra en las figuras 7b, 8by 8d.

La Figura 7 muestra un espectro FT-IR del producto comercial de xantato amílico de potasio (a), y del producto de reacción de la presente invención de una solución acuosa de xantato amílico iónico estable (b), los que presentan bandas de tensión del enlace C=S, C-O-C simétrica y asimétrica a los 1010 cm' ¹ , 1100 cm ^-1 y 1 150 cm ¹ , respectivamente. No se observan diferencias significativas entre el producto comercial de xantato amílico de potasio y el producto de reacción de la presente invención de xantato amílico iónico estable en la posición e intensidad relativa de las bandas. Por tanto, de igual forma que lo mencionado para los compuestos anteriormente analizados, no se evidencia cambios del grupo funcional R-O-CS ₂ , lo que evidencia que no existe alteración del grupo R-O-CS2 en el compuesto de la presente invención, de la misma forma como fue observado para el isopropilxantato e isobutilxantato descritos anteriormente, de manera que queda libre para interaccionar con un metal o ion metálico.

Los cromatogramas mostrados en la figura 8, muestran una modificación significativa de la polaridad de las composiciones acuosas de xantatos iónicos en forma similar a lo observado en los xantatos iónicos en solución acuosa analizados anteriormente.

La modificación del tiempo de retención de la mayoría de los componentes hacia tiempos de retención menores de 5 minutos indica la formación de compuestos iónicos, que conservan el grupo R-O-CS ₂ libre según la información entregada por el espectro IR en la figura 7. En la ampliación del cromatograma de la formulación (figura 7-d) se observan las señales originales del xantato amílico (tr=21 ,0 y 30 min), sin reaccionar. Entre los compuestos minoritarios y a diferencia de las muestras anteriores, en la figura 7-d se observan la aparición de al menos 4 compuestos más polares que el xantato amílico comercial pero que no son iónicos.

Estabilidad de la composición de xantato amílico iónico en solución acuosa

La figura 9 muestra los espectros FT-IR y detalles de los cromatogramas de la composición acuosa de xantato amílico iónico estable de presente invención preparada a tiempo 0; y después de 10 meses de preparación. La evidencia experimental es consistente con la estabilidad del producto iónico derivado del xantato amílico.

En los espectros FT-IR no se observan desplazamiento de las bandas correspondientes a los grupos R-O-CS2, y no se observan cambios relativos en la intensidad de las bandas.

Los cromatogramas del xantato amílico iónico de la presente invención, a tiempo 0 y después de 10 meses, no mostraron diferencia en la señal correspondiente a los compuestos iónicos ni en componentes minoritarios (figura 9-c y 9-d). Método de recuperación de metales mediante la composiciones acuosas de xantatos de la presente invención:

Para evaluar el rendimiento metalúrgico se realizó un proceso de flotación usando como colector la composición de xantatos iónicos estables en solución acuosa de la presente invención. Se probaron las composiciones de la invención y a continuación se describe el proceso de flotación llevado a cabo con la composición de isobutilxantato iónico estable en solución acuosa obtenido por el proceso descrito en la presente invención.

Los ensayos fueron diseñados a escala con un sistema de evaluación validado en un entorno simulado mediante celdas de flotación metalúrgicas de laboratorio con un equipo de flotación Rougher. Se probaron distintos minerales que diferían en los metales a recuperar.

La figura 10 fue construida en base a la Tabla N°1 incluida a continuación y muestra el comportamiento metalúrgico en el tiempo de la composición acuosa de isopropilxantato iónico estable de la presente invención preparado a tiempo 0, y utilizado como colector a tiempos 1 , 4, 5, 6, 7, 8 y 10 meses, en comparación con un isopropilxantato estándar sólido que se preparó al momento de su uso. Para medir la eficiencia de la composición de isopropilxantato iónico estable en solución acuosa de la presente invención se midió la recuperación de cobre, hierro y molibdeno en comparación con el método estándar que consiste en utilizar xantatos sólidos disueltos en medio acuoso al momento de su utilización.

Tabla N°1 : Resultados metalúrgicos de composiciones acuosas de isopropilxantato iónico estable de la presente invención comparado con una solución de isopropilxantato estándar.

Para este estudio se consideraron 7 procesos de flotación independientes, donde se probaron los minerales 1 , 2, 3, 4 y 5 que comprendían diferentes leyes de cobre, fierro y molibdeno como se indicó en la Tabla N°1 .

El objetivo de este estudio es demostrar que las composiciones de xantatos en solución acuosa de la presente invención como colectores en un proceso de flotación, son tan eficientes como un xantato estándar, preparado al momento de su utilización.

Cada mineral fue sometido a un procedimiento independiente de flotación y extracción de mineral, con el fin de demostrar el comportamiento de las soluciones acuosas de xantato iónico de la presente invención almacenado hasta por 10 meses y utilizado en diferentes tiempos, en comparación con un xantato estándar que se preparó momentos previos a su utilización.

Se observa que no existen diferencias significativas en la recuperación de cobre, hierro y molibdeno, por lo que se demuestra que las composiciones de xantatos iónicos en solución acuosa, almacenadas hasta por 10 meses son tan eficientes como un xantato sólido estándar preparado previo a su utilización en la faena minera. Además, es posible observar que la eficiencia de recuperación es independiente del mineral tratado.

Por lo tanto, las ventajas proporcionadas por las composiciones acuosas de xantatos iónicos estables de la presente invención, permiten que sea utilizado directamente en el proceso de flotación por espuma sin la necesidad de realizar un tratamiento previo del reactivo de flotación, a diferencia de lo que ocurre con los xantatos estándares que requieren ser disueltos previo a su uso. Por otra parte, los xantatos en solución acuosa de la presente invención no se descomponen produciendo disulfuro de carbono (CS ₂ ) u otros residuos tóxicos peligrosos para los operarios y nocivos para el medio ambiente, no se hidrolizan por lo que no se libera ácido sulfhídrico (H2S) y se pueden almacenar sin riesgo de inflamación ni explosión, favoreciendo su uso en la industria minera, además de alcanzar recuperaciones de metales equivalentes a los productos colectores de xantatos utilizados comúnmente en la minería y ya conocidos en el estado del arte.