Извлечение минералов из отходов с использованием функционализированных полимеров

Изобретение относится к отделению ценного материала от бросового материала в смесях, таких как отходы флотационного процесса. Способ извлечения минералов из хвостов флотационного процесса включает в себя: обеспечение устройства для сбора, функционализированного синтетическим материалом, содержащим множество молекул с функциональной группой, предназначенной для сбора представляющих интерес минеральных частиц к поверхности данного устройства для сбора; и приведение устройства для сбора в контакт с хвостами с представляющими интерес минеральными частицами, включая хвосты флотационного процесса, при этом функциональная группа предназначена для того, чтобы сделать поверхность устройства для сбора гидрофобной, и при этом синтетический материал выбран из группы, состоящей из производного силоксана, полидиметилсилоксана и полисилоксанов гидрофобно-модифицированной этилгидроксиэтилцеллюлозы. Способ осуществляется с помощью системы, состоящей из процессора сбора, выполненного с возможностью приема хвостов флотационного процесса, имеющих минеральные частицы; и по меньшей мере одного устройства для сбора, размещенного в процессоре сбора. Устройство для сбора содержит собирательную поверхность, выполненную с функционализированным полимером, содержащим множество молекул с функциональной группой, предназначенной для притяжения представляющих интерес минеральных частиц к собирательной поверхности. Функциональная группа предназначена для того, чтобы сделать поверхность устройства для сбора гидрофобной. Синтетический материал выбран из группы, состоящей из производного силоксана, полидиметилсилоксана и полисилоксанов гидрофобно-модифицированной этилгидроксиэтилцеллюлозы. Технический результат - повышение эффективности извлечения ценных материалов из отходов. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 19 ил.

 

Перекрестные ссылки на родственные заявки на патенты

Настоящая заявка соответствует международной заявке на патент с порядковым № PCT/US2012/039655, поданной 25 мая 2012 г., которая испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США № 61/489893, поданной 25 мая 2011 г., и предварительной заявки на патент США № 61/533544, поданной 12 сентября 2011 г., которые обе полностью включены сюда по ссылке.

Настоящая заявка также родственна следующим восьми PCT заявкам, которые все были одновременно поданы 25 мая 2012 г. и которые все испрашивают приоритет вышеупомянутой предварительной заявки на патент США № 61/489893, поданной 25 мая 2011 г., и вышеупомянутой предварительной заявки на патент США № 61/533544, поданной 12 сентября 2011 г., которые все полностью включены сюда по ссылке с тем, чтобы включать следующие объекты друг друга:

РСТ заявка № РСТ/US12/039528 под названием «Флотационное разделение с применением легких синтетических шариков или пузырьков»;

РСТ заявка № РСТ/US12/039534 под названием «Разделение минералов с применением функционализированных мембран»;

РСТ заявка № РСТ/US12/039540 под названием «Разделение минералов с применением калиброванных, взвешенных или магнитных полимерных пузырьков или шариков»;

РСТ заявка № РСТ/US12/039576 под названием «Синтетические шарики/пузырьки, функционализированные молекулами для притяжения и присоединения к интересующим минеральным частицам»;

РСТ заявка № РСТ/US12/039591 под названием «Способ и система извлечения минерала из синтетических пузырьков и шариков»;

РСТ заявка № РСТ/US12/039596 под названием «Синтетические пузырьки или шарики с гидрофобной поверхностью»;

РСТ заявка № РСТ/US12/039631 под названием «Разделение минералов с применением функционализированных фильтров и мембран»; и

РСТ заявка № РСТ/US12/039658 под названием «Способы транспортировки синтетических шариков или пузырьков во флотационную камеру или колонку».

Предпосылки изобретения

1. Область техники

Настоящее изобретение относится, главным образом, к способу и устройству для отделения ценного материала от бросового материала в смесях, таких как отходы флотационного процесса.

2. Описание известного уровня техники

Флотация во многих промышленных процессах применяется для извлечения ценных или нужных материалов из бросовых материалов. Например, в данном процессе смесь воды, ценного материала, ненужного материала, химикатов и воздуха помещают во флотационную камеру. Химикаты применяют для того, чтобы сделать нужный материал гидрофобным, а воздух используют для переноса материала на поверхность флотационной камеры. Когда гидрофобный материал и пузырьки воздуха сталкиваются, они присоединяются друг к другу. Пузырьки поднимаются на поверхность, перенося с собой нужный материал.

Производительность флотационной камеры зависит от площади поверхности потока пузырьков в зоне сбора камеры. Площадь поверхности потока пузырьков зависит от размера пузырьков и скорости введения воздуха. Управление площадью поверхности потока пузырьков обычно является очень сложным. Это задача с переменными параметрами, и для осуществления контроля нет зависимых механизмов обратной связи в реальном времени.

Флотация вспениванием представляет собой процесс селективного извлечения веществ из состава с высоким сродством к воде. Процесс был адаптирован и применяется к разнообразным материалам, которые подлежат разделению, а также к дополнительным коллекторным реагентам, включая поверхностно-активные вещества (ПАВ) и синтетические соединения, принятые для различных случаев применения. Процесс флотации используется для разделения широкого спектра сульфидов, карбонатов и окислов перед их дальнейшей очисткой. Также методом флотации обогащаются (очищаются) уголь и фосфаты. Пенная флотация начинается с раздробления (то есть уменьшения и перемалывания), что необходимо для увеличения площади поверхности руды для дальнейшей переработки. Руда содержит полезные минералы и ненужные вещества, известные как пустая порода. Процесс измельчения руды в мелкий порошок известен как «выделение в свободном состоянии». Мелкий порошок руды затем смешивают с водой, и образуется жидкая масса. Нужный минерал становится гидрофобным за счет добавления ПАВ или коллекторного химического вещества. Выбор химического вещества определяется тем, какой минерал извлекается. Эта масса (обычно именуемая пульпой) из гидрофобных частиц минерала и гидрофильных частиц породных примесей помещается затем во флотационную колонку или в горизонтальный трубопровод, в котором концентрированный минерал отделяется от отходов, содержащих породу. Для эффективности работы с данной взвесью выбираются флотореагенты, исходя из их селективного свойства смачивать те частицы, которые подлежат извлечению. Хороший флотореагент будет адсорбировать, как физически, так и химически, один или два вида частиц. Во флотационную цепочку для концентрации минералов к водной смеси руды (называемой шламом) добавляют разные флотационные реагенты в емкости для кондиционирования. Скорость потока и размер емкости определяется таким образом, чтобы дать время для активизации минералов. Пульпа из емкости для кондиционирования поступает в накопитель, состоящий из более крупных камер, которые выводят большую часть минералов в виде концентрата. Грубая пульпа проходит к накопителю очистной флотационной машины, куда можно вводить дополнительные реагенты. Пена очистной камеры возвращается в камеры с более грубой пульпой для дополнительной обработки, но в некоторых случаях может отправляться в специальные очистные машины. Перечистная пульпа обычно достаточно бесполезна и отбраковывается как отходы. Более сложные флотационные схемы имеют несколько наборов очистных и перечистных камер, а также промежуточное перемалывание или концентрирование. Типичная система переработки пульпы показана на Фиг.1. Как показано на Фиг.1, взвесь 8 проходит через множество флотационных камер 10, а отходы 12 удаляются в шламонакопитель или отстойник 100. Если переработанную пульпу 9 еще можно подвергнуть переработке по извлечению минералов, то можно использовать еще одну флотационную камеру 10 и повторить процесс. Когда переработанная пульпа 9 обрабатывается в последней флотационной камере 10, то обычно пенная флотация уже неэффективна, так же как и сам процесс сбора минералов. Из-за множества других факторов целых 15% от высвобожденных минералов выбрасывается как ненужная порода в накопитель или отстойник 100.

Существует промышленная необходимость в лучшем способе извлечения ценных материалов из отходов и выбрасываемых отходов.

Сущность изобретения

Способ

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, настоящее изобретение может рассматриваться, как способ, содержащий этапы обеспечения устройства для сбора, функционализированного синтетическим материалом, состоящим из множества молекул, имеющих функциональную группу, сформированную для того, чтобы собирать частицы соответствующих минералов на поверхности собирающего устройства; и заставляющего это устройство для сбора контактировать с отходами, в которых имеются частицы соответствующих минералов, например, включающих отходы процесса флотации.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения в функциональную группу могут входить ионы или заряженные частицы для связывания частиц соответствующих минералов и молекул. В функциональную группу могут входить, но не ограничиваться ими, один или более ионов карбоксильных веществ, сульфатов, сульфонатов, ксантатов, дитиофосфатов, тионокарбонатов, тиомочевины, ксантогенов, тионотиофосфатов, гидрохинонов и полиаминов. Синтетический материал может отбираться из группы, состоящей из полиамидов, полиэфиров, полиуретанов, фенол-формальдегидов, мочевиноформальдегидов, меламин-формальдегида, полиацетата, полиэтилена, поли-изобутилена, полиакрилонитрила, поливинилхлорида, полистирола, полиметилметакрилатов, поливинилацетата, поливинилиденхлорида, полиизопрена, полибутадиена, полиакрилатов, поликарбоната, феноло-альдегидного полимера и полидиметилсилоксана. Список не является полным.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения функциональная группа может формироваться для того, чтобы сделать поверхность коллекторного устройства водоотталкивающей. Например, синтетический материал может отбираться из группы, содержащей полистирол, поли(д,л-лактид), поли(диметилсилоксан), полипропилен, полиакрил, полиэтилен, гидрофобно-модифицированный гидроксиэтил целлюлозы, полисилосонаты, алкисилан и фторалкилсилан. Список не является исчерпывающим. Частицы соответствующих минералов могут иметь один или более водоотталкивающих молекулярных сегментов. Кроме того, способ может также содержать накопительные молекулы в отходах при этом каждая накопительная молекула может содержать первый и второй конец, при этом первый конец может иметь функциональную группу, сформированную так, чтобы крепиться к частицам соответствующих минералов, а второй конец содержать водоотталкивающий молекулярный сегмент, включающий ксантаты там, где молекулами собирателя являются ксантатами. Синтетический материал может содержать производные силоксана или полисилоксаны или полидиметилсилоксаны с концевыми гидроксильными группами.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения способ может состоять из выгрузки отходов в область разгрузки и взаимодействие устройства с отходами до и после того, как отходы будут слиты в отстойник.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения устройство для сбора может содержать множество проходных каналов на накопительном участке, где в перепускных каналах могут быть поверхности, контактирующие с синтетическим материалом, способ может также заключаться в том, чтобы хотя бы часть отходов двигалась через перепускные каналы так, чтобы частицы соответствующих минералов соприкасались с молекулами на накопительных поверхностях в перепускных каналах. Например, перепускные каналы могут содержать множество волокон, создающих поверхности для накопления.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения устройство сбора содержит накопительную пластину, накопительная поверхность которой выполнена из синтетического материала, и способ может также заключаться в том, что, по меньшей мере, часть отходов движется по накопительной пластине, при этом частицы соответствующего минерала контактируют с молекулами на накопительной поверхности.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения устройство для сбора может содержать множество твердофазных тел для создания поверхностей сбора, сформированных из синтетического материала.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения устройство сбора может быть выполнено так, чтобы соприкасаться с отходами некоторый период времени для обеспечения обогащения поверхности сбора, содержащей частицы минералов, также способ может состоять в отведении коллекторного устройства от отходов и извлечении частиц соответствующих минералов с обогащенной накопительной поверхности. Например, этап извлечения может включать контакт с обогащенной накопительной поверхностью с помощью жидкости, величина рН которой находится в диапазоне от 0 до 7, или хотя бы частично погружая обогащенные поверхности сбора в жидкость и воздействуя ультразвуковыми волнами в жидкости для создания ультразвукового возбуждения на обогащенной накопительной поверхности.

Система

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, настоящее изобретение может рассматриваться, как система, характеризующаяся наличием коллекторного процессора для получения отходов флотации, при этом отходы имеют частицы соответствующего минерала и, по меньшей мере, одно собирательное устройство, которое расположено на коллекторном процессоре, при этом собирательное устройство содержит накопительную поверхность, выполненную с функционализированным полимером, содержащим множество молекул с функциональной группой для притяжения частиц соответствующего минерала к накопительной поверхности.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения функциональная группа может содержать ионизирующую связь для связывания частиц соответствующего минерала к молекулам. Например, синтетический материал может отбираться из группы, содержащей полиамиды, полиэфиры, полиуретаны, феноформальдегид, мочевиноформальдегид, меланинформальдегид, полиацетал, полиэтилен, полиизобутилен, полиакрилонитрил, поливинилхлорид, полистирол, полиметилметакрилат, поливинилацетат, поливинилиден хлорид, полиизопрен, полибутадиен, полиакрилаты, поликарбонат, феноло-альдегидный полимер и полидиметил ксилосан.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения функциональная группа может быть выполнена так, чтобы собирательная поверхность была водоотталкивающей. Например, синтетический материал может состоять из группы, содержащей полистирол, поли(d,1-лактид), полипропилен, полиакрил, полиэтилен, гидрофобно-модифицированный этил гидроксиэтил целлюлоза полисилосонаты, алкислан и фторалкилсилан. Более того, частицы соответствующего минерала могут иметь один или более гидрофобных молекулярных сегментов, а отходы могут иметь множество молекул, при этом каждая собирающая молекула может иметь первый и второй конец, при этом первый конец может иметь функциональную группу, сформированную так, чтобы крепиться к частицам соответствующих минералов, а второй конец может содержать водоотталкивающий молекулярный сегмент. Синтетический материал может содержать производное вещество силоксана или полисилоксаны или полидиметилсилоксаны с концевыми гидроксильными группами

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, накопительная поверхность может быть выполнена так, чтобы контактировать с отходами некоторый период времени для обеспечения обогащения накопительной поверхности в устройстве для сбора, содержащей частицы соответствующих минералов, и система далее может состоять из процессора сброса, выполненного так, чтобы принимать устройство для сбора с обогащенной накопительной поверхностью, при этом процессор сброса выполнен так, чтобы обеспечивать среду высвобождения для извлечения частиц соответствующего минерала с обогащенной накопительной поверхности. Например, среда высвобождения может иметь жидкость, которая, при контакте с обогащенной поверхностью коллектора, имеет величину рН от 0 до 7. Среда высвобождения может также быть средой, составленной для контакта с обогащенной накопительной поверхностью, и система может также с источник ультразвука, выполненного так, что воздействовать ультразвуковыми волнами на обогащенную собирательную поверхность для извлечения частиц соответствующего минерала с обогащенной накопительной поверхности.

Варианты осуществления на основе, по меньшей мере, частично функционализированных полимеров.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения настоящее изобретение предлагает способы разделения с помощью функционализированных полимеров. Например, настоящее изобретение может быть осуществлено в виде новой машины и процесса для извлечения ценных материалов или минералом из отходов с помощью таких функционализированных полимеров. В частности, для притяжения ценных материалов или частиц соответствующих материалов из отходов могут использоваться разнообразные функционализированные полимеры, соответствующие тем, что изложены в данном документе. Отходы могут находиться в контакте с функционализированной полимерной поверхностью, которая так выполнена, что притягивает нужные минералы. Функционализированная поверхность может быть представлена, например, синтетическим пузырьком или шариком, что соответствует тому, что изложено в патентной заявке №_______, зарегистрированной ______, заявляющей приоритет вышеупомянутой предварительной заявки на патент США № 61/489893, а также выполнена в виде мембраны или мембранной поверхности, которая может быть в форме лопасти, ленточного конвейера, фильтра в сборке или плоской пластины, что соответствует тому, что изложено в вышеупомянутой предварительной заявке на патент США № 61/533544.

Ненужный материал может вымываться, а нужный материал или минерал оставаться на поверхности функционализированного полимера, или же мембранная структура, содержащая поверхность из функционализированного полимера может отделяться от ненужного материала. Такое отделение может производиться по технологии, родственной флотации, сортировке по величине, гравиметрической сепарации и/или магнитной сепарации. Обогащенная поверхность затем обрабатывается так, чтобы извлекать и собирать минерал. Затем функционализированная полимерная поверхность может использоваться повторно.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения функционализированная полимерная поверхность может быть выполнена на элементе, покрытом функционализированным полимером. Элемент, покрытый функционализированным полимером, может быть выполнен в виде конвейерной ленты, покрытой функционализированным полимером, предназначенной для прохождения от процессора извлечения к процессору сброса. Конвейерная лента, покрытая функционализированным полимером, может быть выполнена из сетчатого материала. В процессоре извлечения конвейерная лента, покрытая функционализированным полимером, выполнена так, чтобы увеличить контакт между отходами и функционализированным полимером.

Элемент, покрытый функционализированным полимером, может быть выполнен в виде коллекторного фильтра, покрытого функционализированным полимером, устанавливаемого в процессоре извлечения или для перемещения в процессоре извлечения для создания большей площади контакта с отходами и функционализированным полимером. Элемент, покрытый функционализированным полимером, может быть в виде мембраны или тонкого гибкого листа или слоя.

Элемент, покрытый функционализированным полимером, может быть выполнен в форме накопительной пластины, покрытой функционализированным полимером, для того, чтобы помещать ее в процессор извлечения или перемещать в процессоре извлечения для увеличения контакта между отходами и функционализированным полимером. Элемент, покрытый функционализированным полимером, может быть выполнен в виде гибкого листа или жесткой пластины.

Элемент, покрытый функционализированным полимером, может быть выполнен в виде лопастного колеса для размещения в процессоре извлечения или двигаться между процессором извлечения и зоной высвобождения.

Комбинированные накопительные/гидрофобные пузырьки/шарики.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения часть поверхности синтетических пузырьков или шариков может быть выполнена так, чтобы закреплять на себе молекулы, где молекулы становятся коллекторами

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения часть поверхности синтетических пузырьков или шариков может быть выполнена так, чтобы к ней присоединялись молекулы, при этом молекулы становятся коллекторами, а другая часть поверхности синтетических пузырьков или шариков может быть выполнена гидрофобной.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения часть поверхности синтетических пузырьков может быть выполнена так, чтобы быть гидрофобной.

Краткое описание чертежей

Обращаясь теперь к чертежам, которые выполнены без учета масштаба, изложенное далее и другие характеристики и преимущества настоящего изобретения будут более понятны благодаря следующему подробному описанию демонстрационных примеров осуществления вместе с сопутствующими чертежами, на которых одинаковые элементы одинаково пронумерованы

Фиг.1 иллюстрирует системы переработки суспензии на уровне техники, известном до даты приоритета заявленного изобретения.

Фиг. 2a-2d иллюстрируют диаграммы общей схемы переработки отходов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3a иллюстрирует схему процессора, предназначенного для извлечения и выполненного с конвейерной лентой, покрытой функционализированным полимером и работающей вместе с процессором по высвобождению минералов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3b иллюстрирует схему процессора для извлечения минералов, выполненного с множеством фильтров с функционализированными полимерными поверхностями для сбора ценного материала в процессе циклической переработки в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3c иллюстрирует схему процессора для извлечения минералов, выполненного с множеством накопительных пластин с фуикционализированными полимерными поверхностями для сбора ценного материала в процессе циклической переработки в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.4 иллюстрирует схему процессора сброса в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.5a иллюстрирует секцию конвейерной ленты в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.5b иллюстрирует фильтр в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения

Фиг.5c иллюстрирует накопительную пластину в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6a-6d иллюстрируют различных свойств накопительной пластины в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7a-7f иллюстрируют различные свойства фильтра и конвейерной ленты в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.8a иллюстрирует множество функциональных групп, присоединенных к фильтру для притяжения частиц минералов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.8b иллюстрирует множество гидрофобных молекул, прикрепленных к волокну для притяжения частиц минералов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.8c иллюстрирует множество гидрофобных молекул, прикрепленных к волокну для притяжения частиц неминерального происхождения в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.9a иллюстрирует множество гидрофобных молекул, прикрепленных к поверхностям частиц минералов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.9b иллюстрирует множество гидрофобных молекул, прикрепленных к краям или поверхностям частиц минералов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.9c иллюстрирует множество гидрофобных молекул, прикрепленных к краям или поверхностям частиц неминералов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.10a иллюстрирует фильтр с множеством синтетических шариков или пузырьков для сбора ценного материала из отходов процесса флотации в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения

Фиг.10b иллюстрирует накопительную пластину с множеством синтетических шариков или пузырьков для сбора ценного материала из отходов флотационного процесса в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.10c иллюстрирует мешок с синтетическими шариками, которые могут применяться в качестве фильтра для сбора ценного материала из отходов флотационного процесса в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения

Фиг.11a иллюстрирует синтетический шарик, функционализированный для притяжения гидрофобных частиц в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.11b иллюстрирует часть поверхности синтетического шарика, функционализированного для привлечения смоченных частиц минералов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.11c иллюстрирует увеличенную часть поверхности синтетического шарика, функционализированного для привлечения гидрофобных частиц минералов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.12a иллюстрирует синтетический шарик с функциональной группой для притяжения частиц минералов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.12b иллюстрирует увеличенную часть поверхности синтетического шарика, функционализированного для притяжения частиц минералов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.13 иллюстрирует отстойник для отходов, в котором находится множество функционализированных поверхностей, покрытых полимерами для притяжения ценного материала из отстойника в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.14 содержит Фиг.14a, которая является боковым частичным срезом в форме схемы сепараторного процессора, выполненного с двумя камерами, емкостями или колонками с функционализированным лопастным колесом, покрытым полимером, установленным внутри в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения и включает Фиг.14b, который является видом сверху в разрезе на схеме функционализированного, покрытого полимером лопастного колеса, перемещающегося в обогащенной среде, содержащейся в присоединенной камере, емкости или колонке, а также перемещающегося в обогащенной среде, содержащейся в камере, емкости или колонке в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.15 иллюстрирует схему процесса, выполненного с двумя камерами, емкостями или колонками с функционализированной конвейерной лентой, установленной внутри, покрытой полимером, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.16 иллюстрирует схему сепараторного процессора, выполненного с функционализированным фильтром в сборке для перемещения между двумя камерами, емкостями или колонками в полунепрерывном циклическом процессе в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.17a иллюстрирует крупную частицу минерала, притягиваемую к множеству функциональных групп на поверхности фильтра в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.17b иллюстрирует крупную частицу минерала, притягиваемую к множеству функциональных групп на остове молекулы в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.17c иллюстрирует крупную частицу минерала, притягиваемую к множеству гидрофобных молекул на поверхности фильтра в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.18a иллюстрирует частицы минерала, одновременно притягиваемой к некоторому числу гораздо меньших по размеру синтетических шариков в одно и то же время в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.18b иллюстрирует, как частица минерала притягивается к некоторому числу немного больших по размеру шариков в одно и то же время в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.19a иллюстрирует, как смоченная частица минерала прикрепляется одновременно к некоторому числу гораздо более мелких гидрофобных синтетических шариков в одно и то же время в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения

Фиг.19b иллюстрирует, как смоченная частица минерала прикрепляется одновременно к некоторому числу гораздо более крупных гидрофобных синтетических шариков в одно и то же время в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

Фиг. 2a-2d: Переработка отходов

Например, отходы флотационного процесса могут перерабатываться в отстойнике или в месте между конечным местом флотационного процесса и отстойником. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения способ или технология по извлечению ценных материалов или соответствующих частиц минералов или того, что составляет их часть, отходов с помощью коллекторного устройства, которое может быть функционализировано синтетическим материалом, состоящим из множества молекул функциональной группы, сформированной таким образом, чтобы притягивать соответствующие частицы минералов к поверхности коллекторного устройства. Способ или технология заключается в том, чтобы коллекторное устройство соприкасалось с отходами, имеющими множество частиц соответствующего минерала, включая отходы флотационного процесса. В настоящем документе изложены многочисленные технологии или способы для того, чтобы коллекторное устройство находилось в контакте с отходами.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения функциональная группа может содержать ионизирующую связь для связывания частиц минералов к молекулам. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения функциональная группа может обеспечивать, чтобы площадка или поверхность была гидрофобной для притяжения гидрофобных частиц соответствующих минералов. В настоящем описании выражения «функционализированный синтетический материал», «синтетический материал» и «функционализированный полимер» взаимозаменяемы.

В варианте осуществления, показанном на Фиг.2а, после выгрузки отходов 12 из последней флотационной камеры 10 в отстойник 100, функционализированный полимер 20 может быть помещен в отстойник для сбора соответствующего ценного материала из отстойника.

В варианте осуществления, показанном на Фиг.2b, функционализированный полимер 30 может быть использован в процессоре для извлечения 50, расположенного закрыты к последней флотационной камере 10 для переработки отходов 12 для сбора ценного соответствующего материала в процессоре для извлечения 50. Обработанные отходы 14 затем транспортируются в шламонакопитель или отстойник 100.

В варианте осуществления, показанном на Фиг.2c, процессор для извлечения 50 может помещаться рядом с шламонакопителем/отстойником 100. В процессоре для извлечения 50 может использоваться функционализированный полимер 30 для переработки отходов 12. Переработанные отходы 14 могут затем быть выгружены в шламонакопитель или отстойник 100.

В варианте осуществления, показанном на Фиг.2d, функционализированный полимер 30 может использоваться для сбора частицы соответствующего минерала в процессоре извлечения 50, а функционализированный полимер 20 может использоваться в отстойнике 100.

Например, функционализированный полимер 20, 30 может содержать площадки или поверхности для сбора, покрытые функционализированным полимером как показано на Фиг. 3a-3c, 5a-5c, 6a-6d, 7a-7f, 8a-9c, 11a, 12a.

Фиг. 3a-3c: функционализированный полимер в процессоре для извлечения

Например, на коллекторном устройстве в процессоре для извлечения может предусматриваться функционализированный полимер 30 (Фиг.2c-2d) в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Коллекторное устройство может содержать площадку или поверхность, покрытую функционализированным полимером. Коллекторное устройство может принимать разные формы, но объем изобретения не ограничивается каким-либо конкретным видом или типом, как еще не известным, так и разработанным в будущем. Например, коллекторное устройство может принимать форму конвейерной ленты, фильтра и накопительной пластины.

В варианте осуществления, показанном на Фиг.3a, одна или обе стороны конвейерной ленты 120 могут быть покрыты функционализированным полимером или сделаны из него. Поскольку отходы 12 могут быть получены в процессоре для извлечения 50, отходы вступают в контакт с поверхностями конвейерной ленты 120, которая движется в непрерывной цепи между процессором для извлечения 50 и процессором для сброса 70. Ценный материал или частицы соответствующего минерала, отложенные на поверхностях конвейерной ленты 120 в процессоре для извлечения 50, будут извлекаться из конвейерной ленты 120 в процессор для сброса 70 посредством среды с низким показателем рН и/или посредством ультразвукового возбуждения. Как показано на Фиг.3a, может быть предусмотрен один или два источника ультразвука 72 в процессоре для извлечения 70 с тем, чтобы вызывать ультразвуковое возбуждение на поверхности конвейерной ленты. Величина рН в процессоре сброса может быть в диапазоне 0-7. После переработки в процессоре для извлечения 50, переработанные отходы 14 могут быть перевезены в хранилище отходов или непосредственно выгружены в отстойник. В качестве альтернативы переработанные отходы 14 могут быть приняты еще одним процессором для извлечения 50 для дальнейшей переработки.

В варианте осуществления, показанном на Фиг.3b, некоторое число фильтров 220 могут применяться в групповом исполнении. Каждый из фильтров 220 может иметь множество перепускных каналов (см. Фиг. 7a-7e) для того, чтобы по ним проходили отходы 12. Перепускные каналы можно использовать для обеспечения площадок или поверхностей (см. Фиг. 8a-9c), выполненных так, чтобы контактировать с отходами во время их прохождения через перепускные каналы. Накопительные площадки или поверхности в перепускных каналах могут быть покрыты функционализированным полимером. При прохождении отходов от одного конца процессора для извлечения 50 до другого конца через фильтры 220, молекулы функционализированного полимера притягивают частицы соответствующего минерала из отходов. Когда фильтры 220 соберут определенное количество частиц соответствующего минерала, в нужное время один или несколько фильтров 220 могут сниматься с процессора для извлечения 50 для того, чтобы высвобождать минеральные частицы, скопившиеся на фильтрах.

В варианте осуществления, показанном на Фиг.3c, некоторое количество накопительных пластин 320 могут быть установлены в определенном порядке для увеличения контакта между отходами в процессоре для извлечении 50 и накопительными пластинами 320. Все накопительные пластины 320 могут быть покрыты функционализированным полимером или сделаны из него. Когда отходы движутся от одного конца процессора для извлечения 50 к другому концу через накопительные пластины 320, молекулы функционализированного полимера формируются так, чтобы притягивать частицы соответствующего минерала из отходов. Когда накопительные пластины 320 соберут определенное количество частицы соответствующего минерала, одну или несколько накопительных пластин 320 можно снять с процессора для извлечения 50 в нужное время для того, чтобы высвободить частицы минерала, скопившиеся на накопительной пластине. Частицы минералов, осевшие на фильтры 220 или накопительные пластины 320, могут быть высвобождены разными способами. Например, они могут быть высвобождены в среде с низким показателем рН, ультразвуковым возбуждением, микроволнами, ультрафиолетовым светом или термически. Например, фильтр 220 или накопительная пластина 320 с накопленными частицами минералов могут приниматься на станции сброса частиц 400, как показано на Фиг.4. Фильтр 200 или накопительная пластина могут помещаться в устройстве для высвобождения 410 для промывки смесью кислоты и воды из контейнера с водой 424 и контейнера с кислотой 422. Для встряхивания, чтобы освободить прикрепленные частицы минералов с фильтра 422 и собирательной пластины 230 можно использовать один или более источников ультразвука 432 и. Оборотная вода 427 может быть возвращена назад для повторного использования. Концентрат минерала 440 можно извлекать из устройства для сброса 410.

Фиг. 5a, 5b и 5c: Конвейерные ленты, фильтры и накопительные пластины

Например, конвейерная лента 120 (Фиг.3a) может быть выполнена с накопительной площадкой 123, чтобы поддерживать функционализированный полимер (Фиг.5a). Фильтр 220 (Фиг.3b) может быть выполнен с накопительной площадкой 223 для поддержки функционализированного полимера (Фиг.5b). Накопительная пластина 320 (Фиг.3c) может быть выполнена с накопительной площадкой 323 для поддержки функционализированного полимера (Фиг.5c). Накопительная площадка 123, 223 и 323 может быть разной формы и иметь разные характеристики поверхности (Фиг.7a-7f) для сбора частиц соответствующего минерала, если конвейерная лента 120, фильтр 220 и накопительная пластина 320 выполнены так, что соприкасаются с отходами в шламонакопителе 100 (Фиг.2a-2d) или в процессоре для извлечения 50 (Фиг.2b-2d, 3a-3c).

Фиг. 6a-6d: Структуры поверхности

Накопительная площадка 323 накопительной пластины 320 может принимать разные формы. Например, накопительная площадка 323 на одной или обеих сторонах накопительной пластины 323 может иметь гладкую поверхность, как показано на Фиг.6a. Накопительная площадка 323 на одном или обоих концах накопительной пластины 323 может иметь грубую поверхность нестандартной высоты и вида, как показано на Фиг.6b. Накопительная площадка 323 на одном или обоих концах накопительной пластины 323 может иметь канавки и углубления, как показано на Фиг.6c. Накопительная площадка 323 на одном или обоих концах накопительной пластины 323 может иметь волосяную структуру как показано на Фиг.6d. Накопительная площадка может быть покрыта функционализированным полимером для притяжения частиц соответствующего минерала или сделана из него. Структуры поверхности на Фиг. 6b-6d могут быть выполнены так, чтобы увеличивать контакт между функционализированным полимером на накопительной площадке с отходами.

Фиг. 7a-7f: Характеристики поверхности

Например, каждая из накопительных площадок 123, 223 и 323 (Фиг.5a-5c) может иметь множество каналов для прохождения отходов 12 (Фиг.3a-3c), собирая при этом, по меньшей мере, часть ценного материала или частицы соответствующего минерала из отходов. Поверхность внутри каналов и поверхности краев вокруг каналов могут предусматривать наличие молекул функционализированного полимера для притяжения частиц минералов. Такие поверхности считаются накопительными поверхностями. Например, перепускные каналы на накопительных площадках 123, 223 и 323 могут принимать форму дыр или цилиндрических путей прохода 701, как показано на Фиг.7a. Перепускные каналы на накопительных площадках 123, 223 и 323 могут принимать форму шестиугольников. Пути прохода 702 устроены как соты, как показано на Фиг.7b. Накопительные площадки 123, 223 и 323 могут иметь прямоугольную решетку 703, как показано на Фиг.7c. Накопительные площадки 123, 223 и 323 могут иметь стопку волнообразных листов 704, как показано на Фиг.7d. Накопительные площадки 123, 223 и 323 могут иметь неравномерные волокнообразные структуры 705, как показано на Фиг.7e. Накопительные площадки 123 и 323 могут иметь плоскую поверхность 706, как показано на Фиг.7f. Плоские поверхности 706 могут быть гладкими, иметь бумагоподобную или матовую поверхность без крупных структур. Накопительная площадка 23, 123 и 223 может быть выполнена из синтетического материала, такого как полимер, функционализированный для притяжения частиц минералов. Как альтернатива, покрыты таким функционализированным полимером могут быть только накопительные поверхности, при этом большая часть конвейерной ленты 120, фильтра 220 и накопительной пластины 320 могут быть выполнены из металла, керамики, стекла или иного полимера.

Фиг.8a-9c: Молекулы поверхности

Например, волокнообразные структуры 705 (Фиг.7e) могут быть функционализированы так, чтобы они прикреплялись к молекулам 73 (Фиг.8a, 8b). Волокнистые структуры 705, как показано на Фиг.7e, могут быть выполнены из отдельных волокон 401, 401′, как показано на Фиг.8a-8c. В одном варианте осуществления настоящего изобретения волокно 401 (Фиг.8a) может быть выполнено из полимера, который имеет множество молекул 73 для создания функциональной группы 78 и примыкающего молекулярного сегмента 76. Ксантан, например, имеет как функциональную группу 78, так и молекулярный сегмент 76 внедряемый в полимер, который используется для создания волокна 401. Функциональная группа 78 также известна как коллектор, который связывает минеральные частицы 72 как ионами, так и не ионами. Ион может быть анионом или катионом. Анион содержит, помимо прочего, водородно-кислородные соединения, такие как карбоксил, сульфаты и султанаты, а также сульфгидрильную группу, такие как ксантаны и дитиофосфаты. Другие молекулы или соединения, которые можно использовать для создания функциональной группы 78, содержат тионокарбонаты, тиомочевину, ксантогены, монотиофосфаты, гидрохиноны и полиамины. В другом варианте осуществления настоящего изобретения волокно 401 покрывается полимером, в котором есть молекулы 73 для создания функциональной группы 78 и присоединяющего молекулярного сегмента 76. С таким покрытием волокно 401 может быть выполнено из стекла, керамики, металла, нейлона или иного полимера. Схема волокна 401 и прикрепленных молекул 73 показана на Фиг.8a.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения волокно 401′ (Фиг.8b) может быть выполнено из полимера, имеющего множество молекул 79, чтобы сделать волокно 401′ (и, соответственно, накопительные площадки 123, 223 и 323 на Фиг. 5a-5c) гидрофобными Полимер может быть гидрофобным материалом, таким как полистирол, поли(d,l-лактид), полилиметилсилоксан, полипропилен, полиакрил, полиэтилен и т.д. Полимер может быть гидрофобно-модифицированным полимером, таким как гидрофобно-модифицированный этил гидроксиэтил целлюлоза. В качестве альтернативы волокно 401′ может быть выполнено из стекла, металла, керамики, нейлона, хлопка или других тканевых материалов, покрытых гидрофобными молекулами, такими как полисилосонаты, алкисилан и фторалкилсилан. Молекулы 79 делают волокно 401′ водоотталкивающим. Собственно, гидрофобно-модифицированные частицы минерала 72′ могут притягиваться к гидрофобному волокну 401′. Гидрофобно-модифицированная, или смоченная, минеральная частица 72′ может содержать частицу 71 и одну или более прикрепленных к ней молекул 73. Молекула 73, или коллектор, может иметь функциональную группу 78, прикрепленную к минеральной частице 71 и гидрофобной цепочке или молекулярному сегменту 76. Схема, показывающая притяжение между гидрофобной цепочкой или молекулярными сегментами 76 и гидрофобным волокном 401′ показана на Фиг.8b.

Следует понимать, что частицы 72′ могут не быть минералами и могут быть несколько вредными частицами в водной массе. Далее, гидрофобное волокно 401′ может также использоваться для притяжения неминеральных частиц. Например, если неминеральная частица 71′ имеет одну или более гидрофобных цепочек или молекулярных сегментов 76, то неминеральная частица 71′ может также притягиваться к гидрофобному волокну 401′. Схема, показывающая притяжение между неминеральными частицами 71′ и гидрофобным волокном 401′ показана на Фиг.8c. Таким образом, гидрофобное волокно 401′ может использоваться в фильтре, лопастном колесе или в конвейерной ленте (подобно тому, что показано на Фиг. 4-6) для контроля за загрязнением воды, очищением воды и пр.

Поверхности и края вокруг перепускных каналов или поверхностных структур 701, 702, 703, 704 (Фиг. 7a-7d) могут быть функционализированы для предоставления молекул 73 (Фиг.9a, 9b). Открытые поверхности и края вокруг каналов или поверхностных структур 701, 702, 703, 704 представлены поверхностными частями 403, 403′, как показано на Фиг. 9a-9c. Длина L частей поверхности 403, 403′ может быть равной толщине конвейерной ленты 120, фильтра 220 и накопительной пластины 320 (Фиг. 5a-5c). Как и с волокном 401, как показано на Фиг.8a, часть поверхности 403 может быть выполнена из полимера с множеством молекул 73 для обеспечения функциональной группы 78 и прилегающего молекулярного сегмента 76. В другом варианте осуществления поверхностная часть 403 может быть покрыта полимером с молекулами 73 для обеспечения функциональной группы 78 и прилегающего молекулярного сегмента 76. Часть поверхности 403 может быть выполнена из стекла, керамики, металла, нейлона, хлопка или другого полимера. Функциональная группа 78 может использоваться для притяжения частицы соответствующего минерала 72. Схема поверхностной части 403 и прикрепленных молекул 73 показана на Фиг.9a.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения поверхностная часть 403′ может быть выполнена из полимера, имеющего множество молекул 79, делая части поверхности 403′, следовательно, накопительные площадки 123, 223 и 323 (на Фиг. 5a-5c) гидрофобными. Как и с гидрофобным волокном 401′, как показано на Фиг. 8b и 8c, полимер может быть гидрофобным материалом, таким как полистирол, поли(d,1-лактид), полидиметилсилоксан, полипропилен, полиакрил, полиэтилен и др. Полимер может быть гидрофобно-модифицированным полимером, таким как гидрофобно-модифицированный этил гидроксиэтил целлюлоза. В качестве альтернативы часть поверхности 403′ может быть выполнена из стекла, металла, керамики, нейлона, хлопка или других тканевых материалов, покрытых гидрофобными молекулами, такими как полисилосонаты, алкисилан и фторалкилсилан. Молекулы 79 делают часть поверхности 403′ водоотталкивающей. Собственно, гидрофобно-модифицированные частицы минерала 72′ могут притягиваться к гидрофобному волокну 403′. Схема, показывающая притяжение между молекулярными сегментами 76 гидрофобной частью поверхности 403′ показана на Фиг.9b. Следует принимать во внимание, что частицы 72′ могут не быть минералами и могут быть несколько вредными частицами в водной массе. Более того, гидрофобная часть поверхности 403′ может также использоваться для притяжения неминеральных частиц. Например, если неминеральная частица 71′ имеет одну или более гидрофобных цепочек или молекулярных сегментов 76, то неминеральная частица 71′ может также притягиваться к гидрофобной части поверхности 403′. Схема, показывающая притяжение между неминеральными частицами 71′ и гидрофобной частью поверхности 403′ показана на Фиг.9с. Таким образом, фильтр, накопительная пластина или конвейерная лента (аналогичные тем, что показана на Фиг. 5a-5c), имеющие гидрофобные части поверхностей 403′ также могут применяться для контроля за загрязнением воды, очисткой воды и пр., чтобы избавляться от гидрофобно-модифицированных частиц 72′, которые могут не быть минералами, представляющими интерес, а просто быть металлами или другим материалом или химически вредным веществом для окружающей среды.

Обработка плоской поверхности 706 (Фиг.7f) может осуществляться аналогично обработке частей поверхности 403, 403′, как показано на Фиг. 9a-9с Плоская поверхность 706 также может быть функционализирована, чтобы обеспечить функциональную группу 78, как показано на Фиг.9a.

Следует понимать, что когда накопительная площадка или поверхность 123 конвейерной ленты 120 (Фиг.5a), накопительная площадка или поверхность 223 фильтра 220 (Фиг.5b) и накопительная площадка 323 накопительной пластины 320 (Фиг.5c) функционализированы, чтобы быть гидрофобной, то отходы 12 в процессоре для извлечения 50 (Фиг. 2b-2d, 3a-3c) и отходы в отстойнике 100 (Фиг. 2a и 2d) должны смешиваться с молекулами коллектора, такими как ксантаты, чтобы частицы минералов 71 (Фиг. 8b и 9b) в отходах были гидрофобно модифицированными молекулами коллектора 73 и чтобы стать смоченными минеральными частицами 72′.

Фиг. 10a-10c: Разные варианты осуществления

В разных вариантах осуществления настоящего изобретения функционализированный синтетический материал может использоваться для обеспечения особых молекул на шариках или пузырьках, или чтобы создавать шарики или пузырьки (см. Фиг. 11a-12b). Пузырьки или шарики, у которых имеются такие особенные молекулы с функциональной группой, сформированной для притяжения частиц соответствующего минерала в настоящем документе называются синтетическими пузырьками или шариками. Например, синтетические шарики или пузырьки 170 могут применяться в фильтре 220 для сбора минеральных частиц 72, 72′ (см. Фиг. 8a-9b, 11a-12b). Как показано на Фиг.10a, в фильтре может быть клеть или нечто подобное для хранения множества синтетических шариков или пузырьков для обеспечения накопительных поверхностей накопительной площадки 223. Как показано на Фиг.10b, в накопительной пластине имеется клеть или нечто подобное для хранения множества синтетических шариков 170, чтобы обеспечить накопительные поверхности накопительной площадки 323. Когда синтетические шарики или пузырьки 170 применяются для сбора ценных материалов из отстойника 100 (Фиг.13), их можно помещать в мешок 420, как показано на Фиг.10c. Как и с синтетическим материалом, который применяется на накопительных поверхностях 403, 403′ (Фиг. 9a-9c), синтетический материал, используемый для синтетических шариков или пузырьков 170, может иметь функциональные группы 78 для привлечения частиц минералов 72, или могут иметь гидрофобные молекулы 79.

На Фиг.11a показан синтетический шарик, функционализированный для привлечения гидрофобных частиц. Как показано на Фиг.11a, синтетический пузырек или шарик 170 имеет твердофазное тело для предоставления поверхности шарики 174. По крайней мере, одна наружная часть тела шарики выполнена из синтетического материала, такого как гидрофобный полимер, или покрытия из гидрофобного химического вещества. Как показано на Фиг.11a и 11b, поверхность 174 синтетического пузырька или шарики состоит из множества молекул 79, которые делаю поверхность 174 гидрофобной. Например, поверхность 174 может быть стеклянной поверхностью, покрытой полисилоксанатами, которые могут связываться с гидроксильной группой на поверхности стекла. Поликсилосонаты, такие как полидиметилсилоксаны с концевыми гидроксильными группами, имеют кремний-кислородную цепочку, что обеспечивает гидрофобные молекулы 79. Гидрофобная частица 72′, как показано на Фиг.11b, может быть минеральной частицей 71 с одним или двумя коллекторами 73, прикрепленными к ней. Один конец (78) коллектора 73 имеет ионизирующую связь, прикрепленную к минеральной частице 71. Другой конец коллектора 73 имеет гидрофобную цепочку 76, которая имеет тенденцию входить в гидрофобные молекулы 79.Таким образом, гидрофобная частица 72′ может быть смоченной минеральной частицей. Коллектор, такой как ксантан, обладает как функциональной группой 78, так и молекулой 76. Гидрофобная частица 72, как показано на Фиг.11c, может быть частицей 71′, у которой есть гидрофобная цепочка 76. Такая частица может быть не связанной с минералом, но может быть в контакте с гидрофобными синтетическими пузырьками или шариками 170 по настоящему изобретению. Аналогичным образом частица 71 может быть не минералом и может быть вредной для окружающей среды. Таким образом, гидрофобные пузырьки или шарики 170 в соответствии с настоящим изобретением могут использоваться в случаях, не связанным с горной промышленностью, а для контроля за загрязнением воды. Размер синтетических шариков может быть меньше минимального размера минеральных частиц, который составляет примерно 150 мкм, а может быть больше максимального размера минеральных частиц. В некоторых случаях размер синтетического шарика может составлять 1 см или больше.

На Фиг.12a показан синтетический шарик, имеющий функциональную группу для притягивания частиц соответствующего минерала. Синтетический шарик 170 обладает телом для обеспечения поверхности 174 для притяжения частиц соответствующего минерала 72. На Фиг.12b изображена увеличенная поверхность синтетического шарика, функционализированного для притяжения частицы соответствующего минерала. По меньшей мере, наружная часть тела шарика может быть выполнена из синтетического материала, такого как полимер, чтобы иметь множество молекул или молекулярных сегментов 76 на поверхности 174. Молекула 76 может использоваться для крепления функциональной группы 78 к поверхности 174. В целом молекула 76 может быть углеводородной цепочкой, например, а функциональная группа 78 может иметь ионную связь для притягивания минерала, такого как медь, к поверхности 174. Ксантат, например, имеет как функциональную группу 78, так и молекулярный сегмент 76, который вводится в полимер, применяемый для изготовления синтетического шарика 70. Функциональная группа 78 также известна как коллектор, который либо ионный, либо не ионный для связывания с минеральными частицами 72. Аналогичным образом хелатирующий агент может вводиться в полимере или на полимер в качестве места для сбора для притягивания минерала, такого как медь.

Высвобождение минеральных частиц из синтетических шариков может быть аналогичным высвобождению минеральных частиц с накопительной пластины, конвейерной ленты или фильтра. Например, после того, как синтетические шарики 170 на накопительной площадки 223 или 323 или в мешке 320 (Фиг. 10a-10c) собрали определенное количество минеральных частиц, синтетические шарики 170 могут войти в контакт с раствором с низким pH и/или подвергнуться ультразвуковому воздействию (например, Фиг.4) с тем, чтобы сбросить частицы минералов.

Фиг.13 показывает отстойник, в котором множество поверхностей, функционализированных полимерным покрытием, могут быть изготовлены так, чтобы притягивать ценный материал из отстойника. Как показано на Фиг.13, отходы 12 (Фиг.2a) или переработанные отходы (Фиг. 2b-3c) могут выгружаться в отстойник 100 в точке выгрузки 16. Возле места выгрузки 16 могут быть размещено множество фильтров 220 для сбора ценного материала из отходов 12 или переработанных отходов 14 из отстойника. Можно также разместить множество накопительных пластин 320 и много мешков 420 в отстойнике для сбора ценного материала из него. Фильтры 220, накопительные пластины 320 и мешки 420 могут перемещаться, чтобы повысить возможность контакта между ценным материалом и функционализированным полимером в фильтрах 220, на накопительных пластинах 320 и в мешках 420.

Фиг. 14, 14a, 14b

Например, на Фиг.14 показано настоящее изобретение в виде машины, устройства, системы или аппарата 610, например, для сепарации ценного материала от ненужного в смеси 611, Такой как отходы с применением первого процессора 612 и второго процессора 614. Первый процессор 612 и второй процессор 614 могут быть выполнены с элементом, покрытым функционализированным полимером, т.е. показано как лопастное колесо, покрытое функционализированным полимером 620 (Фиг.14a), 620′ (Фиг.14b) в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Во время работы лопастное колесо 620, 620′ медленно вращается по направлению к первому процессору 612 и второму процессору 614, при этом лопасти импеллера медленно проходят через обогащенную среду 616 в первом процессоре 612, где ценный материал накапливается на лопастях, и через обогащенную среды для сброса 618 во втором процессоре 614, где ценный материал сбрасывается с лопастей.. Например, лопастное колесо 620 показано вращающимся по часовой стрелке, как показано стрелкой, но объем изобретения не ограничен направлением движения лопастного колеса или тем способом, которым устроено, смонтировано лопастное колесо 620 (Фиг.14а), 620′ (Фиг.14b), покрытое функционализированным полимером, в отношении первого процессора 612 и второго процессора 614.

Первый процессор 612 может быть выполнен форме первой камеры, емкости, ячейки или колонки, содержащей накопленную обогащенную среду, обычно обозначенный 616.Первая камера, емкость или колонка 612 может быть выполнена так, чтобы получать через трубопровод 613 смесь или отходы 611 в виде жидкости (например, воды), ценного материала и ненужного материала в собранной обогащенной среде 616, например, у которой высокий показатель pH, благоприятный для сбора ценного материала. Второй процессор 614 может быть в форме второй камеры, емкости, ячейки или колонки, содержащей извлеченную обогащенную среду, обозначенную 618. Вторая камера, емкость, ячейка или колонка 614 могут быть выполнены так, чтобы принимать через трубопровод 615, например, воду 622 в извлеченной обогащенной среде 618, например, у которой может быть низкий показатель pH или воспринимать ультразвуковые волны, способствующие выделению ценного материала. Собранная обогащенная среда как та, что образует часть элементной среды 616, способствующей накоплению соответствующего ценного материала и высвобождению обогащённой среды как образующая часть среды 618, способствующей извлечению соответствующего ценного материала, известного в данной области, при этом границы объема изобретения не ограничиваются каким-либо конкретным видом или типом, как еще не известным, так и разработанным в будущем. Более того, лицо, специалист в данной области, будет в состоянии составить формулу накопительной обогащенной среды, как среды 616, и соответствующую обогащенную среду для высвобождения, как среду 618, исходя из технологии отделения, изложенной в настоящем документе, в отношении любого конкретного соответствующего ценного материала, например, меди, составляющей часть конкретной смеси или отходов.

В работе первый процессор 612 может быть выполнен так, чтобы принимать смесь или отходы 611 из смеси воды, ценного материала и элемента, покрытого функционализированным полимером, который выполнен так, чтобы связывать ценный материал в накопительной обогащенной среде 616. На Фиг.14 элемент, покрытый функционализированным полимером, показан как лопастное колесо, покрытое функционализированным полимером 620 (Фиг.14a), 620′ (Фиг.14b). На Фиг.14a лопастное колесо, покрытое функционализированным полимером 620, имеет вал 621 и, по меньшей мере, одну лопасть 620a, 620b, 620c, 620d, 620e, 620f, 620g и выполнено так, чтобы медленно вращать внутри первый процессор 612 и второй процессор 614. На Фиг.14b лопастное колесо, покрытое функционализированным полимером 620′ имеет вал 621′ и лопасти 620a′, 620b′, 620c′, 620d′, 620e′, 620f′, 620g′ и 620h′. Все лопасти на Фиг.14 понимаются, как выполненные фуикционализированными с полимерным покрытием, чтобы прикреплять ценный материал из прилагаемой обогащенной среды 616. (Объем изобретения не предназначен для ограничения числа лопастей на лопастном колесе 620, 620′, а пример осуществления на Фиг.14a и 14b изображается с лопастями 621, 621′, имеющими разное число лопастей).

На Фиг.14 первый процессор 612 выполнен так, чтобы принимать, по меньшей мере, одну лопасть лопастного колеса 620 (Фиг.14a), 620′ (Фиг.14b), покрытого функционализированным полимером. На Фиг.1b, по меньшей мере, одно лопастное колесо показано лопастное колесо 620g′, принимаемое в зоне накопления 630, которая образует часть накопленной обогащенной среды 616, ограниченной стенками 30a, 30b. Первый процессор 612 также может быть выполнен с первой переходной зоной, обычно обозначенной 640 для обеспечения дренажа из трубопровода 641 например, переработанных отходов 642 как показано на Фиг.14a.

Первый процессор 612 также может быть выполнен, чтобы обеспечить, по меньшей мере, одну лопасть с ценным материалом, прикрепленным к нему, после прохождения через прилагаемую обогащенную среду 616. На Фиг.14b, по меньшей мере, одна обогащенная лопасть, по меньшей мере, показана как обогащенная лопасть 620c′, находящаяся в положении движения от накопленной обогащенной среды 616 в первом процессоре 612 к обогащенной среде для высвобождения 618 во втором процессоре 614.

Второй процессор 614 может быть выполнен так, чтобы принимать через трубопровод 615 жидкость 622 (например, воду) и обогащенный элемент, покрытый функционализированным полимером, чтобы высвободить ценный материал в обогащенной среде высвобождения 618. На Фиг.14b изображен второй процессор 614, принимающий обогащенное лопастное колесо 620c′ в зоне сброса 650, например, той, что формирует обогащенную среду высвобождения 618 и определяется, например стенками 630c и 630d.

Второй процессор 614 может также быть выполненным для предоставления ценного материала, который выделяется из обогащенного элемента, покрытого функционализированным полимером в обогащенной среде высвобождения 618. Например, на Фиг.14b второй процессор 614 выполнен в виде второй переходной зоны 660, определяемой стенками 630a и 630d для обеспечения через трубопровод 661 дренажа ценного материала в виде концентрата 662 (Фиг.14a).

Фиг.15: Конвейерная лента, покрытая функционализированным полимером

Например, на Фиг.15 показано настоящее изобретение в форме машины, устройства, системы или аппарата 700, например, для отделения ценного материала от ненужного материала из смеси 701, такого как отходы, применяя первый процессор 702 и второй процессор 704. Первый процессор 702 и второй процессор 704 выполнены с элементом, покрытым функционализированным полимером, то есть показан, например, в виде конвейерной ленты, покрытой функционализированным полимером 720, которая движется между первым процессором 702 и вторым процессором 704 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Стрелки A1, A2, A3 показывают движение конвейерной ленты, покрытой функционализированным полимером, 720. Методы, включая двигатели, механизмы и пр. для движущегося элемента конвейерной ленты 720 между двумя процессорами, такого как элементы 702 и 704 известны на настоящем уровне техники, а объем изобретения не ограничивается каким-либо конкретным видом или типом, как еще не известным, так и разработанным в будущем. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения покрытая функционализированным полимером конвейерная лента 720 может быть сделана из сетчатого материала.

Первый процессор 702 может быть выполнен в форме камеры, емкости, ячейки или колонки, содержащей накопленную обогащенную среду, обозначенную как 706. Первая камера, емкость или колонка 702 могут быть выполнены так, чтобы принимать отходы 701 в виде жидкости (например, воды), ценный материал и ненужный материал в накопленной обогащенной среде 706, например, которая имеет высокий pH, благоприятна для накопления ценного материала. Второй процессор 704 может быть выполнен в виде второй камеры, емкости, ячейки или колонки, содержащей высвобожденную обогащенную среду, обозначаемую как 708. Вторая камера, емкость, ячейка или колонка 704 может быть выполнена так, чтобы принимать, например, воду 722 из освобожденной обогащенной среды 708, например, которая может иметь низкое значение pH или воспринимать ультразвуковые волны, благоприятные для сброса ценного материала. В соответствии с вышеупомянутым, накопительная обогащенная среда, вроде той, что образует часть элементной среды 706, благоприятной для накопления соответствующего ценного материала и высвобожденной обогащенной среды вроде той, что образует часть среды 708, благоприятной для высвобождения ценного материала, известного на настоящем уровне техники, при этом объем изобретения не ограничивается каким-либо конкретным типом или видом, как известного в настоящее время, так и разработанного в будущем. Более того, лицо, специалист в данной области, будет в состоянии разработать накопительную обогащенную среду вроде среды 106 и соответствующую среду высвобождения, наподобие среды 708, основываясь на технологии сепарации, раскрываемой в настоящем документе для любого соответствующего ценного минерала, например, меди, входящего в состав конкретной смеси или отходов.

В работе первый процессор 702 может быть выполнен так, чтобы принимать смесь или отходы 701 из воды, ценного материала и ненужного материала, при этом покрытая функционализированным полимером конвейерная лента 720 выполнена так, чтобы собирать ценный материал из обогащенной среды 706. На Фиг.15 лента 720 понимается, как выполненная и функционализированная полимерным покрытием для сбора ценного материала из обогащенной среды для сбора 706.

Первый процессор 702 может быть выполнен так, чтобы осуществлять дренаж из трубопровода 741, например, переработанных отходов 742, как показано на Фиг.15.

Первый процессор 702 может быть также выполнен, чтобы была покрытая функционализированным полимером конвейерная лента с накопленным на ней после прохождения через накопительную обогащенную среду 706. На Фиг.15 обогащенная покрытая функционализированным полимером конвейерная лента показана, например, та часть 720a ленты 720, которая поступила из накопительной среды 106 к первому процессору 702 в среду для извлечения 708 во втором процессоре 704. Следует понимать, что некоторые участки ленты 720 могут быть обогащены, включая участок, который непосредственно выходит из среды 706, а также участок непосредственно входящий в среду высвобождения 708.

Второй процессор 704 может быть выполнен так, чтобы принимать жидкость 722 (например, воду) и участок 720a обогащенной, покрытой функционализированным полимером конвейерной ленты 720 для сброса ценного материала в обогащенную среду высвобождения 708.

Второй процессор 704 может также быть выполнен, чтобы обеспечивать, чтобы ценный материал, выделенный с элемента, покрытого функционализированным полимером, в обогащенную среду с высвобожденным материалом 708. Например, на Фиг.15 второй процессор 704 показан выполненным таким образом, чтобы обеспечить дренаж ценного материала через трубопровод 761 в виде концентрата 762.

На Фиг.15 первый процессор 702 выполнен с покрытой функционализированным полимером конвейерной лентой 720, проходящей только с двумя оборотами в накопительной среде 706. Однако, предусматриваются варианты осуществления, при которых первый процессор 702 может быть выполнен так, чтобы обрабатывать конвейерную ленту 720, покрытую функционализированным полимером, с применением змеевика для кручения и поворотов ленты 720 в одну и другую сторону, вперед и назад внутри первого процессора для увеличения площади поверхности лент внутри процессора 702 и открытия ленты 720 для контакта со средой сбора 706.

Фиг.16: Покрытый функционализированным полимером фильтр

Например, на Фиг.16 показано настоящее изобретение в виде машины, устройства, системы или аппарата 800, например, для сепарации ценного материала от ненужного материала в смеси mixture 801, такой как отходы, с применением первого процессора 802, 802′ и второго процессора 804, 804′. Первый процессор 802 и второй процессор 804 выполнены так, чтобы элемент, покрытый функционализированным полимером, который показан, например, в виде покрытого функционализированным полимером собирающего фильтра 820, выполненного так, чтобы перемещаться между первым процессором 802 и вторым процессор 804′, как показано на Фиг.16, как часть циклического процесса, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. На Фиг.16, дан пример процесса, осуществляемого циклами, с двумя первыми процессорами 802, 802′ и вторыми процессорами 804, 804, хотя объем изобретения не ограничивается числом первых и вторых процессоров.. Более того, варианты осуществления предусматривают использование разного числа первых вторых процессоров, разного вида и типа процессоров, а также разного вида и типа процессоров, которые известны на данном уровне техники ли будут разработаны в будущем. в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения покрытый функционализированным полимером собирательный фильтр 820 может быть выполнен в виде мембраны или тонкого гибкого листа или слоя. Стрелка B1 указывает на движение фильтра 820, покрытого функционализированным полимером от первого процессора 202, а стрелка B2 указывает на движение собирательного фильтра 820, покрытого функционализированным полимером во второй процессор 802. Техника, включая двигатели, механизмы и пр. для перемещения фильтра как элемента 820 от одного процессора к другому, как элементы 802 и 804, известна на настоящем уровне техники, а объем изобретения не ограничивается каким-либо конкретным видом или типом, как еще не известным, так и разработанным в будущем.

Первый процессор 802 может быть выполнен в виде первой камеры,

емкости, ячейки или колонки, содержащей накопленную среду, обозначаемую номером 806. Первая камера, емкость или колонка 802 может быть выполнена для приема смеси или отходов 801 в виде жидкости (например, воды), ценного материала и ненужного материала в накопительной обогащенной среде 806, например, у которой высокий показатель pH, благоприятный для сбора ценного материала. Второй процессор 804 может быть выполнен в виде второй камеры, емкости, ячейки или колонки, содержащей среду для высвобождения, обозначенную номером 808. Вторая камера, емкость, ячейка или колонка 804 может быть выполнена для приема, например, воды 822 в среде для высвобождения 808, например, которая имеет низкий показатель pH или воспринимать ультразвуковые волны, благоприятные для высвобождения ценного материала. В соответствии с вышеуказанным, собирательные среды, такие, которые образуют часть среды элемента 806, благоприятные для сбора соответствующего ценного материала и высвобождения обогащенных сред, таких, которые образуют часть среды 808 благоприятные для высвобождения соответствующего ценного материала, известны на настоящем уровне техники, а объем изобретения не ограничивается каким-либо конкретным типом или видом, либо известным в настоящее время или разрабатываемым в будущем. Лицо, специалист в данной области, будет в состоянии разработать накопительную среду, такую как среда 806 и соответствующую среду для высвобождения 808 на основе технологии разделения, раскрываемой в настоящем изобретении, для любого соответствующего конкретного ценного минерала, например, меди, Входящей в состав какой-либо конкретной смеси или отходов.

В работе первый процессор 802 может быть выполнен так, чтобы принимать смесь или отходы 101 в виде смеси воды, ценного и ненужного материала на собирательный фильтр 820, покрытый функционализированным полимером, который выполнен так, чтобы собирать ценный материал из собирательной обогащенной среды 806. На Фиг.16, покрытый функционализированным полимером собирательный фильтр 620 должен восприниматься как фильтр, функционализированный полимерным покрытием для сбора ценного материала в собирательной обогащенной среде.

Первый процессор 802 может также быть выполнен, чтобы обеспечивать дренаж из трубопровода 841, например, переработанных отходов 842, как показано на Фиг.16.

Первый процессор 802 может также быть выполнен, чтобы обеспечивать наличие собирательного фильтра, покрытого функционализированным полимером на котором накапливается ценный материал после пропитки в собирательной обогащенной среде. На Фиг.16, покрытый функционализированным полимером собирательный фильтр 820 показан, например, как выведенный из накопительной среды 806 из первого процессора 202 в среду высвобождения 808 во втором процессоре 204.

Второй процессор 804 может быть выполнен так, чтобы принимать жидкость 822 (например, воду) и собирательный фильтр, покрытый функционализированным полимером 820, для сброса ценного материала в среду высвобождения 808.

Второй процессор 804 может также быть выполнен, чтобы выдавать ценный материал, который высвобождается из собирательного фильтра 220, покрытого функционализированным полимером в среду высвобождения 808. Например, на Фиг.16 второй процессор 804 показан так, чтобы через трубопровод 861 осуществлять дренаж ценного материала в форме концентрата 862.

Первый процессор 802′ может также быть выполнен с трубопроводом 880 и насосом 880 для рециркуляции отходов 842 назад в

первый процессор 802′. Объем изобретения также включает второй процессор 804′, выполненный с соответственным трубопроводом и насосом для рециркуляции концентрата 862 назад во второй процессор 804′. Аналогичный способ рециркуляции может осуществляться в соответствии с вариантами осуществления, раскрытыми в связи с Фиг. 14-15, упомянутыми выше.

Объем изобретения не ограничивается типом или видом осуществляемого циклического процесса. Например, предусмотрены варианты осуществления, в которых циклический процесс включает первый и второй процессоры 802, 804, выполненные так, чтобы перерабатывать обогащенный собирательный фильтр, покрытый функционализированным полимером 820 в соответствии с типом или видом ценного материала, при этом первый и второй процессоры 802′, 804′ выполнены так, чтобы обрабатывать обогащенный фильтр, покрытый функционализированным полимером 820 в отношении ценного материала того же типа или вида или другого вида или типа ценного материала. Более того, объем изобретения предназначен для того, чтобы включать циклические процессы, как известные в настоящее время, так и разрабатываемые в будущем.

Поверхность полимера с функциональными группами

Термин "полимер" в данном описании означает большую молекулу из многих единиц одной и той же или аналогичной структуры, связанные вместе. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения поверхность полимера на фильтре имеет множество молекул 73 (Фиг.8a, 9a) с функциональной группой 78 (Фиг.8a, 8b) для притяжения частиц материала 72 (Фиг.8a, 9a). В данных вариантах осуществления единицей может быть мономер или олигомер, образующий основы для, например, полиамидов (нейлон), полиэфиров, полиуретанов, фенолформальдегида, форм-мочевины, меламин-формальдегида, полиацеталя, полиэтилена, полиизобутилена, полиакрилонитрила, поливинлхлорида, полистирола, полиметилакрилатов, поливиниацетата, поливинилиденхлорида, полиизопрена, полибутадиена, полиакрилатов, поликарбоната, фенолоальдегидного полимера, полидиметилсилоксана и других органических или неорганических полимеров. Таким образом, синтетический материал может быть твердым или жестким, пластичным или мягким и гибким как эластомер. В то время как физические свойства синтетических шариков могут быть разными, поверхность синтетических шариков химически функционализирована для обеспечения множества функциональных групп для притяжения частиц минералов. Термины "ценный материал" и "минеральная частица" применяются в данном документе взаимозаменяемо. Можно использовать молекулу или молекулярный сегмент 76 (Фиг. 8a, 9a) для крепления функциональной группы 78 к поверхности полимера. Вообще, молекула 76 может быть углеводородной цепочкой, например, а функциональная группа 78 может быть ионом или заряженным видом для связывания с минералом, таким как медь, к поверхности 74. Ксантат, например, имеет как функциональную группу 78, так и молекулярный сегмент 76, который вводится в полимер для изготовления синтетического шарика 70. Функциональная группа 78 также известна как коллектора, который может быть ионным или неионным. Ион может быть анионом или катионом. Анион содержит, но не только, кислородно-водородный элементы, такие как карбоксильные, сульфаты и сульфанаты, а также сульфагидрилы, такие как ксантаты и дитиофосфаты. Другие молекулы или соединения, которые можно использовать для создания функциональной группы 78, содержат дитиокарбоаматы, тиомочеивну, ксантогены, монотиофосфаты, гидрохиноны и полиамины. Точно также можно вводить хелатирующий агент в полимер в качестве места для сбора для привлечения минерала, такого как медь. При этом поверхность, имеющая функционализированный полимер, также считается в настоящем документе синтетической поверхностью.

Полимер с молекулами, делающими поверхность гидрофобной

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, поверхность фильтра функционализирована так, чтобы поверхность была водоотталкивающей. Можно функционализировать поверхность полимера, чтобы было множество молекул 79 (Фиг.8b, 8c, 9b, 9c) для того, чтобы поверхность стала водоотталкивающей. Гидрофобная поверхность имеет тенденцию притягивать гидрофобные молекулы.

В химии свойство гидрофобности является физическим свойством молекул (известным как гидрофобные), то есть отталкивающиеся от массы воды. Гидрофобные молекулы стремятся к неполярности и, таким образом, предпочитают другие нейтральные молекулы и неполярные растворители. Гидрофобные молекулы в воде часто образуют кластеры. По термодинамике вещество стремится к слабоэнергетическому состоянию, а связь понижет химическую энергию. Вода электрически поляризована и способна образовывать водородные связи изнутри, что придает ей уникальные физические свойства. Но поскольку гидрофобы электрически не поляризованы и поскольку они неспособны создавать водородные связи, вода отталкивает гидрофобы в пользу связывания с собой. Именно этот эффект служит причиной гидрофобного взаимодействия.

Гидрофобный эффект представляет собой наблюдаемую тенденцию к тому, что неполярные вещества накапливаются в водном растворе и исключают молекулы воды. Можно наблюдать отделение и явное отталкивание между водой и неполярными веществами. Гидрофобное взаимодействие является в основном энтропическим, возникающим за чет разрушения высоко-динамичных водородных связей между молекулами воды неполярными растворенными в растворе веществами. Углеводородная цепочка или аналогичная неполярная область или крупная молекулы неспособна образовывать водородные связи с водой. Введение такой поверхности, глее нет водородных связей, в воду вызывает разрушение сети водородных связей между молекулами воды. Водородные связи переориентируются тангенциально к такой поверхности, чтобы вести к минимуму разрушение сети 3D водородных связей молекул воды и, таким образом, приводит к образованию «клети» структурированной воды вокруг неполярной поверхности. Молекулы воды, которые образуют «клеть» (или оболочку растворенных в воде веществ) обладают ограниченной подвижностью. Например, в случае с крупными неполярными молекулами движение по переориентации и поступательному движению молекул воды в оболочке вещества, находящегося в растворе, может ограничиваться коэффициентом от двух до четырех. Обычно это приводит к значительным потерям поступательной и вращательной энтропии молекул воды и делает процесс неблагоприятным в значении свободной энергии системы. Скапливаясь вместе, неполярные молекулы уменьшают площадь поверхности, открытой воде, и снижают свой разрушительный эффект.

Нужный минерал становится гидрофобным благодаря добавлению поверхностно-активного вещества или коллекторного химического вещества. Чтобы воздействовать на отходы, коллекторы выбираются, исходя из их выборочного смачивания тех частиц, которые отделяются. Хороший коллектор будет адсорбировать, физически или химически, один тип частиц.

Коллекторы

Коллекторы либо образуют химическую связь (хемосорбцию) на гидрофобной поверхности минерала или адсорбируются на поверхности в случае, например, флотации угля через физическую адсорбцию. Коллекторы повышают водоотталкивающую способность поверхности, усиливая отделимость гидрофобных и гидрофильных частиц. Соответствующие гидрофобные частицы по настоящему изобретению описываются как частицы 71′, 72′ На Фиг.8b, 8c, 9b и 9c.

Фиг. 17a-17c: Крупные частицы минералов

Следует отметить, что частицы минералов в отходах могут быть относительно крупными по сравнению с минеральными частицами, извлеченными в процессе флотации. Некоторые минеральные частицы могут быть более 200 μм, например. Вполне вероятно, что крупная минеральная частица требует больше связывающих сил, чтобы прикрепиться к функционализированной поверхности. Как показано на Фиг.17a, минеральная частица 72 прикреплена е поверхности фильтра 403 за счет привлечения многих функциональных групп 78. Для того, чтобы усилить силы связывания между поверхностью фильтра 403 и минеральной частицей 72, можно функционализировать поверхность 403 молекулами 67, состоящими из множества функциональных групп 78, прикрепленных к гибкому остову или цепочке 69. Как таковые, гораздо больше функциональных групп 78 можно нарисовать на поверхности минеральной частицы 72, как показано на Фиг.17b. На Фиг.17c показано, как крупная смоченная частица минерала 72′ притягивается и крепится на поверхности фильтра 403, который становится гидрофобным за счет молекул 79.

Фиг.18a иллюстрирует сценарий, когда минеральная частица 72 крепится к некоторому числу синтетических шариков 74 одновременно. Таким образом, хотя синтетические шарики 74 намного меньше по размеру, чем минеральная частица 72, некоторое количество синтетических шариков 74 способно поднять кверху минеральную частицу 72 во флотационной камере. Аналогичным образом, более мелкая частица минерала 72 может также быть поднятой вверх некоторым числом синтетических шариков 74, как показано на Фиг.18b. Для того, чтобы повысить возможность подобие такого «кооперативного» подъема, можно в пульпу ввести большое количество синтетических шариков 74. В отличие от воздушных пузырьков, плотность синтетических шариков можно подбирать так, чтобы синтетические шарики оставались в пульпе до того, как они поднимутся вверх во флотационной камере.

На Фиг. 19a и 19b показан аналогичный сценарий. Как показано, частица 172 притягивается к некоторому числу гидрофобных синтетических шариков 174 в одно и то же время.

Применение

Объем изобретения описан в отношении отделения минерала, включая отделение меди от руды.

Например, предполагаются случаи применения, включающие камеры для более крупной очистки в производственном потоке вместо традиционных флотационных устройств.

Камеры по обработке отходов применяются для очистки неизвлеченных минералов из потоков отходов.

Очистные камеры для отходов используются для очистки от ненужных веществ в отходах до того, как отправить их в отстойники.

Машина для обработки отходов, которая размещается в отстойнике для отходов, предназначается для извлечения ценных минералов, которые попали в отстойник.

Следует понимать, что синтетические шарики в соответствии с настоящим изобретением, будь то функционализированные, чтобы иметь коллектор, или функционализированные, чтобы быть гидрофобными, выполнены так, чтобы их использовать для отделения нефти от песка - чтобы отделять битум от песка и воды при извлечении битума в процессе добычи в песках. Подобным образом выполняются функционализированные фильтры и мембраны в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения для отделения нефти и песка.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения поверхность синтетического шарика может быть функционализирована, чтобы иметь собирательную молекулу. У коллектора имеется функциональная группа с ионной способностью образования химической связи с частицей минерала. Минеральная частица, связанная с одним или более молекулами коллектора считается смоченной минеральной частицей. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения синтетический шарик может быть функционализирован и стать гидрофобным с тем, чтобы отобрать одну или более частиц минерала. Другие типы или виды ценного материала или искомые минералы содержат золото, молибден и пр.

Однако объем изобретения предназначен для того, чтобы включать и другие типы или виды случаев применения, которые либо известны в настоящее время, либо будут разработаны позже в будущем.

Объем изобретения

Следует далее отметить, что какие-либо свойства, характеристики, переменные или модификации, описанные в отношении конкретного осуществления по данном документу, могут также быть применимы, использованы или внедрены с любым другим вариантом осуществления по данному изобретению. Кроме того, считается, что если варианты осуществления, описанные в данном документе, применимы для однородных потоков, варианты осуществления, описанные в данном документе, могут быть также применимы и к дисперсионным потокам, обладающим дисперсионными свойствами (например, к расслоенному потоку). Хотя изобретение описано и проиллюстрировано в виде примерных вариантов его осуществления, последующее и различные другие добавления и пропуски могут вноситься в него, сохраняя основную идею и объем настоящего изобретения.

1. Способ извлечения минералов из хвостов флотационного процесса, включающий в себя:
обеспечение устройства для сбора, функционализированного синтетическим материалом, содержащим множество молекул с функциональной группой, предназначенной для сбора представляющих интерес минеральных частиц к поверхности данного устройства для сбора; и
приведение устройства для сбора в контакт с хвостами с представляющими интерес минеральными частицами, включая хвосты флотационного процесса, при этом функциональная группа предназначена для того, чтобы сделать поверхность устройства для сбора гидрофобной, и при этом синтетический материал выбран из группы, состоящей из производного силоксана, полидиметилсилоксана и полисилоксанов гидрофобно-модифицированной этилгидроксиэтилцеллюлозы.

2. Способ по п. 1, при этом представляющие интерес минеральные частицы имеют один или более гидрофобных молекулярных сегментов, прикрепленных на них.

3. Способ по п. 2, дополнительно включающий в себя:
обеспечение молекул собирателя в хвостах, при этом каждая молекула собирателя содержит первый конец и второй конец, при этом упомянутый первый конец содержит функциональную группу, предназначенную для прикрепления к представляющим интерес минеральным частицам, а упомянутый второй конец содержит гидрофобный молекулярный сегмент.

4. Способ по п. 3, при этом молекулы собирателя содержат ксантаты.

5. Способ по п. 1, включающий в себя выгрузку хвостов в область выгрузки и приведение устройства для сбора в контакт с хвостами до выгрузки хвостов.

6. Способ по п. 1, включающий в себя выгрузку хвостов в область выгрузки и приведение устройства для сбора в контакт с хвостами после выгрузки хвостов.

7. Способ по п. 1, при этом устройство для сбора содержит множество перепускных каналов, при этом перепускные каналы содержат собирательные поверхности, выполненные с упомянутым синтетическим материалом, дополнительно включающий в себя:
приведение по меньшей мере части хвостов в движение через перепускные каналы с тем, чтобы обеспечить возможность контакта представляющих интерес минеральных частиц с молекулами на собирательных поверхностях в перепускных каналах.

8. Способ по п. 7, при этом перепускные каналы содержат множество волокон для обеспечения собирательных поверхностей.

9. Способ по п. 1, при этом устройство для сбора содержит собирательную пластину с собирательной поверхностью, выполненной с упомянутым синтетическим материалом, дополнительно включающий в себя:
приведение по меньшей мере части хвостов в движение по собирательной пластине с тем, чтобы обеспечить возможность контакта представляющих интерес минеральных частиц с молекулами на собирательной поверхности.

10. Способ по п. 1, при этом устройство для сбора содержит множество твердофазных тел для обеспечения собирательных поверхностей, выполненных с упомянутым синтетическим материалом.

11. Способ по п. 1, при этом устройство для сбора выполнено с возможностью контакта с хвостами в течение периода времени для обеспечения обогащенной собирательной поверхности, содержащей минеральные частицы, дополнительно включающий в себя:
отделение устройства для сбора от хвостов; и
высвобождение представляющих интерес минеральных частиц с обогащенной собирательной поверхности.

12. Способ по п. 11, при этом упомянутое высвобождение содержит контактирование обогащенной собирательной поверхности с жидкостью, имеющей значение рН в диапазоне от 0 до 7.

13. Способ по п. 11, при этом упомянутое высвобождение содержит по меньшей мере частичное погружение обогащенной собирательной поверхности в жидкость и подачу ультразвуковых волн в жидкость для обеспечения ультразвукового перемешивания над обогащенной собирательной поверхностью.

14. Система для извлечения минералов из хвостов флотационного процесса, содержащая:
процессор сбора, выполненный с возможностью приема хвостов флотационного процесса, имеющих представляющие интерес минеральные частицы;
по меньшей мере одно устройство для сбора, размещенное в процессоре сбора, при этом устройство для сбора содержит собирательную поверхность, выполненную с функционализированным полимером, содержащим множество молекул с функциональной группой, предназначенной для притяжения представляющих интерес минеральных частиц к собирательной поверхности, при этом функциональная группа предназначена для того, чтобы сделать поверхность устройства для сбора гидрофобной, и при этом синтетический материал выбран из группы, состоящей из производного силоксана, полидиметилсилоксана и полисилоксанов гидрофобно-модифицированной этилгидроксиэтилцеллюлозы.

15. Система по п. 14, при этом представляющие интерес минеральные частицы имеют один или более гидрофобных молекулярных сегментов, прикрепленных на них, а хвосты имеют множество молекул собирателя, при этом каждая молекула собирателя содержит первый конец и второй конец, при этом упомянутый первый конец содержит функциональную группу, предназначенную для прикрепления к представляющим интерес минеральным частицам, а упомянутый второй конец содержит гидрофобный молекулярный сегмент.

16. Система по п. 14, при этом собирательная поверхность выполнена с возможностью контакта с хвостами в течение периода времени для обеспечения обогащенной собирательной поверхности в устройстве для сбора, содержащей представляющие интерес минеральные частицы, при этом упомянутая система дополнительно содержит:
процессор высвобождения, выполненный с возможностью приема устройства для сбора с обогащенной собирательной поверхностью, при этом процессор высвобождения выполнен с дополнительной возможностью обеспечения среды высвобождения для высвобождения представляющих интерес минеральных частиц с обогащенной собирательной поверхности.

17. Система по п. 16, при этом упомянутая среда высвобождения содержит жидкость, предназначенную для контакта с обогащенной собирательной поверхностью и имеющую значение pH в диапазоне от 0 до 7.

18. Система по п. 16, при этом упомянутая среда высвобождения содержит жидкость, предназначенную для контакта с обогащенной собирательной поверхностью, при этом упомянутая система дополнительно включает в себя:
источник ультразвука, предназначенный для подачи ультразвуковых волн к обогащенной собирательной поверхности для высвобождения представляющих интерес минеральных частиц с обогащенной собирательной поверхности.

19. Система по п. 14, где часть собирательной поверхности выполнена имеющей прикрепленные к ней молекулы, причем эти молекулы содержат собиратели.

20. Система по п. 19, где другая часть собирательной поверхности выполнена гидрофобной.

21. Система по п. 14, где часть собирательной поверхности выполнена гидрофобной.