Способ повышения рабочих характеристик собирателя при разделении пульпы пенной флотацией (варианты)
Предложенная группа изобретений относится к способам повышения рабочих характеристик собирателя при разделении пенной флотацией пульпы в текучей среде. Способ повышения рабочих характеристик собирателя при разделении пенной флотацией пульпы в среде, причем способ включает в себя стадии: смешения стабильной микроэмульсии, среды, мелкодисперсных материалов и, необязательно, других добавок и удаления концентрата из пульпы путем барботирования через пульпу. При этом микроэмульсия содержит непрерывную фазу, которая представляет собой несущую текучую среду, и диспергированную фазу, где микроэмульсия в целом по массе состоит из: 1-95% воды, 1-50% активного собирателя, 1-25% жирной кислоты, 1-30% 2-бутоксиэтанола, 1-25% потока отходов в виде смеси спиртов, полученного при производстве 2-этилгексанола, и 1-10% гидроксида калия. По второму варианту микроэмульсия содержит 8-15% парафинового масла, 4-8% жирной кислоты, 10-18% 2-бутоксиэтанола, 1-8% смеси спиртов из потока отходов от производства 2-этилгексанола, 60-70% воды и 0,4-1,5% гидроксида калия. По третьему варианту микроэмульсия содержит 8-15% дизельного топлива, 4-10% жирной кислоты, 10-15% 2-бутоксиэтанола, 1-7% смеси спиртов из потока отходов от производства 2-этилгексанола, 50-65% воды и 1-2% гидроксида калия. Технический результат - повышение эффективности собирателя и соответственно процесса флотации. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Уровень техники
Изобретение относится к новым способам, композициям и аппаратуре для улучшения эффективности процессов обогащения пенной флотацией. В процессе обогащения два или более материала, которые сосуществуют в смеси (мелкодисперсные материалы), отделяют друг от друга, используя химические и/или механические процессы. Часто один из материалов (продукт обогащения) является более ценным или востребованным, чем другой материал (пустая порода).
Как описано, например, в патентах США 4756823, 5304317, 5379902, 7553984, 6827220, 8093303, 8123042 и в опубликованных патентных заявках США 2010/0181520 A1 и 2011/0198296 и патентной заявке США 13/687042, одной формой обогащения является разделение пенной флотацией. Обычно, флотация основана на использовании разницы в гидрофобности соответствующих компонентов. Компоненты вводят во флотационный аппарат, в который барботируется воздух, формируя пузырьки. Гидрофобные частицы преимущественно прикрепляются к пузырькам, поднимающим их кверху аппарата. Флотированные частицы (концентрат) отделяют, обезвоживают и накапливают. Менее гидрофобные частицы (хвосты) склонны перемещаться на дно аппарата, откуда они могут быть удалены.
Двумя обычными формами процессов флотационного разделения являются прямая флотация и обратная флотация. В процессах прямой флотации концентрат представляет собой продукт обогащения, а хвосты представляют собой пустую породу. В процессах обратной флотации составляющий компонент пустой породы флотируется в концентрат, а продукт обогащения остается в пульпе. Задачей флотации является отделение и извлечение насколько возможно большего количества ценного(ых) составляющего(их) компонента(ов) мелкодисперсного материала в насколько возможно высокой концентрации, который затем становится доступным для дополнительных этапов последующей обработки.
Разделение пенной флотацией может быть использовано для
отделения твердых материалов от твердых материалов (таких как составляющие компоненты добытой руды) или жидкостей от твердых материалов или от других жидкостей (как, например, отделение битума от нефтяных песков). В случае использования в отношении твердых материалов пенное разделение также часто включает в себя проведение измельчения твердых материалов (размол с помощью таких технологий, как сухой размол, влажный размол и тому подобное). После измельчения твердых материалов они легче диспергируются в пульпе, и мелкие твердые гидрофобные частицы могут легче сцепляться с барботируемыми пузырьками.
Существует ряд добавок, которые могут быть добавлены для того, чтобы повысить эффективность разделения пенной флотацией. Собиратели представляют собой добавки, которые сцепляются с поверхностью частиц концентрата и увеличивают их общую гидрофобность. Тогда пузырьки газа преимущественно сцепляются с гидрофобизированным концентратом, и он легче удаляется из пульпы, чем другие составляющие компоненты, которые являются менее гидрофобными или являются гидрофильными. В результате собиратель эффективно выталкивает определенные составляющие компоненты из пульпы, в то время как остаточные хвосты, которые не модифицированы собирателем, остаются в пульпе. Примеры собирателей включают в себя маслянистые продукты, такие как топливное масло, мазут, животный жир, растительное масло, жирные кислоты, жирные амины и гидрофобные полимеры. Другие добавки включают в себя вспенивающие агенты, промоторы, регуляторы, модификаторы, депрессоры (деактиваторы) и/или активаторы, которые повышают селективность стадии флотации и облегчают удаление концентрата из пульпы.
Рабочие характеристики собирателей могут быть повышены путем использования модификаторов. Модификаторы могут либо увеличивать адсорбцию собирателя на данном минерале (промоторы), либо предотвращать адсорбцию собирателя на минерале (депрессоры). Промоторы представляют собой разнообразные химикаты, которые одним или более путями повышают эффективность собирателей. Один из путей функционирования промоторов заключается в повышении диспергирования собирателя в пульпе. Другой путь состоит в увеличении силы адгезии между концентратом и пузырьками. Третий путь заключается в увеличении селективности материала, который сцепляется с пузырьками. Это может быть достигнуто путем увеличения гидрофильных свойств материалов, выбранных для того, чтобы оставаться в пульпе, и их обычно называют депрессорами.
Вспенивающие агенты или вспениватели представляют собой вводимые в процесс химикаты, которые обладают способностью изменять поверхностное натяжение жидкости, так что свойства барботируемых пузырьков модифицируются. Вспениватели могут действовать, стабилизируя пузырьки воздуха, так что они будут оставаться хорошо диспергированными в пульпе и будут формировать стабильный слой пены, который может быть удален до того, как пузырьки лопнут. В идеале вспениватель не должен повышать флотацию нежелательного материала, а пена должна иметь тенденцию к спадению после удаления из флотационного аппарата. Собиратели обычно добавляют перед вспенивателями, и оба данных типа добавок должны быть такими, чтобы не мешать друг другу в химическом плане. Обычно используемые вспениватели включают в себя сосновое масло, алифатические спирты, такие как MIBC (метилизобутилкарбинол), полигликоли, простые эфиры полигликолей, простые эфиры полипропиленгликоля, полиоксипарафины, крезоловую кислоту (ксиленол), коммерчески доступные смеси спиртов, такие как смеси, получаемые при производстве 2-этилгексанола, и любое сочетание названных.
Поскольку собиратели сцепляются с поверхностями частиц концентрата, их эффективность зависит от природы взаимодействий, которые происходят между собирателями и частицами концентрата. К сожалению, при разделении пенной флотацией задействованы противоречивые химические принципы, что затрудняет такие взаимодействия. Поскольку в основе разделения пенной флотацией лежит разделение более гидрофобных и более гидрофильных частиц, среда пульпы часто включает в себя воду. Поскольку, однако, многие обычно используемые собиратели сами являются гидрофобными, они плохо диспергируются в воде, что затрудняет их взаимодействия с частицами концентрата или приводит к тому, что такое взаимодействие не является оптимальным.
Один способ, который использовался для лучшего диспергирования в пульпе несмешивающихся с водой собирателей, основан на применении химических агентов, таких как эмульгаторы, чтобы диспергировать собиратель в пульпе в виде эмульсии типа ʺмасло в водеʺ. К сожалению, в данном случае такой подход затрудняли слишком противоречивые химические явления. Чтобы обеспечить стабильность эмульсий типа ʺмасло в водеʺ, необходимо использовать достаточные количества эмульгаторов, чтобы покрыть поверхность капелек масла гидрофобной хвостовой частью, а водную фазу - гидрофильной группой. Однако при использовании в таких количествах эмульгаторы снижают гидрофобность собирателя, сводя на нет, таким образом, саму цель использования собирателя. В результате рабочие характеристики несмешивающегося с водой собирателя остаются ухудшенными либо из-за плохого диспергирования, либо из-за сниженной гидрофобности. Кроме того, использование количеств эмульгаторов, достаточных для того, чтобы диспергировать собиратели, часто мешает другим добавкам (вспенивающим агентам, в частности).
Таким образом, ясно, что существует явная польза в усовершенствованных способах, композициях и аппаратуре в плане применения собирателей в пульпе пенного разделения. Уровень техники, описанный в данном разделе, не подразумевается как признание того, что любой патент, публикация или другая информация, упомянутая здесь, составляет ʺизвестный уровень техникиʺ в отношении данного изобретения, если на это не дано конкретного указания. Кроме того, данный раздел не следует истолковывать как означающий, что был произведен поиск или что не существует другой относящейся к данной заявке информации, как определяется Сводом Федеральных Правил (CFR), раздел 37 1.56(a).
Сущность изобретения
По меньшей мере один вариант осуществления изобретения относится к способу повышения рабочих характеристик собирателя при разделении пенной флотацией пульпы в среде. Способ включает в себя стадии: получения стабильной микроэмульсии с собирателем, поверхностно-активным веществом (необязательно также со вспомогательным поверхностно-активным веществом) и водой, и смешения данной микроэмульсии со средой, мелкодисперсными материалами и другими добавками, и удаления концентрата из пульпы путем барботирования через пульпу.
Микроэмульсия может улучшать эффективность процесса пенного разделения. Может быть удалено больше концентрата, чем если бы собиратель был использован в большем количестве не в форме микроэмульсии. Микроэмульсия может содержать непрерывную фазу, которая представляет собой воду, и диспергированную фазу. Микроэмульсия в целом по массе состоит из: 1-95% воды, 1-50% активного собирателя, 1-25% жирной кислоты, 1-30% 2-бутоксиэтанола, 1-25% потока отходов в виде смеси спиртов, полученного при производстве 2-этилгексанола, и 1-10% гидроксида калия, при этом сумма всех компонентов составляет 100%.
Микроэмульсия содержит 8-15% парафинового масла, 4-8% жирной кислоты, 10-18% 2-бутоксиэтанола, 1-8% смеси спиртов из потока отходов от производства 2-этилгексанола, 60-70% воды и 0,4-1,5% гидроксида калия, при этом сумма всех компонентов составляет 100%.
Микроэмульсия содержит 8-15% дизельного топлива, 4-10% жирной кислоты, 10-15% 2-бутоксиэтанола, 1-7% смеси спиртов из потока отходов от производства 2-этилгексанола, 50-65% воды и 1-2% гидроксида калия, при этом сумма всех компонентов составляет 100%.
Пульпа может содержать руду, содержащую одно наименование, выбираемое из списка, состоящего из: меди, золота, серебра, железа, свинца, никеля, кобальта, платины, цинка, угля, барита, каламина, полевого шпата, флюорита, оксидов тяжелых металлов, талька, поташа, фосфата, железа, графита, каолиновой глины, боксита, пирита, слюды, кварца, сульфидной руды, сложной сульфидной руды, несульфидной руды и любого их сочетания.
Собиратель может представлять собой таковой, который не пребывал бы в состоянии стабильной эмульсии, не находясь в форме микроэмульсии.
Дополнительные признаки и преимущества описаны в нижеследующем подробном описании и будут ясны из него.
Краткое описание чертежей
Приведенное далее подробное описание изобретения дано со специальной ссылкой на чертежи, где:
на Фиг. 1 представлена диаграмма, иллюстрирующая эффективность изобретения.
В контексте данного изобретения одинаковые ссылочные позиции на фигурах будут относиться к одинаковым признакам, если не указано иное. Чертежи представляют собой лишь изложение на примере принципов изобретения и не предназначены ограничивать изобретение конкретными проиллюстрированными вариантами осуществления.
Подробное описание изобретения
Нижеследующие определения даны для того, чтобы пояснить каким образом надлежит интерпретировать термины, используемые в данной заявке, и, в частности, каким образом надлежит интерпретировать пункты формулы изобретения. Система представления определений основана только на удобстве изложения и не предназначена ограничивать любое из определений рамками какой-либо конкретной категории.
ʺСобирательʺ означает материальную композицию, которая селективно сцепляется с определенным составляющим компонентом мелкодисперсного материала и облегчает адгезию определенного составляющего материала с микропузырьками, которые образуются в результате барботирования через пульпу, содержащую мелкодисперсный материал.
ʺИзмельченныйʺ означает превращенный в порошок, раздробленный в порошок, размолотый или иным образом превращенный в мелкодисперсные твердые частицы.
ʺКонцентратʺ означает часть мелкодисперсного материала, которая отделена от пульпы путем флотации и собрана в пенном слое.
"Состоящий по существу из" означает, что способы и композиции могут включать в себя дополнительные стадии, компоненты, ингредиенты или тому подобное, но только если дополнительные стадии, компоненты и/или ингредиенты существенно не изменяют основные и новые характеристики заявленных в формуле изобретения способов и композиций.
ʺМелкодисперсный материалʺ означает материальную композицию, содержащую смесь более желаемого материала, то есть продукта обогащения, и менее желаемого материала, то есть пустой породы.
ʺВспенивательʺ или ʺвспенивающий агентʺ означает материальную композицию, которая повышает формирование микропузырьков и/или поддерживает существование сформированных микропузырьков, несущих гидрофобную фракцию, которые образуются в результате барбртирования через пульпу.
ʺМикроэмульсияʺ означает дисперсию, содержащую материал непрерывной фазы, в котором по существу однородно диспергированы капельки материала диспергированной фазы, где капельки имеют размер в диапазоне приблизительно от 1 до 100 нм, обычно от 10 до 50 нм.
ʺПульпаʺ означает смесь, содержащую жидкую среду, в которой диспергированы или суспендированы мелкодисперсные материалы (которые могут представлять собой жидкость и/или тонко измельченные твердые вещества), и когда производят барботирование через пульпу, хвосты остаются в пульпе, а по меньшей мере некоторое количество концентрата сцепляется с барботируемыми пузырьками и поднимается из пульпы в пенный слой над пульпой, где жидкая среда может представлять собой полностью воду, частично воду, или может вовсе не содержать воды.
ʺСтабильная эмульсияʺ означает эмульсию, в которой диспергированные в несущей текучей среде капельки материала, которые в ином случае сливались бы друг с другом, формируя два или более фазовых слоя, отталкиваются друг от друга энергетическим барьером, где энергетический барьер может быть выше, составлять не более 20 kT или быть меньше, и отталкивание может иметь время полужизни несколько лет. Надлежащее описание эмульсий и стабильных эмульсий приведено, в общем, в Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, четвертое издание, том 9, и, в частности, на страницах 397-403, и в Emulsions: Theory and Practice, третье издание, Paul Becher, Oxford University Press, (2001).
ʺПоверхностно-активное веществоʺ и ʺвспомогательное поверхностно-активное веществоʺ представляет собой широкий термин, который включает в себя анионные, неионные, катионные и цвиттерионные поверхностно-активные вещества, где вспомогательное поверхностно-активное вещество представляет собой дополнительное одно или более поверхностно-активное вещество, присутствующее вместе с первым отличным от него поверхностно-активным веществом, которое действует в дополнение к первому поверхностно-активному веществу, снижая или дополнительно снижая поверхностное натяжение жидкости. Дополнительное надлежащее описание поверхностно-активных веществ и вспомогательных поверхностно-активных веществ приведено в Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, третье издание, том 8, страницы 900-912, и в McCutcheon's Emulsifiers and Detergents, где оба данных источника включены в настоящую заявку путем ссылки.
ʺБарботированиеʺ означает введение газа в жидкость с целью создания множества пузырьков, которые перемещаются кверху жидкости.
В случае, когда вышеприведенные определения или описание, представленные где-либо в данной заявке, не согласуются со значением (эксплицитно или имплицитно), которое общепринято используется, приведено в словаре или указано в источнике, включенном в данную заявку путем ссылки, термины в заявке и, в частности, в формуле изобретения следует понимать как истолковываемые согласно определению или описанию, приведенному в данной заявке, а не согласно общепринятому определению, словарному определению или определению, которое включено путем ссылки. В свете вышеизложенного, в случае, когда термин может быть понят лишь путем толкования по словарю, если термин определяется согласно Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 5 издание (2005) (опубликованное издательством Wiley, John & Sons, Inc.), данное определение должно устанавливать то, как данный термин следует определять в формуле изобретения.
По меньшей мере в одном варианте осуществления способ разделения пенной флотацией улучшают путем добавления к пульпе композиции по изобретению. Данная композиция содержит собиратель, растворитель (такой как вода и/или другой растворитель) и одно или более поверхностно-активных веществ (необязательно, с одним или более вспомогательными поверхностно-активными веществами) и находится в форме микроэмульсии. По меньшей мере в одном варианте осуществления собиратель добавляют в количестве, которое само по себе недостаточно для эффективного увеличения адгезии концентрата с пузырьками или приводит к такому увеличению в степени, меньшей желательной. Однако поскольку она диспергирована в форме микроэмульсии, композиция увеличивает адгезию концентрата и пузырьков значительно эффективнее.
Композиция не только повышает извлечение концентрата, но она увеличивает селективность мелкодисперсного материала, увеличивая долю продукта обогащения и уменьшая долю пустой породы в концентрате. Являясь эффективным во многих формах обогащения, изобретение особенно эффективно во флотации угля.
Микроэмульсия представляет собой дисперсию, содержащую материал непрерывной фазы, в котором диспергированы капельки материала диспергированной фазы. Капельки имеют размер в диапазоне приблизительно от 1 до 100 нм, обычно от 10 до 50 нм. Благодаря чрезвычайно малому размеру капелек микроэмульсия является изотропной и термодинамически стабильной. По меньшей мере в одном варианте осуществления композиция содержит материалы, которые будучи диспергированными в капельках, крупнее размера, соответствующего микроэмульсии, не давали бы термодинамически стабильную эмульсию и разделялись бы на два или более отдельных фазовых слоя. По меньшей мере в одном варианте осуществления материал непрерывной фазы содержит воду. По меньшей мере в одном варианте осуществления материал диспергированной фазы и/или материал непрерывной фазы содержит один или более гидрофобных материалов. По меньшей мере в одном варианте осуществления микроэмульсия соответствует описанию, приведенному в Terminology of polymers and polymerization processes in dispersed systems (IUPAC Recommendations 2011), Stanislaw Slomkowski et al., Pure and Applied Chemistry, том 83 выпуск 12, стр. 2229-2259 (2011).
По меньшей мере в одном варианте осуществления микроэмульсия достаточно стабильная для хранения и транспортировки перед добавлением к пульпе. По меньшей мере в одном варианте осуществления микроэмульсия стабильна в течение по меньшей мере 1 года. По меньшей мере в одном варианте осуществления поскольку капельки настолько малы, гидростатические силы, которые в ином случае приводили к слиянию более крупных капелек в фазовые слои, фактически удерживают микроразмерные капельки на месте, тем самым делая микроэмульсию высокостабильной и высокоэффективной.
Не ограничиваясь какой-либо конкретной теорией в основе изобретения и, в частности, в плане интерпретации формулы изобретения, авторы полагают, что за счет формирования микроэмульсии свойства собирателя коренным образом изменяются. Один эффект заключается в том, что микроэмульсия увеличивает площадь поверхности находящегося в диспергированной собирателя и тем самым увеличивает его эффективность путем увеличения числа взаимодействий собирателя с мелкодисперсным материалом. Эффектом этого является формирование более крепкого и более селективного связывания концентрата с пузырьками, чем происходило бы в ином случае.
Хотя некоторые микроэмульсии могут формироваться самопроизвольно, при их формировании выбор их компонентов и их относительных количеств весьма важны для их формирования, их конечных характеристик, таких как визуальный внешний вид и их органолептическая и термодинамическая стабильность во времени. К сожалению, достаточно сложно превратить композицию собирателя в микроэмульсию. Многие собиратели являются по своей природе гидрофобными и будут стремиться слиянию и отделяться в виде отдельной фазы. Кроме того, многие эмульгирующие агенты либо не будут формировать надлежащего размера капельки, либо будут ухудшать эффективность собирателя. В результате неожиданно оказалось, что эффективными являются нижеследующие композиции, формирующие собиратель в форме микроэмульсии.
По меньшей мере в одном варианте осуществления композиция микроэмульсии содержит:
1-95% воды, 1-50% активного собирателя, 1-25% жирной кислоты, 1-30% 2-бутоксиэтанола, 1-25% потока отходов в виде смеси спиртов, полученного при производстве 2-этилгексанола, и 1-10% гидроксида калия, при этом сумма всех компонентов составляет 100%. Жирная кислота может представлять собой олеиновую кислоту.
По меньшей мере в одном варианте осуществления композиция микроэмульсии содержит:
8-15% парафинового масла, 4-8% жирной кислоты, 10-18% 2-бутоксиэтанола, 1-8% смеси спиртов из потока отходов от производства 2-этилгексанола, 60-70% воды и 0,4-1,5% гидроксида калия, при этом сумма всех компонентов составляет 100%. Жирная кислота может представлять собой олеиновую кислоту.
По меньшей мере в одном варианте осуществления композиция микроэмульсии содержит: 8-15% дизельного топлива, 4-10% жирной кислоты, 10-15% 2-бутоксиэтанола, 1-7% смеси спиртов из потока отходов от производства 2-этилгексанола, 50-65% воды и 1-2% гидроксида калия, при этом сумма всех компонентов составляет 100%.
По меньшей мере в одном варианте осуществления композиция содержит смесь дизельного топлива и парафинового масла.
При синтезе 2-этилгексанола производится поток отходов. Например, как описано в китайской патентной публикации CN 101973847 B, поток отходов мог бы включать в себя следующие компоненты, но без ограничения ими: 2-этилгексан-1-ол, спирты C12 и выше, диолы C8-C12 и выше, алкиловые простые эфиры, алкиловые сложные эфиры, алифатические углеводороды, пираны C12H24O и C12H22O, алифатические альдегиды и алифатические ацетали. Некоторые или все из составляющих компонентов данного потока отходов могут быть использованы в композиции по изобретению. Ряд коммерчески доступных составов данной смеси спиртов имеется в продаже.
По меньшей мере в одном варианте осуществления композиция, добавляемая к пульпе, содержит один или более материалов или добавляется согласно или в связи с одним или более из способов, описанных в одном или более из документов: канадская патентная заявка CA 2150216 A1, патентная заявка Великобритании GB 2171929 A и публикация The use of reagents in coal flotation, Laskowski, J. S.; et al, Processing of Hydrophobic Minerals and Fine Coal, Proceedings of the UBC-McGill Bi-Annual International Symposium on Fundamentals of Mineral Processing, 1st, Vancouver, B. C., Aug. 20-24, 1995 (1995), стр. 191-197. По меньшей мере в одном варианте осуществления изобретение используют наряду и/или в связи с одним или более из вариантов осуществления, описанных в патентной заявке США, имеющей ту же дату регистрации, что и данная заявка, номер дела патентного поверенного PT10122US01, озаглавленная ʺFROTHERS FOR MINERAL COLLECTIONʺ.
По меньшей мере в одном варианте осуществления диапазон дозировки собирателя в форме микроэмульсии в пульпе составлял бы > 0-500 ч.н.м. (части на миллион) активного собирателя.
По меньшей мере в одном варианте осуществления микроэмульсию применяют в любом одном или более из следующих процессов: обогащение руды, содержащей: медь, золото, серебро, железо, свиней, никель, кобальт, платину, цинк, уголь, барит, каламин, полевой шпат, флюорит, оксиды тяжелых металлов, тальк, поташ, фосфат, железо, графит, каолиновую глину, боксит, пирит, слюду, кварц и любое их сочетание, сульфидных руд, включающих в себя следующие, но без ограничения ими: медные, золотые и серебряные, железные, свинцовые, никелевые и кобальтовые, платиновые, цинковые руды, сложные сульфидные руды, такие как следующие, но без ограничения ими: медносвинцовоцинковые, несульфидные руды, такие как уголь, барит, каламин, полевой шпат, флюорит, оксиды тяжелых металлов, тальк, поташ, фосфат, железо, графит и каолиновая глина и любое их сочетание.
По меньшей мере в одном варианте осуществления микроэмульсии формируются самопроизвольно, когда компоненты соединяют друг с другом. Если компоненты взяты в верном соотношении, смесь может являться оптически прозрачной и/или может являться термодинамически стабильной. Таким образом, производство микроэмульсий может быть сведено к простому смешению без необходимости дорогостоящего интенсивного смешения. Также, зачастую у микроэмульсий отсутствует склонность к разделению или отстаиванию с расслоением, что может иметь результатом длительную стабильность при их хранении. По меньшей мере в одном варианте осуществления требуется лишь слабое перемешивание, чтобы восстановить микроэмульсию, если она ранее замерзла.
Иллюстративные поверхностно-активные вещества/вспомогательные поверхностно-активные вещества, пригодные для использования в изобретении, включают в себя следующие, но без ограничения ими: полиоксиалкиленовые гомополимеры и сополимеры; прямоцепочечные или разветвленные моно- и многоатомные алифатические или ароматические спирты и их мономерные, олигомерные или полимерные алкоксилаты; соли жирных C8-C35-кислот с ненасыщенной или насыщенной, разветвленной или прямой цепью; ди- и трипропиленгликоль; полипропиленгликоль, простые эфиры полипропиленгликоля и простые эфиры гликоля, и любое сочетание названных.
По меньшей мере в одном варианте осуществления микроэмульсия представляет собой микроэмульсию типа ʺмасло в водеʺ.
По меньшей мере в одном варианте осуществления микроэмульсия представляет собой микроэмульсию типа ʺвода в маслеʺ.
По меньшей мере в одном варианте осуществления микроэмульсия представляет собой одну или более из: микроэмульсию типа I по Винзору (Winsor), микроэмульсию типа II по Винзору, микроэмульсию типа III по Винзору и любое их сочетание.
Композиция может быть использована совместно со вспенивателем или в отсутствии него. Она может быть добавлена к пульпе до, после или одновременно с добавлением вспенивателя. Она может быть добавлена до, в ходе или после того, как началось барботирование и/или обогащение. Композиция может быть использована совместно с любым вспенивателем в любом процессе флотации или в отсутствии какого-либо вспенивателя.
Иллюстративные примеры собирателей и способов их применения описаны и могут включать по меньшей мере одну из композиций собирателя и/или другие композиции, описанные в научных публикациях: Application research on emulsive collector for coal flotation, C.L. Han et al., Xuanmei Jishu, том 3, страницы 4-6 (2005), The use of reagents in coal flotation, J.S. Laskowski, Proceedings of the UBC-McGill Bi-Annual International Symposium on Fundamentals of Mineral Processing, Vancouver, BC, CIMM, Aug, 20-24 (1995), Effect of collector emulsification on coal flotation kinetics and on recovery of different particle sizes, A.M. Saleh, Mineral Processing on the verge of the 21st Century, Proceedings of the International Mineral Processing Symposium, 8th, Antalya, Turkey, Oct. 16-18, 2000, стр. 391-396 (2000), Application of novel emulsified flotation reagent in coal slime flotation, W.W. Xie, Xuanmei Jishu, том 2, стр. 13-15 (2007), A study of surfactant/oil emulsions for fine coal flotation, Q. Yu et al., Advance in Fine Particle Processing, Proc. Int. Symp. стр. 345-355, (1990), Evaluation of new emulsified floatation reagent for coal, S.Q. Zhu, Science Press Beijing, том 2, стр. 1943-1950 (2008), Study on flotation properties of emulsified diesel oil, W. Xie et al, Energy Procedia, том 14, стр. 750-755 (2012), китайские патентные документы CN 101940981 A 20110112 и CN 85106071 A 19860110.
По меньшей мере в одном варианте осуществления по меньшей мере часть собирателя представляет собой по меньшей мере одно наименование, выбираемое из списка, состоящего из: жирных кислот, нейтрализованных жирных кислот, сложных эфиров жирных кислот, мыл, аминосоединений, маслянистых соединений на основе нефти (таких как разновидности дизельного топлива, декантированные масла, легкие рецикловые масла, керосин или топливные масла), собирателя органического типа и любого их сочетания.
По меньшей мере в одном варианте осуществления собиратель органического типа представляет собой серосодержащий материал, который включает в себя такие наименования, как ксантаны, формиаты ксантогена, тионокарбаматы, дитиофосфаты (включая натриевую, цинковую и другие соли дитиофосфатов) и меркаптаны (включая меркаптобензотиазол), этилоктилсульфид, и любое их сочетание.
По меньшей мере в одном варианте осуществления собиратель включает в себя ʺмасло-наполнительʺ, в котором использован по меньшей мере один второй собиратель, чтобы уменьшить требуемую дозировку по меньшей мере одного другого более дорого собирателя.
По меньшей мере в одном варианте осуществления эмульгатор содержит по меньшей мере одно из поверхностно-активных веществ, описанных в научном руководстве Emulsions: Theory and Practice, третье издание, Paul Becher, Oxford University Press, (2001).
По меньшей мере в одном варианте осуществления поверхностно-активное вещество представляет собой по меньшей мере одно наименование, выбираемое из списка, состоящего из: сложных эфиров этоксилированного сорбитана (таких как Tween 81 от Sigma Aldrich), соевого лецитина, стеароиллактилата натрия, DATEM (моноглицеридный сложный эфир диацетилвинной кислоты), поверхностно-активных веществ, детергентов, и любого сочетания названных.
По меньшей мере в одном варианте осуществления следующие наименования добавляют к среде пульпы: мелкодисперсные материалы, собиратель, формирующее микроэмульсию поверхностно-активное вещество и, необязательно, вспениватель. Данные наименования могут быть добавлены одновременно или в любом возможном порядке. Любое, некоторые или все из наименований могут быть предварительно смешаны друг с другом перед добавлением к среде пульпы. Среда пульпы может представлять собой любую жидкость, включая следующие, но без ограничения ими: воду, спирт, жидкость на основе ароматических соединений, фенол, азеотропы, и любое сочетание названных. Необязательно, наименования могут включать в себя одну или более других добавок.
Примеры
Вышеприведенное описание может быть лучше понято со ссылкой на нижеследующие примеры, которые представлены в целях иллюстрации и не предназначены ограничивать объем изобретения. В частности, примеры демонстрируют иллюстративные примеры принципов, присущих изобретению, и данные принципы строго не ограничены конкретными условиями, приведенными в данных примерах. Как результат, следует понимать, что изобретение охватывает различные изменения и модификации, вносимые в описанные в данной заявке примеры, и такие изменения и модификации могут быть внесены, не выходя за рамки сущности и объема изобретения и без ухудшения предусматриваемых им преимуществ. Следовательно, подразумевается, что такие изменения и модификации покрываются прилагаемой формулой изобретения.
Получали и испытывали три образца микроэмульсии собирателя. Их применяли в различных количествах в присутствии коммерчески доступного собирателя MIBC в процессе обогащения угольной руды. Их эффективность, сопоставленная с коммерчески доступными собирателями на основе парафинового масла и дизельного топлива, представлена в Таблице 1 и на Фиг. 1. Выход в % представляет собой меру того, сколько мелкодисперсных материалов удалялось в форме концентрата. Зола в % представляет собой меру того, сколько нежелательного материала присутствовало в концентрате, когда сжигали уголь. Дозировка представляет собой указание на того, сколько добавляли композиции. Лишь малая доля композиции представляла собой коммерчески доступный собиратель, это указано в столбце ʺдозировка активного компонента собирателяʺ.
Образец I содержал 10% коммерчески доступного очищенного парафинового масла, 6% жирной кислоты, 15% 2-бутоксиэтанола в качестве поверхностно-активного вещества, 5% коммерчески доступной смеси спиртов, поток отходов производства 2-этилгексанола в количестве 5%, 63,2% воды и 0,8% твердого гидроксида калия.
Образец II содержал 10% коммерчески доступного дизельного топлива, 7% жирной кислоты, 12% 2-бутоксиэтанола в качестве поверхностно-активного вещества, 5% коммерчески доступной смеси спиртов, поток отходов производства 2-этилгексанола в количестве 5%, 63,5% воды и 2,5% раствора гидроксида калия (45%) в воде.
Образец III содержал 15% коммерчески доступного дизельного топлива, 7% жирной кислоты, 15% 2-бутоксиэтанола в качестве поверхностно-активного вещества, 5% коммерчески доступной смеси спиртов, поток отходов производства 2-этилгексанола в количестве 5%, 55,5% воды и 2,5% раствора гидроксида калия (45%) в воде.
Образцы I, II и III представляют собой примеры, которые представляют общие принципы превращения любой содержащей собиратель композиции в форму микроэмульсии и применения такой микроэмульсии в качестве собирающего агента.
| Таблица 1 | |||||||
| Использованный собиратель | Дозировка собирателя (г/т) | Дозировка активного компонента собирателя (г/т) | Вспениватель | Дозировка (ч.н.м.) | Выход, % | Зола, % | Извлечение, % |
| - | 0 | 0 | MIBC | 1,5 | 26,04 | 3,66 | 31,25 |
| Дизельное топливо | 170 | 170 | MIBC | 1,5 | 41,69 | 4,09 | 50,32 |
| Дизельное топливо | 339 | 339 | MIBC | 1,5 | 48,31 | 4,30 | 57,53 |
| Пример I | 180 | 18,0 | MIBC | 1,5 | 40,21 | 3,90 | 47,99 |
| Пример I | 359 | 35,9 | MIBC | 1,5 | 57,01 | 4,52 | 67,84 |
| Пример II | 180 | 18,0 | MIBC | 1,5 | 42,49 | 4,07 | 50,94 |
| Пример II | 359 | 35,9 | MIBC | 1,5 | 61,58 | 4,68 | 73,15 |
| Пример III | 180 | 27,0 | MIBC | 1,5 | 46,10 | 4,44 | 54,91 |
| Пример III | 359 | 53,9 | MIBC | 1,5 | 67,69 | 5,07 | 80,10 |
| Парафиновое масло | 180 | 180 | MIBC | 1,5 | 38,94 | 4,05 | 46,57 |
| Парафиновое масло | 359 | 359 | MIBC | 1,5 | 47,00 | 4,34 | 55,93 |
Данные демонстрируют, что значительно меньшее количество композиции активного собирателя (составляющее 5-50% или более, или даже меньше) требуется для получения такого же или лучшего эффекта, чем со значительно большим количеством собирателя, если собиратель добавляют к пульпе в форме микроэмульсии. Кроме того, на Фиг. 1 проиллюстрировано, что эффективность дизельного топлива и парафинового масла имеет склонность к выравниванию при определенной дозировке, указывая на то, что они имеют максимальную степень эффективности, выше которой количество собирателя не будет приводить к улучшению. Напротив, композиции по изобретению имеют более линейную форму эффективности, указывая на то, что они могут увеличивать эффективность при дозировках, при которых более высокие количества композиций предшествующего уровня техники не будут увеличивать эффективность.
Хотя данное изобретение может быть осуществлено во многих различных формах, в настоящей заявке подробно описаны конкретные предпочтительные варианты осуществления изобретения. Настоящее раскрытие представляет собой иллюстративное изложение принципов изобретения и не предназначено ограничивать изобретение конкретными проиллюстрированными вариантами осуществления. Все патенты, патентные заявки, научные статьи и любые другие ссылочные материалы, упомянутые здесь, включены путем ссылки во всей своей полноте. Более того, изобретение охватывает любое возможное сочетание некоторых или всех из различных вариантов осуществления, описанных в данной заявке и/или включенных в нее. Кроме того, изобретение охватывает любое возможное сочетание, которое также конкретным образом исключает любой один или некоторые из различных вариантов осуществления, описанных в данной заявке и/или включенных в нее.
Вышеизложенное описание подразумевается иллюстративным и неисключающим. Из данного описания специалисту обычной квалификации в данной области будут ясны многие варианты и альтернативы. Все такие альтернативы и варианты подразумеваются включенными в объем формулы изобретения, где термин ʺсодержащийʺ означает ʺвключающий в себя, но не ограниченный включаемымʺ. Специалисты в данной области могут выявить другие эквиваленты описанным здесь конкретным вариантам осуществления, причем подразумевается, что такие эквиваленты также охватываются формулой изобретения.
Все диапазоны и параметры, раскрытые в настоящей заявке, понимаются как охватывающие любые поддиапазоны, включенные в них, а также любое число между конечными точками. Например, указанный диапазон ʺот 1 до 10ʺ следует рассматривать как включающий в себя любые поддиапазоны между (и включая) минимальное значение, равное 1, и максимальное значение, равное 10; то есть все поддиапазоны, начинающиеся с минимального значения, равного 1 или более (например, от 1 до 6,1), и заканчивающегося максимальным значением, равным 10 или менее (например, от 2,3 до 9,4, от 3 до 8, от 4 до 7), и, наконец, все числа 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10, содержащиеся в пределах диапазона. Все процентные доли, отношения и соотношения в настоящей заявке даны по массе, если не указано иное.
Этим завершается описание предпочтительных и альтернативных вариантов осуществления изобретения. Специалисты в данной области техники могут выявить другие эквиваленты описанным здесь конкретным вариантам осуществления, причем подразумевается, что такие эквиваленты охватываются формулы изобретения, прилагаемой к описанию.
1. Способ повышения рабочих характеристик собирателя при разделении пенной флотацией пульпы в среде, причем способ включает в себя стадии:
смешения стабильной микроэмульсии, среды, мелкодисперсных материалов и, необязательно, других добавок, включающих вспенивающие агенты, промоторы, регуляторы, модификаторы, депрессоры (деактиваторы) и/или активаторы, и
удаления концентрата из пульпы путем барботирования через пульпу, при этом микроэмульсия содержит непрерывную фазу, которая представляет собой несущую текучую среду, и диспергированную фазу, где микроэмульсия в целом по массе состоит из: 1-95% воды, 1-50% активного собирателя, 1-25% жирной кислоты, 1-30% 2-бутоксиэтанола, 1-25% потока отходов в виде смеси спиртов, полученного при производстве 2-этилгексанола, и 1-10% гидроксида калия, при этом сумма всех компонентов составляет 100%.
2. Способ по п. 1, в котором микроэмульсия содержит непрерывную фазу, которая представляет собой воду.
3. Способ по п. 1, в котором активный собиратель представляет собой таковой, выбираемый из списка, состоящего из дизельного топлива, парафинового масла, керосина, жирных кислот, сложных эфиров жирных кислот, нейтрализованных жирных кислот, мыл, аминосоединений, масляных соединений на основе нефти, декантированных масел, легких рецикловых масел, топливных масел, собирателя органического типа, и любого их сочетания.
4. Способ по п. 1, в котором собиратель представляет собой собиратель органического типа, содержащий серу и выбираемый из списка, состоящего из ксантанов, формиатов ксантогена, тионокарбаматов, дитиофосфатов, натриевой соли дитиофосфата, цинковой соли дитиофосфата, меркаптанов, меркаптобензотиазола, этилоктилсульфида, и любого их сочетания.
5. Способ по п. 1, в котором микроэмульсия дополнительно содержит поверхностно-активное вещество, выбранное из группы, состоящей из: полиоксиалкиленовых гомополимеров, полиоксиалкиленовых сополимеров; солей жирных C8-C35-кислот; ди- и трипропиленгликоля, полипропиленгликоля; простых эфиров полипропиленгликоля; простых эфиров гликоля и любого их сочетания.
6. Способ по п. 1, в котором пульпа содержит руду, содержащую одно наименование, выбираемое из списка, состоящего из: меди, золота, серебра, железа, свинца, никеля, кобальта, платины, цинка, угля, барита, каламина, полевого шпата, флюорита, оксидов тяжелых металлов, талька, поташа, фосфата, железа, графита, каолиновой глины, боксита, пирита, слюды, кварца, сульфидной руды, сложной сульфидной руды, несульфидной руды, и любого их сочетания.
7. Способ по п. 5, в котором микроэмульсия дополнительно содержит вспомогательное поверхностно-активное вещество.
8. Способ повышения рабочих характеристик собирателя при разделении пенной флотацией пульпы в среде, причем способ включает в себя стадии:
смешения стабильной микроэмульсии, среды, мелкодисперсных материалов и, необязательно, других добавок, включающих вспенивающие агенты, промоторы, регуляторы, модификаторы, депрессоры (деактиваторы) и/или активаторы, и
удаления концентрата из пульпы путем барботирования через пульпу, при этом микроэмульсия содержит 8-15% парафинового масла, 4-8% жирной кислоты, 10-18% 2-бутоксиэтанола, 1-8% смеси спиртов из потока отходов от производства 2-этилгексанола, 60-70% воды и 0,4-1,5% гидроксида калия, при этом сумма всех компонентов составляет 100%.
9. Способ повышения рабочих характеристик собирателя при разделении пенной флотацией пульпы в среде, причем способ включает в себя стадии:
смешения стабильной микроэмульсии, среды, мелкодисперсных материалов и, необязательно, других добавок, включающих вспенивающие агенты, промоторы, регуляторы, модификаторы, депрессоры (деактиваторы) и/или активаторы, и
удаления концентрата из пульпы путем барботирования через пульпу, при этом микроэмульсия содержит 8-15% дизельного топлива, 4-10% жирной кислоты, 10-15% 2-бутоксиэтанола, 1-7% смеси спиртов из потока отходов от производства 2-этилгексанола, 50-65% воды и 1-2% гидроксида калия, при этом сумма всех компонентов составляет 100%.
