Пенообразователи для флотации минералов
Предложенная группа изобретений относится к способам и композициям для улучшения разделения, относящегося к типу пенной флотации. Микроэмульсия для улучшения эффективности разделения пенной флотацией содержит непрерывную фазу, которая представляет собой текучий носитель и дисперсную фазу. Микроэмульсия в целом при расчете на массу образована из: 1-96% воды и пенообразующего компонента, содержащего 1-50% спиртовой смеси, которая поступает из потока отходов от производства 2-этилгексанола, 1-20% С8-С10 жирных кислот, 1-30% 2-бутоксиэтанола и 1-10% гидроксида калия, где общая сумма содержания компонентов микроэмульсии равна 100%. По второму варианту микроэмульсия в целом при расчете на массу образована из: 1-96% воды и пенообразующего компонента, содержащего 1-50% спиртовой смеси, которая поступает из потока отходов от производства 2-этилгексанола, 1-20% С8-С10 жирных кислот, 1-30% пропиленгликоля и 1-10% гидроксида калия, где общая сумма содержания компонентов микроэмульсии равна 100%. По третьему варианту микроэмульсия в целом при расчете на массу образована из: 1-96% воды и пенообразующего компонента, содержащего 1-50% спиртовой смеси, которая поступает из потока отходов от производства 2-этилгексанола, 1-30% 2-этилгексановой кислоты, 1-20% 2-бутоксиэтанола и 1-10% гидроксида калия, где общая сумма содержания компонентов микроэмульсии равна 100%. Суспензионная смесь в среде для разделения пенной флотацией содержит микроэмульсию по любому из вариантов, среду и мелкие частицы. Технический результат – повышение эффективности пенной флотации. 7 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 табл.
Область техники
Изобретение относится к новым способам, композициям и аппаратам для улучшения эффективности способов обогащения в результате пенной флотации. В способе обогащения два и более материала, которые сосуществуют в смеси (мелочь), отделяют друг от друга при использовании химических и/или механических способов. Зачастую один из материалов (продукт обогащения) является более ценным или желательным в сопоставлении с другим материалом (пустая порода).
Уровень техники
В соответствии с описанием, например, в патентах США 4,756,823, 5,304,317, 5,379,902, 7,553,984, 6,827,220, 8,093,303, 8,123,042 и в опубликованных патентных заявках США 2010/0181520 А1 и 2011/0198296 и патентной заявке США 13/687,042 одна форма обогащения представляет собой разделение в результате пенной флотации. Обычно при флотации используют различие в гидрофобности между соответствующими компонентами. Компоненты вводят во флотационный аппарат, через который барботируют воздух для получения пузырьков. Гидрофобные частицы преимущественно присоединяются к пузырькам, обеспечивая их всплывание к верху аппарата. Флотируемые частицы (концентрат) собирают, обезвоживают и накапливают в качестве продукта, пригодного для продажи. Менее гидрофобные частицы (хвосты) имеют тенденцию к мигрированию к днищу аппарата, откуда они могут быть удалены.
Две обычные формы способов флотационного разделения представляют собой прямую флотацию и обратную флотацию. В способах прямой флотации концентрат представляет собой продукт обогащения, а хвосты представляют собой пустую породу. В способах обратной флотации компонент, составляющий пустую породу, флотируют для получения концентрата, а продукт обогащения остается в суспензии. Цель флотации заключается в отделении и извлечении по возможности большего количества ценного компонента (компонентов) из мелких частиц при по возможности более высокой концентрации, что после этого становится доступным для стадий дальнейшей переработки по ходу технологического потока ниже.
Разделение в результате пенной флотации может быть использовано для отделения твердых веществ от твердых веществ (таким образом, как в случае компонентов руды из рудника) или жидких веществ от твердых веществ или от других жидких веществ (таким образом, как в случае отделения битума от нефтеносных песков). В случае использования в отношении твердых веществ пенное разделение также зачастую включает наличие измельченного твердого вещества (размолотого при использовании таких методик, как сухое размалывание, мокрое размалывание и тому подобное). После измельчения твердого вещества оно легче диспергируется в суспензии, и мелкие твердые гидрофобные частицы могут легче приставать к барботируемым пузырькам.
Существует множество добавок, которые могут быть добавлены для увеличения эффективности разделения в результате пенной флотации. Коллекторы представляют собой добавки, которые пристают к поверхности частиц концентрата и улучшают их совокупную гидрофобность. После этого газовые пузырьки преимущественно пристают к гидрофобизированному концентрату, и он легче удаляется из суспензии в сопоставлении с другими компонентами, которые являются менее гидрофобными или гидрофильными. В результате коллектор эффективно вытягивает конкретные компоненты из суспензии, в то время как остальные хвосты, которые не модифицированы коллектором, остаются в суспензии. Примеры коллекторов включают маслянистые продукты, такие как топочный мазут, вакуумный мазут, животное масло, растительное масло, жирные кислоты, жирные амины и гидрофобные полимеры. Другие добавки включают вспениватели, промоторы, регуляторы, модификаторы, депрессоры (дезактиваторы) и/или активаторы, которые улучшают селективность стадии флотации и облегчают удаление концентрата из суспензии.
Эксплуатационные характеристики коллекторов могут быть улучшены при использовании модификаторов. Модификаторы могут либо улучшать адсорбирование коллектора на заданном минерале (промоторы), либо предотвращать адсорбирование коллектора на минерале (депрессоры). Промоторы представляют собой широкий спектр химических реагентов, которые по одному или нескольким вариантам улучшают эффективность коллекторов. Один вариант действия промоторов заключается в улучшении диспергирования коллектора в суспензии. Еще один вариант заключается в улучшении силы адгезии между концентратом и пузырьками. Третий вариант заключается в увеличении селективности того, что пристает к пузырькам. Это может быть достигнуто в результате увеличения гидрофильных свойств материалов, выбираемых для сохранения в суспензии, обычно их называют депрессорами.
Вспениватели или пенообразователи представляют собой химические реагенты, добавляемые в технологический процесс, которые обладают способностью изменять поверхностное натяжение жидкости таким образом, чтобы были бы модифицированы свойства барботирующихся пузырьков. Пенообразователи могут исполнять функцию стабилизации воздушных пузырьков таким образом, чтобы они оставались бы хорошо диспергированными в суспензии и образовывали бы слой стабильной пены, который может быть удален перед лопанием пузырьков. В идеальном случае пенообразователь не должен улучшать флотацию нежелательного материала, и пена должна иметь тенденцию к разрушению при удалении из флотационного аппарата. Коллекторы обычно добавляют до пенообразователей, и они оба должны быть такими, чтобы не оказывать помех друг другу химическим образом. Обычно использующиеся пенообразователи включают сосновое масло, алифатические спирты, такие как соединение МИБК (метилизобутилкарбинол), полигликоли, полигликолевые простые эфиры, полипропиленгликолевые простые эфиры, полиоксипарафины, крезиловую кислоту (ксиленол), коммерчески доступные спиртовые смеси, такие как те варианты, которые получают при производстве 2-этилгексанола, и любую их комбинацию.
Пена должна быть достаточно прочной для поддерживания массы флотируемого минерала и, тем не менее, невязкой и не нетекучей. Эффективность пенообразователя зависит также и от природы текучей среды, в которой осуществляют способ флотации. К сожалению, при разделении в результате флотации действуют противоречащие друг другу химические принципы, что стимулирует появление трудностей в отношении таких взаимодействий. Поскольку разделение в результате пеной флотации полагается на разделение между более гидрофобными и более гидрофильными частицами, суспензионная среда зачастую включает воду. Однако, поскольку многие обычно использующиеся пенообразователи сами по себе являются умеренно, если вообще хоть сколько-нибудь растворимыми в воде, они в воде хорошо не диспергируются, что делает их взаимодействия с пузырьками менее, чем оптимальными.
Таким образом, ясно то, что имеется определенная полезность в улучшенных способах, композициях и аппаратах для применения пенообразователей в суспензии для пенного разделения. Уровень техники, описанный в данном разделе, не подразумевается как формирующий допущение того, что любые патент, публикация или другая информация, упоминаемая в настоящем документе, представляют собой «предшествующий уровень техники» в отношении данного изобретения, если только они конкретно не будут обозначены как таковые. В дополнение к этому, данный раздел не должен восприниматься в качестве обозначения того, что была проведена экспертиза, или что не существует какой-либо другой относящейся к делу информации в соответствии с определением в документе 37 CFR § 1.56(a).
Краткая сущность изобретения
По меньшей мере, один вариант осуществления изобретения относится к способу улучшения эксплуатационных характеристик вспенивателя при разделении в результате пенной флотации суспензии в среде. Способ включает стадии: получения стабильной микроэмульсии при использовании вспенивателя, поверхностно-активного вещества (необязательно также при использовании вспомогательного поверхностно-активного вещества) и воды и перемешивания данной микроэмульсии со средой, мелкими частицами и другими добавками и удаления концентрата из суспензии в результате проведения барботирования через суспензию.
Микроэмульсия может улучшать эффективность способа пенного разделения. Может быть удалено больше концентрата в сопоставлении со случаем использования большего количества пенообразователя в немикроэмульсионной форме. Микроэмульсия может содержать непрерывную фазу, которая представляет собой воду, и дисперсную фазу. Микроэмульсия в целом при расчете на массу может быть образована из: 1-96% воды и пенообразующего компонента, содержащего 1-50% спиртовой смеси, которая поступает из потока отходов от производства 2-этилгексанола, 1-20% С8-С10 жирных кислот, 1-30% 2-бутоксиэтанола и 1-10% гидроксида калия, где общая сумма содержания компонентов микроэмульсии равна 100%.
Микроэмульсия в целом при расчете на массу может быть образована из: 1-96% воды и пенообразующего компонента, содержащего 1-50% спиртовой смеси, которая поступает из потока отходов от производства 2-этилгексанола, 1-20% С8-С10 жирных кислот, 1-30% пропиленгликоля и 1-10% гидроксида калия, где общая сумма содержания компонентов микроэмульсии равна 100%.
Микроэмульсия в целом при расчете на массу может быть образована из: 1-96% воды и пенообразующего компонента, содержащего 1-50% спиртовой смеси, которая поступает из потока отходов от производства 2-этилгексанола, 1-30% 2-этилгексановой кислоты, 1-20% 2-бутоксиэтанола и 1-10% гидроксида калия, где общая сумма содержания компонентов микроэмульсии равна 100%.
Суспензия может содержать руду, включающую одну позицию, выбираемую из перечня, 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, смешанной сульфидной руды, несульфидной руды и любой их комбинации.
Пенообразователем может быть то соединение, которое не остается в стабильном эмульгированном состоянии, если только не находится в микроэмульгированной форме.
Дополнительные признаки и преимущества описываются в настоящем документе и будут очевидными исходя из следующего далее подробного описания изобретения.
Подробное описание изобретения
Следующие далее определения предлагаются для определения того, как должны восприниматься термины, использующиеся в данной заявке, а, в частности, того, как должна восприниматься формула изобретения. Организация определений предлагается только для удобства и не предназначена для ограничения любого из определений какой-либо конкретной категорией.
Термин «коллектор» обозначает композицию, которая селективно адгезируется к конкретному компоненту мелких частиц и облегчает адгезию конкретного компонента к микропузырькам, которые получаются в результате проведения барботирования через суспензию, содержащую мелкие частицы.
Термин «измельченный» обозначает растолченный, растертый, размолотый или другим образом переведенный в состояние мелких твердых частиц.
Термин «концентрат» обозначает часть мелких частиц, которую отделяют от суспензии в результате флотации и собирают в слое пены.
Термин «по существу состоящий из» обозначает то, что способы и композиции могут включать дополнительные стадии, компоненты, ингредиенты и тому подобное, но только в случае отсутствия существенного изменения основных и новых характеристик заявленных способов и композиций вследствие наличия дополнительных стадий, компонентов и/или ингредиентов.
Термин «мелкие частицы» обозначает композицию, содержащую смесь из более желательного материала – продукта обогащения и менее желательного материала – пустой породы.
Термины «пенообразователь» или «вспениватель» обозначают композицию, которая улучшает формирование микропузырьков и/или предохраняет сформированные микропузырьки, несущие гидрофобную фракцию, которые получаются в результате проведения барботирования через суспензию.
Термин «микроэмульсия» обозначает дисперсию, содержащую материал непрерывной фазы, по существу однородно диспергированными однородными в которой являются капли материала дисперсной фазы, капли имеют размер в диапазоне приблизительно от 1 до 100 нм, обычно от 10 до 50 нм.
Термин «суспензия» обозначает смесь, содержащую жидкую среду, в которой диспергированы или суспендированы мелкие частицы(которые могут представлять собой жидкие и/или мелко диспергированные твердые вещества), при проведении барботирования через суспензию хвосты остаются в суспензии, а, по меньшей мере, некоторое количество концентрата пристает к барботируемым пузырькам и поднимается кверху из суспензии в слой пены над суспензией, жидкая среда может представлять собой исключительно воду, частично воду или может совершенно не содержать какого-либо количества воды.
Термин «стабильная эмульсия» обозначает эмульсию, в которой капли материала диспергированные в текучем носителе, которые в противном случае слились бы с образованием двух и более слоев фаз, отталкиваются друг от друга благодаря энергетическому барьеру, энергетический барьер может быть большим, чем всего лишь 20 кТ и менее, отталкивание может характеризоваться полупериодом действия в несколько лет. Полезные описания эмульсий и стабильных эмульсий представлены в общем случае в публикации Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Fourth Edition, volume 9, а, в частности, на страницах 397-403, и в публикации Emulsions: Theory and Practice, 3rd Edition, by Paul Becher, Oxford University Press, (2001).
Термины «поверхностно-активное вещество» и «вспомогательное поверхностно-активное вещество» являются широкими терминами, которые включают анионные, неионные, катионные и цвиттер-ионные поверхностно-активные вещества, вспомогательным поверхностно-активным веществом являются дополнительные одно или несколько поверхностно-активных веществ, присутствующих совместно с первым отличным поверхностно-активным веществом, которые действуют в дополнение к первому поверхностно-активному веществу в целях уменьшения или дальнейшего уменьшения поверхностного натяжения жидкости. Дополнительные полезные описания поверхностно-активных веществ и вспомогательных поверхностно-активных веществ представлены в публикациях Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Third Edition, volume 8, pages 900-912 и McCutcheon’s Emulsifiers and Detergents, обе из которых посредством ссылки включаются в настоящий документ.
Термин «барботирование» обозначает введение газа в жидкость в целях создания множества пузырьков, которые мигрируют вверх по жидкости.
В случае несогласованности приведенных выше определений или описания изобретения, представленного в других местах в данной заявке, с (явным или подразумеваемым) значением, которое используется обычно, в словаре или представлено в источнике, включенном посредством ссылки в данную заявку, заявка и термины формулы изобретения, в частности, понимаются как воспринимаемые в соответствии с определением или описанием изобретения в данной заявке, а не в соответствии с обычным определением, определением словаря или определением, которое было включено посредством ссылки. В свете вышеизложенного в случае возможности понимания термина только при восприятии его при использовании словаря, то, если термин определяется при использовании публикации Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 5th Edition, (2005), (Published by Wiley, John & Sons, Inc.), данное определение должно контролировать то, как данный термин должен определяться в формуле изобретения.
По меньшей мере, в одном варианте осуществления способ разделения в результате пенной флотации улучшается при добавлении к суспензии композиции изобретения. Композиция содержит пенообразователь, растворитель (такой как воду и/или другой растворитель) и одно или несколько поверхностно-активных веществ (необязательно совместно с одним или несколькими вспомогательными поверхностно-активными веществами) и имеет форму микроэмульсии. По меньшей мере, в одном варианте осуществления пенообразователь добавляют в количестве, которое является недостаточным для эффективного вспенивания суспензии самой по себе или обеспечивающим вспенивание в степени, меньшей, чем желательная. Однако, вследствие диспергирования композиции в форме микроэмульсии композиция вспенивает суспензию намного более эффективно.
Композиция не только улучшает извлечение концентрата, но и повышает селективность пузырьков, увеличивая долю продукта обогащения и уменьшая долю пустой породы в концентрате. Несмотря на эффективность во множестве форм обогащения изобретения является в особенности эффективным при флотации угля.
Микроэмульсия представляет собой дисперсию, содержащую материал непрерывной фазы, в котором диспергированы капли материала дисперсной фазы. Капли имеют размер в диапазоне приблизительно от 1 до 100 нм, обычно от 10 до 50 нм. Вследствие чрезвычайно малого размера капель микроэмульсия является изотропной и термодинамическим стабильной. По меньшей мере, в одном варианте осуществления композиция содержит материалы, которые в случае диспергирования в виде капель, больших, чем размер микроэмульсии, не были бы термодинамически стабильными и разделялись бы на два и более дискретных слоев фаз. По меньшей мере, в одном варианте осуществления материал непрерывной фазы содержит воду. По меньшей мере, в одном варианте осуществления материал дисперсной фазы и/или материал непрерывной фазы содержат один или несколько гидрофобных материалов. По меньшей мере, в одном варианте осуществления микроэмульсия соответствует описанию в публикации Terminology of polymers and polymerization processes in dispersed systems (IUPAC Recommendations 2011), by Stanislaw Slomkowski et al., Pure and Applied Chemistry Vol. 83 Issue 12, pp. 2229-2259 (2011).
По меньшей мере, в одном варианте осуществления микроэмульсия является достаточно стабильной для хранения и транспортирования перед добавлением в суспензию. По меньшей мере, в одном варианте осуществления микроэмульсия является стабильной в течение, по меньшей мере, 1 года. По меньшей мере, в одном варианте осуществления вследствие настолько малых капель гидростатические силы, которые в противном случае обеспечивали бы коалесценцию более крупных капель с образованием слоев фаз, фактически удерживают микроразмерные капли по месту, что, тем самым, делает микроэмульсию высокостабильной и высокоэффективной.
Как можно полагать, без ограничения изобретения конкретной теорией, а, в частности, интерпретации формулы изобретения, в результате формирования микроэмульсии свойства пенообразователя фундаментально изменяются. Один эффект заключается в том, что микроэмульсия увеличивает площадь поверхности пенообразователя дисперсной фазы и, тем самым, повышает его эффективность в результате увеличения количества взаимодействий частица-пузырек. Это имеет своим результатом формирование большего количества и более мелких барботирующихся пузырьков в сопоставлении с тем, что формировалось бы в другом случае. Данные более многочисленные и более мелкие пузырьки более эффективно пристают к концентрату и более селективно связываются с материалом продукта обогащения.
Несмотря на возможность самопроизвольного формирования некоторых микроэмульсий при их формировании выбор их компонентов и их относительных количеств имеет исключительно критическое значение для их формирования, их конечных характеристик, таких как оптические характеристики внешнего вида, и их органолептической и термодинамической стабильности во времени. К сожалению, достаточно трудно преобразовать композицию пенообразователя в микроэмульсию. Многие пенообразователи по своей природе являются гидрофобными и будут иметь тенденцию к коалесценции и фазовому разделению. В дополнение к этому, многие эмульгаторы либо не будут формировать каплю надлежащего размера, либо будут подавлять эффективность пенообразователя. В результате, как это ни удивительно эффективной является следующая далее композиция, формирующая микроэмульсионный пенообразователь.
По меньшей мере, в одном варианте осуществления композиция микроэмульсии содержит:
1-96% воды и пенообразующего компонента, содержащего 1-50% спиртовой смеси, которая поступает из потока отходов от производства 2-этилгексанола, 1-20% С8-С10 жирных кислот, 1-30% 2-бутоксиэтанола и 1-10% гидроксида калия, где общая сумма содержания компонентов микроэмульсии равна 100%.
По меньшей мере, в одном варианте осуществления композиция микроэмульсии содержит:
1-96% воды и пенообразующего компонента, содержащего 1-50% спиртовой смеси, которая поступает из потока отходов от производства 2-этилгексанола, 1-20% С8-С10 жирных кислот, 1-30% пропиленгликоля и 1-10% гидроксида калия, где общая сумма содержания компонентов микроэмульсии равна 100%.
По меньшей мере, в одном варианте осуществления композиция микроэмульсии содержит:
1-96% воды и пенообразующего компонента, содержащего 1-50% спиртовой смеси, которая поступает из потока отходов от производства 2-этилгексанола, 1-30% 2-этилгексановой кислоты, 1-20% 2-бутоксиэтанола и 1-10% гидроксида калия, где общая сумма содержания компонентов микроэмульсии равна 100%.
По меньшей мере, в одном варианте осуществления композиция содержит менее, чем 32% воды.
При синтезе 2-этилгексанола получается поток отходов. Например, в соответствии с описанием в публикации китайского патента CN 101973847 B поток отходов мог бы включать нижеследующее, но не ограничивается только этим: 2-этилгексан-1-ол, спирты С12 и с более высоким количеством атомов углерода, диолы от С8 до С12 и с более высоким количеством атомов углерода, алкиловые простые эфиры, алкиловые сложные эфиры, алифатические углеводороды, пираны С12Н24О и С12Н22О, алифатические альдегиды и алифатические ацетали. В композиции изобретения могут быть использованы некоторые или все из компонентов данного потока отходов. Несколько коммерчески доступных рецептур данной спиртовой смеси доступны для продажи.
По меньшей мере, в одном варианте осуществления композиция, добавленная к суспензии, содержит один или несколько материалов или добавляется в соответствии с одним или несколькими способами, описанными в одной или нескольких публикациях, выбираемых из: канадской патентной заявки СА 2150216 А1, патентной заявки Соединенного Королевства GB 2171929 А и публикации The use of reagents in coal flotation, by 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), pp. 191-197.
По меньшей мере, в одном варианте осуществления диапазон дозировки для микроэмульсионного пенообразователя в суспензии будет представлять собой >0–100 ч./млн. активного пенообразователя.
По меньшей мере, в одном варианте осуществления микроэмульсию используют для любых одного или нескольких следующих далее способов: обогащение руды, содержащей: медь, золото, серебро, железо, свинец, 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 любую их комбинацию, сульфидные руды, включающие нижеследующее, но не ограничивающиеся только этим: медь, золото и серебро, железо, свинец, никель и кобальт, платину, цинк, смешанные сульфидные руды, такие как нижеследующие, но не ограничивающиеся только этим: медь-свинец-цинк, несульфидные руды, такие как уголь, барит, каламин, полевой шпат, флюорит, оксиды тяжелых металлов, тальк, поташ, фосфат, железо, графит и каолиновая глина и любая их комбинация.
По меньшей мере, в одном варианте осуществления микроэмульсии формируются самопроизвольно при сведении компонентов друг с другом. При условии присутствия компонентов с правильной долей смесь может быть оптически прозрачной и/или может быть термодинамически стабильной. Таким образом, их изготовление может быть сведено к простому замешиванию при отсутствии потребности в дорогостоящем интенсивном перемешивании. Также зачастую микроэмульсии не подвержены разделению или отстаиванию, что может в результате привести к получению продолжительной их стабильности при хранении. По меньшей мере, в одном варианте осуществления потребуется только осторожное перемешивание для восстановления микроэмульсии в случае замораживания ее прежде.
Представительные пенообразователи, подходящие для использования в изобретении, включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: алифатические спирты, циклические спирты, пропиленоксид и полипропиленоксид, пропиленгликоль, полипропиленгликоль и полипропиленгликолевые простые эфиры, полигликолевые простые эфиры, полигликольглицериновые простые эфиры, полиоксипарафины, натуральные масла, такие как сосновое масло, спиртовая смесь, которая поступает из потока отходов от производства 2-этилгексанола, и любая их комбинация.
Представительные поверхностно-активные вещества/вспомогательные поверхностно-активные вещества, подходящие для использования в изобретении, включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: полиоксиалкиленовые гомополимеры и сополимеры; прямоцепочечные или разветвленные одно- и многоатомные алифатические или ароматические спирты и их мономерные, олигомерные или полимерные алкоксилаты; соли С8-С35 жирных кислот, ненасыщенные или насыщенные, разветвленные или прямоцепочечные; ди- и трипропиленгликоль; полипропиленгликоль, полипропиленгликолевые простые эфиры и гликолевые простые эфиры и любая их комбинация.
По меньшей мере, в одном варианте осуществления микроэмульсией является микроэмульсия, относящаяся к типу «масло в воде».
По меньшей мере, в одном варианте осуществления микроэмульсией является микроэмульсия, относящаяся к типу «вода в масле».
По меньшей мере, в одном варианте осуществления микроэмульсия является одним или несколькими представителями, выбираемыми из: микроэмульсии Винзора типа I, микроэмульсии Винзора типа II, микроэмульсии Винзора типа III и любой их комбинации.
Композиция может быть использована совместно с коллектором или в его отсутствие. Она может быть добавлена к суспензии до, после добавления коллектора или одновременно с ним. Она может быть добавлена до, во время или после начала барботирования и/или обогащения. Композиция может быть использована совместно с любым коллектором или в его отсутствие в любом способе флотации.
В случае использования совместно с коллектором коллектор может содержать, по меньшей мере, одну из композиций коллекторов и/или других композиций, описанных в научных работах: Application research on emulsive collector for coal flotation, by C. L. Han et al., Xuanmei Jishu, vol. 3 pages 4-6 (2005), The use reagents in coal flotation, by 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, by 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, pp. 391-396 (2000), Application of novel emulsified flotation reagent in coal slime flotation, by W. W. Xie, Xuanmei Jishu vol. 2 pp. 13-15 (2007), A study of surfactant/oil emulsions for fine coal flotation, by Q. Yu et al., Advance in Fine Particle Processing, Proc. Int. Symp. pp. 345-355, (1990) и Evaluation of new emulsified floatation reagent for coal, by S. Q. Zhu, Science Press Beijing, vol. 2 pp. 1943-1950 (2008).
По меньшей мере, в одном варианте осуществления, по меньшей мере, часть коллектора представляет собой, по меньшей мере, одну позицию, выбираемую из перечня, состоящего из: жирных кислот, сложных эфиров жирных кислот, нейтрализованных жирных кислот, мыл, аминовых соединений, маслянистых соединений на нефтяной основе (таких как дизельные топлива, нефтяные эмульсии и легкие рецикловые газойли, керосины или топливные масла), коллектора, относящегося к органическому типу, и любой их комбинации.
По меньшей мере, в одном варианте осуществления коллектор, относящийся к органическому типу, представляет собой серосодержащий материал, который включает такие позиции, как ксантогенаты, ксантогенформиаты, тионокарбаматы, дитиофосфаты (в том числе натриевые, цинковые и другие соли дитиофосфорной кислоты) и меркаптаны (в том числе меркаптобензотиазол), этилоктилсульфид и любая их комбинация.
По меньшей мере, в одном варианте осуществления коллектор включает «нефтяной разбавитель», в котором, по меньшей мере, один второй коллектор используют для уменьшения требуемой дозировки, по меньшей мере, одного другого более дорогостоящего коллектора.
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, 3rd Edition, by Paul Becher, Oxford University Press, (2001).
По меньшей мере, в одном варианте осуществления поверхностно-активное вещество представляет собой, по меньшей мере, одну позицию, выбираемую из перечня, состоящего из: этоксилированных сорбитановых сложных эфиров (таких как продукт Tween 81 от компании Sigma Aldrich), соевого лецитина, стеароиллактилата натрия, моноглицеридного сложного эфира соединения DATEM (диацетилвинной кислоты), поверхностно-активных веществ, моющих средств и любой их комбинации.
По меньшей мере, в одном варианте осуществления к суспензионной среде добавляют следующие далее позиции: мелкие частицы, пенообразователь, поверхностно-активное вещество, формирующее микроэмульсию, и необязательно коллектор. Позиции могут быть добавлены одновременно или в любом возможном порядке. До добавления к суспензионной среде любые одна, некоторые или все из полиций могут быть предварительно перемешаны друг с другом. Суспензионная среда может представлять собой любую жидкость, включающую нижеследующее, но не ограничивающуюся только этим: вода, спирт, ароматическая жидкость, фенол, азеотропы и любая их комбинация. Необязательно позиции могут включать одну или несколько других добавок.
ПРИМЕРЫ
Вышеизложенное может быть лучше понято при обращении к следующим далее примерам, которые представлены для целей иллюстрирования и не предназначены для ограничения объема изобретения. В частности, данные примеры демонстрируют репрезентативные примеры принципов, присущих по своей природе изобретению, и данные принципы строго не ограничиваются конкретным условием, упомянутым в данных примерах. В результате необходимо понимать то, что изобретение охватывает различные изменения и модификации примеров, описанных в настоящем документе, и такие изменения и модификации могут быть получены без отклонения от объема и сущности изобретения и без снижения его предполагаемых преимуществ. Поэтому предполагается то, что такие изменения и модификации покрываются прилагаемой формулой изобретения.
Получали и подвергали испытаниям два образца микроэмульсий пенообразователей. Их использовали для способа обогащения угольной руды в различных количествах и как в присутствии, так и в отсутствие коллектора. Их эффективность представлена в таблице 1. % выхода представляет собой результат измерения того, как много мелких частиц удаляется в качестве концентрата. % золы представляет собой результат измерения того, как много нежелательного материала присутствовало в концентрате при сжигании угля. Эксплуатационные характеристики образцов микроэмульсий сопоставляли с эффективностью коммерчески доступного пенообразователя на основе соединения МИБК и другого коммерчески доступного пенообразователя (компонента А).
Образец I содержал 30% пенообразующего компонента А, представляющего собой коммерчески доступную спиртовую смесь, являющуюся потоком отходов, произведенным при производстве 2-этилгексанола, 5% коммерчески доступной жирной кислоты, 15% коммерчески доступного поверхностно-активного вещества в виде 2-бутоксиэтанола, 15% коммерчески доступного полипропиленгликоля, 31,5% воды и 3,5% раствора гидроксида калия (45%) в воде.
Образец II содержал 50% пенообразующего компонента А, представляющего собой коммерчески доступную спиртовую смесь, являющуюся потоком отходов, произведенным при производстве 2-этилгексанола, 15% коммерчески доступной жирной кислоты в виде 2-этилгексановой кислоты, 14,0% коммерчески доступного поверхностно-активного вещества в виде 2-бутоксиэтанола, 15,5% воды и 5,5% раствора гидроксида калия (45%) в воде.
Образцы 1 и 2 являются примерами, которые представляют общий принцип преобразования любого вспенивателя в форму микроэмульсии и использования данной микроэмульсии в качестве вспенивателя.
Таблица I
| Коллектор | Дозировка (г/тн) | Использу-ющийся пенообра-зователь | Дозировка пенообра-зователя (ч./млн.) | Дозирован-ный активный пенообразую-щий компонент (ч./млн.) | % выхода | % золы | % извлече-ния |
| - | 0 | МИБК | 3,0 | 3,0 | 22,10 | 5,09 | 32,28 |
| - | 0 | МИБК | 5,0 | 5,0 | 32,73 | 6,44 | 47,56 |
| - | 0 | МИБК | 8,0 | 8,0 | 43,36 | 7,22 | 64,44 |
| - | 0 | Компонент A | 3,0 | 3,0 | 22,15 | 5,90 | 32,97 |
| - | 0 | Компонент A | 5,0 | 5,0 | 28,51 | 6,19 | 41,74 |
| - | 0 | Компонент A | 8,0 | 8,0 | 34,67 | 6,31 | 51,39 |
| - | 0 | Образец 1 | 3,0 | 0,9 | 15,51 | 5,91 | 23,12 |
| - | 0 | Образец 1 | 5,0 | 1,5 | 29,78 | 6,47 | 44,79 |
| - | 0 | Образец 1 | 8,0 | 2,4 | 39,00 | 6,76 | 55,62 |
| - | 0 | Образец 2 | 3,0 | 1,5 | 36,61 | 6,32 | 54,77 |
| - | 0 | Образец 2 | 5,0 | 2,5 | 39,00 | 6,56 | 56,83 |
| - | 0 | Образец 2 | 8,0 | 4,0 | 42,69 | 6,79 | 62,48 |
| Соляровое масло | 170 | Компонент A | 6,0 | 6,0 | 52,10 | 6,67 | 76,13 |
| Соляровое масло | 170 | Образец 1 | 6,0 | 1,8 | 52,25 | 7,16 | 76,90 |
| Соляровое масло | 170 | Образец 2 | 6,0 | 3,0 | 52,94 | 7,33 | 77,14 |
Эти данные демонстрируют то, что в сопоставлении с намного большим количеством пенообразователя для получения тех же самых или лучших эффектов потребуется намного меньшее количество активной пенообразующей композиции (всего лишь 20-60% и более или даже менее) в случае добавления пенообразователя к суспензии в форме микроэмульсии.
Несмотря на возможность осуществления данного изобретения во множестве различных форм в настоящем документе подробно описываются конкретные предпочтительные варианты осуществления изобретения. Настоящее описание изобретения является представлением примеров принципов изобретения и не предназначено для ограничения изобретения конкретными проиллюстрированными вариантами осуществления. Все патенты, патентные заявки, научные работы и любые другие ссылочные материалы, упомянутые в настоящем документе, во всей своей полноте посредством ссылки включаются в настоящий документ. Кроме того, изобретение охватывает любую возможную комбинацию из некоторых или всех различных вариантов осуществления, описанных в настоящем документе и/или включенных в настоящий документ. В дополнение к этому, изобретение охватывает любую возможную комбинацию, которая также конкретно исключает любые один или несколько различных вариантов осуществления, описанных в настоящем документе и/или включенных в настоящий документ.
Вышеизложенное описание изобретения предлагается как иллюстративное и не исключающее. Данное описание изобретения будет предлагать специалисту в соответствующей области техники множество вариаций и альтернатив. Все данные альтернативы и вариации предназначены для включения в объем формулы изобретения, где термин «содержащий» имеет значение «включающий нижеследующее, но не ограничивающийся только этим». Специалисты в соответствующей области техники могут представлять себе и другие эквиваленты для конкретных вариантов осуществления, описанных в настоящем документе, где данные эквиваленты также предполагаются как охватываемые формулой изобретения.
Все диапазоны и параметры, описанные в настоящем документе, понимаются как охватывающие все без исключения поддиапазоны, заключенные в их пределах, и каждое число в промежутке между граничными точками. Например, заявленный диапазон «от 1 до 10» должен рассматриваться как включающий все без исключения поддиапазоны в промежутке от (и с включением) минимального значения 1 до (и с включением) максимального значения 10; то есть, все поддиапазоны, начинающиеся с минимального значения, составляющего 1 и более (например, в диапазоне от 1 до 6,1), и заканчивающиеся максимальным значением, составляющим 10 и менее (например, в диапазоне от 2,3 до 9,4, от 3 до 8, от 4 до 7), и, в заключение, каждое число 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10, включенное в пределы данного диапазона. Все уровни процентного содержания, соотношения и доли в настоящем документе являются массовыми, если только не будет указано другого.
Этим завершается описание предпочтительных и альтернативных вариантов осуществления изобретения. Специалисты в соответствующей области техники могут представлять себе и другие эквиваленты конкретного варианта осуществления, описанного в настоящем документе, где данные эквиваленты предполагаются как охватываемые формулой изобретения, прилагаемой к настоящему документу.
1. Микроэмульсия для улучшения эффективности разделения пенной флотацией, содержащая непрерывную фазу, которая представляет собой текучий носитель, и дисперсную фазу, причем микроэмульсия в целом при расчете на массу образована из: 1-96% воды и пенообразующего компонента, содержащего 1-50% спиртовой смеси, которая поступает из потока отходов от производства 2-этилгексанола, 1-20% С8-С10 жирных кислот, 1-30% 2-бутоксиэтанола и 1-10% гидроксида калия, где общая сумма содержания компонентов микроэмульсии равна 100%.
2. Микроэмульсия по п.1, дополнительно содержащая 1-20% мас. пропиленгликоля, причем микроэмульсия содержит 1-15% мас. С8-С10 жирных кислот.
3. Микроэмульсия по п.1, в которой непрерывная фаза является водой.
4. Микроэмульсия по п.1, дополнительно содержащая поверхностно-активное вещество.
5. Микроэмульсия по п.4, где поверхностно-активное вещество выбрано из группы, состоящей из: полиоксиалкиленовых гомополимеров, полиоксиалкиленовых сополимеров, прямоцепочечных многоатомных полимеров, разветвленных многоатомных полимеров, солей С8-С35 жирных кислот, пропиленгликоля, полипропиленгликоля, полипропиленгликолевых простых эфиров, гликолевых простых эфиров, этоксилированных сорбитановых сложных эфиров, соевого лецитина, стеароиллактилата натрия, моноглицеридного сложного эфира диацетилвинной кислоты, моющих средств и любой их комбинации.
6. Микроэмульсия по п.1, в которой суспензионная среда содержит воду, спирт, ароматическую жидкость, фенол, азеотропы или любую их комбинацию.
7. Микроэмульсия по п.1, дополнительно содержащая одно из следующего, выбранного из группы, состоящей из: 2-этилгексан-1-ола, спиртов С12 и с более высоким количеством атомов углерода, диолов от С8 и с более высоким количеством атомов углерода, алкиловых простых эфиров, алкиловых сложных эфиров, алифатических углеводородов, пиранов С12Н24О и С12Н22О, алифатических альдегидов, алифатических ацеталей, и любой их комбинации.
8. Суспензионная смесь в среде для разделения пенной флотацией, содержащая микроэмульсию по п.1, среду и мелкие частицы.
9. Смесь по п.8, в которой мелкие частицы содержат руду, выбранную из меди, золота, серебра, железа, свинца, никеля, кобальта, платины, цинка, угля, барита, каламина, полевого шпата, флюорита, оксидов тяжелых металлов, талька, поташа, фосфата, графита, каолиновой глины, боксита, пирита, слюды, кварца, сульфидной руды, смешанной сульфидной руды, несульфидной руды и любой их комбинации.
10. Суспензионная смесь в среде для разделения пенной флотацией, содержащая микроэмульсию по п.2, среду и мелкие частицы.
11. Смесь по п.10, в которой мелкие частицы содержат руду, выбранную из меди, золота, серебра, железа, свинца, никеля, кобальта, платины, цинка, угля, барита, каламина, полевого шпата, флюорита, оксидов тяжелых металлов, талька, поташа, фосфата, графита, каолиновой глины, боксита, пирита, слюды, кварца, сульфидной руды, смешанной сульфидной руды, несульфидной руды и любой их комбинации.
12. Микроэмульсия для улучшения эффективности разделения пенной флотацией, содержащая непрерывную фазу, которая представляет собой текучий носитель, и дисперсную фазу, причем микроэмульсия в целом при расчете на массу образована из: 1-96% воды и пенообразующего компонента, содержащего 1-50% спиртовой смеси, которая поступает из потока отходов от производства 2-этилгексанола, 1-20% С8-С10 жирных кислот, 1-30% пропиленгликоля и 1-10% гидроксида калия, где общая сумма содержания компонентов микроэмульсии равна 100%.
13. Суспензионная смесь в среде для разделения пенной флотацией, содержащая микроэмульсию по п.12, среду и мелкие частицы.
14. Смесь по п.13, в которой мелкие частицы содержат руду, выбранную из меди, золота, серебра, железа, свинца, никеля, кобальта, платины, цинка, угля, барита, каламина, полевого шпата, флюорита, оксидов тяжелых металлов, талька, поташа, фосфата, графита, каолиновой глины, боксита, пирита, слюды, кварца, сульфидной руды, смешанной сульфидной руды, несульфидной руды и любой их комбинации.
15. Микроэмульсия для улучшения эффективности разделения пенной флотацией, содержащая непрерывную фазу, которая представляет собой текучий носитель, и дисперсную фазу, причем микроэмульсия в целом при расчете на массу образована из: 1-96% воды и пенообразующего компонента, содержащего 1-50% спиртовой смеси, которая поступает из потока отходов от производства 2-этилгексанола, 1-30% 2-этилгексановой кислоты, 1-20% 2-бутоксиэтанола и 1-10% гидроксида калия, где общая сумма содержания компонентов микроэмульсии равна 100%.
16. Суспензионная смесь в среде для разделения пенной флотацией, содержащая микроэмульсию по п.15, среду и мелкие частицы.
17. Смесь по п.16, в которой мелкие частицы содержат руду, выбранную из меди, золота, серебра, железа, свинца, никеля, кобальта, платины, цинка, угля, барита, каламина, полевого шпата, флюорита, оксидов тяжелых металлов, талька, поташа, фосфата, графита, каолиновой глины, боксита, пирита, слюды, кварца, сульфидной руды, смешанной сульфидной руды, несульфидной руды и любой их комбинации.
