Способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов для флотационного обогащения руд

Авторы патента:

Пойлов Владимир Зотович (RU)

Чернышев Алексей Владимирович (RU)

Буров Владимир Евгеньевич (RU)

B03D1/02 - способы пенной флотации

Владельцы патента RU 2772587:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" (RU)

Предложенное изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может использоваться в химической промышленности, в частности в технологии флотационного обогащения руд для улучшения характеристик пенообразующих композиций (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижения влажности пены, формируемой флотационными реагентами). Способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов для флотационного обогащения руд включает приготовление раствора собирателя солянокислого амина, добавление реагента-вспенивателя, перемешивание эмульсии реагентов и обработку полученной эмульсии ультразвуком мощностью 252-420 Вт и длительностью не более 150 с. В качестве реагента-вспенивателя используют триэтиленгликоль или полиэтиленгликоль в количестве 20-40 % от массы собирателя. Технический результат - повышение вспенивающей способности пенообразующих композиций и устойчивости пены, снижение влажности пены. 2 табл., 10 пр.

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может использоваться в химической промышленности, в частности в технологии флотационного обогащения руд для улучшения характеристик пенообразующих композиций (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижения влажности пены, формируемой флотационными реагентами).

Известно [1], что для улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижения влажности пены, формируемой флотационными реагентами) к флотационному собирателю добавляют вспениватели различных классов соединений – спирты, эфиры, крезолы и ксиленолы диарилдитиофосфорные кислоты, карбоновые кислоты нормального и изостроения, смоляные кислоты, сульфанаты и алкил-(арилсульфаты).

Недостатками способа являются невысокая вспенивающая способность и устойчивость пены композиций собирателя и перечисленных пенообразователей.

Известен способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены) [2], используемой при флотации фосфоритовых руд, путем введения электролитов в пенообразующую смесь, содержащую сульфатное мыло и органические добавки (сосновое масло, кубовый остаток) в количестве 1200 и 50 г/т, соответственно, оказывающие положительное действие на пенообразование. Особенно ярко это выражено в присутствии соединений Na₃PO₄ и Na₂CO₃.

Недостатками способа являются невысокая вспенивающая способность и устойчивость пены, отсутствие данных по влажности пены. Кроме того, для увеличения вспенивающей способности необходимо дополнительное введение электролитов Na₃PO₄ и Na₂CO₃, что повышает затраты на осуществление способа.

Известен способ повышения вспенивающей способности и устойчивости пены раствора солянокислого амина, используемого в качестве собирателя сильвиновой флотации [3], путем повышения массовой концентрации амина в растворе и температуры раствора солянокислого амина. Максимальная пенообразующая способность получена для раствора с концентрацией 0,2 % (мас.) при температуре 69 °C. Максимальная устойчивость пен солянокислого амина получена при концентрации 0,8 % (мас.) и температуре 54 °C.

Недостатками способа являются невысокая вспенивающая способность солянокислого амина и устойчивость пены, отсутствие данных по влажности пены.

Известен способ повышения вспенивающей способности и устойчивости пены раствора солянокислого амина, используемого в качестве собирателя сильвиновой флотации [4], путём предварительной ультразвуковой обработки раствора солянокислого октадециламина при различном режиме воздействия (интенсивность ультразвуковой обработки в интервале от 10 до 25 Вт/см² с шагом 5 Вт/см², длительность ультразвуковой обработки 5, 10, 15 мин при постоянной частоте 22 кГц.), которая приводит как к повышению устойчивости образовавшейся пены, так и к снижению ее устойчивости, но мало влияет на вспенивающую способность. Показано, что стабильность пены обратно пропорциональна длительности и интенсивности ультразвукового воздействия: при интенсивности воздействия 25 Вт/см² длительностью 15 мин проявляется эффект пеногашения, в то время как при длительности обработки 10 мин устойчивость пены возрастает. Предварительная ультразвуковая обработка раствора солянокислого амина с интенсивностью воздействия 10–20 Вт/см² позволяет повысить устойчивость пены.

Недостатком способа является невысокая вспенивающая способность солянокислого амина и устойчивость пены, отсутствие данных по влажности пены, высокая длительность ультразвуковой обработки, что повышает величину энергозатрат на неё, создает необходимость повышения объемов аппаратов для ультразвуковой обработки, что ведет к увеличению капитальных затрат

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу, выбранному за прототип, является способ улучшения характеристик пены флотореагента (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены раствора солянокислого амина, используемого в качестве собирателя сильвиновой флотации) [5], путём предварительной ультразвуковой обработки раствора солянокислого амина при различном режиме воздействия (мощность 320, 480, 640 и 800 В·А и длительности ультразвукового воздействия 30, 60 и 150 с, частота – 22 кГц), которая приводит к небольшому повышению устойчивости образовавшейся пены и её вспенивающей способности.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемого способа является повышение вспенивающей способности пенообразующих композиций и устойчивости пены, снижение влажности пены, что приведет к снижению затрат на обезвоживание и сушку флотоконцентрата.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижение влажности пены) для флотационного обогащения руд, включающем приготовление раствора собирателя, его ультразвуковую обработку, к раствору собирателя добавляют реагент-вспениватель, проводят перемешивание эмульсии реагентов и полученную эмульсию обрабатывают ультразвуком мощностью 252-420 Вт и длительностью не более 150 с. При этом в качестве собирателя используют солянокислый амин, а в качестве реагента-вспенивателя – триэтиленгликоль или полиэтиленгликоль.

Добавление к раствору собирателя солянокислого амина реагента-вспенивателя (триэтиленгликоль или полиэтиленгликоль) в соответствующем количестве, перемешивание эмульсии реагентов с обработкой ультразвуком мощностью 252-420 Вт и длительностью не более 150 с позволяет улучшить характеристики пенообразующих композиций флотореагентов за счёт повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижения влажности пены.

Достигаемый технический результат: повышение вспенивающей способности и устойчивости пенообразующих композиций эмульсии флотореагентов.

Примеры осуществления способа.

ПРИМЕР №1.

Для осуществления способа улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижение влажности пены) для флотационного обогащения руд готовят раствор собирателя - солянокислого амина (0,8 % мас., при температуре 60^оC), далее при перемешивании добавляют вспениватель-триэтиленгликоль состава C₆H₁₄O₄в количестве 20% от массы собирателя, используемого в качестве традиционного вспенивателя сильвиновой флотации. После чего полученную эмульсию флотореагентов обрабатывают ультразвуком частотой 22 кГц и акустической мощностью 252 Вт в течение 150 с. Обработанную эмульсию в количестве 50 мл вносят в колонку пенного анализатора Kruss DFA100 и производят оценку вспенивающей способности, устойчивости влажности пен. При этом вспенивающая способность составляет 1,75 мл/мл, устойчивость пен, определяемая по скорости разрушения пены, – 0,116 мл/с, влажность пены – 0,31 мл/мл. (см. таблица 1, пример 1).

ПРИМЕР №2.

Способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижение влажности пены) для флотационного обогащения руд осуществляли аналогично примеру 1 с тем отличием, что ультразвуковую обработку эмульсии флотореагентов производили при мощности 336 Вт, а количество вспенивателя составляло 30% масс от массы собирателя. При этом вспенивающая способность составила 1,78 мл/мл, устойчивость пен, определяемая по скорости разрушения пены, – 0,114 мл/с, влажность пены – 0,27 мл/мл. (см. таблица 1, пример 2).

ПРИМЕР №3.

Способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижение влажности пены) для флотационного обогащения руд осуществляли аналогично примеру 1 с тем отличием, что ультразвуковую обработку эмульсии флотореагентов производили при мощности 420 Вт, а количество вспенивателя составляло 40% масс от массы собирателя. При этом вспенивающая способность составила 1,82 мл/мл, устойчивость пен, определяемая по скорости разрушения пены, – 0,104 мл/с, влажность пены – 0,29 мл/мл. (см. таблица 1, пример 3).

ПРИМЕР №4.

Способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижение влажности пены) для флотационного обогащения руд осуществляли аналогично примеру 1 с тем отличием, что ультразвуковую обработку эмульсии флотореагентов производили при мощности 168 Вт, а количество вспенивателя составляло 15%.масс от массы собирателя. При этом вспенивающая способность составила 1,72 мл/мл, устойчивость пен, определяемая по скорости разрушения пены, – 0,116 мл/с, влажность пены – 0,31 мл/мл. (см. таблица 1, пример 4). Из данных таблицы 1 примера 4 следует, что влажность пены возросла при акустической мощности ультразвука 168 Вт, что свидетельствует об ухудшении характеристики пены.

ПРИМЕР №5.

Способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижение влажности пены) для флотационного обогащения руд осуществляли аналогично примеру 1 с тем отличием, что ультразвуковую обработку эмульсии не проводили, а количество вспенивателя составляло 30% масс от массы собирателя. При этом вспенивающая способность составила 1,70 мл/мл, устойчивость пен, определяемая по скорости разрушения пены, – 0,119 мл/с, влажность пены – 0,32 мл/мл. (см. таблица 1, пример 5). Из данных таблицы 1 примера 5 следует, что без использования ультразвука вспенивающая способность и устойчивость пены снизились, влажность пены возросла, что свидетельствует об ухудшении характеристики пены.

Таблица 1

Оценка вспенивающей способности, устойчивости и влажности пенообразующей композиции (эмульсия собирателя солянокислого амина и вспенивателя триэтиленгликоля), обработанных ультразвуком

№	Акустическая мощность, Вт	Количество вспенивателя, % масс.	Вспенивающая способность (отношение объёма образованной пены к объёму пропущенного газа), мл/мл	Устойчивость пен (средняя скорость разрушения пены), мл/с	Влажность пены, мл/мл
1	252	20	1,75	0,116	0,31
2	336	30	1,78	0,114	0,27
3	420	40	1,82	0,104	0,29
4	168	15	1,72	0,116	0,31
5	Без УЗ обработки	30	1,70	0,119	0,32

ПРИМЕР №6.

Способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижение влажности пены) для флотационного обогащения руд осуществляли аналогично примеру 1 с тем отличием, что в качестве реагента-вспенивателя использовали полиэтиленгликоль 200М в количестве 20% от массы собирателя. При этом вспенивающая способность составила 1,76 мл/мл, устойчивость пен, определяемая по скорости разрушения пены, – 0,110 мл/с, влажность пены – 0,29 мл/мл. (см. таблица 2, пример 6).

ПРИМЕР №7.

Способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижение влажности пены) для флотационного обогащения руд осуществляли аналогично примеру 6 с тем отличием, что ультразвуковую обработку эмульсии проводили при акустической мощности ультравзука 336 Вт, а количество вспенивателя составляло 30% масс от массы собирателя. При этом вспенивающая способность составила 1,76 мл/мл, устойчивость пен, определяемая по скорости разрушения пены, – 0,106 мл/с, влажность пены – 0,26 мл/мл. (см. таблица 2, пример 7).

ПРИМЕР №8.

Способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижение влажности пены) для флотационного обогащения руд осуществляли аналогично примеру 6 с тем отличием, что ультразвуковую обработку эмульсии проводили при акустической мощности ультравзука 420 Вт, а количество вспенивателя составляло 40% масс. от массы собирателя. При этом вспенивающая способность составила 1,78 мл/мл, устойчивость пен, определяемая по скорости разрушения пены, – 0,097 мл/с, влажность пены – 0,28 мл/мл. (см. таблица 2, пример 8).

ПРИМЕР №9.

Способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижение влажности пены) для флотационного обогащения руд осуществляли аналогично примеру 6 с тем отличием, что ультразвуковую обработку эмульсии проводили при акустической мощности ультразвука 168 Вт, а количество вспенивателя составляло 15% масс. от массы собирателя. При этом вспенивающая способность составила 1,71 мл/мл, устойчивость пен, определяемая по скорости разрушения пены, – 0,115 мл/с, влажность пены – 0,31 мл/мл. (см. таблица 2, пример 9). Из данных таблицы 2 примера 9 следует, что при указанном режиме ультравузковой обработки вспенивающая способность и устойчивость пены снизились, влажность пены возросла, что свидетельствует об ухудшении характеристики пены.

ПРИМЕР №10.

Способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижение влажности пены) для флотационного обогащения руд осуществляли аналогично примеру 6 с тем отличием, что ультразвуковую обработку эмульсии не проводили, а количество вспенивателя составляло 30% масс. от массы собирателя. При этом вспенивающая способность составила 1,66 мл/мл, устойчивость пен, определяемая по скорости разрушения пены, – 0,117 мл/с, влажность пены – 0,32 мл/мл. (см. таблица 2, пример 10). Из данных таблицы 2 примера 10 следует, что без использования ультравузковой обработки вспенивающая способность и устойчивость пены снизились, влажность пены возросла, что свидетельствует об ухудшении характеристики пены.

Таблица 2

Оценка вспенивающей способности, устойчивости и влажности пенообразующей композиции (эмульсия собирателя солянокислого амина и вспенивателя полиэтиленгликоля), обработанных ультразвуком

№	Акустическая мощность, Вт	Количество вспенивателя, % масс	Вспенивающая способность (отношение объёма образованной пены к объёму пропущенного газа), мл/мл	Устойчивость пен (средняя скорость разрушения пены), мл/с	Влажность пены, мл/мл
6	252	20	1,76	0,110	0,29
7	336	30	1,76	0,106	0,26
8	420	40	1,78	0,097	0,28
9	168	15	1,71	0,115	0,31
10	Без УЗ-обработки	30	1,66	0,117	0,32

Из анализа данных таблиц 1 и 2 следует, что осуществление способа улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов, состоящих из собирателя и вспенивателя, согласно формуле изобретения (примеры 1-3 и 6-8) повышают вспенивающую способность, устойчивость пены и снижают влажность пены для флотационного обогащения руд. В свою очередь улучшение характеристик пенообразующих композиций флотореагентов приводит к повышению эффективности процесса флотационного обогащения руд и снижению затрат на отделение флотоконцентрата от жидкой фазы и сушку продукта флотации.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Сорокин М.М. Флотационные методы обогащения. Химические основы флотации. Учебное пособие. Москва. 2011. С. 363.

2. Можейко Ф.Ф., Поткина Т.Н., Гончарик И.И., Войтенко А.И., Шевчук В.В. Действие реагентов-пенообразователей на процесс флотации фосфоритовых руд // Труды БГТУ. Химия и технология неорганических веществ. 2012. №3.

3. Уляшова П.А., Вахрушев В.В. Изучение пенообразующей способности растворов солянокислого амина и устойчивости образующихся пен // Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. 2018. №3.

4. Мунин Д.А., Вахрушев В.В., Пойлов В.З. Оценка вспенивающей способности и устойчивости пен раствора солянокислого амина после ультразвуковой обработки // Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. 2015. №4.

5. Буров В.Е., Галлямов А.Н., Федотова О.А., Пойлов В.З. Влияние ультразвуковой обработки на вспенивающую способность раствора солянокислого амина // Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. 2020. №4.

Способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов для флотационного обогащения руд, включающий приготовление раствора собирателя солянокислого амина, ультразвуковую обработку длительностью не более 150 с, отличающийся тем, что к раствору собирателя добавляют реагент-вспениватель, проводят перемешивание эмульсии реагентов и полученную эмульсию обрабатывают ультразвуком мощностью 252-420 Вт, при этом в качестве реагента-вспенивателя используют триэтиленгликоль или полиэтиленгликоль в количестве 20-40 % от массы собирателя.

Предложенное изобретение относится к способу флотации угольного шлама, в частности к флотационному способу обработки угольного шлама с применением солесодержащей отработанной воды, который можно применять в области очистки солесодержащей отработанной воды и флотации угля, а также удаления золы. Способ флотации включает следующие этапы: подачу флотируемого угольного шлама, агента собирателя и агента пенообразователя в устройство предварительной обработки рудной пульпы; подачу углехимической промышленной солесодержащей отработанной воды, сбрасываемой углехимическим предприятием углехимической промышленности в качестве разбавляющей воды в устройство предварительной обработки рудной пульпы для смешивания друг с другом, чтобы завершить минерализацию; выполнение операции грубой флотации на минерализованной рудной пульпе, выполнение операции тонкой флотации на продукте, полученном после операции грубой флотации, и использование анализатора зольности для оценки зольности окончательных хвостов, выгрузку продукта окончательных хвостов через трубопровод k и последующую подачу в напорный фильтр для обезвоживания; выгрузку отфильтрованного материала m в виде готового, отвечающего требованиям, обогащенного продукта после обезвоживания напорным фильтром.

Частицы происходящего из угля твердого углеводорода // 2769856

Изобретение относится к угольной промышленности и охране окружающей среды и может быть использовано при получении топлива. Частицы происходящего из угля твердого углеводорода получены из источника угля, содержащего составное вещество, включающее твердую матрицу и захваченное минеральное вещество в указанной матрице.

Сульфонированные модификаторы для пенной флотации // 2766211

Группа изобретений относится к улучшенным способам пенной флотации и композициям для пенной флотации, в частности для выделения целевых продуктов из минеральных руд, требующих тонкого измельчения. Барботажная композиция для пенной флотации содержит: среду; руду оксида металла, выбранную из калийной руды, угля, руды оксида металла, известняка, глины, песка, гравия, диатомита, каолина, бентонита, кремнезема, барита, гипса, талька, циркона, флюорита и любой их комбинации и содержащую пустую породу и целевой продукт; коллектор, сульфонированный полимер, который имеет средневесовую молекулярную массу от примерно 300 г/моль до примерно 100000 г/моль и содержит остаток сульфонированного винилового спирта, сульфонированного акриламида, сульфометилированного акриламида, 2-акриламидо-2-метилпропансульфоната, стиролсульфоната или любую их комбинацию.

Колонный сепаратор и способ на основе минерализационно-флотационной сепарации // 2763871

Предложенная группа изобретений относится к колонному сепаратору и способу на основе минерализационно-флотационной сепарации, может использоваться для технологии переработки минерального сырья в области флотации. На верхней части бака для перемешивания установлен электродвигатель, вал которого по вертикали входит в бак и оснащен мешалкой.

Саморегулируемая флотационная установка // 2761527

Изобретение относится к области машиностроения, приборостроения, строительной индустрии и предназначено для очистки промышленных и бытовых сточных вод от загрязняющих веществ. Саморегулируемая флотационная установка содержит корпус с патрубками подвода загрязненной воды, отвода очищенной воды, флотатор, устройство удаления пены с приводом вращения и кольцевой пеносборник.

Способ получения бериллиевого концентрата из флюорит-бертрандит-фенакитовых руд // 2760659

Предложенное изобретение относится к области флотационного обогащения бериллийсодержащих руд и может быть использовано для получения бериллийсодержащего концентрата высшего сорта с относительно низким содержанием фтора из флюорит-бертрандит-фенакитовых руд. Способ включает сепарацию руды, дробление, измельчение, флотацию бериллия жирнокислотным собирателем и керосином с применением флотореагентов, в том числе включающих сочетание полифосфатов натрия (гексаметафосфата, триполифосфата, пирофосфата), едкого натра или соды, фтористого натрия.

Способ и устройство для прямого извлечения ценных минералов в виде агрегатов, состоящих из пузырьков и твердых частиц // 2756061

Изобретение относится к области извлечения минерального сырья за счет флотации, а именно к способу и устройству для извлечения гидрофобных частиц из пульпы, состоящей из воды, гидрофобных частиц и гидрофильной компоненты. Пульпу подвергают воздействию потока газа для обеспечения прилипания пузырьков к гидрофобным частицам.

Способ переработки упорных углистых золотосодержащих руд // 2751395

Изобретение относится к металлургии цветных и драгоценных металлов, в частности, переработке упорных углистых руд, содержащих золото и серебро. Способ включает флотационное обогащение измельченной руды и последующее сорбционное цианирование полученного флотационного концентрата.

Сульфонированные модификаторы для пенной флотации // 2750556

Предложенная группа изобретений относится к способам, модификаторам и композициям для пенной флотации, в частности, для выделения целевых продуктов из минеральных руд, требующих тонкого измельчения. Барботажная композиция для пенной флотации содержит среду, руду оксида металла, содержащую пустую породу и целевой продукт, аминный коллектор, содержащий C12-C24 жирный амин, C12-C24 жирный диамин, C6-C13 простой эфирамин, C6-C13 простой эфирдиамин или любую их комбинацию и модификатор, содержащий один или более сульфонированных полимеров.

Способ обработки магнетитовой руды и композиция коллектора // 2747766

Предложенная группа изобретений относится к способу обработки магнетитовых руд коллектором, содержащим простой моноаминоалкиловый эфир. Способ обработки магнетитовой руды, содержащей менее 15 мас.% кремнезема от полного содержания твердых веществ в руде, включает стадию пенной флотации в присутствии композиции коллектора, содержащей 80-100 мас.% по меньшей мере одного моноаминоалкилового эфира, менее 20 мас.% диаминоалкилового эфира, от общей массы всех аминовых компонентов.

Способ флотационного извлечения меди и молибдена // 2775219

Изобретение относится к области обогащения руд цветных металлов и может быть использовано при флотационном обогащении медно-молибденовых руд. Способ флотационного извлечения меди и молибдена из медно-молибденовых руд включает последовательное кондиционирование пульпы в присутствии депрессора, основного собирателя и композиционного реагента, введение вспенивателя и выделение сульфидов меди и молибдена в пенный продукт. В качестве композиционного реагента используют смесь тонкоэмульгированного раствора керосина с диизобутилдитиофосфинатом, обладающим селективными свойствами по отношению к сульфидам меди и молибдена. Соотношение керосина и диизобутилдитиофосфината составляет от 0,5:1 до 1:2. Технический результат - повышение селективности извлечения меди и молибдена в коллективный концентрат с одновременным улучшением его качества за счет повышения в нем содержания извлекаемых металлов и снижения количества железосодержащих сульфидов (пирита и пирротина). 1 табл., 6 пр.