Способ и реагент для отделения мелко раздробленных титанжелезосодержащих примесей от каолина
Изобретение относится к реагенту для обогащения руды, содержащему алкилгидроксамовую кислоту, представленную формулой R-C(=O)N(R”)-OM, где R представляет собой линейный или разветвленный C2-C18алкил, R” представляет собой Н и М представляет собой водород, и неионное поверхностно-активное вещество, выбранное из группы, состоящей из этоксилированных спиртов, сложных эфиров, этоксилированных кислот, этоксилированных (алкил)фенолов, алканоламидов, сополимеров полиэтиленоксида и их смесей, где соотношение неионного поверхностно-активного вещества и алкилгидроксамовой кислоты составляет от 1:20 до 1:1 по весу, а также к способам селективного отделения примесей. Технический результат заключается в достижении более высокой эффективности обогащения. 3 н. и 31 з.п. ф-лы, 1 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к способу и реагенту для обработки коммерчески важных минеральных рудных тел, например каолиновой глины, для их осветления удалением окрашенных примесей, более конкретно к реагенту на основе гидроксамата и способу, использующему этот реагент для повышения эффективности отделения окрашенных примесей от каолиновой глины с использованием процессов обогащения, например селективной флокуляции или флотации.
Уровень техники изобретения
Необработанный каолин добывают из осадочных месторождений, обнаруженных в таких местах, как штат Джорджия в США и Бразилия. Каолин, содержащий, главным образом, насыщенный минеральными веществами каолинит, очень широко используют в качестве покровного материала и наполнителя для бумаги. В США производство каолинового пигмента составило в 2003 году почти 7,5 миллиона тонн, что дало доход, оцененный приблизительно суммой, близкой к 1,6 биллиона $. Повышение чистоты каолина для дальнейшего использования с целью получения продуктов высшего качества с точки зрения степени белизны имеет особое значение. Тенденция бумажного рынка направлена на производство бумаги более тонких сортов, имеющей те же самые свойства, что и более плотная бумага в отношении мутности и точности воспроизведения, что приводит к разработке двух сортов каолина, которая растет с большой скоростью. Два сорта представляют собой (1) разработанный тип каолина с узким распределением частиц и (2) полированный каолин, причем оба типа должны обладать блеском высшего качества (90-91 GE Brightness). Для достижения блеска такого уровня необходимо удалять из каолина окрашенные минеральные примеси, например примеси на основе титана и железа.
Имеются два способа обогащения, используемые в промышленности для удаления примесей, например способы, основанные на классификации по размерам, магнитном разделении, флотации и селективной флокуляции. С помощью этих способов обогащения, относящихся к влажным способам, удаляют окрашенные примеси на основе титана и железа. На первой стадии необработанный каолин сначала диспергируют в воде, удаляют песок (способом, с помощью которого удаляют грубые частицы и примеси размером более 37-44 микрон), а затем образующуюся взвесь подвергают обогащению.
Примеси титана и железа, например рутил, анатаз, гематит и пирит, могут иногда проявлять слабую магнитную восприимчивость. В таких случаях для удаления магнитных частиц может быть использован способ магнитной восприимчивости высокой интенсивности (HIMS). Однако этот способ не является достаточно эффективным для захвата магнитных частиц субмикронных размеров, и поэтому ограничивает возможности магнитного разделения для производства каолина с высоким блеском.
Другим способом удаления окрашенных титан-железо-содержащих примесей является пенная флотация. В этом случае обесцвеченные примеси селективно гидрофобизуют добавкой коллектора. Примеры таких коллекторов включают жирные кислоты, например жирные кислоты таллового масла, алкилсульфонаты, алкилгидроксаматы (AHX) и их смеси. После добавления коллектора взвесь подвергают обработке реагентами или смешивают перед флотацией. После обработки реагентами гидрофобизованные частицы поднимаются к поверхности, поверхности раздела вода/воздух, пропусканием пузырьков воздуха, инжектируемых на дно флотационной ячейки. Патенты США, описывающие удаление окрашенных примесей флотацией, включают патенты США № 3979282; 3450257; 4472271; 4492628; 4629556; 5522986; 5685899 и 5810998. Разновидности пенной флотации, использующей переносчики частиц, например карбонат кальция, описаны в патенте США № 2990958.
Патент США № 4871466 описывает способ получения алкилгидроксамовых кислот в качестве коллекторов, а каждый из патентов США, № 4629556 и 6378703, описывает способ пенной флотации для обогащения каолина с использованием алкилгидроксамовых кислот.
Селективная флокуляция является другим хорошо известным способом обогащения. Обычно флокулянт сначала адсорбируют на минеральных частицах и с его помощью соединяют частицы, имеющие одинаковый состав, и, таким образом, связывают частицы вместе. Затем агрегаты связанных частиц образуют агрегаты большего размера или хлопья, которые выпадают из суспензионной среды под действием силы тяжести. В качестве флокулянтов могут выступать природные вещества, например крахмал, гуаровая смола и альгинаты или синтетические полимеры, например полиакриламиды, полиакрилаты и полиэтиленоксиды. Селективная флокуляция является эффективным способом для перевода чистых минералов в ультрачистые, которая слабо соответствует обычным способам обогащения, таким как флотация и магнитное разделение. В промышленности известно успешное применение селективной флокуляции к смесям чистых минеральных частиц, например каолиновым глинам, железосодержащим минералам, фосфатам, поташу, медным рудам и углю.
Селективная флокуляция включает в себя активацию примеси поливалентными катионами, как описано в патентах США № 3371988; 3701417; 3837482 и 3862027, обработкой солями аммония, как описано в патенте США № 4604369, или жирными кислотами и поливалентными катионами (патент США № 5535890), а также селективную флокуляцию примесей заряженными анионными водорастворимыми полимерами, обычно полиакриламидами.
В частности, патент США № 5535890 раскрывает способ селективной флокуляции для очистки каолиновой глины, содержащей окрашенные примеси, который включает в себя селективную флокуляцию окрашенных примесей в виде плотной, густой, окрашенной, серовато-коричневой массы, отделяющейся в виде нижнего слоя и белого слоя очищенного каолина с малым количеством окрашенных примесей. Используемые реагенты включают в себя типичные диспергаторы, например силикат натрия, полиакрилат натрия, гексаметафосфат натрия, двухвалентные ионы металлов, жирные кислоты и высокомолекулярный анионный полимер. Недостатком способа является низкая степень извлечения или выход.
Каждый из патентов США, № 6390301 и 6041939, описывает схожий способ обогащения каолина способом селективной флокуляции, использующий алкилгидроксамовую кислоту и флокулирующий агент.
Патент США № 6200377 раскрывает усовершенствованный способ обогащения неочищенного каолина, который содержит минералы, образующие хелатные комплексы с гидроксаматами. Использование кремнийсодержащих соединений в сочетании с гидроксаматами приводит к более эффективному разделению минералов, способных хелатировать с гидроксаматами. Кроме того, описано добавление кремнийсодержащих соединений для увеличения степени взаимодействия гидроксаматов с хелатируемыми минералами, что приводит к более эффективному обогащению.
Селективная флокуляция была также использована для обогащения других смесей минеральных частиц. Железосодержащие руды, в частности таконит, в промышленности обрабатывают, используя селективную флокуляцию. Железосодержащую руду растирают, а затем диспергируют вместе с каустической содой и силикатом натрия. Диспергированную измельченную смолу затем селективно флокулируют с флокулянтом на основе кукурузного крахмала для отделения гематита, минерала оксида железа.
Фосфатные минералы обогащают, используя селективную флокуляцию, для освобождения их от соединенных с ними глин, как описывают в патенте США № 2660303. Поташ также обогащают селективной флокуляцией с использованием анионного полиакриламидного флокулянта и/или этоксилированнного алкиламино-алкилгуанидинового комплекса. Другой способ селективной флокуляции для обогащения щелочных карбонатных минералов, фосфатных минералов, цеолитов и боксита описан в патенте США № 5535890. В соответствии с этим способом для модификации минеральной суспензии используют жирные кислоты и поливалентные катионы. Другой способ обогащения включает выщелачивание каолиновой глины с помощью реагентов, восстанавливающих железо, например цинка или гидросульфита натрия. Однако этот способ выщелачивания ограничен только удалением примеси, содержащей железо. Другие известные выщелачивающие реагенты и/или способы в настоящее время экономически нерентабельны для удаления примесей титана.
Из-за ограничений этих различных способов обогащения с целью отделения некоторых минералов из смесей минералов, например обесцвеченных примесей в каолиновых глинах, в промышленности возникла необходимость в способе, являющемся более эффективным и практичным.
Сущность изобретения
Следовательно, задачей настоящего изобретения является предоставление новых усовершенствованных реагентов и способов обогащения минералов с применением новых реагентов для достижения более высокой эффективности обогащения. Также ожидается, что некоторые типы источников неочищенного каолина, которые в настоящее время не поддаются обработке имеющимися реагентами и способами, могут быть обработаны новыми реагентами, являющимися предметом настоящего изобретения.
Настоящее изобретение направлено на создание новых реагентов для обогащения руды, содержащих алкилгидроксамовую кислоту или ее соль и неионное поверхностно-активное вещество. Новые реагенты обеспечивают повышенную селективность при удалении примесей из минеральных субстратов.
Конкретно, данное изобретение предоставляет смеси алкилгидроксамата (гидроксамовой кислоты и/или ее солей) и нейтральных неионных поверхностно-активных веществ, которые преимущественно и более эффективно активируют или адсорбируются на окрашенных примесях, таким образом увеличивая интенсивность разделения. Их, последовательно, или разделяют флотацией при использовании воздуха или азота в обычной флотационной ячейке или в ячейке колончатого типа, или флокулируют с помощью высокомолекулярного органического флокулянта, например анионного полиакриламида или гидроксамированного полиакриламида в гидросепараторе или устройстве типа загустителя.
Настоящее изобретение обеспечивает улучшенный способ обогащения минералов, образующих хелатные соединения с гидроксаматом, например, содержащих титан, медь, железо, олово, марганец, иттрий, церий, лантан, ниобий, кальций или тантал.
В этом качестве настоящее изобретение направлено на разработку способа обогащения минеральных субстратов с использованием реагента, содержащего алкилгидроксамовую кислоту или ее соль и неионное поверхностно-активное вещество и органический флокулянт для отделения нежелательных примесей способом селективной флокуляции или пенной флотации.
Подробное описание изобретения
В соответствии с настоящим изобретением реагент содержит смесь алкилгидроксамовой кислоты или ее соли и неионного поверхностно-активного вещества.
Алкилгидроксамовая кислота или ее соль представлены формулой: R-C(=O)N(R")-OM, где R представляет собой линейную или разветвленную C2-C18 алкильную, линейную или разветвленную C2-C18 алкенильную, C6-C20 арильную или замещенную арильную, C7-C26 аралкильную или замещенную аралкильную группу; R" представляет собой H, C1-C12 алкильную или аралкильную группу; M представляет собой водород, щелочной металл или катион аммония, представленный как N+ (A, B, C, D), где каждый из A, B, C и D соответственно представляет собой H или C1-C6 алкильный или бензильный радикалы. В предпочтительном осуществлении R является линейной или разветвленной C8-C10 алкильной группой; R"=H и каждый из A, B, C и D представляют собой H.
Алкилгидроксамовая кислота или соль гидроксамовой кислоты (AHX) могут быть получены любым известным в данной области способом, один из примеров которого описан в патенте США № 4871466, который полностью включен в настоящее описание.
Неионным поверхностно-активным веществом может быть любое неионное поверхностно-активное вещество. Перечень коммерчески доступных неионных поверхностно-активных веществ может быть найден в McCutcheon's Emulsifiers and Detergents International Vol. I (2003). Предпочтительные неионные поверхностно-активные вещества включают этоксилированные спирты, этоксилированные кислоты, сложные эфиры, этоксилированные амины, этоксилированные (алкил)фенолы, сополимеры полиэтиленоксида, алканоламиды и их смеси. Предпочтительные примеры этоксилированных спиртов, подходящих для применения, в настоящем изобретении включают, но не ограничены этоксилированными С9-С20 линейными спиртами. Предпочтительные примеры этоксилированных кислот включают, но не ограничены этоксилатами С8-С20 алифатических кислот. Предпочтительные примеры этоксилированных (алкил)фенолов включают, но не ограничены этоксилированными (алкил)фенолами, имеющими формулу R-Ph-O(CH2CH2O)xH, где R=H или C1-C15, x=1-20, особенно предпочтительны этоксилированные (алкил)фенолы, включающие вещества с R=C9. Примером таких предпочтительных этоксилированных алкилфенолов является нонилфенол. Предпочтительные примеры сложных эфиров, полезных для настоящего изобретения, включают, но не ограничены сложными эфирами, образованными из линейных или разветвленных моно- или многоатомных спиртов и алифатических или ароматических кислот, примеры которых включают С10-C20алкиловые сложные эфиры гликоля или глицерина и С10-С20аллиловые сложные эфиры сорбитана или сорбита, например моноолеат сорбитана. Необязательно сложные эфиры могут быть этоксилированы, например, в этоксилированный моноолеат сорбитана. Предпочтительные примеры этоксилированных аминов включают, но не ограничены этоксилированными С10-С20 алифатическими аминами, а предпочтительные алканоламиды включают, но не ограничены диэтаноламидами С8-С20 алифатических кислот.
Соотношение (весовое) неионного поверхностно-активного вещества и гидроксамата в реагенте настоящего изобретения находится в диапазоне от приблизительно 1:100 до предпочтительно 100:1 и предпочтительно от приблизительно 1:20 до приблизительно 1:1.
Реагент для обогащения руды в соответствии с настоящим изобретением может дополнительно содержать длинноцепочечную жирную кислоту, например жирную кислоту таллового масла или природного или синтетического сульфоната. В реагентах, которые дополнительно содержат длинноцепочечную жирную кислоту, соотношение (весовое) гидроксамовой кислоты или ее соли и длинноцепочечной жирной кислоты предпочтительно от приблизительно 1:10 до приблизительно 10:1 и более предпочтительно от приблизительно 2:1 до приблизительно 1:2. Новые минеральные технологические реагенты для обогащения в соответствии с настоящим изобретением могут быть получены смешиванием алкилгидроксамовой кислоты или соли гидроксамовой кислоты с неионным поверхностно-активным веществом в любом подходящем сосуде до получения однородно перемешанного продукта. Температуру перемешивания определяют эффективностью разжижения в процессе перемешивания. Часто перемешивание можно проводить при 25°С, хотя для ускорения разжижения в тех случаях, когда температура плавления поверхностно-активного вещества выше 25°С, может быть необходимым нагревание. Весовое соотношение поверхностно-активного вещества и гидроксамата или соли гидроксамовой кислоты в реагенте настоящего изобретения составляет величину от приблизительно 1:100 до приблизительно 100:1 и предпочтительно от приблизительно 1:20 до приблизительно 20:1.
Обогащение минералов
Настоящее изобретение дополнительно направлено на способ селективного отделения примесей из мелко раздробленной смеси минеральных частиц, например каолиновой глины. Способ включает последовательные стадии кондиционирования водной взвеси смеси минеральных частиц добавлением к ней реагента в количестве, составляющем от приблизительно 0,1 фунта до приблизительно 10 фунтов на тонну смеси, причем реагент содержит алкилгидроксамовую кислоту или ее соли и неионное поверхностно-активное вещество. Соотношение неионного поверхностно-активного вещества и гидроксамовой кислоты или ее соли в реагенте находится в диапазоне предпочтительно от приблизительно 1:100 до приблизительно 100:1. Кондиционированную взвесь затем подвергают процессу минерального обогащения, когда примеси отделяют от мелко раздробленной смеси.
Селективная флокуляция
В предпочтительном осуществлении данное изобретение направлено на улучшение способа, использующего селективную флокуляцию для обогащения минеральных рудных тел. Рудное тело может быть любым рудным телом, из которого могут быть удалены примеси, хелатируемые гидроксаматом, например оксиды железа и титана. Примеры таких рудных тел включают, но не ограничены обычной каолиновой глиной, полученной из глиняного пояса восточной Джорджии, которая может содержать приблизительно 3,0% по массе или более примесей TiO2. В первую очередь, рудное тело измельчают и диспергируют в воде в присутствии диспергирующего агента, например силиката натрия, гексаметафосфата натрия и/или органических диспергирующих агентов, подобных полиакрилату и комбинациям на его основе в дозировке между 1-10 фунтов на тонну. Предпочтительным диспергирующим агентом в данном изобретении является силикат натрия. Для достижения рН в диапазоне 5-12, предпочтительно 8-10,5, может быть добавлен модификатор рН. В качестве технологической добавки может быть также добавлена неорганическая соль. Примеры таких неорганических солей включают, но не ограничены хлоридом кальция, хлоридом натрия и хлоридом аммония. Перемешивание глины с водой проводят при содержании 40-70 вес.% твердого вещества, предпочтительно 50-65 вес.% твердого вещества, с использованием высокоэнергетических устройств, хорошо известных в промышленности. Усовершенствованный реагент в соответствии с настоящим изобретением, содержащий алкилгидроксамат (АНХ) и неионное поверхностно-активное вещество, добавляют при перемешивании глины с водой для того, чтобы обеспечить полную адсорбцию на частицах примесей. Полная адсорбция/активация алкилгидроксаматного реагента обеспечивается обработкой (кондиционированием) руды реагентами перед флотацией с использованием эффективного диспергатора, работающего при высокой скорости, и увеличением температуры взвеси. Обработанную взвесь подвергают процессу специфического обогащения, как будет описано ниже. В особо предпочтительном осуществлении доза реагента в настоящем изобретении находится в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 10 фунтов на тонну и предпочтительно от приблизительно 2 до приблизительно 5 фунтов на тонну диспергированного минерального рудного тела.
Способ флотации
Отделение примесей флотацией может быть проведено способами, хорошо известными специалистам в данной области, например, как описано в патенте США №4629556. В дополнительном предпочтительном осуществлении реагент в соответствии с настоящим изобретением добавляют на любой стадии перед или в процессе стадии флотации. Доза добавляемого реагента находится в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 20 фунтов на тонну и предпочтительно от приблизительно 1 до приблизительно 5 фунтов на тонну и наиболее предпочтительно от приблизительно 2 до приблизительно 4 фунтов на тонну каолина или минеральной смеси.
Неожиданно обнаружено, что совмещение реагента на основе алкилгидроксамовой кислоты или соли гидроксамовой кислоты с неионным поверхностно-активным веществом усиливает активацию минеральных примесей, таким образом приводя к повышенной эффективности разделения, как это показано в примерах, приведенных ниже.
Настоящее изобретение дополнительно проиллюстрировано следующими нелимитирующими примерами, которые объясняют некоторые осуществления.
Примеры
Пример А
Приготовление смесей гидроксамат/неионное поверхностно-активное вещество
22,5 вес. ч. С8-С10-алкилгидроксамовой кислоты, полученной, как описано в патенте США №4871466, помещают в подходящий стеклянный контейнер, снабженный магнитной мешалкой и магнитным перемешивающим устройством. Затем добавляют 2,5 вес. ч. неионного поверхностно-активного вещества, как показано в таблице I, и перемешивают до получения однородного прозрачного раствора. Типичный продукт содержит 29,6 вес.% гидроксамовой кислоты.
Примеры 1-10. Селективная флокуляция.
В этих примерах используют образец типичной некондиционированной глины, поставляемой в существующую промышленную флокуляционную установку, находящуюся в восточной части глиняного пояса штата Джорджия. Загружаемый материал состоит из различных смешанных партий шахтных руд.
Загружаемая руда, использованная в этих примерах, содержит приблизительно 2,5% TiO2 по массе и характеризуется распределением частиц по размерам, представляющим приблизительно на 90% частицы, меньшие по размерам чем 2 микрона. Полученный материал содержит 19,2% влаги. Добавки реагентов в этих примерах рассчитывают на сухую массу, хотя указаны и другие варианты.
Весь образец размалывают и гомогенизируют, используя лабораторную молотковую мельницу с 1/4-дюймовой разгрузочной колосниковой решеткой. Измельченную смолу тщательно перемешивают обработкой на конус и делением на четыре части и далее расщепляют на образцы для контрольной загрузки с использованием ротационного расщепителя. Массу образцов для контрольной загрузки подгоняют к 300 г в расчете на основной компонент, основываясь на содержании исходной влаги в образце каолиновой глины.
Для каждого опыта произвольно выбранный опытный обрaзец перемешивают (или перемешивают глину с водой) в Waring блендере при номинальном содержании сухого вещества, равном 60%. В следующих примерах используют диспергирующий агент, силикат натрия, в дозе 1,0 кг/тонну и 0,25 кг/тонну NaOH для получения взвеси с pH, равным приблизительно от 8,5 до 9,0. Фиксированное время перемешивания глины с водой составляло 6 минут.
В следующих примерах взвесь глины, перемешанной с водой, подвергают обработке реагентами при том же содержании сухого вещества (60% сухого вещества), что и получено в вышеописанном примере A, в течение еще 10 минут при наиболее высоких параметрах скорости на Waring блендере (приблизительно 10000 об/мин). Дозировка этого реагента равна 3,0 фунт/тонну. pH обработанной взвеси руды поддерживают между 8,5 и 9,0. При необходимости для регулирования рН до упомянутого выше интервала значений используют раствор каустической соды (10% по массе). Температура взвеси после обработки находится в диапазоне 40-70°C.
После стадии обработки взвесь каолиновой глины разбавляют до концентрации, равной 25% на сухое вещество, и переносят в лабораторный стакан на 2 л для осаждения. Суспензию медленно перемешивают при низкой скорости перемешивания (200-400 об/мин). Соответствующее количество (10-20 грамм на тонну) высокомолекулярного полиакриламидного флокулянта (в концентрации, равной 0,025%) вносят в перемешиваемую взвесь контролируемым образом, таким образом, чтобы дать возможность гидрофобным окрашенным минеральным примесям селективно флокулировать и оседать на дно стакана в виде отдельной формированной фазы.
Время оседания было зафиксировано и составляло 30 минут, что позволяет осадить большую часть окрашенных минеральных примесей. После оседания оставшуюся суспендированную в виде взвеси каолиновую глину откачивают и отделяют от выпавшей массы окрашенных примесей. Образующуюся глинистую суспензию взвешивают, отбирают пробы для определения процента сухого вещества и расчета выхода. Кроме того, из образующейся глинистой суспензии отбирают пробы для проведения анализа на содержание TiO2 и Fe2O3, что необходимо для определения чистоты. Таблица I демонстрирует результаты применения неионного поверхностно-активного вещества (Ethox, Ethox Chemicals, Greenville, South Carolina; Tergitol, Dow Chemical Co., Midland, Michigan; Neodol, Shell Oil Corp., Houston, Texas; Sulfonic, Huntsman Polymers Corp., Salt Lake City, Utah; Genepol, Stepan Corp., Northfield, Illinois) в сочетании с алкилгидроксамовой кислотой на эффективность удаления примеси TiO2.
| Таблица I. Обогащение селективной флокуляцией | |||||
| Опыт | Название поверхностно-активного вещества | Состав поверхностно-активного вещества | ГЛБ (НLB) поверхностно-активного вещества | Выход, % | TiO2, % |
| Контрольный | Поверхностно-активного вещества нет | 61,9 | 1,118 | ||
| Пример 1 | Ethox ML-5 | Этоксилированная жирная кислота MW-400 | 56,4 | 0,415 | |
| Пример 2 | Ethox ML-9 | Этоксилированная жирная кислота | 57,1 | 0,509 | |
| Пример 3 | Ethox ML-14 | Этоксилированная жирная кислота | 57,0 | 0,375 | |
| Пример 4 | Tergitol 15-S-3 | Этоксилированный вторичный С11-С15 спирт | 8,30 | 58,1 | 0, 420 |
| Пример 5 | Tergitol 15-S-9 | Этоксилированный вторичный С11-С15 спирт | 13,10 | 57,8 | 0,399 |
| Пример 6 | Neodol 23-3 | Этоксилированный первичный С12-С13 спирт | 7,90 | 59,7 | 0,462 |
| Пример 7 | Neodol 91-6 | Этоксилированный первичный С9-С11 спирт | 12,50 | 55,0 | 0,375 |
| Пример 8 | Sulfonic N-95 | Этоксилированный нонилфенол | 12,90 | 56,3 | 0,465 |
| Пример 9 | Genapol-26-L-1 | Этоксилированный линейный спирт | 3,70 | 60,0 | 0,550 |
| Пример 10 | Sulfonic L-24-7 | Этоксилированный линейный спирт | 51,4 | 0,534 |
Примеры 11-12. Обогащение флотацией.
В этих примерах используют образец типичной некондиционированной глины, поставляемой в существующую промышленную флокуляционную установку, находящуюся в восточной части глиняного пояса штата Джорджия. Загружаемый материал состоит из различных партий шахтных руд.
Загружаемая руда, использованная в этих примерах, содержит приблизительно 2,5% TiO2 по массе и характеризуется распределением частиц по размерам, представляющим приблизительно на 90% частицы, меньшие по размерам чем 2 микрона. Полученный материал содержит 19,2% влаги. Добавки реагентов в этих примерах рассчитывают на сухую массу, хотя указаны и другие варианты.
Весь образец размалывают и гомогенизируют, используя лабораторную молотковую мельницу с ¼-дюймовой разгрузочной колосниковой решеткой. Измельченную смолу тщательно перемешивают обработкой на конус и делением на четыре части и далее расщепляют на образцы для контрольной загрузки с использованием ротационного расщепителя. Массу образцов для контрольной загрузки подгоняют к 300 г в расчете на основной компонент, основываясь на содержании исходной влаги в образце каолиновой глины.
Для каждого опыта произвольно выбранный опытный обрaзец перемешивают в Waring блендере при номинальном содержании сухого вещества, равном 60%. В этих примерах используют диспергирующий агент, силикат натрия, в дозе 1,0 кг/тонну и 0,25 кг/тонну каустической соды для получения взвеси с pH, равным приблизительно от 8,5 до 9,0. Фиксированное время перемешивания глины с водой составляло 6 минут.
Целью способа перемешивания глины с водой является диспергирование каолиновой глины и окрашенных минеральных примесей. Эффективное диспергирование является необходимым условием следующей стадии обработки руды. Предмет изобретения, реагенты в соответствии с настоящим изобретением обычно более эффективны в отношении селективной гидрофобизации поверхностного покрытия окрашенных минеральных примесей при их контакте с полностью диспергированной жидкой глиной. Окрашенные минеральные примеси затем селективно флотируют из содержимого гидрофобной каолиновой глины на следующей стадии разделения методом пенной флотации.
В следующих примерах взвесь глины с водой, отвечающей стандарту по содержанию сухого вещества (60% сухого вещества), перемешивают с реагентом настоящего изобретения еще в течение 10 минут при установочных параметрах Waring blender, соответствующих наивысшей скорости. Дозировка этого реагента равна 3,0 фунт/тонну. pH обработанной взвеси руды поддерживают между 8,5 и 9,0. При необходимости для регулирования рН до упомянутого выше интервала значений используют раствор каустической соды (10% по массе).
После проведения стадии обработки реагентами взвесь каолиновой глины разбавляют до содержания сухого вещества, равного 25%, и переносят в Denver, флотационную ячейку для разделения флотацией. В флотационную ячейку в контролируемом режиме пропускают воздух для отбора гидрофобных окрашенных примесей и отделяют (флотируют) их в пенную фазу.
Время флотации определяется полным завершением процесса (до тех пор, пока большая часть минеральных окрашенных примесей не будет удалена и пена не уменьшится до того уровня, на котором она не может быть эффективно удалена). Обычно для достижения полного завершения процесса требуется от 20 до 30 минут, как будет показано в следующих примерах.
После флотации взвешивают оставшуюся модернизированную глинистую суспензию в флотационной ячейке, отбирают пробы для определения содержания сухого вещества, необходимого для определения выхода продукта. Далее отбирают пробы продуктов глинистой суспензии для определения содержания TiO2 и Fe2O3.
В следующих примерах результаты испытаний на содержание TiO2 и Fe2O3 в продукте и массовый выход продукта используют для сравнения эффективности реагентов.
Те же самые тесты использованы в следующих трех примерах.
| Пример № | Реагент | Продукт | ||
| Выход | Определение | |||
| % | TiO2, % | Fe2O3,% | ||
| Контрольный В | Поверхностно-активное вещество не добавлялось | 46,4 | 0,827 | 1,055 |
| 12 | Ethox ML 5 | 62,8 | 0,448 | 1,156 |
| 13 | Ethox ML 5 | 53,0 | 0,341 | 1,106 |
1. Реагент для обогащения руды, содержащий алкилгидроксамовую кислоту, представленную формулой:
R-C(=O)N(R”)-OM,
где R представляет собой линейный или разветвленный C2-C18алкил, R” представляет собой Н, и М представляет собой водород, и неионное поверхностно-активное вещество, выбранное из группы, состоящей из этоксилированных спиртов, сложных эфиров, этоксилированных кислот, этоксилированных (алкил)фенолов, алканоламидов, сополимеров полиэтиленоксида и их смесей, где соотношение неионного поверхностно-активного вещества к алкилгидроксамовой кислоте составляет от 1:20 до 1:1 по весу.
2. Реагент для обогащения руды по п.1, где неионное поверхностно-активное вещество является этоксилированным спиртом.
3. Реагент для обогащения руды по п.2, где этоксилированные спирты выбраны из группы, состоящей из этоксилированных С9-С20 линейных спиртов.
4. Реагент для обогащения руды по п.3, где этоксилированные С9-С20 линейные спирты имеют гидрофильно-липофильный баланс в диапазоне от 3 до 14.
5. Реагент для обогащения руды по п.1, где неионное поверхностно-активное вещество является этоксилированной кислотой.
6. Реагент для обогащения руды по п.5, где этоксилированные кислоты выбраны из группы, состоящей из этоксилатов C8-C20 насыщенных и ненасыщенных алифатических кислот.
7. Реагент для обогащения руды по п.2, где неионные поверхностно-активные вещества являются этоксилированными (алкил)фенолами.
8. Реагент для обогащения руды по п.7, где этоксилированные (алкил)фенолы выбраны из группы, состоящей из этоксилированных (алкил) фенолов, имеющих формулу R-Ph-O(CH2CH2O)xH, где R=H, или C1-C15, x=1-20.
9. Реагент для обогащения руды по п.8, где этоксилированный (алкил)фенол является нонилфенолом.
10. Реагент для обогащения руды по п.1, где неионное поверхностно-активное вещество является сложным эфиром и, необязательно, этоксилированным.
11. Реагент для обогащения руды по п.10, где сложный эфир образован из линейных или разветвленных моно- или полигидроксильных спиртов и насыщенных или ненасыщенных алифатических или ароматических кислот.
12. Реагент для обогащения руды по п.11, где сложный эфир выбран из группы, состоящей из сложых С10-С20алкиловых эфиров гликоля, сложных C10-C20алкиловых эфиров глицерина, сложных С10-С20алкиловых эфиров сорбитана или сорбита, их этоксилатов и смесей на их основе.
13. Реагент для обогащения руды по п.1, дополнительно содержащий длинноцепочечную жирную кислоту или природный или синтетический сульфонат.
14. Реагент для обогащения руды по п.13, где соотношение гидроксамовой кислоты к длинноцепочечной жирной кислоте или природному или синтетическому сульфонату составляет от 2:1 до 1:2.
15. Реагент для обогащения руды по п.14, где длинноцепочечная жирная кислота представляет собой жирную кислоту таллового масла.
16. Способ селективного отделения примесей от мелко раздробленной смеси минеральных частиц, включающий последовательные стадии:
кондиционирования водной взвеси смеси минеральных частиц добавлением к ней количества реагента, составляющего от 0,045 до 4,53 кг (от 0,1 до 10 фунтов) на тонну смеси, причем реагент содержит алкилгидроксамовую кислоту, представленную формулой:
R-C(=O)N(R”)-OM,
где R представляет собой линейный или разветвленный C2-C18алкил, R” представляет собой Н и М представляет собой водород, и неионное поверхностно-активное вещество, выбранное из группы, состоящей из этоксилированных спиртов, сложных эфиров, этоксилированных кислот, этоксилированных (алкил)фенолов, алканоламидов, сополимеров полиэтиленоксида и их смесей, где соотношение неионного поверхностно-активного вещества к алкилгидроксамовой кислоте в реагенте составляет от 1:20 до 1:1 по весу для получения кондиционированной взвеси, и осуществления процесса минерального обогащения кондиционированной взвеси, где примеси отделяют от мелко раздробленной смеси.
17. Способ по п.16, где процессом минерального обогащения является процесс пенной флотации или процесс селективной флокуляции.
18. Способ селективного отделения примесей от каолиновой глины, содержащий последовательные стадии:
кондиционирования водной взвеси смеси частиц каолиновой глины добавлением к ней реагента в количестве от 0,045 до 4,53 кг (от 0,1 до 10 фунтов) на тонну каолиновой глины, где реагент содержит алкилгидроксамовую кислоту, представленную формулой:
R-C(=O)N(R”)-OM,
где R представляет собой линейный или разветвленный C2-C18алкил, R” представляет собой Н, и М представляет собой водород, и неионное поверхностно-активное вещество, выбранное из группы, состоящей из этоксилированных спиртов, сложных эфиров, этоксилированных кислот, этоксилированных (алкил)фенолов, алканоламидов, сополимеров полиэтиленоксида и их смесей, где соотношение неионного поверхностно-активного вещества к алкилгидроксамовой кислоте составляет от 1:20 до 1:1 по весу, для получения кондиционированной глинистой взвеси; и осуществления процесса минерального обогащения кондиционированной глинистой взвеси для отделения примесей от каолиновой глины.
19. Способ по п.18, где процесс минерального обогащения представляет собой процесс пенной флотации или процесс селективной флокуляции.
20. Способ по п.18, где количество реагента, добавляемого к каолиновой глине, находится в диапазоне от 0,907 до 2,268 кг (от 2 до 5 фунтов) на тонну каолина.
21. Способ по п.18, где неионное поверхностно-активное вещество является этоксилированным спиртом.
22. Способ по п.21, где этоксилированные спирты выбраны из группы, состоящей из этоксилированных C9-C20 линейных спиртов.
23. Способ по п.18, где неионное поверхностно-активное вещество имеет гидрофильно-липофильный баланс в диапазоне от 3 до 14.
24. Способ по п.18, где неионное поверхностно-активное вещество является этоксилированной кислотой.
25. Способ по п.24, где этоксилированная кислота выбрана из группы, состоящей из этоксилатов C8-C20 алифатических кислот.
26. Способ по п.18, где неионное поверхностно-активное вещество является этоксилированным (алкил)фенолом.
27. Способ по п.26, где этоксилированные (алкил)фенолы выбраны из группы, состоящей из этоксилированных (алкил)фенолов, имеющих формулу R-Ph-O(CH2CH2O)xH, где R=H, или C1-C15, x=1-20.
28. Способ по п.27, где этоксилированный (алкил)фенол является нонилфенолом.
29. Способ по п.18, где неионное поверхностно-активное вещество является сложным эфиром.
30. Способ по п.29, где сложный эфир образован из линейных или разветвленных моно- или полиспиртов и алифатических или ароматических кислот, возможно этоксилированных.
31. Способ по п.29, где сложный эфир выбран из группы, состоящей из сложных С10-С20алкиловых эфиров гликоля, сложных С10-С20алкиловых эфиров глицерина, сорбитана или сорбита и их смесей.
32. Способ по п.18, где реагент дополнительно содержит длинноцепочечную жирную кислоту или природный или синтетический сульфонат.
33. Способ по п.32, где соотношение гидроксамовой кислоты к длинноцепочечной жирной кислоте или природному или синтетическому сульфонату в реагенте составляет от 2:1 до 1:2.
34. Способ по п.33, где длинноцепочечная жирная кислота представляет собой жирную кислоту таллового масла.
