Коллектор для осуществления флотации карбонатов
Владельцы патента RU 2454282:
КАО КОРПОРЭЙШН, С.А. (ES)
САНТР Д'ЭТЮД Э ДЕ РЕШЕРШ ДЕ ФОСФАТ МИНЕРО (СЕРФОС) (MA)
Изобретение относится к коллектору для отделения, путем флотации, карбонатов и может быть использован для осуществления процесса флотации фосфорнокислых горных пород. Коллектор содержит по меньшей мере, один эфир фосфорной кислоты согласно формуле (I)
где
- R1 представляет собой Н, СН3 или С2Н5,
- R2 представляет собой группу, выбранную из 2-этилбутанола, 2-метилпентанола, 2-этилгексанола, 2-метилгептанола или их смесей,
- R3 представляет собой Н или подходящий катион, выбранный из щелочного металла, щелочноземельного металла, аммония, алкиламмония, алканоламмония или глюкаммония,
- k представляет собой число от 1 до 2, и
- n представляет собой число от 0 до 4.
Способ флотации карбонатов включает перемешивание измельченной фосфорнокислой породы с водой с образованием суспензии, введение в суспензию воздуха в присутствии коллектора, и отделение образующейся пены, вместе с содержащимися в ней карбонатами, а фосфаты остаются в виде хвостов флотации. Технический результат - повышение эффективности флотации. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 пр.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к коллектору для осуществления флотации карбонатов, содержащему определенные эфиры фосфорной кислоты. Указанный коллектор главным образом пригоден для осуществления процесса флотации фосфорнокислых горных пород.
Состояние предшествующего уровня техники
Удобрения являются природными или промышленно полученными химическими продуктами, которые вводят растениям в целях оптимизации их роста и развития их генетического потенциала или профиля; их в основном наносят на почву, чтобы они могли растворяться в почвенных водах и внедряться в систему растения через его корни; но их также можно наносить через поры.
Они обеспечивают три основных питательных вещества для развития растения в различных пропорциях (азот, фосфор и калий), вторичные питательные вещества (кальций, сера и магний), а иногда и питательные микроэлементы, которые также важны для питания растений (бор, марганец, железо, цинк, медь и молибден).
Фосфорнокислые породы обеспечивают основной источник для получения фосфорных удобрений и фосфатных химикатов. Более 75% фосфорнокислых пород являются породами морского происхождения, 10-15% имеют вулканическое происхождение, и только в небольших количествах обнаружено в птичьем помете.
Отложения фосфорнокислых пород широко распространены везде и по всему миру, хотя большая часть отложений сосредоточена в Северной Африке и на Ближнем Востоке (Марокко, Тунис, Иордания), а также в США, Китае и России.
Наиболее распространенными фосфатами являются фосфаты кальция, принадлежащие к группе апатитов (Ca5(PO4)3 (F, Cl, OH)). Другие фосфаты включают в себя минералы из группы крандаллита, а также из группы варисцита и штренгита, содержащих Al и Fe и соответствующих погодным условиям (вторичные фосфаты), хотя апатит является основным источником фосфора и фосфатов для изготовления удобрений.
Типичные спецификации фосфорнокислых пород для удобрения содержат:
<1% MgO
>30% P2O5
<4% SiO2
Основные фосфатные минералы группы апатитов включают в себя фторапатит, гидроксилапатит, карбонат-гидроксилапатит и франколит.
Флотация представляет собой процесс отбора, который в основном используют для приготовления сырьевых минеральных продуктов, в котором ценные минералы отделяют от минералов, не обладающих значительной ценностью. Примерами несернистых минералов, которые отделяют путем флотации, являются, например, апатит, флюорит, шеелит, кальцит и другие минералы солевого типа, касситерит и другие оксиды металлов, например, оксид титана и циркония, а также некоторые силикаты и алюмосиликаты.
Минерал, который может быть минералом сухого помола, но предпочтительно, мокрого помола, предварительно измельчают и образуют из него водную взвесь для флотации. Коллекторы обычно добавляют к минералу, часто в сочетании с пенообразующими веществами, а при необходимости, - с другими вспомогательными реагентами, такими как регуляторы, депрессоры (дезактиваторы) и/или энхансеры (активаторы), благоприятствующие отделению ценных минералов от нежелательных компонентов пустой породы при последующей флотации. Этим реагентам обычно дают в течение определенного времени воздействовать на тонко измельченный (приготовленный) минерал перед вдуванием воздуха в суспензию (флотацией) для генерирования пены на ее поверхности. В данном случае, коллектор отвечает за возникновение гидрофобизации поверхности минералов, таким образом, что эти минералы срастаются с газовыми пузырями, образованными в ходе нагнетания воздуха. Гидрофобизацию компонентов минерала осуществляют селективно, вследствие чего компоненты минерала, которые не должны флотироваться, не сцепляются с газовыми пузырями. Пену, содержащую минерал, отделяют и впоследствии готовят соответствующим образом. Целью флотации является получение ценного минерала из минералов с максимально возможным выходом, и одновременно для получения, в данном случае, максимально возможного обогащения.
Отбор слаборастворимых минералов, таких как апатит, флюорит, шеелит, кальцит и минеральные силикаты является относительно простым процессом. Однако отделение этих материалов друг от друга затруднен из-за их сходных поверхностных химических свойств.
Из-за того факта, что большинство фосфатных осадков в мире являются осадками, которые также содержат карбонаты, селективное отделение фосфатных минералов от карбонатов (кальцита, доломита, и т.д.), данный процесс изучался интенсивно.
Неионные, анионные и катионные поверхностно-активные вещества используют в качестве коллекторов в известных процессах для флотации апатита, как описано в «Sis, H., Chander, S. (2003). Реагенты, используемые при осуществлении флотации фосфорсодержащей руды: критический обзор. Minerals Engineering, 16(7), 577-585, Elsevier Science Ltd».
Известные анионные коллекторы представляют собой, например, насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты, особенно талловое масло и масляная кислота, жирные кислоты, эфиры фосфорной кислоты, особенно (не обязательно) алкоксилированные эфиры фосфорной кислоты, полученные из жирных спиртов или из смесей жирных спиртов, алкилсульфаты, особенно алкилсульфаты, полученные из жирных спиртов или из смесей жирных спиртов, алкиларилсульфонатов, алкилсульфосукцинатов, алкилсульфосукциматов и алкиллактилатов.
Известные катионные коллекторы представляют собой, например, первичные алифатические амины, в особенности амины жирного ряда, полученные из жирных кислот растительных и животных масел и жиров, а также определенные алкилзамещенные и гидрокси-алкилзамещенные алкилендиамины и водорастворимые добавки в виде кислых солей этих аминов.
Многие коллекторы вырабатывают свою собственную пену, пригодную для флотации, вследствие их поверхностно-активного характера. Тем не менее, также может являться необходимым формирование пены посредством специальных пенообразующих веществ или ее соответствующая модификация. Известные пенообразующие агенты для флотации представляют собой спирты с 4-10 атомами углерода, полипропиленгликоли, полиэтиленгликоль или полиэтиленгликолевые эфиры, терпеновые масла (хвойные масла) и тересиликовые кислоты. В дополнение, образующаяся пена подчас оказывается избыточной и очень стабильной, что затрудняет процесс флотации во флотационном резервуаре, поскольку избыточная пена может помешать в ходе последующего этапа формирования фосфорной кислоты из минерала. Однако при условии нормальной рециркуляции воды во флотационную машину, противовспениватель может накапливаться, препятствуя процессу флотации.
Модифицирующие реагенты, например, pH-регуляторы, активаторы для минерала, получаемого в среде пены или дезактиваторов для нежелательных минералов, содержащихся в пене, а если необходимо, также и диспергирующих добавок, можно добавлять к суспензиям, подвергаемым флотации, насколько это необходимо.
В дополнение, использование эфиров фосфорной кислоты и их этоксилированных производных для флотации минерала (апатита и других), хорошо известно специалистам в данной области техники. Таким образом, в патенте DE-A-1175623 описан способ осуществления флотации несернистых минералов, предпочтительно, фосфорита, апатита и/или оксидов железа, в которых в качестве анионных коллекторов используют соли сложных фосфорнокислых эфиров жирных спиртов. Однако в связи с тем фактом, что пена, образующаяся упомянутыми эфирами фосфорной кислоты, не является удовлетворительной, для оптимальной флотации требуются пенообразующие вещества (Флотанол F, алкиловый эфир пропиленгликоля). В патенте DE-A-1175623 подробно не описан тип карбонизированной цепи упомянутых эфиров фосфорной кислоты.
В патенте US-A-4324653 описан способ обработки посредством прямой флотации фосфатных минералов, содержащих силикокарбонаты в качестве примесей, и этот процесс включает в себя этапы:
a) полной флотации минерала, с использованием коллектора, в основном содержащего эфир фосфорной кислоты в количестве и при условиях, допускающих накопление силикатов во флотационном концентрате, причем упомянутый этап флотации осуществляют при естественном pH минеральной шихты (приблизительно 7,8), и восстановления флотированного продукта, содержащего фосфат и карбонат,
b) обработки флотированного продукта в среде, в которой отсутствует ортофосфорная кислота, в течение периода времени, достаточного, чтобы вызвать флотацию карбонатов, тогда как фосфаты остаются во флотационном концентрате.
В процессе, описанном в патенте US-A-4324653, упомянуты эфиры фосфорной кислоты типа алкилфосфата C8-C20, применяемые в качестве подходящих коллекторов, этоксилированные спиртопроизводные эфиры фосфорной кислоты, содержащие от 4 до 12 молей этиленоксида, что является предпочтительным.
В патенте US-A-4425229 описан способ обработки посредством обратной флотации фосфатных минералов, содержащих карбонаты или силикокарбонаты в качестве примесей, причем упомянутый процесс включает в себя этапы:
a) формирования суспензии и предфлотационную обработку упомянутой суспензии депрессором (фторсиликатом натрия, и т.д.) для замедления флотации фосфатов, содержащихся в минерале,
b) обработку суспензии, подвергнутой предфлотационной обработке на предыдущем этапе, коллектором, содержащим эфир фосфорной кислоты в количестве, достаточном, чтобы вызвать флотацию карбонатов, и
c) выделения посредством флотации карбонатов, содержащихся в суспензии, и отделения от упомянутой суспензии флотационного концентрата, содержащего фосфаты.
В способе, описанном в патенте US-A-4425229, упомянуты эфиры C8-C2O фосфорной кислоты типа алкилфосфата C8-C2O, применяемые в качестве подходящих коллекторов, этоксилированные спирто-производные эфиры фосфорной кислоты C10-C15, содержащие от 4 до 12 молей этиленоксида, что является предпочтительным.
В патенте US-A-4514290 описан способ обработки посредством флотации апатита, шеелита, магнезита, барита, кальцита или флюорита (плавикового шпата), содержащего кальций, барий или магний, полученные из кремнезема, силикатов или железных минеральных примесей, причем упомянутый процесс включает в себя этапы:
1) формирования шихты минерала,
2) обработки упомянутой шихты эффективным количеством состава коллектора, содержащего сочетание:
a) 5 - 85 мас.% жирной кислоты или ее соли,
b) 10 - 75 мас.% амидокарбоновой кислоты или моноамида серной кислоты, или их солей, и
c) 3 - 40 мас.% неполного эфира ортофосфорной кислоты и, по меньшей мере, одного алкоксилированного спирта, и
3) отделения апатита, шеелита, магнезита, барита, кальцита или флюорита (плавикового шпата) от примесей кальция, бария или магния путем флотации при pH выше 6, сбора продуктов флотации и отбора флотационного концентрата, содержащего примеси.
В примерах из US-A-4514290 описаны:
a) смесь сложного моноэфира и сложного диэфира ортофосфорной кислоты и стеаринового спирта, содержащего 4 моля этиленоксида на моль спирта;
b) смесь 45% сложного моноэфира и 55% сложного диэфира ортофосфорной кислоты и олеилового спирта, содержащего 8 молей этиленоксида на моль спирта.
Наконец, в патенте FR-A-2529475 описан способ обогащения фосфатного минерала посредством флотации, причем упомянутый процесс включает в себя следующие этапы:
a) первый этап, в ходе которого минерал подвергают предфлотационной обработке с образованием концентрированной или разбавленной шихты при щелочном pH, в течение времени от 15 секунд до 3 минут с помощью коллектора, состоящего из карбоксилата амина или этермина, и/или из эфира фосфорной кислоты или смеси эфиров фосфорной кислоты;
b) второй этап, в ходе которого флотацию силикатов и/или карбонатов осуществляют, осаждая фосфат во флотационном концентрате, и в том случае, когда пустая порода содержит силикаты, и после флотации карбонатов,
c) третий этап, в ходе которого отделяют фосфат, присутствующий во флотационном концентрате.
В дополнение, Baudet, G. и Save, M, в работе «Эфиры фосфорной кислоты в качестве коллекторов карбонатов при флотации осадочных фосфорсодержащих руд. Глава 14 Обогащение фосфатов: преимущества в исследовании и технологии (1999), 163-185», опубликованной Обществом горного дела, металлургии и исследований (ISBN: 0873351789), изучили использование этоксилированных эфиров фосфорной кислоты в качестве коллекторов для карбонатов в фосфатных минералах, с использованием серной кислоты или фторосиликата натрия в качестве депрессоров. Согласно авторам, когда углеводородная цепь этоксилированных эфиров ортофосфорной кислоты имеет от 12 до 15 атомов углерода, максимальная мощность коллектора наблюдается при наличии 9-10 звеньев молекулы этиленоксида.
Несмотря на все описанное в уровне техники, можно сделать вывод, что усовершенствования в области обогащения несернистых минералов путем флотации еще требуются, в частности, в процессе флотации фосфорнокислых горных пород, в котором использованы коллекторы для отделения карбонатов путем флотации, что, с одной стороны, позволяет получать хороший выход и подходящую пену, но, с другой стороны, позволяет не допускать появления избытка упомянутой пены и легко прерывать пенообразование, предотвращая, таким образом, использование пеногасителей.
Описание изобретения
Настоящее изобретение дает эффективное решение для устранения указанных недостатков из уровня техники, обеспечивая коллектор для отделения, путем флотации, карбонатов, содержащихся в несернистых минералах, в частности, в фосфорнокислых горных породах, предпочтительно, апатите, и данный коллектор содержит, по меньшей мере, один эфир фосфорной кислоты формулы (I)
где
- R1 представляет собой H, CH3 или C2H5,
- R2 представляет собой линейную или разветвленную алкильную или алкенильную группу, содержащую 4-10 атомов углерода,
- R3 представляет собой H или подходящий катион, выбранный из щелочного металла, щелочноземельного металла, аммония, алкиламмония, алканоламмония или глюкаммония,
- k представляет собой число от 1 до 2, и
- n представляет собой число от 0 до 4.
Указанный коллектор, с одной стороны, позволяет достигать наилучшую эффективность и создавать подходящую пену, по сравнению с известными коллекторами, но с другой стороны, позволяет предотвращать образование избыточного количества упомянутой пены и легко прерывать пенообразование, избегая, таким образом, использование антивспенивающих агентов.
Использование, по меньшей мере, одного эфира фосфорной кислоты по формуле (I), указанного в пунктах 1-8 формулы изобретения, для отделения, путем флотации, карбонатов, содержащихся в фосфорнокислой породе, также является частью задачи изобретения.
Использование коллектора, содержащего, по меньшей мере, один эфир фосфорной кислоты формулы (I) для отделения, путем флотации, карбонатов, содержащихся в эфире фосфорной кислоты, также является частью задачи изобретения.
Также частью задачи настоящего изобретения является способ отделения, путем флотации, карбонатов, содержащихся в фосфорнокислой породе, в которой используется коллектор, содержащий, по меньшей мере, один эфир фосфорной кислоты формулы (I).
Подробное описание изобретения
Эфиры фосфорной кислоты являются продуктами, которые также хорошо известны из уровня техники. Их обычно получают реакцией спиртов с пятиокисью фосфора, и оба полученные продукта и указанная реакция известна, при этом более подробную информацию о них можно получить в статье, опубликованной O'Lenick и др., в Soap Cosmetics and Chemical Specialities («Косметика мыл и продукты бытовой химии»), июль 1986, стр. 26.
Согласно изобретению, является предпочтительным, чтобы R1 представлял собой H или CH3 в эфире фосфорной кислоты согласно общей формуле (I). Поэтому, если спирты, реагирующие с пятиокисью фосфора, являются алкоксилированными, упомянутое алкоксилирование, предпочтительно, осуществляют с помощью этиленоксида (ЭО), пропиленоксида (PO) или их смесей.
В дополнение, являются предпочтительными фосфорные эфиры, соответствующие общей формуле (I), в которой n - это число от 0 до менее 4, предпочтительно, от 0,5 до менее 4, более предпочтительно, от 1 до 3,5, еще более предпочтительно, от 1,5 до 3.
Эфиры фосфорной кислоты согласно общей формуле (I), в которой R2, предпочтительно, представляет собой линейную или разветвленную алкильную или алкенильную группу, содержащую 4-8 атомов углерода, предпочтительно 6-8 атомов углерода. Особо предпочтительным является то, что R2 является производным n-гексанола, n-октанола, 2-этилбутанола, 2-метилпентанола, 2-этилгексанола, 2-метилпентанола или их смесей, предпочтительно, 2-этилбутанола, 2-метилпентанола, 2-этилгексанола, 2-метилгептанола или их смесей.
Эфиры фосфорной кислоты согласно общей формуле (I), в которой R3 представляет собой водород или щелочной металл, также являются предпочтительными. Эфиры фосфорной кислоты общей формулы (I), в которой R3 представляет собой водород, натрий или калий, являются особо предпочтительными.
Наконец, являются предпочтительными эфиры фосфорной кислоты согласно общей формуле (I), полученные путем смешения сложного моноэфира и сложного диэфира. В частности, эфиры фосфорной кислоты общей формулы (I), в которой отношение по массе между сложным моноэфиром и сложным диэфиром составляет 90:10 и 50:50, предпочтительно, 85:15 и 50:50, более предпочтительно, 80:20 и 50:50, и еще более предпочтительно, 80:20 и 60:40.
Согласно изобретению, является предпочтительным, чтобы коллектор согласно изобретению дополнительно содержал, по меньшей мере, одно катионогенное поверхностно-активное вещество.
Алкоксилированные первичные алифатические амины (не обязательно); алкоксилированные линейные или разветвленные алифатические полиамины (не обязательно); алкоксилированные алифатические эфирамины (не обязательно), которые можно получать из реакции алкоксилированного спирта (не обязательно) и алконитрила, и из последующей гидрогенизации полученного в результате нитрилового эфира; а среди подходящих катионноактивных поверхностно-активных веществ могут быть указаны водорастворимые дополнительные кислые соли этих аминов и/или эфираминов.
Первичные алифатические амины; алкилендиамины, замещенные альфа-разветвленные алкильные группы; гидрокси-алкилзамещенные алкилендиамины; алифатические эфирамины и водорастворимые дополнительные кислые соли этих аминов представляют собой катионные поверхностно-активные вещества, которые являются особо предпочтительными.
Предпочтительными кислотами для создания дополнительных солей являются хлористоводородная, фосфорная, азотная, серная, уксусная и муравьиная кислота или их смеси. Предпочтительными являются хлористоводородная, фосфорная и уксусная кислота или их смеси.
Использование, по меньшей мере, одного эфира фосфорной кислоты формулы (I), как указано в п.п.1-8 для отделения, путем флотации, карбонатов, содержащихся в фосфорнокислой породе, также является частью задачи изобретения.
Использование коллектора согласно изобретению для отделения, путем флотации, карбонатов, содержащихся в фосфорнокислой породе, предпочтительно апатите, также является частью задачи изобретения.
Способ отделения, путем флотации, карбонатов, содержащихся в фосфорнокислой породе, предпочтительно, апатите, также является частью задачи изобретения, причем этот процесс характеризуется тем, что упомянутую перемолотую фосфорнокислую породу смешивают с водой для формирования суспензии, в суспензию вводят воздух в присутствии коллектора, и отделяют формирующуюся пену вместе с содержащимися в ней карбонатами, а фосфаты, остающиеся в виде флотационного концентрата, характеризуются тем, что используемый коллектор содержит, по меньшей мере, один эфир фосфорной кислоты формулы (I),
где:
- R1 представляет собой H, CH3 или C2H5, предпочтительно, CH3,
- R2 представляет собой линейную или разветвленную алкильную или алкенильную группу, содержащую 4-10 атомов углерода, предпочтительно, 6-8 атомов углерода,
- R3 представляет собой H или подходящий катион, выбранный из щелочного металла, щелочноземельного металла, аммония, алкиламмония, алканоламмония или глюкаммония, предпочтительно, H или щелочной металл, еще более предпочтительно, H, натрий или калий,
- k представляет собой число, составляющее 1-2, и
- n представляет собой число, составляющее 0-4, предпочтительно, от 0 до менее 4, более предпочтительно, 0,5 до менее 4, еще более предпочтительно, от 1 до 3,5, и еще более предпочтительно, от 1,5 до 3.
Содержание эфира фосфорной кислоты формулы (I) в коллекторе согласно изобретению составляет 5-95 мас.%, предпочтительно, 20-80 мас.%, и еще более предпочтительно, 35-65 мас.% относительно общей массы упомянутого коллектора.
Согласно изобретению, является предпочтительным, чтобы коллектор согласно изобретению дополнительно содержал, по меньшей мере, одно катионное поверхностно-активное вещество из описанных выше. Отделение карбонатов и силикатов, содержащихся в фосфорнокислой породе, таким образом, достигается за один этап, а фосфаты остаются в виде флотационного концентрата.
Массовое отношение между эфирами фосфорной кислоты согласно формуле (I) и катионным поверхностно-активным веществом будет зависеть от состава фосфорнокислой породы, а точнее, содержания силиката и карбоната.
Является предпочтительным, чтобы массовое отношение между эфирами фосфорной кислоты согласно формуле (I) и катионным поверхностно-активным веществом составляет 1:1 и 8:1, предпочтительно, 2:1 и 5:1.
В дополнение, катионное поверхностно-активное вещество также можно добавлять к эфиру фосфорной кислоты формулы (I) отдельно, таким образом, имея два коллектора, - один коллектор содержит, по меньшей мере, один эфир фосфорной кислоты формулы (I), а другой коллектор содержит, по меньшей мере, одно катионное поверхностно-активное вещество из описанных выше. Отбор карбонатов и силикатов, содержащихся в фосфорнокислой породе, таким образом, можно осуществить за один этап, а фосфаты остаются в виде флотационного концентрата.
Однако упомянутое катионное поверхностно-активное вещество также можно добавлять на этапе, независимом от этапа отделения карбонатов, и, таким образом, необходимо два этапа: один этап - для отделения карбонатов, а другой этап - для отделения силикатов, содержащихся в фосфорнокислой породе, а фосфаты остаются в виде флотационного концентрата.
Коллектор согласно настоящему изобретению можно в основном использовать в количествах от 20 до 2000 г на тонну сырьевой фосфорнокислой породы, предпочтительно, от 50 до 1500 г на тонну сырьевой фосфорнокислой породы.
Коллектор согласно изобретению может дополнительно содержать одну или несколько из следующих добавок, причем этот перечень не ограничен: неионные поверхностно-активные вещества, анионные поверхностно-активные вещества и катионные поверхностно-активные вещества, пенообразующие вещества, pH-регуляторы, активаторы для минерала, получаемого в пене, или дезактиваторы против нежелательных минералов, содержащихся в пене, диспергирующие агенты, и т.д.
Следующие примеры приведены в целях обеспечения специалистов в данной области техники достаточно ясным и полным объяснением настоящего изобретения, но их нельзя рассматривать как ограничения основных особенностей его цели, как было указано в предыдущих разделах данного изобретения.
Примеры
Пример 1. Флотационные испытания
В качестве материала для флотации был использован фосфорнокислый минерал (апатит) из Марокко со следующим химическим составом, относящийся к основным компонентам согласно рентгенолюминесценции:
P2O5: 28,20%
CaO: 48,89%
SiO2: 4,68%
MgO: 0,39%
Указанный материал был измельчен, и было получено следующее гранулометрическое распределение:
| Размер (мкм) | Масса (г) | % |
| 600 | 0,23 | 0,05 |
| 425 | 0,32 | 0,06 |
| 300 | 0,81 | 0,16 |
| 250 | 1,90 | 0,38 |
| 180 | 138,37 | 27,67 |
| 125 | 237,73 | 47,55 |
| 90 | 76,06 | 15,21 |
| 60 | 18,89 | 3,78 |
| 0 | 5,51 | 1,10 |
Флотация карбонатов, содержащихся в фосфорнокислой породе (обратная флотация), была осуществлена для обогащения апатита, при этом фосфаты восстанавливаются во флотационном концентрате.
Было использовано лабораторное флотационное оборудование D-10 модели Денвера. Испытания были осуществлены во флотационных сосудах объемом 1,5 л при 1000 оборотах в минуту и при комнатной температуре.
Минерал был подвергнут предфлотационной обработке в течение 2 минут при 25% твердых частиц, а флотация также была осуществлена при концентрации твердых частиц, равной 25%. Доза коллектора в добавленной фосфорнокислой породе, как таковой, составляла 500 г/т.
Результаты флотации показаны в таблице 1. Анализы процентного содержания P2O5 были получены путем рентгенофлюоресценции (X-ray fluorescence, XRF). Примеры 1-4 являются примерами согласно изобретению, тогда как примеры C1-C4 являются сравнительными примерами.
Пример 2. Оценочные испытания пены
Для оценки пенообразования был использован метод EN 14371 «Поверхностно-активные агенты. Определение пенистости и уровень пенистости. Циркуляционный метод испытания».
Способ заключается в приготовлении раствора коллектора в воде с определенной жесткостью, циркулирующей в течение 10 минут при заданной скорости циркуляции. Заданная характеристика объема пены коллектора вырабатывается в ходе циркуляции при определенной концентрации и температуре. По истечении 10 минут, продукт достигает объема насыщения, который соответствует максимальной пенообразующей способности. По истечении 10 минут, перемешивание останавливают, и записывают данные по исчезновению пены и время, при котором происходит исчезновение половины пены, что указывает на стабильность пены, формируемой коллектором.
Объем пены в водном растворе тестируемого коллектора был определен при концентрации 120 промилле (активного продукта), при жесткости воды 20°HF (французских единиц) и при температуре 20°C. Циркуляционный поток составлял 250 л/ч. Максимальный объем в пробирке для оценки пены составлял 1500 мл.
Результаты оценки показаны в таблице 1. Примеры 1-4 являются примерами согласно изобретению, тогда как примеры C1-C4 являются сравнительными примерами.
| Таблица 1 | |||||||
| Оценка коллекторов | |||||||
| Коллектор | Флотация | Время | |||||
| Эфир фосфорной кислоты3 | Отбор (%) Подвергнуто флотации (отобрано) | P2O5 содержание (%) во флотационном концентрате | Макс. объем (мл) | Макс. объем/2 (s (растворимость)) | |||
| Цепь (R2) | Моли EO1 (n) | Моноэфир:Di2 | |||||
| 1 | C6 | - | 50:50 | 30,1 | 32,00 | 100 | <30 |
| 2 | C6 | - | 75:25 | 20,2 | 31,50 | 100 | <30 |
| 3 | C8-iso | 2,5 | 75:25 | 25,0 | 31,75 | 240 | <30 |
| 4 | C10 | 3 | 75:25 | 16,8 | 31,07 | 440 | 210 |
| C1 | C12-C14 4 | 4 | 75:25 | 10,0 | 29,80 | >1500 | >600 |
| C2 | C12-C14 4 | 9 | 75:25 | 23,9 | 31,60 | >1500 | >600 |
| C3 | C16-C18 4 | 4 | 75:25 | 2,2 | - | >1500 | >600 |
| C4 | C13-iso | 6,5 | 75:25 | 27,8 | 32,50 | >1500 | >600 |
| 1Моли этиленоксида (Ri=H) | |||||||
| 2Массовое отношение моноэфира (k=2) и диэфира (k=1) | |||||||
| 3В эфирах фосфорной кислоты согласно Примерам 1-4 и C1-C4, R3 представляет собой водород | |||||||
| 4R2 образуется из жирных спиртов, полученных из коксового масла | |||||||
| 5R2 образуется из жирных спиртов, полученных из гидрированного животного жира |
Содержание P2O5, из-за его недостаточного внедрения в воду, не было измерено для сравнительного примера C3.
Коллекторы согласно настоящему изобретению во флотационных испытаниях имеют хороший выход (содержание P2O5 во флотационном концентрате составляет более 30%), а также уровень пены (макс. объем) и стабильность пены (макс. объем/2; время, необходимое для снижения уровня пены наполовину), более низкий, чем у известных коллекторов. Алкоксилированные коллекторы согласно настоящему изобретению являются более пригодными из-за их хорошего внедрения в воду.
Уровень пены и стабильность упомянутой пены, получаемой с помощью большинства подходящих известных коллекторов (сравнительные примеры C2 и C4) является, в частности, непригодным для оптимальной флотации во флотационной установке, в которой происходит рециркуляция воды.
Пример 3. Флотационные испытания при различных дозах коллектора
Были осуществлены различные флотационные испытания в соответствие с технологией, описанной в Примере 1, при дозе коллектора 340 г/т добавленной фосфорной кислой породы как таковой. Аналогично были осуществлены оценочные испытания пены в соответствии с Примером 2. Результаты этой оценки показаны в таблице 2. Примеры 3 и 5 являются примерами согласно изобретению, тогда как Пример C4 является сравнительным примером.
| Таблица 2 | |||||||
| Оценка коллекторов | |||||||
| Коллектор | Флотация | Время | |||||
| Эфир фосфорной кислоты3 | Отбор (%) Подвергнуто флотации (отобрано) Цепь (R2) |
Моли EO1 (n) | Эфир фосфорной кислоты3 | Отбор (%) Подвергнуто флотации (отобрано) Цепь (R2) |
|||
| Цепь (R2) | Моли EO1 (n) | Mono:Di2 | |||||
| 3 | C8-iso | 2,5 | 75:25 | 20,3 | 30,90 | 140 | >30 |
| 5 | C8-iso | 2,5 | 60:40 | 15,7 | 30,20 | 180 | >30 |
| C1 | C12-C14 4 | 4 | 75:25 | 3,2 | 28,60 | >1500 | >600 |
| 1Моли этиленоксида (R1=H) | |||||||
| 2 Массовое отношение сложного моноэфира (k=2) и сложного диэфира (k=1) | |||||||
| 3В эфирах фосфорной кислоты согласно Примерам 3, 5 и C1, R3 - водород | |||||||
| 4R2 образуется из жирных спиртов, получаемых из кокосового масла |
Экспериментальные результаты позволяют сделать вывод, что коллекторы согласно изобретению являются более эффективными, чем известные коллекторы, поскольку они позволяют получать больший выход при меньших дозах коллектора.
1. Коллектор для отделения путем флотации карбонатов, содержащихся в фосфорнокислой породе, содержащий, по меньшей мере, один эфир фосфорной кислоты согласно формуле (I)
где - R1 представляет собой Н, СН3 или С2Н5,
- R2 представляет собой группу, выбранную из 2-этилбутанола, 2-метилпентанола, 2-этилгексанола, 2-метилгептанола или их смесей,
- R3 представляет собой Н или подходящий катион, выбранный из щелочного металла, щелочноземельного металла, аммония, алкиламмония, алканоламмония или глюкаммония,
- k представляет собой число от 1 до 2 и
- n представляет собой число от 0 до 4.
2. Коллектор по п.1, отличающийся тем, что в эфире фосфорной кислоты формулы (I) n представляет собой число от 0 до менее 4.
3. Коллектор по п.2, отличающийся тем, что в эфире фосфорной кислоты формулы (I) n представляет собой число от 0,5 до менее 4.
4. Коллектор по п.3, отличающийся тем, что в эфире фосфорной кислоты формулы (I) n представляет собой число от 1 до 3,5.
5. Коллектор по п.1, отличающийся тем, что в эфире фосфорной кислоты формулы (I) R3 представляет собой Н или щелочной металл.
6. Коллектор по п.1, отличающийся тем, что эфир фосфорной кислоты формулы (I) образован путем смешения сложного моноэфира и сложного диэфира.
7. Коллектор по п.6, отличающийся тем, что массовое соотношение сложного моноэфира и сложного диэфира составляет 90:10 и 50:50.
8. Коллектор по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит, по меньшей мере, одно катионное поверхностно-активное вещество.
9. Коллектор по п.8, отличающийся тем, что катионное поверхностно-активное вещество выбрано (не обязательно) из алкоксилированных первичных алифатических аминов; (не обязательно) из алкоксилированных линейных или разветвленных алифатических полиаминов; (не обязательно) алкоксилированных алифатических эфираминов, которые можно получать из реакции (не обязательно) алкоксилированного спирта и акрилонитрила и последующего гидрирования полученного нитрилового эфира; и дополнительных водорастворимых кислых солей этих аминов и/или эфираминов.
10. Коллектор по п.9, в котором (не обязательно) алкоксилированные алифатические эфирамины получают из реакции (не обязательно) алкоксилированного спирта и акрилонитрила с последующим гидрированием полученного нитрилового эфира.
11. Коллектор по п.9, отличающийся тем, что катионное поверхностно-активное вещество выбирают из первичных алифатических аминов; алкилендиаминов, замещенных альфа-разветвленными алкильными группами; гидроксил-алкилзамещенных алкилендиаминов; алифатических эфираминов и водорастворимых дополнительных кислых солей этих аминов.
12. Коллектор по п.9, отличающийся тем, что в дополнительных водорастворимых кислых солях кислота выбрана из хлористоводородной, фосфорной, азотной, серной, уксусной и муравьиной кислоты или их смесей.
13. Коллектор по п.10, отличающийся тем, что в дополнительных водорастворимых кислых солях кислота выбрана из хлористоводородной, фосфорной, азотной, серной, уксусной и муравьиной кислоты или их смесей.
14. Коллектор по п.11, отличающийся тем, что в дополнительных водорастворимых кислых солях кислота выбрана из хлористоводородной, фосфорной, азотной, серной, уксусной и муравьиной кислоты или их смесей.
15. Применение, по меньшей мере, одного эфира фосфорной кислоты по формуле (I), как описано в п.1, при отделении путем флотации карбонатов, содержащихся в фосфорнокислой породе.
16. Применение коллектора по п.1 для отделения путем флотации карбонатов, содержащихся в фосфорнокислой породе.
17. Способ отделения путем флотации карбонатов, содержащихся в фосфорнокислой породе, в котором упомянутую измельченную фосфорнокислую породу перемешивают с водой с образованием суспензии, затем в суспензию вводят воздух в присутствии коллектора и отделяют образующуюся пену вместе с содержащимися в ней карбонатами, а фосфаты остаются в виде хвостов флотации, причем данный процесс отличается тем, что используют коллектор по любому из пп.1-12.
18. Способ по п.17, отличающийся тем, что используют от 20 до 2000 г коллектора согласно п.1 на тонну сырьевой фосфорнокислой породы.
