Альтернативные добавки, улучшающие обезвоживание суспензий
Настоящее изобретение предлагает способы и композиции, улучшающие обезвоживание минеральных суспензий. Представлен способ, улучшающий обезвоживание содержащей минеральные вещества суспензии на стадии обезвоживания в процессе переработки минерального сырья, причем данный способ включает стадию добавления по меньшей мере одного соединения замещенной янтарной кислоты, имеющего структуру, выбранную из формулы (I), формулы (II), их кислотной формы, их ангидридной формы, их солевой формы или сочетания двух или более из них, в суспензию или в промывочную воду, добавляемую в суспензию, при этом формула (I) представляет собой следующую структуру:
а формула (II) представляет собой следующую структуру:
(II),
где каждый R' и R независимо представляет собой алкильную, алкенильную или ароматическую углеводородную группу, содержащую от 1 до 30 атомов углерода. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл.
Уровень техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение предлагает композиции, способы и устройства, улучшающие обезвоживание минеральных суспензий. Операции переработки минерального сырья включают, как правило, измельчение и суспендирование минеральных руд с водой или выщелачивающим раствором, содержащим химический реагент в воде, после чего осуществляется ряд процессов в целях получения минерального вещества в более чистой форме. Важная, часто заключительная, стадия переработки минерального сырья представляет собой удаление воды из технологической суспензии, из которой образуется конечный отфильтрованный осадок (содержащий минеральные вещества или отходы) в твердой "сухой" форме. Процессы обезвоживания, такие как фильтрация, с введением обезвоживающей добавки, часто используются для удаления воды из минеральной суспензии. Обезвоживающая добавка представляет собой, как правило, химическую добавку, которая вводится в минеральную суспензию непосредственно перед фильтрацией (или в некоторых случаях в промывочную воду, которая добавляется поверх отфильтрованного осадка, полученного из минеральной суспензии), и функция которой заключается в том, чтобы способствовать уменьшению конечного влагосодержания отфильтрованных твердых веществ. Это уменьшение влагосодержания минеральных твердых веществ может приводить к повышению качества минерального продукта, улучшению фильтрации и повышению производительности перемещения минеральных веществ, а также к увеличению степени регенерации выщелачивающего раствора или воды. Таким образом, существует очевидная необходимость и полезность способа, расширяющего разнообразие и повышающего эффективность обезвоживающих добавок, которые могут быть использованы в переработке минерального сырья.
Описание уровня техники, которое приводится в данном разделе, не предназначается в качестве признания того, что любые патенты, публикации или другие сведения, которые цитируются в настоящем документе, представляют собой "предшествующий уровень техники" по отношению к настоящему изобретению, если они конкретно не определяются в соответствующем качестве. Кроме того, данный раздел не следует истолковывать как означающий, что было проведено соответствующее исследование, или что не существует никакой другой информации, имеющей к нему отношение, которая определена в параграфе 1.56(a) раздела 37 Свода федеральных постановлений США.
Сущность изобретения
В целях решения давно ощущаемых, но не решенных проблем, которые определяются выше, согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления настоящего изобретения, предлагается способ, улучшающий обезвоживание минеральных веществ. Данный способ включает стадию добавления, по меньшей мере, одного соединения замещенной янтарной кислоты в суспензию или в промывочную воду, которая добавляется в суспензию.
Соединение замещенной янтарной кислоты может представлять собой одно соединение, выбранное из группы, которую составляют октадеценилянтарная кислота, гексадеценилянтарная кислота, додеценилянтарная кислота и любое их сочетание. Композиция может дополнительно включать основание. Композиция может оказываться эффективной в качестве обезвоживающего вещества, чем аналогичная композиция, включающую в аналогичном или большем молярном количестве диоктилсульфосукцинат, жирную кислоту или любое их сочетание, чем молярное количество соединения замещенной янтарной кислоты в композиции. Композиция может добавляться в минеральную суспензию выше по потоку относительно стадии фильтрации процесса переработки минерального сырья. Композиция может добавляться в промывочную текучую среду, которая добавляется в суспензию или используется в течение процесса фильтрации. Соединение замещенной янтарной кислоты может образовываться на месте применения в составе суспензии или промывочной текучей среды. Соединение замещенной янтарной кислоты может образовываться из ангидрида, который добавляется в суспензию или в промывочную текучую среду.
В настоящем документе представлены дополнительные отличительные признаки и преимущества, которые становятся очевидными из следующего подробного описания.
Краткое описание чертежей
Далее представлено подробное описание настоящего изобретения, в котором содержатся конкретные ссылки на чертежи, в числе которых:
Фиг. 1 представляет собой иллюстрацию применения настоящего изобретения на стадии фильтрации процесса переработки минерального сырья и показывает возможные точки введения обезвоживающей добавки (ОВД).
Фиг. 2 представляет собой иллюстрацию синтеза конкретного "соединения замещенной янтарной кислоты", в котором в качестве заместителя R присутствует C12-алкенил.
Фиг. 3 представляет собой иллюстрацию синтеза различных форм конкретного " соединения замещенной янтарной кислоты", в которой в качестве заместителя R присутствует C12-алкенил.
Для целей настоящего описания аналогичные условные номера на чертежах означают аналогичные предметы, если не определяются другие условия. Данные чертежи представляют собой лишь примерные иллюстрации принципов настоящего изобретения и не предназначаются для ограничения настоящее изобретение проиллюстрированными конкретными вариантами осуществления.
Подробное описание изобретения
Определения
Следующие определения представлены для того, чтобы определить, как должны истолковываться термины, которые используются в настоящей заявке и, в частности, в формуле изобретения. Список этих определений приводится исключительно в целях удобства и не предназначается для ограничения какого-либо из определений какой-либо конкретной категорией.
"Соединения замещенная янтарная кислота" означает любое одно соединение или несколько соединений (которые представляют собой, без ограничения, октадеценилянтарная кислота, гексадеценилянтарная кислота и/или додеценилянтарная кислота), у которых структура соответствует общей структуре, представленной формулой 1 или формулой 2, а также соответствующие сопряженные основания данных кислот и любое их сочетание, причем формула 1 и формула 2 представляют собой следующие структуры:
Формула 1
Формула 2
где R и R' являются независимыми и различными и представляют собой алкильные, алкенильные или ароматические углеводородные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода.
"Октадеценилянтарная кислота" означает соединение и соответствующее сопряженное основание данной кислоты, которое имеет следующую общую структуру:
"Гексадеценилянтарная кислота" означает соединение и соответствующее сопряженное основание данной кислоты, которое имеет следующую общую структуру:
"Додеценилянтарная кислота" означает соединение и соответствующее сопряженное основание данной кислоты, которое имеет следующую общую структуру:
"Состоящий, в основном, из" означает, что способы и композиции могут включать дополнительные стадии, компоненты, ингредиенты или аналогичные элементы, но только в том случае, если эти дополнительные стадии, компоненты и/или ингредиенты не вносят существенные изменения в основных и новых характеристиках заявленных способов и композиций.
"Обезвоживание" означает удаление воды, которую абсорбирует или сохраняет водосодержащая минеральная масса, взвесь или суспензия, которая подвергается переработке минерального сырья, причем обезвоживание может осуществляться по ряду причин, включающих, но не ограничивающихся этим, обеспечение обработки руды, упрощение транспортировки, обеспечение последующей переработки и/или удаление пустой породы, и обезвоживание осуществляется, по меньшей мере, частично, посредством процессов, которые включают, но не ограничиваются этим, один или несколько из следующих процессов: обезвоживающее грохочение, вакуумирование, аспирация, седиментация, фильтрация и термическое высушивание, а также любые из способов/устройств, которые описывает, в общем, "Справочник воды Nalco" (третье издание), автор Daniel Flynn, издательство McGraw Hill (2009 г.) и, в частности, с. 26.1-26.20.
"Фильтр" означает устройство, которое сконструировано и предназначено в целях отделения суспендированных материалов от жидкости, которая пропускается через данное устройство, причем более подробно фильтры и фильтрацию описывает, в общем, "Справочник воды Nalco" (третье издание), автор Daniel Flynn, издательство McGraw Hill (2009 г.) и, в частности, с. 6.1-8.30.
"Отфильтрованный осадок" означает скопление твердого вещества, которое задерживается на фильтре, увеличивается в процессе фильтрации и уплотняется, когда задерживается большее количество зернистого вещества, причем при увеличении толщины слоя отфильтрованного осадка увеличивается его сопротивление потоку, и если осадок не удаляется достаточно быстро, в конечном счете, плотный отфильтрованный осадок может препятствовать фильтрации, потому что отфильтрованный осадок приобретает настолько высокое сопротивление потоку, что очень малое количество жидкости из фильтрующейся суспензии может проходить через отфильтрованный осадок и слои фильтрующего материала.
"Переработка минерального сырья" означает процесс, в котором одна или несколько стадий включают отделение одного или нескольких имеющих товарную ценность минеральных веществ от горной породы, руды или производного руды, причем данный процесс включает, но не ограничивается этим, операции, используемые для переработки следующих материалов, которые присутствуют в качестве составляющих веществ: металлические минеральные вещества, неметаллические минеральные вещества, цинк, олово, алюминий, полевой шпат, уголь, железо, медь, золото, серебро, редкоземельные металлы, алмазы, сера, благородные металлы, железные минералы, кобальт, никель, сульфиды металлов, оксиды металлов, литий, свинец, молибден, кадмий, кобальт, сульфиды, оксиды, пириты, гидраты, хром, марганец, известь, кальций, карбонаты, твердые вещества, силикаты, тектосиликаты, филлосиликаты, иносиликаты, циклосиликаты, соросиликаты, ортосиликаты, незосиликаты, несиликатные вещества, нитраты, природные минеральные элементы, сульфиды, оксиды, галогениды, сульфаты, гипсы, кальциты, фосфаты, органические минеральные вещества и любое их сочетание и/или дополнительные представительные минеральные вещества и/или процессы, которые описывает "в расширенном смысле" Wills в книге "Технология переработки минерального сырья: введение в практические аспекты переработки руды и извлечение минеральных веществ" (седьмое издание), автор B. A. Wills, издательство Elsevier Ltd. (2006 г.).
"Мембрана" означает устройство, имеющее горизонтальные размеры, которые составляют значительно более чем его толщина, через которое может осуществляться массоперенос, причем мембраны могут использоваться для фильтрации жидкостей.
"Разделение" и "способ разделения" означает процесс массопереноса, посредством которого смесь веществ превращается в две или более различных смесей продуктов, из которых, по меньшей мере, одна смесь оказывается обогащенной одним или несколькими составляющими веществами смеси, включая, но не ограничиваясь этим, такие процессы, как адсорбция, центрифугирование, циклонное разделение, разделение по плотности, хроматография, кристаллизация, декантация, дистилляция, высушивание, электрофорез, отмучивание, испарение, экстракция, выщелачивающая экстракция, экстракция жидкости жидкостью, твердофазная экстракция, флотация, флотация растворенным воздухом, пенная флотация, флокуляция, фильтрация, ситовая фильтрация, мембранная фильтрация, микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос, фракционная дистилляция, фракционное вымораживание, магнитное разделение, осаждение, перекристаллизация, седиментация, гравитационное разделение, просеивание, отпаривание, сублимация, разделение пара и жидкости, развеивание, зонное рафинирование и любое их сочетание.
"Суспензия" означает смесь, включающую жидкую среду, в составе которой содержатся диспергированные или суспендированные тонкоизмельченные твердые вещества, причем данная жидкая среда может полностью или частично состоять из воды, или в ней может совершенно отсутствовать вода.
"Поверхностно-активное вещество" представляет собой общий термин, который объединяет анионные, неионные, катионные и цвиттерионные поверхностно-активные вещества. Достаточно подробные описания поверхностно-активных веществ содержат книги Kirk-Othmer "Энциклопедия химической технологии" (третье издание), том 8, с. 900-912, и McCutcheon "Эмульгаторы и моющие средства", причем обе эти книги включаются в настоящий документ посредством ссылки.
"Отстойник" или "осадитель" означает резервуар, используемый для осуществления разделения твердой и жидкой фаз суспензии, часто с добавлением флокулянтов, причем данный резервуар сконструирован и предназначен, чтобы принимать суспензию, удерживать суспензию в течение достаточного периода времени, которое обеспечивает осаждение твердой фазы (нижней фазы) суспензии в нижней части резервуара и ее отделение от жидкой фазы (верхней фазы) суспензии, декантацию верхней фазы и удаление нижней фазы. Нижняя фаза из отстойника и верхняя фаза из отстойника часто пропускаются через фильтры в целях дополнительного отделения твердых веществ от жидкостей.
"Водорастворимый" означает материал, который растворяется в воде в количестве, составляющем, по меньшей мере, 3 мас.%, при 25°C.
В том случае, если приведенные выше определения или описания, которые используются в настоящей заявке, оказываются несовместимыми со значениями (определенными или подразумеваемыми), которые обычно используются и приводятся в словаре или используются в источнике, включаемом в настоящий документ посредством ссылки, термины в настоящей заявке и формуле изобретения, в частности, должны истолковываться согласно определению или описанию в настоящей заявке, но не согласно общему определению, словарному определению, или определению из источника, включаемого посредством ссылки. В свете изложенных выше фактов, в том случае. Если термин может становиться понятным только при условии его истолкования согласно словарю, если данный термин определяется в книге Kirk-Othmer "Энциклопедия химической технологии" (пятое издание), издательство Wiley, John & Sons, Inc. (2005 г.), то соответствующее определение регулирует способ истолкования данного термина в формуле изобретения. Все проиллюстрированные химические структуры также включают все возможные альтернативные стереоизомеры.
Варианты осуществления
Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления настоящего изобретения, предлагается добавление обезвоживающей композиция на стадии обезвоживания в процессе переработки минерального сырья. Композиция включает, по меньшей мере, одно соединение замещенной янтарной кислоты. Соединение замещенной янтарной кислоты может представлять собой одно соединение, в качестве которого могут выбираться октадеценилянтарная кислота, гексадеценилянтарная кислота, додеценилянтарная кислота и любое их сочетание. Некоторые представительные примеры в процессе переработки минерального сырья и их подробные описания представляют следующие документы: "Словарь горнорудных, минералогических и родственных терминов" (второе издание), Американский геологический институт (июнь 1997 г.), "Горнорудный справочник Общества горного дела, металлургии и геологоразведки (SME)", автор Raymond L. Lowrie, Общество горного дела, металлургии и геологоразведки (2002 г.), "Введение в горную технику", автор Howard L. Hartman, издательство John Wiley & Sons, (2002 г.), и "Оценка горных проектов: приложения и заблуждения", автор Thomas F. Torries, Общество горного дела, металлургии и геологоразведки (1998 г.). Стадия обезвоживания может осуществляться до, в течение и/или после любой одной, некоторых или всех из разнообразных технологических стадий, которые описаны в вышеупомянутых изданиях.
Как проиллюстрировано на фиг. 1, согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, промывочная текучая среда добавляется в суспензию до, в течение и/или после разделения. Промывочная текучая среда может содержать воду и/или может состоять, в основном, из воды. Композиция может добавляться в промывочную текучую среду, может добавляться в суспензию одновременно с промывочной текучей средой, может добавляться в суспензию перед промывочной текучей средой, может добавляться в суспензию после промывочной текучей среды или может добавляться в любом соответствующем комбинированном режиме.
Эффективность данной композиции является достаточно непредсказуемой. Как описывается в таких документах, как патенты США №№ 5011612, 5451329 и 5167831, опубликованная патентная заявка США № 2012/0288438 A1 и европейские патентные документы EP 0417360 B1, EP 0672620 B1, EP 1406711 B1, EP 0460811 A1 и EP 0286034 A1, жирные кислоты, такие как олеиновая кислота, а также алкилсульфосукцинатные соединения, такие как диоктилсульфосукцинат, являются известными своей эффективностью в качестве обезвоживающих веществ. Однако эффективность данной композиции находится в противоречии с предшествующими ожиданиями. В случае композиций предшествующего уровня техники предполагалось, что сильная карбоновая кислота является необходимой для связывания молекул воды, а то время как жирная группа должна преодолевать стерические и липофильные препятствия, с которыми сталкивается кислота. С другой стороны, структура открытого кольца и, в частности, в результате присутствия двух отталкивающихся карбоксильных групп образуется кислота, которая имеет меньшую суммарную константу кислотности pKa, чем кислоты предшествующего уровня техники, но которая все же оказывается более эффективной, чем кислоты предшествующего уровня техники. Кроме того, вследствие своих меньших значений pKa соединения замещенной янтарной кислоты оказываются менее активными в нежелательных последующих реакциях, чем обезвоживающие вещества предшествующего уровня техники, представляющие собой жирные кислоты. Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, композиция включает соединение замещенной янтарной кислоты, имеющее меньшее значение pKa, чем диоктилсульфосукцинат и/или олеиновая кислота, но все же оказывается более эффективной в качестве обезвоживающего вещества.
Не ограничиваясь конкретной теорией или схемой настоящего изобретения или объемом, предусмотренным в истолковании формулы изобретения, авторы считают, что именно уникальная структура соединения замещенной янтарной кислоты является причиной его исключительно эффективного обезвоживающего действия. Соединение замещенной янтарной кислоты включает открытое кольцо, в котором содержатся карбонильные и гидроксильные группы, имеющие уникальное распределение зарядов, благодаря которому может возникать способность более эффективного "удерживания" и "закрепления" на поверхности минерального вещества, и в результате этого кислота своим действием вытесняет молекулы воды, которые в других условиях сохраняли бы водородные связи с данной поверхностью. Таким образом, эта кольцевая структура и "двуглавая" природа кислотного фрагмента делают кислоту более эффективной, чем можно было бы предполагать на основании ее меньшего значения pKa.
Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, композиция также включает раскрывающий кольцо реагент. В определенных химических условиях открытое кольцо замещенной янтарной кислоты может замыкаться посредством образования ангидридной связи между гидроксильными группами. Раскрывающий кольцо реагент своим действием может предотвращать такое замыкание кольца. Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, раскрывающий кольцо реагент представляет собой основание. Это основание может выбираться из списка, который составляют гидроксид калия, гидроксид натрия, бикарбонат натрия, карбонат натрия, аммиак, гидроксид аммония, органические основания (включая, но не ограничиваясь этим, триэтиламин) и любое их сочетание. Раскрывающий кольцо реагент может представлять собой катализатор, и/или это может быть реакционноспособная композиция. Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, композиция включает соединение замещенной янтарной кислоты в равновесии между конфигурацией открытого кольца и конфигурацией замкнутого кольца, и раскрывающий кольцо реагент благоприятным образом сдвигает это равновесие в сторону конфигурации открытого кольца. Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, если присутствующий в избытке раскрывающий кольцо реагент гидролизует кольцо, по меньшей мере, частично, и дозировка этого реагента является достаточной, чтобы благоприятным образом сдвигать это равновесие в сторону конфигурации открытого кольца, но не вызывать существенный гидролиз какой-либо части кольца.
Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, соединение замещенной янтарной кислоты образуется, когда раскрывается кольцо ангидрида замещенной янтарной кислоты. Например, как проиллюстрировано на фиг. 2, додеценилянтарный ангидрид (который является представителем янтарного ангидрида с заместителем C1-C100) может использоваться в качестве источника соединения замещенной янтарной кислоты. Соединение замещенной янтарной кислоты может образовываться в результате реакции под действием основания.
Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, соединение замещенной янтарной кислоты хранится в ангидридной форме, и ее кольцо раскрывается непосредственно до или одновременно с ее введением в суспензию или в промывочную текучую среду.
Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, композиция уменьшает количество промывочной текучей среды, которое требуется для удаления одинакового количества воды из суспензии.
Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, композиция уменьшает количество энергии, которое требуется для последующего высушивания твердых веществ.
Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, пониженная дозировка композиции (и/или замещенной янтарной кислоты) требуется для удаления такого же количества воды из суспензии по сравнению с использованием обезвоживающего вещества предшествующего уровня техники.
Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, композиция уменьшает количество воды, которое остается в отфильтрованном осадке, в результате осуществления способа разделения, которому подвергается суспензия.
Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, соль кислоты (соединение замещенной янтарной кислоты) может также образовываться при добавлении основания к кислоте или к ангидриду. Противоион солевой формы кислоты будет зависеть от используемого основания. Как проиллюстрировано на фиг. 3, в результате использования гидроксида натрия образуется соль Na+, но могут также образовываться соли, содержащие ионы калия, лития, аммония, или любые другие соответствующие ионы.
Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, соединение замещенной янтарной кислоты присутствует в форме, в качестве которой присутствует ангидридная форма, кислотная форма, кислота солевая форма или любое их сочетание.
Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, переработка минерального сырья исключает способ, в котором осуществляется переработка для получения алюминия. Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, переработка минерального сырья исключает некоторые или все из стадий процесса производства глинозема из бокситов (процесс Байера (Bayer)).
Примеры
Вышеизложенные факты могут становиться более понятными при ознакомлении со следующими примерами, которые представлены для иллюстративных целей, и не предназначаются для ограничения объема настоящего изобретения. В конкретных примерах продемонстрированы представительные иллюстрации принципов, на которых основано настоящее изобретение, и эти принципы не являются строго ограниченными конкретными условиями, которые представлены в данных примерах. Таким образом, следует понимать, что настоящее изобретение распространяется на разнообразные изменения и модификации примеров, которые описываются в настоящем документе, и такие изменения и модификации могут осуществляться без отклонения от идеи и выхода за пределы объема настоящего изобретения, а также без уменьшения его предполагаемых преимуществ. Таким образом, предусматривается, что на данные изменения и модификации распространяется прилагаемая формула изобретения.
Было изготовлено несколько композиций, чтобы моделировать эффективность обезвоживания композиции согласно настоящему изобретению. Таблица 1 кратко представляет данные композиции.
Таблица 1
| Композиция | Активное вещество | Содержание активного вещества, % | Соотношение вода/KOH, % | Содержание других компонентов, % |
| A | Гексадеценилянтарная кислота | 20 | 67 | 13 |
| B | Гексадеценилянтарная кислота | 5 | 95 | 0 |
| C | Имеющаяся в продаже смесь, содержащая гексадеценилянтарный ангидрид и октадеценилянтарный ангидрид | 99 | 0 | 1 |
| D | Имеющийся в продаже продукт на основе жирной кислоты | 25 | 0 | 75 |
Процедуры исследований, которым подверглись образцы, осуществлялись следующим образом:
Суспензия литиевого минерала
Для использования в исследованиях предназначенная для фильтрации суспензия была получена в результате работы установки по переработке содержащего литий минерального сырья. В целях подготовки для исследования эту суспензию сначала подвергали фильтрации. Фильтрат собирали, и отфильтрованный осадок высушивали на воздухе при комнатной температуре. Фильтрат (25 г) и технологический отфильтрованный осадок (25 г) помещали в поликарбонатные сосуды объемом 100 мл, и получалась суспензия, имеющая известную концентрацию. Изготавливали растворы для исследования обезвоживающей добавки при концентрации 1 и 2% в деионизированной воде. Композицию C использовали в чистом виде без разбавления.
Известный объем раствора для исследования обезвоживающей добавки вводили в образец содержащей литий суспензии и тщательно перемешивали. Суспензию затем выливали в воронку Бюхнера (Büchner), имеющей диаметр 70 мм и содержащей фильтр из грубой ватмановской (Whatman) фильтровальной бумаги, и оставляли для осаждения в течение 20 секунд, а затем применяли вакуум в течение 20 секунд. После этого из отфильтрованного осадка отбирали образец, в котором влагосодержание определяли гравиметрически посредством высушивания в печи при 110°C.
Суспензия магнетитного продукта
Для использования в исследованиях предназначенная для фильтрации суспензия была получена в результате работы установки по переработке содержащего магнетит минерального сырья. В целях подготовки для исследования эту суспензию сначала подвергали фильтрации. Фильтрат собирали, и отфильтрованный осадок высушивали на воздухе при комнатной температуре. Фильтрат (17 г) и отфильтрованный осадок магнетита (33 г) помещали в поликарбонатные сосуды объемом 100 мл, и получалась суспензия, имеющая известную концентрацию. Изготавливали растворы для исследования обезвоживающей добавки при концентрации 1 и 2% в деионизированной воде.
Известный объем раствора для исследования обезвоживающей добавки вводили в образец содержащей магнетит суспензии и тщательно перемешивали. Суспензию затем выливали в воронку Бюхнера, имеющей диаметр 70 мм и содержащей фильтр из грубой ватмановской фильтровальной бумаги, и оставляли для осаждения в течение 20 секунд, а затем применяли вакуум в течение 20 секунд. После этого из отфильтрованного осадка отбирали образец, в котором влагосодержание определяли гравиметрически посредством высушивания в печи при 110°C.
Суспензия медного продукта
Для использования в исследованиях предназначенная для фильтрации суспензия была получена в результате работы установки по переработке содержащего медь минерального сырья. В целях подготовки для исследования эту суспензию сначала подвергали фильтрации. Фильтрат собирали, и отфильтрованный осадок высушивали на воздухе при комнатной температуре. Фильтрат (15 г) и отфильтрованный осадок магнетита (35 г) помещали в поликарбонатные сосуды объемом 100 мл, и получалась суспензия, имеющая известную концентрацию.
Известный объем обезвоживающей добавки вводили в чистом виде в образец содержащей медь суспензии и тщательно перемешивали. Суспензию затем выливали в воронку Бюхнера, имеющей диаметр 70 мм и содержащей фильтр из грубой ватмановской фильтровальной бумаги, и оставляли для осаждения в течение 20 секунд, а затем применяли вакуум в течение 20 секунд. После этого из отфильтрованного осадка отбирали образец, в котором влагосодержание определяли гравиметрически посредством высушивания в печи при 110°C.
В ходе исследований были получены следующие результаты:
Исследования обезвоживающей добавки
Таблица 2. Воздействие композиций на обезвоживание суспензии литиевого продукта
| Обработка | Доза активного вещества (г/т лития) | Уменьшение влагосодержания отфильтрованного осадка (%) |
| A | 48 | 4,8 |
| 80 | 16,0 | |
| 160 | 43,1 | |
| C | 200 | 25,5 |
| D | 200 | 12,5 |
Таблица 3. Воздействие композиций гексадеценилянтарной кислоты (HDSA) на обезвоживание суспензии магнетитного продукта
| Обработка | Доза активного вещества (г/т магнетита) | Уменьшение влагосодержания отфильтрованного осадка (%) |
| A | 120 | 7,6 |
| B | 300 | 11,5 |
Таблица 4. Воздействие алкенилянтарных ангидридов на обезвоживание суспензии медного продукта
| Обработка | Доза активного вещества (г/т меди) | Уменьшение влагосодержания отфильтрованного осадка (%) |
| C | 100 | 12,8 |
| 200 | 14,5 |
Во всех исследованиях было обнаружено значительное уменьшение влагосодержания отфильтрованных осадков, которые были обработаны алкенилянтарной кислотой или соответствующим ангидридом.
Хотя настоящее изобретение может осуществляться в многочисленных различных формах, в настоящем документе подробно описываются конкретные предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения. Данное описание представляет собой примерное описание принципов настоящего изобретения и не предназначается, чтобы ограничивать настоящее изобретение проиллюстрированными конкретными вариантами осуществления. Все патенты, патентные заявки, научные статьи и любые другие процитированные материалы, которые упоминаются в настоящем документе, во всей своей полноте включаются в него посредством ссылки. Кроме того, настоящее изобретение распространяется на любое возможное сочетание некоторых или всех из разнообразных вариантов осуществления, которые упоминаются в настоящем документе, описываются в настоящем документе и/или включаются в настоящий документ. Кроме того, настоящее изобретение распространяется также на любое возможный сочетание, которое определенно исключает любой один или некоторые из разнообразных вариантов осуществления, которые упоминаются в настоящем документе, описываются в настоящем документе и/или включаются в настоящий документ.
Приведенное выше описание предназначается в качестве иллюстрации и не является исчерпывающим. В данном описании предлагаются многочисленные видоизменения и альтернативы, которые понимает обычный специалист в данной области техники. Все эти альтернативы и видоизменения предназначаются для включения в объем формулы изобретения, где термин "включающий" означает "включающий, но не ограниченный этим". Специалисты в данной области техники могут предложить и другие эквиваленты для конкретных вариантов осуществления, которые описываются в настоящем документе, причем данные эквиваленты также предназначаются для включения в формулу изобретения.
Все интервалы и параметры, которые описываются в настоящем документе, следует понимать как включающие любые и все части соответствующих интервалов, а также любые числа между конечными точками. Например, определенный интервал, составляющий "от 1 до 10", следует понимать как включающий любые и все отрезки, которые заключают между собой (включительно) минимальное значение, равное 1, и максимальное значение, равное 10; то есть все отрезки, начальной точкой которых является минимальное значение 1 или большее число (например, от 1 до 6,1), и конечной точкой которых является максимальное значение 10 или меньшее число (например, от 2,3 до 9,4, от 3 до 8, от 4 до 7), и, наконец, каждое число 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, и 10, которое находится в пределах данного интервала. Все процентные доли, соотношения и пропорции, которые упоминаются в настоящем документе, относятся к массе, если не определяется другое условие.
На этом завершается описание предпочтительных и альтернативных вариантов осуществления настоящего изобретения. Специалисты в данной области техники могут обнаружить другие эквиваленты конкретному варианту осуществления, который описывается в настоящем документе, причем предусматривается, что на данные эквиваленты распространяется формула изобретения, прилагаемая к настоящему описанию.
1. Способ, улучшающий обезвоживание содержащей минеральные вещества суспензии на стадии обезвоживания в процессе переработки минерального сырья, причем данный способ включает стадию добавления по меньшей мере одного соединения замещенной янтарной кислоты, имеющего структуру, выбранную из формулы (I), формулы (II), их кислотной формы, их ангидридной формы, их солевой формы или сочетания двух или более из них, в суспензию или в промывочную воду, добавляемую в суспензию,
при этом формула (I) представляет собой следующую структуру:
а формула (II) представляет собой следующую структуру:
(II),
где каждый R' и R независимо представляет собой алкильную, алкенильную или ароматическую углеводородную группу, содержащую от 1 до 30 атомов углерода.
2. Способ по п. 1, в котором соединение замещенной янтарной кислоты представляет собой соединение, выбранное из группы, которую составляют октадеценилянтарная кислота, гексадеценилянтарная кислота, додеценилянтарная кислота и любое их сочетание.
3. Способ по п. 1, в котором композиция дополнительно включает основание.
4. Способ по п. 1, в котором композиция является более эффективной в качестве обезвоживающего вещества, чем аналогичная композиция, включающая такое же молярное количество диоктилсульфосукцината, жирной кислоты или любого их сочетания, как молярное количество соединения замещенной янтарной кислоты в данной композиции.
5. Способ по п. 1, в котором композиция добавляется в промывочную текучую среду, добавляемую в суспензию, или используется в течение процесса фильтрации.
6. Способ по п. 1, в котором соединение замещенной янтарной кислоты образуется на месте применения в составе суспензии или промывочной текучей среды.
7. Способ по п. 1, в котором содержащая минеральные вещества суспензия содержит одно минеральное вещество, выбранное из группы, которую составляют металлы, неметаллы, цинк, олово, алюминий, уголь, железо, медь, золото, серебро, редкоземельные металлы, алмазы, сера, благородные металлы, железные минералы, кобальт, никель, литий, сульфиды металлов, оксиды металлов, свинец, молибден, кадмий, сульфиды, оксиды, пириты, гидраты, хром, марганец, известь, кальций, карбонаты, твердые вещества и любое их сочетание.
8. Способ по п. 1, в котором стадия обезвоживания включает один процесс, выбранный из группы, которую составляют обезвоживающее грохочение, седиментация, фильтрация, термическое высушивание, аспирационное высушивание, вакуумное высушивание и любое их сочетание.
9. Способ по п. 1, в котором стадия обезвоживания осуществляется выше по потоку относительно одной стадии процесса переработки минерального сырья, выбранной из группы, которую составляют адсорбция, центрифугирование, циклонное разделение, разделение по плотности, хроматография, кристаллизация, декантация, дистилляция, высушивание, электрофорез, отмучивание, испарение, экстракция, выщелачивающая экстракция, экстракция жидкости жидкостью, твердофазная экстракция, флотация, флотация растворенным воздухом, пенная флотация, флокуляция, фильтрация, ситовая фильтрация, мембранная фильтрация, микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос, фракционная дистилляция, фракционное вымораживание, магнитное разделение, осаждение, перекристаллизация, седиментация, гравитационное разделение, просеивание, отпаривание, сублимация, разделение пара и жидкости, развеивание, зонное рафинирование и любое их сочетание.
10. Способ по п. 1, в котором стадия обезвоживания осуществляется ниже по потоку относительно одной стадии процесса переработки минерального сырья, выбранной из группы, которую составляют адсорбция, центрифугирование, циклонное разделение, разделение по плотности, хроматография, кристаллизация, декантация, дистилляция, высушивание, электрофорез, отмучивание, испарение, экстракция, выщелачивающая экстракция, экстракция жидкости жидкостью, твердофазная экстракция, флотация, флотация растворенным воздухом, пенная флотация, флокуляция, фильтрация, ситовая фильтрация, мембранная фильтрация, микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос, фракционная дистилляция, фракционное вымораживание, магнитное разделение, осаждение, перекристаллизация, седиментация, гравитационное разделение, просеивание, отпаривание, сублимация, разделение пара и жидкости, развеивание, зонное рафинирование и любое их сочетание.
11. Способ улучшения обезвоживания содержащей тригидрат оксида алюминия суспензии, причем данный способ включает стадию добавления по меньшей мере одного соединения замещенной янтарной кислоты, имеющего структуру, выбранную из формулы (I), формулы (II), их кислотной формы, их ангидридной формы, их солевой формы или сочетания двух или более из них, в суспензию или в промывочную воду, добавляемую в суспензию,
при этом формула (I) представляет собой следующую структуру:
(I),
а формула (II) представляет собой следующую структуру:
(II),
где R и R' каждый независимо представляет собой алкильную, алкенильную или ароматическую углеводородную группу, содержащую от 1 до 30 атомов углерода.
12. Способ по п. 11, в котором композиция добавляется в суспензию, полученную на стадии классификации процесса Байера.
13. Способ по п. 11, в котором композиция добавляется в суспензию выше по потоку относительно стадии прокаливания процесса Байера.
14. Способ по п. 11, в котором соединение замещенной янтарной кислоты образуется на месте применения в составе суспензии или промывочной текучей среды.
15. Способ по п. 11, в котором соединение замещенной янтарной кислоты образуют путем добавления основания к кислотной форме или ангидридной форме.
