ФЛОТОРЕАГЕНТ ДЛЯ СИЛИКАТСОДЕРЖАЩИХ МИНЕРАЛОВ
FLOATATION AGENT FOR SILICATE-CONTAINING MINERALS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к применению алкилтриаминов при флотационном обогащении силикатсодержащих минералов и руд.
Уровень техники
При обратной флотации примеси полностью извлекаются из ценного минерала. Часто такой флотации подвергаются, в частности, железная руда, карбонат кальция, фосфат и полевой шпат. Во многих случаях силикатсодержащие минералы являются основными компонентами таких примесей, вызывающих снижение качества целевого продукта. К ним относятся наряду с кварцем, слюдой и полевым шпатом также мусковит и биотит. Так, например, при высоком содержании силиката снижается качество железного концентрата, вследствие чего последний очищается, например, в Бразилии флотационным способом с применением алкилэфирных аминов и алкилэфирных диаминов с тем, чтобы из концентрата с низким содержанием силиката можно было выплавлять высококачественные стали.
Очистка карбоната кальция от силикатсодержащих и красящих минералов производится солями четвертичного аммониевого основания на основе жирных кислот или соединений алкилимидазолина жирного ряда. Поскольку карбонат кальция используется наряду с каолином, рутилом и тальком в качестве пигмента белого цвета в бумажном и полимерном производстве, то требуется по возможности высокая степень белизны или низкая концентрация красящих минералов. Вследствие твердости силиката последний вызывает в бумажном производстве повышенный износ каландров бумагоделательных машин. Поэтому карбонат кальция очищают наряду с сухим обогащением также флотационным способом.
Как правило, посредством обратной флотации стремятся снизить содержание силиката до величины менее 1,0 мас.%, который в случае с карбонатом кальция часто выступает как нерастворимый в кислоте компонент. Содержание силиката в загружаемом материале может колебаться и частично составлять от 10 до 20 мас.%.

В качестве собирателя (аккумулятора сборника) силиката применяются, например, амины жирного ряда, алкилэфирные амины, алкилэфирные диамины или соединения солей четвертичного аммониевого основания. Последние известны также под торговой маркой Flotigam.
Алкилэфирные амины и алкилэфирные диамины применяются преимущественно в их частично нейтрализованной форме в качестве частичных ацетатов, как это описано в US-4319987. Причиной этого служит лучшая растворимость частично нейтрализованных аминных функциональных групп.
Сочетание первичного амина с азотсодержащим соединением, включающим в себя анионную группу, раскрыто в US-4830739.
В US-4995965 описано применение метил-бис(2-гидроксипропил)-метилсульфата кокосового аммония в качестве флотореагента для извлечения флотацией силикатсодержащих примесей из кальцита.
В US-5261539 описано применение алкоксилированных алкилгуанидинов и алкоксилированных аминов при обратной флотации кальцита.
В US-5540336 показано синергетическое действие эфирных аминов и анионных собирателей при флотации железной руды.
Флотация силиката, в т.ч. из железной руды, с применением алкилоксиалканаминов описано в US-5540337.
В US-5720873 описано сочетание солей четвертичного аммониевого основания с соединениями оксиалкилена жирного ряда при очистке карбоната кальция. Благодаря такому сочетанию было достигнуто лучшее разделение нерастворимых в кислоте компонентов по сравнению с применением солей четвертичного аммониевого основания.
В US-6076682 описано комбинированное применение алкилэфирного моноамина и алкилэфирного диамина при флотации силиката из железной руды.
В WO-A-00/62937 раскрыто применение четвертичных аминов при флотации железной руды.
Однако описанные в уровне техники аккумуляторы для флотации силиката не обеспечивают достаточных результатов в отношении избирательности и выхода. Поэтому задачей настоящего изобретения является создание улучшенного собирателя для флотации силиката, пригодного для применения как при обратной, так и прямой флотации.
Применяемые в настоящее время аккумуляторы при флотации силикатсодержащих минералов характеризуются относительно большими удельными расходуемыми количествами, что вследствие остаточного содержания амина в концентрате или хвостах может вызывать проблемы, связанные с окружающей средой. Известно, что амины и их производные обладают высокой токсичностью в воде и окружающей среде. Поэтому стремятся снизить их удельное расходуемое количество. Кроме того, их остаточная концентрация в целевом продукте должна поддерживаться на максимально низком уровне.
Неожиданно было найдено, что применение алкилдипропилентриаминов ведет к заметному улучшению флотации силикатсодержащих минералов по сравнению с известными флотационными реагентами, причем удельные расходуемые количества могут быть заметно снижены.
Следовательно, объектом изобретения является применение соединения формулы 1
,
где: R - линейная или разветвленная алкильная или алкениловая группа с 6-20 атомами углерода, А - алкиленовая группа с 2-4 атомами углерода,
в качестве аккумулятора при флотации силиката.
Также объектом изобретения является способ флотации силикатсодержащего минерала, при котором соединение формулы 1 приводят в контакт с силикатсодержащим минералом.
Еще одним объектом изобретения служит состав, содержащий от 1 до 99 мас.% собирателя для флотации силиката и являющегося алкилэфирным амином, алкилэфирным диамином, алкиламином или солью четвертичного аммониевого основания, и от 1 до 99 мас.% соединения формулы 1.
Соединение формулы 1 ниже обозначено также, как аккумулятор согласно изобретению.
Собиратель согласно изобретению может применяться раздельно или в сочетании с другими азотсодержащими соединениями при флотации силиката, в частности, из железной и фосфатной руд, или карбоната кальция. Предпочтительными азотсодержащими соединениями служат алкилэфирные амины, алкилэфирные диамины, алкиламины или соли четвертичного аммониевого основания.
Соотношение между алкилэфирным амином, алкилэфирным диамином или солью четвертичного аммониевого основания и соединением формулы 1 составляет предпочтительно от 95:5 до 50:50 по весу.
R означает линейную или разветвленную углеводородную группу. Также предпочтительно, чтобы R содержало от 8 до 18 атомов углерода. Особо предпочтительными являются 2-этилгексиловые, изононановые, изодекановые, изотридекановые и додекановые остатки.
2
4
3
6
4
8
А означает либо этиленовую группу (-СН-), пропиленовую группу (-СН-) или бутиленовую группу (-CH-). Предпочтительно А означает пропиленовую группу.
Аккумуляторами при флотации силиката, которыми служат алкилэфирный амин, алкилэфирный диамин, алкиламин или соль четвертичного аммониевого основания и которые могут применяться совместно с соединением формулы 1, служат предпочтительно одно или несколько соединений формул (II)-(V).
Этими соединениями являются
,
2
3
где: R - углеводородная группа с 1-40, предпочтительно 8-32 атомами углерода, и R - алифатическая углеводородная группа с 2-4 атомами углерода;
4
5
6
где: R - углеводородная группа с 1-40, предпочтительно 8-32 атомами углерода, R и R - одна или разные алифатические углеводородные группы с 2-4 атомами углерода;
7
8
9
10
-
где: R, R, R, R - одна или разные углеводородные группы с 1-22 атомами углерода, В - соответствующий анион;
11
где: R - углеводородная группа с 1-40, предпочтительно 8-32 атомами углерода.
Применение флотореагента согласно изобретению может производиться в сочетании с пенообразующими средствами и подавителями, известными из уровня техники. Для предупреждения извлечения железной руды вместе с силикатом при его флотации предпочтительно добавлять гидрофильные полисахариды, как, например, модифицированный крахмал, карбоксиметилцеллюлоза или гуммиарабик, в качестве подавителя при дозировке от 10 до 1000 г/т.
Флотация силиката проводится предпочтительно при показателе рН 7-12, в частности 8-11, задаваемом, например, гидроксидом натрия.
Применение согласно изобретению возможно как при прямой, так и при обратной флотации силиката. Применение согласно изобретению возможно также и для освобождения силикатного песка от примесей, при котором силикатный песок отделяют флотационным способом от примесей с применением соединения формулы 1.
Примеры
Лабораторные опыты по флотации проводились во флотационной камере Denver.
В таблице 1 представлены результаты флотации с применением собирателя В в сравнении со стандартным реагентом А. Опыты по флотации проводились на силикатсодержащем карбонате кальция, причем нерастворимые в кислоте компоненты составляли в загружаемом материале 14,9%.
В качестве стандартного реагента А применяли хлорид дикокосового алкилдиметиламмония.
Таблица 1
Эффективность аккумулятора В согласно изобретению в сравнении со стандартным аккумулятором А, т.е. хлоридом дикокосового алкилдиметиламмония
Пример
Аккумулятор
Дозировка, г/т
Нерастворимые в кислоте компоненты кальцита, %
Степень белизны, %
1
А
305
6,4
90,4
2
А
355
4,2
91,2
3
А
404
3,1
91,4
4
А
488
2,3
92,3
5
А
728
1,1
92,0
6
В
121
2,8
92,0
Примечательно, что реагент согласно изобретению в примере 6 уже при незначительной дозировке, составившей лишь 121 г/т, характеризуется значительно меньшей долей нерастворимых в кислоте компонентов в очищенном концентрате, которую при использовании стандартного реагента достигают лишь при количестве свыше 400 г/т. Аналогично ведет себя реагент согласно изобретению в отношении степени белизны. Последняя составляет уже при незначительной дозировке 92,0, а при использовании стандартного реагента она достигается лишь при увеличении применяемого количества в три - четыре раза.
Таблица 2
Эффективность смеси, состоящей из аккумулятора В согласно изобретению и стандартного аккумулятора А
Пример
Аккумулятор А, г/т
Аккумулятор В, г/т
Нерастворимые в кислоте компоненты кальцита, %
Степень белизны, %
7
222
25
4,45
92,0
8
261
29
2,98
93,8
9
324
36
1,34
94,0
10
369
41
0,85
94,1
11
176
70
1,86
93,3
12
236
94
0,82
93,3
13
272
109
0,60
93,8
14
286
114
0,40
94,1
15
317
127
0,33
93,7
16
365
146
0,28
93,5
В примерах 7-10 указаны смеси, содержавшие 10% собирателя В согласно изобретению и 90% стандартного аккумулятора А. В примерах 11-16 представлены смеси, содержавшие около 29% аккумулятора В согласно изобретению и около 71% стандартного аккумулятора А.
Результаты в примерах 7-10 и 11-16 свидетельствуют о наличии значительно меньшей доли нерастворимых в кислоте компонентов и о более высокой степени белизны концентрата по сравнению с применением стандартного реагента в примерах 1-5.
Флотационный реагент согласно изобретению может применяться в широком диапазоне значений рН, например от 6 до 12, предпочтительно от 6 до 8, и добавляется в водную пульпу при концентрации предпочтительно от 0,001 до 1,0 кг/т сырого минерала.
Благодаря флотореагенту согласно изобретению достигается в сравнении с известными в уровне техники аккумуляторами значительное улучшение выхода и избирательности. Из таблиц 1 и 2 видна существенно возросшая степень белизны, а также меньшая доля нерастворимых в кислоте компонентов кальцита по сравнению с соответствующим стандартным реагентом.