СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ВОДЫ ИЗ КОНЦЕНТРАТА НЕОРГАНИЧЕСКОЙ СУСПЕНЗИИ И УВЕЛИЧЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ОТФИЛЬТРОВАННОГО МАТЕРИАЛА
METHOD OF REMOVING WATER FROM INORGANIC SUSPENSION CONCENTRATE AND INCREASING YIELD OF FILTERED MATERIAL

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к способу и синергетической композиции для обезвоживания водной неорганической суспензии и увеличения производства конечного отфильтрованного материала. В частности, настоящее изобретение предоставляет такие способ и синергетическую композицию, в которых удаление воды из водной неорганической суспензии осуществляется за счет ее смешивания с эффективным количеством неионогенного поверхностно-активного вещества и с эффективным количеством катионного полимера, и вышеприведенное подвергается способу фильтрации для удаления воды и увеличения производства конечного отфильтрованного материала.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Множество неорганических руд подвергаются обработке для извлечения большинства полезных компонентов. Руды подвергаются обработке, например, но не ограничиваясь приведенным, дроблением, просеиванием, циклонированием, промыванием, флотацией и сгущением, для концентрирования большинства желаемых компонентов в форме концентрированной водной неорганической суспензии. Обычно компоненты руд концентрируют за счет этих процедур, что хорошо известно специалистам в данной области техники. Такая концентрированная неорганическая суспензия затем обычно подвергается способу удаления воды для достижения удаления жидкой воды из концентрированной неорганической суспензии. Как используется в настоящем изобретении, термин «концентрированная неорганическая суспензия» может представлять собой, например, концентраты железных руд, медных руд, их комбинации, их соли, оксиды и сульфиды, и в частности, магнетитовой железной руды, но не ограничивается приведенным в тексте этого документа. Другие примеры концентрированной неорганической суспензии могут содержать металлы, такие как молибден, никель, цинковую руду, металлы платиновой группы, песок и гравий. Как используется в этом настоящем изобретении, концентрированная неорганическая суспензия не включает гематитовую железную руду или уголь. Одна из финальных стадий извлечения обычно содержит некоторую форму сепарации жидкости и осадка, то есть фильтрацию или центрифугацию. Остаточная влага, содержащаяся в концентрированном неорганическом рудном продукте, может оказывать существенное влияние на последующую обработку продукта, такую как, например, но не ограничиваясь приведенными, гранулирование или выплавку, или на рассчитанную стоимость транспортировки.
Концентрированные неорганические суспензии много лет подвергаются способам удаления воды. В ходе способа удаления воды стремятся достичь удаления жидкой воды из концентрированной неорганической суспензии. Цель способов удаления воды представляет собой уменьшение остаточного содержания жидкой воды в исходном концентрате неорганической суспензии. Добавки, удаляющие воду, такие как коагулянты, в комбинации с анионным поверхностно-активным веществом, добавляют к концентрированной неорганической суспензии для уменьшения содержания жидкой воды в обрабатываемой суспензии, подвергающейся фильтрации. Теоретически, обезвоживающие добавки могут повышать скорости производства, заодно уменьшая содержание воды, присутствующей в отфильтрованной руде или в твердых угольных брикетах. Так как отфильтрованные осадки содержат меньше воды, то ожидается увеличение общего производства. Однако на практике это наблюдается не всегда. Применение добавок и комбинаций добавок, известных специалисту в данной области, не только понижает влажность фильтруемых осадков, но и также снижает производство осадков по сравнению с необработанной суспензией руды. Традиционно используют полимеры для агломерирования осадков и повышения скорости фильтрации. Однако полимеры склонны захватывать воду вместе с осадками и, таким образом, повышать содержание влаги в отфильтрованной руде. Во многих случаях высокое содержание влажности пагубно сказывается на конечном использовании или обработке угля или руды металла.
До настоящего времени эффективный способ обезвоживания неорганической суспензии рассматривается как возможность для увеличения производства осадков за счет снижения остаточной влажности в продукте и подразумеваемого увеличения производства за счет лучшей и более быстрой фильтрации. Удаление влаги из отфильтрованного материала или центрифугирование осадков повышает содержание неорганических или рудных осадков в расчете на процент массы, таким образом, снижая стоимость фрахта, требуемую для транспортировки, или стоимость энергии для дальнейшего высушивания или обработки в пересчете на килограмм неорганического, угольного или рудного осадков. Однако использование удаления воды без вспомогательных средств обычно приводит в некоторых производствах к потерям отфильтрованного материала по сравнению с полным отсутствием обработки.
Таким образом, специалисту известно, что выгодно снижение содержания влажности в концентрате водной неорганической суспензии за счет использования определенных добавок, недостатки также заключаются в том, что производство конечного отфильтрованного материала понижается за счет издержек при достижении выгодного удаления воды. Ни один из способов известного уровня техники не относится одновременно к потребности уменьшения остаточного содержания жидкой воды в концентрированной неорганической суспензии, наряду с одновременным увеличением производства неорганического концентрированного отфильтрованного материала, итогового в способе удаления воды, таком как, например, фильтрация, но не ограничиваясь приведенным. Настоящие заявители разработали такой способ и комбинацию синергетических добавок, что преимущественно обеспечивается уменьшение остаточного содержания жидкой воды в концентрированной неорганической суспензии, наряду с которым также обеспечивается увеличение производства отфильтрованного материала, итогового в способе удаления воды.
2
2
x
Патент US 4207186 (Wang и другие '186) обеспечивает способ обезвоживания неорганических и угольных концентратов, включающий смешивание водной суспензии неорганического концентрата и эффективного количества удаляющего воду средства, представляющего собой комбинацию гидрофобного спирта, имеющего алифатический радикал, содержащий от 8 до 18 атомов углерода, и неионогенного поверхностно-активного вещества с формулой R-(OCHCH)OH, где x представляет собой целое число от 1 до 15, R представляет собой разветвленный или линейный алифатический радикал, содержащий от 6 до 24 атомов углерода в алкильном фрагменте; и последующую обработку суспензии фильтрацией. Wang и другие '186 утверждают, что при смешивании гидрофобного спирта, такого как дециловый спирт, с неионогенным поверхностно-активным веществом, пониженные содержания влаги были получены для концентрата железной руды, для которого не применялись удаляющие воду добавки, однако не уделяют внимания увеличению производства конечного отфильтрованного материала.
Патент US 4210531 (Wang и другие '531) обеспечивает способ обезвоживания неорганических концентратов, который по существу состоит из первоначального смешения водной суспензии неорганического концентрата с эффективным количеством полиакриламидного коагулянта, и дальнейшего смешивания обработанной коагулянтом суспензии с эффективным количеством комбинации композиции анионного поверхностно-активного агента и нерастворимой в воде органической жидкости, выбранной из алифатических углеводородов, ароматических углеводородов, алифатических спиртов, ароматических спиртов, алифатических галогенидов, ароматических галогенидов, растительных масел и животных масел, где нерастворимая в воде органическая жидкость отлична от любой нерастворимой в воде органической жидкости, представленной в композиции анионного поверхностно-активного агента; и впоследствии удаления воды в виде жидкости из суспензии. Wang и другие '531, однако, не уделяют внимания и остается несопоставленным уменьшение остаточного содержания жидкой воды в концентрированной неорганической суспензии и увеличение производства конечного отфильтрованного материала.
Настоящие заявители получили неожиданные результаты для способа настоящего изобретения, в котором настоящие заявители способны (1) уменьшить содержание влажности (жидкой воды) в концентрированной неорганической суспензии, подвергнутой обработке синергетической комбинацией неионогенного поверхностно-активного вещества и катионного полимера, и подвергнутой способу фильтрации, и (2) увеличить производство конечного отфильтрованного материала. Таким образом, комбинация способа и синергетической композиции заявителей обеспечивает дополнительную экономическую выгоду в увеличении производства отфильтрованного материала, по сравнению с использованием известных добавок синергетических комбинаций, которые только уменьшают содержание жидкой воды в концентрированной неорганической суспензии. Таким образом, комбинация способа и синергетической композиции заявителей осуществляет назревшую, но до этого не удовлетворенную потребность в минералообрабатывающей промышленности.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение предоставляет способ для обезвоживания концентрата неорганической суспензии и увеличения производства конечного отфильтрованного материала, который по существу состоит из смешения концентрата неорганической водной суспензии с эффективным количеством неионогенного поверхностно-активного вещества и с эффективным количеством катионного полимера для формирования концентрата неорганической водной суспензии, обработанного неионогенным поверхностно-активным веществом и катионным полимером; и подвергания концентрата неорганической водной суспензии, обработанного неионогенным поверхностно-активным веществом и катионным полимером, способу удаления жидкой воды для обезвоживания обработанной неорганической водной суспензии и для увеличения производства конечного отфильтрованного материала из обезвоженной неорганической суспензии.
2
2
x
Включается способ, где неионогенное поверхностно-активное вещество представляет собой алкилэтоксилированный спирт, имеющий химическую формулу R-(OCHCH)OH, где x представляет собой целое число от приблизительно 1 до приблизительно 15 включительно, и R представляет собой линейный или разветвленный алифатический радикал, содержащий от приблизительно 6 до приблизительно 24 атомов углерода включительно в алкильном фрагменте, и имеющий число гидрофильно-липофильного баланса от приблизительно 1 до приблизительно 15 включительно. Как используется в тексте этого документа, термины «алкилэтоксилированный спирт», «этоксильный спирт», «этоксилированный спирт» и «этоксилат спирта» относятся к одной и той же композиции, представленной такой химической формулой, как описано в тексте этого документа, и эти термины могут применяться в тексте этого документа взаимозаменяемо.
В предпочтительном варианте осуществления указанного способа, как описано в тексте этого документа, алкилэтоксилированный спирт включает группу R, содержащую от приблизительно 6 до приблизительно 24 атомов углерода включительно, и представляет собой один из: линейного первичного этоксилированного спирта, разветвленного первичного этоксилированного спирта, или вторичного этоксилированного спирта. Более предпочтительно, включается способ, где группа R содержит от приблизительно 11 до приблизительно 16 атомов углерода включительно. По отношению к этоксильным группам предпочтительно, чтобы x представлял собой число от приблизительно 1 до приблизительно 5 включительно. Специалисту известно, что при этоксилировании получают смесь этоксилатов, так как коммерчески доступные спирты представляют собой смеси спиртов с различной длиной цепей. Это также справедливо для степени этоксилирования (то есть числа групп «x») в спирте. Значение «x», как используется в тексте этого документа, представляет собой среднее значение этоксилирования. Таким образом, будет понято специалисту в данной области, что смешанные этоксилаты включены в область настоящего изобретения.
В ином варианте осуществления включается способ, где неионогенное поверхностно-активное вещество представляет собой смесь этоксилата спирта, как описано в тексте этого документа, и другого спирта. Другой спирт представляет собой спирт, имеющий от приблизительно 1 до приблизительно 18 атомов углерода включительно, и предпочтительно имеет от приблизительно 8 до приблизительно 13 атомов углерода включительно. Другой спирт может представлять собой первичный или вторичный и может быть линейным или разветвленным, и их смесью. Неионогенная поверхностно-активная смесь может включать другой спирт от приблизительно 1 массового процента до приблизительно 99 массовых процентов включительно.
2
2
x
2
Еще один вариант осуществления включает способ настоящего изобретения, как описано в тексте этого документа, где неионогенное поверхностно-активное вещество представляет собой этоксилат амина, имеющий химическую формулу R-N-((CHCHO)-H), где x представляет собой целое число от приблизительно 1 до приблизительно 15 включительно, и R представляет собой линейный или разветвленный алифатический радикал, содержащий от приблизительно 6 до приблизительно 24 атомов углерода включительно в алкильном фрагменте, или смесь этоксилата амина и алкилэтоксилированного спирта, как описано в тексте этого документа. Неионогенная поверхностно-активная смесь может включать этоксилат амина от приблизительно 1 массового процента до приблизительно 99 массовых процентов включительно.
Включается способ настоящего изобретения, как описано в тексте этого документа, где катионный полимер получен из по меньшей мере одного катионного мономера, включающего четвертичный диаллилдиалкиламмониевый мономер, катионный мономер акриламида, четвертичное производное акрилата или метакрилата, их соли и их смеси. Более предпочтительно, катионный полимер получен из по меньшей мере одного катионного мономера, который выбран из группы, состоящей из акрилоилоксиэтилтриметиламмоний хлорида, акрилоилоксиэтилтриметиламмоний метилсульфата, аминометилированного полиакриламида, метакриламидопропилтриметиламмоний хлорида, акриламидопропилтриметиламмоний хлорида, метакрилоилоксиэтилтриметиламмоний хлорида, метакрилоилоксиэтилтриметиламмоний метилсульфата, диаллилдиметиламмоний хлорида, диаллилдиэтиламмоний хлорида, диаллилдиметиламмоний бромида и диаллилдиэтиламмоний бромида. В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения катионный полимер представляет собой сополимер, который получен из катионного мономера, представляющего собой четвертичный диаллилдиалкиламмониевый мономер, и акриламида. Более предпочтительно, в еще одном варианте осуществления настоящего изобретения катионный полимер получен из катионного мономера, представляющего собой акрилоилоксиметилтриметиламмоний хлорида и акриламида. В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения катионный полимер представляет собой полидиаллилдиметиламмоний хлорид. Кроме того, в еще одном варианте осуществления настоящего изобретения катионный полимер представляет собой полимерный продукт конденсации Манниха, и предпочтительно представляет собой полимерный продукт конденсации Манниха, включающий акриламид, диметиламин или диэтиламин и формальдегид.
Еще один вариант осуществления настоящего изобретения предоставляет улучшенную композицию концентрата неорганической суспензии, по существу концентрата водной неорганической суспензии, неионогенное поверхностно-активное вещество и катионный полимер, как описано в тексте этого документа.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения предоставляется улучшенный отфильтрованный материал неорганического концентрата, по существу состоящий из сильно обезвоженного неорганического концентрата, неионогенного поверхностно-активного вещества и катионного полимера, как описано в тексте этого документа.
Чертеж представляет собой график, показывающий производство сухого отфильтрованного материала по отношению к содержанию влаги в отфильтрованном материале с использованием способа настоящего изобретения по сравнению с отсутствием обработки или обработкой с использованием только обезвоживающего средства.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение направлено на (a) способ для обезвоживания концентрата неорганической суспензии и увеличения производства конечного отфильтрованного материала, (b) улучшенный концентрат неорганической суспензии и (c) улучшенный отфильтрованный материал неорганического концентрата.
Как используется в тексте этого документа, «эффективное содержание» относится к такому содержанию композиции, которое необходимо для осуществления требуемого результата, такое как, например, количество, нужное для удаления воды из концентрата водной неорганической суспензии, наряду с увеличением производства конечного отфильтрованного материала.
Как используется в тексте этого документа, «сильно обезвоженный неорганический концентрат» относится к концентрату водной неорганической суспензии, который имеет требуемое количество удаленной влаги, и предпочтительно количество удаленной влаги представляет собой более чем приблизительно 40 процентов (%) в расчете на массу. Таким образом, не ограничиваясь приведенным, например, сильно обезвоженный неорганический концентрат является таким, в котором начальное содержание влаги до обработки уменьшается до требуемого уровня после обработки, как указано в различных примерах, предоставленных в Таблицах 1-5 этого документа.
Настоящее изобретение предоставляет способ для обезвоживания концентрата неорганической суспензии и увеличения производства конечного отфильтрованного материала, состоящий по существу из смешения концентрата водной неорганической суспензии с эффективным количеством неионогенного поверхностно-активного вещества и с эффективным количеством катионного полимера для формирования концентрата неорганической водной суспензии, обработанной неионогенным поверхностно-активным веществом и катионным полимером; и подвергания концентрата неорганической водной суспензии, обработанной неионогенным поверхностно-активным веществом и катионным полимером, способу удаления жидкой воды для обезвоживания обработанной неорганической водной суспензии и для повышения производства конечного отфильтрованного материала из обезвоженной неорганической суспензии.
2
2
x
Как используется в тексте этого документа, термин «неионогенное поверхностно-активное вещество» относится к обезвоживающему средству (сокращенно в других частях этого документа «DWA»). Неионогенное поверхностно-активное вещество или DWA представляет собой алкилэтоксилированный спирт, имеющий химическую формулу R-(OCHCH)OH, где x представляет собой целое число от приблизительно 1 до приблизительно 15 включительно, и R представляет собой линейный или разветвленный алифатический радикал, содержащий от приблизительно 6 до приблизительно 24 атомов углерода включительно в алкильном фрагменте, и имеющий число гидрофильно-липофильного баланса (HLB) от приблизительно 1 до приблизительно 15 включительно, и предпочтительно число HLB от приблизительно 1 до приблизительно 10 включительно. Предпочтительно, алкилэтоксилированный спирт включает группу R, содержащую от приблизительно 8 до приблизительно 20 атомов углерода включительно, и представляет собой один из: линейного первичного этоксилированного спирта, разветвленного первичного этоксилированного спирта или вторичного этоксилированного спирта. Более предпочтительно, включается способ, где группа R содержит от приблизительно 11 до приблизительно 16 атомов углерода включительно. По отношению к этоксильным группам предпочтительно, чтобы x представлял собой число от приблизительно 1 до приблизительно 5 включительно.
Катионный полимер получен из по меньшей мере одного катионного мономера, включающего четвертичный диаллилдиалкиламмониевый мономер, катионный мономер акриламида, четвертичное производное акрилата или метакрилата, их соли и их комбинации. Более предпочтительно, катионный полимер получен из по меньшей мере одного катионного мономера, который выбран из группы, состоящей из акрилоилоксиэтилтриметиламмоний хлорида, акрилоилоксиэтилтриметиламмоний метилсульфата, аминометилированного полиакриламида, метакриламидопропилтриметиламмоний хлорида, акриламидопропилтриметиламмоний хлорида, метакрилоилоксиэтилтриметиламмоний хлорида, метакрилоилоксиэтилтриметиламмоний метилсульфата, диаллилдиметиламмоний хлорида, диаллилдиэтиламмоний хлорида, диаллилдиметиламмоний бромида и диаллилдиэтиламмоний бромида. Наиболее предпочтительно, катионный мономер представляет собой акрилоилоксиэтилтриметиламмоний хлорид. Предпочтительно, катионный полимер представляет собой сополимер, который получен из катионного мономера, представляющего собой четвертичный диаллилдиалкиламмониевый мономер, и акриламида. В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения катионный полимер представляет собой полидиаллилдиметиламмоний хлорид. Кроме того, в еще одном варианте осуществления настоящего изобретения катионный полимер представляет собой полимерный продукт конденсации Манниха. Предпочтительно полимерный продукт конденсации Манниха включает акриламид, диметиламин или диэтиламин и формальдегид. Например, но не ограничиваясь приведенным, полимерный продукт конденсации Манниха может быть синтезирован, используя 1:1:1 молярное соотношение акриламида, диметиламина (или диэтиламина) и формальдегида. Как известно специалисту, способ Манниха использует аммиак или первичные или вторичные амины с формальдегидом и карбонильной функцией по соседству с кислым протоном для создания бета-амино-карбонильного соединения. Здесь, например, карбонил представляет собой акриламид и вторичный амин представляет собой диметиламин. Диапазон средних молекулярных масс полимерных продуктов конденсации Манниха находится в пределах от приблизительно 3 миллионов до приблизительно 10 миллионов включительно.
-
-
-
Как используется в тексте этого документа, термин «диаллилдиалкиламмониевый мономер» относится к любому растворимому в воде мономеру с формулой DADAAX, которая означает диаллилдиалкил аммоний X, где каждый алкил независимо выбран из алкильных групп с от приблизительно 1 до приблизительно 18 атомов углерода в длину включительно, и предпочтительно от приблизительно 1 до приблизительно 6 атомов углерода в длину включительно, и где X представляет собой любой пригодный противоион. Предпочтительно, противоионы выбираются из группы, состоящей из галогенидов, гидроксида, нитрата, ацетата, гидросульфата, метилсульфата и первичных сульфатов. Галогенид может представлять собой любой галогенид, и более предпочтительно галогенид, выбранный из группы, состоящей из фторида, бромида и хлорида. Предпочтительно четвертичный диаллилдиалкиламмониевый галогенидный мономер выбирают из группы, состоящей из диаллилдиметиламмоний хлорида, диаллилдиэтиламмоний хлорида, диаллилдиметиламмоний бромида и диаллилдиэтиламмоний бромида.
Катионный полимерный компонент настоящего изобретения может содержать один или более мерных звеньев без отступления от сущности изобретения. Сополимеры, тройные сополимеры, и т.д., такие как, например, полимеры, включающие диаллилдиметиламмоний хлорид и акриламид или акрилоилоксиэтилтриметиламмоний хлорид и акриламид, могут быть использованы в качестве катионного полимерного компонента настоящего изобретения. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения полимер представляет собой сополимер, который получен из по меньшей мере одного из вышеупомянутых катионных мономеров и из по меньшей мере одного неионного мономера, выбранного из группы, состоящей из акриламида, метакриламида и N,N-диметилакриламида, где соотношение катионного мономера и неионного мономера представляет собой от приблизительно 99:1 до приблизительно 1:99 включительно. Предпочтительно, массовое соотношение катионного мономера и неионного мономера представляет собой от приблизительно 10 до приблизительно 95 включительно. Специалистом будет принято во внимание, что соотношение мерных звеньев в таких сополимерах в общем определяется количеством катионных звеньев, необходимых в настоящей композиции для придания требуемого удаления влаги из концентрата водной неорганической суспензии, наряду с достижением требуемого производства конечного отфильтрованного материала, в то время когда такой обрабатываемый концентрат неорганической суспензии подвергается способу удаления воды (обезвоживанию), такому как, например, но не ограничиваясь приведенным, фильтрация, центрифугирование или их комбинация, с применением или без него повышенного давления или вакуума.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения включается способ, где неионогенное поверхностно-активное вещество представляет собой смесь этоксилата спирта, как описано в тексте этого документа, и другого спирта (то есть другой спирт отличается от этоксилата спирта). Другой спирт представляет собой спирт, имеющий от приблизительно 1 до приблизительно 18 атомов углерода включительно, и предпочтительно имеет от приблизительно 8 до приблизительно 13 атомов углерода включительно. Другой спирт может представлять собой первичный или вторичный и может быть линейным или разветвленным, и их смесью. Неионогенная поверхностно-активная смесь может включать другой спирт от приблизительно 1 массового процента до приблизительно 99 массовых процентов включительно.
2
2
x
2
Еще один вариант осуществления включает способ настоящего изобретения, как описано в тексте этого документа, где неионогенное поверхностно-активное вещество представляет собой этоксилат амина (то есть этоксилированный амин), имеющий химическую формулу R-N-((CHCHO)-H), где x представляет собой целое число от приблизительно 1 до приблизительно 15 включительно, и R представляет собой линейный или разветвленный алифатический радикал, содержащий от приблизительно 6 до приблизительно 24 атомов углерода включительно в алкильном фрагменте, или где поверхностно-активное вещество представляет собой смесь этоксилата амина и алкилэтоксилированного спирта, как описано в тексте этого документа. Неионогенная поверхностно-активная смесь может включать этоксилат амина от приблизительно 1 массового процента до приблизительно 99 массовых процентов включительно.
В способе настоящего изобретения следует использовать эффективное количество неионогенного поверхностно-активного вещества и катионного полимера. Специалистом в данной области будет принято во внимание, что доза неионогенного поверхностно-активного вещества и доза катионного полимера, добавленные к обрабатываемому концентрату водной неорганической суспензии, зависят от требуемых степени уменьшения влажности и производства отфильтрованного материала. Предпочтительно в способе настоящего изобретения эффективное количество представляет собой, но не ограничивается приведенным, например, по меньшей мере от приблизительно 0,005 фунтов до приблизительно 3 фунтов включительно, неионогенного поверхностно-активного вещества на одну длинную тонну концентрата неорганической суспензии в пересчете на массу сухих минералов, и от по меньшей мере 0,002 фунтов до приблизительно 3 фунтов включительно, катионного полимера на одну длинную тонну концентрата неорганической суспензии в пересчете на массу сухих минералов. Как используется в тексте этого документа, термин «длинная тонна» (lT) относится к двум тысячам двести сорока фунтам (2240 lbs).
Как используется в тексте этого документа, «высокая молекулярная масса» катионного полимера относится к средней молекулярной массе, большей приблизительно 100000 включительно, и предпочтительно большей 1000000. Более предпочтительно, высокая молекулярная масса катионного полимера настоящего изобретения имеет значение средней молекулярной массы, большей приблизительно 2000000, и, наиболее предпочтительно, средней молекулярной массы из диапазона от приблизительно 2000000 до 20000000, или большей.
Неионогенные поверхностно-активные вещества настоящего изобретения могут быть получены при использовании любых общепринятых способов, известных специалисту в данной области. Катионные полимеры настоящего изобретения могут быть получены при использовании любых общепринятых методов полимеризации, известных специалисту в данной области.
Неионогенное поверхностно-активное вещество и катионные полимеры настоящего изобретения могут быть добавлены к концентрату водной неорганической суспензии в любом подходящем месте. Специалистом в данной области будет принято во внимание, что точные места (положения) добавления будут специфичными для обработки. Необходимая последовательность добавления отсутствует для добавления неионогенного поверхностно-активного вещества и катионного полимера к водной концентрированной неорганической суспензии. Неионогенное поверхностно-активное вещество может быть добавлено к концентрату водной неорганической суспензии первым и затем следует добавление катионного полимера к обработанному неионогенным поверхностно-активным веществом концентрату водной неорганической суспензии, или сначала может быть добавлен катионный полимер к концентрату водной неорганической суспензии и затем может быть добавлено неионогенное поверхностно-активное вещество к обработанному катионным полимером концентрату водной неорганической суспензии. Еще один вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу, в котором неионогенное поверхностно-активное вещество и катионный полимер могут быть одновременно добавлены к концентрату водной неорганической суспензии, или в одних и тех же или различных местах добавления. Более того, еще один вариант осуществления настоящего изобретения предоставляет включенный способ, где неионогенное поверхностно-активное вещество и катионный полимер могут быть предварительно смешаны друг с другом для формирования смеси неионогенного поверхностно-активного вещества и катионного полимера, и затем эту смесь добавляют к концентрату водной неорганической суспензии. Может быть использован любой подходящий метод добавления, известный в данном уровне техники. Предпочтительный метод добавления включает достаточное разбавление для достижения дисперсии неионогенного поверхностно-активного вещества и катионного полимера по всему концентрату водной неорганической суспензии.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения предоставляется улучшенная композиция концентрата неорганической суспензии, состоящая по существу из концентрата водной неорганической суспензии, неионогенного поверхностно-активного вещества и катионного полимера. Неионогенное поверхностно-активное вещество и катионный полимер настоящего изобретения представляют собой такие, как описаны в тексте этого документа.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения предоставляется улучшенный отфильтрованный материал неорганического концентрата, по существу состоящий из сильно обезвоженного неорганического концентрата, неионогенного поверхностно-активного вещества и катионного полимера. Неионогенное поверхностно-активное вещество и катионный полимер настоящего изобретения представляют собой такие, как описаны в тексте этого документа.
ПРИМЕРЫ
Следующие примеры демонстрируют изобретение в общих деталях. Так или иначе, примеры не подразумевают ограничения области настоящего изобретения. В настоящем изобретении использование неионогенных обезвоживающих средств в конъюнкции с катионными полимерами оптимально уменьшает содержание влаги в концентрате неорганической суспензии, одновременно повышая производство конечного отфильтрованного материала неорганического концентрата, которое до этого было невозможным совсем без обработки или с использованием только неионогенных обезвоживающих средств, или с использованием только анионных обезвоживающих средств или в комбинации с катионным полимером. В различных примерах, предоставленных в Таблицах 1-5, следующие композиции были использованы в качестве неионогенного поверхностно-активного вещества (DWA) и катионных полимеров (иначе названные здесь как добавки способа, PA):
Неионогенное поверхностно-активное вещество (Обезвоживающая добавка «DWA»):
DWA A: C12-C14 вторичный этоксилированный спирт, где «x» от 2 до 5;
DWA B: C12-C14 этоксилат разветвленного первичного спирта, где «x» от 2 до 5;
DWA C: C12-C14 этоксилат вторичного спирта, где «x» от 2 до 5;
DWA E: C11 этоксилат спирта, где «x» от 3 до 7;
DWA F: смесь C18 этоксилата амина (имеющего степень этоксилирования от 2 до 5) и C11-C16 этоксилата спирта, где «x» от 2 до 5.
Катионный полимер (Вспомогательная добавка «PA»):
PA I: 40% мольных заряженного сополимера Акрилоилоксиэтилтриметил аммония хлорида и акриламида, средняя молекулярная масса от приблизительно 2 до приблизительно 6 миллионов;
PA II: 80% мольных заряженного сополимера акрилоилоксиэтилтриметиламмоний хлорида и акриламида, средняя молекулярная масса до приблизительно 9 миллионов;
PA III: 60% мольных заряженного сополимера акрилоилоксиэтилтриметиламмоний хлорида и акриламида, средняя молекулярная масса от приблизительно 9 до приблизительно 13 миллионов;
PA V: 100% мольных заряженного полидиаллилдиметиламмоний хлорида, средняя молекулярная масса более 100000;
PA VI: 100% мольных заряженного полидиаллилдиметиламмоний хлорида, средняя молекулярная масса более 500000;
PA VII: 100% мольных заряженного полимерного продукта конденсации Манниха акриламида, диметиламина и формальдегида, молярное соотношение 1:1:1, средняя молекулярная масса от приблизительно 3,6 миллионов до приблизительно 4,7 миллионов;
PA VIII: 10% мольных заряженного сополимера акрилоилоксиэтилтриметиламмоний хлорида и акриламида, средняя молекулярная масса от приблизительно 2 до приблизительно 6 миллионов;
PA IX: 30% мольных заряженного сополимера акрилоилоксиэтилтриметиламмоний хлорида и акриламида, средняя молекулярная масса от приблизительно 4 до приблизительно 9 миллионов.
3
4
2
3
Все тестированные железные руды представляли собой магнетит, который имеет формулу FeO, отличную от гематита, FeO. Различия в молекулярных композициях магнетитной и гематитной основы железной руды приводят к различным структурам кристаллической решетки и в результате к различным химическим и физическим свойствам.
Следующая процедура приводится в примерах, предоставленных в Таблицах 1 и 5, для выполнения стадии фильтрации магнетита в способе настоящего изобретение, как описано ниже:
ПРИМЕР ЛАБОРАТОРНОГО ИСПЫТАНИЯ АНАЛИТИЧЕСКОЙ СЕПАРАЦИИ ЖИДКОСТИ И ОСАДКА
FILTER LEAF TEST
(a) Образец рудного концентрата взят со стадии сепарации жидкости и осадка сырья. В этом примере мы приняли, что фильтр вакуумный. Для упрощения мы будем называть это «Filter Feed» (то есть концентрат неорганической суспензии). Обычный образец может представлять собой 20-30 галлонов в 5-галлонных ведрах. Мы доставили Filter Feed в лабораторию, где мы имели настроенное устройство Filter Leaf Test на настольных весах. Filter Leaf Test является коммерчески доступным от Komline-Sanderson (Peapack, New Jersey, USA).
(b) Устройство Filter Leaf Test включает вакуумный насос, вакуумную колбу для удаления фильтрата, который втягивается через среду фильтра, и «фильтровальный лист», который представляет собой плоскую пористую пластину, над которой среда фильтра помещается, и засасывание применяется через среду фильтра за счет присоединенного через шланг вакуумного насоса. Площадь поверхности размера фильтровального листа представляет собой известное значение, таким образом, производительность установленного фильтра может быть оценена на основе лабораторных результатов.
(c) Ведра перемешивали для достижения однородности и плотность проверяли (и выравнивали, если было необходимо для соответствия с другими образцами) стандартной Marcy Cup and Density Scale, коммерчески доступной от Legends Inc. (Sparks, NV, USA).
(d) Закрыли 5-литровый образец из ведра(ер) большого образца и подвергли перемешиванию для поддержания однородности.
(e) Когда все было готово к испытанию, или работе теста фильтровального листа, вакуум от вакуумного насоса настроили на заданные условия и включили. Перемешиватель в 5-литровом образце выключили и фильтровальный лист поместили в 5-литровый образец Filter Feed на заданную глубину.
(f) После заданного времени (наступления установленных условий) фильтровальный лист удалили из образца Filter Feed и снова включили перемешиватель.
(g) Подавали вакуум, снова в течение заданного времени, для воспроизведения времени установленного вакуумного осушения для отфильтрованного материала.
(h) По истечении времени образования отфильтрованного материала и времени осушения отключили вакуум и удалили отфильтрованный материал из среды фильтра фильтровального листа. Получив массы сырого и высушенного в печи (4 часа при 100°С) выработанных отфильтрованных материалов, можно определить процентную влажность отфильтрованного материала и сухую массу отфильтрованного продукта. Результаты и обработка(-и), если проводилась, записаны для тестов индивидуальных фильтровальных листов.
(i) DWA и PA могут быть добавлены к оставшимся образцам при перемешивании. Добавление производят с помощью шприцов, и отмеренное количество для достижения оптимальной дозировки (обычные единицы в рудных суспензиях: фунтов на длинную тонну (“#/lT”)) зависит от объема, плотности и удельной массы 5-литрового образца. Новый тест Фильтровального Листа провели согласно той же самой процедуре. Затем можно сравнить отличия в производстве и влажности отфильтрованного материала для тестов индивидуальных фильтровальных листов с результатами для необработанного образца(ов) для получения относительных улучшений в производительности отфильтрованного материала и влажности отфильтрованного материала (чем более сухой, тем лучше). В большинстве случаев в результатах, показанных в Таблицах 1-5, сначала к концентрату водной неорганической суспензии было добавлено неионогенное поверхностно-активное вещество (обезвоживающая добавка) с последующим добавлением катионного полимера (вспомогательная добавка) к обработанному неионогенным поверхностно-активным веществом концентрату водной неорганической суспензии. Заявители достигли сходных результатов, как показано в Таблицах 1-5, при изменении порядка добавления, не ограничиваясь приведенным, например, когда вспомогательную добавку сначала добавили к концентрату водной неорганической суспензии с последующим добавлением обезвоживающей добавки, или когда сначала вспомогательную добавку и обезвоживающую добавку смешали друг с другом и затем добавили в виде смеси к концентрату водной неорганической суспензии. Таким образом, специалисту в данной области техники будет понятно, что порядок и физическое место(а) добавления обезвоживающей добавки и вспомогательной добавки к необработанному концентрату водной неорганической суспензии некритичны для достижения синергетических результатов настоящего изобретения Заявителей.
(j) Как приведено в Таблицах 1 и 4, Железный Шлам I был получен из Mesabi Iron Ore Range-Mineral Processing Facility, и включает минеральную железную руду в виде композиции магнетита. Железный Шлам III, представленный в Таблицах 2 и 5, был получен из Michigan Negaunee Iron Ore Range-Mineral Processing Facility 1, и включает минеральную руду в виде композиции магнетита. Железный Шлам II, представленный в Таблице 3, был получен из Michigan Negaunee Iron Ore Range-Mineral Processing Facility 2, и включает минеральную железную руду в виде композиции магнетита.
Данные, представленные в Таблицах 1-5, демонстрируют, что способ настоящего изобретения, использующего неионогенное поверхностно-активное вещество (DWA) совместно с катионным полимером (вспомагательной добавкой), синергетически понижает остаточное содержание воды в отфильтрованном материале и повышает производство осадка на от 9% до более чем 50%, по сравнению с индивидуальным использованием неионогенного поверхностно-активного вещества (обезвоживающей добавки).
Заявители предлагают следующие предположительные примеры настоящего изобретения: использование метакрилатных версий катионного полимера PA II или катионного полимера PA III совместно с обезвоживающей добавкой DWA A, как приведено выше. Заявители предполагают, что возрастание % производства может быть от приблизительно 110% до приблизительно 150%, и что % влажности может составлять от 10% до 10,5%.
Чертеж демонстрирует влажность по отношению к производству, которое может быть достигнуто при использовании способа и композиций настоящего изобретения. Как показано на чертеже, способ и композиции настоящего изобретения (обозначенные ромбами и кругами на чертеже) обеспечивают синергетические результаты в увеличении процента производства отфильтрованного материала (ось y на чертеже) одновременно с понижением процента влажности конечного отфильтрованного материала (ось x на чертеже) по сравнению с отсутствием обработки (обозначено треугольником на чертеже), или с отдельным использованием неионогенного поверхностно-активного вещества (обезвоживающей добавки DWA A). Специалистам в данной области известно, что в большинстве случаев отдельное добавление катионного полимера к концентрату водной неорганической суспензии будет повышать процент влажности в конечном отфильтрованном материале. Таким образом, квалифицированным в этом уровне техники будет принято во внимание, что синергетические результаты, полученные за счет настоящего изобретения, оставляют далеко позади результаты, достигаемые с любыми ранее известными реагентами.
Поскольку частные варианты осуществления настоящего изобретения были описаны с целью иллюстрации, то специалистам в данной области будет очевидно множество вариаций и деталей настоящего изобретения, которые могут быть сделаны, без отступления от настоящего изобретения, как определено в Формуле изобретения.