ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ФЛОТАЦИИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
FOAMING AGENT FOR FLOATATION OF MINERALS

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при флотации полезных ископаемых.
В настоящее время известно промышленное применение для флотации сульфидных руд цветных и драгоценных металлов, каменного угля различных пенообразователей, представляющих собой спирты с алкильным или гетероалкильным радикалом. В качестве примера можно привести кубовый остаток ректификации диметилдиоксана Т-80, МИБК, сосновое масло (СМ), циклогексанол и др. (Абрамов А.А. Флотационные методы обогащения. T.IV. М.: МГГУ, 2008, с.358-362). Как правило, при флотации металлосульфидных руд пенообразователи используются в сочетании с ионогенными серосодержащими собирателями - алкилксантогенатами и диалкилдитиофосфатами (Митрофанов С.П. Селективная флотация. М.: ГНТИ литературы по черной и цветной металлургии, 1958, с.73-75), а при флотации каменных углей с аполярными собирателями - керосином, газойлем и т.п. (Пиккат-Ордынский Г.А., Острый В.А. Технология флотационного обогащения углей. М.: Недра, 1972, с.7-8). Пенообразователи, содержащие алкильные или гетероалкильные радикалы, имеют небольшую стоимость, однако при их применении показатели извлечения металлов являются относительно невысокими. Таким образом, улучшение технологических показателей обогащения сульфидных руд цветных и драгоценных металлов, коксующихся углей является актуальной задачей.
Более лучшие результаты можно получить, применяя в качестве пенообразователя смесь, основной составляющей которой является диметил(изопропенилэтинил)карбинол (ДМИПЭК) - соединение, содержащее ацетиленовую связь, сопряженную с двойной углерод-углеродной связью (Пат. РФ 2190481 // 10.10.2002. Бюл. №28; Пат. РФ 2198034 // 10.02.2003, Бюл. №4).
Пенообразователь имеет следующий состав, мас.%:
ДМИПЭК 95,0-98,0; тетраметилбутиндиол (ТМБД) 0,1-1,5; диизопропенилацетилен (ДИПА) 0,1-1,0; 2,5-диметил-1,4-гексадиен-3-он (ДМГДО) 1,5-2,5.
Однако трехстадийная схема получения, заключающаяся во взаимодействии ацетона с ацетиленом до ТМБД в присутствии избытка (более 200 мол. % по отношению к ацетилену) гидроксида калия (Пат. РФ 2221768// 20.01.2004) с последующей монодегидратацией в кислой среде (Пат. РФ 2198034 // 10.02.2003, Бюл. №4) и обезвоживанием щелочного катализатора (Пат GB 1354011//22.05.1974), делает синтез такого пенообразователя относительно дорогим.
Наиболее близким техническим решением по отношению к заявляемому изобретению является пенообразователь следующего состава, мас.% (Пат. РФ 2261762 // 10.10.2005. Бюл. №28):
ДМИПЭК 79,0-92,0; ТМБД 0,1-1,5; ДИПА 4,4-18,4; ДМГДО 1,5-2,5; ингибитор радикальной полимеризации 0,1-1,0.
Применение этого пенообразователя в композиции с серосодержащими ионогенными или аполярными собирателями позволяет незначительно (за счет уменьшения степени очистки) снизить стоимость флотации без ухудшения технологических показателей.
Целью изобретения является получение высоких технологических показателей показателей флотации за счет применения более технологически доступных пенообразователей, содержащих ненасыщенные углерод-углеродные связи.
Техническим решением поставленной задачи является применение в качестве пенообразователя для флотации полезных ископаемых монозамещенных третичных α-ацетиленовых спиртов общей формулы:
3
3
2
5
2
3
2
2
5
RR'C(OH)C≡CH(R=CH, R'=CH, CH, CHCH(CH); R+R'=(СН)).
При этом их расход при флотации сульфидных руд цветных и драгоценных металлов составляет 1-60 г на тонну флотируемой руды.
Расход пенообразователя при флотации каменного угля составляет 30-150 г на тонну угля.
3
3
2
5
2
3
2
2
5
Помимо индивидуального применения предлагаемых в изобретении пенообразователей для удешевления процесса может применяться композиция для флотации полезных ископаемых, включающая пенообразователь общей формулы RR'C(OH)C≡CH(R=CH, R'=CH, CH, CHCH(CH), R+R'=(CH)) и дополнительно содержащая пенообразователь на основе спиртов с алкильным или гетероалкильным радикалом.
При этом общий расход пенообразователей составляет 5-100 г на тонну флотируемой руды, а расход пенообразователя на основе спиртов с алкильными или гетероалкильными радикалами составляет 20,0-80,0% в расчете на общее количество пенообразователей.
При флотации каменного угля общий расход пенообразователей составляет 30-150 г на тонну угля, а расход пенообразователя на основе спиртов с алкильными или гетероалкильными радикалами составляет 10,0-80,0 мас.% в расчете на общее количество пенообразователей.
Таким образом, в результате проведенных исследований флотационной активности пенообразователей, содержащих ненасыщенные углерод-углеродные связи, установлено, что для руд многих месторождений полезных ископаемых вполне достаточно пенообразователей, содержащих только ацетиленовую связь.
Производство пенообразователей, предлагаемых в данном изобретении, осуществляется взаимодействием коммерчески доступных кетонов и ацетилена в присутствии каталитических количеств гидроксида калия (около 1 мол. % по отношению к ацетилену) и является промышленно освоенным процессом, применяющимся в синтезе витаминов A и E, душистых веществ (Кононов Н.Ф., Островский С.А., Устынюк С.А. Новая технология некоторых синтезов на основе ацетилена. М.: Наука, 1977. С.106-168). Ввиду одностадийности такого взаимодействия, а также значительно меньших количеств гидроксида калия, себестоимость монозамещенных третичных α-ацетиленовых спиртов значительно меньше себестоимости пенообразователей на основе ДМИПЭКа.
3
3
2
5
2
3
2
2
5
Установлено, что при флотации сульфидных руд цветных и драгоценных металлов с использованием монозамещенных третичных α-ацетиленовых спиртов RR'C(OH)C≡CH(R=CH, R'=СН, CH, CHCH(CH); R+R'=(CH) уровень извлечения такой же, как и при использовании ДМИПЭКа, и в то же время выше, чем при использовании в качестве пенообразователей спиртов с алкильными или гетероалкильными радикалами.
Настоящее изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Руду месторождения Маднеули с содержанием меди 0,42% измельчали до содержания частиц диаметром менее 0,074 мм в количестве 62 мас.%, обрабатывали CaO в количестве 3664 г/т руды, в качестве собирателя использовали бутиловый ксантогенат в количестве 25 г/т руды. Время флотации - 15 минут. Результаты испытаний представлены в Таблице 1.
3
2
4
Пример 2. Руду месторождения Северный Акташ с содержанием золота 2,1 г/т руды, сурьмы - 0,27% измельчали до содержания частиц диаметром менее 0,074 мм в количестве 95 мас.%, обрабатывали Pb(NO) - 150 г/т руды, CuSO - 300 г/т руды, бутиловым ксантогенатом - 200 г/т руды. Время флотации - 10 минут. Результаты испытаний представлены в Таблице 2.
Пример 3. Хвосты никелевой флотации медно-никелевых руд Норильского месторождения с содержанием платины 0,32 г/т руды, родия 0,33 г/т руды, палладия - 1,05 г/т руды обрабатывают бутиловым ксантогенатом - 30 г/т руды, ДМДК - 60 г/т руды. Время флотации - 20 минут. Результаты испытаний представлены в Таблице 3.
Пример 4. Угольный шлам Беловской ОФ (Кузбасс) зольностью 15,0 мас.% и средним размером частиц 0,5 мм флотируют при плотности пульпы 100 г/л 10 минут. В качестве собирателя используют газойль - 1500 г/т угля. Результаты испытаний представлены в таблице 4.
Таблица 1
№ п/п
Пенообразователь
Расход пенообразователя, г/т руды
Извлечение меди, %
1
Т-80
30
43,1
2
Пенообразователь на основе ДМИПЭКА (прототип)
10
46,6
3
А
10
46,8
4
Б
10
46,5
5
В
10
46,7
6
Г
10
46,9
7
Пенообразователь на основе ДМИПЭКА (прототип)
30
47,3
8
А
30
47,5
9
Б
30
47,3
10
В
30
47,5
11
Г
30
47,4
12
Пенообразователь на основе ДМИПЭКА (прототип)
60
46,9
А
60
46,8
14
Б
60
46,8
15
В
60
46,5
16
Г
60
46,6
Таблица 2
№ п/п
Пенообразователь
Расход пенообразователя, г/т руды
Извлечение золота, %
Извлечение сурьмы, %
1
Т-92
10
30,7
64,4
2
Пенообразователь на основе ДМИ-ПЭКа (прототип)
3
57,0
74,0
3
А
3
57,4
74,1
4
Б
3
57,3
73,9
5
В
3
57,0
74,3
6
Г
3
57,3
74,2
7
Пенообразователь на основе ДМИ-ПЭКа (прототип)
10
59,5
75,6
8
А
10
59,9
75,7
9
Б
10
59,6
75,8
10
В
10
59,9
75,4
11
Г
10
59,7
75,8
12
Пенообразователь на основе ДМИ-ПЭКа (прототип)
40
63,6
76,9
13
А
40
63,8
76,5
14
Б
40
63,7
76,8
15
В
40
63,6
76,5
16
Г
40
63,9
76,4
17
Пенообразователь на основе ДМИ-ПЭКа (прототип)
60
62,7
75,9
18
А
60
62,8
76,1
19
Б
60
62,6
75,8
20
В
60
62,9
75,9
21
Г
60
62,8
75,9
22
А+Т-92
4+1
57,8
74,2
23
Б+Т-92
4+1
57,9
74,5
24
В+Т-92
4+1
57,6
74,8
25
Г+Т-92
4+1
57,4
74,3
26
А+Т-92
10+20
59,6
75,4
27
Б+Т-92
10+20
59,5
75,6
28
В+Т-92
10+20
59,8
75,8
29
Г+Т-92
10+20
59,8
75,4
30
А+Т-92
20+80
60,6
75,3
31
Б+Т-92
20+80
60,5
75,6
32
В+Т-92
20+80
60,4
75,2
33
Г+Т-92
20+80
60,8
75,4
Таблица 3
№ п/п
Пенообразователь
Расход пенообразователя, г/т руды
Извлечение платины, %
Извлечение родия, %
Извлечение палладия, %
1
ДП-4+СМ
10+5
50,0
38,8
52,4
2
Пенообразователь на основе
1
50,0
39,4
57,0
3
ДМИПЭКА (прототип) А
1
50,1
39,4
56,9
4
Б
1
49,9
39,5
57,2
5
В
1
50,2
39,2
57,3
6
Г
1
49,8
39,4
57,1
7
А+СМ
1+4
49,9
39,2
57,2
8
Б+СМ
1+4
49,8
39,7
57,0
9
В+СМ
1+4
50,1
39,5
56,9
10
Г+СМ
1+4
50,0
39,6
57,5
11
А+СМ
10+4
49,8
39,7
57,8
12
Б+СМ
10+4
49,9
39,5
57,4
13
В+СМ
10+4
50,2
39,7
57,7
14
Г+СМ
10+4
50,1
39,9
57,6
15
Пенообразователь на основе ДМИПЭКА (прототип)
10
49,9
39,6
57,5
Таблица 4
№ п/п
Пенообразователь
Расход пенообразователя, г/т угля
Извлечение сухой беззольной массы в концентрат, %
1
КЭТГОЛ
90
85,5
2
Пенообразователь на основе ДМИПЭКА (прототип)
30
88,7
3
А
30
88,5
4
Б
30
88,6
5
В
30
88,9
6
Г
30
88,9
7
Пенообразователь на основе ДМИПЭКА (прототип)
80
91,2
8
А
80
91,6
9
Б
80
91,5
10
В
80
91,8
11
Г
80
91,8
12
Пенообразователь на основе ДМИПЭКА (прототип)
150
91,6
13
А
150
91,5
14
Б
150
91,6
15
В
150
91,8
16
Г
150
92,0
17
А+КЭТГОЛ
27+3
88,4
18
Б+КЭТГОЛ
27+3
88,5
19
В+КЭТГОЛ
27+3
88,6
20
Г+КЭТГОЛ
27+3
88,8
21
А+КЭТГОЛ
50+50
90,5
22
Б+КЭТГОЛ
50+50
90,6
21
В+КЭТГОЛ
50+50
90,6
22
Г+КЭТГОЛ
50+50
90,9
24
А+КЭТГОЛ
30+120
89,2
25
Б+КЭТГОЛ
30+120
89,5
26
В+КЭТГОЛ
30+120
89,8
27
Г+КЭТГОЛ
30+120
89,9
Примечание к таблицам 1-4:
Пенообразователь на основе ДМИПЭКА, состав, мас.%: ДМИПЭК - 85,5; ДИПА - 10,0; ТМБД - 1,5; ДМГДО - 2,5; п-метоксифенол - 0,5.
3
2
А - (CH)C(OH)C≡CH;
3
2
5
Б - (CH)(CH)C(OH)C≡CH;
3
2
3
2
В - (CH)(CHCH(CH))C(OH)C≡CH;
2
5
Г - (CH)C(OH)C≡CH
3
3
2
5
2
3
2
2
5
Как следует из результатов флотации, в которой были использованы монозамещенные третичные α-ацетиленовые спирты формулы RR'C(OH)C≡CH(R=CH, R'=CH, CH, CHCH(CH); R+R'=(CH)), а также композиции этих веществ с пенообразователями на основе спиртов с алкильным или гетероалкильным радикалом, их применение позволяет сохранить одинаковый уровень извлечения полезных ископаемых относительно прототипа при меньшей стоимости флотации.