КОМПОЗИЦИЯ СЛОЖНОГО ЭФИРА АМИНОАЛКОКСИЛАТА И ЧЕТВЕРТИЧНОГО АММОНИЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ В КАЧЕСТВЕ СОБИРАТЕЛЯ (КОЛЛЕКТОРА) ДЛЯ СИЛИКАТСОДЕРЖАЩИХ МИНЕРАЛОВ
COMPOSITION OF ESTER OF AMINO ALKOXYLATE AND QUATERNARY AMMONIUM COMPOUND AS COLLECTOR FOR SILICATE-CONTAINING MINERALS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение касается применения композиций из солей алкиламмония и сложных эфиров аминоалкоксилата при очистке методом флотации силикатсодержащих минералов и руд.
Уровень техники
В методе обратной флотации примеси вымываются из ценного минерала. В частности, таким образом часто очищают железную руду, карбонат кальция, фосфат и полевой шпат. Во многих случаях минералы, содержащие силикаты, являются основным компонентом данных примесей, что служит причиной снижения качества конечного продукта. Помимо кварца, слюды и полевого шпата, в их число входят также мусковит и биотит. Например, высокое содержание силикатов снижает качество железорудного концентрата, и поэтому данный концентрат очищают методом флотации, например в Бразилии, с применением алкиловых эфиров аминов и алкиловых эфиров диаминов, для производства высококачественной стали из концентрата с низким содержанием силикатов.
Карбонат кальция выделяют в чистом виде из силикатсодержащих и окрашенных минералов, применяя четвертичные аммониевые соли на основе жирных кислот или жирных алкилимидазолиновых соединений. Поскольку карбонат кальция, наряду с каолином, рутилом и тальком, применяется в качестве белого пигмента в изготовлении бумаги и пластмасс, желательна как можно более высокая степень белизны или низкое содержание окрашенных минералов. Вследствие жесткости силикатов, в производстве бумаги это также приводит к увеличению износа каландров бумагоделательных машин. Поэтому карбонат кальция, помимо сухой очистки, очищают методом флотации.
В целом, предпринимаются попытки посредством обратной флотации понизить содержание силикатов, которое в случае карбоната кальция часто определяется как содержание нерастворимого в кислоте компонента, до уровня менее 1.0 масс.%. Содержание силикатов в сырье может варьировать и иногда может составлять 10-20 масс.%.
В качестве собирателей силикатов применяются, например, жирные амины, алкиловые эфиры аминов, алкиловые эфиры диаминов или четвертичные аммнониевые соли. Они также известны под торговой маркой Flotigam.
В WO-A-00/62937 раскрыто применение четвертичных аммониевых солей для флотации железной руды.
В EP-A-0876222 описано применение биоразлагаемых этерифицированных четвертичных аммониевых соединений (esterquats) в качестве собирателя для флотации несульфидных руд.
В US-4995965 раскрыто применение гидроксипропилированных четвертичных аммониевых солей, солей несимметрично замещенного диметилдиалкиламмония и диалкилгексагидропиримидиновых соединений в качестве собирателей для обратной флотации карбоната кальция.
В CA-A-1187212 раскрыты четвертичные аммониевые соли и бисимидазолины в качестве собирателей для флотации силикатов.
В US-5720873 раскрыт собиратель для флотации силикатов, где описанный собиратель, в дополнение к четвертичному аммониевому соединению, содержит аминоалкоксилат.
Однако описанные в предшествующем уровне техники собиратели для флотации силикатов показывают неудовлетворительные результаты в плане селективности и выхода. Поэтому задачей настоящего изобретения была разработка улучшенного собирателя для флотации силикатов, который может применяться, в частности, для обратной флотации, но также и для прямой флотации.
Неожиданно было обнаружено, что собирающая композиция из алкиламмониевой соли и сложного эфира аминоалкоксилата удаляет меньше мелкозернистого кальцита, чем ранее описанные собиратели и собирающие композиции, и тем самым заметно повышается выход ценного материала без увеличения содержания силикатов в концентрате.
Раскрытие изобретения.
Настоящее изобретение касается применения композиции, состоящей из
A) по меньшей мере одного четвертичного аммониевого соединения, содержащего по меньшей мере один органический радикал, с 8-36 атомами углерода, который связан с аммониевым атомом азота и, возможно, содержит гетероатомы, и
B) по меньшей мере одного сложного эфира аминоалкоксилата формулы (1) или его соли
где
A, B
независимо друг от друга представляют
собой C<sub>2</sub>-С<sub>5</sub> алкилен
R<sup>1</sup>
представляет собой C<sub>8</sub>-С<sub>24</sub> алкил или C<sub>8</sub>-C<sub>24</sub> алкенил
R<sup>2</sup>, R<sup>3</sup>, R<sup>4</sup>
независимо друг от друга представляют собой H
или C<sub>8</sub>-C<sub>24</sub> ацил, при условии что по меньшей мере
один из радикалов R<sup>2</sup>, R<sup>3</sup> или R<sup>4</sup> представляет
собой C<sub>8</sub>-C<sub>24</sub> ацил
х, y, z
независимо друг от друга представляют собой
целые числа от 0 до 50, при условии что сумма
x+y+z равна целому числу от 1 до 100,
в количествах от 10 до 5000 грамм на метрическую тонну руды в качестве собирателя при флотации силикатов.
Настоящее изобретение также касается способа флотации силикатсодержащего минерала путем введения композиции, состоящей из A) и B), в контакт с силикатсодержащим минералом.
Настоящее изобретение также касается композиции, содержащей 1-99 масс.% компонента A) и 1-99 масс.% компонента B).
Композиция, состоящая из A) и B), далее по тексту также именуется собирателем по настоящему изобретению.
Предпочтительно, четвертичное аммониевое соединение, составляющее компонент A), представляет собой соль тетраалкиламмония формулы (2)
где
6
7
1
6
R, R независимо друг от друга представляют собой C-С алкил или бензил,
8
9
8
36
8
36
R, R независимо друг от друга представляют собой C-С алкил или С-С алкенил
и
X представляет собой анион.
Этерифицированные четвертичные аммониевые соединения, соответствующие формуле (3), представляют собой более предпочтительные варианты осуществления четвертичного аммониевого соединения компонента A),
где
l0
11
12
8
24
R, R, R независимо друг от друга представляют собой H или C-С ацил,
5
1
6
R представляет собой C-C алкил или бензил,
k, l, m представляют собой целые числа от 0 до 5, и
3
4
X представляет собой анион, предпочтительно Cl или CHSO.
1
8
9
R, R и R независимо друг от друга представляют собой линейную или разветвленную алкильную или алкенильную группу. Предпочтительно, данные радикалы содержат от 8 до 18 атомов углерода. Особое предпочтение отдается 2-этилгексилу, изононилу, изодецилу и изотридецилу, а также додецилу.
2
3
4
10
11
12
R, R, R, R, R и R представляют собой ацил, содержащий от 8 до 24 атомов углерода. Данный ацил предпочтительно содержит от 10 до 18 атомов углерода. Он может быть линейным или разветвленным. Данный ацил может быть насыщенным или ненасыщенным. Предпочтительными ацильными радикалами являются стеароил и олеоил.
1
2
Компонент A) собирателя по настоящему изобретению содержит по меньшей мере один органический радикал, имеющий от 8 до 36 атомов углерода, который связан с аммониевым атомом азота и, возможно, содержит гетероатомы. Данный радикал предпочтительно может представлять собой алкил, алкенил или ацил, который более предпочтительно является таким, как описано для R или R.
2
4
3
6
4
8
A, в частности, может представлять собой этиленовую (-CH-), пропиленовую (-CH-) или бутиленовую (-CH-) группу. Предпочтительно, A представляет собой этиленовую группу.
2
4
3
6
4
8
B, в частности, может представлять собой этиленовую (-CH-), пропиленовую (-CH-) или бутиленовую (-СН-) группу. Предпочтительно, B представляет собой изопропиленовую группу.
k, l и m предпочтительно равны, независимо друг от друга, 2, 3 или 4, в частности 3.
Сумма х, y и z предпочтительно равна целому числу от 15 до 30, в частности от 20 до 25.
В предпочтительном варианте осуществления, сложный эфир аминоэтоксилата, составляющий компонент B), находится в форме его моноаммониевой или диаммониевой солей, которые получают нейтрализацией не только органическими, но также и неорганическими кислотами.
Компоненты A) и B) собирателя по настоящему изобретению могут применяться совместно с другими собирателями, известными в предшествующем уровне техники, которые отличаются от A) и B). Примерами таких дополнительных собирателей, отличающихся от A) и B), являются
14
13
где R представляет собой углеводородную группу, содержащую от 1 до 40, предпочтительно от 8 до 32, атомов углерода, и R представляет собой алифатическую углеводородную группу, содержащую от 2 до 4 атомов углерода;
17
15
16
где R представляет собой углеводородную группу, содержащую от 1 до 40, предпочтительно от 8 до 32, атомов углерода, и R и R представляют собой одну или несколько алифатических углеводородных групп, содержащих от 2 до 4 атомов углерода;
21
18
19
-
20
где R, R, R и R представляют собой одну или несколько углеводородных групп, содержащих от 1 до 22 атомов углерода, и Y представляет собой подходящий анион;
22
где R представляет собой углеводородную группу, содержащую от 1 до 40, предпочтительно от 8 до 32, атомов углерода;
23
2
4
где R представляет собой линейную или разветвленную алкильную группу или алкенильную группу, содержащую от 6 до 24 атомов углерода, и D представляет собой C-С алкиленовую группу.
Применение собирателя по настоящему изобретению может также осуществляться в комбинации с пенообразователями и регуляторами, такими как известные в предшествующем уровне техники. В случае флотации силикатов из железной руды, во избежание сопутствующего удаления железной руды, добавляют в качестве регуляторов предпочтительно гидрофильные полисахариды, такие как, например, модифицированный крахмал, карбоксиметилцеллюлоза или гуммиарабик, в дозировках от 10 до 1000 граммов на метрическую тонну.
Флотацию силикатов предпочтительно осуществляют при значении pH от 6 до 12, в частности от 8 до 11, которое устанавливают, например, с помощью гидроксида натрия.
Применение по настоящему изобретению может осуществляться в ходе прямой или обратной флотации силикатов. Применение по настоящему изобретению также подходит для освобождения силикатного песка от примесей путем отделения силикатного песка от примесей методом флотации с использованием соединения, представляющего собой композицию из A) и B).
Предпочтительное количество добавляемого собирателя по настоящему изобретению составляет от 100 до 1500 граммов на метрическую тонну руды, в частности от 500 до 600 граммов на метрическую тонну руды.
Предпочтительное массовое соотношение компонентов в композиции по настоящему изобретению и применении по настоящему изобретению составляет А:В=от 99:1 до 1:99, в частности от 20:80 до 80:20.
Осуществление изобретения
Примеры
Лабораторные эксперименты по флотации проводили с использованием флотационной установки Denver type D в стеклянной ячейке объемом 2,5 л, в которой уровень пульпы поддерживали на постоянной высоте непрерывным добавлением питьевой воды. Пульпа содержала 130 г твердых частиц в литре.
Пример 1: Измельченный кальцит, 100%<250 мкм, который содержал приблизительно 12 вес.% силикатных минералов, таких как кварц, слюда, а также графит, переносили в стеклянную ячейку объемом 2,5 л. Затем добавлением питьевой воды доводили содержание твердых частиц во флотационной пульпе до 130 г в литре пульпы. Флотационную пульпу доводили до рабочих кондиций и затем осуществляли флотацию с использованием флотационной установки Denver type D-12.
Для флотации графита флотационную пульпу сначала обрабатывали с применением скипидара в количестве 20 г/т. Скипидар добавляли в пульпу неразбавленным и выдерживали 1 минуту. Графит всплывал в составе пенной фазы (графитовые флотационные хвосты). Флотацию заканчивали через 3 мин.
Оставшийся в ячейке продукт затем подвергали флотации силикатов, в ходе которой силикаты всплывали в составе пенной фазы (силикатные флотационные хвосты). Очищенный кальцит (концентрат) оставался во флотационной ячейке. Собиратели силикатов добавляли в неразбавленном виде во флотационную пульпу, и пульпу выдерживали в течение 1 мин. Осуществляемую далее флотацию силикатов заканчивали через 4 мин.
Полученные в ходе флотации фракции (графитовые флотационные хвосты, силикатные флотационные хвосты и концентрат) обезвоживали, сушили, взвешивали и растворяли в 25%-ном растворе HCl для определения содержания части, нерастворимой в кислоте. Содержание кислотонерастворимого компонента (AIR) в концентрате является показателем качества. Вычисляли содержание AIR: %AIR=сухой остаток из раствора HCl/начальная масса в растворе HCl×100%.
Дальнейшим показателем качества концентрата после флотации является его степень белизны, которую измеряют фотометром относительно барита.
Применявшиеся собиратели и достигнутые с их помощью результаты флотации приведены далее в таблицах.
Применявшимися стандартными собирателями были дикокоалкилдиметиламмония хлорид (стандартный собиратель 1), диолеоилоксиэтилгидроксиэтилметиламмония метосульфат (стандартный собиратель 2) и жирный талловый пропилендиамин, содержащий 40 моль этиленоксида (ЭО) (стандартный собиратель 3).
1
2
3
4
В качестве примера собирателя по настоящему изобретению (собиратель 4) применяли смесь дикокоалкилдиметиламмония хлорида (стандартный собиратель 1, компонент A) и этоксилированного кокоалкилпропилендиамина, этерифицированного олеиновой кислотой (A=этилен, R=кокосовый жирный алкил, R, R, R=олеиновая кислота, сумма х, y и z равна 50, компонент В) в различных массовых соотношениях согласно Таблице 3.
Таблица 1
Стандартный собиратель 1=дикокоалкилдиметиламмония хлорид Стандартный собиратель 2=диолеоилоксиэтилгидроксиэтилметиламмония метосульфат
Пример
Собиратель
Добавление [г/т]
AIR [%]
Извлечение [%]
1(C)
1
404
1,98
89,5
2(C)
1
455
1,98
88,7
3(C)
1
500
0,51
87,8
4(C)
2
478
2,56
90,1
5(C)
2
577
1,50
88,4
6(C)
2
693
0,74
86,3
Таблица 2:
Стандартный собиратель 1=дикокоалкилдиметиламмония хлорид
Стандартный собиратель 3=жирный талловый пропилендиамин, содержащий 40 моль ЭО
Пример
Собиратель
Добавление [г/т]
Собиратель
Добавление [г/т]
AIR [%1
Извлечение [%]
7(C)
1
500
3
0
0,51
87,8
8(C)
1
250
3
250
0,83
86,1
9(C)
1
350
3
150
0,52
87,2
10(C)
1
450
3
50
0,52
88,3
11(C)
1
0
3
500
1,32
84,5
Таблица 3
Применение собирателя 3 по настоящему изобретению
Пример
Соотношение A):B)
Добавление [г/т]
AIR [%]
Извлечение [%]
12(C)
100:0
500
0,51
87,8
13
80:20
500
0,50
91,4
14
70:30
500
0,51
89,8
15
50:50
500
0,52
89,5
16
30:70
500
0,49
89,1
17(C)
0:100
500
1,62
84,0
AIR=кислотонерастворимый остаток
Полученные результаты показывают, что стандартный собиратель обеспечивает намного более низкое извлечение кальцита, чем собиратель по настоящему изобретению.