РАЗДЕЛЕНИЕ МИНЕРАЛОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ФУНКЦИОНАЛИЗИРОВАННЫХ МЕМБРАН
SEPARATION OF MINERALS USING FUNCTIONALIZED MEMBRANES

Перекрестные ссылки на родственные заявки на патенты
Настоящая заявка соответствует заявке на международный патент серийный № PCT/US2012/039534, поданной 25 мая 2012, которая заявляет приоритет предварительной заявки на патент США № 61/489893, поданной 25 мая 2011 г., и предварительной заявки на патент США № 61/533544, поданной 12 сентября 2011 г., которые обе полностью включены в данный документ в порядке ссылок.
Настоящая заявка также родственна следующим восьми РСТ заявкам, которые все были одновременно внесены в реестр 25 мая 2012 г., и которые все заявляют приоритет вышеупомянутой предварительной заявки на патент США № 61/489893, поданной 25 мая 2011 г., и вышеупомянутой предварительной заявки на патент США № 61/533544, поданной 12 сентября 2011 г., которые все полностью включены в настоящую заявку в порядке ссылок и содержат следующие объекты изобретения:
РСТ заявка № РСТ/US2012/039528 под названием «Извлечение минералов с применением легких синтетических шариков или пузырьков»;
РСТ заявка № РСТ/US/2012/039540 под названием «Извлечение минералов с применением калиброванных, взвешенных или магнитных полимерных пузырьков или шариков»;
РСТ заявка № РСТ/US2012/039576 под названием «Синтетические шарики/пузырьки, функционализированные молекулами, для притяжения и присоединения к соответствующим минеральным частицам»;
РСТ заявка № РСТ/US2012/039591 под названием «Способ и система высвобождения минералов из синтетических пузырьков и шариков»;
РСТ заявка № РСТ/US2012/039596 под названием «Синтетические пузырьки и шарики, имеющие гидрофобную поверхность»;
РСТ заявка № РСТ/US2012/039631 под названием «Извлечение минералов с применением функционализированных фильтров и мембран»;
РСТ заявка № РСТ/US/2012/039655 под названием «Извлечение минералов из отходов с применением функционализированных полимеров» и
РСТ заявка № РСТ/US2012/039658 под названием «Способы переноса синтетических шариков или пузырьков во флотационной камере или колонке».
Предпосылки создания изобретения
1. Область техники
Настоящее изобретение относится, в целом, к способу и устройству для отделения ценного материала от бросового материала в смесях, таких как суспензия целлюлозы.
2. Описание известного уровня техники
Флотация во многих промышленных процессах применяется для отделения ценных или нужных материалов от бросовых материалов. Например, в данном процессе смесь воды, ценного материала, ненужного материала, химикатов и воздуха помещают во флотационную камеру. Химикаты применяют, чтобы придать нужному материалу гидрофобность, а также обеспечить образование пузырьков и стабильность пены, а воздух используют для переноса материала на поверхность флотационной камеры. Когда гидрофобный материал и пузырьки воздуха сталкиваются, они присоединяются друг к другу. Пузырьки поднимаются на поверхность, перенося с собой нужный материал.
Производительность флотационной камеры зависит от площади поверхности пузырькового потока в зоне сбора материала в камере. Площадь поверхности пузырькового потока зависит от размера пузырьков и скорости введения воздуха. Регулирование площади поверхности пузырькового потока обычно является очень сложным. Это многомерная проблема контроля и нет никаких оперативных механизмов обратной связи для использования контроля.
В промышленности существует потребность обеспечить лучший способ для отделения ценного материала от ненужного материала, к примеру, в том числе, в такой флотационной камере таким образом, чтобы устранить проблемы, которые связаны с использованием пузырьков воздуха в таком процессе отделения.
Краткое изложение сущности изобретения
Настоящее изобретение обеспечивает разделение минералов способами с применением функционализированных мембран.
Настоящее изобретение состоит из нового механизма и способа извлечения ценных материалов или минералов из жидкой массы, богатой минералами. Эта суспензия может быть суспензией любого типа, которая будет воздухом передавать земляные минералы или водную смесь, к примеру. Эта богатая минералами суспензия может быть приведена в контакт с функционализированной поверхностью полимера, который был создан для притягивания или присоединения к представляющему интерес минералу. Функционализированная поверхность полимера может принимать форму синтетического пузырька или шарика, в соответствии с изложенным в упомянутой выше Заявке PCT №. __________ (Уполномоченное досье №.№. 712-2.359-2 и 712-2. 382), оба поданные 25 Мая 2012, заявляемая приоритет к упомянутому выше предварительному описанию изобретения к патенту U.S. No. 61/489,893, также как мембрана или мембранная структура, которая может принимать форму импеллера, конвейерной ленты, фильтра в корпусе, или плоской панели, в соответствии с изложенным в упомянутом выше описании изобретения к патенту No. 61/533,544.
Ненужный материал может быть вымыт и только желаемый материал или минерал остается на функционализированной поверхности полимера или мембранная структура, содержащая функционализированную поверхность полимера, может быть отделена от ненужного материала. Такое отделение может иметь место при методах, связанных с флотацией, разделением по размеру, гравиметрическим разделением, и/или магнетическим разделением. Обогащенную поверхность затем обрабатывают таким образом, что минерал высвобождается и собирается. Поверхность полимера затем может быть повторно использована.
В соответствии с некоторыми вариантами воплощений настоящего изобретения, механизм или аппарат будет сконфигурирован с двумя камерами, баками, ячейками или колонками. Одна камера, бак, ячейка или колонка имеют благоприятные условия для присоединения ценного материала или минерала, или представляющей интерес частицы и другая камера, бак, ячейка или колонка имеет благоприятные условия для высвобождения ценного материала или минерала или частицы, представляющей интерес. Импеллер может быть покрыт функционализированным полимером и сконфигурирован с возможностью медленного вращения внутри двух камер, баков, ячеек или колонок. Так как лопасть импеллера двигается в соединительную зону в одной камере, баке, ячейке или колонке, она собирает ценный материал или минерал, или частицу, представляющую интерес. Так как обогащенная лопасть двигается к зоне высвобождения в другой камере, баке, ячейке или колонке, ценный материал или минерал или представляющая интерес частица высвобождается.
В соответствии с некоторыми вариантами воплощений настоящего изобретения, конвейерная лента из функционализированного полимера может быть сконфигурирована для работы между двумя камерами, баками, ячейками или колонками, в которых собирается и высвобождается ценный материал или минерал, или представляющая интерес частица.
В соответствии с некоторыми вариантами воплощений настоящего изобретения, накопительный фильтр из функционализированного полимера может быть размещен в каждой камере, баке, ячейке или колонке для сбора и высвобождения ценного материала или минерала, или представляющей интерес частицы. Это процесс периодического действия.
Вариант воплощения устройства разделения минералов
В самом широком смысле, настоящее изобретение может принимать форму механизма, системы или устройства с участием первого процессора и второго процессора. Первый процессор может быть сконфигурирован для получения смеси жидкости, ценного материала и нежелательного материала и функционализированного элемента с полимерным покрытием, сконфигурированного для прикрепления к ценному материалу в среде, способствующей прикреплению и обеспечения обогащенного функционализированного элемента с полимерным покрытием, который имеет прикрепленный к нему ценный материал. Второй процессор может быть сконфигурирован для получения жидкости и обогащенного функционализированного элемента с полимерным покрытием в среде, способствующей высвобождению для высвобождения ценного материала, и обеспечение ценного материала, высвобожденного из обогащенного функционализированного элемента с полимерным покрытием посредством среды, способствующей высвобождению.
Устройство может быть сконфигурировано таким образом, чтобы включать в себя один или более следующих признаков:
Первый процессор может принимать форму первой камеры, бака, ячейки или колонки, и второй процессор может принимать форму второй камеры, бака, ячейки или колонки.
Первая камера, бак или колонка может быть сконфигурирована для получения жидкой массы, которая содержит воду, ценный материал и нежелательный материал в среде, способствующей прикреплению, имеющей высокое значение pH, способствующее прикреплению ценного материала.
Вторая камера, бак или колонка может быть сконфигурирована для получения воды в среде, способствующей высвобождению, которая может иметь низкое значение pH или получения ультразвуковых волн, способствующих высвобождению ценного материала.
Хотя изобретение описывается как такое, которое имеет высокое значение pH в соединительной среде и низкое значение pH в среде высвобождения, настоящее изобретение будет работать одинаково хорошо как при значении pH соединительной среды, которое выбрано так, чтобы оптимизировать присоединение желательных материалов, так и при низком, высоком или нейтральном значении pH, и значение pH среды высвобождения выбирают так, чтобы оно отличалось от pH соединительной среды и выбрано для оптимизации высвобождения желаемого материала.
Функционализированный элемент с полимерным покрытием может иметь форму импеллера, покрытого функционализированным полимером, который имеет, по крайней мере, одну лопасть импеллера, сконфигурированную для медленного вращения внутри первого процессора и второго процессора. Первый процессор может быть сконфигурирован для получения, по крайней мере, одной лопасти импеллера в соединительной зоне, и обеспечения, по крайней мере, одной обогащенной лопасти импеллера, которая имеет ценный материал, прикрепленный к нему в соединительной зоне. Второй процессор может быть сконфигурирован для получения, по меньшей мере, одной обогащенной лопасти импеллера в зоне высвобождения и обеспечения ценного материала высвобожденного из, по крайней мере, одной обогащенной лопасти импеллера. Первый процессор может быть сконфигурирован с переходной зоной для обеспечения дренажа отходов обогащения, и второй процессор может быть сконфигурирован со второй переходной зоной для обеспечения дренажа концентрата.
Используемый здесь в отношении функционализированного полимера, термин “обогащенный” предназначен для обозначения того, что функционализированный материал подвергается воздействию представляющего интерес материала, и где представляющий интерес материал будет прикреплен, притянут, присоединен или иным способом накоплен посредством функционализированного материала перед тем, как быть высвобожденным.
Функционализированный элемент с полимерным покрытием может принимать форму конвейерной ленты, покрытой функционализированным полимером, сконфигурированной для движения между первым процессором и вторым процессором. Первый процессор может быть сконфигурирован для получения конвейерной ленты, покрытой функционализированным полимером и обеспечения обогащенной конвейерной ленты, покрытой функционализированным полимером, которая имеет ценный материал, прикрепленный к ней. Второй процессор может быть сконфигурирован для получения обогащенной конвейерной ленты покрытой функционализированным полимером и обеспечения ценного материала, высвобожденного из обогащенной конвейерной ленты, покрытой функционализированным полимером. Конвейерная лента, покрытая функционализированным полимером может быть выполнена из сетчатого материала.
Функционализированный элемент с полимерным покрытием может принимать форму накопительного фильтра, покрытого функционализированным полимером, сконфигурированным для движения между первым процессором и вторым процессором как часть периодического процесса. Первый процессор может быть сконфигурирован для получения накопительного фильтра, покрытого функционализированным полимером и обеспечения обогащенного накопительного фильтра, покрытого функционализированным полимером, который имеет ценный материал, прикрепленный к нему. Второй процессор может быть сконфигурирован для получения обогащенного накопительного фильтра, покрытого функционализированным полимером и обеспечения ценного материала, высвобожденного из обогащенного накопительного фильтра, покрытого функционализированным полимером.
Первый процессор может быть сконфигурирован для обеспечения отходов при обогащении, содержащих нежелательный материал, и второй процессор может быть сконфигурирован для обеспечения концентрата, содержащего ценный материал.
Функционализированный элемент с полимерным покрытием может принимать форму мембраны или тонкого мягкого гибкого листа или слоя.
В соответствии с некоторым вариантом воплощения, настоящее изобретение может также принимать форму устройства, которое характеризуется, прежде всего, тем, что может быть сконфигурирован для получения смеси жидкости, ценного материала и нежелательного материала и функционализированного элемента с полимерным покрытием, сконфигурированного для присоединения к ценному материалу в среде, способствующей прикреплению, и обеспечению обогащенного функционализированного элемента с полимерным покрытием, который имеет ценный материал, прикрепленный к нему; и во вторых, может быть сконфигурирован для получения жидкости и обогащенного функционализированного элемента с полимерным покрытием в среде, способствующей высвобождению для высвобождения ценного материала, и обеспечения ценного материала, высвобожденного из обогащенного функционализированного элемента с полимерным покрытием в среду, способствующую высвобождению.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, первое устройство может быть сконфигурировано для получения жидкой массы, которая содержит воду, ценный материал и нежелательный материал в среде, способствующей прикреплению, которая имеет высокое значение pH, способствующее прикреплению ценного материала; и второе устройство может быть сконфигурировано для получения воды в среде, способствующей высвобождению, которая имеет низкое значение pH или получения ультразвуковых волн, способствующих высвобождению ценного материала.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, функционализированный элемент с полимерным покрытием может принимать форму одного из следующих:
импеллер, покрытый функционализированным полимером, который имеет, по крайней мере, одну лопасть импеллера, сконфигурированную для медленного вращения внутри первого устройства и второго устройства;
конвейерная лента, покрытая функционализированным полимером, сконфигурированная для движения между первым устройством и вторым устройством; или
накопительный фильтр, покрытый функционализированным полимером, сконфигурированный для движения между первым устройством и вторым устройством как часть периодического процесса.
Варианты способов разделения минералов
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, настоящее изобретение может также принимать форму признаков процесса или способа получения в первом процессоре смеси жидкости, ценного материала и нежелательного материала и функционализированного элемента с полимерным покрытием, сконфигурированного для прикрепления ценного материала в среде, способствующей прикреплению, и обеспечение первого процессора, обогащенного функционализированного элемента с полимерным покрытием, который имеет ценный материал, прикрепленный к нему; и прием во второй процессор жидкости и обогащенного функционализированного элемента с полимерным покрытием в среду, способствующую высвобождению для высвобождения ценного материала и обеспечение ценного материала, высвобожденного из обогащенного функционализированного элемента с полимерным покрытием в среду, способствующую высвобождению.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, способ может включать обеспечение последовательности с одним или более признаками, излагаемыми в данном документе.
Синтетический химический функционализированный элемент с полимерным покрытием
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, функционализированный элемент с полимерным покрытием может иметь форму состава твердой фазы, которая содержит поверхность в комбинации с множеством молекул, прикрепленных к поверхности, молекулы содержат функциональные группы, выбранные для привлечения или прикрепления одного или более минеральных частичек, представляющих интерес для молекул. Термин “полимер” в данном описании следует понимать как большую молекулу, состоящую из множества звеньев одинаковой или подобной структуры, связанных между собой.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, состав твердой фазы может быть изготовлен из синтетического материала, который содержит молекулы. В качестве примера, синтетический материал может быть выбран из группы, содержащей, но не ограничиваясь ими, полиамиды (нейлон), сложные полиэфиры, полиуретаны, фенол-формальдегид, мочевинный формальдегид, меламино-формальдегид, полиацеталь, полиэтилен, полиизобутилен, полиакрилонитрил, поли(винилхлорид), полистирол, поли(метилметакрилат), поли(винилацетат), поли(винилиденхлорид), полиизопрен, полибутадиен, полиакрилаты, поли(карбонат), фенолоальдегидный полимер и полидиметилсилоксан.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, состав твердой фазы может содержать внутренний материал и оболочку, обеспечивающую поверхность, оболочка может быть сделана из синтетического материала, которая содержит молекулы.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, функциональная группа может иметь ионную группу, которая может быть той или другой - анионной или катионной, для привлечения или прикрепления минеральных частичек к поверхности.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, функциональная группа может быть в форме коллектора, который имеет неионизирующую связь, которая имеет нейтральную или ионогенную функциональную группу или имеет ионизирующую связь.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, ионизирующая связь может быть анионной связью или катионной связью. Анионная функциональная группа может состоять из оксигидрильных, включая карбоновые, сульфатные и сульфонатные и сульфгидрильные связи.
Гидрофобность
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, поверхность элемента, покрытого полимером, может быть функционализированной, чтобы быть гидрофобной для того, чтобы обеспечить связывание между поверхностью и минеральными частицами, связанными между собой гидрофобными молекулами.
Кроме того, полимер может быть натуральным гидрофобным или функционализированным, чтобы быть гидрофобным. Некоторые полимеры, которые имеют длинную углеводородную цепь или кремний-кислородную основную цепь, например, имеют тенденцию быть гидрофобными. Гидрофобные полимеры содержат полистирол, поли(d,l-лактид), поли(диметилсилоксан), полипропилен, полиакрил, полиэтилен и т.д. Минеральные частицы интересующего или ценного материала, связанные с одной или более гидрофобными молекулами, упоминаются как смачиваемые минеральные частицы. Когда жидкая масса содержит множество коллекторов или молекул коллектора, некоторые из минеральных частиц становятся смачиваемыми минеральными частицами, если коллекторы являются прикрепленными к минеральным частицам. Ксантогенаты могут применяться в суспензии целлюлозы как коллекторы. Функционализированный элемент с полимерным покрытием может быть покрыт гидрофобным силиконовым полимером, включая полисилоксанаты так, что функционализированный элемент с полимерным покрытием становится гидрофобным. Функционализированный элемент с полимерным покрытием может быть изготовлен из гидрофобных полимеров, таких как полистирол и полипропилен для того, чтобы обеспечить желаемую гидрофобность.
Комбинированный коллектор/гидрофобный функционализированный элемент с полимерным покрытием
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, только часть поверхности функционализированного элемента с полимерным покрытием может быть сконфигурирована так, чтобы иметь молекулы, присоединенные к ней, где молекулы содержат коллекторы.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, часть поверхности функционализированного элемента с полимерным покрытием может быть сконфигурирована так, чтобы иметь молекулы, присоединенные к ней, где молекулы содержат коллекторы и другая часть поверхности функционализированного элемента с полимерным покрытием может быть сконфигурирована так, чтоб быть гидрофобной.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, часть поверхности функционализированного элемента с полимерным покрытием может быть сконфигурирована так, чтобы быть гидрофобной.
Краткое описание фигур
Теперь, ссылаясь на фигуры, которые необязательно выполнены в масштабе, вышеизложенные и другие особенности и преимущества настоящего изобретения будут более понятными из следующего ниже детального описания иллюстративных вариантов воплощения, приведенных в сочетании с прилагаемыми чертежами, в которых схожие элементы пронумерованы схожим образом:
Фигура 1 включает Фигуру 1a, которая иллюстрирует боковой частичный поперечный разрез в форме диаграммы разделительного процессора, сконфигурированного с двумя камерами, баками или колонками, которые имеют импеллер, покрытый функционализированным полимером, расположенным в нем согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, и включает Фигуру 1b, которая представляет собой верхний частичный поперечный разрез в форме диаграммы импеллера, покрытого функционализированным полимером, двигающимся в среде, способствующей прикреплению, содержащейся в соединительной камере, баке или колонке и также двигающемся в среде, способствующей высвобождению, содержащейся в камере, баке или колонке высвобождения согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фигура 2 иллюстрирует диаграмму разделительного процессора, сконфигурированного с двумя камерами, баками или колонками, которые имеют конвейерную ленту, покрытую функционализированным полимером, расположенную в нем согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фигура 3 иллюстрирует диаграмму разделительного процессора, сконфигурированного с фильтром в корпусе, покрытого функционализированным полимером для движения между двумя камерами, баками или колонками в полу-непрерывном процессе согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фигура 4a иллюстрирует, по крайней мере, часть обобщенного состава твердой фазы, к примеру, функционализированного элемента с полимерным покрытием, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фигура 4b иллюстрирует увеличенную часть функционализированного элемента с полимерным покрытием, демонстрирующая молекулу или молекулярный сегмент или прикрепления функциональной группы к поверхности функционализированного элемента с полимерным покрытием, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фигура 5a иллюстрирует, по крайней мере, часть обобщенного состава твердой фазы, к примеру, функционализированного элемента с полимерным покрытием, который имеет несколько частиц, прикрепленных к поверхности, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фигура 5b иллюстрирует увеличенную часть функционализированного элемента с полимерным покрытием, показывающая смоченную частицу минерала, прикрепленную к гидрофобной поверхности функционализированного элемента с полимерным покрытием, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фигура 5c иллюстрирует увеличенную часть функционализированного элемента с полимерным покрытием, показывающая гидрофобную часть, прикрепленную к гидрофобной поверхности функционализированного элемента с полимерным покрытием, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фигуры 6a и 6b иллюстрируют некоторые варианты воплощений настоящего изобретения, в которых синтетический шарик или пузырек имеет одну функционализированную часть, которая должна иметь собирательные молекулы и другую функционализированную часть, которая должна быть гидрофобной, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Фигуры 1, 1a, 1b
В качестве примера, Фигура 1 иллюстрирует настоящее изобретение в форме механизма, устройства, системы или аппарата 10, например, для разделения ценного материала от нежелательного материала в смеси 11, такой как жидкая масса, применяя первый процессор 12 и второй процессор 14. Первый процессор 12 и второй процессор 14, например, показано являются сконфигурированными с функционализированным элементом с полимерным покрытием, как, например, лопасть, покрытая функционализированным полимером 20 (Фиг.1a), 20' (Фиг.1b), согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. В процессе работы лопасть 20, 20' медленно вращается по отношению к первому процессору 12 и второму процессору 14, лопасти крыльчатки медленно проходят через прикрепленную богатую среду 16 в первом процессоре 12, где ценный материал является прикрепленным к лопастям и через среду, способствующую высвобождению 18 во втором процессоре 14 является выпущенным из лопастей. В качестве примера, показано, что лопасть 20 вращается в направлении против часовой стрелки, как показано стрелкой, хотя объем настоящего изобретения не предназначен, чтобы ограничивать направление вращения лопасти, или способ, которым функционализированный полимер покрывает лопасть 20 (Фиг.1a), 20' (Фиг.1b) является организован, смонтирован или сконфигурирован в отношении к первому процессору 12 и второму процессору 14.
Первый процессор 12 может принимать форму первой камеры, бака, ячейки или колонки, которая содержит среду, способствующую прикреплению, главным образом, обозначенную как 16. Первая камера, бак или колонка 12 может быть сконфигурирована так, чтобы принимать через трубопровод 13 смесь или жидкую массу 11 в форме жидкости (к примеру, вода), ценный материал и нежелательный материал в среде, способствующей прикреплению 16, к примеру, которая имеет высокое значение pH, способствующее присоединению ценного материала. Второй процессор 14 может принимать форму второй камеры, бака, ячейки или колонки, которая содержит среду, способствующую высвобождению, главным образом, обозначенную как 18. Вторая камера, бак, ячейка или колонка 14 может быть сконфигурирована на получение через трубопровод 15, к примеру, воды 22 в среде, способствующей высвобождению 18, к примеру, которая имеет низкое значение pH или получает ультразвуковые волны, способствующие высвобождению ценного материала. Подобные среды, способствующие прикреплению, входящие в состав элемента среды 16, способствующего прикреплению ценного материала, который представляет интерес и подобные среды, способствующие высвобождению, которые входят в состав среды 18, способствующей высвобождению ценного материала, представляющего интерес, являются известными в существующем уровне техники, и объем изобретения не предназначен для того, чтобы ограничиваться каким-либо конкретным их типом или видом, или которые сегодня известны, или которые будут разработаны в будущем. Кроме того, квалифицированный специалист в данной области техники будет способен приготовить среду, способствующую прикреплению, подобную среде 16 и соответствующую среду, способствующую высвобождению, подобную среде 18 на основе технологии разделения, описанной здесь для любого конкретного ценного минерала, представляющего интерес, к примеру, медь, входящей в состав любой конкретной смеси или жидкой массы.
Хотя изобретение описывается как имеющие высокое значение pH в среде присоединения и низкое значение pH в среде высвобождения, предусмотрены варианты воплощения, в которых изобретение будет работать одинаково хорошо, в которых значение pH среды присоединения выбирают таким образом, чтобы оптимизировать присоединение желаемых материалов, так как низкое, высокое или нейтральное значение pH, и значение pH среды высвобождения выбирают таким образом, чтобы отличалось значение pH, чем среды присоединения и выбраны, чтобы оптимизировать высвобождение желаемого материала.
В действии, первый процессор 12 может быть сконфигурирован для получения смеси или жидкой массы 11 воды, ценного материала и нежелательного материала и функционализированного элемента с полимерным покрытием, который сконфигурирован для прикрепления к ценному материалу в среде, способствующей прикреплению 16. На Фигуре 1, функционализированный элемент с полимерным покрытием показан в виде импеллера, покрытого функционализированным полимером 20 (Фиг.1a), 20' (Фиг.1b). На Фигуре 1a, импеллер, покрытый функционализированным полимером 20 имеет привод 21 и, по крайней мере, одну лопасть импеллера 20a, 20b, 20c, 20d, 2e, 20f, 20g и сконфигурирован для медленного вращения внутри первого процессора 12 и второго процессора 14. На Фигуре 1b импеллер, покрытый функционализированным полимером 20' имеет привод 21' и лопасти импеллера 20a', 20b', 20c', 20d', 2e', 20f', 20g' и 20h'. Каждую лопасть импеллера на Фигуре 1 следует понимать сконфигурированной и функционализированной покрытием полимером для прикрепления к ценному материалу в среде, способствующей прикреплению 16. (Объем изобретения не предназначен для того, чтобы ограничиться количеством лопастей на импеллере 20, 20' и вариант воплощения на Фигуре 1a и 1b показан с импеллерами 21, 21', которые имеют различные количества лопастей.)
На Фигуре 1, первый процессор 12 сконфигурирован для получения, по крайней мере, одной лопасти импеллера, покрытого функционализированным полимером 20 (Фиг. 1a), 20' (Фиг. 1b). На Фигуре 1b, по крайней мере, одна лопасть импеллера показана как лопасть импеллера 20g', которая будет получена в зоне присоединения 30, которая является частью среды, способствующей прикреплению 16, ограниченной стенками 30a, 30b. Первый процессор 12 может также быть сконфигурирован с первой переходной зоной, главным образом, показанной как 40 для обеспечения стока из трубопровода 41, к примеру, отходов обогащения 42 как показано на Фигуре 1a.
Первый процессор 12 может также быть сконфигурирован для обеспечения, по крайней мере, одной обогащенной лопасти импеллера, которая имеет прикрепленный к ней ценный материал, после пропускания через среду, способствующую прикреплению 16. На Фигуре 1b, по крайней мере, одна обогащенная лопасть импеллера показана как, по крайней мере, одна обогащенная лопасть импеллера 20c', которая будет передана от среды, способствующей прикреплению 16 в первом процессоре 12 к среде, способствующей высвобождению 18 во втором процессоре 14.
Второй процессор 14 может быть сконфигурирован для получения через трубопровод 15 жидкости 22 (к примеру, воды) и обогащенного функционализированного элемента с полимерным покрытием для высвобождения ценного материала в среде, способствующей высвобождению 18. На Фигуре 1b, второй процессор 14 показан получающим обогащенную лопасть импеллера 20c' в зоне высвобождения 50, к примеру, которая является частью среды способствующей высвобождению 18 и ограничена, к примеру, стенками 30c и 30d.
Второй процессор 14 может быть сконфигурирован для обеспечения ценного материала, который высвобождается из обогащенного функционализированного элемента с полимерным покрытием в среду, способствующую высвобождению 18. К примеру, на Фигуре 1b второй процессор 14 проиллюстрирован сконфигурированным с второй переходной зоной 60, ограниченной стенками 30a и 30d для обеспечения через трубопровод 61 отвода ценного материала в форме концентрата 62 (Фиг.1a).
Фигура 2: Конвейерная лента, покрытая функционализированным полимером
В качестве примера, Фигура 2 иллюстрирует настоящее изобретение в форме механизма, устройства, системы или приспособления 100, к примеру, для отделения ценного материала от нежелательного материала в смеси 101, такой как жидкая масса, используемая в первом процессоре 102 и втором процессоре 104. Первый процессор 102 и второй процессор 104 сконфигурированы с функционализированным элементом с полимерным покрытием, которое показано, к примеру, как конвейерная лента, покрытая функционализированным полимером 120, которая движется между первым процессором 102 и вторым процессором 104, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Стрелки A1, A2, A3 указывают движение конвейерной ленты, покрытой функционализированным полимером 120. Технологии, включающие моторы, зубчатые передачи и т.д., для движения конвейерной ленты как элемент 120 между элементами процессоров 102 и 104 являются известными в существующем уровне техники, и объем изобретения не предназначен для того, чтобы ограничиваться каким-либо конкретным их типом или видом или уже известным на данный момент или таким, который будет разработан в будущем. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, конвейерная лента, покрытая функционализированным полимером 120 может быть выполнена из сетчатого материала.
Первый процессор 102 может принимать форму первой камеры, бака, ячейки или колонки, которая содержит среду, способствующую прикреплению, главным образом, отображена как 106. Первая камера, бак или колонка 102 может быть сконфигурирована на получение смеси или жидкой массы 101 в форме жидкости (к примеру, воды), ценного материала и нежелательного материала в среде, способствующей прикреплению 106, к примеру, которая имеет высокое значение pH, способствующее прикреплению ценного материала. Второй процессор 104 может принимать форму второй камеры, бака, ячейки или колонки, которая содержит среду, способствующую высвобождению, главным образом, отображена как 108. Вторая камера, бак, ячейка или колонка 104 может быть сконфигурирована для получения, к примеру, воды 122 в среде, способствующей высвобождению 108, к примеру, которая имеет низкое значение pH или получения ультразвуковых волн, способствующих высвобождению ценного материала. В соответствии с тем, что было указано выше, среды, способствующие прикреплению подобные той, которая является частью элемента среды 106, способствующей прикреплению представляющего интерес ценного материала и среды, способствующей высвобождению подобной той, которая является частью среды 108, способствующей высвобождению представляющего интерес ценного материала, являются известными в существующем уровне техники, и объем изобретения не предназначен для того, чтобы ограничиваться каким-либо их типом или видом или же уже известным на данный момент или таким, который будет разработан в будущем. Кроме того, квалифицированный специалист в данной области техники будет способен создать среду, способствующую прикреплению, подобную среде 106 и соответственно среду, способствующую высвобождению, подобную среде 108 на основе способов разделения, описанных здесь для любого конкретного представляющего интерес ценного минерала, к примеру, меди, которая является частью любой конкретной смеси или жидкой массы.
В действии, первый процессор 102 может быть сконфигурирован для получения смеси или жидкой массы 101 воды, ценного материала и нежелательного материала и конвейерной ленты, покрытой функционализированным полимером 120, которая сконфигурирована для прикрепления ценного материала в среде, способствующей прикреплению 106. На Фигуре 2, ленту 120 следует понимать сконфигурированной и покрытой функционализированным полимером для прикрепления к ценному материалу в среде, способствующей прикреплению 106.
Первый процессор 102 может быть сконфигурирован для обеспечения отвода из трубопровода 141, к примеру, отходов обогащения 142, как показано на Фигуре 2.
Первый процессор 102 может также быть сконфигурирован для обеспечения обогащенной конвейерной ленты, покрытой функционализированным полимером, который имеет прикрепленный к нему ценный материал, после прохождения через среду, способствующую прикреплению 106. На Фигуре 2, обогащенная конвейерная лента, покрытая функционализированным полимером показана, к примеру, как кусок или часть 120a ленты 120, которая будет передана от среды, способствующей прикреплению 106 в первом процессоре 102 к среде, способствующей высвобождению 108 во втором процессоре 104. Следует понимать, что некоторые другие куски или части ленты 120 могут быть обогащены, включая кусок или часть немедленно покинувшую среду, способствующую прикреплению 106, также как и кусок или часть только что введенную в среду, способствующую высвобождению 108.
Второй процессор 14 может быть сконфигурирован для получения жидкости 122 (к примеру, воды) и части 120a обогащенной конвейерной ленты, покрытой функционализированным полимером 120 для высвобождения ценного материала в среде, способствующей высвобождению 108.
Второй процессор 104 может также быть сконфигурирован для получения ценного материала, который высвобождается из обогащенного функционализированного элемента с полимерным покрытием в среду, способствующую высвобождению 108. К примеру, на Фигуре 2 второй процессор 104 показан сконфигурированным для обеспечения через трубопровод 161 отвода ценного материала в виде концентрата 162.
На Фигуре 2 первый процессор 102 сконфигурирован с конвейерной лентой, покрытой функционализированным полимером 120, проходящим через среду, способствующую прикреплению 106 только с двумя поворотами внутри. Тем не менее, варианты воплощения, в которых предусмотрено, что первый процессор 102 может быть сконфигурирован для процесса конвейерной ленты, покрытой функционализированным полимером 120 с использованием змеевичной технологии для изгибов или поворотов ленты 120 в одну сторону и другую сторону, взад и вперед, внутрь первого процессора с максимальной площадью поверхности ленты внутри процессора 102 и воздействия ленты 120 со средой, способствующей прикреплению 106.
Фигура 3: Фильтр, покрытый функционализированным полимером
В качестве примера, Фигура 3 иллюстрирует настоящее изобретение в форме механизма, прибора, системы или устройства 200, например, для отделения ценного материала от нежелательного материала в смеси 201, такой как жидкая масса, с применением первого процессора 202, 202' и второго процессора 204, 204'. Первый процессор 202 и второй процессор 204 сконфигурированы с возможностью обработки функционализированного элемента с полимерным покрытием, который показан, например, как накопительный фильтр, покрытый функционализированным полимером 220 сконфигурированным с возможностью перемещаться между первым процессором 202 и вторым процессором 204' как проиллюстрировано на Фигуре 3 как часть процесса периодического действия, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. На фигуре 3, в качестве примера процесс периодического действия показан как такой, который имеет два первых процессора 202, 202' и второй процессор 204, 204, хотя объем настоящего изобретения не предназначен для ограничения количества первого и второго процессоров. Кроме того, варианты изобретения предусматривают применение различного количества первого и второго процессоров, различных типов или видов процессоров, а также различных типов и видов процессоров, обоих известных сегодня или будут разработаны позже в будущем. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, накопительный фильтр, покрытый функционализированным полимером 220 может принимать форму мембраны или тонкого мягкого гибкого листа или слоя. Стрелка B1 показывает движение фильтра, покрытого функционализированным полимером 220 из первого процессора 202, и стрелка B2 показывает движение накопительного фильтра, покрытого функционализированным полимером 220 во втором процессоре 202. Техника, включая моторы, зубчатые передачи и т.д. для перемещения фильтра как элемента 220 из одного процессора к другому процессору как элементу 202 и 204 является известной из уровня техники, и объем изобретения не предназначен для ограничения каким-либо конкретным типом или видом, известным в настоящее время или типом, который будет разработан позже, в будущем.
Первый процессор 202 может принимать форму первой камеры, бака, ячейки или колонны, который содержит среду, способствующую прикреплению обозначенную как 206. Первая камера, бак или колонна 102 могут быть сконфигурированы для приема смеси или жидкой массы 201 в форме жидкости (например, воды), ценного материала и нежелательного материала в среде, способствующей прикреплению 206, например, которая имеет высокий pH, способствующей прикреплению ценного материала. Второй процессор 204 может принимать форму второй камеры, бака, ячейки или колонны, которая содержит среду, способствующую высвобождению, обозначенную как 208. Вторая камера, бак, ячейка или колонна 204 могут быть сконфигурированы для приема, например, воды 222 в среду, способствующую высвобождению 208, например, которая имеет низкий pH или для приема ультразвуковых волн, способствующих высвобождению ценного материала. В соответствии с этим было указано выше, среды, способствующие прикреплению, например такие, которые формируют часть элемента окружающей среды 206, способствующие прикреплению интересующего ценного материала и среды, способствующие высвобождению 208, способствующие высвобождению интересующего ценного материала, известного из уровня техники, и объем изобретения не предназначен для ограничения каким-либо типом или видом, либо известным сегодня, либо таким, который будет разработан в будущем. Кроме того, специалист в данной области техники будет способен разработать состав среды, способствующей прикреплению, такой как среда 206 и соответственно среду, способствующую высвобождению, такой как среда 208, основанная на описанной тут технологии разделения для любого конкретного интересующего ценного материала, например, меди, входящей в состав любой конкретной смеси или жидкой массы.
В процессе работы, первый процессор 202 может быть сконфигурирован для приема смеси или жидкой массы 101 воды, ценного материала и нежелательного материала и накопительного фильтра, покрытого функционализированным полимером 220, который является сконфигурированным для прикрепления к ценному материалу в среде, способствующей прикреплению 206. На фигуре 3, накопительный фильтр, покрытый функционализированным полимером 220 следует понимать как такой, который является сконфигурированным и функционализированным полимерным покрытием для присоединения к ценному материалу в среде, способствующей прикреплению 106.
Первый процессор 202 должен быть сконфигурирован для обеспечения дренажа из трубопровода 241 например, отходов 242 как проиллюстрировано на фигуре 3.
Первый процессор 202 может быть также сконфигурирован для обеспечения обогащенного накопительного фильтра, покрытого функционализированным полимером, который имеет ценный материал, прикрепленный к нему, после замачивания в среде, способствующей прикреплению 106. На фигуре 3, обогащенный накопительный фильтр, покрытый функционализированным полимером 220 показан, например, будучи предоставленным из среды, способствующей прикреплению 206 в первый процессор 202 к среде, способствующей высвобождению 208 во второй процессор 204.
Второй процессор 204 может быть сконфигурирован для приема жидкости 222 (например, воды) и обогащенный накопительный фильтр, покрытый функционализированным полимером 220 для высвобождения ценного материала в среде, способствующей высвобождению 208.
Второй процессор 204 может быть также сконфигурирован для обеспечения ценного материала, который является высвобожденным из обогащенного накопительного фильтра, покрытого функционализированным полимером 220 в среду, способствующую высвобождению 208. Например, на Фигуре 3 второй процессор 204 проиллюстрирован и является сконфигурированным для обеспечения по трубопроводу 261 дренажа ценного материал в форме концентрата 262.
Первый процессор 202' может быть также сконфигурирован с трубопроводом 280 и накачиванием 280 для рециркуляции отходов 242 обратно в первый процессор 202'. Объем изобретения также предназначен для включения второго процессора 204', который является сконфигурированным в соответствии с трубопроводом и накачиванием для рециркуляции концентрата 262 назад во второй процессор 204'. Подобные методы рециркуляции могут быть реализованы для вариантов осуществления, описанных в отношении Фигур 1-2 выше.
Объем изобретения не предназначен для того, чтобы ограничиваться типом или видом реализуемых периодических процессов. Например, вариантами осуществления предусмотрено, в которых периодический процесс может включать первый и второй процессоры 202, 204, которые являются сконфигурированными с возможностью обработки обогащенного накопительного фильтра, покрытого функционализированным полимером 220 в отношении одного типа или вида ценного материала, и первый и второй процессоры 202', 204' выполнены с возможностью обрабатывать обогащенный накопительный фильтр, покрытый функционализированным полимером 220 в отношении либо одинакового типа или вида ценного материала, либо различного типа или вида ценного материала. Кроме того, объем изобретения предназначен для включения обоих периодических процессов, известных сейчас и которые будут разработаны в будущем.
Фигуры 4a, 4b: Химическая структура синтетического шарика
Для оказания помощи специалисту в данной области в понимании различных вариантов осуществления настоящего изобретения, Фигура 4a иллюстрирует, по крайней мере, часть обобщенного состава твердой фазы, например, функционализированный элемент с полимерным покрытием, и Фигура 4b иллюстрирует увеличение части поверхности. Как проиллюстрировано на Фигурах 4a и 4b, функционализированный элемент с полимерным покрытием 70 имеет тело, чтобы обеспечить поверхность 74. По крайней мере, наружная часть тела должна быть изготовлена из синтетического материала, такого как полимер, так, чтобы обеспечить множество молекул или молекулярных сегментов 76 на поверхности 74. Молекула 76 применяется для прикрепления химической функциональной группы 78 к поверхности 74. В целом, молекула 76 может быть углеводородной цепью, например, и функциональная группа 78 может иметь анионную связь для привлечения или прикрепления интересующей минеральной частички, такой медь к поверхности 74. Ксантогенат, например, имеет обе функциональные группы 78 и молекулярный сегмент 76 должен быть внедрен в полимер, который используется для производства синтетического шарика 70, или в его поверхность. Функциональная группа 78 также известна как коллектор может иметь нейтральную или заряженную функциональную группу для прикрепления желаемого материала, например, через неионизирующую или ионизирующую связь. Заряженная функциональная группа может включать ионизирующую связь, которая является анионной или катионной. Анионная связь или группы могут включать оксигидрил, такой как карбоновые, сульфаты и сульфонаты, и сульфгидрил, такой как ксантогенаты и дитиофосфаты. Другие молекулы или соединения, которые могут быть использованы для обеспечения функциональной группы 78 включают тионокарбаматы, тиомочевины, ксантогенаты, монотиофосфаты, гидрохиноны и полиамины.
Аналогично, хелатирующий агент может быть внедрен в полимер, как место коллектора для привлечения минерала, такого как медь. Как проиллюстрировано на Фигуре 4b, минеральная частичка 72 является прикрепленной к функциональной группе 78 на молекуле 76. В общем, минеральная частичка 72 является гораздо меньшей, чем синтетический шарик 70. Много минеральных частичек 72 может быть привлечено или прикреплено к поверхности 74 функционализированного элемента с полимерным покрытием 70.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, функционализированный элемент с полимерным покрытием может принимать форму состава твердой фазы, сделанного из синтетического материала, такого как полимер. (В качестве примера, термин "состав твердой фазы" понимается здесь как тело, которое имеет силу когезии вещества, которое является достаточно сильным, чтоб держать молекулы или атомы в данных позициях, сдерживая тепловую подвижность.) Полимер может быть жестким или эластомерным. Эластомерный полимер может быть, например, полимером на основе бисоксазолона. Тело имеет поверхность, которая включает множество молекул с одной или более функциональными группами для привлечения интересующих минеральных частичек к поверхности. Полимер, имеющий функциональную группу для привлечения или сбора минеральных частичек называют функционализированным полимером. В качестве примера, все тело функционализированного элемента с полимерным покрытием должно быть сделано из того же самого функционализированного материала, или тело может быть оболочкой, которое может быть образовано вокруг внутреннего материала.
Должно быть понятно, что поверхность функционализированного элемента с полимерным покрытием, согласно настоящему изобретению, не ограничивается общей гладкостью поверхности, как проиллюстрировано на Фигуре 4a. В некоторых вариантах настоящего изобретения, поверхность может быть неправильной и грубой. Например, поверхность может иметь некоторые физические структуры, такие как канавки или стержни, или отверстия или вмятины. Поверхность может иметь некоторые физические структуры, подобные волосам. В дополнение к функциональным группам на функционализированном элементе с полимерным покрытием, которые привлекают интересующие минеральные частички к поверхности, физические структуры должны помочь захвату минеральных частиц на поверхности. Поверхность может быть сконфигурирована как поверхность сот или как губчатая поверхность для улавливания минеральных частиц и/или увеличения поверхности контакта. В результате, объем изобретения не предназначен для того, чтобы ограничиться каким-либо конкретным типом или видом поверхности синтетического шарика.
Следует отметить, что функционализированный элемент с полимерным покрытием настоящего изобретения может быть реализован иным способом для достижения той же самой цели. А именно, возможно использовать различные средства для привлечения интересующих минеральных частичек к поверхности функционализированного элемента с полимерным покрытием. Например, поверхность элемента, покрытого полимером может быть функционализированной гидрофобной химической молекулой или соединением, как описано ниже. Кроме того, поверхность функционализированного элемента с полимерным покрытием может быть покрыта гидрофобными химическими молекулами или соединениями. В жидкой массе, коллекторы ксантогенаты или гидроксаматы могут также быть добавлены туда для сбора минеральных частиц и делая минеральные частицы гидрофобными. Когда функционализированный элемент с полимерным покрытием используется для сбора минеральных частичек в жидкой массе, имеющей значение pH в диапазоне 8-9, представляется возможным высвобождение минеральных частичек обогащенных синтетических шариков из поверхности функционализированного элемента с полимерным покрытием кислотным раствором, таким как раствор серной кислоты. Согласно некоторым вариантам осуществления, также представляется возможным высвобождение минеральных частичек, которые переносятся обогащенным функционализированным элементом с полимерным покрытием звуковым волнением, таким как ультразвуковые волны, или просто путем промывки водой.
Фигуры от 5a до 5c: гидрофобность
Для оказания помощи специалисту в данной области в понимании различных вариантов осуществления настоящего изобретения, Фигура 5a иллюстрирует, по крайней мере, часть обобщенного функционализированного элемента с полимерным покрытием, имеющего некоторые частички, прикрепленные к поверхности. Фигура 5b иллюстрирует увеличенную часть функционализированного элемента с полимерным покрытием, показывая смоченную минеральную частичку, прикрепленную к гидрофобной поверхности функционализированного элемента с полимерным покрытием. Фигура 5c иллюстрирует увеличенную часть функционализированного элемента с полимерным покрытием, показывая гидрофобную частичку, прикрепленную к гидрофобной поверхности функционализированного элемента с полимерным покрытием.
Гидрофобная частица может быть минерально-связанной или не минерально-связанной.
Как проиллюстрировано на Фигуре 5a, функционализированный элемент с полимерным покрытием 170 может иметь тело для обеспечения поверхности 174. По крайней мере, внешняя часть тела является выполнена из синтетического материала, такого как гидрофобный полимер, или покрытого гидрофобным химическим веществом. Таким образом, гидрофобные частички 172, 172' являются привлеченными к поверхности 174 для формирования обогащенного функционализированного элемента с полимерным покрытием 175. Как проиллюстрировано на Фигурах 5a и 5b, поверхность 174 функционализированного элемента с полимерным покрытием включает множество молекул 179, которые делают поверхность 174 гидрофобной. Полисилоксанаты, такие как полидиметилсилоксаны с концевыми гидроксильными группами, имеют кремний-кислородную цепь для обеспечения гидрофобных молекул 179. Гидрофобная частица 172', как проиллюстрировано на Фигуре 5b, может быть минеральной частицей 171', имеющей один или более коллекторов 173, прикрепленных к ней. Один конец 178 коллектора 173 имеет ионную связь или ионную группу, прикрепленную к интересующей минеральной частице 171'. Другой конец коллектора 173 имеет гидрофобную цепь 176, которая стремиться двигаться в гидрофобные молекулы 179. Таким образом, гидрофобная частичка 172' может быть влажной минеральной частичкой. Коллектор, такой как ксантогенат, имеет обе функциональную группу 178 и молекулу 176. Ксантогенат, например, имеет обе функциональную группу 178 и молекулярный сегмент 176, чтобы быть внедренным в полимер, который используется, чтобы сделать функционализированный элемент с полимерным покрытием 170. Функциональная группа 178 также известна как коллектор, который может иметь неионизирующую или ионизирующую связь. Ионизирующая связь или группа может быть анионной или катионной. Анионная связь или группа может включать оксигидрил, такой как карбоны, сульфаты и сульфонаты, и сульфгидрил, такой как ксантогенаты и дитиофосфаты. Другие молекулы или соединения, которые могут применяться для обеспечения функциональной группы 178 включая тионокарбаматы, тиомочевины, ксантогенаты, монотиофосфаты, гидрохиноны и полиамины.
Гидрофобная частица 172, как проиллюстрировано на Фигуре 5c, может быть частицей, которая имеет гидрофобную цепь 176. Такая часть может быть не минерально связанной, но она может быть выполнена с возможностью контакта с гидрофобным функционализированным элементом с полимерным покрытием 170 настоящего изобретения. Таким образом, гидрофобный функционализированный элемент с полимерным покрытием 170, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, может быть использованы в негорных областях применений, таких как вода, таких как контроль за загрязнением воды и очистка воды.
pH
Во многих средах, способствующих высвобождению, значение pH ниже, чем значение pH для минерального прикрепления. Следует отметить, что, тем не менее, когда ценный материал представляет собой медь, например, является возможным обеспечить более низкий pH среды для прикрепленных минеральных частичек и обеспечить более высокий pH среды для высвобожденных минеральных частичек из синтетических шариков или пузырьков. В общем, значение pH является выбранным для облегчения сильнейшего прикрепления, и другое значение pH выбрано для облегчения высвобождения. Таким образом, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, одно значение pH является выбранным для минерального прикрепления, и другое значение pH является выбранным для минерального высвобождения. Различные pH могут быть выше или ниже, в зависимости от конкретного минерала и коллектора.
Размер шарика (диапазон)
Синтетические шарики, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, могут быть изготовлены с различными размерами для того, чтобы привлечь минеральные частички разных размеров. Например, в отличие от пузырьков воздуха, синтетические шарики более крупного размера могут быть использованы для привлечения минеральных частиц больше, чем скажем 200 мкм. Таким образом, измельчение взорванной руды может быть разделено на различных стадиях. На первом этапе, породу измельчают до частиц размером порядка 200 мкм. После процесса разделения с применением синтетических шариков в суспензии, содержащей эти грубые частички, оставшаяся суспензия может быть подвергнута более тонкому помолу, где раздробленную породу дополнительно измельчают до частиц порядка 100 мкм. С суспензией, содержащей мелкие минеральные частички, синтетические шарики с меньшим размером могут быть более эффективными при взаимодействии с более мелкими частичками. В применении флотационной машины, размер шарика может быть меньше, чем 100 мкм. В применении шламонакопителя, размер шарика может быть от 1 мм до 10 мм или больше. Тем не менее, большие шарики уменьшили бы функционализированные поверхности, где минеральные частички могут прикрепляться к синтетическим шарикам. Таким образом, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, синтетические шарики являются сконфигурированными с размером меньше, чем 100 мкм для привлечения минеральных частичек, которые имеют, по существу, подобный размер, в том числе в применениях, связанных с флотационными камерами; синтетические шарики являются сконфигурированными с размером около 100 мкм для привлечения или прикрепления к минеральным частичкам, которые имеют, по существу, подобный размер, меньший или больший размер; синтетические шарики являются сконфигурированными с размером в диапазоне около 50-500 мкм для привлечения или прикрепления к минеральным частичкам, которые имеют, по существу, подобный размер, меньший или больший размер; синтетические шарики являются сконфигурированными с размером около 200 мкм для привлечения к минеральным частичкам, которые имеют, по существу, подобный размер; синтетические шарики являются сконфигурированными с размером в диапазоне от около 1 мм до 10 мм, в том числе в применениях, связанных с шламонакопителем. В общем, синтетические шарики являются сконфигурированными с размером в диапазоне от около 50 мкм до 10 мм. Но шарики могут быть меньше, чем 50 мкм и больше, чем 10 мм.
Относительный размер
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, синтетические шарики являются сконфигурированными таким образом, чтобы быть больше, чем минеральные частички. Таким образом, множество минеральных частиц может быть связно с синтетическим шариком. Согласно другим вариантам настоящего изобретения, синтетические шарики являются сконфигурированными таким образом, чтоб быть меньше, чем минеральные частички. Таким образом, множество синтетических шариков могут быть прикреплены к одной минеральной частице. Размер синтетических шариков может также быть примерно таким же, как размер минеральной частицы.
Отделение нефтеносных песков
Следует понимать, что синтетические шарики согласно настоящему изобретению, являются функционализированными имея коллектор или функционализированными, будучи гидрофобными, являются также сконфигурированными для применения в отделении нефтеносных песков - для разделения битума от песка и воды в восстановлении битума в горных работах с нефтеносными песками. Кроме того, функционализированные фильтры и мембраны, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, являются также сконфигурированными для отделения нефтеносных песков.
Часть функционализированной поверхности
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, только часть поверхности синтетического шарика является функционализированной для того, чтобы быть гидрофобной. Это имеет следующие преимущества:
1. Держит слишком много шариков от слипания вместе - или ограничивает слипание шариков,
2. Когда минерал является прикрепленным, масса минерала может заставить шарик вращаться, позволяя шарику быть расположенным под шариком как он поднимается через флотационную камеру;
a. Лучшая очистка, насколько это может позволить жильная порода, через которую происходит пропускание,
b. Защищает прикрепленные минеральные частицы или частицы от быстрого отделения, и
c. Обеспечивает четкое поднятие на верх коллекторной зоны в флотационной камере.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, только часть поверхности синтетического шарика является функционализированной коллекторами. Это также имеет преимущества
1. Когда минерал является прикрепленным, масса минерала может заставить шарик вращаться, позволяя шарику быть расположенным под шариком как он поднимается через флотационную камеру;
a. Лучшая очистка, насколько это может позволить жильная порода, через которую происходит пропускание
b. Защищает прикрепленные минеральные частицы или частицы от быстрого отделения, и
c. Обеспечивает четкое поднятие на верх коллекторной зоны в флотационной камере.
Оба - коллектор и гидрофобное вещество на том же самом шарике:
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, одна часть синтетического шарика является функционализированной коллекторами, в то время как другая часть того же самого синтетического шарика является функционализированной до гидрофобного вещества, как проиллюстрировано на Фигурах 6a и 6b. Как проиллюстрировано на Фигуре 6a, синтетический шарик 74 имеет часть поверхности, где полимер является функционализированным, имея молекулы коллектора 73 с функциональной группой 78 и молекулярный сегмент 76 прикрепленный к поверхности шарика 74. Синтетический шарик 74 также имеет различные части поверхности, где полимер является функционализированным, имея гидрофобные молекулы 179 (или 79). В воплощении, как проиллюстрировано на Фигуре 6b, вся поверхность синтетического шарика 74 может быть функционализированной, имея молекулы коллектора 73, но часть поверхности является функционализированной, имея гидрофобные молекулы 179 (или 79), что делают ее гидрофобной.
Преимущества одного и того же шарика, имеющего - молекулы коллектора и гидрофобные молекулы
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, одна часть синтетического шарика является функционализированной коллекторами, в то время как другая часть того же самого синтетического шарика является функционализированной до гидрофобного вещества и этот “гибрид” синтетического шарика сконфигурирован для применения также в традиционной флотационной машине. “Гибрид” синтетического шарика (смотрите Фигуры 6a и 6b) имеет гидрофобную часть и отдельную часть коллектора. Когда “гибридные” шарики являются смешанными с воздухом в флотационной камере, некоторые из них будут прикрепляться к пузырькам воздуха из-за гидрофобной части. Как только “гибридный” синтетический шарик является прикрепленным к пузырьку воздуха, часть коллектора прикрепленного шарика может собирать минеральные частицы с функциональными группами. Таким образом, синтетические шарики, согласно некоторым вариантам осуществления настоящих изобретений, могут быть использованы для замены воздушных пузырьков, или работать вместе с пузырьками в флотационном процессе.
Коллектор
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, поверхность синтетического шарика может быть функционализированной, имея молекулу коллектора. Коллектор имеет функциональную группу с ионом, способным образовывать химическую связь с минеральной частицей. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, синтетический шарик может быть функционализированным, чтобы быть гидрофобным, чтобы собрать одну или больше смоченных минеральных частиц.
Применения
Объем изобретения описан в отношении разделения минералов, включая отделение меди из руды.
В качестве примера, применения предусмотрены включать
Грубое, поглотительное, очистительное и грубое/поглотительное разделение ячеек в потоке производства, заменяя традиционные флотационные машины.
Хвостовые поглотительные ячейки, используемые для связывания неизвлеченных минералов из хвостового потока.
Хвостовая очистительная ячейка, используемая для очищения нежелательного материала из хвостового потока перед отправкой в водохранилище для отходов.
Хвостовая машина для переработки, которая помещена в шламонакопитель для извлечения ценных минералов, которые были отправлены в шламонакопитель.
Другие виды или типы ценного материала или интересующих минералов, включая золото, молибден и т.д.
Тем не менее, объем настоящего изобретения предназначен включать другие типы или виды применения, либо известные сегодня или будут разработаны в будущем, включая применения, связанные с отделением нефтеносных песков, которое включает отделение битума от песка и воды в восстановлении битума в добыче полезных ископаемых нефтеносных песков.
Объем изобретения
Кроме того, следует понимать, что любой из признаков, характеристик, альтернатив или модификаций, описанных относительно конкретного в данном варианте осуществления может быть примененным, применяется или объединен с любым другим вариантом осуществления, описанном в данном описании. Кроме того, предполагается, что описанные здесь варианты осуществления могут быть использованы для однородных потоков, варианты осуществления, описанные здесь, могут быть также использованы для диспергирующих потоков, имеющих дисперсионные свойства (например, слоистый поток). Хотя изобретение было описано и проиллюстрировано в отношении примерных вариантов осуществления, вышеуказанные и другие различные дополнения и пропуски могут быть сделаны и без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения.