ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ФЛОТАЦИИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
FOAMING AGENT FOR FLOTATION OF MINERALS AND METHOD OF ITS OBTAINING

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при флотации руд цветных и драгоценных металлов, фосфатов, коксующегося угля.
В настоящее время при флотации в качестве пенообразователей применяют в основном отходы химических производств, такие как отход производства бутилового спирта КОБС по ТУ 38-10717-77 или кубовый остаток ректификации диметилдиоксана Оксаль Т-80 по ТУ 38-103243-74 (Абрамов А.А. Флотационные методы обогащения. - М.: Недра, 1984, с.192-203). Пенообразователи этого типа характеризуются неустойчивыми параметрами флотации, так как их химический состав сильно изменяется от партии к партии.
Известен также и пенообразователь на основе индивидуального вещества - метилизобутилкарбинола (Митрофанов С.М. Селективная флотация. - М.: ГНТИ литературы по черной и цветной металлургии, 1958, с.157).
Установлено, что применение в качестве пенообразователя диметил(изопропенилэтинил)карбинола (ДМИПЭК) (А.с. СССР 937024), содержащего систему сопряженных ненасыщенных углерод-углеродных связей, позволяет увеличить извлечение коксующегося угля в процессе флотации по сравнению с вышеперечисленными пенообразователями, не имеющими кратных связей.
Наиболее близким по химическому составу и действию (прототипом) к заявляемому пенообразователю является пенообразователь на основе ДМИПЭК (Пат. РФ 2198034), имеющий следующий состав (мас.%):
Диметил(изопропенилэтинил)карбинол (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
Применение этого пенообразователя позволяет повысить уровень извлечения полезных ископаемых по сравнению с ДМИПЭК, хотя и в недостаточной степени.
Способ получения пенообразователя указанного выше состава включает обработку ТМБД водным раствором кислоты в присутствии ингибиторов радикальной полимеризации при температуре кипения реакционной смеси с одновременной отгонкой образующегося пенообразователя с водяным паром при сохранении постоянного объема реакционной смеси, затем пенообразователь экстрагируют из отгона органическим растворителем и выделяют из органического слоя перегонкой в вакууме, а водный слой после экстракции возвращают в реакционную смесь. Выход продукта составляет 55-72%. Недостатком способа является относительно невысокий выход пенообразователя.
В связи с этим предлагаемая группа изобретений направлена прежде всего на решение задачи повышения уровня извлечения полезных ископаемых в процессе флотации. Дополнительно решается задача повышения выхода целевого продукта, не содержащего веществ, отрицательно влияющих на флотацию.
3
2
3
2
3
2
3
2
2
3
3
2
Для решения первой из поставленных задач предлагается пенообразователь для флотации руд цветных металлов, включающий диметил(изопропенилэтинил)карбинол (СН)С(ОН)С≡СС(СН)=СН (ДМИПЭК), тетраметилбутиндиол (СН)С(ОН)С≡СС(ОН)(СН) (ТМБД), диизопропенилацетилен СН=С(СН)С≡СС(СН)=СН (ДИПА), ингибитор радикальной полимеризации при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Диметил(изопропенилэтинил)карбинол
94,1-98,1
Тетраметилбутиндиол
1,6-3,9
Диизопропенилацетилен
0,2-1,0
Ингибитор радикальной полимеризации
0,1-1,0
В качестве ингибиторов радикальной полимеризации используют фенолы или неозон Д.
Предложение пенообразователя вышеуказанного состава основано на установленном факте повышения уровня извлечения полезных ископаемых за счет увеличения в пенообразователе на основе ДМИПЭКа массовой доли ТМБД с одновременным устранением ДМГДО.
Возможная причина отрицательного действия ДМГДО заключается в образовании водородной связи между атомом водорода спиртовой группы ДМИ-ПЭК и карбонильным кислородом ДМГДО. Это явление приводит к образованию участков локальной гидрофобизации внешней поверхности пузырька воздуха и, вследствие этого, увеличению вероятности коалесценции. Последнее обстоятельство ухудшает флотационные свойства пенообразователя. В то же время, замена ДМГДО на ТМБД благоприятно сказывается на устойчивости пузырька воздуха из-за гидрофилизации его внешней стенки.
Ниже приводятся примеры реализации изобретения.
Пример 1. Шлак металлургического производства, содержащий 2,10% меди, измельчали до размера менее 0,074 мкм в количестве 85 мас.%, флотировали в течение 22 минут при следующих расходах реагентов: бутиловый ксантогенат - 50 г/т, пенообразователь - 20 г/т. Полученные результаты приведены в таблице 1.
3
2
Пример 2. Хвосты гравитации руды золото-сурьмяного месторождения Сарылах (содержание золота - 1,88 г/т, сурьмы - 7,64%), измельченные до крупности 80% - 0,074 мм, флотируют в течение 30 минут при следующих расходах реагентов: Pb(NO) - 900 г/т, бутиловый ксантогенат - 520 г/т, пенообразователь - 100 г/т. Полученные результаты приведены в таблице 2.
Пример 3. Угольный шлам ОФ «Сибирь» зольностью 17,5 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, пенообразователь - 50 г/т. Результаты испытаний представлены в таблице 3.
2
5
Пример 4. Фосфатсодержащую руду Кингисеппского ГОКа с содержанием PO - 6,8% измельчают до крупности 25,4% - 0,074 мм, обрабатывают содой - 1000 г/т, жидким стеклом - 150 г/т, талловым маслом - 500 г/т, керосином - 1000 г/т, пенообразователем - 13 г/т. Время флотации - 3 минуты. Содержание руды в пульпе - 34,8%. Результаты испытаний представлены в Таблице 4.
Таблица 1
№ п/п
Тип пенообразователя
Извлечение Cu, %
Примечание
1.
А
80,0
Прототип
2.
Б
83,2
По техрешению
3.
В
83,1
По техрешению
4.
Г
83,5
По техрешению
Таблица 2
№ п/п
Тип пенообразователя
Извлечение Au/Sb %
Примечание
1.
А
90,6/98,4
Прототип
2.
Б
93,7/99,0
По техрешению
3.
В
93,6/98,9
По техрешению
4.
Г
93,5/98,9
По техрешению
Таблица 3
№ п/п
Тип пенообразователя
Извлечение С, %
Примечание
1.
А
85,8
Прототип
2.
Б
87,9
По техрешению
3.
В
88,0
По техрешению
4.
Г
87,7
По техрешению
Таблица 4
№ п/п
Тип пенообразователя
Извлечение P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>, %
Примечание
1.
А
87,3
Прототип
2.
Б
89,7
По техрешению
3.
В
89,8
По техрешению
4.
Г
90,0
По техрешению
Примечание к таблицам 1-4:
А - состав пенообразователя, мас.%: ДМИПЭК - 98,0; ТМБД - 0,1; ДИПА - 0,1; ДМГДО - 1,8
Б - состав пенообразователя, мас.%: ДМИПЭК - 94,1; ТМБД - 3,9; ДИПА 1,0; п-метоксифенол - 1,0
В - состав пенообразователя, мас.%: ДМИПЭК - 96,2; ТМБД - 3,0; ДИПА - 0,3; гидрохинон - 0,5
Г - состав пенообразователя, мас.%: ДМИПЭК 98,1; ТМБД 1,6; ДИПА 0,2; неозон Д - 0,1
Из вышеприведенных примеров видно, что использование пенообразователя предлагаемого состава позволяет получить более высокие показатели флотации по сравнению с прототипом при одинаковых расходах реагентов.
Для решения второй из поставленных задач ТМБД обрабатывают водным раствором кислоты при температуре кипения реакционной смеси в присутствии высококипящих углеводородов с температурой кипения не менее 210°С, образующийся пар, представляющий собой смесь органической составляющей и водяного пара, отгоняют при сохранении постоянного объема реакционной смеси, что достигается возвратом водного слоя после его отделения от органического, а также восполнением уноса высококипящих углеводородов посредством введения их в реактор, пенообразователь из органического слоя выделяют перегонкой в вакууме, добавляют к нему ингибитор радикальной полимеризации.
В качестве высококипящих углеводородов (ВКУ) используют соляровое масло, газойль или дизельное топливо в количестве 3-30 мас.% по отношению к общей массе реакционной смеси.
В качестве водного раствора кислоты используют раствор минеральной или сильной органической кислоты, кислые соли неорганических кислот, при этом рН реакционной смеси должен быть меньше 4.
Скорость отгонки органического слоя с водяным паром составляет 0,5-1,5 мас.% от массы реакционной смеси в минуту.
Применение количества ВКУ ниже рекомендованных параметров, а также уменьшение скорости отгонки органической составляющей с водяным паром вызывает образование ДМГДО, использование в реакционной смеси большего количества ВКУ возможно, но приводит к ухудшению производительности процесса. Увеличение скорости отгона вышеуказанных значений не увеличивает выход продукта, но приводит к излишним энергозатратам.
Ниже приводится пример реализации изобретения
Пример 5. В круглодонную колбу, снабженную капельной воронкой и мешалкой, помещают 1000 г 2%-ной серной кислоты и 50 г дизельного топлива с температурой кипения 250°С. Реакционную смесь доводят до кипения и добавляют в нее 150 г ТМБД, после чего начинают отгонять водяной пар с органическими компонентами со скоростью 10 г/мин. Унос дизельного топлива восполняют добавлением свежих порций из капельной воронки со скоростью 1,5 г/мин. Водный слой отгона отделяют от органического слоя и возвращают в реакционную смесь, поддерживая общий объем реакционной смеси постоянным. Процесс ведут до отсутствия в отгоне ДМИПЭК.
<mrow><msubsup><mi>n</mi><mi>D</mi><mrow><mn>20</mn></mrow></msubsup><mo>=</mo><mn>1,4720</mn></mrow>
Фракционированной перегонкой органического слоя в вакууме получают 106,0 г (81,0%-ный выход) фракции с температурой кипения 58-62°С/8 мм рт. ст.,
. Анализ полученного пенообразователя методом газожидкостной хроматографии дает следующие результаты, мас.%: ДМИПЭК 96,7; ТМБД 3,0; ДИПА 0,3. Для стабилизации в полученный продукт добавляют 0,5 г гидрохинона.
На основе вышеописанной методики проведены синтезы при различных параметрах процесса. Полученные результаты представлены в таблице 5.
Таблица 5.
№ п/п
Тип кислоты, ее концентрация
Содержание ВКУ в реакционной смеси, мас.%
Содержание гидрохинона в реакционной смеси, мас.% по отношению к ТМБД
Скорость отгона, % от массы реакционной смеси/мин
Состав пенообразователя, мас.%
Выход пенообразователя, %
Примечание
I
II
III
IV
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1.
2%-ная серная кислота,
0
0,05
1,0
95,0
1,5
1,0
2,5
70,0
прототип
2.
2%-ная серная кислота
3
0
0,5
95,1
3,9
1,0
0
80,5
По техрешению
3.
2%-ная серная кислота
5
0
1
96,7
3,0
0,3
0
81,0
По техрешению
4.
2%-ная серная кислота
30
0
1,5
98,1
1,6
0,3
0
83,2
По техрешению
5.
10%-ный раствор KHSO<sub>4</sub>
10
0
1
98,0
1,8
0,2
0
82,9
По техрешению
6.
3%-ный раствор бензол-сульфокислоты
20
0
1
98,1
1,7
0,2
0
82,8
По техрешению
7.
15%-ная фосфорная кислота
3
0
0,5
96,8
2,5
0,7
0
83,5
По техрешению
Примечание: I - ДМИПЭК; II - ТМБД; III - ДИПА; IV - ДМГДО
Как следует из результатов, приведенных в таблице 5, применение заявленного способа позволяет во всех случаях получить пенообразователь требуемого состава с высоким выходом, существенно превышающим выход по прототипу.