СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПРОДУКТА
METHOD OF PRODUCT EXTRACTION IMPROVEMENT

Настоящее изобретение относится к методам, композициям и устройствам для улучшения эффективности процессов разделения пенной флотацией. Разделение пенной флотацией - методика, обычно используемая в горнодобывающей промышленности для того, чтобы выделить различные минеральные компоненты из руды. Примеры этого способа описаны в патенте US 6,827,220, в главах учебника: 12 of Mineral Processing Technology,-, 6th Edition, by Barry A. Wills, (Published by Butterworth Heinemann), (2003) и 9 of The Chemistry of Gold Extraction, 2nd Edition, by John Marsden and C. Iain House, (Published by SHE), (2006), и в научных документах: Industrial experiences in the evaluation of various flotation reagent schemes for the recovery of gold, by R.R. Klimpel, Minerals & Metallurgical Processing, Vol. 16 No. 1 (1999) и The Flotation of Gold Bearing Ores - A Review, by С.T. Connor and R.C. Dunne, Minerals Engineering, Vol.7 No. 7 (1994). При подготовке к флотации, руду тонко измельчают (размалывают такими способами, как сухое измельчение, мокрое измельчение и подобные им) и затем диспергируют в воде с образованием суспензии, известной как пульпа. Часто присадки, такие как коллекторы, обычно добавляют к суспензии, содержащей руду, одновременно с пенообразователями и необязательно другими вспомогательными реагентами, такими как регуляторы, буферные вещества (дезактиваторы) и/или активаторы для того, чтобы усилить избирательность стадии флотации и облегчить отделение ценного минерального компонента от нежелательных породных примесей. Пульпу обрабатывают этими реагентами в период времени до газа, обычно воздуха, который барботируют в суспензию для образования пузырьков газа. Минералы, которые прилипают к пузырям, поскольку они всплывают на поверхность, таким образом, концентрируются в пене, которая накапливается на поверхности аэрированной пульпы. Минерализованную пену снимают с поверхности в виде пены или иначе удаляют с поверхности и далее обрабатывают, чтобы получить желаемые минералы.
При обогащении руд путем пенной флотацией используют разности в гидрофобности различных компонентов суспензии, и эти разности в гидрофобности могут быть увеличены или уменьшены целесообразным выбором химических присадок.
В одном варианте, коллектор - гидрофобное средство, которое селективно связывается с поверхностью частиц рудного компонента и увеличивает гидрофобность минерала. Газовые пузыри, введенные во время стадии аэрации, будут предпочтительно прилипать к гидрофобизированному минеральному компоненту. Минеральные компоненты проявляют достаточно увеличенную гидрофобность, потому что они обработаны или модифицированы коллектором, чтобы их было более легко удалить из аэрированной пульпы с помощью пузырей, чем другие компоненты, которые являются менее гидрофобными или гидрофильными. В результате коллектор эффективно вытягивает частицы рудного компонента из водного раствора, в то время как остальные компоненты руды, которые не модифицируются коллектором, остаются взвешенными в водной фазе. Этот процесс может также или вместо этого использовать химические вещества, которые увеличивают гидрофильные свойства материалов, выбранных для того, чтобы оставаться взвешенными в пределах водной фазы.
В прямых способах флотации желаемый минерал, который концентрируется и скапливается в пене на поверхности флотационной камеры, называют концентратом.
Часть суспензии, которая не всплывает, содержит преимущественно рудную породную примесь и называется отходами. Эти отходы часто удаляются в виде шахтных отходов. В обратных способах флотации, породные примеси всплывают в концентрате и желательные компоненты остаются суспендированными в жидком растворе. В любом типе способа флотации объект флотации должен отделить и извлечь так много ценного минерального компонента руды, насколько возможно, в такой высокой концентрации, насколько возможно, который затем пригоден для дальнейших последующих стадий обработки, таких как уплотнение, фильтрация и обжиг.
3
3
Известно множество продуктов, которые являются эффективными для облегчения процессов разделения пенной флотацией. Коллекторы, основанные на жирных кислотах, долго использовались для сбора одного или более оксидов минералов, таких как флюорит, железо, хромит, шеелит, CaCO, MgCO, апатит или ильменит. Нейтрализованные жирные кислоты являются мылами, которые были продемонстрированы для работы в качестве неселективных коллекторов. Основанные на нефти масляные соединения, такие как дизельные топлива, декантированное масло и светлые масла каталитического крекинга, часто используются для флотации молибденита.
Особый интерес для горнодобывающей промышленности представляют коллекторы, особенно эффективные при селективной флотации сульфидов минералов рудных компонентов, которые содержат комплексы с ценными металлами, включая золото, серебро, медь, свинец, цинк, молибден, никель, платину, палладий и другие металлы.
Патент US 7,553,984 раскрывает, что органические молекулы, содержащие серу, являются полезными соединениями для пенной флотации сульфидов минералов.
Органические соединения, содержащие серу, такие как ксантогенаты, формиаты ксантогена, тионокарбаматы, дитиофосфаты и меркаптаны, будут выборочно собирать один или более сульфидов минералов, таких как халькоцит, халькопирит, галенит или сфарелит.Такие основанные на сере коллекторы обычно группируют в две категории: водорастворимые и масляные (то есть гидрофобные) коллекторы. Водорастворимые коллекторы, такие как ксантогенаты, натриевые соли дитиофосфаты и меркаптобензотиазол имеют хорошую растворимость в воде (по крайней мере, 50 граммов на литр) и очень плохо растворяются в алканах. Масляные коллекторы, такие как соли цинка дитиофосфатов, тионокарбаматы, меркаптаны, формиаты ксантогена и этилоктилсульфид, незначительно растворимы в воде и, как правило, хорошо растворимы в алканах.
В настоящее время используемые коллекторы для большинства сульфидов минералов представляют собой основанные на сере химические продукты, такие как ксантогенаты, формиаты ксантогена, тионокарбаматы, дитиофосфаты или меркаптаны. Все эти способы из предшествующего уровня техники, однако, не обеспечивают оптимальных скоростей извлечения желаемых минералов, и поэтому остается потребность в улучшенных способах, композициях и устройствах для селективного флотационного улавливания сульфидов минералов.
Краткое описание изобретения.
По крайней мере, один вариант изобретения относится к способу улучшения извлечения продукта в виде частиц из тонко измельченной сульфидной минеральной руды путем флотационного процесса разделения. Способ включает следующие стадии: обеспечение водной суспензией тонко измельченной руды, добавление к суспензии эффективного количества фосфорорганического соединения, предоставление достаточного времени пребывания фосфорорганического соединения в суспензии, селективная флотация продукта в виде частиц путем барботирования суспензии до формирования концентрата и жидкого раствора, и извлечение продукта в виде частиц либо в виде концентрата, либо в виде жидкого раствора. Фосфорорганическое соединение включает вещество, выбранное из группы, состоящей из полиаминополиэфирметиленфосфоната (далее ПАПЭМФ) в форме кислоты или соли; триалканоламинтри (эфира фосфорной кислоты) в форме кислоты или соли; аминотри(метиленфосфоновой кислоты) в форме кислоты или соли; полиэтиленаминполифосфоновой кислоты в форме кислоты или соли; и их комбинации.
Флотационный процесс может быть обычным процессом флотации, в котором желаемый продукт формирует концентрат наверху суспензии. Способ может далее содержать стадию добавления к суспензии пенообразователя, коллектора, нитрата свинца, сульфата меди и любой их комбинации. Продукт в виде частиц может быть драгоценным металлом или основным металлом, выбранным из списка, состоящего из: золота, серебра, меди, свинца, цинка, молибдена, никеля, платины, палладия и любой их комбинации. Способ может осуществляться в рамках процесса очистки металла, в котором добавление фосфорорганического соединения во время флотационного процесса разделения увеличивает выход очищенных металлов на интервал между 1-70%, в то время как все другие стадии в процессе очистки находятся под контролем.
Подробное описание изобретения.
Для целей настоящего изобретения ниже указаны определения терминов:
«Основной металл» означает ценный металл, выбранный из списка, состоящего из меди, свинца, цинка, молибдена, никеля и любой их комбинации.
«Коллектор» означает композицию вещества, которая селективно сцепляется с частицами рудного компонента и облегчает адгезию частиц рудного компонента к микропузырям, которые являются результатом барботирования руды, удерживающейся водной суспензией.
«Тонко измельченный» означает превращенный в порошок, превращенный в пыль, перемолотый или иное переведение в тонкие частицы.
«Концентрат» означает часть тонко измельченной руды, которая отделена флотацией и собрана внутри пены.
«Пенообразователь» означает композицию вещества, которая усиливает формирование микропузырей и/или сохраняет сформированные микропузыри, поддерживающие тонкую гидрофобную минеральную фракцию, которые являются результатом барботирования руды, удерживающейся водной суспензией.
«ПКК» означает пентилксантогенат калия.
«ПАПЭМФ» означает полиаминометиленфосфонат, который представляет собой:
a) формулу
где n - целое число или дробное число, которое является, или в среднем является, от приблизительно 2 до приблизительно 12, включительно; M - водород или соответствующий катион; и каждый R могут быть одинаковыми или различными и независимо выбранными из водорода и метила, предпочтительный подкласс композиций вышеупомянутой формулы являются те, где M - водород, R - метил, и n - от приблизительно 2 до приблизительно 3, более предпочтительно среднее число приблизительно 2.6, и/или
b) одна или более молекул, структурно связанных с вышеупомянутым полиаминометиленфосфонатом, которые раскрыты в патенте US 5,368,830, в качестве полезных для контроля за образованием отложений.
«Драгоценный металл» означает ценный металл, выбранный из списка, состоящего из золота, серебра, платины, палладия и любой их комбинации.
«Дополнительная флотация» означает, по крайней мере, один дополнительный процесс разделения пенной флотацией, выполненной с рудой, содержащей более чем один желательный минерал, который выполнен после того, как, по крайней мере, часть породной примеси была в основном удалена из рудного материала путем предварительного процесса разделения пенной флотацией, и выполнена, чтобы отделить, по крайней мере, один желаемый рудной продукт от других.
«Жидкий раствор» означает часть среды, которая содержит тонкоизмельченную руду, которая подвергалась газовому барботированию, которая находится ниже концентрата.
«Барботирование» означает введение газа в жидкость с целью создания множества пузырей, которые перемещаются к поверхности жидкости.
«Сульфидная минеральная руда» означает руду, состоящую из, по крайней мере, одного металла, который формирует комплекс, состоящий из ковалентно связанной кристаллической структуры между металлом и ионами серы; руда включает, но не ограничивается пиритом, арсенопиритом, пирротином, стибнит, халькопиритом, борнитом, халькоцитом, ковеллином, галенитом, сфалеритом, молибденитом; металл включает, но не ограничивается основными металлами и драгоценными металлами. Когда вышеупомянутые определения или наименования, сформулированные где-либо еще в настоящем описании, являются несовместимыми со значением (явным или неявным), которое обычно используется в словаре или сформулировано в документе, включенном путем ссылки в настоящем описании, термины описания и формулы изобретения в особенности подразумевают толкование согласно определению или наименованию в настоящем описании, а не согласно обычному определению, определению в словаре, или определению, которое было включено посредством ссылки. Ввиду вышеизложенного, в случаях, когда термин может быть понят только, если он истолкован с помощью словаря, если термин охарактеризован в Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 5th Edition, (2005), (Published by Wiley, John & Sons, Inc.), то такое определение должно определять, как термин должен быть понят в формуле изобретения. По крайней мере, один вариант изобретения относится к способу выделения желаемого продукта из тонко измельченной сульфидной минеральной руды. Способ, включающий стадии: обеспечение водной суспензией тонко измельченной руды, добавление к суспензии эффективного количества фосфорорганического соединения, предоставление достаточного времени пребывания фосфорорганического соединения в суспензии, селективная флотация продукта путем барботирования суспензии до формирования концентрата и жидкого раствора, и извлечение желаемого продукта из соответствующего слоя суспензии. Фосфорорганическое соединение включает вещество, выбранное из группы, состоящей из ПАПЭМФ в форме кислоты или соли; триалканоламинтри(эфира фосфорной кислоты) в форме кислоты или соли; аминотри(метиленфосфоновой кислоты) в форме кислоты или соли; полиэтиленаминполифосфоновой кислоты в форме кислоты или соли; и их комбинации.
По крайней мере, в одном из вариантов способ флотации представляет собой способ прямой флотации и желаемый продукт образует концентрат на поверхности суспензии. По крайней мере, в одном из вариантов способ далее включает добавление пенообразователя к суспензии. По крайней мере, в одном из вариантов пенообразователь содержит спирт. По крайней мере, в одном из вариантов коллектор также добавляют к суспензии. По крайней мере, в одном из вариантов коллектор представляет собой ПКК. По крайней мере, в одном из вариантов способ флотации далее содержит добавление к суспензии нитрата свинца, сульфата меди и любой их комбинации.
По крайней мере, в одном из вариантов руда содержит ценный металл, который может быть, но не ограничен, драгоценным металлом и/или основным металлом. По крайней мере, в одном из вариантов ценный металл выбран из списка, состоящего из: золота, серебра, меди, свинца, цинка, молибдена, никеля, платины, палладия и любой их комбинации.
В то время как использование некоторых форм ПАПЭМФ в переработке руды не ново, их абсолютная эффективность в качестве вспомогательного вещества флотации сульфидного минерала является неожиданным результатом.
Патенты US 5,368,830 и 5,454,954 описывают использование ПАПЭМФ в растворе для выщелачивания золота цианированием. Например, они обсуждают использование ПАПЭМФ для предотвращения формирования кальция, образующего твердый осадок на оборудовании, используемом во время процесса выщелачивания золота цианированием. Выщелачивание цианированием или цианирование является процессом, в котором золотосодержащую руду растворяют в цианиде, чтобы отделить его от других компонентов руды.
Использование ПАПЭМФ в качестве вспомогательного вещества флотации является совсем иным, чем его предшествующее использование, потому что при использовании ПАПЭМФ имел в прошлом только использование для стадий обогащения полезных ископаемых, которые осуществляются в разное время и в отличающихся от разделения флотацией условий. Большинство металлов, которые подвергаются пенной флотации, не были подвергнуты предшествующей стадии цианирования. Применительно к золото- или серебросодержащей руде, в подавляющем числе ситуаций, если есть стадия цианирования, она проводится только после стадий, следующих за разделением флотацией, где сульфиды были удалены или их количество снижено дальнейшей обработкой, такой как обжиг или автоклавная обработка. Это так, потому что сульфиды препятствуют цианированию и их удаление улучшает последующую стадию цианирования. Редко стадию цианирования осуществляют до стадии флотации. Стадия цианирования, однако, не может быть одновременной с разделением флотацией, потому что физические условия стадии цианирования являются несовместимыми с условиями, связанными с разделением флотацией.
Кроме того, назначение и использование ПАПЭМФ в настоящем изобретении абсолютно отличается от его использования в предшествующем уровне техники. В предшествующем уровне техники ПАПЭМФ используют для предотвращения отложений кальция, образующего твердый осадок, на поверхности технологического оборудования, что, если его оставить необработанным, может привести к закупориванию оборудования и неисправности. В противоположность этому в настоящем изобретении используют ПАПЭМФ не для защиты оборудования, а для увеличения селективности флотации, в том числе общего выхода желаемого металла. По крайней мере, в одном из вариантов ПАПЭМФ добавляют во флотационный процесс разделения, который не предрасположен к осаждению кальция, образующего твердый осадок.
По крайней мере, в одном из вариантов вместо или в дополнение к ПАПЭМФ используют один из поликарбоксилатных полимеров и/или сополимеров, описанных в опубликованной заявке US 2009/0294372.
Не будучи ограниченным теорией толкования формулы изобретения, считается, что ПАПЭМФ улучшает флотационный процесс разделения путем предотвращения прилипания компонентов руды и вспомогательных веществ процесса, таких как кальцийсодержащих продуктов и магнийсодержащих продуктов и, в частности, сульфата кальция, карбоната кальция, глин, силикатов и любой их комбинации, к сульфиду металла и, таким образом, позволяет большему количеству коллектора связываться с сульфидом металла. Больше связей между сульфидом металла и коллектором приводит к образованию микропузырей, извлекающим большее количество сульфида металла из суспензии.
По крайней мере, в одном из вариантов ПАПЭМФ добавляют к суспензии, содержащей руду, до добавления коллектора. По крайней мере, в одном из вариантов ПАПЭМФ предоставляют достаточное время пребывания, чтобы удалить другие компоненты руды и вспомогательные вещества процесса из частиц сульфида металла, до добавления коллектора к суспензии. По крайней мере, в одном из вариантов ПАПЭМФ уменьшает количество глины, которая удаляется процессом флотации. По крайней мере, в одном из вариантов ПАПЭМФ увеличивает чистоту удаленного сульфида металла.
По крайней мере, в одном из вариантов ПАПЭМФ введен в композицию, включающую 1-40% воды, 1-40% ПАПЭМФ и 1-40% полимера и/или сополимера акриловой кислоты. По крайней мере, в одном из вариантов ПАПЭМФ добавляют к дополнительной стадии флотации. По крайней мере, в одном из вариантов ПАПЭМФ добавляют к дополнительной стадии флотации, описанной в патентах US 5,068,028, 4,549,959, 2,492,936 и ссылках, процитированных там. По крайней мере, в одном из вариантов дополнительная стадия флотации отделяет молибденит от медьсодержащей руды. По крайней мере, в одном из вариантов антиколлектор используют, по крайней мере, в отношении одного желаемого продукта, чтобы сохранить его в жидком растворе. По крайней мере, в одном из вариантов кальций также добавляют к дополнительной стадии флотации.
В дополнение к ПАПЭМФ другие фосфорорганические соединения, в форме кислоты или соли, могут быть использованы в изобретении вместо или в комбинации с ПАПЭМФ.
Триалканоламинтри(эфир фосфорной кислоты) (CAS No.68171-29-9), аминотри(метиленфосфоновой кислоты) (CAS No.6419-19-8) и полиэтиленаминполифосфоновой кислоты (например, этилендиаминтетра(метиленфосфоновой кислоты), CAS No.1429-50-1; диэтилентриаминпента(метиленфосфоновой кислоты), CAS No.15827-60-8; и т.д.) каждый продемонстрировал эффективность в качестве вспомогательного вещества селективной флотации.
ПРИМЕРЫ
Вышеизложенное может быть лучше понято исходя из следующего примера, который представлен для целей иллюстрации и не подразумевает ограничения объема изобретения. Была подготовлена схема флотационного процесса высококарбонатной пиритовой золотосодержащей руды. Руда была мелко помолота так, чтобы 70% рудной массы могли пройти через стандартное сито 325 меш. Размолотая рудная масса была суспендирована в жидком растворе, чтобы обеспечить приблизительно 25% твердых частиц по весу. Серная кислота была добавлена для снижения pH до приблизительно 5,5. ПАПЭМФ (в количестве в интервале 3-7 ppm), так же как спиртовой пенообразователь и ПКК, были добавлены к суспензии. Суспензия была барботирована, и концентрат был удален для дальнейшей обработки.
Анализ показал, что концентрат содержит 85-87% извлеченной общей золотой массы.
В подобных экспериментах, проведенных на той же самой установке с той же самой рудой, но в которых отсутствовало добавление ПАПЭМФ, извлекли только 55-60% золотой массы.
Увеличенный выход и чистота приводит в последующих стадиях обработки руды к увеличению продуктивности на целых 50% без любых других изменений в стадиях очистки руды.
Более того, добавление ПАПЭМФ понижало энергию, необходимую на последующей стадии обжига. Обжиг - процесс, в котором удаляют углеродсодержащий продукт из желаемого металлического продукта путем его нагрева. В обжиге, окисление сульфидов в сульфаты прибавляет энергию к процессу нагревания. Более высокое содержание сульфидов более чистого флотированного сульфида металла обеспечивает больше энергии в процессе обжига.
Образец медной руды был измельчен для осуществления питания флотации частицами размером Р80 150 микрон. pH флотации регулировали путем добавления гидроокиси кальция, чтобы достигнуть заданной величины pH=10. Коллекторный реактив изобутил ксантогенат натрия был внесен в дозе 221 грамм на тонну руды, и коммерческий пенообразующий реактив под названием W22 был внесен в дозе 15 грамм на тонну руды.
Флотированные продукты были удалены с поверхности камеры во время=2, 4, 7 и 10 минут. Добавленный продукт содержал 10,92 масс. % триалканоламинтри(эфир фосфорной кислоты), добавленный в концентрации 20 ppm и 100 ppm в пересчете на продукт (2,2% и 10,9% соответственно в качестве активной натриевой соли триалканоламинтри(эфир фосфорной кислоты)) флотации испытуемой суспензии медной руды. Начальный коэффициент извлечения меди и конечная концентрация извлечения меди по отношению к той же самой флотации, проведенной без продукта, показаны в Таблице 1 ниже.в
Доза продукта, содержащего триалканоламин три(эфир фосфорной кислоты), ppm
Начальный % извлеченной меди, t=2 мин
% извлеченной меди, t=2 мин
0
54
88
20
56
92
100
66
93
В то время как настоящее изобретение может быть воплощено во множестве форм, здесь продемонстрированы на чертежах и описаны в деталях конкретные предпочтительные варианты изобретения. Настоящее описание изобретения - иллюстрация принципов изобретения и не подразумевает ограничения изобретения частными продемонстрированными примерами осуществления. Все патенты, заявки на патент, научные документы и любые другие документы, на которые ссылаются, упомянутые здесь, включены путем ссылки в полном объеме. Кроме того, изобретение охватывает любые возможные комбинации некоторых или всех различных вариантов, описанных здесь и включенных в данный документ.
Подразумевают, что вышеприведенное описание изобретения является иллюстративным и не исчерпывающим.
Это описание предложит множество разновидностей и альтернатив любому обычному специалисту в данной области техники. Подразумевают, что все эти альтернативы и варианты включены в объем притязаний формулы изобретения, где термин «включающий» означает «включение, но не ограниченное от и до». Осведомленные с областью техники могут выявить другие эквиваленты конкретных вариантов, описанных здесь; подразумевают, что такие эквиваленты также охвачены формулой изобретения.
Все интервалы и величины, раскрытые здесь, понимают, как охватывающие любые и все поддиапазоны, включенные в них, и каждое число между конечными точками. Например, установленный интервал «1-10» должны понимать, как включение любых и всех поддиапазонов между (и включительно) минимальным значением 1 и максимальным значением 10; то есть все поддиапазоны, начинающиеся с минимального значения 1 или более (например, 1-6,1) и заканчивающиеся максимальным значением 10 или менее (например, 2,3-9,4, 3-8, 4-7), и, наконец, каждое число 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, и 10, содержащееся внутри интервала.
Это завершает описание предпочтительных и альтернативных вариантов изобретения. Специалисты в данной области техники могут выявить другие эквиваленты конкретных вариантов, описанных здесь; подразумевают, что такие эквиваленты охвачены формулой изобретения, включенной в качестве приложения.