СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ АЛМАЗОВ ИЗ ЖИЛЬНЫХ МИНЕРАЛОВ
METHOD OF EXTRACTING DIAMONDS FROM GANGUE MINERALS

Область техники, к которой относится изобретение
Данная заявка относится к выделению алмазов из жильных минералов.
Предпосылки создания изобретения
2
4
4
3
4
3
2
2
6
2
3
3
3
8
2
6
8
4
10
Алмазы образуются под высоким давлением глубоко в мантии земли, обычно на глубине более 150 км от земной коры, и выходят на поверхность вместе с магмой и при извержении небольших, но сильных вулканов. Вулканическое действие приводит к образованию "трубок", имеющих форму моркови, заполненной вулканической породой, образующей алмазную руду, такую как кимберлит или лампроит. Кроме того, алмазы могут быть найдены в аллювиальных или морских россыпях. Например, кимберлитовые руды являются ультраосновными и легко разрушаются. В тропическом климате кимберлит разрушается до "желтого грунта", который состоит в основном из глин. В умеренном климате разрушение не является таким активным, но глины все еще являются основным продуктом разрушения. Руда включает также жильные минералы, такие как оливин ((Mg,Fe)SO), гранат ((Fe,Al)(SiO)), диопсид ((Са,Mg,Cr)SO), магниевый ильменит ((Fe,Mg)TiO), энстатит ((Mg,Fe)SiO), хромит ((Fe,Mg)O(Fe,Al,Cr)O), флогопит (KMgAlSiO(F,ОН)) и серпентин (Mg(OH)SiO).
Примером способа обработки свежих алмазных руд является способ, начинающийся с дробления. Руда может быть раздроблена вначале до частиц размером примерно или менее 250 мм при помощи жираторной дробилки и затем до частиц размером около 75 мм при помощи конической дробилки. Затем можно осуществить другую стадию дробления, проводимую при помощи валковой мельницы высокого давления, для уменьшения размера частиц менее 25 мм. Измельченная руда может быть очищена во вращающемся барабане в присутствии воды, и мелкие частицы, образовавшиеся в процессе измельчения и очистки, могут быть удалены при помощи сита, которое может иметь отверстия размером, например, 2 мм.
Частицы измельченной руды, размер которых меньше 25 мм, но больше 2 мм, могут быть направлены в гравитационные сепараторы, такие как отсадочный сепаратор или циклоны для тяжелых сред, для отделения легких минералов от тяжелых. Тяжелые минералы, которые включают алмаз, могут быть направлены в классификатор, работающий с применением Х-лучей, который предназначен для обнаружения алмазов флуоресценцией, и затем в воздушные отсадочные устройства, которые удаляют алмазы с конвейера в коллектор. Отходы из классификаторов могут быть направлены на смазанные столы (или ленты) конвейера, которые покрыты толстыми слоями маслянистых веществ, таких как смазочные масла, парафиновые масла и другие материалы, которые задерживают некоторые алмазы.
Руда, размер частиц которой равен примерно 2 мм, может быть помещена на сито с отверстиями около 0,5 мм, и верхний продукт на сите, то есть частицы размером примерно -2+0,5 мм, может быть подвергнут флотации. При осуществлении этого процесса частицы могут быть суспендированы в воде и в суспензию может подаваться воздух в виде пузырьков. Воздушные пузырьки могут забирать селективно некоторые алмазы на поверхность, и получаемые агрегаты пузырек - частица всплывают на поверхность воды. Как хорошо известно специалистам, флотацию можно проводить с добавлением реагентов, таких как пенообразователи, которые могут повышать распространенность пузырьков газа или контролировать распределение газовых пузырьков по размерам. Однако следует заметить, что размеры частиц руды, указанные выше, являются примерными для обсуждения уровня техники и не должны рассматриваться как ограничивающие способ по изобретению.
Не желая ограничиваться какой-либо конкретной теорией, сообщают, что вышеописанные способы отделения алмазов, а именно применение столов со смазкой и флотации алмазов, работают благодаря принципу гидрофобного взаимодействия. Гидрофобное взаимодействие относится к притяжению гидрофобных веществ в воде.
Состоящий в основном из атомов углерода алмаз является относительно неполярным и естественно гидрофобным. Алмазы могут также иметь углы контакта с водой, превышающие примерно 60° по данным капельного метода измерения, включающего все приращения и величины, например 65°, 75° и т.д. Соответственно, кристаллы алмазов могут прилипать к смазке на столе со смазкой и к воздушным пузырькам, так как и смазка, и пузырьки воздуха являются неполярными и гидрофобными, что позволяет осуществить отделение алмазов от гидрофильных минералов во время обработки кимберлитовых и лампоритовых руд.
3+
2+
Сообщалось, что алмазы, такие как, например, аллювиальные алмазы, особенно из морских россыпей, часто покрыты пленками на основе минеральных солей. Пленки могут образовываться при адсорбции различных ионов, таких как Fe, Mg, силиката, карбоната и т.д., на поверхности алмаза, когда, например, алмазы помещаются в воду, которая контактирует с кимберлитовой рудой или с другой рудой. Это может приводить к тому, что алмазы становятся менее гидрофобными и более смачивающимися водой (то есть гидрофильными). Илистые покрытия могут также возникать при контактировании алмазов с водой во время промышленного отделения. Благодаря их в основном ионному составу липкие покрытия могут также делать поверхности алмазов менее гидрофобными и более смачивающимися водой (то есть гидрофильными). Например, алмазы могут характеризоваться углами контакта менее примерно 60° после контактирования суспензии руды, включающими все интервалы и величины, такие как 45°, 59° и т.д. по данным капельного измерения. Эти явления могут быть названы "вторичной гидрофилизацией". Вторичная гидрофилизация может привести к практически не выгодным величинам выхода алмазов в процессе их отделения.
Описание изобретения
Данное изобретение относится к способу выделения алмазов из жильных минералов при использовании реагентов и, в частности, при контактировании реагентов с поверхностью алмазов. Согласно одному из аспектов данное изобретение может относиться к уменьшению эффекта вторичной гидрофилизации, которая может быть вызвана образованием гидрофильных покрытий, образующихся на поверхности алмазов, когда, например, алмазы могут контактировать с суспензией, которая может включать, например, природную воду или технологическую воду. Для целей данного изобретения используемый термин "технологическая вода" обозначает природную воду, которая была в контакте с алмазной рудой.
Реагенты, которые могут подходить для целей данного изобретения, могут в общем быть разделены на по меньшей мере два функциональных класса. Один функциональный класс может быть представлен кондиционерами для воды. Другой класс может быть представлен реагентами, способствующими гидрофобности, состоящими из гидрофобных соединений, а также из растворителей и добавок, способствующих диспергированию.
Эти реагенты могут способствовать гидрофобности алмазов или увеличивать гидрофобность алмазов, которые стали менее гидрофобными из-за вторичной гидрофилизации.
Согласно одному из вариантов данного изобретения руда, содержащая алмазы, такая как кимберлит или лампроит, или аллювиальная руда может контактировать с суспензией, которая может быть обработана кондиционером для воды и реагентом, способствующим гидрофобности (коллектором). Кондиционер для воды и реагент, способствующий гидрофобности, могут быть добавлены к суспензии до контактирования суспензии с алмазной рудой или после контактирования суспензии с алмазной рудой. Следует иметь в виду, что кондиционер для воды и реагент, способствующий гидрофобности, могут добавляться в суспензию в одно и то же время или раздельно. Например, кондиционер для воды может быть добавлен перед добавлением реагента, способствующего гидрофобности, или может быть добавлен после добавления реагента, способствующего гидрофобности. По другому варианту данного изобретения суспензия может быть обработана непосредственно реагентом, способствующим гидрофобности без кондиционера для воды. Точно так же суспензия может быть обработана непосредственно кондиционером для воды без реагента, способствующего гидрофобности.
Кондиционеры для воды могут составлять один из функциональных классов, пригодных для применения по изобретению. Кондиционеры могут уменьшать явление вторичной гидрофилизации. Эти реагенты могут быть веществами, вводящими полярные или ионные фрагменты в их структуру, и могут быть добавлены непосредственно или косвенно в суспензию. Следует иметь в виду, что эти вещества в общем могут не влиять на гидрофобность поверхности алмазов за счет адсорбции.
Кондиционеры для воды могут включать, но без ограничения, группу соединений, которые могут быть растворимыми в воде, образующими анионы силиката, фосфата, полифосфата, фосфоната и полиакрилата при контакте с суспензией алмазов, или могут быть анионами сами по себе. Кондиционеры могут быть применены для получения анионов одного типа или любой их комбинации.
2
2
2
2
Силикаты щелочных металлов, такие как силикаты натрия с различными отношениями SiO/NaO, являются примером кондиционеров для воды, заявленных в данной заявке. Например, могут быть применены силикаты натрия с низким отношением SiO/NaO, которые могут повышать величину рН суспензии руды.
Силикаты могут повышать величину рН среды для обработки до значения, превышающего 10. Однако, если доступны только силикаты с высокими отношениями силиката к окиси металла, можно повысить величину рН до значения, превышающего 10, путем раздельного добавления растворимой окиси металла или гидроокиси, такой как гидроокись натрия или известь.
Силикаты могут быть или водными, или безводными и или в виде раствора, или сухого порошка. При применении порошкообразных реагентов эти реагенты могут быть растворены в воде и оставлены с целью полимеризации перед их применением.
Количество силикатов, которое может уменьшить эффект вторичной гидрофилизации, зависит от состава суспензии и, в частности, от таких факторов, как жесткость воды и содержание твердых веществ.
В общем силикатные кондиционеры для воды могут быть использованы в количествах, равных примерно 100 ф/т или более, включая все величины и интервалы, в том числе 10 мг/л, 300 мг/л, 4000 мг/л и т.д. Согласно одному из вариантов кондиционер для воды может быть применен в количестве примерно 300 мг/л или более, включая все величины и интервалы, превышающие это количество.
Реагенты, увеличивающие гидрофобность, могут состоять из гидрофобных соединений, а также растворителей и диспергирующих добавок. Гидрофобные соединения могут принадлежать к группе гидрофобных мономеров, олигомеров и полимеров природного или синтетического происхождения. Химическая структура этих соединений может в общем характеризоваться преобладанием фрагментов, которые не образуют водородных связей с молекулами воды. Для облегчения протекания процесса при рабочих температурах и распределения гидрофобных соединений в суспензии алмазной руды могут быть использованы соответствующие растворители и эмульгаторы.
Согласно одному из вариантов гидрофобные соединения могут быть получены взаимодействием по меньшей мере двух из следующих типов мономеров с образованием гидрофобного соединения:
А1: поликарбоновые кислоты, сложные эфиры и ангидриды,
А2: многоосновные спирты или полиолы,
A3: жирные кислоты или их алкиловые эфиры и триглицеридные масла растительного или животного происхождения,
12
24
А4: C-С олефины.
Поликарбоновые кислоты могут включать карбоновые кислоты, содержащие по меньшей мере два замещаемых атома водорода в молекуле. Поликарбоновые кислоты и ангидриды (Al) могут включать, но без ограничения, фталевую, изофталевую, тримеллитовую, адипиновую, азелаиновую, терефталевую, щавелевую, малоновую, малеиновую, янтарную, глутаровую, себациновую кислоты или любые их смеси.
Сложные эфиры могут быть по природе циклическими и включают β-пропиолактон, β-метил-β-пропиолактон, δ-валеролактон, ε-капролактон, гликолид и лактид.
Многоосновные спирты (А2) могут включать, но без ограничения, моно-, ди- и триглицерин, пентаэритрит, сорбит, поливиниловый спирт, альфа-метил-О-глюкозид и полиаллиловый спирт. Полиолы могут быть бифункциональными гликолями или полиалкиленгликолями, содержащими по меньшей мере одну единицу, выбранную, без ограничения, из группы окиси этилена, окиси пропилена, окиси бутилена, окиси пентилена и окиси гексилена. Могут быть также применены смеси многоосновных спиртов и полиолов.
8
24
1
4
Жирные кислоты (A3) могут включать C-C насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты. Первые могут включать миристиновую, лауриновую, стеариновую, пальмитиновую кислоты и т.п., в то время как последние могут включать олеиновую, линолевую, линоленовую, альфа-элеостеариновую, ликановую, докозагексеновую, арахидоновую кислоты и т.п. Может быть использована любая комбинация насыщенных и ненасыщенных монокарбоновых кислот, указанных выше. Жирные кислоты можно применять в виде их сложных эфиров с C-C спиртами, включая, но без ограничения, метиловый эфир или этиловый эфир.
Триглицеридные масла (A3) могут включать сырые или обработанные масла растительного или животного происхождения, в том числе соевое масло, льняное масло, касторовое масло, дегидратированное касторовое масло, кукурузное масло, подсолнечное масло, сафлоровое масло, гвоздичное масло, рыбные эфиры, лярд, говяжий жир, масло oiticica (ойтицика), тунговое масло и талловое масло и их комбинации.
Согласно одному из вариантов гидрофобное соединение может быть получено в виде алкидной смолы, например, путем реакции глицерина в качестве многоосновного спирта (А1), фталевого ангидрида в качестве ангидрида карбоновой кислоты (А2) и льняного мала (A3) согласно способу, хорошо известному специалистам в области синтеза алкидных смол. При температуре выше 180°С льняное масло может реагировать в присутствии катализатора, такого как свинец, кальций и щелочные металлы в виде окисей, гидроокисей или металлических мыл, с глицерином с образованием моноглицеридов, которые в свою очередь могут реагировать с фталевым ангидридом с получением алкидного полимера следующей структуры.
16
18
где R может обозначать смесь ненасыщенных и насыщенных алкильных и алкиларильных углеводородных цепей. Льняные масла могут быть триглицеридами примерно 10% насыщенных С и C жирных кислот, примерно 22% олеиновой кислоты, примерно 17% линолевой кислоты и примерно 50% линоленовой кислоты.
Другой вариант данного изобретения относится к применению гидрофобных соединений в виде насыщенных и ненасыщенных полиэфирных смол, полученных путем взаимодействия поликарбоновых кислот или их ангидридов (А1) с многоосновными спиртами или полиолами (А2) с использованием методов и реагентов, хорошо известных специалистам в области сложных полиэфиров. В этом случае в качестве возможного разбавителя можно применять жирные кислоты или триглицеридные масла растительного и животного происхождения (A3).
Согласно еще одному варианту поликарбоновые кислоты или их ангидриды (тип А1), особенно образующие малеиновую группу, могут конденсироваться по "еновой" реакции с ненасыщенными жирными кислотами или их алкиловыми эфирами, триглицеридными маслами растительного и животного происхождения (A3). Многие соединения типа А1, образующие малеиновый ангидрид и т.п., могут быть использованы в этой реакции, такие как малевая кислота, фумаровая кислота, малеиновая кислота, аконитовая кислота или лимонная кислота, если имеются условия, при которых образуется малеиновый ангидрид, хорошо известные специалистам.
Малеинизация ненасыщенных жирных кислот, их эфиров или триглицеридов хорошо известна специалистам и может считаться процессом образования продукта конденсации при нагревании и/или под давлением. В зависимости от числа молей прореагировавшего ангидрида малеинизация может протекать в несколько стадий. Добавление первого моля ангидрида может протекать по "еновой" реакции, которая может привести к добавлению группы янтарного ангидрида в аллильное положение в алифатической цепи. В случае масел (и жирных кислот), имеющих более одной двойной связи в алифатической цепи, таких как льняное масло или соевое масло, первая стадия может сопровождаться перегруппировкой двойных связей алифатической цепи в сопряженную систему и добавлением второго моля ангидрида по реакции Дильса - Альдера.
Полученные таким образом продукты реакции в дальнейшем могут быть сшиты с образованием более высокомолекулярных веществ, также подходящих для данного изобретения. Сшивка может быть осуществлена путем этерификации ангидридных групп многоатомными спиртами или полиолами, описанными как мономеры А2. Можно также проводить прямое сшивание триглицеридных масел малеиновым ангидридом. Кроме того, повышенные температуры также могут приводить к прямой термической конденсации жирных кислот триглицеридных масел, которая затем вызывает увеличение молекулярного веса малеинизированных продуктов.
Реакция ангидридов кислот А1 с ненасыщенными маслами или жирными кислотами и последующая сшивка многоатомными спиртами может привести к получению примерно от 50% до 90% материала, имеющего средний молекулярный вес от 500 до 10000 Да и от примерно 10% до 50% материала с молекулярным весом в пределах от 10000 до 100000 Да по данным гель-проникающей хроматографии.
12
24
Гидрофобные соединения также могут быть получены по реакции ангидридов ненасыщенных поликарбоновых кислот (А1) с подходящими олефинами (А4). Согласно одному из вариантов данного изобретения продукты маллеинизации С-С олефинов (А4) по "еновой" реакции получают следующим образом.
Где получается алкенилянтарный ангидрид. В этом случае R может быть диметиленовым или триметиленовым радикалом и R' может обозначать гидрофобную группу, содержащую более 5 атомов углерода. R' может также обозначать линейную или разветвленную алкильную, алкенильную, аралкильную группу или аралкенильную группу. Кроме того, R' может содержать более 12 атомов углерода. Примеры полученных таким образом ангидридов приведены в патентах США №№3102064, 3821069 и 3968005, они включают изо-октадеценилянтарный ангидрид, н-гексадеценилянтарный ангидрид, додеценилянтарный ангидрид, деценилянтарный ангидрид, додецилянтарный ангидрид, октенилянтарный ангидрид, триизобутенилянтарный ангидрид, 1-октил-2-деценилянтарный ангидрид, 1-гексил-2-деценилянтарный ангидрид и т.д. и их смеси.
Линейные внутренние олефины могут иметь двойную связь в 1-, 2- или 3-положениях, а также в положении 4 и внутри, как описано в патенте США №4687519, который включен в данное описание в качестве ссылки, они имеют структуру
x
y
где R может включать алкильный радикал, содержащий по меньшей мере 4 атома углерода, и R может быть алкильным радикалом, содержащим по меньшей мере 4 атома углерода.
Разветвленные олефины могут быть представлены винилиденовыми олефинами формулы
x
y
где R и R могут включать алкильные радикалы, содержащие по меньшей мере 4 атома углерода в каждом радикале.
Реакция смесей насыщенных и ненасыщенных жирных кислот (A3) с образованием бета-лактонов (димерных алкил - или алкенилкетенов, AKD) может обеспечить получение других гидрофобных соединений, описываемых общей формулой
где R может быть гидрофобной группой, содержащей более примерно 4 атомов углерода, выбранной из алкила, алкенила, аралкила или аралкенила. R может также быть гидрофобной группой, содержащей от примерно 4 до 36 атомов углерода. Такие гидрофобные соединения могут включать, но без ограничения, октилкетеновый димер, децилкетеновый димер, додецилкетеновый димер, тетрадецилкетеновый димер, гексадецилкетеновый димер, октадецилкетеновый димер, экозилкетеновый димер, докозилкетеновый димер, тетракозилдеценовый димер и другие, полученные известными методами из органических кислот и смесей природных жирных кислот, таких как находящиеся в пальмитолеиновой кислоте, олеиновой кислоте, рицинолевой кислоте, линолевой кислоте, линоленовой кислоте, кокосовом масле, пальмовом масле, оливковом масле, арахисовом масле и их смесях. Алкильные, аралкильные или аралкенильные группы могут включать от примерно 8 до 36 атомов углерода. Указанные агенты могут также включать гексадецил-, октадецил- и олеилкетеновый димер.
В качестве гидрофобных реагентов могут также быть кетеновые мультимеры. Мультимеры, содержащие более одного b-лактонового кольца, могут быть получены из смеси насыщенных и ненасыщенных карбоновых кислот (A3), которые дополнительно содержат димерную кислоту или алифатическую дикарбоновую кислоту (Al), такую как азелаиновую кислоту, янтарную кислоту, глутаровую кислоту (патент США №5725731).
Кроме того, взаимодействие жирных кислот или их алкиловых эфиров (A3) с гидроксиламином с образованием алифатических гидроксановых кислот может привести к получению других гидрофобных соединений, которые можно использовать согласно данному изобретению. Эти продукты реакции затем могут быть дериватизированы с получением алкокси- или алкеноилгидроксановых кислот, которые могут состоять из гидрофильной части, которая может быть алкоил- или алкеноилгидроксамовой кислотой, и гидрофобной части, которая может быть углеводородной группой, содержащей по меньшей мере 8 атомов углерода. Гидрофильная часть может быть, например, N-метилстеароилгидроксамовой кислотой, стеароилгидроксамовой кислотой или олеоилгидроксамовой кислотой.

Другие способы с применением ненасыщенных жирных кислот или их алкиловых эфиров и триглицеридных масел растительного и животного происхождения (A3) могут быть использованы для получения гидрофобных соединений, используемых согласно данному изобретению. Эти другие способы включают рафинирование, термическую полимеризацию, изомеризацию - сопряжение, кипячение, продувку, эпоксидирование, дегидратацию, сополимеризацию с этиленовыми мономерами, выбранными, без ограничения, из группы акрилата, метакрилата, стирола, акриламида, акрилонитрила, винилкарбоксилатных эфиров или винилгалогенидов, их смесей и их солей. Согласно одному из вариантов гидрофобные соединения могут быть сырыми и рафинированными маслами, доступными, например, в Archer Daniels Midland Company, Decatur, IL, USA; продутыми, полимеризованными при нагревании в отсутствие воздуха маслами или прокипяченными растительными маслами, доступными, например, в Cargill Inc., MN, USA; эпоксидированными маслами, доступными под торговой маркой Vikoflex в ATOFINA Chemicals Inc., PA, USA; дегидратированным касторовым маслом, доступным под торговой маркой Castung в G.R. O'Shea Company, IL, USA; акрилированным соевым маслом, доступным, например, в Sartomer Company, PA, USA.
Согласно другому варианту данного изобретения гидрофобные соединения могут быть выбраны из группы полиметакрилатов. Полиметакрилат может иметь следующую формулу
где R может быть алкильной, алкиларильной или алкеновой группой, линейной или разветвленной. По одному из вариантов углеводородные растворы поли(2-этилгексилметакрилата) доступны в Nalco Company, Naperville, IL или в Sigma Aldrich Chemical Company. Продукт Nalco, называемый РХ - 1, представляет собой раствор 4,7% поли(2-этилгексилметакрилата) в сложном растворителе, состоящем из 77,8% тяжелой алифатической нафты, 9,6% изопропилового спирта, 3,7% этиленгликоля и 2,6% анионного поверхностно-активного вещества. Раствор может также содержать следы воды и побочные продукты реакции. Продукт Sigma, обозначаемый РХ, представляет собой 33% раствор поли(2-этилгексилметакрилата) в толуоле. Эти полиметакрилаты могут иметь средний молекулярный вес между примерно 50000 и 200000, сюда входят все величины в этом интервале, включая 80000, 130000 и т.д., по данным гель-проникающей хроматографии. Следует иметь в виду, что можно применять и другие полиметакрилаты, у которых R имеет большую или меньшую длину по сравнению с 2-этилгексильной группой. Длинноцепные полиметакрилаты могут включать, но без ограничения, поли(лаурилметакрилат), поли(гексадецилметакрилат), поли(октадецилметакрилат), поли(циклогексилметакрилат) и бензилметакрилат, которые могут быть смешаны с соответствующими растворителями и эмульгаторами, перечисленными в данной заявке.
По другому варианту данного изобретения гидрофобные соединения могут включать водорастворимые полимеры, которые были модифицированы для включения в них гидрофобных фрагментов, как в случае гидрофобно модифицированной гидроксиэтилцеллюлозы (НМНЕС) или гидрофобно модифицированной гидроксипропилцеллюлозы (НМНРС). Модифицированные водорастворимые полимеры могут быть получены в Hercules Inc., Wilmington, DE, под торговой маркой Aqualon. Гидрофобно модифицированные полиэфиры можно применять в качестве гидрофобизирующих агентов. Гидрофобно модифицированные простые полиэфиры могут быть получены в Hercules под торговой маркой Aquaflow. В качестве полимеров, увеличивающих гидрофобность, можно также применять неионные полимеры с гидроксиэтильными или гидроксипропильными группами и гидрофобными боковыми цепями. Следующая формула представляет основную единицу цетилгидроксиэтилцеллюлозы, которая продается Hercules под названием NATROSOL Plus.
В качестве гидрофобного реагента можно также применять другие полимеры, включающие сополимеры стирола с малеиновым ангидридом (SMA), которые могут быть получены путем сополимеризации стирола с малеиновым ангидридом. Полимеры могут иметь молекулярные веса в пределах от примерно 10000 до 300000 (средневесовой) и отношение стирола к малеиновому ангидриду от примерно 1:1 до 3:1, включая все промежуточные величины. Можно также применять сополимеры стирола с акриловой кислотой, их получают путем сополимеризации стирола с акриловой или метакриловой кислотой в различных соотношениях. Сополимеры могут содержать другие гидрофобные мономеры, включая метилметакрилат, этилакрилат или бутилакрилат.
Согласно изобретению можно также в качестве агента, повышающего гидрофобность, применять полиуретаны. Полиуретаны могут иметь линейные молекулы, которые допускают вращение любых ионных и/или гидрофобных групп, возможно содержащихся в полиуретане, и могут быть получены конденсацией толуилендиизоцианата и диметилолпропионовой кислоты. Путем замены некоторого количества диметилолпропионовой кислоты моностеаратом глицерина можно вводить дополнительную гидрофобную группу.
Кроме того, гидрофобные соединения могут быть представлены гетерополярными коллекторами, которые могут адсорбироваться прямо гидрофильными покрытиями, образовавшимися на поверхности алмазов. Гетерополярные коллекторы могут иметь полярную группу, которая имеет сродство к гидрофильной поверхности, и неполярную группу, которая делает поверхность с нанесенным на нее коллектором гидрофобной. Гетерополярные коллекторы могут включать соединения тиольного типа, такие как диалкилдитиофосфаты натрия и крезилдитиофосфат.
Разбавители облегчают применение гидрофобных соединений и их распределение в суспензии алмазов. Разбавители могут включать, но без ограничения, воду или смешивающиеся с водой органические растворители, такие как короткоцепные алифатические углеводороды, ароматические углеводороды, легкие углеводородные масла, гликоли, гликолевые эфиры, кетоны, короткоцепные спирты, полиолы, простые эфиры, петролейный эфир, нафта, глицерины, хлорированные углеводороды, четыреххлористый углерод, дисульфид углерода, спирты, карбоновые кислоты, эфиры карбоновых кислот, легкие углеводородные масла с числом атомов углерода менее 10, полярные апротонные растворители, такие как диметилсульфоксид, диметилформамид и N-метилпирролидон.
Спиртовые разбавители могут иметь линейную или разветвленную алкильную группу или фенильную группу, замещенные одной или несколькими гидроксильными группами. Разбавители могут включать короткоцепные спирты. Следует иметь в виду, что алкильная группа может содержать один или более атомов кислорода, при условии, что оба атома кислорода не соединены непосредственно друг с другом. Примеры спиртовых разбавителей включают метанол, этанол, пропанол, бутанол, фенол, этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоль, полипропиленгликоль, глицерин, Dowfroth 250 (полипропиленгликоль фирмы Dow Chemical Company, Midland, Michigan, USA) и похожие соединения.
Кетонные разбавители могут быть водорастворимыми соединениями формулы RC(O)R', где R и R' обозначают алкильные группы. Примером кетонного разбавителя является ацетон.
2
Карбоновые кислоты могут быть водорастворимыми соединениями формулы RCOR", где R" обозначает Н и R обозначает алкильную группу. Примерами таких разбавителей могут быть муравьиная кислота, этановая кислота и т.п.
2
Сложные эфиры карбоновых кислот, являющиеся разбавителями, или сложноэфирные разбавители могут быть водорастворимыми соединениями формулы R"-COR, где R" обозначает Н или алкильную группу. Примеры эфирных разбавителей могут включать метилацетат, этилацетат, этиллактат и т.п.
Применение органических разбавителей может придать реагенту, увеличивающему гидрофобность, существенно меньшую относительную вязкость и повышенную стабильность в широком интервале температур. Гликоли, такие как этиленгликоль, диэтиленгликоль, пропиленгликоль и глицерин, могут привести к получению менее вязких составов промоторов при небольшом разбавлении.
В качестве разбавителей можно также применять силиконовые масла, они могут включать олигомеры, полимеры, сополимеры и их смеси, причем каждый из них может включать по меньшей мере одну повторяющуюся единицу формулы
2
- Si(R)O-,
2
2
2
где R может быть алкилом, таким как метил, этил, пропил и трет. бутил, фторированным алкилом, винилом, алкокси и алкиламиногруппой, каждый из которых может быть замещен гидроксилом, таким как гидроксиметил, или карбоксилом, таким как карбоксипропил, то есть -СН-СН-СН-СООН. Силикон может содержать на конце другие фрагменты, такие как гидридный или стеаратный. Силиконовое масло может также содержать полимерные боковые цепи, такие как полиоксиэтиленовая, или полиэтиленоксидная, или полиоксипропиленовая, или полипропиленоксидная.
Силиконовые масла могут включать, но без ограничения, поли(диметилсилоксан), поли(дифенилсилоксан), поли(метилфенилсилоксан), поли(трет. бутилметилсилоксан), сополи(диметилсилоксан-аклилметилсилоксан), где алкил может независимо содержать от примерно 1 до примерно 18 атомов углерода, сополи[диметилсилоксан-3-(аминопропилметилсилоксан)], содержащие на концах атомы водорода полисилоксаны, такие как поли(диметилсилоксан) с концевыми атомами водорода, полисилоксаны с концевыми стеаратными группами, такие как поли(диметилсилоксан) с дистеаратными концевыми группами, и силиконовые масла, такие как поли(диметилсилоксан), которые могут также содержать боковые цепи, выбранные из РЕО, РРО и их смесей. Силиконовое масло может быть гидрофобным веществом, включая, но без ограничения, поли(метилфенилсилоксан), сополи(диметилсилоксан-алкилметилсилоксан), где алкил может независимо содержать от примерно 1 до примерно 18 атомов углерода, сополи[диметилсилоксан-3-(аминопропилметилсилоксан)] и поли(диметилсилоксан), который может также содержать боковые цепи, выбранные из полиэтиленоксида, полипропиленоксида и их смесей.
Согласно одному из вариантов можно диспергировать реагент, повышающий гидрофобность, в суспензии таким образом, чтобы на поверхностях алмазов легко образовывалось покрытие и алмазы становились гидрофобными. Так, гидрофобные соединения с гидролизуемыми группами, такие как алкидные полимеры, сложные полиэфиры и замещенные ангидриды циклических дикарбоновых кислот, могут быть получены более диспергируемыми путем "высаливания" основанием, таким как аммиак, амин или щелочь. Этот препарат может быть получен перед введением агентов в систему флотации, а также во время флотации, например, путем увеличения рН флотационной суспензии до значения выше 7.
Распределение реагентов в суспензии для флотации можно осуществить также путем применения ионных и неионных поверхностно-активных веществ или их смесей. Ионные поверхностно-активные вещества могут быть анионными, цвиттер-ионными и катионными. Поверхностно-активные вещества можно применять в количестве от примерно 0,001 до 50% по весу, включая все величины в этом интервале, например 1-20%, 25-50% и т.д., или же количество поверхностно-активных веществ может равняться от примерно 0,05 до 40% по весу.
Кроме того, распределение реагентов в суспензии для флотации можно осуществить механическими средствами, такими как смешение при высоком сдвиге или при воздействии ультразвука.
Так, согласно одному аспекту предусмотрен способ извлечения алмазов, включающий получение суспензии, содержащей по меньшей мере один алмаз и по меньшей мере один жильный минерал, причем по меньшей мере один алмаз содержит гидрофильное покрытие на поверхности, добавление первого реагента к суспензии, при этом первый реагент по меньшей мере частично удаляет гидрофильное покрытие с поверхности, и добавление реагента, повышающего гидрофобность, к суспензии, при этом реагент, повышающий гидрофобность, по меньшей мере частично адсорбируется на по меньшей мере одном алмазе.
Согласно другому аспекту предусматривается способ извлечения алмазов, включающий получение суспензии, содержащей по меньшей мере один алмаз и по меньшей мере один жильный минерал, при этом по меньшей мере один алмаз содержит покрытие на поверхности, добавление силиката натрия к суспензии, например, в количестве более 300 мг/л и добавление реагента, увеличивающего гидрофобность с целью его адсорбции на по меньшей мере одном алмазе.
Согласно еще одному аспекту предусмотрен способ выделения алмазов, включающий получение суспензии, содержащей по меньшей мере один алмаз и по меньшей мере один жильный минерал, при этом по меньшей мере один алмаз содержит покрытие на поверхности, добавление гетерополярного коллектора и добавление реагента, увеличивающего гидрофобность.
Согласно еще одному аспекту может быть предусмотрен способ выделения алмазов, включающий обеспечение алмазной руды, содержащей по меньшей мере один алмаз и по меньшей мере один жильный минерал, при этом по меньшей мере один алмаз содержит покрытие на поверхности, добавление гидрофобного полимера или олигомера для увеличения гидрофобности по меньшей мере одного алмаза.
Согласно еще одному аспекту предусмотрен способ выделения алмазов, включающий получение суспензии, содержащей по меньшей мере один алмаз и по меньшей мере один жильный минерал, при этом по меньшей мере один алмаз содержит покрытие на поверхности, добавление алкидной смолы для повышения гидрофобности по меньшей мере одного алмаза.
Согласно еще одному аспекту предусмотрен способ выделения алмазов, включающий получение суспензии, содержащей по меньшей мере один алмаз и по меньшей мере один жильный минерал, при этом по меньшей мере один алмаз содержит покрытие на поверхности, добавление первого реагента и добавление второго реагента для адсорбции на по меньшей мере одном алмазе, при этом второй реагент выбран из группы, состоящей из алкилкетена в виде димеров, алкенилкетена в виде димеров, сополимеров стирола с малеиновым ангидридом, сополимеров стирола с акриловой кислотой, полиуретановых дисперсий силиконовых масел, алкоксигидроксамовых кислот, алкеноилгидроксамовых кислот и их комбинаций.
Согласно еще одному аспекту предусмотрен способ выделения алмазов, включающий получение суспензии, содержащей по меньшей мере один алмаз и по меньшей мере один жильный минерал, при этом по меньшей мере один алмаз содержит покрытие на поверхности, добавление первого реагента и добавление второго реагента для адсорбции на по меньшей мере одном алмазе, при этом второй реагент получен по реакции ангидрида поликарбоновой кислоты и ненасыщенного мономера.
МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ
Реагенты, повышающие гидрофобность, описанные выше, были испытаны с применением двух различных типов флотационных устройств, а именно микрофлотационной ячейки диаметром 1 дюйм (25,4 мм) и флотационной колонны Hydrofloat диаметром 4 дюйма (101,6 мм). Последняя представляет собой устройство для флотации, разработанное Eriez Magnetics специально для флотации крупных частиц. Во всех опытах использовали кристаллы природных алмазов фракции -2+0,5 мм. Их получали сухими, большинство из них были достаточно гидрофобными, поэтому они плавали в водопроводной воде, а в качестве коллекторов применяли углеводородные масла. Было найдено, однако, что флотация подавлялась, когда алмазы контактировали с суспензией кимберлитовой руды или с заводской водой из-за вторичной гидрофилизации, как это обсуждалось выше.
Для каждого из опытов добавляли 2-5 алмазов к 20 г кимберлитовой руды и 20 г водопроводной воды в стеклянном сосуде и перемешивали в течение 3-5 мин, или встряхивая в руке или в барабане, переворачивающемся вдоль его продольной оси с низкой скоростью. В некоторых случаях сосуды оставляли стоять на ночь или на несколько дней, чтобы убедиться, что гидрофобность алмазов уменьшилась. В общем, чем дольше алмазы были в контакте с суспензией руды или с технологической водой, тем труднее было осуществить флотацию.
После того как алмазы стали довольно гидрофильными, как описано выше, в стеклянный сосуд добавляли кондиционер для воды, затем перемешивали содержимое в течение 3-10 мин для удаления гидрофильных покрытий с поверхности алмазов. Сосуд снова перемешивали в течение 3-5 мин после добавления реагента, повышающего гидрофобность.
После кондиционирования алмазы отделяли от жильных минералов, используя пару пинцетов, и помещали в микрофлотационную ячейку, содержащую технологическую воду. Дно флотационной ячейки было сделано из стеклянной фритты со средней пористостью, через которую пропускали сжатый воздух для образования пузырьков воздуха. В зависимости от того, как пузырьки увлекают алмазы, результаты флотации делили на (i) очень хорошие, (ii) хорошие, (iii) слабые и (iv) без результата. Очень хорошие результаты относятся к случаю, когда 3 или 4 пузырька воздуха (или азота) прилипали к каждому алмазу и заставляли их всплывать очень близко к границе раздела воздух/вода. Хорошие результаты относятся к случаю, когда 2-3 пузырька прилипают к каждому алмазу и заставляют их "подпрыгивать" около дна флотационной ячейки. Слабые результаты относятся к случаю, когда к каждому алмазу прикрепляются только 1-2 пузырька и алмаз остается вблизи дна ячейки. Отсутствие результатов относится к случаю, когда алмаз остается на поверхности стеклянной фритты и на его поверхности нет пузырьков.
В случае испытания на колонке Hydrofloat диаметром 4 дюйма (101,6 мм) 10 алмазов добавляли в пластиковую бутылку, содержащую 500 г суспензии кимберлитовой руды и 500 мл заводской воды. Бутылку встряхивали в руке в течение 5-10 мин для придания алмазу гидрофильности путем вторичной гидрофилизации. В бутылку добавляли измеренный объем раствора кондиционера для воды и перемешивали снова в течение 5-10 мин. Суспензию вновь перемешивали еще в течение 5-10 мин после добавления реагента, повышающего гидрофобность. Кондиционированную суспензию медленно подавали в колонку Hydrofloat диаметром 4 дюйма и наблюдали, происходит ли селективная флотация алмазов. Для определения выхода подсчитывали количество алмазов, извлеченных путем флотации.
В большинстве случаев кондиционеры для воды добавляли к суспензии до реагентов, повышающих гидрофобность. В некоторых опытах, однако, оба агента добавляли вместе, получая те же результаты.
ПРИМЕРЫ
Следующие примеры служат для лучшего понимания данного изобретения и не ограничивают его объем.
Пример 1
Примерно 100 кусков алмазных кристаллов размером 2×0,5 мм получали сухими в стеклянном сосуде. Три из больших кристаллов удаляли пинцетом, определяли угол и осуществляли микрофлотацию в водопроводной воде. Углы контакта, θ, измеряли с помощью метода неподвижной капли, их величина была в пределах от 68 до 76°, микрофлотация протекала при хорошем прикреплении пузырьков к частицам, что показано в Таблице 1. Эти результаты свидетельствуют о том, что алмаз является довольно гидрофобным.
Гидрофобные алмазы в сухом состоянии помещали в суспензии кимберлитовой руды, углы контакта уменьшались до 57-59° после контактирования в течение 5 мин и затем до 47-53° после контактирования в течение 15 мин. Микрофлотация привела к слабым результатам или к их отсутствию. То же самое наблюдали, когда алмазы погружали в технологическую воду, не содержавшую видимых суспендированных частиц.
Таблица 1
Обработка
Алмаз 1
Алмаз 2
Алмаз 3
θ
Прикрепление пузырьков воздуха
θ
Прикрепление пузырьков воздуха
θ
Прикрепление пузырьков воздуха
Полученные алмазы
68
Хорошее
76
Хорошее
69
Хорошее
После контакта с суспензией в течение 5 мин
59
Слабое
58
Слабое
57
Нет
После контакта с суспензией в течение 15 мин
53
Слабое
55
Слабое
47
Нет
После контакта с суспензией в течение 10 мин и кондиционирования с 3,75 ф/т крезилдитиофосфата (Aerofloat) и 4 ф/т РХ в течение 3 мин
75
Очень хорошее
78
Очень хорошее
75
Хорошее
Было установлено, что эффект вторичной гидрофилизации может быть уменьшен путем обработки кимберлитовой руды коллектором тиольного типа с последующей обработкой гидрофобным полимером. В этом примере в качестве коллектора тиольного типа применяли 3,75 ф/т крезилдитиофосфата, а в качестве реагента, увеличивающего гидрофобность, использовали 4 ф/т поли(2-этилгексил)метакрилата, обозначенного РХ. Последний применяли в виде 33,3%-ного раствора в минеральном масле. Количества реагентов включали растворитель. После контактирования в течение 10 мин углы контакта с водой у алмазов увеличились до 75-78°, а микрофлотация привела к сильному прикреплению пузырьков к частицам.
Пример 2
Образец алмаза, который стал гидрофильным вследствие вторичной гидрофилизации, был обработан (i) коллектором тиольного типа (диизобутилдитиофосфат натрия; Aero 407), (ii) одним гидрофобным полимером (РХ) и (iii) их комбинацией. Коллекторы тиольного типа могут химически реагировать с тяжелыми металлами; следовательно, они способны адсорбироваться непосредственно на гидрофильной поверхности покрытий, содержащих металлы, и делать поверхность гидрофобной. Однако алмазы, обработанные только Aero 407, не были достаточно гидрофобными, чтобы пузырьки воздуха могли прикрепиться к ним, как видно из Таблицы 2. С другой стороны, алмазы, обработанные только РХ, характеризовались сильным прикреплением пузырьков, свидетельствуя о том, что гидрофобный полимер может быть реагентом, значительно более увеличивающим гидрофобность, чем коллектор тиольного типа. Когда алмаз обрабатывали Aero 407 и РХ, наблюдалось очень хорошее прикрепление пузырьков. Следует отметить, что применение коллектора тиольного типа может уменьшить количество РХ, требующееся для хорошего прикрепления пузырьков к частицам. В этом примере РХ применяли в виде 1:2 смеси с минеральным маслом. Результаты, приведенные в Таблице 2, показывают, что реагенты, увеличивающие гидрофобность, испытанные в этом примере, являются селективными при флотации алмазов.
Таблица 2
Aero-407 (ф/т)
РХ и минеральное масло, смесь 1:2 (ф/т)*
Прикрепление пузырьков воздуха
Алмаз
Жила
3,75
-
Нет
Нет
6,0
-
Нет
Нет
9,0
-
Нет
Нет
-
1,5
Очень слабое
Нет
-
2,25
Сильное
Нет
-
3,75
Сильное
Нет
0,75
0,75
Сильное
Нет
1,5
1,5
Очень сильное
Нет
3,75
3,75
Очень сильное
Нет
* Включает разбавитель.
Пример 3
Реагент РХ-1 представлял собой гидрофобный (поли(2-этилгексил)метакрилат, смешанный в основном с керосином в качестве разбавителя. Он был слишком вязким, чтобы непосредственно применять его в качестве коллектора; поэтому реагент применяли после разбавления его далее различными растворителями, такими как моторное масло, скипидар, минеральное масло, сосновое масло и парафиновое масло. Отношение РХ-1 и вторичного разбавителя было равно 1:2. Результаты микрофлотации приведены в Таблице 3 и показывают, что происходит очень хорошее прикрепление пузырьков при применении парафинового масла, минерального масла и моторного масла в качестве разбавителей. В случае скипидара и соснового масла наблюдалась очень высокая адгезия при больших количествах РХ-1.
Таблица 3
Растворитель
Количество (ф/т)
Прикрепление пузырьков воздуха
Алмаз
Жила
РХ - 1 в моторном масле (1:2)
1,5
Слабое
Нет
3,0
Очень сильное
Нет
4,5
Очень сильное
Нет
7,5
Очень сильное
Нет
12,0
Очень сильное
Нет
РХ - 1 в скипидаре (1:2)
1,5
Нет
Нет
3,0
Очень слабое
Нет
4,5
Нет
Нет
7,5
Очень сильное
Нет
12,0
Очень сильное
Нет
РХ - 1 в минеральном масле (1:2)
1,5
Слабое
Нет
3,0
Очень сильное
Нет
4,5
Очень сильное
Нет
7,5
Очень сильное
Нет
РХ - 1 в сосновом масле (1:2)
1,5
Нет
Нет
4,5
Нет
Нет
9,0
Нет
Нет
13,5
Очень сильное
Нет
РХ-1 в парафиновом масле (1:2)
1,5
Очень сильное
Нет
3,0
Очень сильное
Нет
4,5
Очень сильное
Нет
7,5
Очень сильное
Нет
Была также проведена серия микрофлотаций при изменении отношений РХ-1 к вторичному разбавителю. Очень хорошая флотация достигалась при применении 1,5 ф/т 1:9 смеси с парафиновьм маслом. Однако смеси реагента, полученные при большем количестве РХ-1, обеспечивали более сильное прикрепление пузырьков к частицам.
Пример 4
В этом примере РХ-1 эмульгировали с применением Tergitol NP-6, у которого показатель HLB был равен 12,9. В Таблице 4 приведены результаты, полученные для двух разных составов эмульсий РХ-1. Одна была приготовлена из 50 мл РХ - 1, 25 мл воды, 1 ч. Tergitol NP-6 в 50000 ч. гидрофобного полимера. Другую готовили из 25 мл РХ-1, 25 мл парафинового масла, 25 мл воды и 1 ч. Tergitol NP-6 в 25000 ч. РХ-1. В таблице указаны количества реагентов в эмульсии, включая РХ-1, разбавитель и воду. Очень сильное налипание пузырьков на частицы наблюдалось при небольших количествах реагента. Как только алмаз становился довольно гидрофобным, он всплывал, даже после выдержки в суспензии кимберлита в течение ночи, что не характерно для необработанных алмазов.
Таблица 4
Состав эмульсий РХ-1
Время выдержки после реакции
Количество (ф/т)
Прикрепление пузырьков воздуха
0,1 мл 1% NH-6 в воде, 50 мл РХ-1, 25 мл воды (1:50000)
15 мин
4,5
Слабое
7,5
Хорошее
В течение ночи
3,0
Очень хорошее
6,0
Очень хорошее
0,1 мл 1% NH-6 в воде, 25 мл РХ-1, 25 мл парафинового масла, 25 мл воды (1:25000)
15 мин
1,5
Слабое
3,0
Очень хорошее
4,5
Очень хорошее
7,5
Очень хорошее
В течение ночи
1,5
Очень слабое
7,5
Хорошее
12,0
Очень хорошее
Пример 5
Была проведена серия опытов с микрофлотацией с применением заводской воды, которая содержала различные растворенные вещества, которые, как известно, образуют гидрофильные покрытия на алмазах.
В каждом опыте в стеклянный сосуд помещали 20 г кимберлитовой руды, 20 г заводской воды и 3 алмаза. Смесь перемешивали, встряхивая вручную сосуд в течение 5 мин, и оставляли на ночь для того, чтобы произошла вторичная гидрофилизация. Суспензия руды содержала значительные количества шлама, имеющегося в заводской воде и образующегося в течение 5 мин при перемешивании. После выдержки в течение ночи надосадочную жидкость удаляли декантацией и заменяли примерно таким же объемом заводской воды, которая была обработана кондиционером для воды.
После контактирования руды с обработанной заводской водой в течение 3 мин добавляли эмульсию РХ-1 для увеличения гидрофобности алмазов. Затем осторожно удаляли три алмаза и проводили микрофлотацию так же, как описано в других примерах. В контрольных опытах гидрофобизирующий агент добавляли непосредственно к суспензии кимберлитовой руды без кондиционера для воды. В этом примере эмульсию РХ-1 готовили путем смешения 2 ч. РХ-1 с 1 ч. воды. Смеси придавали стабильность и диспергируемость путем добавления 1 ч. Tergitol NP-6 к 25000 ч. РХ-1 (об.). Результаты испытаний приведены в Таблице 5, где количества реагентов указаны в расчете на общий вес эмульсии, включая воду.
Таблица 5
Опыт №
Обработка
Эмульсия РХ-1 (ф/т)
Удаление ила
Прикрепление пузырьков воздуха
1
Контрольный опыт без кондиционера, без удаления покрытий (ила) и декантации
7,5
Нет
Нет
2
Контрольный опыт без кондиционера с удалением ила и декантацией
7,5
Да
Нет
3
Удаление ила, добавление обработанной известью заводской воды (рН 12) перед добавлением эмульсии РХ-1
7,5
Да
Хорошее
4
Удаление покрытий, добавление заводской воды, обработанной силикатом натрия (рН 11) перед добавлением эмульсии рХ-1
7,5
Да
Очень хорошее
5
Декантация, добавление заводской воды, обработанной силикатом натрия (рН 11) перед добавлением коллектора
7,5
Нет
Очень хорошее
6
Декантация, добавление заводской воды, обработанной силикатом натрия (рН 11) перед добавлением коллектора
4,5
Нет
Очень хорошее
7
Декантация, добавление заводской воды, обработанной силикатом натрия (рН 11) перед добавлением коллектора
1,5
Нет
Очень хорошее
Опыты 1 и 2 были контрольными, проводились с 7,5 ф/т эмульсии РХ-1 без кондиционера для воды. Несмотря на удаление покрытий (ила) прикрепления пузырьков к частицам не происходило. В опыте 3 заводскую воду обрабатывали известью перед добавлением такого же количества гидрофобизирующего агента. Флотация показала сильную адгезию пузырьков.
2
2
В опытах 4 и 5 заводскую воду обрабатывали силикатом натрия перед кондиционированием суспензии при помощи РХ - 1. Наблюдалась очень хорошее прикрепление пузырьков в присутствии ила и в его отсутствие. Очень сильная адгезия пузырьков наблюдалась при добавлении эмульсии в количестве 4,5 и 1,5 ф/т в опытах 6 и 7 соответственно. Силикат натрия, используемый в этом примере, представлял собой 38% (вес./об.) раствор с отношением SiO/NaO, равным 2,5.
Результаты, показанные в Таблице 5, свидетельствуют о том, что силикат натрия был более эффективным, чем известь при обработке для устранения вредного действия вторичной гидрофилизации.
Пример 6
Проводили серию опытов по микрофлотации аналогично процедуре, описанной в примере 5, но заводскую воду обрабатывали разными количествами силиката натрия. В каждом опыте три алмаза помещали в сосуд, содержащий 20 г кимберлитовой руды и 20 г заводской воды, на ночь для осуществления вторичной гидрофилизации. Надосадочную жидкость декантировали и заменяли заводской водой, которая была обработана различными количествами силиката натрия. Суспензию руды, содержащую затравочные алмазы, приводили в контакт с обработанной водой в течение 1 ч перед кондиционированием воды эмульсией РХ-1 в течение 3 мин. Состав эмульсии был таким же, как в примере 5. Результаты опытов, приведенные в Таблице 6, показывают, что пока количество силиката натрия не достигло 9 ф/т руды, что эквивалентно 4,086 мг/л при 50% содержания твердых веществ, флотации не происходило.
2
2
В этом примере применяли раствор силиката натрия с отношением SiO/NaO, равным 2,5. Силикат натрия повышал величину рН с увеличением его количества, что показано в Таблице 6. Было установлено, что действие силиката натрия проявлялось сильнее при рН, равном примерно 10 или более.
Таблица 6
Количество силиката натрия (ф/т)
рН
Количество эмульсии (ф/тонну)
Прикрепление пузырьков воздуха
0,6
8,95
7,5
Нет
1,5
9,05
7,5
Нет
3,0
9,25
4,5
Нет
6,0
9,6
4,5
Нет
9,0
9,90
4,5
Очень хорошее
15,0
10,30
4,5
Чрезвычайно хорошее
30,0
10,80
4,5
Чрезвычайно хорошее
60
11,25
4,5
Чрезвычайно хорошее
Пример 7
2
2
Осуществляли микрофлотацию кристаллов алмазов, которые контактировали с кимберлитовой рудой в течение 3 дней, а не в течение ночи. Процедура опытов была такой же, как в примерах 5 и 6, но силикат натрия (38% вес./об. раствор с отношением SiO/NaO, равным 2,5) добавляли непосредственно к суспензии кимберлита, содержащей алмазы. В предыдущих опытах технологическую воду обрабатывали силикатом натрия перед контактированием с алмазами, которые были в контакте с суспензией кимберлитовой руды.
После добавления силиката натрия суспензию руды перемешивали в течение 5 мин, встряхивая сосуд рукой. Полимер РХ-1 перед применением смешивали с углеводородным маслом (Nalco R-1121) в отношении 1:3. Результаты опытов, полученные при изменении количеств коллектора и силиката натрия, приведены в Таблице 7. Как видно из Таблицы, количества гидрофобизирующих агентов, требующиеся для достижения сильного прикрепления пузырьков к частицам, уменьшались при увеличении количества силиката натрия.
Таблица 7
Количество 1:3 смеси РХ-1 и К-1121 (ф/т)
38% раствор силиката натрия количество (ф/т)
15
22,5
30
37,5
1,5
-
Нет
Очень плохое
Очень плохое
3,0
Нет
Сильное
Очень сильное
Очень сильное
4,5
Очень слабое
Очень сильное
Чрезвычайно сильное
Чрезвычайно сильное
7,5
Очень сильное
Чрезвычайно сильное
Чрезвычайно сильное
Чрезвычайно сильное
10,5
Чрезвычайно сильное
-
-
-
Пример 8
В этом примере для флотации алмазов в качестве кондиционера для воды применяли полифосфат натрия (Fisher Scientific). Были проведены опыты по осуществлению микрофлотации без удаления покрытий (ила), результаты показаны в Таблице 8. В случае 4,5 ф/т смеси РХ-1 можно было провести флотацию алмазов при содержании полифосфата натрия 6 ф/т в расчете на сухое вещество. Смесь РХ - 1 является 1:3 смесью РХ-1 и углеводородного масла, как в примере 7.
Таблица 8
№
Фосфат в заводской воде (вес.%)
рН
Фосфат (ф/т)
Смесь РХ-1 (ф/т)
Прикрепление пузырьков воздуха
1
0,50
6,87
10,0
4,5
Чрезвычайно сильное
2
0,30
6,71
6,0
4,5
Очень сильное
3
0,20
6,71
4,0
4,5
Очень слабое
4
0,10
6,48
2,0
4,5
Нет
5
0,05
6,28
1,0
7,5
Нет
6
0,02
6,24
0,4
7,5
Нет
Пример 9
В Таблице 9 приведены результаты применения полиакрилата в качестве кондиционера для воды без удаления покрытий (ила). В этом примере реагентом служил полиакрилат натрия (Nalco) со средним молекулярным весом в пределах от 8000 до 12000. Все опыты проводили, используя 4,5 ф/т 1:3 смеси РХ - 1 и Nalco R - 1121. Как показано в Таблице 9, сильная адгезия пузырьков наблюдалась при содержании полиакрилата натрия, равном 7,5 ф/т и более.
Таблица 9
Опыт №
Эмульсия РХ-1 (ф/т)
Полиакрилат (ф/т)
Прикрепление пузырьков воздуха
1
4,5
15
Очень сильное
2
4,5
11
Сильное
3
4,5
7,5
Сильное
4
4,5
3,8
Нет
Пример 10
2
2
2
2
2
2
В предыдущих примерах в качестве кондиционера для воды применяли раствор силиката натрия с отношением SiO/NaO, равным 2,5. Испытывали порошки силиката натрия с отношением SiO/NaO от 2 до 3,2. Перед применением их растворяли в воде с концентрацией 38% вес./об. и выдерживали в течение ночи для полимеризации. 1:1 смесь рХ-1 и парафинового масла с вязкостью по Saybolt, равной 130, вводили в количестве 5 ф/т. Результаты микрофлотации, приведенные в Таблице 10, показывают, что порошки силиката с более высоким отношением SiO/NaO обеспечивают лучший результат, когда величина рН суспензии кимберлита была близка к 10 или больше.
Таблица 10
Отношение SiO<sub>2</sub>/Na<sub>2</sub>O в порошке силиката
Количество (ф/т)
рН
Прочность прикрепления пузырьков воздуха к алмазам
1
3
9,42
Нет
5
9,59
Нет
10
9,86
Слабое
15
10,22
Сильное
20
10,82
Очень сильное
2,4
3
9,29
Нет
5
9,63
Слабое
10
9,93
Сильное
15
10,08
Очень сильное
20
10,40
Очень сильное
3,22
3
9,68
Слабое
5
9,80
Сильное
10
10,05
Очень сильное
15
10,29
Очень сильное
20
10,60
Очень сильное
Пример 11
В этом примере проводили серию микрофлотаций для оценки различных составов реагентов, используемых для увеличения гидрофобности. В каждом опыте 5 алмазов размером от 0,5 до 2 мм контактировали с суспензией кимберлитовой руды в течение ночи для придания им гидрофильности за счет вторичной гидрофилизации. Перед испытанием суспензию встряхивали для ресуспендирования ила в воде. Затем воду вместе с илом декантировали и заменяли прозрачной технологической водой, называемой иначе обезыливающей. После обезыливания суспензию кондиционировали при помощи 20 ф/т раствора силиката натрия (38% вес./об.) и 5 ф/т реагента, увеличивающего гидрофобность, в течение 3 мин. В остальном процедура была такой же, как в остальных примерах, за исключением того, что результаты флотации представлены иначе для усреднения результатов многих опытов.
В таблице 11 приведены характеристики 12 различных составов, испытанных при проведении микрофлотации. Продукт на основе полимера малеинового ангидрида, пентаэритрита и льняного масла получали путем термической полимеризации льняного масла в присутствии малеинового ангидрида в бескислородных условиях с последующей сшивкой пентаэритритом. Однако сшивка при помощи пентаэритрита может быть необязательной. Бескислородные условия относятся к состоянию, когда кислород содержится в количестве, меньшем, чем примерно 20%, в среде, в которой происходит полимеризация, включая все величины и интервалы, например 10%, 5% и т.д. Частицам, которые характеризовались очень сильным, сильным, слабым прикреплением пузырьков или его отсутствием, присваивали произвольные величины 20%, 13,33%, 6,67% и 0% соответственно. Так, если все пять алмазов характеризовались сильной адгезией пузырьков, характеристика была равна 100%.
Таблица 11
Коллектор
Характеристика, %
80% полимера льняного масла с малеиновым ангидридом и пентаэритритом в смеси с 20% метилового эфира C<sub>16</sub>-C<sub>24</sub> жирных кислот
100
Полимер льняного масла с малеиновым ангидридом и пентаэритритом
100
95% C<sub>16</sub>-C<sub>18</sub> алкенилянтарного ангидрида, 1,25% ди- (2-этилгексил) сульфосукцината натрия и 3,75% обработанного водородом петролейного дистиллята и С<sub>15</sub>-C<sub>20</sub> алкенов
93
Льняное масло, полимеризованное при нагревании
80
Метиловые эфиры соевого масла
58
Пропоксилат глицерина (96% окиси пропилена)
53
Полимер льняного масла с пентаэритритом и фталевым ангидридом
49
Продутое соевое масло с вязкостью 3500 сП
13
Олеат полипропиленгликоля (76% окиси пропилена), мол. вес. около 2000
13
C<sub>12</sub>-С<sub>14</sub> линейный спирт, этоксилированный 1 М окиси этилена
3
Этоксилированное касторовое масло, 5 молей ОЭ
0
Рафинированное отбеленное соевое масло
0
Пример 12
В этом примере гидрофобизирующий агент был получен из продукта термической полимеризации льняного масла в присутствии малеинового ангидрида в среде, не содержащей кислорода, с последующей сшивкой пентаэритритом. Опять-таки сшивка пентаэритритом может быть необязательной, а среда, не содержащая кислорода, относится к среде для полимеризации, где кислород содержится в количестве менее примерно 20%, включая все величины и интервалы, в том числе 10%, 5% и т.д.
16
24
Агент был в виде 60%-ного раствора продукта в метиловом эфире C-С жирных кислот (FAME). Кондиционирование и флотацию проводили, как в примере 11.
В Таблице 12 приведены результаты опытов по проведению микрофлотации с применением вышеуказанного гидрофобизирующего агента. Для сравнения приведены результаты опыта с применением углеводородного раствора поли-(2-этилгексилметакрилата), который представлял собой 1:1 смесь РХ-1 и парафинового масла с вязкостью по Saybolt, равной 130. Все опыты проводили, применяя 20 ф/т раствора силиката натрия (38% вес./об. раствор) и 5 ф/т реагента, повышающего гидрофобность. Как показано, углеводородный раствор полимера льняного масла с малеиновым ангидридом и пентаэритритом обеспечивал значительно лучшие результаты, чем углеводородный раствор поли-(2-этилгексилметакрилата).
Таблица 12
Количество (ф/т)
0
3
5
8
Углеводородный раствор поли-(2-этилгексилметакрилата), характеристика, %
0
12
77
79
Углеводородный раствор полимера льняного масла с малеиновым ангидридом и пентаэритритом, характеристика, %
0
44
99
96
Пример 13
В этом примере 13 алмазов помещали в пластиковую бутылку, содержащую 500 г обезыленной кимберлитовой руды и 500 мл заводской воды. Суспензию перемешивали путем встряхивания рукой в течение 10 мин для образования гидрофильных покрытий на поверхности алмазов. Затем добавляли в качестве кондиционера для воды раствор силиката натрия (35%) для очистки поверхности от гидрофильных покрытий, а гидрофобизирующий агент добавляли для увеличения гидрофобности или придания гидрофобности поверхности алмазов. Эти реагенты были добавлены последовательно или вместе, после чего суспензию перемешивали в течение 10 мин для кондиционирования. Кондиционированную суспензию подавали в колонку Hydrofloat диаметром 4 дюйма для осуществления флотации алмазов. Результаты приведены в Таблице 13. Флотация была селективной, вместе с алмазами всплывало очень небольшое количество жильного минерала. Выход, равный 90%, был достигнут, когда технологическая вода содержала чрезвычайно большое количество ильных осадков.
Таблица 13
Гидрофобизирующий агент
35% раствор силиката натрия (ф/т)
Выход (%)
Состав
Количество (ф/т)
25% РХ-1 в углеводородном масле
8
0
0
8
30
100
14
20
100
12
40
100
50% РХ-1 в углеводородном масле и Tergitol NP-6
12
40
90
Вышеприведенное описание предназначено для иллюстрации и пояснения данного изобретения. Однако это описание не следует рассматривать как ограничивающее объем изобретения, определяемый формулой изобретения.