СОБИРАТЕЛЬ ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОЙ ФЛОТАЦИИ ФОСФАТНЫХ РУД Российский патент 2000 года по МПК B03D1/01 B03D101/02 B03D103/06 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, может быть использовано при флотации фосфатных руд, в частности апатитсодержащих.

Известно использование в качестве самостоятельного собирателя и в смеси с монокарбоновыми кислотами алифатических алкил(алкенил-)замещенных дикарбоновых кислот и их солей щелочных металлов, в том числе алкил(алкенил)янтарных кислот, для флотации железных (1), флюорит- и баритсодержащих (2) и оловянных (3, 4) руд. Однако наблюдаемый положительный эффект от использования алкил(алкенил-)замещенных 1,1-, 1,2-, 1,3-дикарбоновых кислот ограничивается флотацией в кислых средах (pH 2-6). Опыт заявителя по использованию алкил(алкенил-)янтарных кислот как наиболее перспективных с точки зрения доступности сырья и технологичности процесса их получения для флотации в щелочной среде фосфатных руд, в частности апатитсодержащих, показал, что такие кислоты не проявляют свойств собирателя (алкилянтарные кислоты) или проявляют их слабо (алкенилянтарные кислоты). Установленному факту существует научное объяснение: дикарбоновые кислоты с 1,2-расположением карбоксильных групп образуют с катионом стронция, равно как и кальция, неизбежно присутствующим в пульпе при флотации фосфатных руд, труднорастворимые внутримолекулярные комплексы (5).

Известно использование двухосновных карбоновых кислот алифатического ряда для флотации фосфатных руд в щелочной среде (pH 8,4-10,5), принятой в практике флотации таких руд (6, 7). Однако неопределенность состава используемых двухосновных кислот, особенно кислот, содержащихся в отходах различных производств, например отходах от производства себациновой кислоты (7, 8) и совместное их использование с другими собирателями затрудняет более широкое использование данного технического решения. Кроме того, использование таких отходов в качестве собирателя требует их повышенных расходов.

Известны азотсодержащие монопроизводные алкил- и алкенилянтарных кислот формулы

где R - алкильный или алкенильный радикал нормальной или изоструктуры с числом углеродных атомов 5-20; X - представляет собой H, C₂H₅; Y - H, алкильный радикал нормальной структуры с числом углеродных атомов 1-18, как антикоррозионные добавки к смазочным маслам (9), как средства, усиливающие водоотталкивающие свойства смазочных масел (10), как антикоррозионные агенты, эмульгаторы, диспергаторы, моющие и смачивающие агенты (11, 12).

Из соединений данных изобретений известно применение в качестве собирателя для флотации фосфатных руд только алкилмоноамидов алкилянтарной кислоты с числом углеродных атомов в алкильном радикале кислоты (R) 10-18, алкильном радикале амидной группы (Y) - 8-12 и X представляет собой водород (13), а также алкилмоноамидов алкенилянтарной кислоты с числом углеродных атомов в алкенильном радикале кислоты (R) 8-12 и алкильном радикале амидной группы (Y) - 8-12 и X представляет собой водород (14) (прототип).

Из данных изобретений следует, что в отличии от алкил(алкенил-)янтарных кислот, которые как указывалось выше при флотации фосфатных руд в щелочной среде не проявляют или проявляют слабо свойства собирателя, их алкил(C₈-C₁₂)амиды являются высокоселективными собирателями. Это связано с заменой одной из карбоксильных групп алкил(алкенил-)янтарных кислот на неионогенную амидную группировку (CONHR), что обеспечивает образование в рудной пульпе менее прочных внутримолекулярных комплексов с катионом кальция и возможность участия в адсорбционных процессах на границах раздела фаз обеих функциональных групп.

Обладая высокой избирательностью при флотации фосфатных минералов, особенно из руд сложного минералогического состава собиратели данных изобретений характеризуются, однако, пониженной флотоактивностью и недостаточной пенообразующей способностью, что связано с их молекулярным составом. Кроме того, данные собиратели имеют повышенную стоимость за счет использования при их получении дорогостоящих высокомолекулярных аминов (C₈-C₁₂).

Целью настоящего изобретения является повышение флотоактивности собирателя и снижения его стоимости за счет использования азотсодержащих монопроизводных алкенилянтарной кислоты иных составов.

Поставленная цель достигается использованием в качестве собирателя азотсодержащих монопроизводных алкенилянтарных кислот формулы

где R - алкенильный радикал нормальной или изоструктуры с 8-20 углеродными атомами, X представляет собой водород или CH₃, Y представляет собой водород или алкильный радикал нормальной или изоструктуры с 1-7 углеродными атомами, или ОН, или (CH₂)₂OH.

Способ поручения таких соединений, приводимый только для иллюстрации, заключается в присоединении к алкенилянтарному ангидриду с числом углеродных атомов в алкенильном радикале 8-20 более дешевых и доступных, чем амины состава C₈-C₁₂ (по прототипу), нуклеофильных агентов: аммиак и его производные - метиламин и диметиламин, гидроксиламин, моноэтаноламин, алкиламины с числом углеродных атомов ниже 8.

Интервал числа углеродных атомов в радикале алкенилянтарного ангидрида и его структура определяется составом и структурой фракций технических альфа-олефинов, используемых для его получения (см. табл. 1).

Более высокая флотоактивность предлагаемых соединений связана с большей растворимостью их комплексов с катионом кальция, более высокими значениями ККМ, более высокой активностью на поверхности раздела фаз: вода-воздух, вода-твердое тело.

Собиратели данного изобретения можно использовать в смеси с другими известными оксигидрильными собирателями: карбоксильными, сульфатными, сульфонатными.

Флотационные испытания
В таблице приводятся оптимальные результаты флотационного обогащения апатито-нефелиновой руды с использованием заявляемого (примеры NN 3-9) и известного (прототип) (примеры NN 1, 2) собирателей.

Общим для всех примеров является следующее.

Флотации подвергалась апатито-нефелиновая руда Хибинского месторождения, содержащая - 14,7% P₂O₅. Руда измельчалась до крупности минус 0,3 мм и содержала класса +0,16 мм - 23,2% и минус 0,063 мм - 31,4%. Перед флотацией руда не обесшламливалась. Флотация проводилась в замкнутом цикле по схеме, включающей основную (ОФ), контрольную (КФ) флотации и две перечистки концентрата основной флотации с направлением каждого из промпродуктов в предыдущую операцию. Основная флотация велась при содержании твердого 36%, перечистные операции - 20 - 25%. Все операции флотации осуществлялись на оборотной воде хвостохранилищa действующего предприятия (ОАО "Апатит"), содержащей (мг/л): катионов Ca²⁺-15, ионов SO2-4

Флотация велась при температуре 18^oC и pH 9,7 - 9,8, последнее создавалось добавлением 30 - 50 г/т едкого натра; в качестве депрессора сопутствующих апатиту минералов использовалось жидкое стекло - 85 г/т (по силикат-глыбе).

Время кондиционирования с едким натром - 1 мин, жидким стеклом - 1 мин, собирателем - 3 мин; время ОФ - 3 мин, КФ - 3 мин, перечисток - 3 мин.

Во всех примерах заявляемый и известный собиратели использовались в виде натриевых солей. Показатели флотации оценивались по получению кондиционного апатитового концентрата с содержанием 39% P₂O₅.

Данные флотационных испытаний показывают:
- при получении близких технологических показателей заявляемый собиратель имеет в 2-8 раз большую флотоактивность, чем прототип.

- заявляемый собиратель проявляет большую пенообразующую способность, что исключает необходимость дополнительного введения пенообразующих агентов; а ее широкий интервал (K_п = 2,0-12,6) обеспечивает возможность выбора.

Высокая флотоактивность заявляемого собирателя, его меньшая стоимость и совмещение наряду с собирательными необходимые пенообразующие свойства позволяют обеспечить по сравнению с прототипом более высокие технико-экономические показатели обогащения фосфатных руд.

Источники информации
1. Шубов Л.Я., Иванков С.И., Щеглова Н.К. Флотационные реагенты в процессах обогащения минерального сырья: Справочник: в 2-х кн., - М.: Недра, 1990, - Кн. 1. - 400 с. (см. стр. 63).

2. Патент ГДР 114522, МКИ В 03 D 1/06. Verfahren zur Verbessebung der flotativen Gewinnung von Fluorit und Barit / H.Baldauf, H.Schubert, H.Siebert/ N 181264, Заявл. 23.09.74; Опубл. 12.08.75.

3. Патент ГДР 167885, МПК 7 В 03 D 1/02, С 11 D 1/04, 1/08.

4. Baldauf H. , Singh D.V. Schubert H. Zur Flotation von Zinnezzen mit Dicarbonsauren / Neue Berbautechnik - 1980, - Jg 21, N 12 - S. 692-699.

5. Комплексные соединения стронция с некоторыми органическими кислотами дикарбонового ряда - И.Е.Буколов, К.Ф.Астахов, В.И.Зимин, В.С.Таиров /Журн. Неорг. химии - 1962 - Т. 7, вып. 7 - С. 1577-1582.

6. Патент США 4301003, МПК В 03 D 1/00, опубл. 17.11.81; НКИ 209/166.

7. А.с. СССР 357004, МПК В 03 D 1/02. Опубл. 31.10.72.

8. Голованов Г.А. Флотация Кольских апатитсодержащих руд. - М.: Химия, 1976. - 215 с. (см. стр. 84-85).

9. Патент США 2490744, МКИ 252-34, опубл. 06.10.49.

10. Патент США 2647872, НКИ 252-28, опубл. 04.08.53.

11. Патент США 2182178, НКИ 260-326, опубл. 05.12.39.

12. Патент 2458425 США, НКИ 252-33.6, опубл. 04.01.49.

13. А.с. СССР 749434, МПК В 03 D 1/02, опубл. 23.07.80.

14. А.с. СССР 862990, МПК В 03 D 1/02, опубл. 15.09.81.

Использование: селективная флотация фосфатных руд. Сущность изобретения: азотсодержащие монопроизводные алкенилянтарных кислот формулы

где R - алкенильный радикал нормальной или изоструктуры с 8-20 углеродными атомами, Х представляет собой водород или CH₃, Y - водород или алкильный радикал нормальной или изоструктуры с 1-7 углеродными атомами, или ОН, или (CH₂)₂OH, используются в качестве собирателя для флотации фосфатных руд, в частности апатитсодержащих. Технический результат - повышение флотоактивности собирателя. 2 табл.

Собиратель для флотации фосфатных руд, отличающийся тем, что он представляет собой азотсодержащие монопроизводные алкенилянтарных кислот формулы

где R - алкенильный радикал нормальной или изоструктуры с 8 - 20 углеродными атомами;
Х представляет собой водород или CH₃;
Y представляет собой водород, или алкильный радикал нормальной или изоструктуры с 1 - 7 углеродными атомами, или ОН, или (CH₂)₂OH.