КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ФЛОТАЦИИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Российский патент 2002 года по МПК B03D1/08 B03D101/04 

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при флотации руд цветных, драгоценных металлов и каменного угля.

Уровень техники
В настоящее время известно применение для флотации углей, руд цветных и драгоценных металлов композиций, состоящих из пенообразователя и собирателя. При этом в качестве пенообразователя обычно используют отходы различных химических производств, такие как отход производства синтетического каучука Т-66 или кубовый остаток ректификации диметилдиоксана Оксаль Т-80 по ТУ 38-103243-74 (Абрамов А.А. Флотационные методы обогащения. М.: Недра, 1984, с.192-203).

В качестве собирателя при флотации руд цветных металлов обычно используют гетерополярные серосодержащие органические соединения - алкилксантогенаты и аэрофлоты. При флотации углей применяют аполярные собиратели (Пиккат-Ордынский Г.А., Острый В.А. Технология флотационного обогащения углей. М.: Недра, 1972, с.7, 8; Митрофанов С.П. Селективная флотация. М.: ГНТИ литературы по черной и цветной металлургии, 1958, с.73-75). Композиции этого типа не позволяют получать достаточно высокие показатели извлечения угля, цветных и драгоценных металлов. Известно также применение диметил(изопропенилэтинил)карбинола (ДМИПЭКа) в качестве собирателя-пенообразователя при флотации углей (авторское свидетельство СССР 937024, 23.06.82).

Наиболее близкой к заявляемой композиции по технической сущности является композиция для флотации полезных ископаемых, включающая пенообразователь на основе ДМИПЭКа и собиратель (предварительный патент Республики Казахстан 7383, 15.04.99). Недостатком известной композиции является относительно невысокий показатель извлечения целевого продукта.

Сущность изобретения
Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи повышения уровня извлечения целевого компонента при флотации в широком диапазоне температур и значений рН флотируемой пульпы.

Для решения поставленной задачи предлагается композиция для флотации полезных ископаемых, включающая пенообразователь на основе ДМИПЭКа и собиратель, причем пенообразователь на основе ДМИПЭКа дополнительно содержит тетраметилбутиндиол (ТМБД), диизопропенилацетилен (ДИПА) и 2,5-диметил-1,4-гексадиен-3-он (ДМГДО), при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Диметил(изопропенилэтинил)карбинол - 95,0-98,0
Тетраметилбутиндиол - 0,1-1,5
Диизопропенилацетилен - 0,1-1,0
2,5-Диметил-1,4-гексадиен-3-он - 1,5-2,5
Указанная композиция для флотации полезных ископаемых может содержать в качестве собирателя алкилксантогенат, при этом соотношение по массе между пенообразователем и собирателем составляет 1:2-15 при расходе композиции 20-200 грамм на тонну флотируемой руды, содержащей металлы, выбранные из ряда, включающего Сu и Аu, предпочтительно золотосодержащей руды, медьсодержащей руды.

Заявляемая композиция для флотации полезных ископаемых может содержать в качестве собирателя бутиловый аэрофлот, при этом соотношение по массе между пенообразователем и собирателем составляет 1:1,5-20 при расходе композиции 15-150 грамм на тонну флотируемой медьсодержащей руды.

Заявляемая композиция для флотации полезных ископаемых может содержать в качестве собирателя аполярный собиратель на основе предельных углеводородов, а соотношение по массе между пенообразователем и указанным аполярным собирателем составляет 1: 0,1-80,0 при расходе композиции 25-3500 грамм на тонну флотируемого угля.

Заявляемая композиция для флотации полезных ископаемых может дополнительно содержать пенообразователь на основе предельных спиртов в количестве 0,1-87,5% в расчете на общее количество пенообразователя.

Заявляемая композиция для флотации полезных ископаемых может в качестве пенообразователя на основе предельных спиртов содержать пенообразователь Т-80 - кубовые остатки ректификации диметилдиоксана.

Как известно, пенообразователи при флотации действуют главным образом на поверхности раздела жидкость - газ, в то время как собиратели действуют на границе раздела жидкость - твердое. Поэтому наиболее эффективно при флотации использование композиций из пенообразователя и собирателя. При этом выбор оптимального состава композиции и ее расход при флотации для каждого конкретного случая определяется значительным количеством факторов, таких как химический и минералогический состав флотируемой пульпы и флотоагентов, и в настоящее время не может быть сведен к однозначным решениям. Флотируемые руды могут быть предварительно кондиционированы разными методами для улучшения флотируемости.

Механизм действия пенообразователей определяется их адсорбцией на границе раздела газ - жидкость, что позволяет изменять коалесцентную способность воздушных пузырьков и структурно-механические свойства оболочек этих пузырьков, скорость их подъема, устойчивость образующейся пены.

В присутствии пенообразователя процесс коалесценции резко замедляется за счет образования на поверхности раздела жидкость - газ ориентированного слоя молекул пенообразователя. Пузырьки воздуха при этом имеют форму, близкую к сферической, что способствует увеличению содержания воздуха в пульпе и соответственно повышению эффективности флотации.

Эффективность действия пенообразователей при прочих равных условиях определяется температурой и рН, так как эти параметры флотации изменяют растворимость пенообразователя и подвижность его молекул в пульпе, что приводит к изменению скорости выравнивания плотности адсорбционного слоя на пузырьках и тем самым к изменению их эластичности и прочности пены. Наиболее эффективным путем стабилизации пенообразования в практических условиях, характеризующихся изменением довольно широкого диапазона параметров, является применение смеси пенообразователей или пенообразователей комплексного состава.

Пенообразователи, являясь поверхностно-активными веществами и на поверхности раздела жидкость - твердое, могут также активно влиять на гидрофобизацию поверхности и флотируемость многих полезных ископаемых.

Причинами изменения флотируемости минералов под действием пенообразователя могут быть:
- повышение степени гидрофобности минеральной поверхности за счет углеводородного радикала адсорбционного пенообразователя, полярная группа которого образует с атомами поверхности химические, водородные связи или удерживается силами дипольного взаимодействия;
- повышение дисперсности собирателя в пульпе, улучшающее его собирательное действие.

На все эти факторы одновременно воздействуют и молекулы применяемого собирателя, что приводит к сложному комплексу физико-химических взаимодействий в процессе флотации. Неудачный подбор композиции пенообразователь-собиратель может привести к снижению степени извлечения флотируемой руды, повышенному расходу флотоагентов, высокой чувствительности к составу руды, температуре флотации и рН среды.

Наличие в составе заявляемой согласно настоящему изобретению композиции пенообразователя с молекулами различной химической природы позволяет повысить ее флотационные свойства (по сравнению с прототипом), а достаточно жестко фиксированный химический состав стабилизирует их. В ряде случаев возможно применять заявляемую композицию в смеси с другими пенообразователями для повышения степени извлечения целевого продукта. Это позволяет использовать заявленную композицию для широкого круга полезных ископаемых, таких как руды цветных, драгоценных металлов и углей. Для получения наилучших результатов следует подбирать оптимальные конкретные условия флотации: тип собирателя, соотношение пенообразователь : собиратель, расход композиции на флотацию и т.д.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Настоящее изобретение иллюстрируется конкретными примерами его реализации.

Пример 1. Золотосодержащую руду Акбакайского ГОКа (Республика Казахстан) измельчали до содержания частиц с диаметром менее 0,074 мм в количестве 85 маc. %. Флотацию осуществляли на лабораторной машине 240 ФЛ-А с флотокамерой объемом 3 литра, содержание руды в пульпе составляло 20%, время флотации 3 минуты. Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Пример 2. Медьсодержащую руду карьера Коунрад (г. Балхаш, Республика Казахстан) подготавливают к флотации и флотируют аналогично примеру 1, за исключением состава флотоагентов. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Пример 3.

Золотосодержащую руду карьера Коунрад (г. Балхаш, Республика Казахстан) подготавливают к флотации и флотируют аналогично примеру 1, за исключением состава флотореагентов. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Пример 4. Угольный шлам зольностью 13,25% Беловской углеобогатительной фабрики (Кузнецкий угольный бассейн, Россия) флотируют при плотности пульпы 100 г/л. Результаты испытаний представлены в таблице 3.

Пример 5. Медьсодержащую руду карьера Коунрад (г. Балхаш, Республика Казахстан) подготавливают к флотации и флотируют аналогично примеру 2, за исключением состава флотоагентов. Результаты испытаний представлены в таблице 4.

Как следует из результатов флотации, в которой были использованы композиции для флотации руд цветных, драгоценных металлов и угля в соответствии с настоящим техническим решением, их применение позволяет увеличить извлечение полезных ископаемых по сравнению с прототипом.

Использование: для обогащения полезных ископаемых при флотации руд цветных, драгоценных металлов и каменного угля. Технический результат - увеличение технологических показателей флотации. Композиция включает пенообразователь на основе диметил(изопропенилэтинил)карбинола и собиратель, причем пенообразователь имеет следующий химический состав, мас.%: диметил(изопропенилэтинил)карбинол 95,0 - 98,0; тетраметилбутиндиол 0,1 - 1,5; диизопропенилацетилен 0,1 - 1,0; 2,5-диметил-1,4-гексадиен-3-он 1,5 - 2,5. 5 з.п.ф-лы, 4 табл.

1. Композиция для флотации полезных ископаемых, включающая пенообразователь на основе диметил(изопропенилэтинил)карбинола и собиратель, отличающаяся тем, что пенообразователь на основе диметил(изопропенилэтинил)карбинола имеет следующий химический состав, мас.%:
Диметил(изопропенилэтинил)карбинол - 95,0-98,0
Тетраметилбутиндиол - 0,1-1,5
Диизопропенилацетилен - 0,1-1,0
2,5-Диметил-1,4-гексадиен-3-он - 1,5-2,5
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве собирателя она содержит алкилксантогенат, а соотношение по массе между пенообразователем и собирателем составляет 1:2-15 при расходе композиции 20-200 г на тонну флотируемой руды, выбранной из ряда, включающего золотосодержащую руду, медьсодержащую руду. 3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве собирателя она содержит алкилаэрофлот, а соотношение по массе между пенообразователем и собирателем составляет 1:1,5-20,0 при расходе композиции 15-150 г на тонну флотируемой медьсодержащей руды. 4. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве собирателя она содержит аполярный собиратель на основе предельных углеводородов, а соотношение по массе между пенообразователем и указанным аполярным собирателем составляет 1:0,1-80,0 при расходе композиции 25-3500 г на тонну флотируемого угля. 5. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит пенообразователь на основе предельных спиртов в количестве 0,1-87,5% в расчете на общее количество пенообразователя. 6. Композиция по п.5, отличающаяся тем, что в качестве пенообразователя на основе предельных спиртов она содержит пенообразователь Т-80 - кубовые остатки ректификации диметилдиоксана.