ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящие изобретения относятся к новым соединениям для флотационного обогащения полиметаллических и других типов сульфидных руд, способу их получения и могут найти применение в горной промышленности.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЙ
Известно использование различных реагентов-собирателей для флотации сульфидных руд, в том числе нефторированных ксантогенатов калия (Шубов Л.Я., Иванков С.И., Щеглова Н.К. Флотационные реагенты в процессах обогащения минерального сырья. Справочник: в 2 кн. / Под ред. Л.В.Кондратьевой. - М.: «Недра», 1990. - Кн.1. - с.16). Эффективность флотации с применением указанных реагентов-собирателей недостаточно высокая. Нефторированные ксантогенаты калия в водном растворе неустойчивы, особенно те, у которых короткая углеводородная цепь. Поэтому с течением времени они разлагаются, их собирательная способность падает, что ведет к снижению извлечения металлов в концентраты.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ флотации, в котором используют в качестве реагента-собирателя бутиловый ксантогенат калия (Шубов Л.Я. Запатентованные флотационные реагенты и их применение. М.: Недра, 1973, с.7-8). Интенсивность флотации с применением этого реагента-собирателя недостаточно высокая. Это обусловлено тем, что водные растворы бутилового ксантогената калия неустойчивы, с течением времени они разлагаются, их собирательная способность падает. В итоге, интенсивность флотации уменьшается, что ведет к снижению извлечения металлов в пенный продукт. Таким образом, использование бутилового ксантогената калия в качестве реагента-собирателя недостаточно эффективно, и задачей изобретения является поиск более эффективных реагентов-собирателей, которые позволят при флотационном обогащении сульфидных руд повысить извлечение металлов в концентраты.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ
Первое изобретение относится к новым соединениям формулы (I), представляющим собой фторированный ксантогенат калия
где n, k и m - число радикалов в молекуле, при этом
n равно целому числу от 1 до 5;
k равно целому числу от 0 до 4;
m равно целому числу от 0 до 10.
Второе изобретение относится к способу получения указанных соединений. Способ получения новых соединений формулы (1) характеризуется тем, что к фторированному спирту с определенным количеством n, k и m последовательно добавляют раствор гидрида натрия в токе аргона и этиленхлоргидрин. После этого при нагреве на масляной бане под вакуумом отгоняют необходимую фракцию оксиалкилированного фторированного спирта, к которой затем добавляют воду и гидроксид калия, а после растворения последнего добавляют сероуглерод при температуре не выше 30°C с последующим выделением целевого продукта. По третьему изобретению соединения по формуле (1) являются реагентами-собирателями для флотации сульфидных руд. При этом способ флотационного обогащения сульфидных руд по п.3 формулы включает их измельчение в водной среде с образованием пульпы, последующее кондиционирование пульпы с реагентом-собирателем, пенообразователем и флотацию с выделением сульфидов в пенный продукт.
В качестве реагента-собирателя используют соединение формулы 1 по п.1 в количестве 25÷150 г на тонну измельчаемого материала. По п.4 дополнительно к реагенту-собирателю в виде соединения формулы 1 по п.1 используют реагент-собиратель в виде бутилового ксантогената калия, при этом количество реагента-собирателя в виде соединения формулы 1 по п.1 составляет не менее 3% от расхода реагента-собирателя в виде бутилового ксантогената калия.
Специфические свойства нового реагента-собирателя - фторированного ксантогената калия - объясняются следующими обстоятельствами:
1) наличием в его составе фторированного алкильного фрагмента, определяющего олео- и гидрофобные свойства молекулы, сообщая ей аномальные поверхностно-активные свойства, существенно зависящие от длины фторированного алкильного фрагмента;
2) наличием эфирного фрагмента между фторированным алкильным фрагментом и ксантогенатной группой, что является важным для дизайна различающихся по селективности реагентов-собирателей за счет различной комплексообразующей способности атома кислорода эфирного фрагмента;
3) несмотря на отдаленность фторированного алкильного фрагмента от ксантогенатной группы, электроноакцепторные свойства фтора сказываются на увеличении кислотности ксантогенатной группы;
4) принципиальным фактором является сочетание всех трех перечисленных фрагментов в одной молекуле за счет синергетического эффекта. Статистически маловероятно кооперативное действие различных соединений ксантогенатного, эфирного и фторированного рядов в обычной смеси.
Важно отметить, что фторированный алкильный фрагмент может не содержать атомов водорода, а также быть разветвленным. Между фторированным алкильным и эфирным фрагментами может быть алкильный спейсер, равно как и между эфирным фрагментом и ксантогенатной группой. Общая закономерность такова - с увеличением длины фторированного алкильного фрагмента растет олео- и гидрофобность молекулы, что выражается в увеличении «флотирующей силы». Различная длина спейсера между эфирным фрагментом и ксантогенатной группой приводит к различной кислотности фторированного ксантогената калия и различной селективности извлечения ионов металлов.
Таким образом, использование нового реагента-собирателя позволит повысить эффективность способа флотации за счет роста интенсивности флотации с повышением извлечения металлов в пенный продукт.
Следующие примеры иллюстрируют предлагаемые технические решения. Приводятся примеры по 2 соединениям, представляющим собой фторированный ксантогенат калия формулы 1:Kx1 (m=1, k=1, n=1) и Kx2 (m=1, k=1, n=2). По соединениям формулы 1 при других указанных значениях n, k и m результаты применения их при флотации характеризуются также более высокими технологическими показателями по сравнению с применением одного реагента-собирателя в виде бутилового ксантогената калия.
ПРИМЕР 1
Получение ксантогената K×1.
На первой стадии в трехгорлую круглодонную колбу на 2 л, снабженную магнитной мешалкой, капельной воронкой, барботером и газоотводной трубкой, помещают 5 моль (660 г) фторированного спирта 2,2,3,3-тетрафторопропан-1-ола. Через спирт при перемешивании барботируют аргон, затем порциями, по мере растворения и при небольшом токе аргона, вносят 1 моль (40 г) гидрида натрия в виде 60%-ного раствора, предварительно промытого гексаном. К полученному раствору алкоголята спирта в 2,2,3,3-тетрафторопропан-1-оле по каплям при интенсивном перемешивании прибавляют из капельной воронки 1,2 моля (96,6 г) этиленхлоргидрина. После прибавления всего этиленхлоргидрина смесь нагревают при перемешивании до 40°C в течение 3 часов. По мере реакции смесь мутнеет и формируются кристаллы хлорида натрия. По окончании реакции колбу снабжают насадкой Вюрца, термометром, холодильником и «пауком» на 3 приемника для отбора фракций. В вакууме водоструйного насоса отгоняют непрореагировавший этиленхлоргидрин, затем 2,2,3,3-тетрафторопропан-1-ол (их можно использовать для повторных операций). Систему присоединяют в вакуумному насосу, позволяющему достичь давления не более 0,5 мм рт.ст. и при нагреве на масляной бане фракционно отгоняют продукт реакции оксиалкилированный фторированный спирт - 2-(2,2,3,3-тетрафторопропокси)этанол 123 г (выход ~70%), а также продукты присоединения нескольких молекул этиленхлоргидрина и неустановленные вещества (~37 г).
Далее, на второй стадии, в трехгорлую круглодонную колбу на 1 л, снабженную магнитной мешалкой, капельной воронкой, термометром и обратным холодильником, помещают 0,7 моля 2-(2,2,3,3-тетрафторопропокси)этанола (123 г), вносят 15 мл воды и ~0,73 моль (41,3 г) гидроксида калия. После растворения гидроксида калия смесь охлаждают до комнатной температуры, помещают колбу в термостатируемую баню (температура 25°C) и по каплям, при интенсивном перемешивании, не допуская повышения температуры выше 30°C, прибавляют 0,7 моля сероуглерода (~53 г, 42 мл). После прибавления всего сероуглерода смесь выдерживают 30 минут при перемешивании, затем вместо термометра вставляют барботер, к обратному холодильнику присоединяют ловушку с 1 М раствором щелочи (второй выход ловушки соединяют с водоструйным насосом), кран капельной воронки оставляют открытым. Систему несколько раз вакуумируют и наполняют аргоном для дегазации от остатков сероуглерода, затем смесь перемешивают в вакууме 1 час. После чего содержимое колбы выгружают на фильтр и отжимают растворитель с одновременным отсосом жидкости. Продукт сушат в эксикаторе над щелочью, получают ~200 г целевого продукта (выход ~98%), который используют в испытаниях.
ПРИМЕР 2
Получение ксантогената Kx2.
Схема получения аналогична получению Kx1. Отличия состоят в том, что выход на первой стадии составляет 64%, а на второй стадии необходимо тщательно измельчать щелочь - гидроксид калия, вносить ее в воду для получения раствора и только затем вводить полученный раствор в оксиалкилированный фторированный спирт, поскольку образование эмульсии может осложнять растворение щелочи. Выход на второй стадии также близок к количественному, т.е. к 100%.
Сущность технических решений по применению фторированного ксантогената калия поясняется примерами конкретной реализации способа флотационного обогащения сульфидных руд, таблицами и чертежами. На фиг.1 показана принципиальная схема реализации способа на примере флотации сульфидной медно-никелевой руды (далее Cu-Ni руды); на фиг.2 приведены зависимости влияния доли φ,% фторированного ксантогената калия Kx1 от общего расхода реагентов-собирателей на результаты флотации Cu-Ni руды: 1 - суммарное извлечение ε меди в концентраты; 2 - суммарное извлечение ε никеля в концентраты; на фиг.3 приведены аналогичные зависимости для фторированного ксантогената калия Kx2; на фиг.4 показано влияние доли (φKx1, % фторированного ксантогената калия Kx1 на общий расход реагентов-собирателей на эффективность ηCu, % обогащения Cu-Ni руды методом флотации по меди: 1 - основная флотация; 2 - контрольная флотация; на фиг.5 показано влияние доли φKx1, % фторированного ксантогената калия Kx1 от общего расхода реагентов-собирателей на эффективность ηNi, % обогащения Cu-Ni руды методом флотации по никелю: 1 - основная флотация; 2 - контрольная флотация; на фиг.6 и 7 приведены аналогичные зависимости для фторированного ксантогената калия Kx2.
В табл.1-4 приведены результаты испытаний как по прототипу, так и по предлагаемому способу: табл.1 - результаты флотации Cu-Ni руды с использованием фторированного ксантогената калия Kx1; табл.2 - результаты флотации Cu-Ni руды с использованием фторированного ксантогената калия Kx2; табл.3 - результаты флотации Cu-Ni руды с использованием фторированного ксантогената калия Kx1 в виде добавки к бутиловому ксантогенату калия; табл.4 - результаты флотации Cu-Ni руды с использованием фторированного ксантогената калия Kx2 в виде добавки к бутиловому ксантогенату калия.
Способ флотационного обогащения сульфидных руд по пп.3 и 4 реализуют следующим образом (фиг.1). Сульфидную руду, например, Cu-Ni руду, измельчают в водной среде с получением пульпы, которую кондиционируют с реагентом-собирателем, например фторированным ксантогенатом калия Kx1 или фторированным ксантогенатом калия Kx2, или смесью реагентов-собирателей (например, бутиловый ксантогенат калия и фторированный ксантогенат калия Kx1), пенообразователем (на фиг.1 - Т-86) и флотируют в соответствии с фиг.1 с получением концентратов основной флотации (Кт осн) и контрольной флотации (Кт контр). Результаты испытаний приведены в табл.1-4. Для сравнения показателей флотации рассматривались как извлечения меди и никеля в концентраты, так и сумма ΣεОCH извлечений меди и никеля в концентрат основной флотации и суммарное извлечение Σε полезных компонентов в концентрат основной и контрольной флотации.
Так, по прототипу - способу флотации с бутиловым ксантогенатом калия (в табл.1-4 это опыт сравнения «нулевой») - при расходе последнего 150 г/т руды из руды получены: концентрат основной флотации (Кт осн) при извлечении в него меди (Cu) 88,3% и никеля (Ni) 62,9%; при этом ΣεОCH=151,2%; концентрат контрольной флотации (Кт контр) и хвосты. Суммарное извлечение полезных компонентов в концентрат основной и контрольной флотации Σε=174,6%.
Из табл.1 и 2 видно, что использование фторированных ксантогенатов калия Кх1 и Кх2 при их расходах от 25 до 150 г/т руды - по предлагаемому способу по п.3 формулы - позволяет существенно интенсифицировать процесс флотации Cu-Ni руды, за счет чего повышаются технологические показатели по извлечению меди и никеля в концентраты. Даже при расходе фторированных ксантогенатов калия 25 г/т руды показатели близки к показателям «нулевого опыта» при расходе бутилового ксантогената калия 150 г/т руды. Таким образом, использование фторированных ксантогенатов калия обеспечивает получение более высоких показателей флотации, чем в случае применения бутилового ксантогената калия.
Анализ данных табл.3 и 4 свидетельствует о том, что при использовании дополнительно к реагенту-собирателю в виде соединения формулы 1 по п.1 бутилового ксантогената калия - предлагаемый способ по п.4 формулы - технологические показатели также значительно повышаются. При этом лучшие результаты получены для образца Кх1. По сравнению с «нулевым» опытом сравнения прирост извлечения меди и никеля в концентрат основной флотации составил соответственно 5,2 и 14,4%. Содержание меди и никеля в хвостах обогащения снизилось с 0,16 до 0,088% и с 0,31 до 0,193% соответственно.
Для фторированного ксантогената калия Кх2 получены также технологические результаты выше, чем при использовании только бутилового ксантогената калия (фиг.3, табл.4).
Эффективность применения фторированных ксантогенатов калия оценивают также по формуле Ханкокка-Луйкена:
где η - эффективность обогащения, %;
ε - извлечение металла (минерала) в концентрат, %;
γк - выход концентрата, %;
α - содержание металла (минерала) в исходном продукте, %.
Анализ приведенных на фиг.4-7 данных, рассчитанных по формуле Ханкокка-Луйкена, показывает, что эффективность η флотации Cu-Ni руды как по меди, так и по никелю с использованием смеси ксантогенатов калия (фторированного и бутилового) выше, чем с использованием одного бутилового ксантогената калия. Так, например, если в опыте сравнения эффективность ηCu обогащения по меди в основной и контрольной флотациях составила 67,7 и 42,4%, то с использованием 10% добавки Kx1 - 71,1 и 45,6%, а при 10% добавки Кх2 - 68,6 и 47,1%. Аналогично для никеля эффективность ηNi обогащения составила в опыте сравнения: для основной флотации 41,5%, для контрольной 32,3%, при использовании 10% добавки Kx1 49,1 и 37,8%, а при 10% добавки Кх2 47,6 и 36,8%.
Таким образом, использование реагента-собирателя в виде соединения формулы 1 по п.1 в количестве 10% от расхода реагента-собирателя в виде бутилового ксантогената калия позволяет интенсифицировать процесс флотации как медных, так и никелевых минералов при переработки Cu-Ni руды. Следует отметить, что использование реагента-собирателя в виде соединения формулы 1 по п.1 в количестве 3% от расхода реагента-собирателя в виде бутилового ксантогената калия позволяет несколько интенсифицировать процесс флотации, однако этого недостаточно для получения значительного технологического эффекта. Поэтому добавка фторированного ксантогената калия к бутиловому ксантогенату калия должна составлять не менее 3%.
Следовательно, использование фторированных ксантогенатов калия существенно интенсифицирует процесс флотации сульфидных руд и позволяет более полно извлекать сульфиды в концентрат с одновременным получением хвостов с меньшим содержанием полезных компонентов, т.е. сульфидная руда используется при этом более полно.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ФЛОТАЦИИ СУЛЬФИДНЫХ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД | 2008 |
|
RU2379117C1 |
СПОСОБ ФЛОТАЦИИ СУЛЬФИДНЫХ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД | 2013 |
|
RU2539893C1 |
СПОСОБ ФЛОТАЦИИ СУЛЬФИДНЫХ РУД, СОДЕРЖАЩИХ БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ | 2012 |
|
RU2490070C1 |
СПОСОБ ФЛОТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ СУЛЬФИДНЫХ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД | 2009 |
|
RU2398636C1 |
СПОСОБ ФЛОТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ СУЛЬФИДНЫХ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД | 2009 |
|
RU2404858C1 |
СПОСОБ ФЛОТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ СУЛЬФИДНЫХ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД | 2009 |
|
RU2397817C1 |
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ КОНТРАСТНОСТИ ПОВЕРХНОСТНЫХ СВОЙСТВ СУЛЬФИДНЫХ МИНЕРАЛОВ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД | 2013 |
|
RU2542072C1 |
СПОСОБ ФЛОТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ СУЛЬФИДНЫХ РУД | 2009 |
|
RU2398635C1 |
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПЛАТИНОИДОВ ИЗ НЕТРАДИЦИОННОГО ПЛАТИНОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ | 2014 |
|
RU2576715C1 |
СПОСОБ ФЛОТАЦИИ СУЛЬФИДНЫХ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД | 2015 |
|
RU2600251C1 |
Изобретения относятся к новым соединениям для флотационного обогащения полиметаллических и других типов сульфидных руд, способу их получения, применяются в горной промышленности. Соединения, представляющие собой фторированные ксантогенаты калия, описаны формулой (I)
где n, k и m - число радикалов в молекуле, при этом n равно целому числу от 1 до 5; k равно целому числу от 0 до 4; m равно целому числу от 0 до 10. Способ получения соединений формулы (1) заключается в добавлении к фторированному спирту с определенным количеством n, k и m раствора гидрида натрия в токе аргона и этиленхлоргидрина. Нагревают смесь на масляной бане под вакуумом. Отгоняют фракцию оксиалкилированного фторированного спирта, к которой затем добавляют воду и гидроксид калия. После растворения гидроксида калия добавляют сероуглерод при температуре не выше 30°С. Выделяют целевой продукт. Также предложен способ флотационного обогащения сульфидных руд. Способ заключается в измельчении сульфидных руд в водной среде с образованием пульпы. Проводят кондиционирование пульпы с пенообразователем и соединением формулы (1), взятым в количестве 25-150 г на тонну измельченного материала. Осуществляют флотацию с выделением сульфидов в пенный продукт. Технический результат - более полное использование сульфидных руд за счет увеличения интенсивности процесса флотации при использовании фторированных ксантогенатов калия, улучшение интенсивности процесса флотации медных и никелевых минералов при переработке Cu-Ni руды. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 7 ил., 4 табл., 2 пр.
1. Соединения, представляющие собой фторированный ксантогенат калия, описываемые формулой 1:
где n, k и m - число радикалов в молекуле, при этом:
n равно целому числу от 1 до 5;
k равно целому числу от 0 до 4;
m равно целому числу от 0 до 10.
2. Способ получения фторированных ксантогенатов калия формулы 1 по п.1, характеризующийся тем, что к фторированному спирту с определенным количеством n, k и m последовательно добавляют раствор гидрида натрия в токе аргона и этиленхлоргидрин, после чего при нагреве на масляной бане под вакуумом отгоняют фракцию оксиалкилированного фторированного спирта, к которой затем добавляют воду и гидроксид калия, а после растворения последнего добавляют сероуглерод при температуре не выше 30°C с последующим выделением целевого продукта.
3. Способ флотационного обогащения сульфидных руд, включающий их измельчение в водной среде с образованием пульпы, последующее кондиционирование пульпы с реагентом-собирателем, пенообразователем и флотацию с выделением сульфидов в пенный продукт, отличающийся тем, что в качестве реагента-собирателя используют соединение формулы 1 по п.1 в количестве 25÷150 г на тонну измельчаемого материала.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что дополнительно к реагенту-собирателю в виде соединения формулы 1 по п.1 используют реагент-собиратель в виде бутилового ксантогената калия, при этом количество реагента-собирателя в виде соединения формулы 1 по п.1 составляет не менее 3% от расхода реагента-собирателя в виде бутилового ксантогената калия.
SU 914088 A1, 23.03.1982 | |||
KR 20080015336 A, 19.02.2008. |
Авторы
Даты
2012-06-27—Публикация
2010-05-28—Подача