ФЛОТАЦИОННЫЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД, СОДЕРЖАЩИХ МАГНЕТИТ И/ИЛИ ГЕМАТИТ Российский патент 2015 года по МПК B03D1/01 B03D101/02 B03D103/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к применению собирателей (или коллекторов) в обогащении флотацией железной руды, которая содержит магнетит и/или гематит.

Уровень техники

Многие природные руды и минералы содержат силикат в качестве нежелательного сопровождающего минерала. В дополнение к железной руде последние включают кальцит, фосфатную руду и полевой шпат. В частности, в случае железной руды содержание силикатов снижает качество железной руды и служит препятствием в получении железа. Для получения высококачественной железной руды интерес представляет возможность снижения содержания силикатов в железной руде до <2%. Обычно силикат извлекается из железной руды не только магнитной сепарацией, но и обратной флотацией. С этой целью измельченную железную руду перемешивают во флотационной ячейке с водой и флотационными реагентами, при этом силикат извлекается вместе с пеной с помощью собирателя, в то время как железная руда остается в том, что обозначается термином "пульпа".

Собирателями силикатов, которые используются для указанной цели, являются, например, амины жирного ряда, алкилэфирамины и алкилэфирдиамины. Они известны под торговой маркой Flotigam®.

Алкилэфирамины и алкилэфирдиамины применяются преимущественно в своих частично нейтрализованных формах как частичные ацетаты, что описано в US-4319987. Причиной этого служит более высокая растворимость этих форм в пульпе.

US-6076682 описывает комбинированное применение алкилэфирмоноамина и алкилэфирдиамина для флотации силикатов из железной руды.

В WO 00/62937 раскрывается применение четвертичных аминов для флотации железной руды.

В WO-93/06935 описано синергистическое действие эфираминов и анионных собирателей для флотации железной руды.

Флотация силикатов, в том числе из железной руды, с применением алкилоксиалканаминов описана в US-5 540 337.

DE-A-102006010939 раскрывает применение соединения формулы (I):

где R¹ является углеводородной группой, имеющей от 1 до 40 атомов углерода, R² - алифатической углеводородной группой, имеющей от 2 до 4 атомов углерода, R³ - алкокси-группой, n - числом от 1 до 50 и m-1 или 2,

в качестве флотационного реагента для флотации силикатов.

Собиратели, известные в предшествующем уровне техники как собиратели для флотации железной руды, показывают неадекватную избирательность и выход, в частности, в тех случаях, когда силикаты как сопровождающие минералы подлежат извлечению из железных руд, содержащих магнетит и/или гематит.

Поэтому цель настоящего изобретения заключается в нахождении улучшенного собирателя для обратной флотации железной руды, который более избирательно флотирует силикаты.

Раскрытие изобретения

Таким образом, настоящее изобретение относится к применению композиции, содержащей:

А) по меньшей мере один аминалкоксилатный сложный эфир формулы (1) или его соль:

где А, В являются, независимо один от другого, С₂- С₅-алкиленовым радикалом,

R¹ - C₈-С₂₄-алкильным или -алкенильным радикалом,

R², R³, R⁴ являются, независимо друг от друга, Н или C₈-С₂₄-ацильным радикалом при условии, что по меньшей мере один из радикалов R², R³ или R⁴ является C₈-С₂₄-ацильным радикалом, x, y, z являются, независимо друг от друга, целыми числами от 0 до 50 при условии, что x+y+z дает целое число от 1 до 100,

и

В) соединение формулы D-NH₂, где D - углеводородный радикал, имеющий от 1 до 50 атомов углерода, который может содержать либо атом кислорода, либо атом кислорода и атом азота,

в количествах от 10 до 5000 г/т в качестве собирателя при обратной флотации железной руды, которая содержит магнетит, гематит или оба компонента.

Изобретение относится также к способу обратной флотации железной руды, которая содержит магнетит, гематит или оба компонента, путем контактирования железной руды с композицией, содержащей:

А) по меньшей мере один аминалкоксилатный сложный эфир формулы (1) или его соль:

где А, В являются, независимо один от другого, С₂-С₅-алкиленовым радикалом,

R¹ - C₈-С₂₄-алкильным или -алкенильным радикалом,

R², R³, R⁴ являются, независимо друг от друга, Н или C₈-С₂₄-ацильным радикалом при условии, что по меньшей мере один из радикалов R², R³ или R⁴ является C₈-С₂₄-ацильным радикалом,

x, y, z являются, независимо друг от друга, целыми числами от 0 до 50 при условии,

что x+y+z дает целое число от 1 до 100,

и

В) соединение формулы D-NH₂, где D - углеводородный радикал, имеющий от 1 до 50 атомов углерода, который может содержать либо атом кислорода, либо атом кислорода и атом азота, в количествах от 10 до 5000 г/т железной руды.

Композиция А) и В) в контексте описания обозначается также термином "собиратель согласно изобретению".

А) и/или В) могут использоваться, как описано выше, или в форме солей, получаемых реакцией А) и/или В) с кислотами, например с уксусной кислотой или соляной кислотой.

Массовое отношение компонентов собирателя А:В предпочтительно составляет от 98:2 до 2:98, в частности от 70:30 до 30:70.

В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения собиратель согласно изобретению не содержит соединений четвертичного аммония, которые включают по меньшей мере один органический радикал, связанный с аммонийным атомом азота; необязательно содержит гетероатомы и имеет от 8 до 36 атомов углерода. Под "соединением четвертичного аммония" имеется в виду соединение, которое не несет атома водорода на атоме аммонийного азота, но в котором атом аммонийного азота связан с четырьмя углеродными атомами. Таким образом, под указанным особенно предпочтительным вариантом осуществления изобретения имеется в виду такой вариант, в котором либо соединение формулы 1, либо соединение В) формулы D-NH₂, либо оба этих соединения присутствуют в форме моно- или диаммонийных солей. Эти моно- или диаммонийные соли несут по меньшей мере один атом водорода на атоме аммонийного азота.

Компонент В) также может применяться в форме соли, например ацетата. Компонент В) собирателя согласно изобретению предпочтительно представляет собой одно или более соединений формул (II)-(IV).

Этими соединениями являются:

где R⁹ - углеводородная группа, имеющая от 1 до 40, предпочтительно от 8 до 32, атомов углерода, а R⁵ - алифатическая углеводородная группа, имеющая от 2 до 4 атомов углерода;

где R⁶ - углеводородная группа, имеющая от 1 до 40, предпочтительно от 8 до 32, атомов углерода, а R⁷ и R⁸ - одинаковые алифатические углеводородные группы или разные алифатические углеводородные группы, имеющие от 2 до 4 атомов углерода;

где R¹³ - углеводородная группа, имеющая от 1 до 40, предпочтительно от 8 до 32, атомов углерода.

R¹ предпочтительно является линейной или разветвленной алкильной или алкенильной группой, которая содержит от 10 до 22 атомов углерода. Особенно предпочтительно, если R¹ является изодецильным, изотридецильным, додецильным радикалом, алкильным радикалом жирной кислоты кокосового масла или алкильным радикалом жирной кислоты твердого животного жира (сала). В предпочтительном варианте осуществления изобретения R¹ является частью алкильной и алкенильной цепи жирной кислоты кокосового масла, жирной кислоты пальмового масла, жирной кислоты твердого животного жира (сала), олеиновой кислоты, жирной кислоты таллового масла или жирной кислоты рапсового масла.

R², R³, R⁴ являются, независимо друг от друга, ацильными радикалами, имеющими от 8 до 24 атомов углерода. Ацильные радикалы предпочтительно содержат от 10 до 18 атомов углерода. Они могут быть линейными или разветвленными. Ацильные радикалы могут быть насыщенными или ненасыщенными. Предпочтительными ацильными радикалами являются стеароильные и олеоильные радикалы.

R⁶, R⁹, R¹³ предпочтительно являются, независимо друг от друга, линейной или разветвленной алкильной или алкенильной группой, имеющей от 8 до 18 атомов углерода. Особенно предпочтительно, если R⁶, R⁹, R¹³ являются 2-этилгексильными, изононильными, изодецильными, изотридецильными и додецильным радикалами.

R⁵, R⁷, R⁸ предпочтительно являются, независимо друг от друга, алкиленовыми группами, имеющими 2, 3 или 4 атома углерода, в частности этиленовыми или пропиленовыми группами.

А, в частности, является либо этиленовой (-С₂Н₄-) группой, пропиленовой (-С₃Н₆-) группой, либо бутиленовой (-C₄H₈-) группой. Предпочтительно А является этиленовой группой.

В, в частности, является либо этиленовой (-С₃Н₄-) группой, пропиленовой (-С₃Н_б-) группой, либо бутиленовой (-C₄H₈-) группой. Предпочтительно В является изопропиленовой группой.

Сумма x, y и z предпочтительно дает целое число от 15 до 30, в частности от 20 до 25.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения амин-алкоксилатный сложный эфир, который составляет компонент А), присутствует в форме моно- или диаммонийных солей, полученных нейтрализацией либо органическими, либо минеральными кислотами.

Применение флотационного реагента согласно изобретению может также осуществляться в комбинации с пенообразователями и депрессорами, как известно из уровня техники. Во избежание совместного выделения железной руды вместе с сопровождающими минералами при обратной флотации добавляются депрессоры, предпочтительно гидрофильные полисахариды, такие как, например, модифицированный крахмал, карбоксиметилцеллюлоза или гуммиарабик, в дозировке от 10 до 1000 г/т.

Флотация силикатов предпочтительно проводится при рН от 7 до 12, в частности от 8 до 11, который регулируется, например, с помощью гидроксида натрия.

Осуществление изобретения

Примеры

В таблице 1 ниже представлены результаты флотации с применением собирателя согласно изобретению в сравнении со стандартным реагентом. Эксперименты по флотации проводились на железной руде, содержащей магнетит и гематит.

A) Состав железной руды:

магнетит 59% масс. гематит 25% масс. (другие компоненты) 16% масс.

B) Состав собирателей:

Собиратель 1 (взятый для сравнения)

С₁₀-алкилоксипропиламин-ацетат формулы (II), где R⁹ - децильная группа, а R⁵ - пропильная группа.

Собиратель 2 (взятый для сравнения)

Смесь из ди(кокоалкил)диметиламмонийхлорида и этоксилированного (кокоалкил)пропилендиамина, этерифицированного олеиновой кислотой (соответствующего формуле 1, где А = этилен, В = пропилен, R¹ = алкил жирной кислоты кокосового масла, R², R³, R⁴ = олеоил, сумма x, y, z равна 50), взятых в массовом соотношении 1:1.

Собиратель 3 (взятый для сравнения)

С₁₀-алкилоксидипропилендиамин-ацетат формулы (III), где R⁶ - децильная группа, a R⁷ и R⁸ - пропильные группы.

Собиратель 4 (согласно изобретению)

Смесь из 50% масс. соединения формулы 1, где А = этилен, В = пропилен, R¹ = алкил жирной кислоты кокосового масла, R² = олеоил, R³ = олеоил, R⁴ = олеоил, сумма x, y, z равна 50, и 50% масс. С₁₀-алкилоксипропиламин-ацетата формулы (II), где R⁹ - децильная группа, а R⁵ - пропильная группа.

Собиратель 5 (взятый для сравнения)

Смесь из 20% масс. ди(кокоалкил)диметиламмонийхлорида, 30% масс. С₁₀-алкилоксидипропилендиамина формулы (III), где R⁶ - децильная группа, а R⁷ и R⁸ -пропильные группы, и 50% масс. этоксилированного (кокоалкил)пропилендиамина, этерифицированного олеиновой кислотой (соответствующего формуле 1, где А = этилен, В - пропилен, R¹ = алкил жирной кислоты кокосового масла, R², R³, R⁴ = олеоилы, сумма x, y, z равна 50).

Таблица 1 Эффективность собирателя согласно изобретению в сравнении с собирателями предшествующего уровня техники Пример Собиратель Дозировка [г/т] Выход Fe [%] Содержание Fe [%] 1 (С) 1 70 86,5 66,8 2 (С) 1 80 84,6 67,5 3 (С) 1 90 82,1 68 4 (С) 2 70 86,4 67,2 5 (С) 2 80 84,3 67,8 6 (С) 2 90 81,5 68,2 7 (0 3 70 85,7 67,6 8 (0 3 80 83,9 68,2 9 (0 3 90 82,1 68,5 10 4 70 86,8 67,5 11 4 80 84,9 68,3 12 4 90 81,9 68,8 13 (C) 5 70 86,2 67,5 14 (C) 5 80 84,6 68,1 15 (C) 5 90 82,3 68,6

Выход Fe=m(Fe в концентрате)/m(Fe в флотационной пульпе)·100% m(Fe в концентрате) = содержание Fe в концентрате · m(концентрата)/100% m(Fe в флотационной пульпе) = содержание Fe в флотационной пульпе · m(флотационной пульпы)/100%.

Содержание Fe в концентрате определялось анализом.

Изобретение относится к флотационному реагенту для железных руд, содержащих магнетит и/или гематит. Применение композиции, содержащей A) по меньшей мере один аминалкоксилатный сложный эфир формулы (1) или его соль:

где А, В являются, независимо один от другого, С₂-С₅-алкиленовым радикалом, R¹ -С₈-С₂₄-алкильным или -алкенильным радикалом, R², R³, R⁴ являются, независимо друг от друга, Н или C₈-С₂₄-ацильным радикалом при условии, что по меньшей мере один из радикалов R², R³ или R⁴ является С₈-С₂₄-ацильным радикалом, x, y, z являются, независимо друг от друга, целым числом от 0 до 50 при условии, что х+y+z дает целое число от 1 до 100, и B) соединение формулы D-NH₂, где D - углеводородный радикал, имеющий от 1 до 50 атомов углерода, который может содержать либо атом кислорода, либо атом кислорода и атом азота, в количествах от 10 до 5000 г/т в качестве собирателя при обратной флотации железной руды, которая содержит магнетит, гематит или и оба компонента, кальцита, фосфатной руды и полевого шпата. Технический результат - повышение эффективности флотации. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Применение композиции, содержащей
A) по меньшей мере, один аминалкоксилатный сложный эфир формулы (1) или его соль:

где А, В являются, независимо один от другого, С₂-С₅-алкиленовым радикалом,
R¹ -С₈-С₂₄-алкильным или -алкенильным радикалом,
R², R³, R⁴ являются, независимо друг от друга, Н или C₈-С₂₄-ацильным радикалом при условии, что, по меньшей мере, один из радикалов R², R³ или R⁴ является С₈-С₂₄-ацильным радикалом,
x, y, z являются, независимо друг от друга, целым числом от 0 до 50 при условии, что х+y+z дает целое число от 1 до 100,
и
B) соединение формулы D-NH₂, где D - углеводородный радикал, имеющий от 1 до 50 атомов углерода, который может содержать либо атом кислорода, либо атом кислорода и атом азота,
в количествах от 10 до 5000 г/т в качестве собирателя при обратной флотации железной руды, которая содержит магнетит, гематит или и оба компонента, кальцита, фосфатной руды и полевого шпата.

2. Применение по п. 1, в котором R¹ является алкильным или алкенильным радикалом, имеющим от 10 до 22 атомов углерода.

3. Применение по п. 1, в котором R¹ является изодецильным, изотридецильным, додецильным или олеоильным радикалом или является частью алкильной и алкенильной цепи жирной кислоты кокосового масла, жирной кислоты пальмового масла, жирной кислоты твердого животного жира (сала), жирной кислоты таллового масла или жирной кислоты рапсового масла.

4. Применение по п. 1, в котором R², R³, R⁴ являются, независимо друг от друга, ацильными радикалами, имеющими от 10 до 18 атомов углерода.

5. Применение по п. 1, в котором R², R³, R⁴ являются, независимо друг от друга, кокоильными, стеароильными и олеоильными радикалами.

6. Применение по п. 1, в котором компонент В выбирается из соединений формул:

где R⁹ - углеводородная группа, имеющая от 1 до 40, предпочтительно от 8 до 32, атомов углерода, a R⁵ - алифатическая углеводородная группа, имеющая от 2 до 4 атомов углерода;

где R⁶ - углеводородная группа, имеющая от 1 до 40, предпочтительно от 8 до 32, атомов углерода, a R⁷ и R⁸ - одинаковые алифатические углеводородные группы или разные алифатические углеводородные группы, имеющие от 2 до 4 атомов углерода;

где R¹³ - углеводородная группа, имеющая от 1 до 40, предпочтительно от 8 до 32, атомов углерода.

7. Применение по п. 6, в котором R⁶, R⁹, R¹³ являются, независимо друг от друга, алкильной или алкенильной группой, имеющей от 8 до 18 атомов углерода.

8. Применение по п. 7, в котором R⁶, R⁹, R¹³ являются 2-этилгексильными, изононильными, изодецильными, изотридецильными и додецильными радикалами.

9. Применение по п. 1, в котором А является этиленовой (-С₂Н₄-) группой, пропиленовой (-С₃Н₆-) группой или бутиленовой (-С₄Н₈-) группой, предпочтительно А является этиленовой группой.

10. Применение по п. 1, в котором В является этиленовой (-С₂Н₄-) группой, пропиленовой (-С₃Н₆-) группой или бутиленовой (-С₄Н₈-) группой.

11. Применение по п. 1, в котором сумма х, y и z дает целое число от 15 до 30.

12. Применение по п. 1, в котором собиратель не содержит соединений четвертичного аммония, которые включают, по меньшей мере, один органический радикал, связанный с аммонийным атомом азота; необязательно содержит гетероатомы и имеет от 8 до 36 атомов углерода.

13. Применение по п. 1 для флотации силикатов из железной руды в комбинации с другим азотистым собирателем силикатов при рН от 7 до 12, в котором другой собиратель выбирается из группы алкилэфираминов, алкилэфирдиаминов, алкиламинов или солей четвертичного аммония.

14. Применение по п. 1 при флотации силикатов из кальцита, фосфатной руды и полевого шпата.

15. Применение композиции по п. 1 в комбинации с пенообразователями и депрессорами.

16. Применение композиции по п. 1 в диапазоне рН от 7 до 12.

17. Применение композиции по любому из предшествующих пунктов 1-16 в количествах от 10 до 1000 г/т железной руды-сырца.

18. Способ обратной флотации железной руды, которая содержит магнетит, гематит или оба компонента, путем контактирования железной руды с композицией, содержащей
A) по меньшей мере, один аминалкоксилатный сложный эфир формулы (1) или его соль

где А, В являются, независимо один от другого, С₂-C₅-алкиленовым радикалом,
R¹ -С₈-С₂₄-алкильным или -алкенильным радикалом,
R², R³, R⁴ являются, независимо друг от друга, Н или C₈-С₂₄-ацильным радикалом при условии, что, по меньшей мере, один из радикалов R², R³ или R⁴ является С₈-С₂₄-ацильным радикалом,
х, y, z являются, независимо друг от друга, целым числом от 0 до 50 при условии, что х+y+z дает целое число от 1 до 100,
и
B) соединение формулы D-NH₂, где D - углеводородный радикал, имеющий от 1 до 50 атомов углерода, который может содержать либо атом кислорода, либо атом кислорода и атом азота,
в количествах от 10 до 5000 г/т железной руды.