СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАЛОСЕРНИСТОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ РУДЫ Российский патент 2017 года по МПК C22B1/11 B03B5/28 B03D1/01 B03D1/12 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к способу получения железной руды, имеющей содержание серы, сниженное до 0,08% или менее, подверганием серосодержащей железной руды флотационной обработке.

Уровень техники

[0002] Железные руды имеются в изобилии, и в больших объемах использовались высококачественные железные руды, имеющие низкое содержание примесей, в том числе серы. Однако потребность в железных рудах возрастала, и становилось затруднительной добыча высококачественных железных руд. Поэтому необходимо очищать и затем использовать низкокачественные железные руды, содержащие большие количества примесей, включающих серу.

[0003] Известным способом сокращения примесей, содержащихся в низкокачественных железных рудах, является флотация. Флотация представляет собой процесс обогащения, в котором в водную суспензию, содержащую мелкие частицы железной руды, подают воздушные пузырьки, и частицы только определенного сорта прилипают к воздушным пузырькам и избирательно всплывают, и тем самым отделяются.

[0004] Когда селективно удаляют серу в числе примесей, содержащихся в низкокачественных железных рудах, обычно используют ксантогенат в качестве коллектора. Например, Непатентный Документ 1 представляет способ, в котором пирротит (вещество, описываемое формулой FeSx), содержащий 36,73% серы, подвергают флотации с использованием ксантогената в качестве коллектора. Непатентный Документ 2 раскрывает способ, в котором пирротит, содержащий серу в диапазоне 39,0-42,5%, подвергают флотации с использованием ксантогената или RADA (ацетат амина D-канифоли) в качестве коллектора. Кроме того, Патентный Документ 1 представляет способ флотации, в котором ксантогенат, который прореагировал с углеводом, используют в комбинации с амином, и значение рН водного раствора регулируют на величину около 8, тем самым повышая концентрацию железа в таконите, который является плохой рудой, от около 30% до около 60%.

Прототипные Документы

Патентный Документ

[0005] Патентный Документ 1: Патент США № 2,629,494

Непатентные Документы

[0006]

Непатентный Документ 1: HARADA, Taneomi, «Effects of Oxidation of Pyrrhotite, Pyrite and Marcasite on their Flotation Properties» («Влияния окисления пирротита, пирита и марказита на их флотационные характеристики»), Journal of MMIJ, том 80, № 914 (август, 1964), стр. 669-674

Непатентный Документ 2: ISHIHARA, Toru, «Flotation of Pyrrhotite using Cationic Collector» («Флотация пирротита с использованием катионного коллектора»), Journal of MMIJ, том 75, № 850 (апрель, 1959), стр. 213-216

Сущность изобретения

Проблема, решаемая изобретением

[0007] Среди низкокачественных железных руд есть руды, которые содержат серу в малом количестве, в диапазоне от более 0,08% до 2% или менее. Представляется, что если бы был найден способ, способный сократить малое количество серы, содержащейся в таких низкокачественных железных рудах, до уровня 0,08% или менее, он был бы полезным в качестве заменяющего способа для железных руд, первоначально имеющих содержание серы 0,08% или менее.

[0008] В Непатентном Документе 1 и Непатентном Документе 2, как описано выше, исследованы способы, в которых подвергают флотации пирротит, содержащий большое количество серы в диапазоне от 36,73 до 42,5%. Однако они не включают исследования в отношении, например, получения железной руды, имеющей содержание серы, сниженное до 0,08% или менее, подверганием флотационной обработке железной руды, содержащей малое количество серы в диапазоне свыше 0,08% и 2% или менее. В Непатентном Документе 1 и Непатентном Документе 2 необходимо применение большого количества коллектора для снижения содержания серы до 0,08% или менее, что приводит к увеличению затрат. Между тем Патентный Документ 1 не раскрывает компонентный состав железной руды, и содержание серы в железной руде также неизвестно. Этот документ не приводит никакого описания способа очистки железной руды, в котором ксантогенат, который прореагировал с углеводом, используется в комбинации с амином.

[0009] Настоящее изобретение было выполнено с учетом описанных выше обстоятельств. Его задачей является создание способа, способного обеспечить недорогое получение железной руды, имеющей содержание серы, сниженное до 0,08% или менее, в котором железную руду, содержащую серу в диапазоне свыше 0,08% и 2% или менее (то есть железную руду, включающую пирротит и содержащую серу в диапазоне от более 0,08% до 2% или менее), подвергают флотационной обработке.

Средства разрешения проблемы

[0010] Способ получения малосернистой железной руды согласно настоящему изобретению, который успешно преодолевает вышеописанную проблему, представляет собой способ получения железной руды, имеющей содержание серы, сниженное до 0,08% или менее, включающий подвергание флотационной обработке железной руды, содержащей серу в количестве более 0,08% и 2% или менее, причем во время флотации,

(1) соединение на основе ксантогената и соль аминосоединения используют в качестве коллекторов,

(2) соединение на основе ксантогената применяют в качестве коллектора, и вещество, которое высвобождает ион серы в воде, используют в качестве активатора, или

(3) соединение на основе ксантогената и соль аминосоединения используют в качестве коллекторов, и вещество, которое высвобождает ион серы в воде, используют в качестве активатора.

[0011] Соединение на основе ксантогената и соль аминосоединения могут быть добавлены одновременно. В качестве вещества, которое высвобождает ион серы в воде, может быть использован, например, по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из сульфида натрия, гидросульфида натрия и тиосульфата натрия. Флотация предпочтительно должна проводиться при величине рН в диапазоне от 4 или более и менее 7.

Результаты изобретения

[0012] Согласно настоящему изобретению, когда железную руду, содержащую малое количество серы в диапазоне от более 0,08% до 2% или менее, подвергают флотации, сера эффективно удаляется, поскольку при флотации в качестве коллектора используют соединение на основе ксантогената, и, кроме того, соль аминосоединения применяют в качестве коллектора, и/или вещество, которое высвобождает ион серы в воде, используют в качестве активатора. В результате этого может быть экономичным путем получена железная руда, имеющая содержание серы, сниженное до 0,08% или менее. Согласно настоящему изобретению, количество используемого соединения на основе ксантогената может снижено по сравнению с традиционными подходами, и тем самым могут быть сокращены расходы на обработку сточных вод, образованных при флотации.

Краткое описание чертежа

[0013]

[Фиг. 1] Фиг. 1 представляет фотографию поперечного сечения железной руды, как заменитель чертежа.

Варианты осуществления изобретения

[0014] Авторы настоящего изобретения провели обстоятельные исследования способа получения железной руды, имеющей содержание серы (S), сниженное до 0,08% или менее, подверганием флотационной обработке железной руды, содержащей серу в диапазоне от более 0,08% до 2% или менее (то есть железной руды, включающей пирротит и содержащей серу в диапазоне от более 0,08% до 2% или менее). В результате они обнаружили, что в случаях, когда в качестве коллектора используют соль аминосоединения, и/или вещество, которое высвобождает ион серы в воде, применяют в качестве активатора, в комбинации с соединением на основе ксантогената, которое традиционно использовалось в качестве коллектора, дополнительно возрастает степень удаления серы, и количество серы, содержащейся в железной руде, может быть снижено до 0,08% или менее. Тем самым было выполнено настоящее изобретение. В настоящем описании термин «количество серы, содержащейся в железной руде (содержание серы в железной руде)» означает долю в процентах (%) серы, присутствующей в серосодержащей железной руде, в расчете на всю железную руду (100%). Более конкретно, процентная доля (%) представляет процентное содержание в расчете на массу (% по массе). В настоящем описании процентное содержание в единицах массы (% по массе) является таким же, как процентное содержание на весовой основе (% по весу).

[0015] А именно, (1) в результате обследования поперечных сечений железных руд авторы настоящего изобретения обнаружили, что Fe и Si склонны к совместному сосредоточению в областях, где в большом количестве содержится сера (S). Поэтому они провели разнообразные исследования и в результате обнаружили, что: в случаях, когда во время флотации в качестве коллекторов используют соединение на основе ксантогената и соль аминосоединения, FeSx (пирротит), содержащийся в железной руде, может быть отделен и удален действием соединения на основе ксантогената, и SiО₂, содержащийся в железной руде, может быть отделен действием соли аминосоединения; и подверганием SiО₂ флотации может быть удалена сера (S), присутствующая совместно с SiО₂, и тем самым количество содержащейся в железной руде серы может быть снижено до 0,08% или менее.

[0016] (2) Также было обнаружено, что: пирротит чувствителен к окислению, и при окислении становится затруднительным удаление флотацией с помощью коллектора; и в случаях, когда во время флотации в качестве коллектора используют соединение на основе ксантогената, и вещество, которое высвобождает ион серы в воде, применяют в качестве активатора, действием активатора может быть предотвращено окисление содержащегося в железной руде пирротита, и тем самым пирротит может быть надежно подвергнут флотации, и поэтому количество содержащейся в железной руде серы может быть снижено до 0,08% или менее.

[0017] (3) Кроме того, было обнаружено, что в случаях, когда в качестве коллекторов применяют соединение на основе ксантогената и соль аминосоединения, и вещество, которое высвобождает ион серы в воде, дополнительно используют в качестве активатора, количество содержащейся в железной руде серы может быть еще более снижено в результате синергического эффекта вышеуказанных действий (1) и (2).

[0018] Ниже приведены подробные разъяснения относительно пунктов (1)-(3).

[0019]

[В отношении пункта (1)]

Авторы настоящего изобретения сначала провели исследования с использованием электронного микроскопа (SEM/EDX, сканирующая электронная микроскопия/энергодисперсионная рентгеновская спектрометрия), чтобы выяснить, как сера в принципе присутствует в железной руде, перед очисткой с помощью флотации железной руды, содержащей малое количество серы как примеси. Железную руду заплавили в смолу, и ее поперечное сечение отполировали и сфотографировали. Фотография показана в Фиг. 1 как заменитель чертежа.

[0020] Как показывает Фиг. 1, было установлено, что в области, где S содержалась в количестве 0,73% (участок с низким содержанием S), Fe содержалось в количестве 71,26%, но содержание Si было низким на уровне 0,64%. Напротив, было обнаружено, что в области, где S содержалась в количестве 3,29% (участок с высоким содержанием S), Fe содержалось в количестве 54,05%, и Si содержался в количестве 2,13%. Эти результаты позволили предположить, что SiО₂ сосредоточивается в областях, где S присутствует как FeS (пирит) или FeSx (пирротит).

[0021] В настоящем изобретении используют в сочетании соединение на основе ксантогената, которое эффективно действует при флотации для удаления FeS и FeSx, и соль аминосоединения, которая эффективно действует при флотации для удаления SiО₂. Применением соли аминосоединения в комбинации с соединением на основе ксантогената SiО₂ может быть удален флотацией. Здесь S-компоненты, присутствующие совместно с SiО₂, также удаляются флотацией, и тем самым количество S, содержащейся в железной руде, может быть снижено до 0,08% или менее.

[0022] В этом описании термин «соединение на основе ксантогената» содержит указания не только на ксантогенат, но также на соль дитиокарбаминовой кислоты. Термин «ксантогенат» означает соль ксантогеновой кислоты, имеющей в химической структуре фрагмент –OC(=S)-S-. Примеры ксантогената включают соединения, представленные общей формулой R–OC(=S)-S-M⁺ (где R представляет алкильную группу, имеющую от 1 до 20 атомов углерода, и М представляет щелочный металл, такой как Na или K, NH₄, и т.д.).

[0023] В качестве ксантогената может быть использовано известное соединение. Например, могут быть применены амилксантогенат калия, этилксантогенат калия, этилксантогенат натрия, изопропилксантогенат натрия, изобутилксантогенат калия, изобутилксантогенат натрия, или тому подобные. В отношении этих ксантогенатов могут быть использованы два или более типов, выбранных по желанию.

[0024] В качестве соли дитиокарбаминовой кислоты могут быть применены продукты промышленного производства (доступные, например, от фирмы Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.).

[0025] Соединение на основе ксантогената предпочтительно должно быть добавлено при флотации в количестве от 10 до 250 г на тонну железной руды. Более предпочтительно добавляемое количество соединения на основе ксантогената составляет от 50 до 225 г на тонну железной руды. В случае, где добавляемое количество соединения на основе ксантогената составляет менее 10 г на тонну железной руды, количество соединения на основе ксантогената слишком мало, чтобы в достаточной степени реагировать с содержащимся в железной руде FeSx (пирротитом), обусловливая возможность того, что количество содержащейся в железной руде серы не может быть достаточно сокращено. Между тем, в случае, где соединение на основе ксантогената добавляют в количестве, превышающем 250 г на тонну железной руды, это может привести к слишком большим расходам.

[0026] В качестве соли аминосоединения может быть применена, например, уксуснокислая соль аминосоединения, солянокислая соль аминосоединения, сернокислая соль аминосоединения, азотнокислая соль аминосоединения, или тому подобные. В частности, может быть надлежащим образом использована уксуснокислая соль аминосоединения.

[0027] В качестве аминосоединения может быть применен амин, имеющий алкильную группу. Число атомов углерода в алкильной группе не является конкретно ограниченным. Например, число атомов углерода в ней может составлять от 6 до 18, и более предпочтительно число атомов углерода составляет от 8 до 18. Когда число атомов углерода в алкильной группе составляет менее 6, имеют место случаи, где адгезия к пузырькам становится недостаточной. Между тем, когда число атомов углерода в алкильной группе превышает 18, возникают ситуации, где ухудшается растворимость в воде. Амин может быть любым из первичного амина, вторичного амина, третичного амина, и четвертичного аммония. Соль аминосоединения предпочтительно представляет собой соль додециламина, и более предпочтительно ацетат додециламина.

[0028] Соль аминосоединения предпочтительно следует добавлять, например, в количестве от 1 до 100 г на тонну железной руды. Добавляемое количество соли аминосоединения более предпочтительно составляет от 5 до 20 г на тонну железной руды. В случае, когда добавляемое количество соли аминосоединения составляет менее 1 г на тонну железной руды, количество соли аминосоединения является слишком малым для достаточного отделения и удаления SiО₂, содержащегося в железной руде, приводя к возможности того, что количество содержащейся в железной руде серы не может быть в достаточной мере снижено. Между тем, в случае, когда соль аминосоединения добавляют в количестве, превышающем 100 г на тонну железной руды, количество соли аминосоединения является слишком большим, и существует возможность того, что, напротив, количество содержащейся в железной руде серы не может быть в достаточной мере снижено при флотации.

[0029] Для флотации соединение на основе ксантогената и соль аминосоединения могут быть добавлены по отдельности или добавлены одновременно. Однако предпочтительно их добавляют одновременно.

[0030] Далее приводится разъяснение способа получения железной руды, имеющей сниженное до 0,08% или менее содержание серы, в котором железную руду, содержащую серу в количестве от более 0,08% до 2% или менее, подвергают флотации с использованием соединения на основе ксантогената и соли аминосоединения в качестве коллекторов.

[0031] Сначала в содержащий воду резервуар вносят железную руду, содержащую серу в количестве от более 0,08% до 2% или менее. Железная руда предпочтительно должна быть заблаговременно измельчена до частиц со средним диаметром от около 10 до 250 мкм.

[0032] В отношении концентрации железной руды (обычно называемой концентрацией пульпы, которую рассчитывают с использованием формулы: концентрация пульпы (%) = масса железной руды/масса воды × 100), при более низких значениях ее происходит усиление способности отделять пирротит, но сокращение обрабатываемого количества в расчете на единицу периода времени. Поэтому предпочтительно регулировать концентрацию пульпы на 10% или выше. Хотя более высокие концентрации пульпы приводят к увеличению обрабатываемого количества в расчете на единицу периода времени, чрезмерно повышенные концентрации железной руды обусловливают снижение способности отделять пирротит. Таким образом, концентрацию пульпы предпочтительно регулируют на 70% или менее, более предпочтительно на 60% или менее.

[0033] Значение рН водного раствора в резервуаре, в который была внесена железная руда, является важным фактором, который определяет заряд на поверхности железной руды. В настоящем изобретении предпочтительно регулировать водный раствор на кислую реакцию, в частности, на величину рН водного раствора на 4 или более, и менее 7. Более предпочтительно устанавливать значение рН водного раствора на величину от около 4,5 до 5,5. Для регулирования величины рН водного раствора может быть применен рН-регулятор, такой как водный раствор NaOH или водный раствор серной кислоты.

[0034] Когда регулируют значение рН водного раствора, представляется, что потребуется определенный период времени для изменения заряда поверхности железной руды. Поэтому после начала добавления рН-регулятора рекомендуется выдерживание, например, в течение времени от 10 секунд до 5 минут.

[0035] После того как значение рН водного раствора было отрегулировано, добавляют коллекторы и пенообразователь для проведения флотации.

[0036] В качестве коллекторов применяют соединение на основе ксантогената и соль аминосоединения. Хотя соединение на основе ксантогената и соль аминосоединения могут быть добавлены по отдельности или введены одновременно, предпочтительным является одновременное добавление. Каждый компонент из соединения на основе ксантогената и соли аминосоединения может быть добавлен сразу в заданном количестве, или может быть внесен многочисленными порциями. Однако предпочтительным является добавление многочисленными порциями.

[0037] После того как были добавлены коллекторы обоих типов, может быть внесен пенообразователь. Пенообразователь представляет собой вещество, которое повышает стабильность пузырьков, которые образуются во время флотации, и может быть использован известный продукт. Например, может быть применен метилизобутилкарбинол, метилизобутилкетон, этанол, хвойное масло, «W55 (торговое наименование» от фирмы Huntsman Corp., или тому подобные.

[0038] Описанные выше стадии, то есть стадия введения железной руды в воду, стадия регулирования величины рН водного раствора, стадия добавления коллекторов, и стадия добавления пенообразователя, в совокупности обычно называются кондиционированием.

[0039] Затем, после добавления коллекторов и пенообразователя, внутрь резервуара подают воздушные пузырьки для инициирования флотации.

[0040] Продолжительность подачи пузырьков не является конкретно ограниченной, и может составлять период времени до тех пор, пока S-содержащая часть железной руды не всплывет и не будет удалена, и оставшаяся в воде железная руда не станет иметь содержание серы (S) 0,08% или менее.

[0041] После инициирования флотации пирротит, который всплыл на поверхность воды, может быть извлечен и отделен с использованием скребка.

[0042] Каждый из коллекторов и пенообразователя может быть добавлен многочисленными порциями в процессе флотации.

[0043] Затем введение пузырьков прекращают после флотации, и образец, оставшийся в резервуаре, извлекают и высушивают. Таким образом, получают железную руду, имеющую содержание серы, сниженное до 0,08% или менее.

[0044]

[В отношении пункта (2)]

Поверхность пирротита (FeSx) легко окисляется при контакте с воздухом. При окислении поверхности, поскольку происходит указанная ниже реакция, и окисленный пирротит нельзя отличить от оксида железа (Fe₃О₄), затруднительно отделить его флотацией с использованием коллектора.

FeSx + О₂ → Fe₃О₄ + SО₂

[0045] Таким образом, в настоящем изобретении оксид железа, образовавшийся при окислении, сульфируется (то есть инициируется протекание реакции по направлению, противоположному стрелке в показанной выше реакции), чтобы удалять получающийся этим путем пирротит флотацией, соединение на основе ксантогената используют как коллектор, и в качестве активатора применяют вещество, которое высвобождает ион серы в воде.

[0046] В качестве соединения на основе ксантогената может быть использован известный продукт. Примеры этих соединений приведены выше в разделе (1).

[0047] В качестве вещества, которое высвобождает ион серы в воде, может быть применен, например, по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из сульфида натрия (Na₂S), гидросульфида натрия (NaSH) и тиосульфата натрия (Na₂S₂O₃). Предпочтительным является использование сульфида натрия (Na₂S) или гидросульфида натрия (NaSH).

[0048] Вещество, которое высвобождает ион серы в воде, следует добавлять для флотации предпочтительно в количестве от 10 до 1000 г на тонну железной руды. Более предпочтительно, это количество составляет от 50 до 250 г на тонну железной руды. В случае, где вещество, которое высвобождает ион серы в воде, добавляют в избытке, оно реагирует не только с оксидом железа (Fe₃О₄), образованным при окислении пирротита, но и с оксидом железа, изначально присутствующим как Fe₃О₄ в железной руде, приводя к снижению выхода железной руды, имеющей содержание серы, сниженное до 0,08% или менее.

[0049] Было выяснено, что в случае, где Na₂S или NaSH используют в качестве вещества, которое высвобождает ион серы в воде, эффективным является его добавление в количестве вплоть до 225 г на тонну железной руды. Между тем, в случае, где в качестве вещества, которое высвобождает ион серы в воде, применяют NaSH, также было установлено, что снижению содержания S содействует его добавление даже в количестве 50 г на тонну железной руды.

[0050] Далее приводится разъяснение способа получения железной руды, имеющей содержание серы, сниженное до 0,08% или менее, подверганием железной руды, содержащей серу в количестве от более 0,08% до 2% или менее, флотационной обработке с использованием соединения на основе ксантогената в качестве коллектора, и с использованием вещества, которое высвобождает ион серы в воде, в качестве активатора. Во избежание дублирования описаний, разъяснения, как в вышеуказанном пункте (1), опускаются.

[0051] Стадия добавления железной руды к воде является такой же, как в вышеуказанном пункте (1).

[0052] Затем к водному раствору в резервуар, в который была внесена железная руда, добавляют вещество, которое высвобождает ион серы в воде, в качестве активатора. В отношении добавления вещества, которое высвобождает ион серы в воде, реакция на поверхности железной руды требует определенного периода времени. Поэтому после начала добавления вещества, которое высвобождает ион серы в воде, рекомендуется выдерживание, например, в течение времени от 10 секунд до 5 минут.

[0053] После добавления активатора добавляют рН-регулятор для корректирования величины рН водного раствора таким же образом, как в вышеуказанном пункте (1).

[0054] После того как было отрегулировано значение рН водного раствора, добавляют коллектор и пенообразователь для проведения флотации. В качестве коллектора используют соединение на основе ксантогената, и могут быть применены соединения, примеры которых приведены выше в разделе (1). В качестве пенообразователя может быть использован известный продукт, и могут быть применены вещества, примеры которых указаны выше в разделе (1).

[0055] После добавления коллектора и пенообразователя проводят флотацию с подачей воздушных пузырьков внутрь резервуара, и образец, оставшийся в резервуаре, извлекают и высушивают таким же путем, как в вышеуказанном пункте (1). Полученная таким образом железная руда имеет содержание серы, сниженное до 0,08% или менее.

[0056]

[В отношении пункта (3)]

В вышеуказанном пункте (3) используют в комбинации коллекторы (то есть соединение на основе ксантогената и соль аминосоединения) и активатор (то есть вещество, которое высвобождает ион серы в воде). С использованием соединения на основе ксантогената, соли аминосоединения и вещества, которое высвобождает ион серы в воде, может быть повышена степень удаления серы, и тем самым может быть дополнительно сокращено количество серы, содержащейся в железной руде.

[0057] Далее приводится разъяснение способа получения железной руды, имеющей содержание серы, сниженное до 0,08% или менее, подверганием железной руды, содержащей серу в количестве от более 0,08% до 2% или менее, флотационной обработке с использованием соединения на основе ксантогената и соли аминосоединения в качестве коллекторов, и с использованием вещества, которое высвобождает ион серы в воде, в качестве активатора. Во избежание дублирования описаний, разъяснения, как в вышеуказанных пунктах (1) или (2), опускаются.

[0058] Железную руду добавляют к воде таким же способом, как в вышеуказанном пункте (1). После этого к водному раствору в резервуаре, в который была внесена железная руда, добавляют вещество, которое высвобождает ион серы в воде, в качестве активатора, таким же образом, как в вышеуказанном пункте (2).

[0059] После добавления активатора к водному раствору добавляют рН-регулятор таким же путем, как в вышеуказанном пункте (1).

[0060] После того как было отрегулировано значение рН водного раствора, добавляют коллекторы и пенообразователь для проведения флотации. В качестве коллекторов используют соединение на основе ксантогената и соль аминосоединения, как в вышеуказанном пункте (1). В качестве пенообразователя может быть использован известный продукт, и могут быть применены компоненты, примеры которых приведены выше в разделе (1).

[0061] После добавления коллекторов и пенообразователя проводят флотацию, для чего пропускают воздушные пузырьки внутри резервуара, и образец, оставшийся в резервуаре, извлекают и высушивают таким же путем, как в вышеуказанном пункте (1). Полученная таким образом железная руда имеет содержание серы, сниженное до 0,08% или менее.

[0062] Типы флотационных установок, для которых применимы такие агенты, не являются конкретно ограниченными, и может быть применена флотационная установка типа Agitair (производства фирмы CMT Co., Ltd., и т.д.), флотационная установка типа Kyoto-University, флотационная установка колонного типа, или тому подобные.

[0063] Настоящее изобретение будет разъяснено ниже более подробно со ссылкой на Примеры. Однако настоящее изобретение никоим образом не должно толковаться как ограниченное нижеследующими Примерами, и, разумеется, оно может быть надлежащим путем модифицировано для выполнения в пределах области, соответствующей описанной выше и ниже сущности. Все такие модификации включены в техническую область настоящего изобретения.

Примеры

[0064]

(Экспериментальный Пример 1)

В Экспериментальном Примере 1 железную руду подвергали флотации с использованием соединения на основе ксантогената и соли аминосоединения в качестве коллекторов, и с применением флотационной установки типа Kyoto-University. Конкретные разъяснения будут приведены ниже.

[0065] Сначала приготовили замороженную железную руду, содержащую серу в виде примеси (содержащую пирротит железную руду) в количестве 180 г. Обоснование применения замороженной руды состоит в том, чтобы свести к минимуму окисление поверхности пирротита. Приготовленная содержащая пирротит железная руда имела частицы со средним диаметром около 30 мкм (диаметр 50% частиц).

[0066] Приготовленную содержащую пирротит железную руду оттаяли, и определили количество воды, присутствующей в содержащей пирротит железной руде. В результате было найдено количество около 20 г. Поэтому было показано, что замороженная содержащая пирротит железная руда включала пирротит в количестве 160 г, в расчете на сухую массу.

[0067] Компонентный состав содержащей пирротит железной руды показан ниже в Таблице 1. В Таблице 1 «T.Fe» означает общее количество Fe, и «T.S» означает общее количество S. Как очевидно из Таблицы 1, можно видеть, что приготовленная содержащая пирротит железная руда содержала 0,29% серы.

[0068]

[Таблица 1]

Железная руда Компонентный состав (% по массе) T.Fe SiО₂ TiО₂ Al₂О₃ T.S 69,9 0,97 0,38 1,31 0,29

[0069] Затем приготовленную замороженную содержащую пирротит железную руду добавили к 360 г воды, с последующим перемешиванием. После перемешивания измерили значение рН водного раствора, и нашли его составляющим около 6.

[0070] Затем добавили серную кислоту, имеющую концентрацию, отрегулированную до 0,1 моль/л, чтобы скорректировать значение рН водного раствора до 5. Корректирование величины рН проводили добавлением серной кислоты в течение периода времени 3 минут.

[0071] Затем приготовили водный раствор, содержащий соединение на основе ксантогената, и добавили к водному раствору, имеющему скорректированное значение рН. Более конкретно, в качестве соединения на основе ксантогената использовали амилксантогенат калия производства фирмы Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. Для получения водного раствора амилксантогената калия добавляли амилксантогенат калия в количестве 180 мг к 50 мл воды. Отобрали порцию этого водного раствора объемом 2 мл и добавили к водному раствору, имеющему скорректированное значение рН, с последующим выдерживанием в течение 1 минуты. Добавление 2 мл водного раствора амилксантогената калия означает, что используется масса амилксантогената калия, соответствующая примерно 45 г на тонну содержащей пирротит железной руды.

[0072] Затем приготовили водный раствор, содержащий соль аминосоединения, и дополнительно добавили к водному раствору, к которому был добавлен водный раствор амилксантогената калия. Более конкретно, в качестве соли аминосоединения использовали ацетат додециламина производства фирмы Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. Ацетат додециламина добавляли в количестве 16 мг к 50 мл воды для получения водного раствора ацетата додециламина. Отобрали порцию этого водного раствора объемом 2 мл и добавили к водному раствору, к которому был добавлен водный раствор амилксантогената калия. Масса использованного ацетата додециламина рассчитана так, чтобы соответствовать примерно 4 г на тонну содержащей пирротит железной руды.

[0073] После добавления водного раствора ацетата додециламина добавили 0,008 г (две капли из кончика инъекционной иглы) пенообразователя, с последующим выдерживанием в течение 1 минуты. В качестве пенообразователя применяли «W55 (торговое наименование» производства фирмы Huntsman Corp. После выдерживания водный раствор перемешивали в резервуаре и, одновременно с этим, подавали воздух для проведения флотации. В результате, в начале флотации, пузырьки, захватившие пирротит, поднимались к верхней поверхности внутри резервуара. Тем самым эти пузырьки были удалены скребком.

[0074] Спустя 6 минут, 12 минут, 18 минут и 24 минуты после начала флотации (а именно, с интервалами в 6 минут) добавляли по 2 мл водного раствора амилксантогената калия и по 2 мл водного раствора ацетата додециламина, и также продолжали удаление пузырьков. Таким образом, амилксантогенат калия, который был добавлен, соответствовал количеству около 225 г на тонну содержащей пирротит железной руды, тогда как ацетат додециламина, который был добавлен, соответствовал количеству около 20 г на тонну содержащей пирротит железной руды.

[0075] По истечении 30 минут после начала флотации прекратили перемешивание и подачу воздуха. После остановки флотации оставшийся в резервуаре образец извлекли, высушили, и затем подвергли химическому анализу для определения количества серы, содержащейся в образце. В результате, было найдено количество серы, составляющее 0,04%.

[0076] Эти результаты показали, что количество серы, присутствующей в содержащей пирротит железной руде, может быть снижено от 0,29% до 0,04% проведением флотации с использованием соединения на основе ксантогената и соли аминосоединения в комбинации в качестве коллекторов.

[0077]

(Экспериментальный Пример 2)

В Экспериментальном Примере 2 проводили флотацию с использованием соединения на основе ксантогената в качестве коллектора, и с применением вещества, которое высвобождает ион серы в воде, в качестве активатора. Конкретные разъяснения будут приведены ниже.

[0078] Такую же замороженную содержащую пирротит железную руду, как использованная в Экспериментальном Примере 1, приготовили в количестве 180 г. Ее добавили к 360 г воды, с последующим перемешиванием.

[0079] Затем приготовили водный раствор, содержащий NaSH, в качестве вещества, которое высвобождает ион серы в воде (активатора), и добавили к водному раствору, который перемешивали. Более конкретно, в качестве вещества, которое высвобождает ион серы в воде (активатора), применяли NaSH производства фирмы Nacalai Tesque, Inc. Для приготовления водного раствора NaSH добавляли NaSH в количестве 180 мг к 50 мл воды, и отобрали порцию этого водного раствора объемом 2 мл, и добавили к водному раствору, который перемешивали, с последующим выдерживанием в течение 2,5 минут.

[0080] Затем таким же путем, как в Экспериментальном Примере 1, добавили серную кислоту, чтобы скорректировать значение рН водного раствора до 5. Корректирование величины рН проводили добавлением серной кислоты в течение периода времени 5 минут.

[0081] Затем таким же путем, как в Экспериментальном Примере 1, приготовили водный раствор амилксантогената калия, и добавили к водному раствору, имеющему скорректированное значение рН. После добавления водного раствора амилксантогената калия смесь выдерживали в течение 1 минуты.

[0082] После добавления водного раствора амилксантогената калия добавили пенообразователь, с последующим выдерживанием в течение 1 минуты, таким же образом, как в Экспериментальном Примере 1. После выдерживания проводили флотацию таким же путем, как в Экспериментальном Примере 1.

[0083] Спустя 6 минут, 12 минут, 18 минут и 24 минуты после начала флотации (а именно, с интервалами в 6 минут) добавляли по 2 мл водного раствора амилксантогената калия, и также продолжали удаление пузырьков. Таким образом, амилксантогенат калия, который был добавлен, соответствовал количеству около 225 г на тонну содержащей пирротит железной руды.

[0084] По истечении 30 минут после начала флотации прекратили перемешивание и подачу воздуха. После остановки флотации оставшийся в резервуаре образец извлекли, высушили, и затем подвергли химическому анализу для определения количества серы, содержащейся в образце. В результате, было найдено количество серы, составляющее 0,06%.

[0085] Эти результаты показали, что количество серы, присутствующей в содержащей пирротит железной руде, может быть снижено от 0,29% до 0,06% проведением флотации с использованием соединения на основе ксантогената в качестве коллектора, и с использованием вещества, которое высвобождает ион серы в воде, такого как NaSH, в качестве активатора.

[0086]

(Экспериментальный Пример 3)

В Экспериментальном Примере 3 флотацию проводили в таких же условиях, как в Экспериментальном Примере 2, за исключением того, что вместо применения NaSH использовали Na₂S в качестве вещества, которое высвобождает ион серы в воде (активатора). А именно, в Экспериментальном Примере 3 в качестве вещества, которое высвобождает ион серы в воде (активатора), приготовили Na₂S производства фирмы Nacalai Tesque, Inc. Для приготовления водного раствора Na₂S добавляли Na₂S в количестве 180 мг к 50 мл воды. Отобрали порцию этого водного раствора объемом 2 мл, и добавили к водному раствору, который перемешивали, с последующим выдерживанием в течение 2,5 минут, как в Экспериментальном Примере 2.

[0087] Затем таким же путем, как в Экспериментальном Примере 2, добавили серную кислоту, чтобы скорректировать значение рН водного раствора до 5, добавили водный раствор амилксантогената калия, и затем добавили пенообразователь. Затем выполняли флотацию.

[0088] После флотации оставшийся в резервуаре образец извлекли, высушили, и затем подвергли химическому анализу для определения количества серы, содержащейся в образце. В результате, было найдено количество серы, составляющее 0,06%.

[0089] Эти результаты показали, что количество серы, присутствующей в содержащей пирротит железной руде, может быть снижено от 0,29% до 0,06% проведением флотации с использованием соединения на основе ксантогената в качестве коллектора, и с использованием вещества, которое высвобождает ион серы в воде, такого как Na₂S, в качестве активатора.

[0090]

(Экспериментальный Пример 4)

В Экспериментальном Примере 4 флотацию проводили в таких же условиях, как в Экспериментальном Примере 2, за исключением того, что количество используемого водного раствора NaSH уменьшили до 0,5 мл, вместо 2 мл. А именно, в Экспериментальном Примере 4, 180 мг NaSH добавили к 50 мл воды для приготовления водного раствора NaSH, и отобрали порцию этого водного раствора объемом 0,5 мл, и, как в Экспериментальном Примере 2, добавили к водному раствору, который перемешивали, с последующим выдерживанием в течение 2,5 минут.

[0091] Затем таким же путем, как в Экспериментальном Примере 2, добавили серную кислоту, чтобы скорректировать значение рН водного раствора до 5, добавили водный раствор амилксантогената калия, и затем добавили пенообразователь. Затем выполняли флотацию.

[0092] После флотации оставшийся в резервуаре образец извлекли, высушили, и затем подвергли химическому анализу для определения количества серы, содержащейся в образце. В результате, было найдено количество серы, составляющее 0,07%.

[0093] Сравнение между результатами Экспериментального Примера 4 и результатами Экспериментального Примера 2 показало, что, даже когда количество вещества, которое высвобождает ион серы в воде, которое применяли в качестве активатора, такого как NaSH, уменьшено до 0,5 мл, количество серы, присутствующей в содержащей пирротит железной руде, может быть снижено до 0,08% или менее.

[0094]

(Экспериментальный Пример 5)

В Экспериментальном Примере 5 флотацию проводили с использованием соединения на основе ксантогената и соли аминосоединения в качестве коллекторов, и с использованием NaSH в качестве вещества, которое высвобождает ион серы в воде (активатора). Конкретные разъяснения будут приведены ниже.

[0095] Такую же замороженную содержащую пирротит железную руду, как использованная в Экспериментальном Примере 1, приготовили в количестве 180 г. Ее добавили к 360 г воды, с последующим перемешиванием.

[0096] Затем водный раствор, содержащий NaSH, в качестве вещества, которое высвобождает ион серы в воде (активатора), приготовили, как в Экспериментальном Примере 2, и добавили к водному раствору, который перемешивали.

[0097] Затем таким же путем, как в Экспериментальном Примере 1, добавили серную кислоту, чтобы скорректировать значение рН водного раствора до 5. Корректирование величины рН проводили добавлением серной кислоты в течение периода времени 5 минут.

[0098] Затем таким же путем, как в Экспериментальном Примере 1, приготовили водный раствор амилксантогената калия, и добавили к водному раствору, имеющему скорректированное значение рН. После добавления водного раствора амилксантогената калия смесь выдерживали в течение 1 минуты.

[0099] Затем таким же путем, как в Экспериментальном Примере 1, приготовили водный раствор ацетата додециламина, и дополнительно добавили к водному раствору, к которому был добавлен водный раствор амилксантогената калия, и добавили пенообразователь, для проведения флотации.

[0100] После флотации оставшийся в резервуаре образец извлекли, высушили, и затем подвергли химическому анализу для определения количества серы, содержащейся в образце. В результате, было найдено количество серы, составляющее 0,03%.

[0101] Эти результаты показали, что с использованием соединения на основе ксантогената и соли аминосоединения в комбинации, и дополнительно с применением вещества, которое высвобождает ион серы в воде (активатора), может быть достигнуто еще большее сокращение содержания серы, по сравнению с ситуацией, где соединение на основе ксантогената применяют в комбинации либо с солью аминосоединения, либо с веществом, которое высвобождает ион серы в воде (активатором), и количество серы, присутствующей в содержащей пирротит железной руде, может быть снижено от 0,29% до 0,03%.

[0102]

(Экспериментальный Пример 6)

В Экспериментальном Примере 6 флотацию проводили в таких же условиях, за исключением того, что количество ацетата додециламина, использованного в Экспериментальном Примере 1, увеличили до 45 мг. А именно, в Экспериментальном Примере 6 45 мг ацетата додециламина добавили к 50 мл воды для приготовления водного раствора ацетата додециламина, и отобрали порцию этого водного раствора объемом 2 мл, и, как в Экспериментальном Примере 1, добавили к водному раствору, к которому был добавлен водный раствор амилксантогената калия. Масса использованного ацетата додециламина рассчитана соответствующей примерно 55 г на тонну содержащей пирротит железной руды.

[0103] После флотации оставшийся в резервуаре образец извлекли, высушили, и затем подвергли химическому анализу для определения количества серы, содержащейся в образце. В результате, было найдено количество серы, составляющее 0,07%.

[0104] Сравнением результатов Экспериментального Примера 6 и результатов Экспериментального Примера 1 показано следующее. В любом случае количество серы, содержащейся в полученном в конечном итоге образце, могло быть снижено до 0,08% или менее. Однако уменьшение количества серы до 0,08% или менее могло быть достигнуто с использованием соли аминосоединения в количестве около 20 г на тонну содержащей пирротит железной руды, как в Экспериментальном Примере 1, вместо применения соли аминосоединения в количестве около 55 г на тонну содержащей пирротит железной руды, как в Экспериментальном Примере 6.

[0105]

(Экспериментальный Пример 7)

В Экспериментальном Примере 7 флотацию проводили в таких же условиях, за исключением того, что вместо ацетата додециламина, использованного в Экспериментальном Примере 1, применяли Acetamin 24 (торговое наименование) производства фирмы Kao Corporation. А именно, в Экспериментальном Примере 7 в качестве соли аминосоединения использовали Acetamin 24 производства фирмы Kao Corporation. Acetamin 24 представляет собой смесь солей аминосоединений, имеющих углеводородную группу с 8-18 атомами углерода. Для приготовления водного раствора продукта Acetamin 24 добавляли Acetamin 24 в количестве 32 мг к 50 мл воды, и отобрали порцию этого водного раствора объемом 1 мл, и, как в Экспериментальном Примере 1, добавили к водному раствору, к которому был добавлен водный раствор амилксантогената калия. Количество добавленного продукта Acetamin 24 рассчитано соответствующим примерно 10 г на тонну содержащей пирротит железной руды.

[0106] После флотации оставшийся в резервуаре образец извлекли, высушили, и затем подвергли химическому анализу для определения количества серы, содержащейся в образце. В результате, было найдено количество серы, составляющее 0,07%.

[0107] Сравнение результатов Экспериментального Примера 7 и результатов Экспериментального Примера 1 показало следующее. В любом случае количество серы, содержащейся в полученном в конечном итоге образце, могло быть снижено до 0,08% или менее. Однако количество серы, содержащейся в образце, могло быть снижено до 0,08% или менее, даже когда смесь солей аминосоединений, такую как Acetamin 24, использовали вместо чистого продукта в качестве соли аминосоединения, как в Экспериментальном Примере 1.

[0108]

(Экспериментальный Пример 8)

В Экспериментальном Примере 8 флотацию проводили в таких же условиях, как в Экспериментальном Примере 1, за исключением того, что значение рН водного раствора регулировали на 6,5. А именно, в Экспериментальном Примере 8 для корректирования величины рН водного раствора до 6,5 добавляли серную кислоту, имеющую концентрацию, отрегулированную до 0,1 моль/л, как в Экспериментальном Примере 1. После этого, таким же путем, как в Экспериментальном Примере 1, добавляли водный раствор амилксантогената калия и водный раствор ацетата додециламина, и затем добавляли пенообразователь для проведения флотации.

[0109] После флотации оставшийся в резервуаре образец извлекли, высушили, и затем подвергли химическому анализу для определения количества серы, содержащейся в образце. В результате, было найдено количество серы, составляющее 0,076%.

[0110] Сравнением результатов Экспериментального Примера 8 с результатами Экспериментального Примера 1 обнаружено следующее. В любом случае количество серы, содержащейся в полученном в конечном итоге образце, могло быть снижено до 0,08% или менее. Однако образец имел слегка более высокую концентрацию серы, когда значение рН водного раствора было несколько более высоким, как в Экспериментальном Примере 8.

[0111]

(Экспериментальный Пример 9)

В Экспериментальном Примере 9 флотацию, как в Экспериментальном Примере 1, проводили с использованием только соединения на основе ксантогената в качестве коллектора. А именно, в Экспериментальном Примере 9 серную кислоту, имеющую концентрацию, отрегулированную до 0,1 моль/л, добавляли для корректирования величины рН водного раствора до 5, как в Экспериментальном Примере 1. После этого добавляли водный раствор амилксантогената калия, без добавления водного раствора ацетата додециламина, и затем добавляли пенообразователь для проведения флотации. Водный раствор амилксантогената калия добавляли в течение периода времени 1 минуты.

[0112] После флотации оставшийся в резервуаре образец извлекли, высушили, и затем подвергли химическому анализу для определения количества серы, содержащейся в образце. В результате, было найдено количество серы, составляющее 0,10%.

[0113] Эти результаты показали, что в случае, где только соединение на основе ксантогената, такое как амилксантогенат калия, используют в качестве коллектора в таком же количестве, как в Экспериментальном Примере 1, количество серы, содержащейся в содержащей пирротит железной руде, не может быть снижено до 0,08% или менее.

[0114]

(Экспериментальный Пример 10)

В Экспериментальном Примере 10 флотацию, как в Экспериментальном Примере 1, проводили с использованием только соли аминосоединения в качестве коллектора. А именно, в Экспериментальном Примере 10 серную кислоту, имеющую концентрацию, отрегулированную до 0,1 моль/л, добавляли для корректирования величины рН водного раствора до 5, как в Экспериментальном Примере 1. После этого, без добавления водного раствора амилксантогената калия, добавляли водный раствор ацетата додециламина, и затем добавляли пенообразователь для проведения флотации. После добавления водного раствора ацетата додециламина смесь выдерживали в течение 1 минуты.

[0115] После флотации оставшийся в резервуаре образец извлекли, высушили, и затем подвергли химическому анализу для определения количества серы, содержащейся в образце. В результате, было найдено количество серы, составляющее 0,13%.

[0116] Эти результаты показали, что в случае, где в качестве коллектора используют только соль аминосоединения, такую как ацетат додециламина, количество серы, содержащейся в содержащей пирротит железной руде, не может быть снижено до 0,08% или менее.

[0117] В то время как настоящее изобретение было описано подробно и со ссылкой на конкретные варианты его осуществления, квалифицированному специалисту в этой области технологии будет понятно, что разнообразные изменения и модификации могут быть сделаны в нем без выхода за пределы смысла и области настоящего изобретения.

Настоящая заявка основана на Японской патентной заявке, поданной 27 июня 2013 года (Заявка № 2013-134905), и ее полное содержание включено здесь ссылкой.

Изобретение относится к способу обессеривания железной руды. Согласно способу, железную руду, содержащую серу в количестве свыше 0,08%, но не более 2%, подвергают флотации, с получением железной руды, в которой содержание серы было снижено до 0,08% или менее. Во время процесса флотации (1) соединение на основе ксантогената и соль аминосоединения используют в качестве коллекторов, (2) соединение на основе ксантогената применяют в качестве коллектора, и вещество, которое высвобождает ион серы в воде, используют в качестве активатора, или (3) соединение на основе ксантогената и соль аминосоединения используют в качестве коллекторов, и вещество, которое высвобождает ион серы в воде, используют в качестве активатора. Способ позволяет использовать низкокачественные железные руды и получать малосернистые железные руды с содержанием серы менее 0,08%. 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил., 10 пр.

1. Способ получения железной руды с содержанием серы до 0,08% или менее, в котором железную руду, содержащую серу в количестве более 0,08% и не более 2%, подвергают флотации, при этом во время флотации

(1) используют соединение на основе ксантогената и соли аминосоединения в качестве коллекторов, причем

(2) при использовании соединения на основе ксантогената в качестве коллектора и вещество, которое высвобождает ион серы в воде, используют в качестве активатора, или

(3) при использовании соединения на основе ксантогената и соли аминосоединения в качестве коллекторов и вещество, которое высвобождает ион серы в воде, используют в качестве активатора.

2. Способ по п.1, в котором соединение на основе ксантогената и соль аминосоединения добавляют одновременно.

3. Способ по п.1, в котором в качестве вещества, которое высвобождает ион серы в воде, используют по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из сульфида натрия, гидросульфида натрия и тиосульфата натрия.

4. Способ по п.2, в котором в качестве вещества, которое высвобождает ион серы в воде, используют по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из сульфида натрия, гидросульфида натрия и тиосульфата натрия.

5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором флотацию проводят при величине рН в диапазоне от 4 или более и до менее 7.