Применение оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью в качестве флотореагента для обогащения калийных руд Российский патент 2020 года по МПК B03D1/02 B03D101/02 B03D103/10 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к флотационным методам обогащения, и может быть использовано при переработке калийных руд.

Калийные руды являются смесью полезного минерала - сильвина (KCl), породообразующего минерала галита (NaCl) и водонерастворимых глинисто-карбонатных минералов (нерастворимого остатка - Н.О.). Глинисто-карбонатные примеси легко шламуются в жидкой фазе (насыщенном солевом растворе KCl-NaCl-H₂O), активно сорбируют катионный собиратель - амин и ухудшают флотируемость сильвина. Для устранения отрицательного действия глинисто-карбонатных шламов на флотацию хлористого калия проводится обесшламливание измельченной руды. Обесшламливание осуществляется флотационным методом с выделением глинистых шламов в пенный продукт. Для флотации шламов применяются флокулянт (полиакриламид) и реагент-собиратель.

Известно использование в качестве реагента-собирателя оксиэтилированных жирных кислот (ОЖК) (Титков С.Н., Мамедов А.И., Соловьев Е.И. Обогащение калийных руд М.: Недра, 1982).

Известно применение в качестве реагента-собирателя оксиэтилированных фенолов-реагентов ОП-4, ОП-6, ОП-10 (Титков С.Н. Мамедов А.И., Соловьев Е.И. Обогащение калийных руд. М.: Недра, 1982 стр. 95-96). Реагенты ОП-4, ОП-7 и ОП-10 являются продуктами взаимодействия моно- и диалкилфенолов с длиной углеводородного радикалов C₈-C₁₀ (может быть один или два) и количеством оксиэтильных групп от 2 до 11. (Справочник по обогащению руд. Основные процессы. М.: Недра 1983, стр. 278-279).

Известно применение в качестве собирателя при флотационном обесшламливании оксиэтилированных аминов. В частности, известный способ предусматривает измельчение руды, флотационное ее обесшламливание с выделением в шламовый продукт содержащихся в руде водонерастворимых глинисто-карбонатных примесей, и последующую флотацию хлористого калия. В качестве собирателя при флотационном обесшламливании используют оксиэтилированные амины с количеством оксиэтильных групп от 15 до 50 (Патент RU 2278739, 2006).

Известно применение в качестве собирателя для флотации шламов оксиэтилированных алкилфенолов с длиной углеводородного радикала C₂ и количеством оксиэтильных групп в радикале 12-20, получаемые на основе тримеров пропилена. Способ включает измельчение руды, обработку руды флокулянтом и реагентом-собирателем, флотацию шламов, флотацию хлористого калия с применением в качестве собирателя первичных алифатических аминов. (Патент RU 2165797, 2001).

Известно соединение четвертичной гидразиниевой соли (торговое название "Гидразекса-2») применяется виде водной эмульсии "Гидразекса-2" в качестве реагента-собирателя при флотации силикатных и карбонатных минералов из калийсодержащих руд. (Патент RU 2123893, 1998).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ обогащения калийных руд путем измельчения руды, обработку руды флокулянтом, реагентом-собирателем, флотацию шламов и флотацию хлористого калия. В качестве реагента-собирателя для флотации шламов используют полиоксиэтиленгликолевые эфиры моноалкилфенолов, имеющие 8-14 атомов углерода в алкильной группе, с количеством оксиэтильных групп в радикале 20-30 (Патент RU 2237521, 2004).

Недостатками известных способов являются недостаточно высокая эффективность извлечения в пенный продукт шламовой флотации содержащихся в калийных рудах водонерастворимых примесей (нерастворимого остатка - н.о.), повышенные потери хлористого калия с пенным продуктом флотации шламов и, как следствие этого, ухудшение показателей последующей флотации сильвина.

Основная задача изобретения заключается в расширении сырьевой базы при высокой эффективности процессов флотации при обогащении калийных руд замещенными фенолами.

Поставленная задача решается применением в процессе флотации реагентов–собирателей (флотореагентов), получаемых оксиэтилированием жидкости скорлупы орехов кешью (далее по тексту -ЖСОК). В частности, в качестве эффективных реагентов для флотации могут быть использованы следующие продукты со степенью оксиэтилирования от 1 до 100: натуральная ЖСОК, декарбоксилированная ЖСОК, анакардиновая кислота, карданол, кардол, метилкардол, а также резидол, представляющий собой кубовый остаток вакуумной перегонки ЖСОК.

Заявляемый флотореагент относится к замещенным фенолам. Структурные формулы оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью: A - оксиэтилированный карданол, B - оксиэтилированный кардол, C – оксиэтилированная анакардиновая кислота, D - оксиэтилированный метилкардол:

Заявляемые реагенты-собиратели (флотореагенты) могут быть идентифицированы также по ИК спектрам. Например, ИК спектр оксиэтилированного карданола (Рис. 1) содержит полосы поглощения (3474 см^-1, 2882 см^-1, 2695 см^-1, 1584 см^-1, 1468 см^-1, 1412 см^-1, 1360 см^-1, 1344 см^-1, 1279 см^-1, 1234 см^-1,1148 см^-1, 1115 см^-1,1061 см^-1, 988 см^-1, 947 см^-1, 843 см^-1, 781 см^-1, 696 см^-1, 530 см^-1). Карданол (химическая формула-HO-C₆H₄-C₁₅H_31-2n, где n – число двойных связей в алкильном заместителе) получают экстракцией или термической обработкой скорлупы орехов кешью (Anacardium occidentale) и производят в промышленном масштабе преимущественно в виде смеси алкилфенолов с насыщенной боковой цепью (5,4 масс. %), ненасыщенной боковой цепью, содержащей одну двойную связь (48,5 масс.%), ненасыщенной боковой цепью, содержащей две двойных связи (16.8 масс.%), ненасыщенной боковой цепью, содержащей три двойные связи (29,3 масс.%). Карданол представляет собой смесь алкилфенолов, состоящую преимущественно из 3-пентадецилфенола, 3-(8(Z)-пентадеценил)фенола, 3-(8(Z),11(Z)-пентадекадиенил)фенола и 3-(8(Z),11(Z),14-пентадекатриенил)фенола.

Натуральная жидкость скорлупы орехов кешью (далее по тексту ЖСОК-Н) - жидкость, полученная холодной экстракцией или выжимкой скорлупы орехов кешью. ЖОСК–Н содержит 60-75% анакардиновой кислоты (I), 15-25% кардола (II) и 3-5% карданола (III) и 1-2% 2-метилкардола (IV).

Декарбоксилированная ЖСОК (далее по тексту ЖСОК-Д) получается путем термической обработки ЖСОК-Н. При термической обработке, происходит декарбоксилирование анакардиновой кислоты, в результате чего получается карданол. Остальные компоненты ЖСОК-Н при этом не изменяются.

Заявляемое изобретение реализуется через известный способ флотационного обогащения калийных руд, включающий измельчение руды, обработку руды флокулянтом, реагентом-собирателем, флотацию шламов и флотацию хлористого калия, при этом в качестве реагента-собирателя для флотации шламов используют оксиэтилированную ЖСОК-Н, оксиэтилированную ЖСОК-Д, оксиэтилированную анакардиновую кислоту, оксиэтилированный карданол, оксиэтилированный кардол, оксиэтилированный метилкардол и оксиэтилированный резидол со степенью оксиэтилирования от 1 до 100.

Отличием предлагаемого способа флотационного обогащения калийных руд от наиболее близкого аналога, является использование в качестве флотореагента-собирателя оксиэтилированной ЖСОК-Н или оксиэтилированной ЖСОК-Д или оксиэтилированной анакардиновой кислоты или оксиэтилированного карданола или оксиэтилированного кардол, или оксиэтилированного метилкардола или оксиэтилированного резидола со степенью оксиэтилирования от 1 до 100.

Заявляемый способ флотационного обогащения калийных руд осуществлен в лабораторных условиях на сильвинитовой руде (крупность 0,63 мм, содержание KCl 30,2%, н.о. 4,6%) для всех нижеприведенных примеров. При флотации шламов в качестве флокулянта использовали полиакриламид марки “Аккофлок А-110” (производства Японии, Mitsui Cytec Ltd.). После проведения шламовой флотации осуществляют флотацию сильвина (хлористого калия) известными способами (контрольные примеры) с применением, например, в качестве собирателя первичных алифатических аминов.

Жидкая фаза флотации - насыщенный раствор (маточный раствор) плотностью 1,235 г/см³ готовили в лабораторных условиях на основе сильвинитовой руды.

Осуществление предлагаемого способа флотационного обогащения калийных руд иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.

Пример 1 (по прототипу)

Флотационное обесшламливание калийной руды осуществляли с применением в качестве реагента-собирателя полиоксиэтиленгликолевого эфира моноалкилфенола на основе олефиновой фракции C₈ с количеством оксиэтильных групп в радикале 20. Расход флокулянта – 15 г/тн руды, расход реагента-собирателя 20 г/тн руды.

Результаты приведены в таблице 1.

Пример 2– (по прототипу)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют полиоксиэтиленгликолевый эфир моноалкилфенола на основе тримеров пропилена с количеством оксиэтильных групп в радикале 25. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 3 – (по прототипу)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют полиоксиэтиленгликолевый эфир моноалкилфенола на основе олефиновой фракции С14 с количеством оксиэтильных групп в радикале 30. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 4 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированный карданол со степенью оксиэтилирования 1. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 5 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированный карданол со степенью оксиэтилирования 5. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 6 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированный карданол со степенью оксиэтилирования 10. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 7 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированный карданол со степенью оксиэтилирования 20. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 8 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированный карданол со степенью оксиэтилирования 30. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 9 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированный карданол со степенью оксиэтилирования 40. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 10 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированный карданол со степенью оксиэтилирования 50. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 11 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированный карданол со степенью оксиэтилирования 75. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 12 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированный карданол со степенью оксиэтилирования 100. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 13 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированную ЖСОК-Н со степенью оксиэтилирования 40. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 14 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированную ЖСОК-Д со степенью оксиэтилирования 40. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 15 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированную анакардиновую кислоту со степенью оксиэтилирования 40. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 16 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как это описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированный кардол со степенью оксиэтилирования 40. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 17 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как это описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированный метилкардол со степенью оксиэтилирования 40. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 18 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как это описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированный резидол со степенью оксиэтилирования 40. Результаты приведены в таблице 1.

Из представленных в таблице 1 данных видно, что применение реагента-собирателя по изобретению (примеры №№ 4-18) является эффективным, все представленные реагенты- собиратели со степенью оксиэтилирования 1-100 могут быть использованы в процессе флотационного обогащения калийных руд. При использовании заявляемых реагентов-собирателей в процессе флотации шламов снижаются потери хлористого калия в шламы за счет уменьшения его извлечения в пенный продукт, а также увеличивается извлечение н.о. в пенный продукт, что уменьшает количество нежелательных примесей на стадии сильвинитовой флотации. При этом наиболее предпочтительны флотореагенты на основе оксиэтилированных ЖСОК-Д, карданола, кардола и метилкардола. Самыми предпочтительными являются флотореагенты на основе ЖСОК-Д, оксиэтилированного карданола со степенью оксиэтилирования 30-50, при использовании которых наиболее эффективно снижаются потери хлористого калия в шламы, а также увеличивается извлечение нерастворимого остатка (н.о.).

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к флотационным методам обогащения, и может быть использовано при переработке калийных руд. Применение оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью со степенью оксиэтилирования от 1 до 100 в качестве флотореагента для обогащения калийных руд. В качестве оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью используют карданол, натуральную жидкость скорлупы орехов кешью, декарбоксилированную жидкость скорлупы орехов кешью, анакардиновую кислоту, метилкардол, резидол. Степень оксиэтилирования предпочтительно составляет от 30 до 50. Технический результат - снижение потерь хлористого калия в шламы за счет уменьшения его извлечения в пенный продукт и увеличение извлечения нерастворимого остатка в пенный продукт, что уменьшает количество нежелательных примесей на стадии сильвинитовой флотации. 7 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Применение оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью со степенью оксиэтилирования от 1 до 100 в качестве флотореагента для обогащения калийных руд.

2. Применение по п. 1, отличающееся тем, что в качестве оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью используют карданол.

3. Применение по п. 1, отличающееся тем, что в качестве оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью используют натуральную жидкость скорлупы орехов кешью.

4. Применение по п. 1, отличающееся тем, что в качестве оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью используют декарбоксилированную жидкость скорлупы орехов кешью.

5. Применение по п. 1, отличающееся тем, что в качестве оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью используют анакардиновую кислоту.

6. Применение по п. 1, отличающееся тем, что в качестве оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью используют метилкардол.

7. Применение по п. 1, отличающееся тем, что в качестве оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью используют резидол.

8. Применение по п. 1, отличающееся тем, что степень оксиэтилирования составляет предпочтительно от 30 до 50.