СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕНООБРАЗУЮЩИХ КОМПОЗИЦИЙ ФЛОТОРЕАГЕНТОВ ДЛЯ ФЛОТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ РУД Российский патент 2022 года по МПК B03D1/02 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может использоваться в химической промышленности, в частности в технологии флотационного обогащения руд для улучшения характеристик пенообразующих композиций (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижения влажности пены, формируемой флотационными реагентами).

Известно [1], что для улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижения влажности пены, формируемой флотационными реагентами) к флотационному собирателю добавляют вспениватели различных классов соединений – спирты, эфиры, крезолы и ксиленолы диарилдитиофосфорные кислоты, карбоновые кислоты нормального и изостроения, смоляные кислоты, сульфанаты и алкил-(арилсульфаты).

Недостатками способа являются невысокая вспенивающая способность и устойчивость пены композиций собирателя и перечисленных пенообразователей.

Известен способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены) [2], используемой при флотации фосфоритовых руд, путем введения электролитов в пенообразующую смесь, содержащую сульфатное мыло и органические добавки (сосновое масло, кубовый остаток) в количестве 1200 и 50 г/т, соответственно, оказывающие положительное действие на пенообразование. Особенно ярко это выражено в присутствии соединений Na₃PO₄ и Na₂CO₃.

Недостатками способа являются невысокая вспенивающая способность и устойчивость пены, отсутствие данных по влажности пены. Кроме того, для увеличения вспенивающей способности необходимо дополнительное введение электролитов Na₃PO₄ и Na₂CO₃, что повышает затраты на осуществление способа.

Известен способ повышения вспенивающей способности и устойчивости пены раствора солянокислого амина, используемого в качестве собирателя сильвиновой флотации [3], путем повышения массовой концентрации амина в растворе и температуры раствора солянокислого амина. Максимальная пенообразующая способность получена для раствора с концентрацией 0,2 % (мас.) при температуре 69 °C. Максимальная устойчивость пен солянокислого амина получена при концентрации 0,8 % (мас.) и температуре 54 °C.

Недостатками способа являются невысокая вспенивающая способность солянокислого амина и устойчивость пены, отсутствие данных по влажности пены.

Известен способ повышения вспенивающей способности и устойчивости пены раствора солянокислого амина, используемого в качестве собирателя сильвиновой флотации [4], путём предварительной ультразвуковой обработки раствора солянокислого октадециламина при различном режиме воздействия (интенсивность ультразвуковой обработки в интервале от 10 до 25 Вт/см² с шагом 5 Вт/см², длительность ультразвуковой обработки 5, 10, 15 мин при постоянной частоте 22 кГц.), которая приводит как к повышению устойчивости образовавшейся пены, так и к снижению ее устойчивости, но мало влияет на вспенивающую способность. Показано, что стабильность пены обратно пропорциональна длительности и интенсивности ультразвукового воздействия: при интенсивности воздействия 25 Вт/см² длительностью 15 мин проявляется эффект пеногашения, в то время как при длительности обработки 10 мин устойчивость пены возрастает. Предварительная ультразвуковая обработка раствора солянокислого амина с интенсивностью воздействия 10–20 Вт/см² позволяет повысить устойчивость пены.

Недостатком способа является невысокая вспенивающая способность солянокислого амина и устойчивость пены, отсутствие данных по влажности пены, высокая длительность ультразвуковой обработки, что повышает величину энергозатрат на неё, создает необходимость повышения объемов аппаратов для ультразвуковой обработки, что ведет к увеличению капитальных затрат

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу, выбранному за прототип, является способ улучшения характеристик пены флотореагента (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены раствора солянокислого амина, используемого в качестве собирателя сильвиновой флотации) [5], путём предварительной ультразвуковой обработки раствора солянокислого амина при различном режиме воздействия (мощность 320, 480, 640 и 800 В·А и длительности ультразвукового воздействия 30, 60 и 150 с, частота – 22 кГц), которая приводит к небольшому повышению устойчивости образовавшейся пены и её вспенивающей способности.

Недостатками способа являются невысокая вспенивающая способность солянокислого амина и устойчивость пены, отсутствие данных по влажности пены.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемого способа является повышение вспенивающей способности пенообразующих композиций и устойчивости пены, снижение влажности пены, что приведет к снижению затрат на обезвоживание и сушку флотоконцентрата.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижение влажности пены) для флотационного обогащения руд, включающем приготовление раствора собирателя, его ультразвуковую обработку, к раствору собирателя добавляют реагент-вспениватель, проводят перемешивание эмульсии реагентов и полученную эмульсию обрабатывают ультразвуком мощностью 252-420 Вт и длительностью не более 150 с. При этом в качестве собирателя используют солянокислый амин, а в качестве реагента-вспенивателя – триэтиленгликоль или полиэтиленгликоль.

Добавление к раствору собирателя солянокислого амина реагента-вспенивателя (триэтиленгликоль или полиэтиленгликоль) в соответствующем количестве, перемешивание эмульсии реагентов с обработкой ультразвуком мощностью 252-420 Вт и длительностью не более 150 с позволяет улучшить характеристики пенообразующих композиций флотореагентов за счёт повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижения влажности пены.

Достигаемый технический результат: повышение вспенивающей способности и устойчивости пенообразующих композиций эмульсии флотореагентов.

Примеры осуществления способа.

ПРИМЕР №1.

Для осуществления способа улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижение влажности пены) для флотационного обогащения руд готовят раствор собирателя - солянокислого амина (0,8 % мас., при температуре 60^оC), далее при перемешивании добавляют вспениватель-триэтиленгликоль состава C₆H₁₄O₄ в количестве 20% от массы собирателя, используемого в качестве традиционного вспенивателя сильвиновой флотации. После чего полученную эмульсию флотореагентов обрабатывают ультразвуком частотой 22 кГц и акустической мощностью 252 Вт в течение 150 с. Обработанную эмульсию в количестве 50 мл вносят в колонку пенного анализатора Kruss DFA100 и производят оценку вспенивающей способности, устойчивости влажности пен. При этом вспенивающая способность составляет 1,75 мл/мл, устойчивость пен, определяемая по скорости разрушения пены, – 0,116 мл/с, влажность пены – 0,31 мл/мл. (см. таблица 1, пример 1).

ПРИМЕР №2.

Способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижение влажности пены) для флотационного обогащения руд осуществляли аналогично примеру 1 с тем отличием, что ультразвуковую обработку эмульсии флотореагентов производили при мощности 336 Вт, а количество вспенивателя составляло 30% масс от массы собирателя. При этом вспенивающая способность составила 1,78 мл/мл, устойчивость пен, определяемая по скорости разрушения пены, – 0,114 мл/с, влажность пены – 0,27 мл/мл. (см. таблица 1, пример 2).

ПРИМЕР №3.

Способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижение влажности пены) для флотационного обогащения руд осуществляли аналогично примеру 1 с тем отличием, что ультразвуковую обработку эмульсии флотореагентов производили при мощности 420 Вт, а количество вспенивателя составляло 40% масс от массы собирателя. При этом вспенивающая способность составила 1,82 мл/мл, устойчивость пен, определяемая по скорости разрушения пены, – 0,104 мл/с, влажность пены – 0,29 мл/мл. (см. таблица 1, пример 3).

ПРИМЕР №4.

Способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижение влажности пены) для флотационного обогащения руд осуществляли аналогично примеру 1 с тем отличием, что ультразвуковую обработку эмульсии флотореагентов производили при мощности 168 Вт, а количество вспенивателя составляло 15%.масс от массы собирателя. При этом вспенивающая способность составила 1,72 мл/мл, устойчивость пен, определяемая по скорости разрушения пены, – 0,116 мл/с, влажность пены – 0,31 мл/мл. (см. таблица 1, пример 4). Из данных таблицы 1 примера 4 следует, что влажность пены возросла при акустической мощности ультразвука 168 Вт, что свидетельствует об ухудшении характеристики пены.

ПРИМЕР №5.

Способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижение влажности пены) для флотационного обогащения руд осуществляли аналогично примеру 1 с тем отличием, что ультразвуковую обработку эмульсии не проводили, а количество вспенивателя составляло 30% масс от массы собирателя. При этом вспенивающая способность составила 1,70 мл/мл, устойчивость пен, определяемая по скорости разрушения пены, – 0,119 мл/с, влажность пены – 0,32 мл/мл. (см. таблица 1, пример 5). Из данных таблицы 1 примера 5 следует, что без использования ультразвука вспенивающая способность и устойчивость пены снизились, влажность пены возросла, что свидетельствует об ухудшении характеристики пены.

Таблица 1

Оценка вспенивающей способности, устойчивости и влажности пенообразующей композиции (эмульсия собирателя солянокислого амина и вспенивателя триэтиленгликоля), обработанных ультразвуком

№ Акустическая мощность, Вт Количество вспенивателя, % масс. Вспенивающая способность (отношение объёма образованной пены к объёму пропущенного газа), мл/мл Устойчивость пен (средняя скорость разрушения пены), мл/с Влажность пены, мл/мл 1 252 20 1,75 0,116 0,31 2 336 30 1,78 0,114 0,27 3 420 40 1,82 0,104 0,29 4 168 15 1,72 0,116 0,31 5 Без УЗ обработки 30 1,70 0,119 0,32

ПРИМЕР №6.

Способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижение влажности пены) для флотационного обогащения руд осуществляли аналогично примеру 1 с тем отличием, что в качестве реагента-вспенивателя использовали полиэтиленгликоль 200М в количестве 20% от массы собирателя. При этом вспенивающая способность составила 1,76 мл/мл, устойчивость пен, определяемая по скорости разрушения пены, – 0,110 мл/с, влажность пены – 0,29 мл/мл. (см. таблица 2, пример 6).

ПРИМЕР №7.

Способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижение влажности пены) для флотационного обогащения руд осуществляли аналогично примеру 6 с тем отличием, что ультразвуковую обработку эмульсии проводили при акустической мощности ультравзука 336 Вт, а количество вспенивателя составляло 30% масс от массы собирателя. При этом вспенивающая способность составила 1,76 мл/мл, устойчивость пен, определяемая по скорости разрушения пены, – 0,106 мл/с, влажность пены – 0,26 мл/мл. (см. таблица 2, пример 7).

ПРИМЕР №8.

Способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижение влажности пены) для флотационного обогащения руд осуществляли аналогично примеру 6 с тем отличием, что ультразвуковую обработку эмульсии проводили при акустической мощности ультравзука 420 Вт, а количество вспенивателя составляло 40% масс. от массы собирателя. При этом вспенивающая способность составила 1,78 мл/мл, устойчивость пен, определяемая по скорости разрушения пены, – 0,097 мл/с, влажность пены – 0,28 мл/мл. (см. таблица 2, пример 8).

ПРИМЕР №9.

Способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижение влажности пены) для флотационного обогащения руд осуществляли аналогично примеру 6 с тем отличием, что ультразвуковую обработку эмульсии проводили при акустической мощности ультразвука 168 Вт, а количество вспенивателя составляло 15% масс. от массы собирателя. При этом вспенивающая способность составила 1,71 мл/мл, устойчивость пен, определяемая по скорости разрушения пены, – 0,115 мл/с, влажность пены – 0,31 мл/мл. (см. таблица 2, пример 9). Из данных таблицы 2 примера 9 следует, что при указанном режиме ультравузковой обработки вспенивающая способность и устойчивость пены снизились, влажность пены возросла, что свидетельствует об ухудшении характеристики пены.

ПРИМЕР №10.

Способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижение влажности пены) для флотационного обогащения руд осуществляли аналогично примеру 6 с тем отличием, что ультразвуковую обработку эмульсии не проводили, а количество вспенивателя составляло 30% масс. от массы собирателя. При этом вспенивающая способность составила 1,66 мл/мл, устойчивость пен, определяемая по скорости разрушения пены, – 0,117 мл/с, влажность пены – 0,32 мл/мл. (см. таблица 2, пример 10). Из данных таблицы 2 примера 10 следует, что без использования ультравузковой обработки вспенивающая способность и устойчивость пены снизились, влажность пены возросла, что свидетельствует об ухудшении характеристики пены.

Таблица 2

Оценка вспенивающей способности, устойчивости и влажности пенообразующей композиции (эмульсия собирателя солянокислого амина и вспенивателя полиэтиленгликоля), обработанных ультразвуком

№ Акустическая мощность, Вт Количество вспенивателя, % масс Вспенивающая способность (отношение объёма образованной пены к объёму пропущенного газа), мл/мл Устойчивость пен (средняя скорость разрушения пены), мл/с Влажность пены, мл/мл 6 252 20 1,76 0,110 0,29 7 336 30 1,76 0,106 0,26 8 420 40 1,78 0,097 0,28 9 168 15 1,71 0,115 0,31 10 Без УЗ-обработки 30 1,66 0,117 0,32

Из анализа данных таблиц 1 и 2 следует, что осуществление способа улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов, состоящих из собирателя и вспенивателя, согласно формуле изобретения (примеры 1-3 и 6-8) повышают вспенивающую способность, устойчивость пены и снижают влажность пены для флотационного обогащения руд. В свою очередь улучшение характеристик пенообразующих композиций флотореагентов приводит к повышению эффективности процесса флотационного обогащения руд и снижению затрат на отделение флотоконцентрата от жидкой фазы и сушку продукта флотации.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Сорокин М.М. Флотационные методы обогащения. Химические основы флотации. Учебное пособие. Москва. 2011. С. 363.

2. Можейко Ф.Ф., Поткина Т.Н., Гончарик И.И., Войтенко А.И., Шевчук В.В. Действие реагентов-пенообразователей на процесс флотации фосфоритовых руд // Труды БГТУ. Химия и технология неорганических веществ. 2012. №3.

3. Уляшова П.А., Вахрушев В.В. Изучение пенообразующей способности растворов солянокислого амина и устойчивости образующихся пен // Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. 2018. №3.

4. Мунин Д.А., Вахрушев В.В., Пойлов В.З. Оценка вспенивающей способности и устойчивости пен раствора солянокислого амина после ультразвуковой обработки // Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. 2015. №4.

5. Буров В.Е., Галлямов А.Н., Федотова О.А., Пойлов В.З. Влияние ультразвуковой обработки на вспенивающую способность раствора солянокислого амина // Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. 2020. №4.

Предложенное изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может использоваться в химической промышленности, в частности в технологии флотационного обогащения руд для улучшения характеристик пенообразующих композиций (повышения вспенивающей способности, устойчивости пены и снижения влажности пены, формируемой флотационными реагентами). Способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов для флотационного обогащения руд включает приготовление раствора собирателя солянокислого амина, добавление реагента-вспенивателя, перемешивание эмульсии реагентов и обработку полученной эмульсии ультразвуком мощностью 252-420 Вт и длительностью не более 150 с. В качестве реагента-вспенивателя используют триэтиленгликоль или полиэтиленгликоль в количестве 20-40 % от массы собирателя. Технический результат - повышение вспенивающей способности пенообразующих композиций и устойчивости пены, снижение влажности пены. 2 табл., 10 пр.

Способ улучшения характеристик пенообразующих композиций флотореагентов для флотационного обогащения руд, включающий приготовление раствора собирателя солянокислого амина, ультразвуковую обработку длительностью не более 150 с, отличающийся тем, что к раствору собирателя добавляют реагент-вспениватель, проводят перемешивание эмульсии реагентов и полученную эмульсию обрабатывают ультразвуком мощностью 252-420 Вт, при этом в качестве реагента-вспенивателя используют триэтиленгликоль или полиэтиленгликоль в количестве 20-40 % от массы собирателя.