СОСТАВ РЕАГЕНТНОЙ СМЕСИ ДЛЯ ФЛОТАЦИИ Российский патент 2023 года по МПК B03D1/14 B03D101/02 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано при флотации фосфатных руд.

Известен состав реагентной смеси для флотации несульфидных руд (патент RU №2675641, опубл. 21.12.2018), содержащий 50-99 масc.% смеси жирных кислот и 1-50 масc.% N-ацильного производного саркозина.

Недостатком вышеупомянутой смеси является высокая дозировка, а также сравнительно низкая степень извлечения P₂O₅ (масc. %) при флотации апатита. Данные недостатки связаны с наличием в большом количестве в составе смеси жирных кислот, не обладающих селективностью действия, а также отсутствием специфических взаимодействий между компонентами смеси, обеспечивающих повышение адсорбции и увеличение селективности.

Известен состав реагентной смеси для флотации апатита (патент RU №2079376, опубл. 20.05.1997), содержащий 29,0-31,7 мас.% дистиллированного таллового масла, 29,5-31,6 мас.% сырого таллового масла, 14,8-15,0 мас.% вторичного масляного гудрона и 24,0-25,0 мас.% кислоты рыбного жира.

Недостатком смеси является наличие в составе большого количества жирных кислот таллового масла и рыбного жира, что ухудшает эффективность смеси при высоком значении pH, пониженных температурах и повышенной жесткости воды.

Известен состав реагентной смеси для флотации фосфорсодержащих руд (патент SU №876173, опубл. 1981.10.30), содержащий 5-9 мас.% карбоновых кислот фракций C₆-C₁₁, 5,5 мас.% миристиновой кислоты, 13,6 мас.% пальмитиновой кислоты, 31,2 мас.% сульфинированной олеиновой и линолевой кислоты, 13,1 мас.% стеариновой кислоты, 15,2 мас.% арахиновой кислоты и 12,4-16,4 мас.% неидентифицированной кислоты фракций C₁₇-C₂₀.

Недостатком смеси является низкий выход продукта флотации и сравнительно низкое содержание P₂O₅ мас.% из-за низкой активности компонентов кабоновых кислот при повышенном pH, а также конкурентной сорбции сульфинированных молекул и молекул карбоновых кислот на поверхности апатита, препятствующей формированию оптимального гидрофобного слоя.

Известен состав смеси (Элбендари А.М. и др. Influence of operating parameters on the flotation of the Khibiny Apatite-Nepheline Deposits. – Журнал “Journal of Materials Research and Technology”. – Вып. 8. – N 6, 2019, с. 5080-5090), содержащий 10 мас.% дистиллированного таллового масла, 20 мас.% хвойного сырого таллового масла, 30 мас.% таллового масла лиственных пород древесины, 5 мас.% алкилбензосульфокислоты, 35 мас.% Phospholan PE169, реагента, представляющего собой смесь моно- и ди- этоксилированных алкиловых эфиров фосфорной кислоты.

Недостатком смеси является низкая степень извлечения P₂O₅ мас.% в продукт флотации. Данный недостаток связан с низкой эффективностью действия компонентов жирных кислот в сочетании с алкилбензосульфокислотой и этоксилированными алкиловыми эфирами фосфорной кислоты Phospholan PE65.

Известен состав смеси (Баландинский Д.А. и др. Физико-химические особенности применения этоксилированных эфиров фосфорных кислот в составе композиции анионных ПАВ для повышения флотационного извлечения апатита. – тезисы докладов XVIII Международного форума-конкурса студентов и молодых ученых. Том 1. «Актуальные проблемы недропользования». – Том 1. – 2022. – С. 221-223), принятый за прототип, содержащий 40,0 % масс. Фосфола-6 и 60,0 % масс. олеата натрия.

Недостатком смеси является низкая степень извлечения P₂O₅ масс.% в пенный продукт. Данный недостаток связан с недостаточной эффективностью межмолекулярных взаимодействий между молекулами олеата натрия и Фосфола-6.

Техническим результатом является повышение степени извлечения P₂O₅ масс.% в продукт флотации.

Технический результат достигается тем, что олеат натрия и Фосфол-6 используют в виде омыленных растворов, при этом смесь дополнительно содержит омыленный раствор продукта фосфолирования неонола АФ-2 пятиокисью фосфора - Фосфол-2 и омыленный раствор ди-2-этилгексилового эфира фосфорной кислоты - Д2ЭГФК, при следующем массовом соотношении компонентов, % масс.:

Д2ЭГФК 10,01-11,99 Фосфол-6 20,01-24,99 Фосфол-2 20,01-24,99 Олеат натрия Остальное

Заявляемый состав для повышения степени извлечения P₂O₅ % масс. в продукт флотации включает в себя следующие реагенты и товарные продукты, их содержащие:

- Д2ЭГФК от 10,01 до 11,99, в соответствии с ТУ 2435-259-05763458-98;

- Фосфол-6 от 20,01 до 24,99, в соответствии с ТУ У 24.1-13429874-004-2002;

- Фосфол-2 от 20,01 до 24,99, в соответствии с ТУ У 24.1-13429874-004-2002;

- Олеат натрия остальное, в соответствии с ТУ 20.14.33-004-51240208-2018.

Олеат натрия как компонент класса жирных кислот, обеспечивающий гидрофобизацию поверхности апатита и улучшение характеристик пены.

Фосфол-6 и Фосфол-4 представляют собой продукты фосфорилирования неонола АФ-6 и неонола АФ-4, соответственно, пятиокисью фосфора. Фосфорильная группа обеспечивает усиление сродства к ионам кальция в кристаллической решетке апатита, что повышает селективность компонента, а различия в степени этоксилирования способствуют усилению боковых взаимодействий между радикалами, что приводит к усилению гидрофобности поверхности

Д2ЭГФК представляет собой ди-2-этилгексиловый эфир фосфорной кислоты за счет меньшей длины углеводородного радикала, в сравнении с другими компонентами, обеспечивает диспергирование молекулярных ассоциатов длинноцепочечных ПАВ в растворе, тем самым, способствуя более равномерному покрытию поверхности апатита компонентами смеси.

Каждый компонент собирательной смеси помещался в реактор и подвергался омылению путем добавления эквивалентного количества гидроксида натрия до достижения рН=8 при 80^оС. При данном значении рН и температуре поверхностно-активные вещества путем взаимодействия с NaOH полностью переводятся в анионактивную форму.

Затем каждый омыленный компонент собирательной смеси добавляли в мерную колбу емкость 1 литр и разбавляли водой до достижения концентрации 1 масс. %, которые помещали в мешалку, постоянно перемешивали в течении не менее 5 минут при комнатной температуре до достижения гомогенности среды. После этого все компоненты в заданных массовых пропорциях смешивали в реакторе до однородности.

Состав реагентной смеси для флотации поясняется следующими примерами.

Состав 1 готовили путем смешивания 100,1 мл омыленного раствора Д2ЭГФК; 200,0 мл омыленного раствора Фосфол-6; 249,9 мл омыленного раствора Фосфол-2 и 450 мл раствора олеата натрия.

Состав 2 готовили путем смешивания 100,1 мл омыленного раствора Д2ЭГФК; 220,0 мл омыленного раствора Фосфол-6; 220,0 мл омыленного раствора Фосфол-2 и 459,9 мл раствора олеата натрия.

Состав 3 готовили путем смешивания 100,1 мл омыленного раствора Д2ЭГФК; 249,9 мл омыленного раствора Фосфол-6; 200,0 мл омыленного раствора Фосфол-2 и 450,0 мл раствора олеата натрия.

Состав 4 готовили путем смешивания 119,9 мл омыленного раствора Д2ЭГФК; 200,1 мл омыленного раствора Фосфол-6; 250,0 мл омыленного раствора Фосфол-2 и 430,0 мл раствора олеата натрия.

Состав 5 готовили путем смешивания 119,9 мл омыленного раствора Д2ЭГФК; 220,0 мл омыленного раствора Фосфол-6; 220,0 мл омыленного раствора Фосфол-2 и 440,1 мл раствора олеата натрия.

Состав 6 готовили путем смешивания 119,9 мл омыленного раствора Д2ЭГФК; 250,0 мл омыленного раствора Фосфол-6; 200,1 мл омыленного раствора Фосфол-2 и 430,0 мл раствора олеата натрия.

Состав 7 готовили путем смешивания 60,1 мл омыленного раствора Д2ЭГФК; 200,0 мл омыленного раствора Фосфол-6; 249,9 мл омыленного раствора Фосфол-2 и 490,0 мл раствора олеата натрия.

Состав 8 готовили путем смешивания 60,1 мл омыленного раствора Д2ЭГФК, 220,0 мл омыленного раствора Фосфол-6, 220,0 мл омыленного раствора Фосфол-2 и 499,9 мл раствора олеата натрия.

Состав 9 готовили путем смешивания 60,1 мл омыленного раствора Д2ЭГФК; 249,9 мл омыленного раствора Фосфол-6; 200,0 мл омыленного раствора Фосфол-2 и 490,0 мл раствора олеата натрия.

Состав 10 готовили путем смешивания 140,1 мл омыленного раствора Д2ЭГФК; 200,0 мл омыленного раствора Фосфол-6; 249,9 мл омыленного раствора Фосфол-2 и 410,0 мл раствора олеата натрия.

Состав 11 готовили путем смешивания 140,1 мл омыленного раствора Д2ЭГФК; 220,0 мл омыленного раствора Фосфол-6; 220,0 мл омыленного раствора Фосфол-2 и 419,9 мл раствора олеата натрия.

Состав 12 готовили путем смешивания 140,1 мл омыленного раствора Д2ЭГФК; 249,9 мл омыленного раствора Фосфол-6; 200,0 мл омыленного раствора Фосфол-2 и 410,0 мл раствора олеата натрия.

Таблица 1. Состав флотируемой фосфатной руды

Компонент SiO₂ Al₂O₃ P₂O₅ CaO K₂O Fe₂O₃ TiO₂ Остальное Содержание, % масс. 37,9 24,9 14,8 13,2 3,9 3,3 1,3 0,7

Состав поясняется следующими примерами.

Пример 1. Смесь, состоящую из Д2ЭГФК в количестве 10,01 % масс., Фосфола-6 в количестве 20,0 % масс., Фосфола-2 в количестве 24,99 % масс., и олеата натрия в количестве 45,0 % масс. используют в качестве собирательной смеси для флотации апатит-нефелиновой руды.

При использовании данной смеси была оценена степень извлечения P₂O₅, % в концентрат и составила 80,31 %.

Таблица 2. Зависимость содержания P₂O₅, % в концентрате и степени извлечения от количественного состава компонентов

Кол-во Д2ЭГФК, % Кол-во фосфола-6, % Кол-во Фосфола-2, % Кол-во олеата натрия, % Степень извлечения P₂O₅, % Состав 1 10,01 20,00 24,99 45,00 80,31 Состав 2 10,01 22,00 22,00 45,99 75,32 Состав 3 10,01 24,99 20,00 45,00 74,21 Состав 4 11,99 20,01 25,00 43,00 73,33 Состав 5 11,99 22,00 22,00 44,01 71,94 Состав 6 11,99 25,00 20,01 43,00 72,01 Состав 7 6,01 20,00 24,99 49,00 59,33 Состав 8 6,01 22,00 22,00 49,99 57,22 Состав 9 6,01 24,99 20,00 49,00 60,01 Состав 10 14,01 20,00 24,99 41,00 48,30 Состав 11 14,01 22,00 22,00 41,99 50,00 Состав 12 14,01 24,99 20,00 41,00 49,76

Пример 2. Смесь, состоящую из Д2ЭГФК в количестве 10,01 % масс., Фосфола-6 в количестве 22,00 % масс., Фосфола-2 в количестве 22,00 % масс., и олеата натрия в количестве 45,99 % масс. используют в качестве собирательной смеси для флотации апатит-нефелиновой руды.

При использовании данной смеси была оценена степень извлечения P₂O₅ % масс. в концентрат и составила 75,32 %.

Пример 3. Смесь, состоящую из Д2ЭГФК в количестве 10,01 % масс., Фосфола-6 в количестве 24,99 % масс., Фосфола-2 в количестве 20,00 % масс., и олеата натрия в количестве 45,00 % масс. используют в качестве собирательной смеси для флотации апатит-нефелиновой руды.

При использовании данной смеси была оценена степень извлечения P₂O₅ % масс. в концентрат и составила 74,21 %.

Пример 4. Смесь, состоящую из Д2ЭГФК в количестве 11,99 % масс., Фосфола-6 в количестве 20,01 % масс., Фосфола-2 в количестве 25,00 % масс., и олеата натрия в количестве 43,00 % масс. используют в качестве собирательной смеси для флотации апатит-нефелиновой руды.

При использовании данной смеси была оценена степень извлечения P₂O₅ % масс. в концентрат и составила 73,33 %.

Пример 5. Смесь, состоящую из Д2ЭГФК в количестве 11,99 % масс., Фосфола-6 в количестве 22,0 % масс., Фосфола-2 в количестве 22,0 % масс., и олеата натрия в количестве 44,01 % масс. используют в качестве собирательной смеси для флотации апатит-нефелиновой руды.

При использовании данной смеси была оценена степень извлечения P₂O₅ % масс. в концентрат и составила 71,94 %.

Пример 6. Смесь, состоящую из Д2ЭГФК в количестве 11,99 % масс., Фосфола-6 в количестве 25,00 % масс., Фосфола-2 в количестве 20,01 % масс., и олеата натрия в количестве 43,00 % масс. используют в качестве собирательной смеси для флотации апатит-нефелиновой руды.

При использовании данной смеси была оценена степень извлечения P₂O₅ % масс. в концентрат и составила 72,01 %.

Пример 7. Смесь, состоящую из Д2ЭГФК в количестве 6,01 % масс., Фосфола-6 в количестве 20,00 % масс., Фосфола-2 в количестве 24,99 % масс., и олеата натрия в количестве 49,00 % масс. используют в качестве собирательной смеси для флотации апатит-нефелиновой руды.

При использовании данной смеси была оценена степень извлечения P₂O₅ % масс. в концентрат и составила 59,33 %.

Пример 8. Смесь, состоящую из Д2ЭГФК в количестве 6,01 % масс., Фосфола-6 в количестве 22,00 % масс., Фосфола-2 в количестве 22,00 % масс., и олеата натрия в количестве 49,99 % масс. используют в качестве собирательной смеси для флотации апатит-нефелиновой руды.

При использовании данной смеси была оценена степень извлечения P₂O₅ % масс. в концентрат и составила 57,22 %.

Пример 9. Смесь, состоящую из Д2ЭГФК в количестве 6,01 % масс., Фосфола-6 в количестве 24,99 % масс., Фосфола-2 в количестве 20,00 % масс., и олеата натрия в количестве 49,00 % масс. используют в качестве собирательной смеси для флотации апатит-нефелиновой руды.

При использовании данной смеси была оценена степень извлечения P₂O₅ % масс. в концентрат и составила 60,01 %.

Пример 10. Смесь, состоящую из Д2ЭГФК в количестве 14,01 % масс., Фосфола-6 в количестве 20,00 % масс., Фосфола-2 в количестве 24,99 % масс., и олеата натрия в количестве 41,00 % масс. используют в качестве собирательной смеси для флотации апатит-нефелиновой руды.

При использовании данной смеси была оценена степень извлечения P₂O₅ % масс. в концентрат и составила 48,30 %.

Пример 11. Смесь, состоящую из Д2ЭГФК в количестве 14,01 % масс., Фосфола-6 в количестве 22,00 % масс., Фосфола-2 в количестве 22,00 % масс., и олеата натрия в количестве 41,99 % масс. используют в качестве собирательной смеси для флотации апатит-нефелиновой руды.

При использовании данной смеси была оценена степень извлечения P₂O₅ % масс. в концентрат и составила 50,00 %.

Пример 12. Смесь, состоящую из Д2ЭГФК в количестве 14,01 % масс., Фосфола-6 в количестве 24,99 % масс., Фосфола-2 в количестве 20,00 % масс., и олеата натрия в количестве 41,00 % масс. используют в качестве собирательной смеси для флотации апатит-нефелиновой руды.

При использовании данной смеси была оценена степень извлечения P₂O₅ % масс. в концентрат и составила 49,76 %.

Предлагаемый состав позволяет повысить степень извлечения P₂O₅, % при флотации апатитовых руд по сравнению с исходной смесью за счет введения в состав дополнительных компонентов из класса органических эфиров фосфорных кислот: Фосфол-2 и Д2ЭГФК.

Предложенное изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано при флотации фосфатных руд. Состав собирательной смеси для флотации фосфатных руд включает олеат натрия и продукт фосфолирования неонола АФ-6 пятиокисью фосфора - Фосфол-6. Олеат натрия и Фосфол-6 используют в виде омыленных растворов. Смесь дополнительно содержит омыленный раствор продукта фосфолирования неонола АФ-2 пятиокисью фосфора - Фосфол-2 и омыленный раствор ди-2-этилгексилового эфира фосфорной кислоты - Д2ЭГФК при следующем массовом соотношении компонентов, % масс.: Д2ЭГФК 10,01-11,99; Фосфол-6 20,01-24,99; Фосфол-2 20,01-24,99; Олеат натрия - остальное. Технический результат - повышение степени извлечения P₂O₅ в продукт флотации. 2 табл., 12 пр.

Состав собирательной смеси для флотации фосфатных руд, включающий олеат натрия и продукт фосфолирования неонола АФ-6 пятиокисью фосфора - Фосфол-6, отличающийся тем, что олеат натрия и Фосфол-6 используют в виде омыленных растворов, при этом смесь дополнительно содержит омыленный раствор продукта фосфолирования неонола АФ-2 пятиокисью фосфора - Фосфол-2 и омыленный раствор ди-2-этилгексилового эфира фосфорной кислоты - Д2ЭГФК при следующем массовом соотношении компонентов, % масс.:

Д2ЭГФК 10,01 – 11,99 Фосфол-6 20,01 – 24,99 Фосфол-2 20,01 – 24,99 Олеат натрия Остальное.