Композиция сложного эфира аминоалкоксилата и четвертичного аммониевого соединения в качестве собирателя (коллектора) для силикатсодержащих минералов - RU2508950C2

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение касается применения композиций из солей алкиламмония и сложных эфиров аминоалкоксилата при очистке методом флотации силикатсодержащих минералов и руд.

Уровень техники

В методе обратной флотации примеси вымываются из ценного минерала. В частности, таким образом часто очищают железную руду, карбонат кальция, фосфат и полевой шпат. Во многих случаях минералы, содержащие силикаты, являются основным компонентом данных примесей, что служит причиной снижения качества конечного продукта. Помимо кварца, слюды и полевого шпата, в их число входят также мусковит и биотит. Например, высокое содержание силикатов снижает качество железорудного концентрата, и поэтому данный концентрат очищают методом флотации, например в Бразилии, с применением алкиловых эфиров аминов и алкиловых эфиров диаминов, для производства высококачественной стали из концентрата с низким содержанием силикатов.

Карбонат кальция выделяют в чистом виде из силикатсодержащих и окрашенных минералов, применяя четвертичные аммониевые соли на основе жирных кислот или жирных алкилимидазолиновых соединений. Поскольку карбонат кальция, наряду с каолином, рутилом и тальком, применяется в качестве белого пигмента в изготовлении бумаги и пластмасс, желательна как можно более высокая степень белизны или низкое содержание окрашенных минералов. Вследствие жесткости силикатов, в производстве бумаги это также приводит к увеличению износа каландров бумагоделательных машин. Поэтому карбонат кальция, помимо сухой очистки, очищают методом флотации.

В целом, предпринимаются попытки посредством обратной флотации понизить содержание силикатов, которое в случае карбоната кальция часто определяется как содержание нерастворимого в кислоте компонента, до уровня менее 1.0 масс.%. Содержание силикатов в сырье может варьировать и иногда может составлять 10-20 масс.%.

В качестве собирателей силикатов применяются, например, жирные амины, алкиловые эфиры аминов, алкиловые эфиры диаминов или четвертичные аммнониевые соли. Они также известны под торговой маркой Flotigam®.

В WO-A-00/62937 раскрыто применение четвертичных аммониевых солей для флотации железной руды.

В EP-A-0876222 описано применение биоразлагаемых этерифицированных четвертичных аммониевых соединений (esterquats) в качестве собирателя для флотации несульфидных руд.

В US-4995965 раскрыто применение гидроксипропилированных четвертичных аммониевых солей, солей несимметрично замещенного диметилдиалкиламмония и диалкилгексагидропиримидиновых соединений в качестве собирателей для обратной флотации карбоната кальция.

В CA-A-1187212 раскрыты четвертичные аммониевые соли и бисимидазолины в качестве собирателей для флотации силикатов.

В US-5720873 раскрыт собиратель для флотации силикатов, где описанный собиратель, в дополнение к четвертичному аммониевому соединению, содержит аминоалкоксилат.

Однако описанные в предшествующем уровне техники собиратели для флотации силикатов показывают неудовлетворительные результаты в плане селективности и выхода. Поэтому задачей настоящего изобретения была разработка улучшенного собирателя для флотации силикатов, который может применяться, в частности, для обратной флотации, но также и для прямой флотации.

Неожиданно было обнаружено, что собирающая композиция из алкиламмониевой соли и сложного эфира аминоалкоксилата удаляет меньше мелкозернистого кальцита, чем ранее описанные собиратели и собирающие композиции, и тем самым заметно повышается выход ценного материала без увеличения содержания силикатов в концентрате.

Раскрытие изобретения.

Настоящее изобретение касается применения композиции, состоящей из

A) по меньшей мере одного четвертичного аммониевого соединения, содержащего по меньшей мере один органический радикал, с 8-36 атомами углерода, который связан с аммониевым атомом азота и, возможно, содержит гетероатомы, и

B) по меньшей мере одного сложного эфира аминоалкоксилата формулы (1) или его соли

где

Настоящее изобретение также касается способа флотации силикатсодержащего минерала путем введения композиции, состоящей из A) и B), в контакт с силикатсодержащим минералом.

Настоящее изобретение также касается композиции, содержащей 1-99 масс.% компонента A) и 1-99 масс.% компонента B).

Композиция, состоящая из A) и B), далее по тексту также именуется собирателем по настоящему изобретению.

Предпочтительно, четвертичное аммониевое соединение, составляющее компонент A), представляет собой соль тетраалкиламмония формулы (2)

где

R⁶, R⁷ независимо друг от друга представляют собой C₁-С₆ алкил или бензил,

R⁸, R⁹ независимо друг от друга представляют собой C₈-С₃₆ алкил или С₈-С₃₆ алкенил

и

X представляет собой анион.

Этерифицированные четвертичные аммониевые соединения, соответствующие формуле (3), представляют собой более предпочтительные варианты осуществления четвертичного аммониевого соединения компонента A),

где

R^l0, R¹¹, R¹² независимо друг от друга представляют собой H или C₈-С₂₄ ацил,

R⁵ представляет собой C₁-C₆ алкил или бензил,

k, l, m представляют собой целые числа от 0 до 5, и

X представляет собой анион, предпочтительно Cl или CH₃SO₄.

R¹, R⁸ и R⁹ независимо друг от друга представляют собой линейную или разветвленную алкильную или алкенильную группу. Предпочтительно, данные радикалы содержат от 8 до 18 атомов углерода. Особое предпочтение отдается 2-этилгексилу, изононилу, изодецилу и изотридецилу, а также додецилу.

R², R³, R⁴, R¹⁰, R¹¹ и R¹² представляют собой ацил, содержащий от 8 до 24 атомов углерода. Данный ацил предпочтительно содержит от 10 до 18 атомов углерода. Он может быть линейным или разветвленным. Данный ацил может быть насыщенным или ненасыщенным. Предпочтительными ацильными радикалами являются стеароил и олеоил.

Компонент A) собирателя по настоящему изобретению содержит по меньшей мере один органический радикал, имеющий от 8 до 36 атомов углерода, который связан с аммониевым атомом азота и, возможно, содержит гетероатомы. Данный радикал предпочтительно может представлять собой алкил, алкенил или ацил, который более предпочтительно является таким, как описано для R₁ или R₂.

A, в частности, может представлять собой этиленовую (-C₂H₄-), пропиленовую (-C₃H₆-) или бутиленовую (-C₄H₈-) группу. Предпочтительно, A представляет собой этиленовую группу.

B, в частности, может представлять собой этиленовую (-C₂H₄-), пропиленовую (-C₃H₆-) или бутиленовую (-С₄Н₈-) группу. Предпочтительно, B представляет собой изопропиленовую группу.

k, l и m предпочтительно равны, независимо друг от друга, 2, 3 или 4, в частности 3.

Сумма х, y и z предпочтительно равна целому числу от 15 до 30, в частности от 20 до 25.

В предпочтительном варианте осуществления, сложный эфир аминоэтоксилата, составляющий компонент B), находится в форме его моноаммониевой или диаммониевой солей, которые получают нейтрализацией не только органическими, но также и неорганическими кислотами.

Компоненты A) и B) собирателя по настоящему изобретению могут применяться совместно с другими собирателями, известными в предшествующем уровне техники, которые отличаются от A) и B). Примерами таких дополнительных собирателей, отличающихся от A) и B), являются

где R¹⁴ представляет собой углеводородную группу, содержащую от 1 до 40, предпочтительно от 8 до 32, атомов углерода, и R¹³ представляет собой алифатическую углеводородную группу, содержащую от 2 до 4 атомов углерода;

где R¹⁷ представляет собой углеводородную группу, содержащую от 1 до 40, предпочтительно от 8 до 32, атомов углерода, и R¹⁵ и R¹⁶ представляют собой одну или несколько алифатических углеводородных групп, содержащих от 2 до 4 атомов углерода;

где R²¹, R¹⁸, R¹⁹ и R₂₀ представляют собой одну или несколько углеводородных групп, содержащих от 1 до 22 атомов углерода, и Y^- представляет собой подходящий анион;

где R²² представляет собой углеводородную группу, содержащую от 1 до 40, предпочтительно от 8 до 32, атомов углерода;

где R²³ представляет собой линейную или разветвленную алкильную группу или алкенильную группу, содержащую от 6 до 24 атомов углерода, и D представляет собой C₂-С₄ алкиленовую группу.

Применение собирателя по настоящему изобретению может также осуществляться в комбинации с пенообразователями и регуляторами, такими как известные в предшествующем уровне техники. В случае флотации силикатов из железной руды, во избежание сопутствующего удаления железной руды, добавляют в качестве регуляторов предпочтительно гидрофильные полисахариды, такие как, например, модифицированный крахмал, карбоксиметилцеллюлоза или гуммиарабик, в дозировках от 10 до 1000 граммов на метрическую тонну.

Флотацию силикатов предпочтительно осуществляют при значении pH от 6 до 12, в частности от 8 до 11, которое устанавливают, например, с помощью гидроксида натрия.

Применение по настоящему изобретению может осуществляться в ходе прямой или обратной флотации силикатов. Применение по настоящему изобретению также подходит для освобождения силикатного песка от примесей путем отделения силикатного песка от примесей методом флотации с использованием соединения, представляющего собой композицию из A) и B).

Предпочтительное количество добавляемого собирателя по настоящему изобретению составляет от 100 до 1500 граммов на метрическую тонну руды, в частности от 500 до 600 граммов на метрическую тонну руды.

Предпочтительное массовое соотношение компонентов в композиции по настоящему изобретению и применении по настоящему изобретению составляет А:В=от 99:1 до 1:99, в частности от 20:80 до 80:20.

Осуществление изобретения

Примеры

Лабораторные эксперименты по флотации проводили с использованием флотационной установки Denver type D в стеклянной ячейке объемом 2,5 л, в которой уровень пульпы поддерживали на постоянной высоте непрерывным добавлением питьевой воды. Пульпа содержала 130 г твердых частиц в литре.

Пример 1: Измельченный кальцит, 100%<250 мкм, который содержал приблизительно 12 вес.% силикатных минералов, таких как кварц, слюда, а также графит, переносили в стеклянную ячейку объемом 2,5 л. Затем добавлением питьевой воды доводили содержание твердых частиц во флотационной пульпе до 130 г в литре пульпы. Флотационную пульпу доводили до рабочих кондиций и затем осуществляли флотацию с использованием флотационной установки Denver type D-12.

Для флотации графита флотационную пульпу сначала обрабатывали с применением скипидара в количестве 20 г/т. Скипидар добавляли в пульпу неразбавленным и выдерживали 1 минуту. Графит всплывал в составе пенной фазы (графитовые флотационные хвосты). Флотацию заканчивали через 3 мин.

Оставшийся в ячейке продукт затем подвергали флотации силикатов, в ходе которой силикаты всплывали в составе пенной фазы (силикатные флотационные хвосты). Очищенный кальцит (концентрат) оставался во флотационной ячейке. Собиратели силикатов добавляли в неразбавленном виде во флотационную пульпу, и пульпу выдерживали в течение 1 мин. Осуществляемую далее флотацию силикатов заканчивали через 4 мин.

Полученные в ходе флотации фракции (графитовые флотационные хвосты, силикатные флотационные хвосты и концентрат) обезвоживали, сушили, взвешивали и растворяли в 25%-ном растворе HCl для определения содержания части, нерастворимой в кислоте. Содержание кислотонерастворимого компонента (AIR) в концентрате является показателем качества. Вычисляли содержание AIR: %AIR=сухой остаток из раствора HCl/начальная масса в растворе HCl×100%.

Дальнейшим показателем качества концентрата после флотации является его степень белизны, которую измеряют фотометром относительно барита.

Применявшиеся собиратели и достигнутые с их помощью результаты флотации приведены далее в таблицах.

Применявшимися стандартными собирателями были дикокоалкилдиметиламмония хлорид (стандартный собиратель 1), диолеоилоксиэтилгидроксиэтилметиламмония метосульфат (стандартный собиратель 2) и жирный талловый пропилендиамин, содержащий 40 моль этиленоксида (ЭО) (стандартный собиратель 3).

В качестве примера собирателя по настоящему изобретению (собиратель 4) применяли смесь дикокоалкилдиметиламмония хлорида (стандартный собиратель 1, компонент A) и этоксилированного кокоалкилпропилендиамина, этерифицированного олеиновой кислотой (A=этилен, R¹=кокосовый жирный алкил, R², R³, R⁴=олеиновая кислота, сумма х, y и z равна 50, компонент В) в различных массовых соотношениях согласно Таблице 3.

Полученные результаты показывают, что стандартный собиратель обеспечивает намного более низкое извлечение кальцита, чем собиратель по настоящему изобретению.

Реферат

Изобретение касается применения композиций из солей алкиламмония и сложных эфиров аминоалкоксилата при очистке методом флотации силикатсодержащих минералов и руд. Композиция состоит из по меньшей мере одного четвертичного аммониевого соединения, содержащего по меньшей мере один органический радикал с 1-36 атомами углерода, который связан с аммониевым атомом азота и, возможно, содержит гетероатомы, и по меньшей мере одного сложного эфира аминоалкоксилата формулыили его соли, где A, B независимо друг от друга представляют собой C-Салкилен, Rпредставляет собой С-Салкил или алкенил, R, R, Rнезависимо друг от друга представляют собой H или C-Сацил, при условии, что по меньшей мере один из радикалов R, Rили Rпредставляет собой C-Сацил, и х, y, z независимо друг от друга представляют собой целые числа от 0 до 50, при условии, что сумма x+y+z равна целому числу от 1 до 100, в количествах от 10 до 5000 грамм на тонну руды в качестве собирателя при флотации силикатов. Технический результат - повышение эффективности флотации силикатов. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 пр.

Формула

1. Применение композиции, состоящей из
A) по меньшей мере одного четвертичного аммониевого соединения, содержащего по меньшей мере один органический радикал с 8-36 атомами углерода, который связан с аммониевым атомом азота и, возможно, содержит гетероатомы, и
B) по меньшей мере одного сложного эфира аминоалкоксилата формулы (1) или его соли

где
A, Bнезависимо друг от друга представляют собой C₂-С₅ алкиленR¹представляет собой C₈-С₂₄ алкил или C₈-C₂₄ алкенилR², R³, R⁴независимо друг от друга представляют собой H или C₈-C₂₄ ацил, при условии что по меньшей мере один из радикалов R², R³ или R⁴ представляет собой C₈-C₂₄ ацилх, y, zнезависимо друг от друга представляют собой целые числа от 0 до 50, при условии что сумма x+y+z равна целому числу от 1 до 100, в количествах от 10 до 5000 грамм на метрическую тонну руды в качестве собирателя при флотации силикатов.

3. Применение по п.2, где соль тетраалкиламмония отвечает формуле (2)

где
R⁶, R⁷ независимо друг от друга представляют собой C₁-С₆ алкил или бензил,
R⁸, R⁹ независимо друг от друга представляют собой C₈-С₃₆ алкил или С₈-С₃₆ алкенил
и
X представляет собой анион.

4. Применение по п.2, где этерифицированное четвертичное аммониевое соединение отвечает формуле (3)

где
R¹⁰, R¹¹, R¹² независимо друг от друга представляют собой H или C₈-C₂₄ ацил,
R⁵ представляет собой C₁-C₆ алкил или бензил,
k, l, m независимо друг от друга представляют собой целые числа от 0 до 5, и
X представляет собой анион, предпочтительно Cl или CH₃SO₄.

15. Композиция, содержащая
A) по меньшей мере одно четвертичное аммониевое соединение, содержащее по меньшей мере один органический радикал с 1-36 атомами углерода, который связан с аммониевым атомом азота и, возможно, содержит гетероатомы, и
B) по меньшей мере один сложный эфир аминоалкоксилата формулы (1) или его соль

где
A, Bнезависимо друг от друга представляют собой C₂-С₅ алкиленR¹представляет собой C₈-C₂₄ алкил или С₈-С₂₄ алкенилR², R³, R⁴независимо друг от друга представляют собой H или C₈-C₂₄ ацил, при условии что по меньшей мере один из радикалов R², R³ или R⁴ представляет собой C₈-С₂₄ ацилх, y, zнезависимо друг от друга представляют собой целые числа от 0 до 50, при условии что сумма x+y+z равна целому числу от 1 до 100, в массовом соотношении от 99:1 до 1:99.