[发明专利]用于增强选择性分离的材料和方法

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及美拉德反应产物作为辅助剂在许多种应用中的用途，包括在分离过程中，尤其是关于固体和/或离子种类从水性介质中的选择性分离，如在浮选的过程中。本发明还提供了用于此类应用中的多种新颖的材料。

相关技术的说明

浮选是一种广泛使用的分离法，该分离方法被设计用于对混合存在于一种液体悬浮液或分散体(并且尤其是水性悬浮液或分散体)中的一种贵重材料的回收或分离。分离是基于不同材料与上升的气体(通常是空气)泡相关的趋势差异而完成的。

常见地将不同的添加剂掺入浮选液体(例如，该水性悬浮液或分散体)中来改进分离过程的选择性。

例如，被确认为“捕收剂”的物质可以用来优先地化学和/或物理地吸收在悬浮液或分散体中的物质中的一种(尽管并非总是，但经常是该悬浮液或分散体中的贵重材料)上，以使它是更疏水的并且更易于浮选。

相反地，“抑浮剂”经常与捕收剂结合使用，以使该悬浮液或分散体中的其他材料(尽管并非总是，但经常是该悬浮液或分散体中的较不贵重的材料，例如脉石)较不可能与空气泡关联，并且因此较不可能被带入泡沫浓缩物中而更可能保留在底流中或者残油中。用于改进浮选分离的不同抑浮剂在本领域是已知的并且包括瓜尔胶、硅酸钠、淀粉、单宁酸类、糊精类、木质素磺酸类、羧基甲基纤维素、氰化物盐类以及其他。

因为悬浮液或分散体中不同的物质不同地受到该“捕收剂”和/或该“抑浮剂”的影响，所以通过这种方法获得了一定程度的分离。

其中已知的捕收剂和抑浮剂实现了其作用的这种方式并未完全确定地被理解，并且已经提出了几种理论。例如抑浮剂可以干扰或者阻止悬浮液或分散体中的物质中的一种(如脉石)粘附至该悬浮液或分散体中的物质中的另一种(如，一种待回收的贵重材料)上，或者该抑浮剂可以干扰或者甚至阻止一种或多种捕收剂吸收在这些物质中的一种(如脉石)上。然而，无论是什么机理，抑浮剂在浮选方法中改进选择性的能力可以非常有利地影响该方法的经济性。

浮选在很多种贵重材料的富集中都有所实施，举一些例子，包括矿物(例如磷和钾)以及金属矿石(例如铂族元素)的回收、高分子量烃(如来自砂和/或粘土的沥青)的回收、以及煤与其灰分含量的分离，以获得不想要的污染物(它们不可避免地从天然沉积物中被共提取出)从贵重材料中的去除。

在固体矿石选矿的情况下，浮选的使用一般包括将原矿石研磨成足够小的离散颗粒并且然后将该研磨过的矿石的一种水性“矿浆”与上升的气泡相接触，典型地同时搅拌该矿浆。在浮选之前，可以使原矿石经受任何数目的预处理步骤，包括选择性破碎、筛选、脱泥、重力选矿、电隔离、低温焙烧、以及磁性区分。

除了浮选之外，还设计了许多其他方法用于固体污染物从液体悬浮液或分散体中的分离。像浮选一样，这些其他的方法也可以经常利用添加剂类，这些添加剂协助了所希望的分离，或者是通过使该悬浮液或分散体去稳定、或者是通过其他方式致使该悬浮液或分散体中的污染物形成更大的团聚体。例如，凝聚指的是悬浮固体颗粒的脱稳，如通过将分开了悬浮固体颗粒的电荷进行中和。絮凝指的是固体颗粒一起桥连或附聚成块或絮状物，由此协助它们通过沉降或浮选的分离，这取决于这些絮状物相对于该液体的密度。另外，可以采用过滤作为一种手段来分离更大的絮状物。

絮凝剂(如丙烯酸聚合物)发现应用于例如岩石或钻头切屑的固体颗粒从油井和天然气钻井液中的分离、用于使悬浮于来自磷酸盐生产设施的废浆料排放液中的粘土附聚、用于煤浆料脱水、用于处理污水以通过沉淀去除污染物(例如，淤泥)、用于处理纸浆和造纸厂排放液以去除悬浮的纤维素固体、用于将砂从油砂的提取和后续处理中产生的含沥青的水性浆料中去除、并且用于在饮用(即合适饮用的)水的净化中去除悬浮的固体颗粒。

以上说明展示了特定的实例，其中对一种水性液体悬浮液或分散体进行处理以回收、隔离、分离、或纯化一种希望的贵重材料。此类分离在许多其他消耗水的工业中也是常见的，并且本发明旨在适用于被设计来从不想要的污染物中回收、隔离、分离、或纯化一种希望的贵重材料的各种各样的处理选项。它还可以用于从一种液体中去除不想要的污染物，如在水的净化中。

具体地讲，本发明是针对某些已知材料的许多种新用途的发现，并且针对可以在宽范围的应用中有效使用的新类别的材料的发现，这些应用包括但不限于许多种分离方法，包括浮选。诸位申请人已经确定本发明的材料作为辅助剂对于有效提高各种各样方法的性能具有实用性，如各种各样的固体污染物从液体悬浮液和分散体中的选择性分离。

发明概述