[发明专利]用于矿物浮选的起泡剂

说明书

背景技术

本发明涉及用于提高泡沫浮选选矿过程效力的新方法、组合物和装置。在选矿过程中，使用化学和/或机械过程使共存于混合物(细料)中的两种或更多种材料彼此分离。通常材料中的一种(精选矿(beneficiary))比其他材料(废矿(gangue))是更有价值或更期望的。

如例如在美国专利4,756,823、5,304,317、5,379,902、7,553,984、6,827,220、8,093,303、8,123,042和公开的美国专利申请2010/0181520 A1和2011/0198296以及美国专利申请13/687,042中所描述的，选矿的一种形式是泡沫浮选分离。通常，浮选利用各个组分的疏水性差异。将组分引入用空气鼓泡的浮选装置中以形成气泡。疏水性颗粒优先附着于气泡，使其浮起至装置的顶部。经浮选的颗粒(富集矿)被收集、脱水并累积作为可出售的产品。疏水性较低的颗粒(尾矿)倾向于迁移至其中其可以被移除的装置的底部。

浮选分离过程的两种常见形式是直接浮选和反向浮选。在直接浮选过程中，富集矿是精选矿，而尾矿是废矿。在反向浮选过程中，废矿成分浮入富集矿中，而精选矿则留在浆料中。浮选的目的是以尽可能高的浓度分离和回收尽可能多的一种或更多种有价值的细料成分，然后其可供用于进一步的下游处理步骤。

泡沫浮选分离可以用于使固体与固体分离(例如矿石成分)，或使液体与固体或与其他液体分离(例如沥青与油砂的分离)。当用于固体时，泡沫分离经常还包括使固体被粉碎(通过例如干磨、湿磨等这样的技术磨碎)。在固体已被粉碎之后，固体更容易分散在浆料中，并且小的固体疏水性颗粒可以更容易地附着于鼓起的气泡。

存在许多可以添加以提高泡沫浮选分离效率的添加剂。捕收剂是附着于富集矿颗粒表面并且增强其总体疏水性的添加剂。然后气泡优先附着于疏水化的富集矿，该疏水化的富集矿比其他疏水性较低或为亲水性的成分更容易从浆料中移除。因此，捕收剂有效地将特定成分拖出浆料，同时剩余的不被捕收剂改性的尾矿则留在浆料中。捕收剂的实例包括油性产品，例如燃油、焦油、动物油、植物油、脂肪酸、脂肪胺和疏水性聚合物。其他添加剂包括起泡剂、促进剂、调节剂、改性剂、抑制剂(减活剂)和/或活化剂，其提高了浮选步骤的选择性并且有助于从浆料中移除富集矿。

可通过使用改性剂来提高捕收剂的性能。改性剂可提高捕收剂至给定矿物上的吸附(促进剂)，或防止捕收剂吸附至矿物上(抑制剂)。促进剂是各种各样的化学品，其以一种或更多种方式提高捕收剂的效力。促进剂作用的一种方式是通过提高捕收剂在浆料中的分散。另一种方式是通过增加富集矿与气泡之间的附着力。第三种方式是通过增加附着于气泡的选择性。这可以通过增加选择保留在浆料内的材料的亲水性来实现，这些通常称为抑制剂。

起泡试剂或起泡剂是添加至所述过程的化学品，其具有改变液体表面张力的能力，使得鼓起的气泡的性质得以改性。起泡剂可以用来稳定空气气泡，使得其将在浆料中保持很好地分散并且将在气泡破碎之前形成可被移除的稳定泡沫层。理想地，起泡剂不应提高不需要材料的浮选并且泡沫在从浮选装置中移除时应具有破裂的趋势。通常在起泡剂之前添加捕收剂并且需要使它们二者为使得它们彼此不会化学干扰。通常使用的起泡剂包括松油、脂肪醇例如MIBC(甲基异丁基甲醇)、聚乙二醇、聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚氧链烷烃(polyoxyparafins)、甲苯基酸(间二甲苯酚)、市售的醇共混物例如由生产2-乙基己醇所产生的那些，及它们的任意组合。

泡沫需要足够强以支承经浮选的矿物的重量但还不是粘着力强而不流动的。起泡剂的效力还取决于流体的性质，在该流体中进行浮选过程。遗憾的是，化学相悖原则在泡沫浮选分离中发生作用，其将困难强加于这种相互作用上。由于泡沫浮选分离依赖于疏水性更强颗粒与亲水性更强颗粒之间的分离，所以浆料介质通常包含水。然而，由于许多通常使用的起泡剂自身在水中是略溶的(如果有的话)，所以它们没有很好地分散在水中，这使得它们与气泡的相互作用不太理想。

因此清楚地是，将起泡剂应用于泡沫分离浆料中的改进的方法、组合物和装置存在确切的效用。在本节中描述的技术无意于承认本文提及的任何专利、公开或其他信息是本发明的“现有技术”，除非特别地如此指明。此外，本节不应理解为意味着已进行了检索或不存在37CFR§1.56(a)所限定的其他有关信息。

发明内容