[发明专利]捕收剂组合物及其使用方法

说明书

本申请是2012年10月17日提交的国际申请号为PCT/US2012/060525，中国国家申请号为201280056394.1，发明名称为“捕收剂组合物及其使用方法”的发明专利申请的分案申请。

发明背景

技术领域

所公开的主题一般涉及用于从矿物矿体回收有价值矿物的捕收剂组合物的配制物。更具体地说，所公开的主题涉及有机含硫捕收剂组合物及其使用方法。

现有技术

泡沫浮选是一种广泛用于选集含有有价值的矿物(通常称为“有价值矿物”)的矿石的方法。有价值矿物是指作为浮选过程的主要目的的一种金属、多种金属、一种矿物或多种矿物，即需要除去杂质的金属和矿物。

典型的泡沫浮选方法涉及将含有精细研磨矿石颗粒的水性浆液与起泡剂或发泡剂相互混合以产生泡沫。由于泡沫与矿石颗粒表面上暴露的矿物之间的亲和力，含有有价值矿物的矿石颗粒优先被吸引到泡沫。然后通过将有价值矿物与泡沫分离来收集所述有价值矿物。通常将被称为“捕收剂”的化学试剂添加至泡沫浮选过程中以实现分离。某些理论和实践表明，对于贱金属(base metal)硫化物和贵金属矿石的浮选方法的成功取决于捕收剂，其向与其他矿物分离的有价值矿物赋予选择性疏水性。参见例如美国专利第4,584,097号，其全部内容通过引用的方式并入本文中。

可向所述方法中添加其他试剂如“泡沫剂”来提供合适的碱性泡沫相以捕捉疏水性有价值矿物并促进其分离和回收。可使用被称为“改性剂”的某些其他试剂来增强所需矿物和/或金属的分离和回收。可使用改性剂(其可包括pH调节剂)来改变和控制矿浆的pH，以增强所需矿物和/或金属的分离和回收。在一些情况下，可使用被称为“活化剂”的化合物如硫酸铜来活化特定的有价值硫化物矿物以增强这种硫化物矿物上的捕收剂涂层。

泡沫浮选尤其可用于分离精细研磨的有价值矿物与缔合的煤矸石或用于将有价值矿物彼此分离。由于典型地进行采矿操作的较大规模以及所需矿物与所缔合的煤矸石之间巨大的价值差异，即使相对较小的分离效率增加也会带来生产率的大幅提高。另外，在采矿和矿物加工中使用的大量的化学品在对人类和环境的健康和安全性方面造成了显著的挑战。因此，业内人士不断寻找可提高安全性且同时减轻对环境的影响的有效替代品。

目前，种类繁多的有机含硫化合物，例如黄原酸盐、二硫代磷酸盐、二硫代氨基甲酸盐等，在从硫化物和贵金属矿石浮选回收有价值矿物中被用作捕收剂。关于这些化合物所存在的想法是，游离酸或所述酸的任何盐都可以在浮选中使用，并且所有的盐和游离酸是等效的。换句话说，认为含硫有机酸的钠盐可以用钙盐或无机铵盐代替，并获得基本上相同的结果。此外，大部分基于含硫有机盐的捕收剂是水性的并且为含硫的酸的钠盐或钾盐。因此，当提及捕收剂的名称如黄原酸盐或二硫代磷酸盐时，是在提及钠盐、无机铵盐或钾盐。

常用的捕收剂黄原酸是一种离子型化合物，其以黄原酸的固体钠盐或钾盐(广泛称为黄原酸盐)形式生产和运输并且在矿场以水溶液形式使用。尽管它们在采矿过程中显示出价值，但黄原酸盐在水的存在下氧化并水解，从而释放出有害的副产物。固体黄原酸盐可能引起火灾。其他常见的水溶性离子型捕收剂造成不同程度的类似的危害。

通常有利的是将两种或更多种捕收剂混合用于泡沫浮选方法中。这些混合物可以是两种或更多种水性离子型捕收剂，或离子型捕收剂与电荷中性油性捕收剂(本文称为“中性捕收剂”)的混合物。后者混合物由于具有某些特性而通常为优选的。然而，水性离子型捕收剂和非水性中性捕收剂的配制物一般呈现显著的挑战，因为这些配制物通常不相容、不稳定并生成有毒的副产物如气体或水性物质或沉淀物，因此构成显著的环境和健康危害。这些配制物在物理上也是不稳定的，即它们分成多相并生成沉淀物，因此可以使用水性离子型捕收剂和非水性中性捕收剂的组合将制备的组合物的类型降至最少，从而使协同优势得到消除或降至最小。实际上，一些水性捕收剂完全不能与中性捕收剂(例如黄原酸盐)混合，因为它们会产生可生成有毒副产物的化学上不稳定的化合物。类似地，一些中性捕收剂完全不能与水性捕收剂(例如二烷基黄原酸甲酸酯)混合。

许多含有两种或更多种离子型捕收剂或离子型捕收剂与电荷中性捕收剂的混合物的配制物进一步利用稀释剂和偶联剂来确保相容性。这些稀释剂和偶联剂可能是有害的。实际上，在一些情况下，在不存在显著的稀释和/或引入不希望的偶联剂的情况下不能制备出相容性配制物；尽管这样，也仅有小范围的配制物是可行的。水在这些配制物中的存在可以造成不希望的副反应，生成有毒和有害的物质，并对其装运带来挑战。