CN111511473A - 非氧化杀生物剂用于在泡沫浮选过程中选择性回收有价值的金属的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在泡沫浮选过程中使用非氧化杀生物剂选择性回收有价值的金属矿物的方法。

Description

非氧化杀生物剂用于在泡沫浮选过程中选择性回收有价值的 金属的用途
本发明涉及一种用于在泡沫浮选过程中选择性回收有价值的金属的方法。
泡沫浮选用于分离各种有价值的矿物。虽然所述方法有效，但其使用大量的水。随着采矿作业努力变得更加环保，不断推进减少新鲜水提取并增加水的回用。然而，回用水的品质变化可能影响浮选效率。影响浮选的与水质有关的因素可能是非生物的(化学残留物)或生物的(微生物)，并且影响可能是负面的或是正面的。细菌存在对矿山开采的正面影响与有价值矿物的生物浸出有关，通常添加先前分离物种的特定培养物。
固有的或水性细菌也可能对浮选过程具有负面影响。已经提出氧化杀生物剂以降低细菌对浮选过程影响。次氯酸钠是本领域中被发现在改善磷灰石矿石的浮选中有效的一个实例。
US 4,997,550公开了使用非氧化杀生物剂，例如四氢噻二嗪硫酮和1,2-苯并异硫唑啉-3-酮以改善高岭土的亮度。高岭土的较高亮度是含钛杂质的经改善的浮选(去除)的结果。尽管高岭土回收是US 4,997,550的重点，但在采矿工业中需要更有效地回收铜和其他有价值的金属的方法。
本发明通过提供一种从含水矿浆中回收有价值的金属的方法来解决这问题，所述方法包括使含水矿浆与杀生物剂接触，其中所述含水矿浆包含金属矿石；以及此后通过使所述含水矿浆经受泡沫浮选来回收所述有价值的金属。
除非另外指出，否则所有百分比和ppm值均为基于组合物的总重量的。术语“一个/种(a/an)”是指单数情况和其中存在多于一个/种的情况两者。所有范围端点都是包括端值的和可组合的。设想到本领域技术人员可以选择和/或组合本发明中的多个合适的和/或优选的实施例。
如本文所用的“DBNPA”是2,2-二溴-2-氰基乙酰胺，CAS号10222-01-2并且戊二醛(glutaraldehyde)是戊二醛(pentanedial)，CAS号111-30-8。
本发明中使用的一般方法是常规的泡沫浮选程序，其中首先将矿石研磨成细粒度的矿浆，然后根据需要将水添加到矿浆中以产生含水矿浆，并且将矿浆传送入浮选池中，其中引入空气进行浮选。根据需要，在研磨阶段、预浮选调节阶段或浮选阶段将试剂添加到矿浆中。在本发明的方法中，起始材料可以是来自先前浮选的硫化铜矿石的精矿。尽管在某些情况下蒸馏水或以其他方式处理的水可能是有益的，但所述方法通常使用任何种类的可获得的水在室温和压力下进行。出于说明目的，泡沫浮选方法的示例性版本在(911Metallurgist[911冶金学家]-2017年7月12日可访问的矿物加工工程实用指南https://www.911metallurgist.com/blog/copper-process-flowsheet-example.)中描述。
矿石和随后的含水矿浆中可能存在各种有价值的金属。典型地，金属以硫化物形式存在。此类有价值的金属由铜、钼、锌、金、镍、铅、钨及其混合物组成。特别合适的有价值的金属是铜。根据本发明，从含水矿浆中回收有价值的金属。
然后通过使含水矿浆与杀生物剂接触来回收此类金属。根据本发明，回收铜和铁。特别优选的是铜。本发明的此类杀生物剂是2,2-二溴-2-氰基乙酰胺、戊二醛及其混合物。在本发明中对于选择性回收铜特别优选的是2,2-二溴-2-氰基乙酰胺。根据本发明，当金属是铜时，实现了来自含水矿浆的铜的大于90％、可替代地大于95％、并且进一步可替代地大于99％的生产率。此外，当铜和铁两者都存在时，铜将表现出所述的生产率，然而，铁的生产率小于90％、并且进一步可替代地小于85％。
可以采用进一步的分离和纯化方法以能够最大程度地回收金属。此类方法是本领域的常规方法，如清洁剂浮选，其通常用碱性材料像石灰将pH值增加最高达11-12，以释放并阻隔硅酸盐并降低黄铁矿，从而增强铜的选择性浮选。
实例
实例1.在铜矿开采过程中细菌污染的测量。
在智利(Chile)的采矿公司处，使用无菌烧瓶从不同过程点收集了浆料/水的八个样品(参见表1)。此工厂处理由两种不同来源的尾矿组成的原材料。此工厂遵循典型的用于铜精矿的提取方法(911Metallurgist[911冶金学家]-2017年7月12日可访问的矿物加工工程实用指南https://www.911metallurgist.com/blog/copper-process-flowsheet-example.)，除了通过初次、二次研磨和粗浮选并行处理两个上述原料流(在此之后将这些流合并)之外。
采样之后，将水相通过倾析10分钟从悬浮固体分离，并使用用于低固含量水基样品的Luminultra ATP QGA测试试剂盒(第2代三磷酸腺苷(ATP)测量工具)进行分析(符合ASTM D4012)(https://www.luminultra.com/qga/)。ATP的水平允许估计样品中的微生物水平。另外，使用最可能数(MPN)方法在96孔微量滴定板上确定经倾析的水相样品中微生物的计数，其中使用机器人自动***在板上连续稀释(Cochran,W.G.通过“Most ProbableNumber[最可能数]”.Biometrics[生物统计公司],1950,第105-116页。Rowe,R.,Todd,R.,Waide,J.Microtechnique for Most-Probable-Number Analysis[用于最可能数分析的显微技术].Applied and Environmental Microbiology[应用与环境微生物学].1977,33,675-680)进行细菌密度估算。胰蛋白酶大豆肉汤(TSB)作为MPN方法的培养基使用，并且在37℃孵育48小时之后进行读数。表1总结了样品和相应细菌水平的汇总。
表1.对样品进行收集并进行细菌污染分析
Figure BDA0002408439370000041
实例2.评估细菌对浮选过程的影响
为了评估细菌对浮选过程的影响，生产了人工污染的水，并与清洁的自来水对比。将来自提及的采矿公司(实例1)的每个水样品在胰蛋白酶大豆琼脂(TSA)固体培养基板上擦拭并划线(streak)，并在37℃下孵育。一周之后，将来自这些板的菌落转移至液体培养基TSB(Difco)中，并在37℃下生长72小时。在固体TSA基上进行新的划线，在37℃下孵育48小时之后获得100％的板覆盖率。在浮选试验开始之前3天，将所有板表面刮掉并且悬浮在盐水溶液(4.5％)中。将4mL的细菌池(3.4×105CFU/mL)添加到5L的自来水中，并将此用作受污染的水。
将先前从原材料2区域提取的铜矿矿石(黄铜矿，CuFeS2)压碎并进行初次研磨。使用振动筛分机将样品通过Tyler(尺寸10)筛分。使用装有10kg的2.54cm金属球的22.23cm×17.15cm实验室球磨机在70rpm下再次研磨约1kg的这种固体持续30分钟。所述方法在500mL水(自来水或受污染的水)、柴油(15克/吨)和来自Mathiesen MATCOL D-101的38克/吨的第一捕收剂(改性二硫代氨基甲酸酯)存在下进行，以产生180μm的粒度(P80)。将所得矿物矿浆用杀生物剂(AqucarTMGA 50，陶氏化学公司(Dow Chemical Co.)或AqucarTMDB 20，陶氏化学公司)以100ppm的剂量处理10分钟(对于自来水和受污染的水对照样品，省略此步骤)，并且转移到装满水最高达2700mL的Agitair LA-500实验室浮选池中，并且混合2分钟以均质化，生成约31％固体的矿浆。添加12克/吨的第二捕收剂AX-343(戊基黄原酸钾加异丁基黄原酸钠)以及12克/吨的以下起泡剂的共混物，所述共混物由55％甲基异丁基甲醇(陶氏化学公司)、40％Flomin F810(SNF FloMin公司)、5％Mathiesen DF-1012(Mathiesen公司)组成。通过添加石灰将初始pH维持在10.0处，并将矿浆调节20分钟。
通过在1,440rpm下每10秒从矿浆表面手动刮一次泡沫来收集精矿持续12分钟的总浮选时间。将得到的精矿和尾矿在真空下过滤、在80℃的烘箱中干燥、并通过原子吸收光谱法进行分析。结果呈现于表2中。等级被定义为精矿中金属的百分比，并且回收率被定义为精矿中回收的原始进料中金属的百分比。两种金属的生产率是通过乘以经处理的金属的相应等级和回收率值除以自来水样品值的当量运算(标准化为100％)来计算。
表2.使用浮选前10分钟用有机杀生物剂处理的受人工污染的自来水进行粗浮选的冶金平衡
Figure BDA0002408439370000061
与未经处理的受污染水样品相比，用戊二醛和DBNPA两种杀生物剂处理均示出铜等级的改善。与自来水相比，DBNPA是能够将铜的生产率恢复到自来水水平，同时保持较低回收率和不希望的铁的等级的仅有杀菌剂。

Claims (6)

1.一种从含水矿浆中回收有价值的金属的方法，所述方法包括：
i.使含水矿浆与杀生物剂接触，其中所述含水矿浆包含金属矿石；并且
ii.此后通过使所述含水矿浆经受泡沫浮选来回收所述有价值的金属。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述杀生物剂选自由2,2-二溴-2-氰基乙酰胺、戊二醛及其混合物组成的组。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述杀生物剂是2-二溴-2-氰基乙酰胺。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述有价值的金属选自由铜、钼、锌、金、镍、铅、钨及其混合物组成的组。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述有价值的金属是铜。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，来自所述含水矿浆的铜的生产率大于90％。
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