EA030500B1

EA030500B1 - Подавитель флотации рудных минералов, композиция и способ обогащения минерала

Info

Publication number: EA030500B1
Application number: EA201500380A
Authority: EA
Inventors: Марселу Морейра Да Коста; Жоржи Эдуарду Лангш; Паулу Энрике Мораис; Лукас Мор
Original assignee: Кемира Ойй
Priority date: 2012-10-01
Filing date: 2013-10-01
Publication date: 2018-08-31
Also published as: US10081021B2; US9421556B2; AU2017254943B2; AU2017254943A1; UA116361C2; WO2014055502A1; US20160346790A1; AU2013327553B2; ZA201502877B; US20150196926A1; CN104822460A; EA201500380A1; CA2886915A1; AU2013327553A1

Abstract

Предложены подавители, содержащие один или более типов полисахаридов, содержащих один или более типов пентозановых звеньев. Также раскрыты способы обогащения целевого минерала из руды, содержащей целевой минерал и пустую породу, при этом способ включает проведение процесса флотации в присутствии одного или нескольких коллекторов и одного или нескольких подавителей.

Description

Настоящее изобретение в целом относится к подавителям для использования в процессах флотации рудных минералов.

Уровень техники

При переработке минеральных руд необходимо отделить нежелательные минералы, известные как пустая порода (например, Al₂O₃, SiO₂ и TiO₂) от целевых минералов в руде (например, железной руде). Одним из способов достижения этой цели является подавление флотации конкретного минерала во время нормального процесса флотации. В системах флотации минералов обычно подавляют материал пустой породы, с флотацией при этом целевого минерала или минералов. В системах дифференциальной или обратной флотации обычно подавляют целевые минерал или минералы с флотацией пустой породы. Подавление обычно достигается путём использования одного или нескольких подавителей (также известных как депрессоры) во время стадии флотации. Подавители при добавлении в систему флотации оказывает специфическое воздействие на подавляемый материал, предотвращая таким образом его флотацию. Способность подавителя облегчать такое разделение относится к его селективности, т.е. с более селективными подавителями достигают более хорошее разделение пустой породы и целевых минералов.

В типичной схеме флотации руды, руду измельчают до достаточно малого размера, чтобы освободить целевые минерал или минералы от пустой породы. Дополнительная стадия в процессе флотации включает удаление ультратонких частиц обезыливанием. Ультратонкие частицы, как правило, определяются как частицы диаметром менее 5-10 мкм. Способ обезыливания может сопровождаться или продолжаться стадией флокуляции или стадией какой-либо другого типа осаждения, такого как использование циклонного разделительного устройства. Эта стадия следует за стадией флотации, на которой пустую породу отделяют от целевых минерала или минералов в присутствии коллекторов и/или пенообразователей.

Во многих системах флотации обычным является использования веществ природного происхождения, такие как крахмалы, декстрины и камеди в качестве подавителей. В некоторых странах существует запрет на использования веществ, таких как крахмал, которые имеют пищевую ценность в этом типе коммерческого применения.

Крахмал или каустизированный крахмал обычно используется в качестве подавителя в процессах обратной флотации железой руды. Пативный крахмал обычно обрабатывают гидроксидом натрия или кипящей водой перед использованием в таких применениях, смотри, например, Tang и др. "The Acidity of Caustic Digested Starch and Its Role in Starch Adsorption on Mineral Surfaces" International Journal of Mineral Processing (2012), doi: 10.1016/j.minpro.2012.06.001. Крахмал даёт относительно небольшие, но устойчивые хлопья, которые могут быть дополнительно улучшены промывкой.

Большие количества крахмала потребляются в результате его использования в качестве подавителя во флотационных процессах. Например, производство бразильских железнорудных окатышей в 2010 году составило около 73 млн т, на что было израсходовано около 50000 т крахмала в качестве подавителя. Потребление подавителей, как ожидается, увеличится как минимум в 4 раза к 2017 году.

Краткое изложение существа изобретения

Предложены подавители, включающие один или более типов полисахаридов, включающих один или более типов пентозановых звеньев, и композиции, содержащих подавитель и растворитель. Также в изобретении раскрыты способы обогащения целевого минерала из руды, включающей целевой минерал и пустую породу, причём способ включает проведение процесса флотации в присутствии одного или нескольких коллекторов и одного или нескольких подавителей.

Раскрытие может быть легче понято со ссылкой на последующее подробное описание различных признаков раскрытия и примеров, включенных в него.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 является графиком содержания железа и силиката во фракции концентрата в способе с использованием примера подавителя (KEMXMC) и крахмала.

Фиг. 2 представляет собой график, который показывает соотношение железа и силиката во фракции концентрата.

Фиг. 3 показывает влияние количества подавителя на извлечения металла для KHMXMC и крахмала.

Фиг. 4 показывает влияние количества коллектора на извлечение металла для KEMXMC и крахмала.

Подробное описание

В соответствии с различными осуществлениями, описанными в изобретении, подавители и родственные композиции, и способы могут быть использованы при обработке руды, содержащей минерал, для отделения пустой породы от целевых минералов. Примеры подавителей включают один или более типов полисахаридов, включающих один или более типов пентозановых звеньев. Подавители, композиции и способы могут обеспечить улучшенную селективность по сравнению с другими подавителями, такими, как крахмал или каустизированный крахмал. В частности, подавители могут обеспечить повышенную селективность процесса флотации, уменьшить расход коллектора, расход гидроксида натрия, и/или сни- 1 030500

зить количество отходов по сравнению с подавителями на основе крахмала. Примеры подавителей также обеспечивают преимущество относительно подавителей на основе крахмала, потому что они не имеют пищевой ценности. В примерах осуществлений подавители могут быть представлены в форме, которая делает их более удобными для разбавления и/или непосредственного применения, например, в форме геля.

Определения

В данном описании "подавитель" относится к реагенту, который подавляет флотацию целевых минералов в сравнении с подавлением флотации соответствующей пустой породы.

В данном описании "целевые минералы" относятся к ценным минералам, которые могут быть извлечены из руды, содержащей целевой минерал и пустую породу. Примеры целевых минералов включают железные опилки, гематит, магнетит, пирит, хромит, гетит, марказит, лимонит, пирроготит или любые другие железосодержащие минералы.

В данном описании "пустая порода" относится к нежелательным минералам в материале, который содержит как нежелательные, так и целевые минералы, например, рудной залежи. Такие нежелательные минералы могут включать оксиды алюминия, диоксид кремния (например, кварц), титан, серу и щёлочноземельные металлы. В некоторых осуществлениях пустая порода включает оксиды кремния, силикаты или кремнесодержащие материалы.

В данном описании термин "полисахарид" относится к молекулам углеводов поторяющихся звеньев мономера (моносахариды), связанных гликозидными связями. Структура полисахарида может изменяться, например, может быть линейной или разветвлённой. Молекулы могут содержать незначительно изменённые повторяющиеся звенья. Моносахариды в общем являются альдегидами или кетонами с двумя или большим числом гидроксильных групп. Полисахарид, содержащий один тип звеньев моносахаридов, называют гомополисахаридом, а полисахарид, содержащий более одного типа звеньев моносахарида, называют гстсронолисахаридом. Считается, что полисахариды, как правило, содержат десять или более моносахаридных звеньев, тогда как термин "олигосахарид", как правило, используется для обозначения полимеров, содержащих небольшое количество, например, от двух до десяти моносахаридных звеньев.

В данном описании термин "крахмал" обозначает углевод, состоящей из большого числа звеньев глюкозы, связанных гликозидными связями. Хорошо известно, что полимер крахмала состоит в основном из двух фракций, амилозы и амилопектина, которые меняются с источником крахмала. Амилоза, имеющая низкую молекулярную массу, содержит одну концевую группу на 200-300 ангидроглюкозных звеньев. Амилопектин имеет более высокую молекулярную массу и состоит из более чем 5000 ангидроглюкозных звеньев с одной концевой группой на каждые 20-30 звеньев глюкозы. В то время как амилоза является линейным полимером с а 1^4 связью, амилопектин является силыюразветвлённым полимером с α 1^ 4 и α 1^6 связями в точках ветвления.

В данном описании "руда" означает породу и месторождение, из которых целевые минералы могут быть извлечены. Другие источники целевых минералов могут быть включены в определение "руды", в зависимости от особенностей целевого минерала. Руда может содержать нежелательные минералы или материалы, также упоминаемые в описании как пустая порода.

В данном описании "железная руда" означает породу, минералы и другие источники железа, из которого может быть получено металлическое железо. Руды обычно богаты по окислам железа и отличаются по цвету от тёмно-серого, ярко-жёлтого, тёмно-фиолетового до ржаво-красного. Само железо обычно находится в форме магнетита (Fe₃O₄), гематита (Ре₂О₃), гётита (FeO(OH)), лимонита (FeO(OH) n(H₂O)), сидерита (FeCO₃) или пирита (FeS₂). Таконит является железосодержащей осадочной породой, в которой минералы железа переслаиваются с кварцем, кремнистыми породами или карбонатом. Итабирит, также известный как полосчатый кварц-гематит и гематитовый сланец, является железо-кварцевым наслоением, в котором железо присутствует в виде тонких слоев гематита, магнетита или мартита. Любой из этих типов источников железа является подходящими для использования в способах, описанных в изобретении. В примерах осуществлений, железная руда по существу является магнетитом, гематитом, таконитом или итабиритом.

В примерах осуществлений железная руда по существу является пиритом. В примерах осуществлений железная руда загрязнена материалами пустой породы, например, оксидами алюминия, диоксидом кремния или титаном. В примерах осуществлений железная руда загрязнена глиной.

Подавители

Примеры осуществлений включают подавители, имеющих один или более типов полисахаридов, включающих один или более типов пентозановых звеньев. Примерами пентозановых звеньев являются моносахариды, имеющие пять атомов углерода, в том числе, например, ксилоза, рибоза, арабиноза, и ликсоза. В примерах осуществлений пентозановое звено может быть альдопентозой, которая имеет альдегидную функциональную группу в положении 1, такой как, например, D- или L- формы арабинозы, рибозы, ксилозы и ликсозы. Обычные полисахариды включают, например, ксилан, гемицеллюлозу и гуммиарабик. Обычную гемицеллюлозу получают из биомассы, например, травы и древесины, например, лиственных пород. В примерах осуществлений гемицеллюлоза может содержать смеси ксилозы, араби- 2 030500

нозы, маннозы и галактозы. Обычный гуммиарабик может содержать арабинозу и рибозу. В примерах осуществлений один или более типов пентозановых звеньев включают звенья ксилана и одну или более гемицеллюлоз и альдопентоз. В примерах осуществлений один или более видов полисахаридов получают из клеточных стенок растений, например, клеточных стенок сахарного тростника или кукурузы, или водорослей. В осуществлениях один или более видов полисахаридов получают из сахарного тростника, волокна тростника, или кукурузы. В примерах осуществлений один или более видов полисахаридов получают из жома сахарного тростника. В примерах осуществлений один или более видов полисахаридов получают из остатков кукурузного волокна. В примерах осуществлений подавители может представлять собой композицию или смесь полисахаридов, имеющих один или более типов пентозановых звеньев. В некоторых осуществлениях подавители могут состоять по существу из полисахаридов, содержащих один тип пентозановых звеньев, например, ксилан. В некоторых осуществлениях один или более типов пентозановых звеньев включают ксилан. В примерах осуществлений предложены подавители, который включает один или более типов полисахаридов, включающих ксилановые звенья.

В осуществлениях полисахарид, включающий ксилан, может быть выделен из растительного материала или из водорослей разбавленным щелочным растворам. В примерах осуществлений полисахарид, включающий ксилан, может быть выделен из жома сахарного тростника или остатков кукурузного волокна разбавленными щелочными растворами.

Ксилан является олигосахаридом, который может быть выделен в форме 5-200 звеньев ангидроксилозы, состоящих из звеньев D-ксилозы с 1 β —>4 связями.

Ксилановый олигосахарид с 5-200 звеньями ангидроксилозы, состоящий из звеньев D-ксилозы с 1 β— 4 связями

В примерах осуществлений полисахариды, включающие один или более типов пентозановых звеньев, могут быть выделены при варке чёрного щёлока, из фильтратов холодного щелочения (ССЕ) и/или в процессе кислого предгидролиза или автогидролиза для получения растворимой целлюлозы. Такое выделение описано, например, Jayapal и др. Industrial Crops and Products 2012, v. 42, pp. 14-24; Muguet et al. Holzforschung 2011, v. 65, pp. 605-612; and Gehmayer et al. Biomacromolecules 2012, v. 13, pp. 645-651.

В примерах осуществлений подавители по существу не усваиваются или не подходят для потребления человеком. В некоторых осуществлениях подавители не включают значительных количеств арабинозы или рибозы или их источников.

В примерах осуществлений подавитель может иметь любую молекулярную массу, пока подавитель обладает эффектом подавления флотации целевых минералов вместо подавления флотации соответствующей пустой породы. В примерах осуществлений подавитель по существу не обладает свойствами флокулянта. В примерах осуществлений молекулярная масса подавителя составляет около 700 - 50000; около 700-25000; или около 700-8000 Да. В примерах осуществлений молекулярная масса подавителя составляет около 5-300, около 5-150 или около 5-50 альдопентозных звеньев, например ксилозных звеньев.

В соответствии с различными примерами осуществлений необходимое количество подавителя является тем, которое будет подавлять флотацию целевого рудного минерала или руды в необходимой или искомой степени. Необходимое количество подавителя будет зависеть, по меньшей мере, частично от ряда факторов, таких как разделяемые целевой минерал и пустая порода и условия процесса флотации. В примерах осуществлений количество подавителя, используемое в процессе флотации, составляет около 0,01-1,5 кг, или около 0,2-0,7 кг подавителя на метрическую тонну руды, подвергаемой флотации. В примерах осуществлений удельный расход подавителя в процессе составляет около 0,01-1,5 кг, или около 0,2-0,7 кг подавителя на метрическую тонну руды, подвергаемой флотации.

В соответствии с примерами осуществлений подавители могут быть использованы по отдельности или могут быть использованы в процессе флотации с другими подавителями. Другие подавители, которые могут быть использованы в комбинации с примерными подавителями включают, но без ограничения: крахмал; крахмал активированный обработкой щёлочью; сложные эфиры целлюлозы, такие как карбоксиметилцеллюлоза и сульфометилцеллюлоза; простые эфиры целлюлозы, такие как метилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза и этилгидроксиэтилцеллюлоза; гидрофильные смолы, такие как гуммиарабик, камедь карайи, смола трагаканта и камедь гатти, альгинаты; производные крахмала, такие как карбоксиметилкрахмал и фосфат крахмала; и их комбинации.

Обычные подавители, как правило, пригодны в качестве подавителей во флотации минерального сырья. В частности, обычные подавители эффективны в селективном подавлении флотации целевого минерала(ов) по сравнению с пустой породой. В некоторых осуществлениях обычные подавители ис- 3 030500

пользуются для улучшения отделения железосодержащих минералов, таких как оксиды железа или железные опилки, от силикатной породы подавляя по-разному флотацию железосодержащих минералов по отношению к силикатной пустой породе. Одна из проблем, связанная с отделением железосодержащих минералов от силикатной породы, состоит в том, что железосодержащие минералы и силикаты одновременно имеют тенденцию флотироваться при определённых условиях обработки. Обычные подавители могут быть использованы для изменения флотационных характеристик железосодержащих минералов по отношению к силикатной пустой породе, чтобы улучшить процесс разделения.

В соответствии с различными осуществлениями содержание подавителя может быть определено количественно. Например, процентное содержание подавителя может быть вычислено путём измерения массового процента определённого минерала или пустой породы при флотации в отсутствие какого-либо подавителя и измерения массового процента при флотации того же минерала или пустой породы в присутствии подавителя. Последнее значение вычитается из первого; разницу делят на массовый процент флотированного без подавителя; и это значение умножают на 100, чтобы получить процент подавления. В примерах осуществлений процент подавления может иметь любое значение, которое обеспечит необходимую или искомую величину разделения для того, чтобы обеспечить отделение целевых минералов от пустой породы. В примерах осуществлений использование обычного подавителя вызывает подавление флотации целевых минералов, по меньшей мере, на около 5%, около 10% или около 12%. В примерах осуществлений использование подавителей вызывает подавление флотации пустой породы менее чем на около 7,5% или около 5%.

Композиции

В осуществлениях композиция включает подавитель и растворитель, причём подавитель включает один или более типов полисахаридов, включающих один или более типов пентозановых звеньев. Примерами подавителей могут быть любые подавители в соответствии с осуществлениями, описанными в изобретении. В осуществлениях растворителем является вода.

В осуществлениях композиция является гелем, например, полисахаридным гелем. В осуществлениях гель является водорастворимым.

Композиция может быть составлена, чтобы обеспечить достаточное количество подавителя в процессе флотации, т.е. количество достаточное для получения целевого результата.

В осуществлении композиция может включать один или более других подавителей. В осуществлении композиция может включать один или более реагентов или модификаторов. Примеры таких реагентов или модификаторов включают, но без ограничения пенообразователи, активаторы, коллекторы, подавители, диспергаторы, кислые или основные присадки или любые другие реагенты, известные в данной области техники.

Процессы

В соответствии с осуществлениями процесс флотации может использовать подавители, описанные в изобретении. Как обсуждалось выше, флотации является широко используемым процессом для разделения или концентрирования целевых минералов из руды, например, железа из таконита. Флотация использует различие в гидрофобности целевых минералов и пустой породы, чтобы достичь разделения этих материалов. Такие различия могут быть увеличены с использованием поверхностно-активных веществ и флотационных реагентов, включая, но без ограничения коллекторы и подавители (также называемые депрессантами).

В общем, процесс флотации может включать стадии измельчения дроблёной руды, классификации измельчённой руды в воде, обработки сортированной руды флотацией для концентрирования одного или нескольких минералов во флотационной пене, в то время как остальная часть минералов руды остаётся в водной суспензии, и улавливания минералов во флотационной пене и/или суспензии. Некоторые из этих стадий описаны более подробно ниже.

В осуществлениях процесс флотации включает отделение пустой породы от целевого минерального концентрата флотацией пустой породы во флотационной пене и выделение целевого минерального концентрата в качестве нижнего продукта. В других осуществлениях процесс флотации включает отделение пустой породы от целевого минерального концентрата осаждением пустой породы на дно камеры (в качестве нижнего продукта) и выделение целевого минерального концентрата в виде слива верхнего продукта (флотационная пена). В осуществлениях процесс флотации включает отделение железных концентратов от диоксида кремния и других кремнесодержащих материалов флотацией диоксида кремния и извлечение железного концентрата в качестве нижнего продукта.

В осуществлениях процесс обогащения целевого минерала из руды, содержащей целевой минерал и пустую породу, включает проведение процесса флотации в присутствии одного или нескольких коллекторов и одного или нескольких подавителей. В осуществлениях, по меньшей мере, один, из одного или нескольких подавителей включает один или более типов полисахаридов, включающих один или более типов пентозановых звеньев. В осуществлениях, но меньшей мере, один, из одного или нескольких подавителей включает один или более типов полисахаридов, включающих ксилановые звенья.

В осуществлениях целевой минерал является железосодержащим минералом, таким как оксиды железа или железные опилки.

- 4 030500

В осуществлениях процесс обогащения железосодержащего минерала из руды, включающей железосодержащий материала и силикатсодержащую пустую породу, включает проведение процесса флотации в присутствии одного или нескольких коллекторов и одного или нескольких подавителей. В осуществлениях по меньшей мере один из одного или нескольких подавителей включает один или более типов полисахаридов, включающих один или более типов пентозановых звеньев. В осуществлениях по меньшей мере один из одного или нескольких подавителей включает один или более типов полисахаридов, включающих ксилановые звенья.

В осуществлениях процесс флотации является процессом обратной или инвертированной флотации, например, процессом обратной катионной флотации. В таких процессах флотация целевого минерала селективно подавлена по сравнению с флотацией пустой породы так, чтобы облегчить разделение и извлечение целевого минерала.

В осуществлениях процесс флотации является процессом прямой флотации, например, процесс катионной или анионной флотации.

В некоторых примерах осуществления, один или более подавителей добавляют в виде композиции, включающей подавитель и растворитель.

В осуществлениях один или более подавителей могут быть добавлены на любой стадии процесса до начала стадии флотации. В некоторых осуществлениях один или более подавителей добавляют до или совместно с добавлением коллекторов.

В процессе могут быть добавлены различные реагенты и модификаторы к руде, которая диспергирована в воде (флотационная пульпа), и воздух вводится в пульпу для формирования пены. В результате флотационная пена содержит те материалы, которые не смачиваются и имеют сродство к пузырькам воздуха. Примеры таких реагентов и модификаторов включают, но без ограничения пенообразователи, активаторы, коллекторы, подавители, диспергаторы, кислые или основные присадки или любые другие реагенты, известные в данной области техники.

В осуществлениях флотореагент или коллектор могут быть добавлены к флотационной пульпе. Как правило, коллекторы могут образовывать гидрофобный слой на поверхности определённого минерала во флотационной пульпе, что облегчает прикрепление гидрофобных частиц к пузырькам воздуха и извлечение таких частиц получаемой флотационная пеной. Любой коллектор может быть использован в примерах процессов. Выбор коллектора будет зависеть, по меньшей мере, частично от конкретной обрабатываемой руды и от типа удаляемой пустой породы. Подходящие коллекторы известны специалистам в данной области техники. В осуществлениях коллекторы могут представлять собой соединения, включающие анионные группы, катионные группы или нсионогенные группы. В некоторых осуществлениях коллекторы являются поверхностно-активными веществами, то есть веществами, включающими гидрофильные и гидрофобные группы, связанные друг с другом. Некоторые характеристики коллекторов могут быть выбраны, чтобы обеспечить селективность и свойства, включая растворимость, критическую концентрацию мицеллообразования и длину углеродной цени.

Примеры коллекторов включают соединения, содержащие кислород и азот, например, соединений с аминогруппами. В осуществлениях коллекторы могут быть выбраны из группы, состоящей из: эфираминов, например, эфиров первичных моноаминов и эфира первичного полиамина; алифатические амины С_х-С₂₀, например, алифатические амины, полученные из различных нефти, животных и растительных масел, октиламина, дециламина, додециламина, тетрадециламина, гексадециламина, октадециламина, октадецениламина и октадекадиениламина; четвертичных аминов, например, хлорида триметилдодециламмония, хлорида кокотриметиламмония и сульфат таллового триметиламмония; диаминов или смешанных аминов, например, таллового амина, гидрированного таллового амина, кокосового масла или кокоамина, соевого масла или соевого амина, аминов таллового масла, амина канифоли, талового диамина, кокодиаминов, соевых диаминов или галловых диаминов и т.п., и соединений четвертичного аммония, полученных из этих аминов; амидоаминов и имидазолинов, таких как те, которые получены по реакции амина и жирной кислоты; и комбинаций или их смесей. В осуществлении коллектор является эфирамином или смесью эфираминов.

Коллекторы могут быть частично или полностью нейтрализованы минеральной или органической кислотой, такой как соляная кислота или уксусная кислота. Такая нейтрализация облегчает диспергируемость в воде. В качестве альтернативы, амин может быть использован в виде свободного основания амина путём растворения его в большем объёме подходящего органического растворителя, такого как керосин, скипидар, спирт и т.п. перед использованием. Эти растворители иногда имеют нежелательные эффекты при флотации, такие как снижение селективности флотации или неконтролиремое ценообразование. Хотя эти коллекторы отличаются по структуре они похожи в том, что они ионизируются в растворе, давая положительно заряженный органический ион.

В соответствии с осуществлениями количество коллектора может изменяться в широком диапазоне. Количество коллектора может зависеть, по меньшей мере, частично от содержания в обрабатываемой руде пустой породы. Например, руда с высоким содержанием диоксида кремния может потребовать больших количеств коллектора. В осуществлениях в процессе используют около 0,01-2 фунта или около 0,1-0,35 фунта коллектора на тонну руды.

- 5 030500

В осуществлениях в процессе используют один тип коллектора. В осуществлениях в процессе используют два или более коллекторов.

В осуществлениях один или более пенообразователей используют в процессе. Примерами пенообразователей являются гетерополярные органические соединения, которые снижают поверхностное натяжение за счёт адсорбции на границе раздела воздух-вода и таким образом облегчают образование пузырьков и пены. Примерами пенообразователей являются метилизобутилкарбинол; спирты, имеющие 612 атомов углерода, которые необязательно алкоксилированы этиленоксидом и/или иропиленоксидом; скипидар; трикрезол; различные спирты и мыла. В осуществлениях предусмотрено использование около 0,001-0,2 фунта пенообразователя на тонну руды.

В соответствии с осуществлениями после завершения флотации получают обогащенную пустой породой флотационную пену (пену), например, обогащенную силикатом флотационную пену и нижнюю фракцию, богатую по целевому минералу (хвосты, нижний продукт), например, по железу.

В соответствии с осуществлениями одна или более стадий подготовки руды для флотации могут быть выполнены до стадии флотации. Например, на одной стадии процесса руда может быть размолота вместе с водой, до требуемого размера частиц, например, до размера частиц около 5-200 мкм. Необязательно кондиционирующие реагенты, такие как гидроксид натрия и/или силикат натрия могут быть добавлены в крушилку перед измельчением сырой руды. В осуществлении в крушилку добавляют достаточное количество воды для получения суспензии, содержащей около 70% твёрдого вещества.

В примере процесса измельчённая руда может быть очищена от ила (обезилена). Например, измельченную руду можно суспендировать в воде и мелкодисперсный материал может быть очищен от ила, например, путём фильтрации, осаждения, сливания сифоном или центрифугирования. В осуществлениях стадия очищения от ила может быть повторена один или более раз.

В процессе суспензия руда-вода может быть получена из обезиленой руды и один или более подавителей в соответствии с осуществлениями могут быть добавлены к суспензии. В осуществлениях один или более подавителей добавляют в количестве около 10-1500 г на тонну руды. В осуществлениях суспензию руда-вода перемещают во флотационную камеру и один или более подавителей добавляют к суспензии руды в воде во флотационной камере.

В осуществлениях основание или щёлочь могут быть добавлены для корректировки pH суспензии. Например, рН суспензии может быть доведён до диапазона около 8-11, или около 9-11, или около 10-11. В некоторых осуществлениях рН доводят до 10,5. В осуществлениях рН суспензии во флотационной камере поддерживают на уровне около 8-11 для оптимального извлечения железа.

В соответствии с осуществлениями на одной стадии процесса флотации могут быть добавлены один или более коллекторов, например, после добавления одного или нескольких подавителей и других технологических реагентов.

В осуществлениях, когда добавлены все технологические реагенты смесь дополнительно обрабатывают или перемешивают в течение периода времени до пенной флотации. Необязательно могут быть добавлены средства контроля пенообразования в подходящем случае перед пенной флотацией.

В осуществлениях процесс флотации может быть выполнен в несколько стадий флотации. Например, процесс флотации можно проводить во флотационных секциях, содержащих несколько соединённых последовательно камер, с первой камерой(ами), которые обычно используются для первичной флотации, и последующие камера(ы), используются для персчистной флотации. В осуществлениях каждая флотационная камера может быть любой флотацинной установкой, включающей, например, Denver лабораторную флотационную машину и/или Wemco Fagcrgren лабораторную флотационную машину, в которых смесь суспензии перемешивают и воздух вводится в нижней части камеры при необходимости.

В осуществлениях перед обработкой флотацией суспензия руда-вода включает около 20-40 мас.% твёрдого вещества. Продолжительность процесса флотации зависит от необходимого результата. В осуществлениях время обработки флотацией может составлять около 1-10 мин для каждого цикла. Время процесса флотации может зависеть, по меньшей мерс, частично от содержания пустой породы, размера зерна обрабатываемой руды и числа задействованных флотационных камер.

В соответствии с осуществлениями первичной флотацией пустая порода может быть селективно отделена от руды и удалена с флотационной пеной. Целевой концентрат минерала после флотации удаляют в виде нижнего продукта и выделяют в виде грубого концентрата. В осуществлениях концентрат целевого минерала в грубом концентрате содержит достаточно небольшое количество пустой породы, чтобы быть пригодным для любого целевого использования.

В осуществлениях флотационная пена, грубый концентрат или оба могут быть дополнительно обработаны. Например, в осуществлениях нижний продукт или флотационная пена первичной флотации могут быть поданы в первую камеру персчистной флотации, в которой выполняется вторая обработка флотацией. Нижний продукт из этой первой камеры перечистной флотации является концентратом минерала, называемым промежуточным продуктом первой перечистной флотации, который обычно будет содержать больше пустой породы, чем грубый концентрат, но значительно меньше, чем исходная сырая руда. Верхний слив флотационной пены из первой камеры может быть подан во вторую камеру перечистной флотации, где повторяется операция флотации и получают другой концентрат минерала, который

- 6 030500

называется промежуточным продуктом второй персчистной флотации. В осуществлениях перечистная пенная флотация повторяется один или более раз. Любой или все промежуточные продукты перечистной флотации могут быть объединены с грубым концентратом для получения улучшенного концентрата рудного минерала. Степень, до которой грубый концентрат объединяется с различными промежуточными фракциям будет зависеть от необходимого содержания минерала в конечном продукте, полученном в процессе. В качестве альтернативного осуществления промежуточные продукты перечистной флотации могут быть возвращены и направлены в камеру грубой флотации для дальнейшего улучшения этих промежуточных продуктов.

Подавители, композиции и способы осуществлений могут быть использованы для обеспечения более высокой селективности и необходимого извлечения целевых минералов по сравнению с другими подавителями при использовании в процессах катионной флотации. В осуществлениях концентрат минерала, например, концентрат гематига, который получают в процессах, удовлетворяет требованиям сталелитейной промышленности. В осуществлениях подавители, композиции и способы могут быть использованы для максимального извлечения железа, чтобы увеличить производство металла на единицу подаваемой руды, что может обеспечить повышение производительности и рентабельности.

Следующие примеры представлены только для иллюстративных целей и не предназначены для ограничения.

Примеры

Общая методика флотационных испытаний

Флотационные испытания, описанные в изобретении, в основном выполняют на образцах железосодержащей суспензии в соответствии со следующей методикой.

1) Суспензию фильтруют с использованием вакуумного насоса и установки фильтрации (Kitazato колба, воронка Бюхнера и фильтровальная бумага белая лента).

2) Определяют и регистрируют объём отфильтрованной жидкости.

3) Отфильтрованную жидкость переносят в ёмкость, пригодную для дальнейшего анализа железа методами мокрой химии и силикат определяют как масса остатка, нерастворимого в 3:1 HCl:HNO₃.

4) Твёрдое вещество взвешивают в лодочке и затем сушат при 105°С в течение 24 ч.

5) После охлаждения регистрируют массу твёрдого вещества.

6) Конечное твёрдое вещество помещают в ёмкость, пригодную для дальнейшего ICP анализа на железо, алюминий, фосфор и силикат и определения распределения по размерам частиц. Затем его разделяют для приготовления суспензии, используемой во флотационных испытаниях.

С помощью калиброванного рН-метра готовят подпиточную воду (для поддержания постоянного уровня во флотационной камере) доведением её рН (например, до рН 10,5 NaOH 5% или уксусной кислотой 10%) до требуемого значения.

Раствор аминного коллектора, например, эфирамина (с концентрацией, например, 1 мас.%), получают так же, как раствор подавителя (концентрация, например, 1 мас.%). При приготовлении раствора подавителя необходимо учитывать его влажность и содержание органических веществ.

Флотационную камеру (2 л) взвешивают и требуемое количество суспензии для флотации добавляют следующим образом: большую часть сухой суспензии добавляют до сё половины, заполняя другую половину требуемыми количествами растворов коллектора и подавителя и "воды" (жидкость), отфильтрованной из образца полученной суспензии. (Примечание: ёмкость флотационной камеры измеряется до высоты лопастей). Добавление этих материалов производится следующим образом.

1) Добавляют объём "воды" необходимый для гомогенизации образца.

2) Экстрактор загружают до предела, включают вращение (950 об/мин). Измеряют и регистрируют начальный рН.

3) Добавляют большую часть раствора подавителя и обрабатывают и/или перемешивают в течение определённого периода времени, например 5 минут, контролируя рН. Если рН стабилизируется при необходимом значении (например, 10,5), то корректировки не требуется. В противном случае могут быть добавлены регуляторы рН (например, 5% NaOH и/или раствор уксусной кислоты 10%), чтобы довести рН до искомой величины.

После обработки и/или перемешивания и, если необходимо, регулятор рН, основную часть раствора аминного коллектора добавляют в приёмную ёмкость и остальной объём резервуара заполняют рассчитанным количеством оставшейся "воды" из образца, для заданного % содержания твёрдого вещества в суспензии. Эту смесь обрабатывают или перемешивают в течение периода времени, например, 1 мин. Сборные лотки взвешивают и их массу регистрируют.

На собранных флотационной камере и сборных тарелках включают максимальную аэрацию и скребковый разгрузчик, начиная отсчёт времени флотации (выбирается в каждом испытании). Уровень в приёмной ёмкости поддерживается постоянным с использованием подпиточной предварительно подготовленной воды с искомым рН, например рН 10,5.

В конце испытания флотационную камеру очищают, принимая необходимые меры предосторожности для предотвращения загрязнения флотированного и осевшего материалов.

Флотированный (пустая порода) и осевший (концентрат) материалы собирают во взвешенных лот- 7 030500

ках в течение времени, предназначенного для сбора. Образцы затем сушат при 105°С.

В лотки, содержащие флотированный и осевший материалы, взвешивают и результат регистрируют. Навеску каждого материала направляются для анализа на железо, диоксид кремния, оксид алюминия и фосфор.

Пример 1. Флотационное испытание высококачественной железной руды и подавителя, включающего ксилан.

В этом примере флотационное испытание проводят в лабораторном масштабе и цель этих испытаний состоит в отделении целевого минерала (гематит) от пустой породы. Общая вышеописанная методика флотационных испытаний используется для этих экспериментов. Подавитель, используемый в этих экспериментах, является смесью полисахаридов, присутствующих в клеточных стенках растений, в основном включающих ксилан, (обозначенный KEMXMC) или крахмал (например, кукурузный или крахмал из тапиоки). В этом образце сырой железной руды значения содержания железа и силиката составляют 59,7% (59,61% и 59,88%) и 13,0% (13,43% и 12,66% соответственно).

Было установлено, что подавитель KEMXMC, при использовании во флотационных испытаниях, действует сравнимо или лучше, чем крахмал. При концентрации подавителя менее 200 г/т, KEMXMC увеличивается концентрация железа в конечном образце по сравнению с аналогичными количества крахмала (фиг. 1). Меньшие количества силиката наблюдаются в образцах, которые были получены способами, использующими KEMXMC, по сравнению с крахмалом (см фиг. 1-2). Также отмечено, что извлечение металла увеличено (см. фиг. 3) и необходимое количество коллектора снижено (см. фиг. 4), когда KEMXMC используют вместо крахмала во флотационных испытаниях.

Пример 2. Флотационное испытание высококачественной железной руды и подавителя, включающего ксилан жома сахарного тростника или остатка кукурузных волокон.

В этом примере флотационные испытания проводят в лабораторном масштабе, и цель этих испытаний состоит в отделении целевого минерала (гематит) от пустой породы. Подавитель, используемый в этих экспериментах, является смесью полисахаридов, присутствующих в клеточных стенках растений, в основном включающих ксилан, (обозначенный KEMXMC) или крахмал (например, кукурузный или крахмал из тапиоки). Источником ксилана является жом сахарного тростника (около 20% сухого вещества) или остаток кукурузного волокна (около 20-30% сухого вещества). Химический анализ образца железной руды проводят методом рентгеновской флуоресценции и результаты представлены в табл. 1.

Таблица 1. Химический анализ высококачественной железной руды

Для этих экспериментов используют вышеописанную методику флотационных испытаний. Конкретные параметры экспериментов представлены в табл. 2.

Таблица 2. Параметры флотационных испытаний высококачественной железной руды и подавителей или крахмала

Пример 3. Флотационное испытание низкокачественной железной руды и подавителя, включающего ксилан жома сахарного тростника или остатка кукурузных волокон.

В этом примере флотационные испытания проводят в лабораторном масштабе и цель этих испытаний состоит в отделении целевого минерала (гематит) от пустой породы. Подавитель, используемый в этих экспериментах, является смесью полисахаридов, присутствующих в клеточных стенках растений, в основном включающих ксилан, (обозначенный KEMXMC1 или KEMXMC2) или крахмал (например, кукурузный или крахмал из тапиоки). Источником ксилана является жом сахарного тростника (около 20% сухого вещества) или остаток кукурузного волокна (около 20-30% сухого вещества). Химический анализ образца железной руды проводят методом рентгеновской флуоресценции и результаты представлены в табл. 3.

- 8 030500

Таблица 3. Химический анализ высококачественной железной руды

Вещество	% масс.
Fc	50,9
SiO₂	24,8
AI2O3	0,14
Ρ	0,07
Μη	0,10
1102	<0,10
CaO	<0,10
MgO	<0,10

Для этих экспериментов используют вышеописанную методику флотационных испытаний. Конкретные параметры экспериментов представлены в табл. 4.

Таблица 4. Параметры флотационных испытаний низкокачественной железной руды и подавителей или крахмала

Тип подавителя	Крахмал	КЕМХМС1	КЕМХМС2
Количество подавителя (ι/ι)	1200	2000	600
Количество коллектора (г/1)	32	32	32
pH	10,5	10,5	10,5
Время (мин)	3	3	3
Перемешивание (об/мин)	950	950	950
Fe в концснтрате(% масс.)	67,77	67,93	61,60
S1O2 в концентрате (% масс.)	1,23	1,26	10,41
Извлечение Fe в концентрат (%)	79,18	92,11	98,22
F'c в пустой породе (% масс.)	23,88	13,27	8,17

В предыдущих методиках описаны различные стадии. Однако очевидно, что в них могут быть осуществлены различные модификации и изменения и дополнительные методики могут быть реализованы без отхода от более широкого объёма примеров методик, представленных в нижеследующей формуле изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Подавитель флотации рудных минералов, содержащий один или более типов полисахаридов, содержащих один или более типов пентозановых звеньев, где один или более типов полисахаридов получены из кукурузы, остатка кукурузного волокна или клеточных стенок растения кукурузы.
2. Подавитель по п.1, в котором один или более типов полисахаридов получены из остатка кукурузного волокна.
3. Подавитель по п.1, в котором один или более типов пентозановых звеньев содержат ксилановые звенья.
4. Подавитель по п.1, в котором один или более типов полисахаридов включают один тип пентозана.
5. Подавитель по п.4, в котором один тип пентозана является ксиланом.
6. Подавитель по п.5, в котором ксилан извлечён из остатка кукурузного волокна разбавленным щелочным раствором.
7. Композиция для флотации рудных минералов, содержащая

подавитель, содержащий один или более типов полисахаридов, содержащих один или более типов пентозановых звеньев, где один или более типов полисахаридов получены из кукурузы, остатка кукурузного волокна или клеточных стенок растения кукурузы;

железосодержащий минерал и растворитель.
8. Композиция по п.7, в которой растворитель является водой.
9. Способ обогащения целевого минерала из руды, содержащей целевой минерал и пустую породу, где способ включает проведение процесса флотации в присутствии одного или более коллекторов и одного или более подавителей, и в котором по меньшей мере один из одного или более подавителей включает один или более типов полисахаридов, содержащих один или более типов пентозановых звеньев,

где один или более типов полисахаридов получены из кукурузы, остатка кукурузного волокна или клеточных стенок растения кукурузы; и

где целевой минерал представляет собой железосодержащий минерал.
10. Способ по п.9, в котором пустая порода содержит оксиды кремния, силикаты или кремнесодержащие материалы.
11. Способ по п.9, в котором процесс флотации является процессом обратной катионной флотации.
12. Способ по п.9, в котором один или более подавителей добавляют в виде композиции, содержащей подавители и растворитель.
13. Способ по п.12, в котором растворителем является вода.

- 9 030500