利用水解淀粉作为矿石加工中的研磨助剂的制作方法
【专利说明】利用水解淀粉作为矿石加工中的研磨助剂
[0001] 本申请要求于2013年7月2日提交的美国临时申请号61/482188的优先权，其全 部内容通过援引加入本申请中。
【背景技术】
[0002] 本发明涉及提高研磨矿石浆料效率的组合物。所述组合物包含水解淀粉。通常， 在矿物开采中研磨矿石之前或过程中将所述组合物加入到矿石浆料中。
[0003] 矿工业是一个庞大的化学品消费行业，在对矿石处理的许多阶段都使用化学品。 例如，一些化学品被加入以促进大块矿石研磨成更细小的矿石颗粒。一旦矿石降低到适当 的尺寸，矿粉可以被提取并转化成有用的产品。
[0004] 矿石的研磨是矿石处理中非常高能耗，低效率的阶段。为了使该过程更高效和节 约成本，人们对其进行了机械和化学改进以促进矿石的研磨。其中一个改进是加入能够使 研磨过程更有效的化学品。这类化学品可统称为研磨助剂。研磨助剂可以直接降低研磨过 程的能量，并使得矿石的产出更有效。这些化学添加剂也已显示出能提高研磨过程中产出 的矿粉的等级，从而提尚生广效率。
[0005] 在采矿作业中已显示增强研磨效果的化学品和化学品的组合，包括羧甲基纤维 素，苯乙烯和马来酸酐，甘油和阴离子聚丙烯酸酯。然而，采矿业不断寻求新的添加剂技术， 以提高研磨过程的效率和采矿作业中整体矿石采收率。另外，由于日益增加的对采矿作业 时环境影响的关切，人们期望得到降低环境危害的包含天然材料的研磨助剂。
[0006] 本文所阐述的所有份数和百分数都是基于重量，除非另有说明。
【发明内容】
[0007] 在采矿作业中可用作研磨助剂的组合物包括水解淀粉。通常在矿石采收工艺中研 磨阶段之前或过程中将所述组合物加入到矿物浆料中。因此，本发明包括矿石浆料，所述矿 石浆料包括含有矿石和研磨助剂的水相，所述研磨助剂包括有效量的用以研磨矿石的水解 淀粉。
[0008] 总的来说，水解淀粉的应用提高在采矿作业中的研磨阶段矿石的容量和产量，特 别是由矿石得到矿粉的回收。这将通过降低停机时间和在更短的时间内使更多的矿石通过 研磨过程而有利于采矿作业。在给定的产量下改善矿浆流动能力将减少将矿石从磨机中排 出并输送到研磨流水线中的下一个目标点的矿浆栗送能量。
【具体实施方式】
[0009] 有用的水解淀粉包括非离子型低分子量物质。在实施方案中，研磨助剂组合物包 括水解淀粉，所述水解淀粉选自糊精、麦芽糖糊精、玉米糖浆固体和类似物以及它们的组 合。所述研磨助剂组合物可以由或主要由水解淀粉组成。
[0010] 通常，研磨是商业采矿作业中的过程，在所述过程中将较大的矿石块破碎成非常 细的颗粒尺寸的颗粒，即矿粉。由矿粉中提取有价值的矿物。研磨过程在一个或多个用于 磨碎矿石的装置中进行，如球磨机、棒磨机、自磨机、半自磨（"SAG"）机、卵石磨机、高压磨 机、石磨机（burhstone mills)、垂直移位冲击磨机、塔磨机等。优选在工业采矿作业中使用 球磨机、SAG磨机、棒磨机和高压研磨辊磨机。所述研磨助剂组合物有利于矿石浆料中矿石 碎块的研磨，从而可以在较低的能量需求下研磨至所需颗粒大小。研磨助剂组合物还影响 矿石浆料的流变能力，使其在磨机内更好流动，较少附聚，使矿石的研磨更有效。另外，由于 水解淀粉影响矿石浆料的流变性能，并改善流动能力，本发明还促进由矿石磨碎装置中排 出的浆料的流动和栗出能力。因此，水解淀粉提高了在浆料被从磨碎矿石的装置中转移至 采矿流程中其他单元操作时研磨矿石在管道或其它导管中以及通过栗的流动性，并提高了 研磨操作下游单元操作中的流动性和加工性。
[0011] 所述包含水和矿石的矿石浆料，连续地例如通过供给管或者手动地加入到研磨机 中。所述研磨助剂组合物在矿石浆料进入研磨机的研磨室例如进料管之前在研磨之前加入 到矿物浆料中，或者在浆料已经在研磨机的研磨室中时加入。也可以在矿石浆料进入研磨 机之前和矿石浆料已经在研磨机的研磨室中的同时都将研磨助剂组合物加入到矿石浆料 中。因此，在湿法研磨矿石的方法中使用研磨助剂组合物，所述方法包括将有效量的包括水 解淀粉的研磨助剂例如所述的那些加入到含有矿石的水性浆料中，并通过磨碎矿石的装置 例如上述的磨机来研磨矿石。
[0012] 典型的矿石包括贱金属、贵金属或它们的组合。一些可构成所述矿石的贱金属或 贵金属中矿物的一些实例，包括选自金、错、银、钼、铜、镍、锌、铅、钼、铁等及其组合的矿物。 可构成所述矿石的其它材料包括磷酸盐、煤等以及它们的组合。
[0013] 在本发明的一个方面，研磨助剂组合物被以矿石干重的约0. 005%至约1. 0%，优 选约0. 01 %至约0. 40%的量添加到矿石浆料中，所述矿石浆料是包含矿石的水性浆料。 虽然研磨助剂组合物在矿石浆料的各种固体含量下都是有效的，但通常，矿石浆料的固体 含量，即浆料中矿石的量（矿石含量），为至少约30%，至少约40%，至少约50%，至少约 60 %，至少约70 %或至少约80 %，例如约50 %至约90 %，例如约60 %至80 %。这些本领域 的普通技术人员在阅读本公开内容后，将了解到研磨助剂组合物的量和固体含量的所有范 围和数值都是可能的。
[0014] 粘性和粒径分布是直接关系到矿石浆料中研磨助剂的有效性的两个因素。在矿石 碎块在磨碎装置中研磨时，研磨助剂组合物降低矿石浆料的粘性。还发现研磨助剂组合物 调节浆料中矿石的粒径分布。当浆料在磨碎装置中时，研磨助剂组合物的分散作用使得所 述浆料能够流动，从而使得在磨碎装置中的碰撞例如在矿石颗粒和研磨机中的球之间的碰 撞发生得更加频繁以更有效地研磨。水解淀粉，特别是那些低分子量的非离子型低聚物，作 为研磨添加剂在下面的实施例中被评估。
[0015] 实施例
[0016] 实施例中采用下述的研磨技术。
[0017] 使用一个全方位行星式球磨机进行矿石研磨，其型号为XBM4X-VL，产自Col-Int Tech，Columbia，South Carolina，USA。四个1升不锈钢（SS)杯被放入安置在旋转45°的 旋转盘上的杯夹具中，使杯子的长轴水平，以模仿较大规模的工业球磨机取向。在研磨测试 中，每个杯以与所述盘旋转方向相反的方向旋转以产生行星运动。研磨的能量通过预先设 定的电机输入频率以及测试持续的时间来调整。
[0018] -般的矿石研磨工艺如下（除非指明不同）。将可变量的干矿石和可变量的自来 水装入1升316不锈钢杯，根据下述的每个实施例在开始研磨前添加研磨助剂组合物。将 十五个20mm的316不锈钢球置于每个杯子中。将杯子固定在球磨机上。使用30赫兹的能 量输入，对金矿石进行研磨，测试时间持续40分钟，对其它类型的矿石进行研磨时间持续 20分钟。为了调节湿矿（浆料）的浓度，采用恒定的矿石量，变化的水量以获得具有如下实 施例确定的矿石含量浆料）的矿石浆料。
[0019] 在每个实施例中，使用下述的分析工艺对细磨矿石/矿石浆料的粒径分布，粘性， 屈服应力和粘度进行分析。
[0020] 干粒径分析
[0021] 颗粒的粒径分布使用产自 Sympatec GmbH，Clausthal-Zellerfield，Germany 的 HELOS干粒径分析仪按照制造商的说明进行分析。这种测量粒径的方法是基于由光学稀释 分散相散射的光的角度相关性分析。测量仪器包括一个正向散射角光环二极管检测器和多 个离散的更高的正向和反向散射角光电二极管探测器。散射光的角度相关性在两个离散的 波长下进行测量并迭代得出粒径分布以复制出所测量的散射图谱。确定粉末的平均粒径 (平均值和中间值）和粒径分布。假定所述颗粒是实心的，均匀的球体，计算材料的比表面 积。
[0022] 通过将体积约1/2茶匙的干燥的研磨的矿物粉末样品放置在HEL0S干粒径分析仪 的振动台上计算