用于改进泡沫浮选的组合物和方法
【专利说明】用于改进泡沬浮选的组合物和方法
[0001] 发明背景
[0002] 本发明涉及用于改进泡沫浮选选矿过程的效力的新颖的方法、组合物和设备。在 选矿过程中，在混合物（细粉）中共存的两种或更多种材料通过使用化学的和/或机械的 过程彼此分离。通常材料中的一种（有用矿物（beneficiary))比其他材料（脉石）是更 有价值的或期望的。
[0003] 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 中，以及公布的美国专利申请 2010/0181520A1 和 2011/0198296 中描 述的，选矿的一种形式是泡沫浮选分离。在泡沫浮选分离中，细粉与水混合以形成浆料。浆 料然后被充气以形成气泡，气泡上升离开浆料。更疏水性的材料（精矿）附着于气泡并且 随着气泡上升并且在浆料上的泡沫层中聚集。泡沫层然后沉积在流槽上，精矿聚集在该流 槽中。较少疏水性的材料（尾矿）保持在浆料中的原处。
[0004] 浮选分离过程中的两种常见形式是正浮选和反浮选。在正浮选过程中，精矿是有 用矿物并且尾矿是脉石。在反浮选过程中，脉石成分漂浮入精矿中并且有用矿物保持在浆 料中的原处。所有浮选的目的是以尽可能高的浓度分离和回收尽可能多的细粉中的有价值 的成分，其然后使得可用于进一步的下游工艺步骤。
[0005] 泡沫浮选分离可用于分离固体与固体（例如，矿石的成分）或分离液体与固体或 其他液体（例如，分离沥青与油砂）。当用在固体上时，泡沫分离也包括使固体粉碎（通过 像干磨、湿磨等这样的技术碾碎）。在固体已经被粉碎后，它们更易分散在浆料中并且小固 体疏水性颗粒可以更易附着于充气气泡（sparge bubble)。
[0006] 存在大量可添加以提高泡沫浮选分离的效率的添加剂。捕集剂是附着于精矿颗粒 的表面并且提高其总疏水性的添加剂。气体气泡然后优先地附着于疏水化的精矿并且它比 是较少疏水性的或是亲水性的其他成分更易从浆料中移出。结果是捕集剂有效地从浆料中 拉出特定成分，同时其余不被捕集剂改性的尾矿保持在浆料中。此过程也可利用或替代地 利用提高所选材料的亲水性性质以保持在浆料中的化学品。捕集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、脂肪胺以及疏水性聚合物。其他添加剂包括起泡 剂、调节剂、抑制剂（减活化剂）和/或活化剂，其提高浮选步骤的选择性并且适于从浆料 中移出精矿。
[0007] 因为捕集剂附着于精矿颗粒的表面，所以它们的效力取决于发生在捕集剂和精矿 颗粒之间的相互作用的性质。不幸的是，矛盾的化学原理在泡沫浮选分离中起作用，这对这 样的相互作用造成困难。因为泡沫浮选分离依赖更疏水性的颗粒和更亲水性的颗粒之间的 分离，所以浆料介质通常包括水。然而因为许多通常使用的捕集剂它们自身是疏水性的， 所以它们在水中没有很好地分散，这使得它们与精矿颗粒的相互作用是困难的或不到最佳 的。
[0008] 一种已经被用于更好地在浆料中分散与水不混溶的捕集剂的方法是通过使用诸 如乳化剂的化学试剂以在浆料中将捕集剂分散为水包油型乳液。这里也不幸地是，矛盾的 化学已经妨碍此尝试。为使得水包油乳液稳定，足够量乳化剂不得不被使用以用疏水性尾 部覆盖油滴的表面以及用亲水性基团覆盖水相。但是，当以这些量使用时，乳化剂降低捕集 剂的疏水性，因此打破了是捕集剂的整个目的。结果是与水不混溶的捕集剂性能因为不良 分散或者因为受损的疏水性而保持降低。此外，通过使用足够的乳化剂来分散捕集剂通常 引起对其他添加剂（特别是起泡剂）的干扰。
[0009] 因此，清楚的是，在用于在泡沫分离浆料中分散捕集剂的改进的方法、组合物以及 设备方面存在确切的效用。在本节中描述的技术不意图构成对本文提及的任一专利、出版 物或其他信息是本发明的"现有技术"的认可，除非特定指定为这样的。此外，本节不应当 被理解为意味着已经完成检索或意味着没有如37CFR§ I. 56(a)中定义的其他相关信息存 在。
[0010] 发明简述
[0011] 本发明的至少一个实施方案涉及在介质中的浆料的泡沫浮选分离中提高与水不 混溶的捕集剂的性能的方法。该方法包括以下步骤：制备含有乳化剂和增稠剂的稳定的 水包油型捕集剂乳液，将上述乳液、介质、细粉和其他添加剂混合，以及通过对浆料充气 (sparging)以从衆料中移出精矿。
[0012] 由乳化剂和增稠剂形成的捕集剂乳液可以改进泡沫分离过程的效率。相比如果在 增稠剂不存在时更大量的乳化剂被使用，更多精矿可以被移出，其中乳化剂以使得在增稠 剂不存在时，更多乳化剂将引起更少的精矿被移出的量被使用。
[0013] 乳化剂可以具有疏水性部分和亲水性部分，亲水性部分的量为使得捕集剂液滴是 足够疏水性的以与精矿材料反应，并且在增稠剂不存在时水包油乳液对于存储和运输将不 是足够稳定的，但在增稠剂存在时水包油乳液将是疏水性的并且稳定的。乳化剂可以不完 全围绕捕集剂液滴，但形成与其中乳化剂完全围绕捕集剂液滴的乳液在分散捕集剂进入含 水浆料时一样有效的乳液。乳化剂可以具有至少10的HLB。增稠剂可以不是絮凝剂。增 稠剂可以是可以提高溶液或液体/固体混合物的粘度，并且具有至少10dL/g的RSV的物 质。捕集剂可以是选自由以下组成的清单的至少一项：基于石油的油产品、天然脂质、改性 的天然脂质、疏水性有机化合物以及其任何组合。基于石油的油产品可选自，但不限于，燃 料油、澄清油（decant oil)、轻循环油、石蜡油、环烷油、矿质海豹油、矿物油、蒸馏的残余物 或残渣以及其任何组合。天然脂质可以是动物和植物来源的，例如动物脂肪/油、植物油例 如豆油、玉米油、亚麻籽油、棉籽油、棕榈油、椰子油以及其任何组合。改性的天然脂质可以 是通过酯基转移、皂化随后酸化或通过酯交换的脂质或脂质混合物的一种或更多种反应产 物。疏水性有机化合物可以是选自以下的至少一项：脂肪酸、中和的脂肪酸、肥皂、脂肪胺化 合物、低HLB表面活性剂、疏水性聚合物、硅油、黄原酸酯、黄原酸基甲酸酯、硫氨酯、二硫代 磷酸酯、二硫代磷酸酯的钠盐、二硫代磷酸酯的锌盐、硫醇、巯基苯并噻唑、乙基辛基硫醚以 及其任何组合。捕集剂可以包含诸如起泡剂的其他试剂。
[0014] 乳化剂可以是选自由以下组成的清单的一项：乙氧基化山梨醇酐酯、壬基酚、大豆 卵磷脂、非大豆卵磷脂、硬脂酰乳酸钠、DATEM、单酸甘油醋的醋、表面活性剂、清洁剂以及其 任何组合。捕集剂可以与浆料介质是不混溶的，因此捕集剂在浆料中的分散固有地在热力 学上是不利的，但在乳化剂和增稠剂存在时，这样的分散在动力学上是有利的。加入浆料的 乳化剂的量可以不足以克服热力学上的不利性，但增稠剂的存在使得捕集剂的乳化在动力 学上是有利的。增稠剂可以选自由以下组成的清单：多糖、天然树胶、植物胶、淀粉、果胶、蛋 白质、胶原蛋白、红藻胶、明胶、高分子量聚合物、胶乳聚合物、干燥聚合物、和聚丙烯酰胺、 天然树胶衍生物以及其任何组合。
[0015] 捕集剂乳液、介质、细粉以及其他添加剂中的至少两种可以以任何顺序被混合。制 备乳液时，捕集剂、乳化剂、增稠剂、水以及其他添加剂可以以任何顺序被混合。
[0016] 另外的特征和优势在本文下面的详述中描述并且将会由于下面的详述而是明显 的。