用于改進泡沫浮選的組合物和方法
【專利說明】用于改進泡沬浮選的組合物和方法
[0001] 發明背景
[0002] 本發明涉及用于改進泡沫浮選選礦過程的效力的新穎的方法、組合物和設備。在 選礦過程中，在混合物（細粉）中共存的兩種或更多種材料通過使用化學的和/或機械的 過程彼此分離。通常材料中的一種（有用礦物（beneficiary))比其他材料（脈石）是更 有價值的或期望的。
[0003] 如例如在美國專利 4, 756, 823、5, 304, 317、5, 379, 902、7, 553, 984、6, 827, 220、 8, 093, 303、8, 123, 042 中，以及公布的美國專利申請 2010/0181520A1 和 2011/0198296 中描 述的，選礦的一種形式是泡沫浮選分離。在泡沫浮選分離中，細粉與水混合以形成漿料。漿 料然后被充氣以形成氣泡，氣泡上升離開漿料。更疏水性的材料（精礦）附著于氣泡并且 隨著氣泡上升并且在漿料上的泡沫層中聚集。泡沫層然后沉積在流槽上，精礦聚集在該流 槽中。較少疏水性的材料（尾礦）保持在漿料中的原處。
[0004] 浮選分離過程中的兩種常見形式是正浮選和反浮選。在正浮選過程中，精礦是有 用礦物并且尾礦是脈石。在反浮選過程中，脈石成分漂浮入精礦中并且有用礦物保持在漿 料中的原處。所有浮選的目的是以盡可能高的濃度分離和回收盡可能多的細粉中的有價值 的成分，其然后使得可用于進一步的下游工藝步驟。
[0005] 泡沫浮選分離可用于分離固體與固體（例如，礦石的成分）或分離液體與固體或 其他液體（例如，分離瀝青與油砂）。當用在固體上時，泡沫分離也包括使固體粉碎（通過 像干磨、濕磨等這樣的技術碾碎）。在固體已經被粉碎后，它們更易分散在漿料中并且小固 體疏水性顆粒可以更易附著于充氣氣泡（sparge bubble)。
[0006] 存在大量可添加以提高泡沫浮選分離的效率的添加劑。捕集劑是附著于精礦顆粒 的表面并且提高其總疏水性的添加劑。氣體氣泡然后優先地附著于疏水化的精礦并且它比 是較少疏水性的或是親水性的其他成分更易從漿料中移出。結果是捕集劑有效地從漿料中 拉出特定成分，同時其余不被捕集劑改性的尾礦保持在漿料中。此過程也可利用或替代地 利用提高所選材料的親水性性質以保持在漿料中的化學品。捕集劑的實例包括油性產品， 例如，燃油、焦油、動物油、植物油、脂肪酸、脂肪胺以及疏水性聚合物。其他添加劑包括起泡 劑、調節劑、抑制劑（減活化劑）和/或活化劑，其提高浮選步驟的選擇性并且適于從漿料 中移出精礦。
[0007] 因為捕集劑附著于精礦顆粒的表面，所以它們的效力取決于發生在捕集劑和精礦 顆粒之間的相互作用的性質。不幸的是，矛盾的化學原理在泡沫浮選分離中起作用，這對這 樣的相互作用造成困難。因為泡沫浮選分離依賴更疏水性的顆粒和更親水性的顆粒之間的 分離，所以漿料介質通常包括水。然而因為許多通常使用的捕集劑它們自身是疏水性的， 所以它們在水中沒有很好地分散，這使得它們與精礦顆粒的相互作用是困難的或不到最佳 的。
[0008] 一種已經被用于更好地在漿料中分散與水不混溶的捕集劑的方法是通過使用諸 如乳化劑的化學試劑以在漿料中將捕集劑分散為水包油型乳液。這里也不幸地是，矛盾的 化學已經妨礙此嘗試。為使得水包油乳液穩定，足夠量乳化劑不得不被使用以用疏水性尾 部覆蓋油滴的表面以及用親水性基團覆蓋水相。但是，當以這些量使用時，乳化劑降低捕集 劑的疏水性，因此打破了是捕集劑的整個目的。結果是與水不混溶的捕集劑性能因為不良 分散或者因為受損的疏水性而保持降低。此外，通過使用足夠的乳化劑來分散捕集劑通常 引起對其他添加劑（特別是起泡劑）的干擾。
[0009] 因此，清楚的是，在用于在泡沫分離漿料中分散捕集劑的改進的方法、組合物以及 設備方面存在確切的效用。在本節中描述的技術不意圖構成對本文提及的任一專利、出版 物或其他信息是本發明的"現有技術"的認可，除非特定指定為這樣的。此外，本節不應當 被理解為意味著已經完成檢索或意味著沒有如37CFR§ I. 56(a)中定義的其他相關信息存 在。
[0010] 發明簡述
[0011] 本發明的至少一個實施方案涉及在介質中的漿料的泡沫浮選分離中提高與水不 混溶的捕集劑的性能的方法。該方法包括以下步驟：制備含有乳化劑和增稠劑的穩定的 水包油型捕集劑乳液，將上述乳液、介質、細粉和其他添加劑混合，以及通過對漿料充氣 (sparging)以從衆料中移出精礦。
[0012] 由乳化劑和增稠劑形成的捕集劑乳液可以改進泡沫分離過程的效率。相比如果在 增稠劑不存在時更大量的乳化劑被使用，更多精礦可以被移出，其中乳化劑以使得在增稠 劑不存在時，更多乳化劑將引起更少的精礦被移出的量被使用。
[0013] 乳化劑可以具有疏水性部分和親水性部分，親水性部分的量為使得捕集劑液滴是 足夠疏水性的以與精礦材料反應，并且在增稠劑不存在時水包油乳液對于存儲和運輸將不 是足夠穩定的，但在增稠劑存在時水包油乳液將是疏水性的并且穩定的。乳化劑可以不完 全圍繞捕集劑液滴，但形成與其中乳化劑完全圍繞捕集劑液滴的乳液在分散捕集劑進入含 水漿料時一樣有效的乳液。乳化劑可以具有至少10的HLB。增稠劑可以不是絮凝劑。增 稠劑可以是可以提高溶液或液體/固體混合物的粘度，并且具有至少10dL/g的RSV的物 質。捕集劑可以是選自由以下組成的清單的至少一項：基于石油的油產品、天然脂質、改性 的天然脂質、疏水性有機化合物以及其任何組合。基于石油的油產品可選自，但不限于，燃 料油、澄清油（decant oil)、輕循環油、石蠟油、環烷油、礦質海豹油、礦物油、蒸餾的殘余物 或殘渣以及其任何組合。天然脂質可以是動物和植物來源的，例如動物脂肪/油、植物油例 如豆油、玉米油、亞麻籽油、棉籽油、棕櫚油、椰子油以及其任何組合。改性的天然脂質可以 是通過酯基轉移、皂化隨后酸化或通過酯交換的脂質或脂質混合物的一種或更多種反應產 物。疏水性有機化合物可以是選自以下的至少一項：脂肪酸、中和的脂肪酸、肥皂、脂肪胺化 合物、低HLB表面活性劑、疏水性聚合物、硅油、黃原酸酯、黃原酸基甲酸酯、硫氨酯、二硫代 磷酸酯、二硫代磷酸酯的鈉鹽、二硫代磷酸酯的鋅鹽、硫醇、巰基苯并噻唑、乙基辛基硫醚以 及其任何組合。捕集劑可以包含諸如起泡劑的其他試劑。
[0014] 乳化劑可以是選自由以下組成的清單的一項：乙氧基化山梨醇酐酯、壬基酚、大豆 卵磷脂、非大豆卵磷脂、硬脂酰乳酸鈉、DATEM、單酸甘油醋的醋、表面活性劑、清潔劑以及其 任何組合。捕集劑可以與漿料介質是不混溶的，因此捕集劑在漿料中的分散固有地在熱力 學上是不利的，但在乳化劑和增稠劑存在時，這樣的分散在動力學上是有利的。加入漿料的 乳化劑的量可以不足以克服熱力學上的不利性，但增稠劑的存在使得捕集劑的乳化在動力 學上是有利的。增稠劑可以選自由以下組成的清單：多糖、天然樹膠、植物膠、淀粉、果膠、蛋 白質、膠原蛋白、紅藻膠、明膠、高分子量聚合物、膠乳聚合物、干燥聚合物、和聚丙烯酰胺、 天然樹膠衍生物以及其任何組合。
[0015] 捕集劑乳液、介質、細粉以及其他添加劑中的至少兩種可以以任何順序被混合。制 備乳液時，捕集劑、乳化劑、增稠劑、水以及其他添加劑可以以任何順序被混合。
[0016] 另外的特征和優勢在本文下面的詳述中描述并且將會由于下面的詳述而是明顯 的。