在提純碳酸鈣的反浮選方法中防止泡沫的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種組合物及其在碳酸鈣的反浮選中的用途，所述組合物包含：A)至少一種季銨化合物，其為用于從碳酸鈣中反浮選鎂礦物質(zhì)的捕收劑，B)至少一種防沫試劑，C)溶劑。
【專利說明】在提純碳酸鈣的反浮選方法中防止泡沬
[0001] 本發(fā)明的目的是一種從作為雜質(zhì)的硅酸鹽-鎂礦物質(zhì)中提純碳酸鈣的改進方法。 使用季銨化合物作為該方法中的捕收劑是公知的。然而，除了其捕收劑的功能之外，季銨化 合物產(chǎn)生穩(wěn)定的泡沫，這是緊接著的礦物質(zhì)加工步驟所不期望的。本發(fā)明提供了一種用于 從硅酸鹽-鎂雜質(zhì)中提純碳酸鈣的反浮選方法中的新型低泡組合物，其包含消泡化合物和 季銨化合物。本發(fā)明的組合物能浮選所述雜質(zhì)礦物質(zhì)而不產(chǎn)生不期望的泡沫。
[0002] 本發(fā)明描述了一種提純含作為雜質(zhì)的硅酸鎂礦物質(zhì)的碳酸鈣礦石的方法。該類硅 酸鎂例如為黑云母類的礦物質(zhì)，例如金云母和云母類。本發(fā)明方法利用了反泡沫浮選，其中 浮選硅酸鎂脈石礦物質(zhì)，而包含碳酸鈣的濃縮物則保留在浮選槽底部。
[0003] 貧硅酸鹽-鎂礦物質(zhì)的經(jīng)提純的碳酸鈣用作原料，尤其是用于水泥工業(yè)中。水泥 工業(yè)需要具有低MgO等級的碳酸鈣以避免MgO與水之間的反應(yīng)（水合）。Mg (OH) 2 (水合化 合物）具有比MgO更大的體積且其體積增大使硬化后的水泥弱化。通過本發(fā)明方法提純的 碳酸鈣是具有低MgO含量和高CaO質(zhì)量回收率的碳酸鈣。
[0004] 在泡沫浮選方法中，在作為媒介的水中使用氣泡來分離礦物質(zhì)。對待浮選的固體 礦物質(zhì)顆粒而言，其表面必須通過使用捕收劑而疏水化。疏水化的礦物質(zhì)表面粘附在氣泡 上并導(dǎo)致所述顆粒漂浮。由此在浮選槽的頂部形成礦化泡沫。期望的是礦化泡沫具有有限 程度的穩(wěn)定性。其應(yīng)足夠穩(wěn)定以至于浮在槽上而不失去結(jié)合的固體顆粒，但應(yīng)在進入尾礦 壩之后崩塌。
[0005] 通過反泡沫浮選將碳酸鈣與雜質(zhì)分離是本領(lǐng)域已知的。特別地，在碳酸鈣礦石浮 選中使用季銨化合物作為捕收劑是公知的。所用的季銨化合物典型地包含不同的烴基飽和 度和鏈長度。在本發(fā)明中使用季銨化合物作為捕收劑以獲得除高氧化鈣等級和高回收率之 外的低氧化鎂等級。
[0006] US-4995965公開了一種使用雙（2-羥基丙基）椰油銨甲基硫酸甲酯的捕收劑提純 包含硅酸鹽雜質(zhì)的碳酸鈣礦石的方法。
[0007] US-5261539公開了一種提純方解石礦石的反浮選方法，使方解石粗選物或由此細 研磨其顆粒濃縮的方解石與浮選劑接觸并浮選以除去石英、云母狀礦物質(zhì)、綠泥石、黃鐵礦 和其他礦物質(zhì)雜質(zhì)，改進之處包括使用基本由選自如下組的化合物組成的浮選劑：含1-10 個烷氧基的烷氧基化的C 8-C24烷基胍、含1-6個烷氧基的烷氧基化的C8-C2J^基脂肪胺及其 混合物。
[0008] US-5720873公開了一種在季銨化合物以及胺化合物的氧化烯加合物存在下且相 關(guān)產(chǎn)品的重量比為3:2-11:1下清潔含硅酸鹽雜質(zhì)的碳酸鈣礦石的方法。
[0009] EP-2012930B1公開了使用脂肪族二低級烷基芐基季銨化合物和二脂肪族二低級 烷基季銨化合物處理含硅酸鹽的碳酸鈣礦石的反泡沫浮選方法。
[0010] 所引用的文獻沒有解決持久泡沫的問題。
[0011] 礦物質(zhì)-捕收劑的相互作用強烈影響了所得泡沫的穩(wěn)定化程度。除使礦物質(zhì)顆粒 疏水化之外，捕收劑還提高了氣泡的穩(wěn)定性，通常必須通過使用消泡劑來使在泡沫浮選方 法中產(chǎn)生的持久泡沫或礦沫崩塌。
[0012] 然而，在泡沫與碳酸鈣分離后使用消泡劑需要通常在浮選槽外部實施的另一步 驟。
[0013] 因此，持續(xù)需要優(yōu)化提純碳酸鈣礦石的反泡沫浮選方法，特別是通過避免額外的 泡沫崩塌步驟。所形成的泡沫應(yīng)足夠穩(wěn)定以正好使雜質(zhì)礦物質(zhì)顆粒從浮選槽中浮選出，且 應(yīng)在從浮選槽中排出后崩塌。
[0014] 此外，特別重要的是在浮選方法產(chǎn)物中獲得5. 5重量％或更低的氧化鎂等級、高 氧化鈣等級和高質(zhì)量回收率。
[0015] 在馬上就要描述的碳酸鈣反浮選方法中，與捕收劑一起添加防沫劑以避免過度起 泡而不影響礦物質(zhì)-捕收劑的相互作用。通過使用不影響礦物質(zhì)-捕收劑相互作用的防沫 試劑以避免形成穩(wěn)定的氣泡來防止穩(wěn)定泡沫或礦沫的存在。本文使用措辭"防沫劑"來指 代設(shè)計用于防止形成穩(wěn)定泡沫的化學(xué)品（本文中也稱為防沫試劑）。在現(xiàn)有技術(shù)中，該類化 學(xué)品也被稱為泡沫抑制劑。它們不同于破壞已有泡沫的消泡劑。
[0016] 與捕收劑一起添加防沫劑以防止形成穩(wěn)定的泡沫。防沫劑在整個浮選槽中起作用 以防止過量泡沫產(chǎn)生和穩(wěn)定性。存在可被用作防沫劑的不同化合物。對泡沫具有脫穩(wěn)作用 的任何化合物均適于作為防沫劑。
[0017] 使用防沫劑降低了在浮選方法中由季銨化合物形成的泡沫量。期望的是泡沫的穩(wěn) 定性在浮選方法之后降低。期望的是任何泡沫均應(yīng)在將浮選槽出料泵送至尾礦壩之前崩 塌。
[0018] 因此，本發(fā)明涉及一種組合物，所述組合物包含：
[0019] A)至少一種季銨化合物，其為用于從碳酸鈣中反浮選鎂礦物質(zhì)的捕收劑，
[0020] B)至少一種防沫試劑，和
[0021] C)至少一種溶劑。
[0022] 本發(fā)明進一步涉及根據(jù)本發(fā)明的組合物作為浮選劑從碳酸鈣礦石中反浮選硅酸 鎂礦物質(zhì)的用途。
[0023] 本發(fā)明進一步涉及一種從碳酸鈣礦石中反浮選硅酸鎂礦物質(zhì)的方法，所述方法包 括將本發(fā)明的組合物添加至包含呈含水淤漿的硅酸鎂礦物質(zhì)和碳酸鈣礦石的浮選槽中，隨 后使空氣流過浮選槽，并與由此產(chǎn)生的泡沫一起除去硅酸鎂礦物質(zhì)。
[0024] 本發(fā)明的組合物優(yōu)選以20-60重量％，特別是以30-50重量％，特別優(yōu)選35-45重 量％的量包含至少一種季銨化合物捕收劑。
[0025] 所述組合物中的防沫試劑的量優(yōu)選為至多25重量％，特別是至多20重量％，更優(yōu) 選至多15重量％。防沫試劑的量的優(yōu)選的下限為5重量％，更優(yōu)選為10重量％。
[0026] 溶劑的量優(yōu)選為至多75重量％，更優(yōu)選50-70重量％，最優(yōu)選55-65重量％。在 另一優(yōu)選實施方案中，溶劑的量為100重量％與捕收劑和防沫試劑的組合量的余量。優(yōu)選 的溶劑為水、乙醇、異丙醇、2-乙基己醇和石蠟或其混合物。術(shù)語"石蠟"意指烴的液態(tài)組合 物，所述烴優(yōu)選為飽和的和脂族的。其凝固點優(yōu)選低于_6°C。在要避免醇的氣味的情況下， 使用石蠟是特別合適的。
[0027] 根據(jù) Ullmann' s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Foam and Foam Control，（2012)Wiley_VCH Verlag GmbH&Co.KGaA，Weinheim，防沫試劑經(jīng)常以復(fù)合物形式 使用。存在于該類復(fù)合物中的用作防沫試劑的功能化合物可分為四類：
[0028] L載體油
[0029] 2.活性成分
[0030] 3.兩親性物質(zhì)
[0031] 4.偶聯(lián)和穩(wěn)定劑
[0032] 載體油本身具有泡沫控制能力。它們包括水不溶性鏈烷屬和環(huán)烷屬礦物油，植物 油如妥爾油、蓖麻油、大豆油或花生油，羰基合成醇的合成殘余物，烷基苯以及來自褐煤或 其他瀝青物質(zhì)的低溫碳化的粗油。
[0033] 在本發(fā)明中，載體油優(yōu)選為礦物油（環(huán)烷屬、芳族和鏈烷屬），烷基苯和植物油如 大豆油。
[0034] 優(yōu)選的烷基苯為烯烴和苯通過烷基化、烯烴二聚、苯二烷基化、烯烴二苯基或苯環(huán) 化加成的反應(yīng)產(chǎn)物。
[0035] 優(yōu)選的烷基苯選自根據(jù)式1-5的烷基苯（1)、二苯基烷烴（2)、二烷基苯（3)、 1，3-二烷基-1，2-二氫化茚（4)和1，4-二烷基-1，2, 3, 4-四氫化萘（5):
【權(quán)利要求】
1. 組合物，其包含： A) 至少一種季銨化合物，其為用于從碳酸鈣中反浮選鎂礦物質(zhì)的捕收劑， B) 至少一種防沫試劑，和 C) 至少一種溶劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中所述季銨化合物對應(yīng)于式（8): [R1R2R3R4NJT (8) 其中： R1、R2、R3和R4各自獨立地為包含1-30個碳原子的烴基，條件是R \ R2、R3和R4中至少 一個包含6-20個碳原子；和 X選自氯離子、碳酸根、碳酸氫根、硝酸根、溴離子、乙酸根或羧酸根。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的組合物，其中R \ R2、R3和R 4中所包含的碳原子總數(shù)為9-35。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2和/或3的組合物，其中所述季銨化合物對應(yīng)于式（9): [R1(CH3)3N]+X- (9) 其中 R1SC6-CJg基。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2和/或3的組合物，其中所述季銨化合物對應(yīng)于式（10): [R1R2(CH3)2N]+X - (10) 其中R1和R2二者為C 6-C2Q徑基。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2和/或3的組合物，其中所述季銨化合物對應(yīng)于式（11): [R1R2(CH3)2N]+X - (11) 其中#為芐基且1?2為直鏈的(：1(|-(：2(|烴基。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2和/或3的組合物，其中所述季銨化合物對應(yīng)于式（12): [R1R2N (CH3) ((CH2CH2O) nH) ] T (12) 其中R1和R2二者獨立地為C 6-Cjg基；和η為1-5的整數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2和/或3的組合物，其中所述季銨化合物對應(yīng)于式（13): [R1R2R3 (CH3) Ν]Τ (13) 其中R1、R2和R 3獨立地為直鏈或支鏈的C 6-Cj：包和或不飽和烴基。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項或多項的組合物，其中X為氯離子。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項或多項的組合物，其中組分A的量為20-60重量％。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項或多項的組合物，其中組分B的量為5-25重量％。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項或多項的組合物，其中組分C的量為15-75重量％。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項或多項的組合物，其中所述溶劑選自水、乙醇、異丙 醇、2-乙基己醇和石蠟或其混合物。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項的組合物，其中所述防沫試劑包含至少一種選自如下 組的組分：水不溶性鏈烷屬和環(huán)烷屬礦物油，植物油，羰基合成醇的合成殘余物，烷基苯以 及來自褐煤或其他瀝青物質(zhì)的低溫碳化的粗油。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項或多項的組合物，其中所述防沫試劑包含至少一種選 自根據(jù)式1-5的化合物的組分：
其中R1和R2彼此獨立地為具有1-30個，特別是2-10個碳原子的烴基。在一個優(yōu)選實 施方案中，R1和/或R2為飽和或不飽和的支鏈或直鏈的C 6-C3(l脂族烴基或C 6-C3(l芳族烴基。 在另一優(yōu)選實施方案中，R1和R2彼此獨立地為具有1-30個，優(yōu)選2-10個碳原子的烷 基，或Cltl-C13烯基。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項或多項的組合物，其中所述防沫試劑包含至少一種具 有2-2000個娃氧燒基團的二甲基聚娃氧燒。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項或多項的組合物，其中所述防沫試劑包含至少一種疏 水性二氧化硅。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項或多項的組合物，其中所述防沫試劑包含至少一種選 自如下組的疏水性脂肪或蠟：
1. 單官能和多官能醇的脂肪酸酯；
2. 脂肪酸酰胺和磺酰胺；
3. 鏈烷烴蠟、地蠟和褐煤蠟；
4. 短鏈和長鏈脂肪醇的磷酸單酯、二酯和三酯；
5. 短鏈和長鏈天然或合成脂肪醇；
6. 長鏈脂肪酸的水不溶性皂；
7. 全氟化脂肪醇。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項或多項的組合物，其中所述防沫試劑包含至少一種選 自如下組的水不溶性聚合物：脂肪酸改性的醇酸樹脂；酚醛清漆樹脂；乙酸乙烯酯與長鏈 馬來酸二酯和富馬酸二酯的共聚物；甲基丙烯酸甲酯-乙烯基吡咯烷酮共聚物；聚丙二醇； 氧化丙烯與甘油、三羥甲基丙烷（1，1，1-三（羥基甲基）丙烷）、季戊四醇、三乙醇胺、二季 戊四醇或聚甘油的加合物。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項或多項的組合物，其中所述防沫試劑包含至少一種對 應(yīng)于式（6)和（7)的乙氧基化的醇： R-O-(A-O)n-H (6) R-O-(A-O)n-(B-O)m-H (7) 其中： η為1-30的數(shù)； m為1-30的數(shù)； A為(：2-(；亞烷基； B為02_(]4亞燒基； R為C6-C3tl烴基。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20的組合物，其中η和m獨立地為2-10的數(shù)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求10和/或21的組合物，其中R選自烷基或烯基。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20-22的組合物，其中式（6)表示聚氧亞烷基均聚物或聚氧亞烷基無 規(guī)共聚物。
24. 根據(jù)權(quán)利要求20-22的組合物，其中式（7)表示聚氧亞烷基嵌段共聚物。
25. 根據(jù)權(quán)利要求20-22和24的組合物，其中A為C 2亞烷基和B為C 3或C 4亞烷基。
26. 根據(jù)權(quán)利要求1-25中任一項或多項的組合物作為浮選試劑在從碳酸鈣礦石中反 浮選硅酸鎂礦物質(zhì)中的用途。
27. 從碳酸鈣礦石中反浮選硅酸鎂礦物質(zhì)的方法，所述方法包括將根據(jù)權(quán)利要求1-25 中任一項或多項的組合物添加至包含硅酸鎂礦物質(zhì)和碳酸鈣礦石的浮選槽中，隨后使空氣 流經(jīng)所述浮選槽并與如此產(chǎn)生的泡沫一起除去所述硅酸鎂礦物質(zhì)。
【文檔編號】B03D1/004GK104520009SQ201380014492
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月30日
【發(fā)明者】S·迪爾斯基, W·C·達席爾瓦, M·斯派克卡索拉, N·B·巴塔里尼, Z·G·杜爾特, J·A·阿麗亞斯梅迪納, A·P·奧利維拉菲爾霍 申請人:科萊恩金融(Bvi)有限公司, 科萊恩私人控股公司