Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПЕННОЙ ФЛОТАЦИИ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ СИЛИКАТОВ И КАРБОНАТОВ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОЛЛЕКТОРА, ВКЛЮЧАЮЩЕГО ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ОДИН ГИДРОФОБНО МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ПОЛИАЛКИЛЕНИМИН

Настоящее изобретение относится к области технологий, используемых для селективного разделения карбонатов щелочноземельных металлов и силикатов пенной флотацией.

Первой целью настоящего изобретения является способ разделения силикатов и карбонатов щелочноземельных металлов, отличающийся тем, что упомянутый способ включает следующие стадии:

а) подготовка по меньшей мере одного минерального материала, включающего по меньшей мере один силикат и по меньшей мере один карбонат щелочноземельного металла, при этом упомянутый минеральный материал имеет средневесовой диаметр зерен, составляющий от 5 до 1000 мкм;

b) подготовка по меньшей мере одного гидрофобно модифицированного полиалкиленимина, при которой:

i) полиалкиленимин гидрофобно модифицируют посредством замещения всех или части атомов водорода их первичных и/или вторичных аминогрупп функциональной группой R, где R включает линейную или разветвленную, или циклическую алкил- и/или арилгруппу и содержит от 1 до 32 атомов углерода;

ii) до модификации полиалкиленимин содержит по меньшей мере 3 алкилениминовых повторяющихся звена и имеет молекулярную массу, составляющую от 140 до 100000 г/моль;

iii) модификация полиалкиленимина приводит к повышению количества атомного С относительно немодифицированного полиалкиленимина, составляющего от 1 до 80%;

с) контакт упомянутого минерального материала (минеральных материалов) со стадии а) с упомянутым гидрофобно модифицированным полиалкиленимином (полиалкилениминами) со стадии b) за одну или более стадий в водной среде для формирования водной суспензии, имеющей рН, равный от 7 до 10;

d) пропускание газа через суспензию со стадии с);

е) регенерация содержащего карбонат щелочноземельного металла продукта и содержащего силикат продукта из суспензии.

Второй целью настоящего изобретения является содержащий силикат продукт, полученный способом согласно настоящему изобретению.

Третьей целью настоящего изобретения является содержащий карбонат щелочноземельного металла продукт, полученный способом согласно настоящему изобретению.

Четвертой целью настоящего изобретения является использование содержащего силикат продукта согласно настоящему изобретению в цементной, бетонной или стеклянной отраслях промышленности.

Пятой целью настоящего изобретения является использование содержащего карбонат щелочноземельного металла продукта в бумажной, лакокрасочной, пластмассовой, косметической и водоочистной отраслях промышленности.

Карбонаты щелочноземельных металлов, такие как доломит и карбонат кальция, и особенно его кальцитный полиморф, и силикаты, такие как кремнезем, слюда и полевой шпат, часто находят вместе в осадочных породах, таких как мрамор и известняк. Разделение таких минералов на годную к использованию фракцию карбонатов щелочноземельных металлов и годную к использованию силикатную фракцию представляет большой интерес для промышленности, поскольку оба продукта находят применение в самых различных схожих и различающихся областях.

Карбонат кальция, например, широко используется как наполнитель или пигмент в листах бумаги-основы и/или в составах для покрытия бумаги. Он в равной степени применим в пластмассовой, лакокрасочной, водоочистной и косметической отраслях промышленности.

Силикаты особенно применимы при использовании керамических материалов, бетона и цемента. Минеральные смеси, содержащие определенное количество силикатов, используются в сельском хозяйстве. Поскольку некоторые из таких видов использования требуют обработки при высоких температурах, существуют требования по ограничению содержания летучих органических веществ, связанных с введенными аддуктами. В цементной промышленности существует особое требование по ограничению использования добавок, вызывающих пенообразование во время обработки, например, во время изготовления камней для дорог.

Наиболее обычные способы отделения карбоната щелочноземельного металла, такого как карбонат кальция, и силикатов один от другого включают химико-физические способы разделения, согласно которым осадочную породу вначале измельчают, а затем подвергают пенной флотации в водной среде с помощью средства, селективно придающего гидрофобность содержащим силикаты фракциям измельченного материала и обеспечивающего их всплывание на поверхность при соединении с газом. Другой способ включает селективное придание гидрофобности фракциям из карбонатов щелочноземельных металлов измельченного материала, обеспечивающее их всплывание на поверхность и/или собирание газом. Согласно настоящему изобретению содержащие карбонаты щелочноземельных металлов и содержащие силикаты фракции разделяют, флотируя собираемые затем содержащие силикаты фракции и регенерируя нефлотированную, содержащую карбонаты щелочноземельных металлов фракцию минерального материала.

В этом отношении существуют многочисленные и хорошо известные в данной области техники средства для придания гидрофобности силикатам при осуществлении пенной флотации, например, из патента US 3990966, относящегося к 1-гидроксиэтил-2-гептадеценилглиоксалидину, 1-гидроксиэтил-2-алкилимидазолинам и солевым производным имидазолина. В патенте СА 1187212 описаны его четвертичные амины или соли, применимые в качестве коллекторов для силикатов.

В WO 2008/084391 описан способ очистки кальциевых, содержащих карбонаты минералов, включающий по меньшей мере одну стадию флотации, отличающийся тем, что на данной стадии в качестве коллектора используют по меньшей мере одно соединение четвертичного метосульфата имидазолина.

Другим обычно используемым коллектором является комбинация диацетата N-жирного-1,3-диаминопропана и третичного амина, содержащего одну длинную углеродноцепочечную алкильную группу и две полиоксиэтиленовые группы, прикрепленные к азоту. Существенный недостаток данного подхода заключается в том, что оба соединения, формирующие данный коллектор, представляют собой твердые вещества с высокой точкой плавления, и для использования их необходимо диспергировать в воде с помощью высокоэнергетического смесителя и/или нагревания, а затем активно перемешивать для сохранения суспензии.

Хлорид дикокодиметиламмония представляет собой другой известный коллектор силиката, однако поскольку он требует спиртовой системы растворителей для облегчения процесса его производства, его использование влечет за собой опасность воспламенения во время производства, хранения и использования. Данный продукт также имеет относительно высокие точки застывания и помутнения.

В литературе, касающейся пенной флотации, часто описываются жирные кислоты и добавки на основе солей жирных кислот; использование таких видов мыла может вызвать неконтролируемое вспенивание при дальнейшем использовании, и в дальнейшем они имеют очень ограниченную селективность.

Помимо упомянутых недостатков, связанных с доступными в настоящее время вариантами, специалист в данной области техники также оказывается перед необходимостью найти способ разделения карбонатов щелочноземельных металлов и силикатов, сводящий к минимуму отходы, в частности, химические отходы.

В ответ заявитель неожиданно обнаружил особое полимерное азотно-органическое соединение, настолько же или еще более эффективное, чем известные способы разделения карбонатов щелочноземельных металлов и силикатов методом флотации. Полимерное азотно-органическое соединение, используемое в настоящем изобретении, действует как единый жидкий коллектор, хотя он может быть использован вместе с другими флотационными вспомогательными средствами. Прежде всего, замечательное преимущество соединения, используемого в настоящем изобретении, заключается в том, что оно может быть регенерировано для дальнейшего использования в результате осуществления простой стадии регулирования рН после флотации. Более того, наряду с регенерацией полимерного азотно-органического соединения, регенерируется силикатная фракция, имеющая пониженную тенденцию к пенообразованию и гидрофобные свойства, что, соответственно, среди других видов использования, делает ее применимой в качестве сырья для бетона и цемента.

Соответственно, первой целью настоящего изобретения является способ разделения силикатов и карбонатов щелочноземельных металлов, отличающийся тем, что упомянутый способ включает следующие стадии:

а) подготовка по меньшей мере одного минерального материала, включающего по меньшей мере один силикат и по меньшей мере один карбонат щелочноземельного металла, при этом упомянутый минеральный материал имеет средневесовой диаметр зерен, составляющий от 5 до 1000 мкм;

b) подготовка по меньшей мере одного гидрофобно модифицированного полиалкиленимина, при которой:

i) полиалкиленимин гидрофобно модифицируют посредством замещения всех или части атомов водорода их первичных и/или вторичных аминогрупп функциональной группой R, где R включает линейную или разветвленную, или циклическую алкил- и/или арилгруппу;

ii) до модификации полиалкиленимин содержит по меньшей мере 3 алкилениминовых повторяющихся звена и имеет молекулярную массу, составляющую от 140 до 100000 г/моль;

iii) модификация полиалкиленимина приводит к повышению количества атомного С относительно немодифицированного полиалкиленимина, составляющего от 1 до 80%;

с) контакт упомянутого минерального материала (материалов) со стадии а) с упомянутым гидрофобно модифицированным полиалкиленимином (полиалкилениминами) со стадии b) за одну или более стадий в водной среде для формирования водной суспензии, имеющей рН, равный от 7 до 10;

d) пропускание газа через суспензию со стадии с);

е) регенерация содержащего карбонат щелочноземельного металла продукта и содержащего силикат продукта из суспензии.

Термин «полиалкиленимин» в настоящем изобретении означает полимер, имеющий остатки общей формулы ((CH₂)_m-NH)_n-, где m=2-4, а n=3-5000. Согласно настоящему изобретению гидрофобно модифицированный полиалкиленимин может представлять собой гомополимерный полиалкиленимин, который может быть определен соотношением первичных, вторичных и третичных функций амина.

В настоящем изобретении средневесовой диаметр зерен измельченного материала измеряют способом, описанным ниже в разделе «Примеры».

Стадия а) способа согласно настоящему изобретению

Стадия а) способа согласно настоящему изобретению относится к подготовке по меньшей мере одного минерального материала, включающего по меньшей мере один силикат и по меньшей мере один карбонат щелочноземельного металла, при этом упомянутый минеральный материал имеет средневесовой диаметр зерен, составляющий от 5 до 1000 мкм.

Что касается упомянутого карбоната щелочноземельного металла со стадии а), он предпочтительно представляет собой карбонат кальция и/или магния, а еще более предпочтительно - карбонат кальция, такой как мрамор.

Карбонаты кальция-магния представляют собой, например, доломит.

Согласно частному варианту осуществления упомянутый карбонат щелочноземельного металла со стадии а) представляет собой смесь карбоната кальция и доломита.

Что касается силикатов, подразумевается, что они включают кремний и кислород.

Примеры силикатов включают кремнезем, слюду и полевой шпат. Примеры кремнеземистых минералов включают кварц. Примеры слюдяных минералов включают мусковит и биотит. Примеры полевошпатовых минералов включают альбит и плагиоклаз. Другие силикаты включают хлорит, глиняные минералы, такие как нонтронит, и тальк. Согласно предпочтительному варианту осуществления упомянутый силикат представляет собой кварц.

Помимо упомянутых карбонатов щелочноземельных металлов и упомянутых силикатов, в упомянутом минеральном материале могут также присутствовать следовые минералы, такие как сульфаты железа и/или сульфиды железа, и/или оксиды железа, и/или графит.

Согласно предпочтительному варианту осуществления весовое соотношение упомянутого карбоната (карбонатов) щелочноземельных металлов: силикат (силикаты) на стадии а) составляет от 0,1:99,9 до 99,9-0,1, предпочтительно - от 80:20 до 99:1.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления общая масса упомянутых карбонатов щелочноземельных металлов и силикатов составляет по меньшей мере 95%, предпочтительно - 98% вес. относительно общей массы упомянутого минерального материала.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления упомянутый минеральный материал на стадии а) имеет весовой средний диаметр зерен, составляющий от 5 до 500 мкм, предпочтительно - от 7 до 350 мкм.

Упомянутый минеральный материал со стадии а) может включать неионное или катионное способствующее измельчению вспомогательное средство, соответственно, такое как гликоль или алканоламины. При их наличии подобные способствующие измельчению вспомогательные средства обычно используют в количестве, составляющем от 0,1 до 5 мг/м² относительно площади поверхности упомянутого минерального материала.

Стадия b) способа согласно настоящему изобретению

Стадия b) способа согласно настоящему изобретению включает подготовку по меньшей мере одного гидрофобно модифицированного полиалкиленимина, на которой:

i) полиалкиленимин гидрофобно модифицируют, замещая все или часть атомов водорода их первичных и/или вторичных аминогрупп функциональной группой R, где R включает линейную или разветвленную алкил- и/или арилгруппу;

ii) до модификации полиалкиленимин содержит по меньшей мере 3 алкилениминовых повторяющихся звена и имеет молекулярную массу, составляющую от 140 до 100000 г/моль;

iii) модификация полиалкиленимина приводит к повышению количества атомного С относительно немодифицированного полиалкиленимина, составляющую от 1 до 80%.

Не предполагая никаких ограничений, касающихся способов, доступных специалисту для осуществления модификации полиалкиленимина с целью формирования гидрофобно модифицированного полиалкиленимина, подобные модификации в целом описаны Antonetti et al. (Macromolecules 2005, 38, 5914-5920), WO 94/21368, WO 01/21298, WO 2007/110333, WO 02/095122 (как описано в примерах, в частности, в примере 1), US 2003/212200 и US 3692092.

До модификации упомянутый полиалкиленимин может быть линейным или разветвленным. Упомянутый полиалкиленимин предпочтительно является разветвленным до модификации.

До модификации упомянутый полиалкиленимин предпочтительно имеет молекулярную массу, равную от 140 до 50000 г/моль, более предпочтительно - от 140 до 25000 г/моль.

При использовании до модификации линейного полиалкиленимина, такой линейный полиалкиленимин предпочтительно имеет до модификации молекулярную массу, равную от 140 до 700 г/моль, более предпочтительно - от 146 до 232 г/моль. Еще более предпочтительно до модификации упомянутый линейный полиалкиленимин выбирают из триэтилентетрамина, пентаэтиленгексамина и тетраэтиленпентамина.

При использовании до модификации разветвленного полиалкиленимина, такой разветвленный полиалкиленимин предпочтительно имеет до модификации молекулярную массу, равную от 500 до 50000 г/моль, более предпочтительно - от 800 до 25000 г/моль.

В настоящем изобретении молекулярная масса линейных полиалкилениминов до модификации может быть непосредственно рассчитана, исходя из соответствующей химической формулы. Молекулярная масса разветвленных полиалкилениминов до модификации согласно настоящему изобретению представляет собой средневесовую молекулярную массу, измеренную методом светового рассеяния (LS).

Как описано Antonetti et al. (Macromolecules 2005, 38, 5914-5920), соотношение первичных, вторичных и третичных функций амина в разветвленных полиалкилениминах до модификации, измеренное с помощью обратносинхронизированной ¹³С ЯМР-спектроскопии, предпочтительно составляет от 1:0,86:0,42 до 1:1,7:1,7.

Согласно предпочтительному варианту осуществления упомянутый полиалкиленимин представляет собой полиэтиленимин.

Гидрофобную модификацию осуществляют, подвергая упомянутый полиалкиленимин взаимодействию с одной или более химическими группами с целью замещения всех или части атомов водорода первичных или вторичных аминогрупп функциональной группой R, в которой R включает линейную или разветвленную алкил- и/или арилгруппу.

Помимо упомянутой алкил- или арилгруппы, R может дополнительно включать кислородную, карбоксил-, гидроксил- и/или нитрогруппы. Упомянутая алкильная группа может быть линейной, разветвленной или циклической, а также может быть насыщенной или ненасыщенной.

Согласно предпочтительному варианту осуществления R выбирают из группы, состоящей из линейных или разветвленных жирных амидов или аминов, циклических амидов или аминов и их смесей, при этом более предпочтительно R представляет собой линейный или разветвленных жирный амид, циклический амид или их смесь.

Согласно более предпочтительному варианту осуществления R представляет собой С1-С32 жирный амид (амиды), еще более предпочтительно - С5-С18 жирный амид (амиды), и наиболее предпочтительно - С5-С14 линейный жирный амид (амиды).

Согласно другому варианту осуществления от 1 до 30% R-групп представляют собой алкоксилат, при этом такой алкоксилат предпочтительно представляет собой этоксилат, наиболее предпочтительно - с 10-50 этиленоксидными группами.

Упомянутый гидрофобно модифицированный полиалкиленимин предпочтительно используют в виде органического, свободного от растворителя продукта. В настоящем изобретении органический растворитель представляет собой органическую жидкость, точка кипения которой составляет менее 250°С.

Точка кипения упомянутого гидрофобно модифицированного полиалкиленимина предпочтительно составляет более 250°С.

Стадия с) способа согласно настоящему изобретению

Стадия с) способа согласно настоящему изобретению включает контакт упомянутого минерального материала (минеральных материалов) со стадии а) с эффективным количеством упомянутого гидрофобно модифицированного полиалкиленимина (полиалкилениминов) со стадии b) за одну или более стадий, в водной среде для формирования водной суспензии, имеющей рН, равный от 7 до 10.

Согласно одному варианту осуществления упомянутый минеральный материал в сухом состоянии подвергают контакту с упомянутым гидрофобно модифицированным полиалкиленимином до формирования упомянутой водной суспензии. Согласно данному варианту осуществления упомянутый минеральный материал в сухом состоянии может быть необязательно измельчен вместе с упомянутым гидрофобно модифицированным полиалкиленимином.

Согласно альтернативному варианту осуществления упомянутый минеральный материал вначале вводят в водную среду, а затем к полученной водной среде добавляют упомянутый гидрофобно модифицированный полиалкиленимин для формирования упомянутой водной суспензии.

Согласно другому альтернативному варианту осуществления упомянутый гидрофобно модифицированный полиалкиленимин вначале вводят в водную среду, а затем к полученной водной среде добавляют упомянутый минеральный материал для формирования упомянутой водной суспензии.

Согласно предпочтительному варианту осуществления упомянутый гидрофобно модифицированный полиалкиленимин вводят в количестве, составляющем от 50 до 5000 ч/млн, предпочтительно - от 100 до 1500 ч/млн, из расчета на общую сухую массу упомянутого минерального материала со стадии а).

Согласно альтернативному варианту осуществления упомянутый гидрофобно модифицированный полиалкиленимин добавляют в количестве, составляющем от 5 до 50 мг упомянутого гидрофобно модифицированного полиалкиленимина/м², предпочтительно - от 10 до 45 мг упомянутого гидрофобно модифицированного полиалкиленимина/м² силиката в упомянутом минеральном материале со стадии а). Площадь поверхности упомянутого силиката определяют согласно способу измерения, описанному ниже в разделе «Примеры».

Водную суспензию, формируемую на стадии с), предпочтительно формируют при перемешивании. Согласно необязательному варианту осуществления водную суспензию, формируемую на стадии с), измельчают до осуществления стадии d).

Содержание твердых веществ в водной суспензии, формируемой на стадии с), измеренное согласно описанию, приведенному ниже в разделе «Примеры», предпочтительно составляет от 5 до 60%, более предпочтительно - от 20 до 55%, в расчете на сухую массу всей водной суспензии.

Стадия d) способа согласно настоящему изобретению

Стадия d) способа согласно настоящему изобретению включает пропускание газа через суспензию, сформированную на стадии с).

Упомянутый газ обычно подают в резервуар со стадии d) через одно или более впускных отверстий, расположенных в нижней половине резервуара. В качестве альтернативы или дополнительно упомянутый газ может быть подан через впускные отверстия, расположенные на устройстве для перемешивания в данном резервуаре. Упомянутый газ затем естественным образом поднимается вверх через суспензию.

Более конкретно, стадия d) может включать чан для перемешивания и/или флотационную колонку, и/или пневматическое флотационное устройство, и/или флотационное устройство, осуществляющее инжекцию газа.

Упомянутый газ предпочтительно представляет собой воздух.

Предпочтительно, чтобы размер пузырьков газа в суспензии составлял от 0,01 до 10 мм.

Во время осуществления стадии d) скорость потока газа в 4-дм³ флотационной камере предпочтительно составляет от 1 до 10 дм³/мин, более предпочтительно - от 3 до 7 дм³/мин.

Во время осуществления стадии d) суспензия предпочтительно имеет температуру, составляющую от 5 до 90°С, более предпочтительно - от 25 до 50°С.

Стадию d) предпочтительно осуществляют при перемешивании.

Стадия d) может быть непрерывной или прерывистой.

Стадию d) предпочтительно осуществляют до тех пор, пока не прекратится сбор твердого материала из пены.

Стадия е) способа согласно настоящему изобретению

Стадия е) способа согласно настоящему изобретению включает регенерацию фракции карбоната щелочноземельного металла и силикатной фракции из суспензии.

Гидрофобизированные, содержащие силикат частицы удерживаются в суспензии и концентрируются во всплывающей пене на поверхности. Такая пена может быть собрана в результате ее снятия с поверхности, например, с помощью скрепера, либо просто ее перелива в отдельный контейнер для сборки.

Нефлотированная, содержащая карбонат щелочноземельного металла фракция, остающаяся в суспензии, может быть собрана фильтрацией для удаления водной фазы, декантацией или другими способами, обычно используемыми в данной области техники для отделения жидкостей от твердых веществ.

Собранная, содержащая силикат фракция может быть подвергнута одной или более дальнейших стадий пенной флотации согласно настоящему изобретению или согласно известным способам пенной флотации.

Подобным образом, собранная, содержащая карбонат щелочноземельного металла фракция может быть подвергнута одной или более дальнейших стадий пенной флотации согласно настоящему изобретению или согласно известным способам пенной флотации.

Дальнейшие необязательные стадии способа

Согласно одному варианту осуществления после стадии е) способа согласно настоящему изобретению осуществляют стадию f), включающую повышение рН силикатной фракции со стадии е) в водной среде по меньшей мере на 0,5 единицы рН, предпочтительно - по меньшей мере на 1 единицу рН. Согласно наиболее предпочтительному варианту осуществления рН силикатной фракции в водной среде повышают до величины, составляющей более 10 рН. Это может быть достигнуто промыванием упомянутой силикатной фракции водным щелочным раствором для регенерации твердой силикатной фракции и жидкой фракции. Согласно наиболее предпочтительному варианту осуществления, упомянутую силикатную фракцию промывают водным раствором гидроксида кальция.

Повышение рН силикатной фракции приводит к тому, что весь гидрофобно модифицированный полиалкиленимин или его часть десорбируется из силикатной фракции и экстрагируется в промывочную жидкость.

Стадию f) предпочтительно осуществляют при температуре, составляющей от 5 до 95°С, более предпочтительно - от 20 до 80°С.

Согласно варианту осуществления, включающему стадию f), после стадии f) может быть проведена стадия g), включающая обработку упомянутой жидкой фракции со стадии f) кислотой, такой как фосфорная кислота, с целью снижения рН такой жидкой фракции по меньшей мере на 0,5 единицы рН, предпочтительно - по меньшей мере на 1 единицу рН.

Это приводит к регенерации гидрофобно модифицированного полиалкиленимина, подходящего для использования в качестве гидрофобно модифицированного полиалкиленимина на стадии b) способа согласно настоящему изобретению.

Одновременно это приводит к тому, что после отделения содержащего силикат продукта от жидкой фазы после модификации рН и его сушки он предпочтительно включает менее 66%, более предпочтительно - менее 50%, а еще более предпочтительно - менее 30% вес. упомянутого гидрофобно модифицированного полиалкиленимина относительно количества гидрофобно модифицированного полиалкиленимина до рН модификации.

Согласно варианту осуществления, включающему стадию f), после стадии f) дополнительно или альтернативно может быть проведена стадия h), осуществляемая до, во время или после любой стадии g), механического и/или термического концентрирования упомянутой жидкой фракции со стадии f). Дополнительно или в качестве альтернативы жидкая фракция со стадии f), содержащая десорбированный гидрофобно модифицированный полиалкиленимин, может быть сконцентрирована электрофоретическим способом, хорошо известным в данной области техники.

Согласно варианту осуществления, в котором гидрофобно модифицированный полиалкиленимин, регенерированный на стадии g), используют в качестве гидрофобно модифицированного полиалкиленимина со стадии b), упомянутый регенерированный гидрофобно модифицированный полиалкиленимин может быть использован в способе согласно настоящему изобретению, составляя по меньшей мере 30%, предпочтительно - по меньшей мере 50%, а еще более предпочтительно - по меньшей мере 66% вес. упомянутого гидрофобно модифицированного полиалкиленимина со стадии b).

Содержащий карбонат щелочноземельного металла продукт, полученный способом согласно настоящему изобретению

Другой целью настоящего изобретения является содержащий карбонат щелочноземельного металла продукт, полученный способом согласно настоящему изобретению.

Согласно предпочтительному варианту осуществления упомянутый содержащий карбонат щелочноземельного металла продукт, полученный способом согласно настоящему изобретению, состоит из 95% или более, предпочтительно - из 98% или более, наиболее предпочтительно - из более чем 99,9% вес. карбоната щелочноземельного металла относительно общей массы упомянутого содержащего карбонат щелочноземельного металла продукта.

Упомянутый содержащий карбонат щелочноземельного металла продукт может быть использован в бумажной, лакокрасочной, пластмассовой, косметической и водоочистной отраслях промышленности.

Содержащий силикат продукт, полученный способом согласно настоящему изобретению

Следующей целью настоящего изобретения является содержащий силикат продукт, полученный способом согласно настоящему изобретению.

Согласно предпочтительному варианту осуществления упомянутый содержащий силикат продукт, полученный способом согласно настоящему изобретению, имеет весовое соотношение упомянутого карбоната (карбонатов) щелочноземельного металла: силикат (силикаты), составляющее от 10:90 до 20:80, предпочтительно - от 40:60 до 30:70.

Упомянутый содержащий силикат продукт может быть использован в сельском хозяйстве, стекольной, керамической, бетонной и цементной отраслях промышленности.

Далее приведены неограничивающие примеры, иллюстрирующие настоящее изобретение по сравнению с известными способами.

ПРИМЕРЫ

В приведенных примерах идентифицированные минералы имеют следующие соответствующие химические формулы.

Способы измерения

Масса твердых веществ (% вес.) материала в суспензии

Массу твердых веществ определяют, деля массу твердого материала на общую массу водной суспензии.

Массу твердого вещества определяют взвешиванием твердого материала, полученного при упаривании водной фазы суспензии и высушиванием полученного материала до постоянной массы.

Гранулометрический состав (% вес. частиц с диаметром <X) и средневесовой диаметр зерен (d₅₀) зернистого материала

Средневесовой диаметр зерен и распределение масс диаметров зерен зернистого материала определяют, используя Malvern Mastersizer 2000 (основан на уравнении Фраунгофера).

Определение карбонатной фракции (% вес.)

10 г минерального материала растворяют в 150 г водного раствора с 10% активным содержанием хлористоводородной кислоты при нагревании при температуре от 95 до 100°С. После полного растворения раствору позволяют остыть до комнатной температуры, а затем фильтруют и промывают его на 0,2-мкм мембранном фильтре. Собранный материал, включая фильтр, затем сушат в печи при 105°С до постоянной массы. После этого высушенному таким образом материалу («нерастворимый материал») позволяют остыть до комнатной температуры, взвешивают его и корректируют массу, вычитая массу фильтра (в дальнейшем - «нерастворимая масса»). Данную величину нерастворимой массы вычитают из 10 г, после чего полученную цифру умножают на 100% и делят на 10 г, получая карбонатную фракцию.

Определение силикатной фракции (% вес.)

0,5 г нерастворимого материала, полученного таким же способом, как и при определении карбонатной фракции, анализируют методом рентгеновской дифракции (XRD). Образцы анализируют, используя порошковый дифрактометр Bruker D8 Advance, основанный на законе Брэгга. Такой дифрактометр состоит из 2,2-kW рентгеновской трубки, держателя образца, Ө-Ө гониометра и детектора VǺNTEC-1. Во всех экспериментах используют фильтруемое никелем Cu Кα излучение. Профили автоматически записывают в виде диаграмм, используя скорость сканирования, равную 0,7° в минуту, и длину шага, равную 0,007° в 2Ө. Полученные в результате порошковой дифракции изображения классифицируют по минеральному содержанию, используя комплекты программного обеспечения DIFFRAC^PLUS EVA и SEARCH на основе эталонных изображений базы данных ICDD PDF2. Количественный анализ дифракционных данных, относящийся к определению количеств различных фаз в многофазном образце, осуществляют с использованием комплекта программного обеспечения DIFFRAC^PLUS TOPAS.

Определение площади удельной поверхности силиката (м²/г)

Площадь удельной поверхности нерастворимого материала, полученного таким же способом, как и при определении карбонатной фракции, измеряют, используя Malvern Mastersizer 2000 (основан на уравнении Фраунгофера).

Химическое потребление кислорода (COD)

Химическое потребление кислорода измеряют согласно способу Lange, описанному в документе, изданном HACH LANGE LTD под заглавием “DOC042.52.20023.Nov08”. Приблизительно 100 мг нерастворимого материала, полученного таким же способом, как и при определении карбонатной фракции, вначале превращают в водную суспензию, содержание твердых веществ в которой составляет 10% в расчете на сухую массу. Полученную суспензию затем анализируют согласно способу Lange.

%N и %С в полиалкиленимине

%N и %С в полиалкиленимине определяют в результате элементарного анализа с использованием анализатора VarioEL III CHNS (коммерциализированного Elementar Analysensysteme GmbH in Hanau, Germany).

Материалы

Реагент А

Реагент А представляет собой моноацетат 1-алкил-3-амино-3-аминопропана, в котором алкильная группа содержит от 16 до 18 атомов углерода.

Дополнительные реагенты

Дополнительные реагенты, используемые в описанных ниже примерах, перечислены в следующей таблице.

% Увеличения числа атомов углерода в модифицированном полиалкиленимине относительно немодифицированного полиалкиленимина, которые являются причиной увеличения, находясь в R-группах, вводимых во время модификации (т.е. “C в R”), определяют следующим образом.

%С в основе модифицированного полиалкиленимина = (%N в модифицированном полиалкиленимине) × (%С/%N немодифицированного полиалкиленимина).

%С в R-группах модифицированного полиалкиленимина (“%C в R”) = (%С в модифицированном полиалкиленимине) - (%С в основе модифицированного полиалкиленимина).

Пример 1

Пенную флотацию в примере 1 осуществляют при комнатной температуре в лабораторной флотационной машине Outokumpu емкостью 4 дм³ (DWG 762720-1, 2002), оборудованной газирующей мешалкой при перемешивании со скоростью 1200 об/мин.

Содержание твердых веществ в водной суспензии минерального материала, загружаемого во флотационную машину, составляет 26% в расчете на сухую массу, при этом источником упомянутого минерального материала является осадочная мраморная порода (происхождение: Kernten, Austria), предварительно измельченная до характеристик гранулометрического состава, приведенных в таблице 2. Данную водную суспензию готовят с использованием водопроводной воды, жесткость которой составляет 18° по Герману (dH).

Заданное количество указанного в таблице 4 флотационного агента вводят в суспензию и смешивают с ней.

Затем через отверстия, расположенные вдоль оси мешалки, со скоростью, составляющей приблизительно 5 дм³/мин, вводят флотационный газ, состоящий из воздуха.

Пену, созданную на поверхности суспензии, отделяют от суспензии посредством перетекания и снятия до тех пор, пока пена не исчезнет, после чего как оставшуюся суспензию, так и собранную пену сушат с целью формирования двух концентратов.

Характеристики полученных концентратов описаны в таблице 4.

Содержащий силикат продукт (силикатная фракция) из испытания 2 подвергают дальнейшему анализу.

Пример 2

Используют такой же протокол, как и в примере 1, на основании условий испытания 2 (добавка 7), за исключением того, что, как указано ниже в таблице 6, содержание твердых веществ в суспензии регулируют относительно испытания 2.

Пример 3

Используют такой же протокол, как и в примере 1, на основании условий испытания 2 (добавка 7), за исключением того, что используют воду, жесткость которой составляет <1° по Герману (dH).

Пример 4

Используют такой же протокол, как и в примере 1, на основании условий испытания 2 (добавка 7), за исключением того, что флотация происходит при нагревании при 50°С.

Пример 5

Используют такой же протокол, как и в примере 1, на основании условий испытания 2, за исключением того, что сырье взято из норвежского карьера и имеет следующие характеристики.

Пример 6

Используют такой же протокол, как и в примере 1, на основании условий испытания 2 (добавка 7), за исключением того, что количество реагента 7 варьируют.

После завершения флотации (испытание 15) пену собирают, фильтруют и осадок на фильтре промывают водным раствором NaOH, рН которого равен 10. рН фильтрата доводят до 9 с помощью фосфорной кислоты. Полученный раствор используют повторно для последующего флотационного эксперимента (испытание 16). Как видно из испытания 16, для полной флотации, помимо такого регенерированного флотационного агента, необходимо добавлять всего лишь 125 ч/млн нового флотационного агента.

Испытания 17 и 18 проводят таким же образом, как и испытания 15 и 16, разница заключается в том, что рН раствора десорбированных флотационных агентов (в испытании 18) доводят до 7,8 перед дальнейшим использованием для флотации.

Сравнивая испытания 15 и 16 и сравнивая испытания 17 и 18, можно увидеть, что приблизительно половина флотационной добавки может быть получена в результате регенерации.

Пример 7

Силикатную фракцию из описанного выше испытания 9 помещают в воронку Бюхнера и промывают 1 дм³ водного раствора NaOH, рН которого равен 10. Затем часть промытой фракции до измерения химического потребления кислорода (COD) сушат в течение ночи при 105°С. Полученные результаты приведены в описании испытания 19.

Затем оставшуюся часть описанной выше промытой фракции, не подвергнутую сушке, вновь промывают, на этот раз водным раствором NaOH, рН которого равен 11. Опять же, после этого часть промытой фракции до измерения COD сушат в течение ночи при 105°С. Полученные результаты приведены в описании испытания 20.

Результаты, указанные в вышеприведенной таблице, показывают, что существенная часть флотационного агента может быть удалена из силикатной фракции посредством простого регулирования рН, осуществляемого за одну или более стадий промывки.