Результат интеллектуальной деятельности: Применение оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью в качестве флотореагента для обогащения калийных руд

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к флотационным методам обогащения, и может быть использовано при переработке калийных руд.

Калийные руды являются смесью полезного минерала - сильвина (KCl), породообразующего минерала галита (NaCl) и водонерастворимых глинисто-карбонатных минералов (нерастворимого остатка - Н.О.). Глинисто-карбонатные примеси легко шламуются в жидкой фазе (насыщенном солевом растворе KCl-NaCl-H₂O), активно сорбируют катионный собиратель - амин и ухудшают флотируемость сильвина. Для устранения отрицательного действия глинисто-карбонатных шламов на флотацию хлористого калия проводится обесшламливание измельченной руды. Обесшламливание осуществляется флотационным методом с выделением глинистых шламов в пенный продукт. Для флотации шламов применяются флокулянт (полиакриламид) и реагент-собиратель.

Известно использование в качестве реагента-собирателя оксиэтилированных жирных кислот (ОЖК) (Титков С.Н., Мамедов А.И., Соловьев Е.И. Обогащение калийных руд М.: Недра, 1982).

Известно применение в качестве реагента-собирателя оксиэтилированных фенолов-реагентов ОП-4, ОП-6, ОП-10 (Титков С.Н. Мамедов А.И., Соловьев Е.И. Обогащение калийных руд. М.: Недра, 1982 стр. 95-96). Реагенты ОП-4, ОП-7 и ОП-10 являются продуктами взаимодействия моно- и диалкилфенолов с длиной углеводородного радикалов C₈-C₁₀ (может быть один или два) и количеством оксиэтильных групп от 2 до 11. (Справочник по обогащению руд. Основные процессы. М.: Недра 1983, стр. 278-279).

Известно применение в качестве собирателя при флотационном обесшламливании оксиэтилированных аминов. В частности, известный способ предусматривает измельчение руды, флотационное ее обесшламливание с выделением в шламовый продукт содержащихся в руде водонерастворимых глинисто-карбонатных примесей, и последующую флотацию хлористого калия. В качестве собирателя при флотационном обесшламливании используют оксиэтилированные амины с количеством оксиэтильных групп от 15 до 50 (Патент RU 2278739, 2006).

Известно применение в качестве собирателя для флотации шламов оксиэтилированных алкилфенолов с длиной углеводородного радикала C₂ и количеством оксиэтильных групп в радикале 12-20, получаемые на основе тримеров пропилена. Способ включает измельчение руды, обработку руды флокулянтом и реагентом-собирателем, флотацию шламов, флотацию хлористого калия с применением в качестве собирателя первичных алифатических аминов. (Патент RU 2165797, 2001).

Известно соединение четвертичной гидразиниевой соли (торговое название "Гидразекса-2») применяется виде водной эмульсии "Гидразекса-2" в качестве реагента-собирателя при флотации силикатных и карбонатных минералов из калийсодержащих руд. (Патент RU 2123893, 1998).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ обогащения калийных руд путем измельчения руды, обработку руды флокулянтом, реагентом-собирателем, флотацию шламов и флотацию хлористого калия. В качестве реагента-собирателя для флотации шламов используют полиоксиэтиленгликолевые эфиры моноалкилфенолов, имеющие 8-14 атомов углерода в алкильной группе, с количеством оксиэтильных групп в радикале 20-30 (Патент RU 2237521, 2004).

Недостатками известных способов являются недостаточно высокая эффективность извлечения в пенный продукт шламовой флотации содержащихся в калийных рудах водонерастворимых примесей (нерастворимого остатка - н.о.), повышенные потери хлористого калия с пенным продуктом флотации шламов и, как следствие этого, ухудшение показателей последующей флотации сильвина.

Основная задача изобретения заключается в расширении сырьевой базы при высокой эффективности процессов флотации при обогащении калийных руд замещенными фенолами.

Поставленная задача решается применением в процессе флотации реагентов–собирателей (флотореагентов), получаемых оксиэтилированием жидкости скорлупы орехов кешью (далее по тексту -ЖСОК). В частности, в качестве эффективных реагентов для флотации могут быть использованы следующие продукты со степенью оксиэтилирования от 1 до 100: натуральная ЖСОК, декарбоксилированная ЖСОК, анакардиновая кислота, карданол, кардол, метилкардол, а также резидол, представляющий собой кубовый остаток вакуумной перегонки ЖСОК.

Заявляемый флотореагент относится к замещенным фенолам. Структурные формулы оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью: A - оксиэтилированный карданол, B - оксиэтилированный кардол, C – оксиэтилированная анакардиновая кислота, D - оксиэтилированный метилкардол:

Заявляемые реагенты-собиратели (флотореагенты) могут быть идентифицированы также по ИК спектрам. Например, ИК спектр оксиэтилированного карданола (Рис. 1) содержит полосы поглощения (3474 см^-1, 2882 см^-1, 2695 см^-1, 1584 см^-1, 1468 см^-1, 1412 см^-1, 1360 см^-1, 1344 см^-1, 1279 см^-1, 1234 см^-1,1148 см^-1, 1115 см^-1,1061 см^-1, 988 см^-1, 947 см^-1, 843 см^-1, 781 см^-1, 696 см^-1, 530 см^-1). Карданол (химическая формула-HO-C₆H₄-C₁₅H_31-2n, где n – число двойных связей в алкильном заместителе) получают экстракцией или термической обработкой скорлупы орехов кешью (Anacardium occidentale) и производят в промышленном масштабе преимущественно в виде смеси алкилфенолов с насыщенной боковой цепью (5,4 масс. %), ненасыщенной боковой цепью, содержащей одну двойную связь (48,5 масс.%), ненасыщенной боковой цепью, содержащей две двойных связи (16.8 масс.%), ненасыщенной боковой цепью, содержащей три двойные связи (29,3 масс.%). Карданол представляет собой смесь алкилфенолов, состоящую преимущественно из 3-пентадецилфенола, 3-(8(Z)-пентадеценил)фенола, 3-(8(Z),11(Z)-пентадекадиенил)фенола и 3-(8(Z),11(Z),14-пентадекатриенил)фенола.

Натуральная жидкость скорлупы орехов кешью (далее по тексту ЖСОК-Н) - жидкость, полученная холодной экстракцией или выжимкой скорлупы орехов кешью. ЖОСК–Н содержит 60-75% анакардиновой кислоты (I), 15-25% кардола (II) и 3-5% карданола (III) и 1-2% 2-метилкардола (IV).

Декарбоксилированная ЖСОК (далее по тексту ЖСОК-Д) получается путем термической обработки ЖСОК-Н. При термической обработке, происходит декарбоксилирование анакардиновой кислоты, в результате чего получается карданол. Остальные компоненты ЖСОК-Н при этом не изменяются.

Заявляемое изобретение реализуется через известный способ флотационного обогащения калийных руд, включающий измельчение руды, обработку руды флокулянтом, реагентом-собирателем, флотацию шламов и флотацию хлористого калия, при этом в качестве реагента-собирателя для флотации шламов используют оксиэтилированную ЖСОК-Н, оксиэтилированную ЖСОК-Д, оксиэтилированную анакардиновую кислоту, оксиэтилированный карданол, оксиэтилированный кардол, оксиэтилированный метилкардол и оксиэтилированный резидол со степенью оксиэтилирования от 1 до 100.

Отличием предлагаемого способа флотационного обогащения калийных руд от наиболее близкого аналога, является использование в качестве флотореагента-собирателя оксиэтилированной ЖСОК-Н или оксиэтилированной ЖСОК-Д или оксиэтилированной анакардиновой кислоты или оксиэтилированного карданола или оксиэтилированного кардол, или оксиэтилированного метилкардола или оксиэтилированного резидола со степенью оксиэтилирования от 1 до 100.

Заявляемый способ флотационного обогащения калийных руд осуществлен в лабораторных условиях на сильвинитовой руде (крупность 0,63 мм, содержание KCl 30,2%, н.о. 4,6%) для всех нижеприведенных примеров. При флотации шламов в качестве флокулянта использовали полиакриламид марки “Аккофлок А-110” (производства Японии, Mitsui Cytec Ltd.). После проведения шламовой флотации осуществляют флотацию сильвина (хлористого калия) известными способами (контрольные примеры) с применением, например, в качестве собирателя первичных алифатических аминов.

Жидкая фаза флотации - насыщенный раствор (маточный раствор) плотностью 1,235 г/см³ готовили в лабораторных условиях на основе сильвинитовой руды.

Осуществление предлагаемого способа флотационного обогащения калийных руд иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.

Пример 1 (по прототипу)

Флотационное обесшламливание калийной руды осуществляли с применением в качестве реагента-собирателя полиоксиэтиленгликолевого эфира моноалкилфенола на основе олефиновой фракции C₈ с количеством оксиэтильных групп в радикале 20. Расход флокулянта – 15 г/тн руды, расход реагента-собирателя 20 г/тн руды.

Результаты приведены в таблице 1.

Пример 2– (по прототипу)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют полиоксиэтиленгликолевый эфир моноалкилфенола на основе тримеров пропилена с количеством оксиэтильных групп в радикале 25. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 3 – (по прототипу)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют полиоксиэтиленгликолевый эфир моноалкилфенола на основе олефиновой фракции С14 с количеством оксиэтильных групп в радикале 30. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 4 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированный карданол со степенью оксиэтилирования 1. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 5 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированный карданол со степенью оксиэтилирования 5. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 6 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированный карданол со степенью оксиэтилирования 10. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 7 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированный карданол со степенью оксиэтилирования 20. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 8 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированный карданол со степенью оксиэтилирования 30. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 9 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированный карданол со степенью оксиэтилирования 40. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 10 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированный карданол со степенью оксиэтилирования 50. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 11 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированный карданол со степенью оксиэтилирования 75. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 12 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированный карданол со степенью оксиэтилирования 100. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 13 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированную ЖСОК-Н со степенью оксиэтилирования 40. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 14 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированную ЖСОК-Д со степенью оксиэтилирования 40. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 15 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированную анакардиновую кислоту со степенью оксиэтилирования 40. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 16 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как это описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированный кардол со степенью оксиэтилирования 40. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 17 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как это описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированный метилкардол со степенью оксиэтилирования 40. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 18 – (по изобретению)

Способ флотационного обогащения калийных руд осуществляют также, как это описано в примере 1, но в качестве реагента-собирателя используют оксиэтилированный резидол со степенью оксиэтилирования 40. Результаты приведены в таблице 1.

Из представленных в таблице 1 данных видно, что применение реагента-собирателя по изобретению (примеры №№ 4-18) является эффективным, все представленные реагенты- собиратели со степенью оксиэтилирования 1-100 могут быть использованы в процессе флотационного обогащения калийных руд. При использовании заявляемых реагентов-собирателей в процессе флотации шламов снижаются потери хлористого калия в шламы за счет уменьшения его извлечения в пенный продукт, а также увеличивается извлечение н.о. в пенный продукт, что уменьшает количество нежелательных примесей на стадии сильвинитовой флотации. При этом наиболее предпочтительны флотореагенты на основе оксиэтилированных ЖСОК-Д, карданола, кардола и метилкардола. Самыми предпочтительными являются флотореагенты на основе ЖСОК-Д, оксиэтилированного карданола со степенью оксиэтилирования 30-50, при использовании которых наиболее эффективно снижаются потери хлористого калия в шламы, а также увеличивается извлечение нерастворимого остатка (н.о.).