NO773166L - Samler for ikke-sulfidiske malmer - Google Patents

Description

"Samler for ikke-sulfidiske malmer"

Denne oppfinnelse angår en forbedret fremgangsmåte til oppredning av ikke-sulfidiske malmer ved skumfIotasjon.

Mer spesielt angår den en fremgangsmåte hvor utvalgte ekstendere for hovedsamlermaterialet gir forbedret utvinning og reduserer behovet for brenselolje.

SkumfIotasjon er det viktigste middel til oppkonsen-trering av ikke-sulfidiske malmer så som fosfat, tungspat, fluoritt, hematitt, takonitt, magnetitt og en lang rekke andre malmer. Dens viktigste fordel ligger i at den er en relativt effektiv prosess som medfører betydelig lavere kostnader enn mange andre prosesser.

Flotasjon er en fremgangsmåte til å skille finmalte verdifulle mineraler fra gangart, eller avfall, eller til å skille verdifulle bestanddeler innbyrdes. Ved skumfIotasjon oppnås skumming ved at luft innføres i en oppslemning av findelt malm i vann inneholdénde et skummermiddel (skumdanner). Mineraler som har en spesiell affinitet for luftbobler, stiger til over-flaten i skummet og skilles fra de mineraler som fuktes av vannet. Partiklene som skal skilles ved skumfIotasjon, må ha en størrelse som muliggjør transport ved hjelp av luftboblene.

Midler som kalles samlere, anvendes i forbindelse med flotasjon til å forbedre utbyttet av det ønskede materiale. De midler som velges, må selektivt belegge det ønskede materiale selv om mange andre mineralarter er til stede. Gjeldende teori angir at fIotasjonsseparasjonen av en mineralart fra en annen avhenger av den relative overflatefuktbarhet. Eksempelvis angis at den frie overflateenergi senkes ved adsorpsjon av heteropolare overflateaktive midler. Det hydrofobe belegg virker således ifølge denne forklaring som en bro slik at partikkelen kan bindes til en luftboble. Utførelsen av den foreliggende oppfinnelse er ikke begrenset ved denne eller andre fIotasjonsteorier.

Ikke-sulfidiske mineraler blir i alminnelighet opp-redet ved skumfIotasjon under anvendelse av en egnet syre som samler. Slike syrer er vanligvis fettsyrer som erholdes fra naturlig forekommende materialer, så som vegetabilske og animalske oljer. Det er stor etterspørsel etter spiselige oljer for' er-næringsmessige formål, og .deres tilgjengelighet for andre formål, f.eks. som utgangsmaterialer for fremstilling av syrer til bruk som samlere, ér derfor blitt sterkt redusert. Andre naturlig forekommende oljer som ikke er spiselige, så som talloljer, har funnet utstrakt anvendelse for bestrykningsformål, slik at også disse oljers tilgjengelighet for andre formål er sterkt begrenset.

Bruken av fettsyrer ved skumfIotasjon av ikke-sulfidiske mineraler eksemplifiseres typisk ved fosforitt. Fosfat-malm inneholdende ca. 15-35% BPL (bone. phosphate of lime),. Ca2(P04)2, oppkonsentreres i meget store mengder fra. Florida-fosfat ("pebble"-forekomster). Suspensjonen av malm fra av-skrellingsbryting hår partikler på ca. 1 mm, og den grovere fraksjon er etter vasking for oppbryting av klumper et ferdig produkt. Fraksjonen minus 1 mm sorteres videre ved 35 og 200 mesh. Fraksjonen minus 20.0 mesh er finstoff bg kastes. Det fra sikteoperasjonen erholdte materiale tilsvarende +35 mesh behandles som tykk oppslemning med fettsyre, brenselplje, samt kaustisk soda, ammoniakk eller annet alkalisk materiale, og. de resulterende agglomerater separeres på rystebord, spiraler eller spredebelter. Fraksjonen 35 x 200 mesh kondisjoneres med samme type reagenser

og floteres på konvensjonell måte ved skumfIotasjon. Ikke all silika-gangart avvises av fettsyre-fIotasjonen, så konsentratet blandes med syre for fjerning av samlerbelegg, befris for finstoff, vaskes fritt for reagenser og underkastes en .amin-fIotasjon med brenselolje ved pH 7-8. Denne flotasjon, som undertiden kalles "rensing"-, f jerner ytterligere silika og hever den endelige kvalitet til en konsentrasjon på 75-80% BPL.

Ved den beskrevne utførelse anvendes altså brenselolje

i forbindelse med fettsyre-samleren.. Mengden av brenselolje er vanligvis 0,25-4 ganger fettsyremengden. I sin rolle som ekstender gir brenseloljen én høyere utvinningsgrad enn den som kan oppnås med den spesielle dosering av fettsyre anvendt alene, selv om brenselolje i og for seg ikke er en effektiv samler. Brenselolje

spiller således en viktig rolle med fIotasjonsprosessen utover sin evne til å nedsette eller hindre uønsket sterk skumning.

For tiden er det en tiltagende mangel på brenselolje, såvel som andre tilgjengelige energiformer, med stigende priser til følge. SkumfIotasjon av ikke-sulfidiske malmer med syre-samlere medfører således alvorlige problemer med hensyn til slike prosessmaterialers tilgjengelighet, særlig når også brenselolje skal anvendes. Samtidig har de verdifulle mineraler som erholdes ved behandling av ikke-sulfidiske mineraler, også hatt stigende etterspørsel, f.eks. fosfater til fremstilling av de stadig økende mengder gjødningsmidler som trenges i jordbruket, som skal produsere matvarer for jordens befolkning.

Skjønt den ovenfor beskrevne skumfIotasjonsmetode er effektiv for utvinning av BPL fra fosforitt, i likhet med andre prosesser for. andre ikke-sulfidiske malmer, foreligger det like-vel et behov for forbedringer som vil muliggjøre høyt utbytte såvel som høy kvalitet samtidig med nedsettelse eller eliminering av behovet for materialer som.det .er knapphet på, såsom spiselige oljer og brenseloljer.. I betraktning av de store mengder ikke-sulf idiske malmer som underkastes skumfIotasjon, kan en slik utvikling resultere i betydelige økonomiske fordeler og fri^-gjøre oljene for mer presserende behov.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en fremgangsmåte til oppredning av ikke-sulfidiske malmer, hvilken fremgangsmåte går ut på at malmen klassifiseres til partikler av flotasjonsstørrelse, den klassifiserte malm oppslemmes i vandig medium, oppslemningen kondisjoneres med effektive mengder av en fettsyre erholdt fra en vegetabilsk.eller animalsk olje og en lineær sekundær alkohol med formelen

hvor x og y er null eller hele tall, slik at summen av x og y resulterer i en. sekundær alkohol med. ca. 8-20 karbonatomer,

eksklusive eventuelt etoksylat-innhold, og n er et helt tall på 0-10, hvoretter de ønskede stoffer i malmen floteres ved skum-flotasjon, idet det anvendes et vektforhold mellom fettsyre og alkohol fra ca. 99:1 til ca. 3:1.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gir høyere gjen-vinning av ikke-sulfidiske mineraler under bibeholdelse av høy kvalitet. I tilfeller hvor brenselolje normalt er påkrevet, gjør oppfinnelsen det mulig å eliminere eller betydelig redusere behovet for brenselolje. Ved hjelp av oppfinnelsen oppnås høyt utbytte ved reduserte doseringer av samler, hvilket gjør det mulig å redusere behovet for fettsyrer som det er knapphet på. Idet oppfinnelsen gjør det mulig å oppnå høyere utbytte av ikke-sulf idiske malmer medfører dén en øket tilgjengelighet av.verdifulle mineraler uten at behovet for nevnte, oljer økes.

De resultater som oppnås i henhold til oppfinnelsen,

er meget overraskende og fullstendig uventet, av de følgende grunner:

1. De lineære sekundære alifatiske alkoholer som anvendes, ér effektive ekstendere, mens det samme ikke er tilfelle med dé tilsvarende lineære primære alifatiske alkoholer. 2. De lineære sekundære alifatiske alkoholer som anvendes, er effektive ekstendere i en liten brøkdel av den mengde som er påkrevet med brenseloljer. 3. Kombinasjonen av fettsyre og lineær sekundær alifatisk alkohol reduserer den samlede mengde reagens for et gitt mineral-utbytte til tross for at den lineære' sekundære alifatiske alkohol i og for seg ikke er en effektiv samler.

Et ytterligere fordelaktig trekk ved den foreliggende oppfinnelse er at de lineære sekundære alifatiske alkoholer lett lar seg nedbryte biologisk og således ikke medfører forurens-ningsproblemer i naturen, mens andre ekstendere er mer motstands-dyktige mot biologisk nedbryting.

Ved utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen velges et ikke-sulfidisk mineral for behandling. Slike mineraler innbefatter fosforitt, tungspat, fluoritt, hematitt, takonitt, magnetitt og lignende som konvensjonelt behandles ved skumflota-sjon. Særlig gode resultater oppnås ved anvendelse av fosforittt som den ikke-sulfidiske malm, fordi den foreliggende fremgangsmåte kan eliminere eller i vesentlig grad redusere behovet for brenselolje som anvendes konvensjonelt, og fosforitt er derfor den foretrukne malm. Det valgte mineral siktes til partikler av flota— sjonsstørrelse ved hjelp av konvensjonelle metoder. I alminnelighet vil fIotasjonsstørrelsen omfatte partikler fra ca. 35 x 10Q mesh.

Etter at det valgte mineral er klassifisert oppslemmes det i vandig medium i faststoffkonsentrasjoner i samsvar med konvensjonell praksis, idet faststoffkonsentrasjonen kan variere innen vide grenser i avhengighet av den spesielle ikke-sulfidiske malm som anvendes. Den oppslemmede malm blir så kondisjonert med hensiktsmessige mengder fettsyrer og lineære sekundær alifatisk alkohol. Andre additiver som konvensjonelt•anvendes, kan også tilsettes om det ønskes. Eksempelvis kan skumdannere, midler,

til pH-regulering, brenselolje og lignende anvendes i henhold til konvensjonell praksis om så ønskes, under hensyntagen til den spesielle ikke-sulfidiske malm som er valgt, men som nevnt ovenfor kan behovet for brenselolje elimineres eller i vesentlig grad reduseres om så ønskes. Den effektive mengde av fettsyre vil i alminnelighet variere innen vide grenser avhengig av den spesielle malm som anvendes og malmens tilstand. En efféktiv mengde vil i alminnelighet ligge mellom ca. 0,1 og ca. 1,0 kg, fortrinnsvis mellom 0,25 og 0,5 kg fettsyre pr. tonn malm.

Mengden av lineær sekundær alifatisk alkohol er i alminnelighet slik at vektforholdet mellom fettsyre og alkohol er fra ca. 99:1 til ca. 3:1, fortrinnsvis mellom 10:1 og 7:1.

Egnede fettsyrer er slike som erholdes av vegetabilske eller animalske oljer.. Vegetabilske oljer innbefatter babassu-olje, ricinusolje, kinesisk talg (plantetalg), kokosnøtt-, mais-, bomullsfrø-, druekjerne-, hampfrø-, kapok-, linfrø-, åkersennep-, oiticica-, oliven-, ouri-ouri-, palme-, palmekjerne-, jordnøtt-, perilla-, valmuefrø-, argentinsk rapsfrø-, gummifrø-, saflor-, sesam-, soyabønne-, sukkerrør-, solsikke-, tall-, tefrø-, kinatre-og ucuhuba-olje. Animalske oljer innbefatter fiskeolje og fett. fra storfe og småfe. Disse oljer inneholder syrer.med 6-28 karbon-at.omer eller mer, og syrene kan være mettet eller umettet, hydroksylert eller ikke-hydroksylert, lineære eller cykliske, etc.

Den lineære sekundære alifatiske alkohol har strukturen:

hvor x og y er null eller hele tall slik at summen åv x og y tilveiebringer en alkohol med i alt ca. 8-20 karbonatomer eksklusive eventuelt etoksylat-innhold, og n er null eller et helt tall på ca. 1-10. Foretrukne materialer er slike hvor summen av x og y er ca. 8-12 og n er 2-7.

De følgende eksempler, hvor alle deler og prosentan-givelser er på vektbasis med mindre annet er sagt, vil ytterligere belyse oppfinnelsen. Oppfinnelsen er nærmere belyst i forbindelse 'med fosfatmineraler, men det vil forståes at de beskrevne fordeler kan oppnås med andre ikke-sulfidiske mineraler. Den følgende generelle arbeidsmåte ble anvendt i de eksempler

• som vedrører skumfIotasjonen..

Generell arbeidsmåte

Grovflotering

Trinn 1: Det tilveiebringes vasket og klassifisert utgangsmate-rial.e, eksempelvis fraksjoner tilsvarende 35 x 150 mesh. Typisk utgangsmateriale er vanligvis en blanding av 2 3% grove og 7 7% fine floteringspartikler.

Trinn 2: Vått prøvemateriale i tilstrekkelig mengde, vanligvis 640 g, til å gi en tørrvekt-ekvivalent på .500 g tilveiebringes. Prøven vaskes én gang med en omtrent like stor vektmengde vann. Vannet avdekanteres forsiktig slik at faste stoffer ikke går tapt. Trinn 3: Den fuktige prøve kondisjoneres i 1 minutt med ca. 100 ml vann, tilstrekkelig natriumhydroksyd som 5-10%'s.vandig opp-løsning til å tilveiebringe den ønskede pH (pH 9,5-9,6), en blanding av 50% syre og brenselolje og ytterligere brenselolje etter, behov. • Ytterligere vann kan være.nødvendig for at blandingen skal få "havremel"-konsistensen (ca. 69% faste stoffer). Mengden av natriumhydroksyd vil variere mellom 4 og ca. 20 dråper. Innstillingen til det riktige sluttpunkt utføres ved hjelp av et pH-meter. Etter kondisjoneringen kan ytterligere natriumhydroksyd tilsettes for justering av sluttpunktet. Imidlertid er det påkrevet med ytterligere 15 sekunders kondisjonering hvis det tilsettes ytterligere natriumhydroksyd for justering av pH-verdien. Fra 5 til ca. 200 dråper av syre-olje-blanding og halvparten av dertne mengde av ytterligere olje anvendes, avhengig av det ønskede behandlingsnivå. Trinn 4: Kondisjonert oppslemning plasseres i en 800 g skål til- hørende en fIotasjonsmaskin, og ca. 2,6 1 vann tilsettes (tilstrekkelig vann til å bringe oppslemningens nivå til kanten av beholderen). De faste stoffer i cellen utgjør da ca. 14%. Oppslemningen floteres i 2 minutter med luft som tilføres etter 10 sekunders blanding. Overskuddet av vann blir forsiktig av-dekantert fra grovfloteringsprodukténe. Avgangen settes til side for tørking og analyse.

Trinn 5: Produktene ovnstørkes, veies og analyseres med hensyn til P2°5 eller BPL. Utbyttet av mineraler beregnes ved hjelp av formelen:

hvor Wc og W er tørrvekten av henholdsvis konsentratet og avgangen, og Pc og Pt betyr vektprosent P^O^ eller BPL i henholdsvis konsentratet og avgangen.

Sammenligningseksempel A

Under anvendelse av den generelle arbeidsmåte som er beskrevet ovenfor, ble det utført en rekke forsøk under anvendelse av en fettsyre med økende mengder av brenselolje nr. 5, hvilke forsøk viser eksténdervirkningene av dette olje-additiv. Fettsyren var en rekonstituert fettsyre erholdt ved fraksjonering av tallolje og påfølgende gjenforening av visse ønskede fraksjoner. SkumfIotasjonsresultatene er angitt i tabell I.

Sammenligningseksempler B og C

Ovennevnte generelle arbeidsmåte ble fulgt under anvendelse av den i sammenligningseksempel A anvendte fettsyre. Istedenfor brenseloljen ble det imidlertid anvendt to alternative ekstendere i separate forsøk. I sammenligningseksempel B var ekstenderen en polyoksyetyleneter av en blanding av lineære alifatiske primære C-^-°9C^-alkoholer med tre etylenoksyd-enheter. I sammenligningseksempel C var.den alternative ekstender blandingen av frie primære alkoholer som ble anvendt for fremstilling av polyoksyetyleneteren i sammenligningseksempel B. SkumfIotasjonsresultatene er angitt i tabell I. Skjønt resultatene viser at brenselolje kan erstattes med alternative ekstendere, gir de spesielle ekstendere som ble anvendt, primæt alifatisk alkohol og etoksylert primær alifatisk alkohol, ikke de ønskede verdier for

Sammenligningseksempler D og E

Den generelle arbeidsmåte- ble fulgt, under anvendelse av en fettsyre fremstilt av tallolje. I sammenligningseksempel D ble tallolje-fettsyren anvendt alene, og i sammenligningseksempel E ble fettsyren anvendt sammen med en like stor mengde av. brenselolje nr. 5 som ekstender. SkumfIotasjonsresultatene er angitt i tabell I og viser ekstendervirkningene av brenseloljen.

Sammenligningseksempler F, G og H

Den generelle arbeidsmåte ble fulgt under anvendelse av den i sammenligningseksempel D anvendte fettsyre. Istendenfor den brenselolje nr. 5 som ble anvendt i sammenligningseksempel E, ble alternative ekstendere anvendt. I sammenligningseksempel F ble det anvendt polyoksyetylenetere av blandede fettsyrer og harpikssyrer (kolofoniumsyrer) . I sammenligningseksempel G anvendtes polyoksyetyleneteren av blandede lineære alifatiske primære alkoholer.med 12-14 karbonatomer. I sammenligningseksempel H anvendtes de blandede lineære alifatiske primære alkoholer

fra hvilke polyoksyetyleneteren i sammenligningseksempel G ble fremstilt. SkumfIotasjonsresultatene er angitt i tabell I og viser at ekstenderene i sammenligningseksempler F, G og H ikke er effektive sammenlignet med brenseloljen som ble anvendt i sammenligningseksempel E.

EKSEMPEL 1

Den generelle arbeidsmåte ble igjen fulgt. Den fettsyre som ble anvendt var den samme som i sammenligningseksempler D-H. Som ekstender anvendtes en polyoksyetyleneter av en blanding av lineære sekundære alifatiske alkoholer med strukturen: hvor x + y er 8-12 og n er 3. Flotasjonsresultatene er vist i tabell I. Resultatene viser at ekstenderen i eksempel 1 gir høyt utbytte og høy kvalitet samtidig som behovet for brenselolje elimineres, reduserer det samlede behov for reagenser og reduserer syrebehovet.

Sammenligningseksempel I

Den generelle arbeidsmåte ble fulgt under anvendelse

av tallolje-fettsyre alene som samler. Detaljer og resultater er angitt i tabell II.

S ammenligningseksemper J

Sammenligsningseksempél I ble gjentatt i alle detaljer med unntagelse av.at brenselolje nr. 5 ble anvendt i tillegg til fettsyren. Detaljer og resultater er angitt i tabell II.

EK SEMPEL 2

En blanding av 90 deler tallolje-fettsyre og 10 deler av oksyetyléneteren av blandede sekundære C-^-C^,--alkoholer,. hvori det foreligger 3 mol étylenoksyd pr. mol alkohol, ble anvendt som samler, idet den generelle arbeidsmåte ble fulgt. Detaljer og resultater er angitt i tabell II.

EKSEMPEL 3

Eksempel 2 ble fulgt i alle vesentlige detaljer med. unntagelse av at brenselolje nr. 5 ble anvendt i tillegg til samler-blandingen. Detaljer og resultater er angitt i tabell.II.

EK SEMPEL 4

En blanding av 90 deler- tallolje-fettsyre og 10 deler blandede sekundære C-^-C-^-alkoholer ble anvendt som samler,

idet man fulgte den generelle arbeidsmåte.- Detaljer og resultater er angitt i tabell II.

EKSEMPEL 5

Arbeidsmåten i eksempel 4 ble fulgt med unntagelse av at brenselolje nr. 5 ble anvendt i tillegg til samlerblahdingen. Detaljer og resultater er angitt i.tabell II.

De i tabell II angitte data viser at høyt utbytte oppnås uten anvendelse av brenselolje når en del av fettsyresamleren erstattes med en sekundær alkohol eller en etoksylert sekundær alkohol. De angitte data viser også at redusert brenseloljemengde gir en viss økning i utbyttet når kombinasjonen åv fettsyre og sekundær alkohol eller etoksylert sekundær alkohol anvendes.

Claims (5)

1.. Samlerblanding for ikke-sulf idiske malmer, karakterisert ved at den inneholder en fettsyre av ledet fra en vegetabilsk eller animalsk olje og en lineær sekundær alkohol med formelen

hvor x og y individuelt er null eller hele. tall, slik at summen av x og y tilveiebringer en alkohol med i alt ca. 8-20 karbonatomer, eksklusive eventuelt etoksylat-innhold, og n er ét helt tall på 0-10, og hvor vektforholdet mellom nevnte fettsyre og alkohol er fra 99:1 til 3:1.

2. Samlerblanding ifølge krav 1, karakterisert ved at forholdet.mellom nevnte fettsyre og nevnte alkohol er fra 10:1 til 7:1.

3. Samlerblanding ifølge krav' 1,. karakterisert ved at fettsyren er tallolje-fettsyre.

4. Samlerblanding ifølge krav 1, karakterisert ved at alkoholen har 11-15 karbonatomer.

5. Samlerblanding ifølge krav 4, karakterisert ved.at verdien av n i formelen for alkoholen er 3.