Переработка ценных руд с помощью магнитных частиц
Номер патента: 17511
Опубликовано: 30.01.2013
Авторы: Михайловский Алексей, Зервэй Томас, Мронга Норберт, Хибст Хартмут, Клопш Райнер, Домкэ Иммэ
Формула / Реферат
1. Способ выделения по меньшей мере одного первого вещества из смеси, содержащей указанное первое вещество и по меньшей мере одно второе вещество, который включает следующие стадии:
(A) приведение в контакт смеси, содержащей по меньшей мере одно первое вещество и по меньшей мере одно второе вещество по меньшей мере с одним поверхностно-активным веществом, при необходимости, в присутствии по меньшей мере одного диспергирующего средства, причем поверхностно-активное вещество связывается по меньшей мере с одним первым веществом;
(B) при необходимости, добавление по меньшей мере одного диспергирующего средства к смеси, полученной на стадии (A), для получения дисперсии;
(C) обработка дисперсии со стадии (A) или (B) по меньшей мере одной гидрофобной магнитной частицей таким образом, что по меньшей мере к одному первому веществу, к которому присоединено по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, присоединяется по меньшей мере одна магнитная частица;
(D) отделение продукта присоединения со стадии (C) от смеси в результате наложения магнитного поля;
(E) расщепление отделенного продукта присоединения со стадии (D) для получения в раздельном виде по меньшей мере одного первого вещества и по меньшей мере одной магнитной частицы, причем поверхностно-активное вещество представляет собой соединение общей формулы (I)

где A означает линейный или разветвленный (C3-C30)алкил, (C3-C30)гетероалкил, незамещенный или замещенный (C6-C30)арил, незамещенный или замещеный (C6-C30)гетероалкил, (C6-C30)аралкил;
Z означает группу, с помощью которой соединение общей формулы (I) связывается по меньшей мере с одним гидрофобным веществом, которая выбрана из группы, состоящей из анионных групп -(X)n-PO32-,
-(X)n-PO2S2-, -(X)n-POS22-, -(X)n-PS32-, -(X)n-PS2-, -(X)n-POS-, -(X)n-PO2-, -(X)n-PO32-, -(X)n-CO2-, -(X)n-CS2-,
-(X)n-COS-, -(X)n-C(S)NHOH, -(X)n-S-, где X выбирают из группы, состоящей из O, S, NH, CH2, и n=0, 1 или 2, из катионных групп, состоящих из водорода, NR4+, где R независимо один от другого означает водород и/или (C1-C8)алкил, щелочного или щелочно-земельного металла, первое вещество представляет собой гидрофобное металлическое соединение, выбранное из группы сульфидных руд, оксидных и/или карбонатсодержащих руд или угля, и второе вещество представляет собой гидрофильное металлическое соединение, выбранное из группы оксидных и гидроксидных соединений металлов.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере одну магнитную частицу выбирают из группы, состоящей из магнитных металлов, например железа, кобальта, никеля и их смесей, ферромагнитных сплавов магнитных металлов, например NdFeB, SmCo и их смесей, магнитных оксидов железа, кубических ферритов общей формулы (II)

где M означает Co, Ni, Mn, Zn и их смеси и x≤1,
гексагональных ферритов и их смесей.
Текст
ПЕРЕРАБОТКА ЦЕННЫХ РУД С ПОМОЩЬЮ МАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ Данное изобретение относится к способу выделения как минимум одного первого вещества из смеси, содержащей это как минимум одно первое вещество и как минимум одно второе вещество, который включает в себя следующие стадии: (A) приведение в контакт смеси,содержащей как минимум одно первое вещество и как минимум одно второе вещество как минимум с одним поверхностно-активным веществом, при необходимости, в присутствии как минимум одного дисперсионного средства, причем поверхностно-активное вещество связывается как минимум с одним первым веществом; (B) при необходимости, добавление как минимум одного дисперсионного средства к смеси, полученной на стадии (A), для получения дисперсии необходимой концентрации; (C) обработка дисперсии со стадии (A) или (B) как минимум одной гидрофобной магнитной частицей таким образом, что как минимум к одному первому веществу, к которому присоединено как минимум одно поверхностно-активное вещество, присоединяется как минимум одна магнитная частица; (D) отделение продукта присоединения со стадии (C) от смеси в результате наложения магнитного поля; (E) расщепление отделенного продукта присоединения со стадии (D) для получения в раздельном виде как минимум одного первого вещества и как минимум одной магнитной частицы. 017511 Данное изобретение относится к способу выделения как минимум одного первого вещества из смеси, содержащей это как минимум одно первое вещество и как минимум одно второе вещество, причем первое вещество вначале для гидрофобирования приводят в контакт с поверхностно-активным веществом, затем эту смесь приводят в контакт как минимум с одной магнитной частицей, так что магнитная частица и гидрофобированное первое вещество присоединятся друг к другу и этот агломерат отделяют как минимум от одного второго вещества с применением магнитного поля, а в заключение как минимум одно первое вещество предпочтительно количественно отделяют от магнитной частицы, причем предпочтительно, когда магнитную частицу снова возвращают в процесс. В частности, данное изобретение относится к способу обогащения ценных руд в присутствии рудного прожилка. Способ выделения ценных руд из содержащих их смесей известен из уровня техники. В WO 02/0066168 A1 описан способ выделения ценных руд из содержащих их смесей, при котором суспензии или вспененные составы этих смесей обрабатывают с помощью частиц, которые являются магнитными и/или способны плавать в водных растворах. После добавления магнитных и/или способных к плаванию частиц прикладывают магнитное поле, так что агломераты отделяются от смеси. Степень связывания магнитных частиц с ценными рудами и сила связывания, однако, не являются достаточными для осуществления способа с высоким выходом и эффективностью. В US 4657666 описан способ обогащения ценных руд, причем ценную руду, находящуюся в рудном прожилке, подвергают взаимодействию с магнитными частицами, в результате чего при гидрофобных взаимодействиях образуются агломераты. Поверхность магнитных частиц гидрофобируют в результате обработки гидрофобными соединениями, так что происходит связывание ценной руды. Затем агломераты отделяются от смеси с помощью магнитного поля. В этом же патенте говорится о том, что ценные руды обрабатывают поверхностно-активным 1%-ным раствором этилксантогената натрия до того, как добавляют магнитные частицы. Отделение ценной руды от магнитных частиц осуществляют в этом способе в результате разрушения (разложения) поверхностно-активного вещества, которое в виде активизирующего поверхность раствора было нанесено на ценную руду. Далее в этом способе в основном используют для руды C4-гидрофобирующие средства. В US 4834898 опубликован способ отделения немагнитных материалов в результате приведения их в контакт с магнитными реагентами, которые покрыты двумя слоями поверхностно-активных веществ. ВUS 4834898 опубликовано далее, что на заряд поверхности немагнитных частиц, которые подлежат отделению, могут оказать влияние разные виды и концентрации электролитных реагентов. Например, заряд поверхности можно изменить, добавляя многовалентные анионы, например ионы триполифосфатов. В работе S.R. Gray, D. Landberg, N.В. Gray, Extractive Metallurgy Conference, Perth, 2-4 October 1991,p. 223-226 описан способ рекуперации маленьких частиц золота в результате приведения в контакт этих частиц с магнетитом. Перед приведением в контакт частички золота обрабатывают амилксантогенатом калия. О способе отделения золотых частиц как минимум от одного гидрофильного вещества в этой работе не сообщается. В WO 2007/008322 A1 сообщается о магнитной частице, которая гидрофобирована на поверхности,для отделения примесей от минеральных веществ с помощью способа магнитного разделения. СогласноWO 2007/008322 A1 к раствору или дисперсии добавляют диспергирующее средство, выбираемое из ряда, включающего силикат натрия, полиакрилат натрия или гексаметафосфат натрия. Задача данного изобретения состоит в создании способа, с помощью которого можно эффективно выделить как минимум одно первое вещество из смеси, содержащей как минимум одно первое вещество и как минимум одно второе вещество. Далее задача данного изобретения состоит в том, чтобы так обработать частицы первого вещества, подлежащие отделению, чтобы продукт присоединения, состоящий из магнитной частицы и первого вещества, был достаточно стабильным, для того чтобы гарантировать высокий выход первого вещества при выделении. Эти задачи решаются способом выделения как минимум одного первого вещества из смеси, содержащей это как минимум одно первое вещество и как минимум одно второе вещество, который включает следующие стадии:(A) приведение в контакт смеси, содержащей как минимум одно первое вещество и как минимум одно второе вещество как минимум с одним поверхностно-активным веществом, при необходимости, в присутствии как минимум одного дисперсионного средства, причем поверхностно-активное вещество связывается как минимум с одним первым веществом;(B) при необходимости, добавление как минимум одного дисперсионного средства к смеси, полученной на стадии (A), для получения дисперсии необходимой концентрации;(C) обработка дисперсии со стадии (A) или (B) как минимум одной гидрофобной магнитной частицей таким образом, что как минимум к одному первому веществу, к которому присоединено как минимум одно поверхностно-активное вещество, присоединяется как минимум одна магнитная частица;(D) отделение продукта присоединения со стадии (C) от смеси в результате наложения магнитного поля;(E) расщепление отделенного продукта присоединения со стадии (D) для получения в раздельном виде как минимум одного первого вещества и как минимум одной магнитной частицы. Способ согласно данному изобретению служит предпочтительно для отделения (выделения) как минимум одного первого гидрофобного вещества из смеси, которая содержит это как минимум одно первое гидрофобное вещество и как минимум одно второе гидрофильное вещество. В рамках данного изобретения термин "гидрофобная" означает, что соответствующие частицы могут быть дополнительно гидрофобированы в результате обработки как минимум одним поверхностноактивным веществом. Существует также возможность того, что гидрофобные сами по себе частицы дополнительно гидрофобируют, обрабатывая как минимум одним поверхностно-активным соединением."Гидрофобное" в рамках данного изобретения означает, что поверхность соответствующего "гидрофобного вещества", соответственно "гидрофобированного вещества", по сравнению с воздухом обладает контактным углом с водой более 90. "Гидрофильное" означает в рамках данного изобретения, что поверхность соответствующего "гидрофильного вещества" по сравнению с воздухом обладает контактным углом с водой менее 90. В одном из предпочтительных вариантов данного изобретения как минимум одно первое вещество представляет собой как минимум одно гидрофобное металлическое соединение или уголь и как минимум одно второе вещество предпочтительно представляет собой как минимум одно гидрофильное металлическое соединение. Таким образом, как минимум одно подлежащее выделению первое вещество предпочтительно представляет собой металлическое соединение, выбираемое из группы, включающей сульфидные руды,оксидные и/или карбонатсодержащие руды, например азурит [Cu3(CO3)2(OH)2], или малахит[Cu2[(OH)2(CO3), или благородные металлы и их соединения, к которым может селективно присоединиться поверхностно-активное соединение, вызывая возникновение гидрофобных поверхностных свойств. Как минимум одно гидрофильное металлическое соединение предпочтительно выбирают из группы, включающей оксидные и гидроксидные соединения металлов, например диоксид кремния SiO2, силикаты, алюмосиликаты, такие как полевые шпаты, например альбит Na(Si3Al)O8, слюда, например мусковит KAl2[(OH,F)2AlSi3O10], гранаты (Mg,Ca, Fe(II3 (Al, Fe(III2(SiO4)3, Al2O3, FeO(OH), FeCO3, Fe2O3,Fe3O4 и другие родственные минералы и их смеси. К примерам сульфидных руд, применяемых согласно данному изобретению, относится, например,группа медных руд, которая включает ковеллит CuS, сульфид молибдена(IV), халькопирит (медный колчедан) CuFeS2, борнит Cu5FeS4, халькозин (медный блеск) Cu2S и их смеси. Подходящие, применяемые согласно данному изобретению оксидные металлические соединения предпочтительно выбирают из группы, включающей оксид кремния SiO2, силикаты, алюмосиликаты,такие как полевые шпаты, например альбит Na(Si3Al)O8, слюда, например мусковитKAl2[(OH, F)2AlSi3O10], гранаты (Mg, Ca, Fe(II3(Al, Fe(III2 (SiO4)3 и другие родственные минералы и их смеси. В способе согласно данному изобретению в связи с этим предпочтительно применяют необработанные рудные смеси, которые добывают в подземных месторождениях. В предпочтительном варианте способа согласно данному изобретению используемая на стадии (A) смесь, содержащая как минимум одно первое вещество и как минимум одно второе вещество, находится в виде частиц с размером от 100 нм до 100 мкм, см., например, US 5051199. В предпочтительном варианте изобретения эти размеры частиц получают в результате перемалывания. Пригодные для этого способы и устройства известны специалистам, например мокрое перемалывание в шаровой мельнице. Таким образом, предпочтительный вариант способа согласно данному изобретению отличается тем, что смесь,содержащую как минимум одно первое вещество и как минимум одно второе вещество, размалывают перед или во время стадии (A) на частицы величиной от 100 нм до 100 мкм. Предпочтительно применяемые смеси имеют содержание сульфидных минералов как минимум 0,4 вес.%, более предпочтительно как минимум 10 вес.%. Примеры сульфидных минералов, которые присутствуют в смесях, применяемых согласно данному изобретению, приведены выше. Дополнительно в этих смесях могут содержаться также сульфиды других металлов, отличных от меди, например сульфиды железа, свинца, цинка или молибдена, т.е. FeS/FeS2,PbS, ZnS или MoS2. Далее в рудных смесях, подлежащих обработке согласно данному изобретению, могут содержаться оксидные соединения металлов и полуметаллов, например силикаты или бораты или другие соли металлов и полуметаллов, например фосфаты, сульфаты или оксиды/гидроксиды/карбонаты и другие соли, например азурит [Cu3(CO3)2(OH)2], малахит [Cu2[(OH)2(CO3), барит (BaSO4), монацитLa-Lu)PO4). Другими примерами как минимум одного первого вещества, выделяемого способом согласно данному изобретению, являются благородные металлы, например Au, Pt, Pd, Rh и др. предпочтительно в самородном состоянии.-2 017511 Типично применяемая рудная смесь, которая может быть разделена способом согласно данному изобретению, имеет следующий состав: около 30 вес.% SiO2, около 10 вес.% Na(Si3Al)O8, около 3 вес.%Cu2S, около 1 вес.% MoS2, остальное - оксиды хрома, железа, титана и магния. Отдельные стадии способа согласно данному изобретению описаны более детально ниже. Стадия (A). Стадия (A) способа согласно данному изобретению включает приведение в контакт смеси, содержащей как минимум одно первое вещество и как минимум одно второе вещество как минимум с одним поверхностно-активным веществом, при необходимости, в присутствии как минимум одного дисперсионного средства, причем поверхностно-активное вещество селективно связывается как минимум с одним первым веществом. Подходящие и предпочтительные первые и вторые вещества названы выше. В рамках данного изобретения термин "поверхностно-активное вещество" означает вещество, которое способно так изменить поверхность частицы, подлежащей выделению, в присутствии других частиц,которые не должны быть выделены, что имеет место присоединение гидрофобной частицы в результате гидрофобных взаимодействий. Поверхностно-активные вещества, применяемые согласно данному изобретению, присоединяются как минимум к одному первому веществу и создают в результате этого подходящую гидрофобность первого вещества. Предпочтительно в способе согласно данному изобретению используют поверхностно-активное вещество общей формулы (I) которое связывается как минимум с одним первым веществом,где A означает линейный или разветвленный (C3-C30)алкил, (C3-C30)гетероалкил, незамещенный или замещенный (C6-C30)арил, незамещенный или замещений (C6-C30)гетероалкил, (C6-C30)аралкил;Z означает группу, с помощью которой связывается соединение общей формулы (I) как минимум с одним гидрофобным веществом. В более предпочтительном варианте изобретения А означает линейный или разветвленный(C4-C12)алкил, еще более предпочтительно линейный (C4-C8)алкил. Содержащиеся, при необходимости,согласно данному изобретению гетероатомы выбирают из группы, включающей N, O, P, S, а галоиды выбирают из группы, включающей F, Cl, Br и I. В другом более предпочтительном варианте изобретения A предпочтительно означает линейный или разветвленный, более предпочтительно линейный (C6-C20)алкил. Далее A предпочтительно означает разветвленный (C6-C14)алкил, причем как минимум один заместитель предпочтительно с 1-6 атомами углерода предпочтительно стоит во 2-положении, например 2-этилгексил и/или 2-пропилгептил. Еще в одном более предпочтительном варианте изобретения Z выбирают из группы, которая включает анионные группы -(X)n-PO32-, -(X)n-PO2S2-, -(X)n-POS22-, -(X)n-PS32-, -(X)n-PS2-, -(X)n-POS-, -(X)n-PO2-,-(X)n-PO32-, -(X)n-CO2-, -(X)n-CS2-, -(X)n-COS-, -(X)n-C(S)NHOH, -(X)n-S-, где X выбирают из группы, включающей O, S, NH, CH2 и n=0, 1 или 2, при необходимости, с катионами, выбираемыми из группы, включающей водород, NR4+, где R независимо один от другого одинаково или различно означает водород и/или (C1-C8)алкил, щелочной или щелочно-земельный металл. Перечисленные анионы и соответствующие катионы образуют согласно изобретению нейтрально заряженные соединения общей формулы (I). В том случае когда в перечисленных формулах n=2, то к группе Z присоединены две одинаковые или различные, предпочтительно одинаковые, группы A. В другом более предпочтительном варианте изобретения используют соединения, выбираемые из группы, которая включает ксантаты A-O-CS2-, диалкилдитиофосфаты (A-O)2-PS2-, диалкилдитиофосфинаты (A)2-PS2- и их смеси, причем A независимо один от другого представляют собой линейный или разветвленный, предпочтительно линейный (C6-C20)алкил, например н-октил, или разветвленный(C6-C14)алкил, причем разветвление предпочтительно находится во 2-положении, например 2-этилгексил и/или 2-пропилгептил. В качестве противоионов в этих соединениях предпочтительно содержатся катионы, выбираемые из группы, включающей протон, NR4+, где R независимо один от другого означает водород и/или (C1-C8)алкил, щелочной или щелочно-земельный металл, в частности натрий или калий. Еще более предпочтительные соединения общей формулы (I) выбирают из группы, включающей н-октилксантат натрия или калия, бутилксантат натрия или калия, ди-н-октилдитиофосфинат натрия или калия, ди-н-октилдитиофосфат натрия или калия и смеси этих соединений. Для благородных металлов, например Au, Pd, Rh и др., более предпочтительными поверхностноактивными веществами являются моно-, ди- и тритиолы или 8-гидроксихинолины, например, описанные в EP 1200408 B1.[Cu(CO3)2(OH)2], малахит [Cu2[(OH)2CO3, более предпочтительными поверхностно-активными веществами являются октилфосфоновая кислота (OPS), (EtO)3Si-A, (MeO)3Si-A, где A имеет значения, приведенные выше. В предпочтительном варианте способа согласно данному изобретению в качестве поверхностно-активных веществ не используют никаких гидроксаматов для модификации оксидов металлов. Для сульфидов металлов, например Cu2S, MoS2 и др., более предпочтительными поверхностноактивными веществами являются моно-, ди- и тритиолы или ксантогенаты. В другом предпочтительном варианте способа согласно данному изобретению Z означает-(X)n-CS2-, -(X)n-PO2- или -(X)n-S-, где X означает O и n означает 0 или 1 и катион выбирают из ряда,включающего водород, натрий или калий. Наиболее предпочтительными поверхностно-активными веществами являются 1-октантиол, н-октилксантат калия, бутилксантат калия, октилфосфоновая кислота или соединение формулы (IV) Приведение в контакт на стадии (A) способа согласно данному изобретению можно проводить любыми способами, известными специалистам. Стадию (A) можно проводить в веществе или в дисперсии,предпочтительно в суспензии, более предпочтительно в водной суспензии. В одном из вариантов способа согласно данному изобретению стадию (A) проводят в веществе, т.е. в отсутствие дисперсионного средства. Например, подлежащую переработке смесь и как минимум одно поверхностно-активное вещество без дополнительного дисперсионного средства в соответствующих соотношениях помещают в сосуд и перемешивают. Подходящие аппараты для перемешивания известны специалистам, например мельницы,такие как шаровая мельница. В другом предпочтительном варианте способа согласно данному изобретению стадию (A) проводят в дисперсии, предпочтительно в суспензии. В качестве дисперсионного средства пригодны все дисперсионные средства, в которых смесь со стадии (A) растворима не полностью. Подходящие дисперсионные средства для получения шлама или дисперсии для стадии (A) способа согласно данному изобретению выбирают из группы, которая включает воду, растворимые в воде органические соединения, например спирты, содержащие 1-4 атома углерода, и их смеси. В более предпочтительном варианте способа согласно данному изобретению дисперсионным средством на стадии (A) является вода. Стадию (A) способа согласно данному изобретению вообще осуществляют при температуре от 1 до 80 С, более предпочтительно при температуре от 20 до 40 С, еще более предпочтительно при температуре окружающей среды. Как минимум одно поверхностно-активное вещество, как правило, вводят в таком количестве, которого достаточно для достижения необходимого эффекта. В предпочтительном варианте как минимум одно поверхностно-активное вещество добавляют в количестве от 0,01 до 5 вес.% в пересчете на общее количество смеси, подлежащей обработке. Стадия (B). Опционная (не обязательно необходимая) стадия (B) способа согласно данному изобретению включает добавление как минимум одного дисперсионного средства к смеси, полученной на стадии (A), с целью получения дисперсии. Смесь, полученная на стадии (A), содержит в одном из вариантов изобретения в том случае, когда стадию (A) проводят в веществе как минимум одно первое вещество и как минимум одно второе вещество, которое модифицировано на поверхности как минимум одним поверхностно-активным веществом. В том случае, когда стадию (A) проводят в веществе, обязательно проводят стадию (B) способа согласно данному изобретению, т.е. как минимум одно подходящее дисперсионное средство добавляют к смеси,полученной на стадии (A), для того чтобы получить дисперсию. В варианте способа, при котором стадия (A) способа согласно данному изобретению проводится в дисперсии, стадию (B) не проводят. Однако и в случае этого варианта способа возможно проведение стадии (B), т.е. добавление дополнительного дисперсионного средства, с целью получения дисперсии с низкой концентрацией. В качестве подходящих дисперсионных средств подходят все дисперсионные средства, которые были перечислены в связи со стадией (A). В более предпочтительном варианте способа дисперсионным средством на стадии (A) является вода. На стадии (B), таким образом, или переводят смесь, представленную в виде вещества, со стадии (A) в дисперсию, или уже существующую в виде дисперсии смесь со стадии (A) в результате добавления дисперсионных средств переводят в дисперсию с более низкой концентрацией.-4 017511 Как правило, количество дисперсионного средства, добавляемого на стадии (A) и/или стадии (B),можно так выбрать согласно данному изобретению, что получают дисперсию, которую можно легко перемешивать и/или легко перемещать. В предпочтительном варианте способа количество смеси, подлежащей переработке, в пересчете на всю вспененную смесь или дисперсию составляет до 100 вес.%, более предпочтительно от 0,5 до 10 вес.%. В другом предпочтительном варианте способа согласно данному изобретению стадию (B) не проводят, вместо этого стадию (A) проводят в водной дисперсии, так что на стадии (A) напрямую получают смесь в водной дисперсии, которая обнаруживает необходимую концентрацию для того, чтобы ее можно было сразу подать на стадию (C) способа согласно данному изобретению. Добавление дисперсионных средств на стадии (B) способа согласно данному изобретению можно осуществлять согласно данному изобретению всеми способами, известными специалистам. Стадия (C). Стадия (C) способа согласно данному изобретению включает обработку дисперсии со стадии (A) или (B) как минимум одной гидрофобной магнитной частицей таким образом, что как минимум одно первое вещество, которое гидрофобировано на стадии (A) и к которому присоединилось как минимум одно поверхностно-активное вещество, присоединяется как минимум к одной магнитной частице. На стадии (C) способа согласно данному изобретению можно использовать все магнитные вещества и соединения, известные специалистам. В предпочтительном варианте способа как минимум одну магнитную частицу выбирают из группы, которая включает магнитные металлы, например железо, кобальт,никель и их смеси, ферромагнитные сплавы магнитных металлов, например NdFeB, SmCo и их смеси,магнитные оксиды железа, например магнетит, магхемит, кубические ферриты общей формулы (II) где M означает Co, Ni, Mn, Zn и их смеси и x1,гексагональные ферриты, например барий- или стронцийферрит MFe6O19, где M = Ca, Sr, Ba и их смеси. Магнитные частицы могут дополнительно иметь наружный слой, например, состоящий из SiO2. В более предпочтительном варианте способа согласно данному изобретению как минимум одна магнитная частица представляет собой магнетит или кобальтферрит Cox2+Fe1-x2+Fe23+O4, где x1. В предпочтительном варианте способа размеры магнитных частиц, применяемых на стадии (C) способа согласно данному изобретению, составляют от 100 нм до 100 мкм, более предпочтительно от 1 до 50 мкм. Магнитные частицы перед применением на стадии (C) можно перевести способами, известными специалистам, в частицы заданной величины, например, в результате перемалывания. Кроме того, частицы можно получить в результате реакции осаждения, задавая параметры реакции (например, значениеpH, длительность реакции, температуру) для получения частиц необходимых размеров. В другом предпочтительном варианте способа как минимум одна магнитная частица гидрофобирована на поверхности как минимум одним гидрофобным соединением. Гидрофобное соединение предпочтительно выбирают из соединений общей формулы (III) где B означает линейный или разветвленный (C3-C30)алкил, (C3-C30)гетероалкил, незамещенный или замещенный (C6-C30)арил, незамещенный или замещенный (C6-C30)гетероалкил, (C6-C30)аралкил иY означает группу, с помощью которой соединение общей формулы (III) присоединяется как минимум к одной магнитной частице. В более предпочтительном варианте способа B означает линейный или разветвленный(C6-C18)алкил, более предпочтительно линейный (C8-C12)алкил, еще более предпочтительно линейныйC12-алкил. Содержащиеся, при необходимости, гетероатомы выбирают из группы, включающей N, O, P,S, а галоиды выбирают из группы, включающей F, Cl, Br и I. В другом более предпочтительном варианте изобретения Y выбирают из группы, включающей-(X)n-SiO33-, -(X)n-CO2-, -(X)n-PO32-, -(X)n-PO2S2-, -(X)n-POS22-, -(X)n-PS32-, -(X)n-PS2-, -(X)n-POS-, -(X)n-PO2-,-(X)n-CS2-, -(X)n-COS-, -(X)n-C(S)NHOH, -(X)n-S-, где X = O, S, NH, CH2 и n=0, 1 или 2, и, при необходимости, катионы, выбираемые из группы, включающей водород, NR4+, где R независимо один от другого означает водород и/или (C1-C8)алкил, щелочной или щелочно-земельный металл или цинк, далее -(X)nSi(OZ)3, где n=0, 1 или 2 и Z = заряд, водород или алкильный радикал с короткой цепью. В том случае, когда в приведенных формулах n=2, к группе Y присоединены две одинаковые или различные группы, предпочтительно одинаковые группы B. Еще более предпочтительными гидрофобирующими соединениями общей формулы (III) являются алкилтрихлорсиланы (алкильная группа содержит 6-12 атомов углерода), алкилтриметоксисиланы (алкильная группа содержит 6-12 атомов углерода), октилфосфоновая кислота, лауриновая кислота, олеиновая кислота, стеариновая кислота или их смеси. Обработку раствора или дисперсии как минимум одной гидрофобной магнитной частицей на стадии (C) способа согласно данному изобретению можно провести всеми слособами, известными специалистам.-5 017511 В предпочтительном варианте способа как минимум одну магнитную частицу диспергируют в подходящем дисперсионном средстве. В качестве подходящего дисперсионного средства подходят все дисперсионные средства, в которых как минимум одна магнитная частица не полностью растворима. Подходящие дисперсионные средства для диспергирования на стадии (C) способа согласно данному изобретению выбирают из группы, которая включает воду, растворимые в воде органические растворители и их смеси, более предпочтительна вода. Более предпочтительно, когда на стадии (C) используют то же дисперсионное средство, что и на стадии (B). Как правило, количество дисперсионного средства для предварительного диспергирования магнитной частицы согласно изобретению выбирают таким, что получают вспененную смесь или дисперсию,которая легко перемешивается и/или которую можно легко подавать. В предпочтительном варианте способа количество подлежащей переработке смеси составляет в пересчете на всю вспененную смесь или дисперсию до 60 вес.%. Дисперсию магнитных частиц согласно данному изобретению можно получить всеми известными специалистам способами. В предпочтительном варианте способа магнитные частицы, подлежащие диспергированию, и соответствующее количество дисперсионного средства соответственно смеси дисперсионных средств помещают совместно в подходящий реактор, например в стеклянный реактор, и перемешивают с помощью устройств, известных специалистам, например в стеклянной ванне с крыльчатой мешалкой с механическим приводом, например, при температуре от 1 до 80 С, предпочтительно при комнатной температуре. Обработка дисперсии со стадии (B) как минимум одной гидрофобной магнитной частицей происходит, как правило, таким образом, что оба компонента подаются вместе известным специалистам способом. В предпочтительном варианте способа дисперсию как минимум одной магнитной частицы добавляют к смеси, обработанной перед этим как минимум одним поверхностно-активным веществом. В другом варианте способа можно магнитную частицу в твердом виде добавить к дисперсии смеси, подлежащей переработке. Еще в одном предпочтительном варианте способа оба компонента представлены в диспергированной форме. Стадию (C) осуществляют обычно при температуре от 1 до 80C, более предпочтительно от 10 до 30C. На стадии (C) как минимум одна магнитная частица присоединяется к гидрофобному веществу смеси, подлежащей переработке. Связь, возникающая между обоими компонентами, базируется на гидрофобных взаимодействиях. Как минимум между одной магнитной частицей и гидрофильной долей смеси,как правило, не происходит связывающего взаимодействия, так что эти компоненты не связываются между собой. Таким образом, после стадии (C) в смеси содержатся продукты присоединения как минимум одного гидрофобного вещества и как минимум одной магнитной частицы, наряду как минимум с одним гидрофильным веществом. Стадия (D). Стадия (D) способа согласно данному изобретению включает выделение продукта присоединения со стадии (C) из смеси в результате накладывания магнитного поля. Стадию (D) в одном предпочтительном варианте способа можно осуществить, установив постоянный магнит в реактор, в котором находится смесь, полученная на стадии (C). В другом предпочтительном варианте способа между постоянным магнитом и подлежащей переработке смесью находится разделительная стенка, например стеклянная стенка реактора. Еще в одном предпочтительном варианте способа согласно данному изобретению на стадии (D) применяют электромагнит, который только тогда является магнитным, когда к нему подключен электрический ток. Подходящие установки известны специалистам. Стадию (D) способа согласно данному изобретению можно осуществлять при любой подходящей температуре, например при температуре от 10 до 60C. В ходе стадии (D) смесь предпочтительно непрерывно перемешивают подходящей мешалкой, например тефлоновой лопаткой для перемешивания или крыльчатой мешалкой. На стадии (D) можно продукт присоединения со стадии (C), при необходимости, выделить всеми способами, известными специалистам, например выпуская жидкость с гидрофильной долей суспензии через донный вентиль реактора, использованного на стадии (D), или откачивая через шланг ту долю суспензии, которая не была присоединена как минимум к одному магниту. Стадия (E). Стадия (E) способа согласно данному изобретению включает расщепление продукта присоединения со стадии (D) для получения по отдельности как минимум одного первого вещества и как минимум одной магнитной частицы. В предпочтительном варианте способа согласно данному изобретению расщепление на стадии (E) проводят не разрушительно, т.е. находящиеся в дисперсии отдельные компоненты не изменяются химически. Например, расщепление согласно изобретению осуществляют не в результате окисления гидрофобирующего средства, например с получением продуктов окисления или продуктов-6 017511 разложения гидрофобирующего средства. Расщепление можно проводить всеми известными специалистам способами, которые пригодны для того, чтобы так расщепить продукт присоединения, что как минимум одна магнитная частица может быть извлечена в такой форме, которую можно опять использовать. В предпочтительном варианте способа отщепленную магнитную частицу снова применяют на стадии (C). В предпочтительном варианте способа расщепление проводят на стадии (E) способа согласно данному изобретению в результате обработки продукта присоединения веществом, выбираемым из группы,которая включает органические растворители, щелочные соединения, кислые соединения, окислительные средства, восстановительные средства и их смеси. К примерам подходящих органических растворителей относятся, например, метанол, этанол, пропанол, например н-пропанол или изопропанол, ароматические растворители, например бензол, толуол,ксилолы, эфиры, например диэтиловый эфир, метил-трет-бутиловый эфир, кетоны, например ацетон,ароматические или алифатические углеводороды, например насыщенные углеводороды, которые содержат, например, 8-16 атомов углерода, например додекан и/или шеллсол, дизельное топливо и их смеси. Главными компонентами дизельного топлива предпочтительно являются алканы, циклоалканы и ароматические углеводороды, содержащие примерно 9-22 атома углерода в молекуле и имеющие температуру кипения между 170 и 390C. К примерам применяемых согласно данному изобретению щелочных соединений относятся водные растворы щелочных соединений, например водные растворы гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов, например KOH, NaOH, известковое молоко, водные растворы аммиака, водные растворы органических аминов общей формулы R23N, где R2 независимо один от другого выбирают из группы, которая включает (C1-C8)алкил, не замещенный или замещенный другими функциональными группами. В предпочтительном варианте способа стадию (D) проводят, добавляя водный раствор NaOH до получения значения pH 13, например, для отделения Cu2S, модифицированного с помощью OPS. Кислые соединения могут представлять собой минеральные кислоты, например HCl, H2SO4, HNO3 или их смеси, органические кислоты, например карбоновые кислоты. В качестве окисляющих средств можно использовать, например, H2O2, например, в виде 30%-ного водного раствора (пергидроль). Для отделенияCu2S, модифицированного тиолами, предпочтительно применяют H2O2 или Na2S2O4. К примерам поверхностно-активных веществ, применяемых согласно данному изобретению, относятся неионные, анионные, катионные и/или цвиттерионные поверхностно-активные вещества. В предпочтительном варианте способа продукт присоединения, состоящий из гидрофобного вещества и магнитной частицы, расщепляют органическим растворителем, более предпочтительно ацетоном и/или дизельным топливом. Эту стадию можно поддержать механически. В предпочтительном варианте способа используют ультразвук для поддержки процесса расщепления. Как правило, органический растворитель используют в таком количестве, которого достаточно для того, чтобы по возможности расщепить весь продукт присоединения. В предпочтительном варианте изобретения используют от 20 до 100 мл органического растворителя на 1 г продукта присоединения, подлежащего расщеплению, состоящего из гидрофобного вещества и магнитной частицы. Согласно изобретению после расщепления как минимум одно первое вещество и как минимум одна магнитная частица находятся в виде дисперсии в названном расщепляющем реагенте, предпочтительно в органическом растворителе. Как минимум одну магнитную частицу выделяют из дисперсии, которая содержит эту как минимум одну магнитную частицу и как минимум одно первое вещество, в результате отделения от раствора с помощью постоянного магнита или электромагнита. Подробности этого отделения аналогичны стадии(D) способа согласно данному изобретению. Предпочтительно подлежащее выделению первое вещество, предпочтительно подлежащее выделению металлическое соединение отделяют от органического растворителя в результате перегонки органического растворителя. Полученное таким образом первое вещество можно очистить дальнейшими способами, которые известны специалистам. Растворитель можно, при необходимости, после очистки снова возвратить в способ согласно данному изобретению. Примеры. Пример 1. Смесь, состоящую из 10,0 г морского песка (фирмы Bernd Kraft GmbH; очищен соляной кислотой;Charge 1046306), 2,02 г Cu2S (порошок, 325 меш; фирмы Aldrich Lot 01516LD-416) и 1,7 вес.% 1-октантиола (98%-ный, чистый для синтеза, фирмы Merck; Charge S20709716) помещают в планетарную шаровую мельницу (500 мл агатовый сосуд с 50 агатовыми шарами (=10 мм) и перемалывают совместно 30 мин при 200 об/мин. Затем смесь помещают в вакуумный сушильный шкаф (р 100 мбар) и сушат в течение 16 ч при температуре 50C.-7 017511 К этой смеси добавляют 1,506 г магнетита, модифицированного додецилтрихлорсиланом (размеры первичных частиц: около 10 нм), помещают в аппарат для перемешивания емкостью 1 л, добавляют 580 мл воды и 0,1 г додециламина (фирмы Alfa Aeser, Lot: 10108955) и 45 мин перемешивают тефлоновой пластиной для перемешивания со скоростью вращения 150 об/мин. Затем удерживают Co-Sm-магнит(высотой 5 см, длиной 2 см, шириной 2 см) у наружной стенки аппарата для перемешивания и продолжают перемешивать еще 30 мин со скоростью 150 об/мин. После этого воду отсасывают через шланг и аппаратуру сушат в течение 10 мин с помощью воздуходувки, подающей горячий воздух. Собирают песок со дна, его вес составил 9,77 г. Остаток на стенке у магнита составляет 1,76 г (87% введенного Cu2S). Затем в сосуд наливают 400 мл ацетона и перемешивают в течение 30 мин со скоростью 200 об/мин. После этого ацетон, в котором находится Cu2S в виде мельчайших частиц, отсасывают через шланг и сушат. Получают 1,59 г (79% Cu2S). Пример 2. Приготавливают аналогичную примеру 1 смесь песок-Cu2S. Вместо 1-октантиола применяют бутилксантат калия. Дальнейшее проведение опыта осуществляют аналогично примеру 1. Количество песка на дне составляет 9,64 г, остаток на стенке у магнита составляет 1,61 г (80,0% Cu2S). После процесса разделения магнитных частиц и ценной руды в результате перемешивания в ацетоне получают 1,44 гS8), перемалывают совместно с 0,03 г октилфосфоновой кислоты (фирмы Rhodia; 80%) в 30 мл воды в течение 1 ч. Одновременно 3,00 г магнетита (пигмент магнетита S0045, фирмы BASF, d50=2 мкм) перемешивают в течение 1 ч со суспензией, состоящей из 0,015 г октилфосфоновой кислоты и 15 мл воды. Обе суспензии вместе помещают в 500 мл воды, перемешивают в течение 1 ч и магнитно разделяют. Содержание кварца на магните составляет 0,5 вес.%. Затем в установку добавляют 0,1 М раствор NaOH,все встряхивают и в заключение отводят жидкость. После сушки получают 60% Cu2S. Пример 4. 0,5 г ZnO, покрытого Pd, диспергируют в 10 мл деионизованной воды, причем раствор окрашивается в серый цвет. Затем добавляют 0,5 г модифицированного тиолом Fe3O4 и сильно перемешивают. По истечении 1 ч помещают Co/Sm-магнит вблизи стенки сосуда, при этом жидкость в значительной мере становится светлой. Раствор декантируют, отделяя от магнитных компонентов, и летучие компоненты удаляют в вакууме. Извлекают 0,1 г ZnO, покрытого Pd, т.е. остальная часть ZnO отделяется от смеси магнитным способом. Пример 5. 1,00 г палладиевого порошка перемалывают совместно с 1,7 вес.% октантиола в шаровой мельнице и добавляют в 50 мл деионизованной воды. Затем добавляют 4,00 г гидрофобированного Fe3O4 и систему встряхивают 3 раза по 15 мин. После этого помещают Co/Sm-магнит вблизи стенки реакционного сосуда. Затем воду декантируют, причем магнит удерживает твердые компоненты на стеклянной стенке. Из декантированного раствора выделяют 0,11 г палладия. Остальная часть (0,89 г, соответственно 89%) выделена из раствора соответственно магнитным способом и собрана вблизи магнита. Пример 6. 1 г Cu2S (-325 меш, фирмы Aldrich) и 0,065 г октилксантата калия помещают в 50 мл воды и перемешивают в течение 30 мин. Затем добавляют 3 г магнетита, модифицированного октилфосфоновой кислотой (Magnetic Black 345) и еще 100 мл воды. По истечении 1 ч воду спускают и в течение 1 мин над остатком пропускают сжатый воздух. После этого добавляют 500 мл дизельного топлива (топливо "SuperDiesel") и реакционную смесь сильно перемешивают в течение 20 мин, а затем обрабатывают в течение 10 мин ультразвуком. Затем фазу с дизельным топливом так декантируют с помощью магнита, что магнитные компоненты задерживаются магнитом. Фазу с дизельным топливом, содержащую немагнитные компоненты, подвергают фильтрованию, а затем сушат твердый остаток. Извлекают 0,98 г твердого вещества, которое на 98% состоит из Cu2S. Доля Fe3O4 составляет менее 0,01 г. Этот опыт повторяют соответственно 3 раза, причем в каждом случае используют магнетит из первого разделительного цикла. Взвешивания Cu2S соответствуют 0,87 г (содержание Cu2S = 88%), 0,99 г(содержание Cu2S = 87%), 0,93 г (содержание Cu2S = 95%). Ни в одном из случаев не было детектировано содержание Fe3O4 более чем 0,01 г. Пример 7. Переработка естественной медной руды из месторождения Pelambres (Чили). Первоначальные содержания руды, подлежащей разделению: Cu=0,54 вес.%, Mo=0,029 вес.%. Предварительная обработка руды. Перед опытом по разделению каменную рудную породу измельчают в сухом виде на молотковой мельнице до того, пока 90 вес.% руды не окажется во фракции размером менее 125 мкм.-8 017511 Гидрофобированный магнетит. Пигмент магнетита 345 (фирмы BASF SE) вместе с 0,5 вес.% октилфосфоновой кислоты обрабатывают в водном растворе в течение 30 мин при комнатной температуре. Твердое вещество отфильтровывают, промывают горячей водой (50C) и сушат в вакууме при температуре 80C до достижения удельной проводимости около 50 мкСм. Процедура разделения. 1 л разделительного средства прогоняют через ряд стационарных постоянных магнитов. Вытекающее вещество собирают в виде фракции A1. Долю, удерживаемую постоянными магнитами, промывают 1 л воды при движении магнитов, при этом вынесенное твердое вещество собирают в виде фракции A2. Фракцию, далее удерживаемую магнитами, R, а также фракции A1 и A2 исследуют на содержание Cu, Fe и Mo. Пример 7.1. 100 г руды помещают в вибромельницу (160 мл шариков ZrO2,1,7-2,7 мм) с 60 мл воды, 0,065 г н-оксилксантата калия и 0,04 г шеллсол D40 и кондиционируют в течение 5 мин. Затем в мельницу подают суспензию 3 г гидрофобированного магнетита в 3 г изопропанола и еще раз кондиционируют в течение 5 мин. Перемолотую суспензию отделяют от перемалывающих тел, разбавляют до 1 л и подвергают процедуре разделения (см. выше). Фракция R (6,4 г) содержит весь использованный магнетит, а также 92,4% меди и 86,1% молибдена. Пример 7.2. 100 г руды помещают в емкость с мешалкой, оснащенную пропеллерной мешалкой, и суспендируют в 900 мл воды. При перемешивании добавляют раствор 0,065 г ди-н-октилдитиофосфината калия в 100 мл воды, а также 0,04 мл шеллсола и кондиционируют руду, перемешивая в течение 1 ч. В заключение добавляют суспензию 3 г гидрофобированного магнетита в 3 г изопропанола и перемешивают еще в течение 30 мин. Затем смесь подвергают процедуре разделения, которая описана выше. Фракция R(8,97 г) содержит весь введенный магнетит, а также 85,8% меди и 82,3% молибдена. Пример 7.3. 100 г руды помещают в вибромельницу (160 мл шариков ZrO2,1,7-2,7 мм) вместе с 60 мл воды,0,065 г ди-н-октилдитиофосфината калия и 0,04 г шеллсол D40 и кондиционируют в течение 5 мин. После этого в мельницу добавляют суспензию, состоящую из 3 г гидрофобированного магнетита и 3 г изопропанола, и кондиционируют еще раз в течение 5 мин. Перемолотую суспензию отделяют от перемалывающих тел, разбавляют до 1 л и подвергают процедуре разделения (см. выше). Фракция R (6,9 г) содержит весь введенный магнетит, а также 94,7% меди и 83,2% молибдена. Фракция состоит на 35% из халькопирита (данные рентгеновской дебаеграммы). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ выделения по меньшей мере одного первого вещества из смеси, содержащей указанное первое вещество и по меньшей мере одно второе вещество, который включает следующие стадии:(A) приведение в контакт смеси, содержащей по меньшей мере одно первое вещество и по меньшей мере одно второе вещество по меньшей мере с одним поверхностно-активным веществом, при необходимости, в присутствии по меньшей мере одного диспергирующего средства, причем поверхностноактивное вещество связывается по меньшей мере с одним первым веществом;(B) при необходимости, добавление по меньшей мере одного диспергирующего средства к смеси,полученной на стадии (A), для получения дисперсии;(C) обработка дисперсии со стадии (A) или (B) по меньшей мере одной гидрофобной магнитной частицей таким образом, что по меньшей мере к одному первому веществу, к которому присоединено по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, присоединяется по меньшей мере одна магнитная частица;(D) отделение продукта присоединения со стадии (C) от смеси в результате наложения магнитного поля;(E) расщепление отделенного продукта присоединения со стадии (D) для получения в раздельном виде по меньшей мере одного первого вещества и по меньшей мере одной магнитной частицы, причем поверхностно-активное вещество представляет собой соединение общей формулы (I) где A означает линейный или разветвленный (C3-C30)алкил, (C3-C30)гетероалкил, незамещенный или замещенный (C6-C30)арил, незамещенный или замещеный (C6-C30)гетероалкил, (C6-C30)аралкил;Z означает группу, с помощью которой соединение общей формулы (I) связывается по меньшей мере с одним гидрофобным веществом, которая выбрана из группы, состоящей из анионных групп-(X)n-PO32-, -(X)n-PO2S2-, -(X)n-POS22-, -(X)n-PS32-, -(X)n-PS2-, -(X)n-POS-, -(X)n-PO2-, -(X)n-PO32-, -(X)n-CO2-,-(X)n-CS2-, -(X)n-COS-, -(X)n-C(S)NHOH, -(X)n-S-, где X выбирают из группы, состоящей из O, S, NH, CH2,и n=0, 1 или 2, из катионных групп, состоящих из водорода, NR4+, где R независимо один от другого означает водород и/или (C1-C8)алкил, щелочного или щелочно-земельного металла, первое вещество пред-9 017511 ставляет собой гидрофобное металлическое соединение, выбранное из группы сульфидных руд, оксидных и/или карбонатсодержащих руд или угля, и второе вещество представляет собой гидрофильное металлическое соединение, выбранное из группы оксидных и гидроксидных соединений металлов. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере одну магнитную частицу выбирают из группы, состоящей из магнитных металлов, например железа, кобальта, никеля и их смесей, ферромагнитных сплавов магнитных металлов, например NdFeB, SmCo и их смесей, магнитных оксидов железа,кубических ферритов общей формулы (II) где M означает Co, Ni, Mn, Zn и их смеси и x1,гексагональных ферритов и их смесей.
МПК / Метки
МПК: B03C 1/015
Метки: помощью, магнитных, руд, частиц, переработка, ценных
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/11-17511-pererabotka-cennyh-rud-s-pomoshhyu-magnitnyh-chastic.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Переработка ценных руд с помощью магнитных частиц</a>
Предыдущий патент: Ингибиторы mpo для лечения множественной системной атрофии
Следующий патент: Обработка потока сырой нефти и природного газа
Случайный патент: Антитело против cd20 и его применение