使用包括選擇性結合到礦物上的部分的聚合材料進行的礦物加工的製作方法
2023-10-08 21:54:54 1
使用包括選擇性結合到礦物上的部分的聚合材料進行的礦物加工的製作方法
【專利摘要】根據本發明，提供了一種加工礦物的混合物的方法，該方法包括以下步驟：（a）提供礦物的混合物，所述礦物的混合物包括含金屬的礦物和一種或多種不需要的脈石礦物；（b）實現所述礦物的混合物與聚合材料之間的接觸，所述聚合材料包括選擇性結合到所述含金屬的礦物上的礦物結合部分；和（c）分離所述脈石礦物和所述聚合材料，所述聚合材料具有結合到其上的所述含金屬的礦物。
【專利說明】使用包括選擇性結合到礦物上的部分的聚合材料進行的礦物加工
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種加工礦物混合物的方法，具體是關於將含金屬的礦物與不需要的脈石礦物分離。本發明還涉及一些新穎的聚合物。
【背景技術】
[0002]在礦物加工的領域中，普遍存在的問題是將有價值的礦物內容物(值石(value ))與礦物貧乏內容物(脈石)分離。到目前為止，最廣泛使用的技術是歷史悠久的浮選方法(Wills，Mineral Processing Technology,第 7 版，編輯 BAWills 和 T Napier-Munn, Butterworth-Heinemann出版社，2006,全部內容通過引用併入本文)。將礦物礦石磨細並引入到浮選池中成為包括水中微粒礦石的漿體。將「捕收劑」化學製品添加到漿體中，「捕收劑」化學製品吸附在礦物表面上，使得礦物表面疏水。向漿體通氣，以便在浮選池中產生氣泡，氣泡上升到該漿體的表面以形成泡沫。捕收劑化學製品的存在是至關重要的，因為它選擇性地吸附到值石的表面上，使得值石顆粒疏水並從而促進連接到氣泡上。將連接到氣泡上的值石輸送到泡沫層。因此，通過建立泡沫來實現將值石與脈石分離，該泡沫富含值石顆粒並且可以易於從該礦眾(slurry)中分離。
[0003]雖然浮選技術多年來一直是佔主導地位的分離技術，用於在礦區的現場分離礦石，但是有許多方面期望提供某些改進。因為最終產品的價格，即使回收產量中的很小改進也能產生顯著的經濟優勢。浮選工藝的回收產量依賴於磨碎的礦石顆粒的尺寸。具體地，回收產量隨著顆粒尺寸上升超過最佳值而下降。該最佳值取決於礦石的性質和所利用的精確的浮選，但是對於從黃銅礦石中提取銅，最佳顆粒尺寸將很可能在80?150微米的範圍內。在不希望受到任何具體理論或推測束縛的情況下，本質上的引力(由於較大礦石顆粒的重量)克服顆粒和氣泡之間的連接力的效果是可能的。不論其原因，可取的是提供具有提高效率的回收較大尺寸的顆粒的手段。另一個考慮因素是，通過浮選從礦漿中回收材料可以由三種不同的機制構成，其中之一是使用捕收劑化學製品來選擇性地將值石連接到該氣泡上(也被稱為「真浮選」)。其它可能的機制是穿過泡沫的水中的夾帶，和「凝聚」(aggregat ion ),或連接到氣泡上的泡沫中的顆粒之間的物理滯留(phys i caIentrapment)ο夾帶機制和凝聚機制可以產生從泡沫中回收的脈石材料，並且對此常見的是排除單一浮選階段的使用，而常常需要浮選的幾個階段。另一個考慮因素是:在浮選後，通常通過冶煉從富含金屬的礦物中回收金屬。這導致了捕收劑化學製品的破壞。期望提供一種方法，其中可以回收而不是破壞用於分離的材料。
【發明內容】
[0004]至少在一些實施方式中，本發明是針對上述問題和考慮因素的。本發明提供了集成現存的浮選工藝，或以其它方式實現的可能性。
[0005]根據本發明的第一方面，提供了一種加工礦物的混合物的方法，該方法包括以下步驟:
[0006](a)提供礦物的混合物，所述礦物的混合物包括含金屬的礦物和一種或多種不需要的脈石礦物；
[0007](b)實現所述礦物的混合物與聚合材料之間的接觸，所述聚合材料包括礦物結合部分，所述礦物結合部分選擇性結合到所述含金屬的礦物上；和
[0008](c)分離所述脈石礦物和所述聚合材料，該聚合材料具有結合到其上的所述含金屬的礦物。
[0009]有利地，所述含金屬的礦物含有銅。可以通過本發明進行加工的含銅礦物的實例包括黃銅礦和斑銅礦。
[0010]可替代地，所述含金屬的礦物可含有鋰、鋅、鐵、金、銀、鑰、鈷、鉬、鈾、其它貴金屬、其它稀有金屬、砷、萊、鎘、締和鉛中的至少一種。
[0011]所述礦物結合部分可含有至少一個硫原子。
[0012]在一些實施方式中，所述聚合材料包括包封所述礦物結合部分的聚合物。為了避免疑問，如在本文中所使用的術語「包封」並不限於將所述礦物結合部分完全包裹在聚合基質(matrix)內，而是包括提及的如下聚合物:該聚合物將該礦物結合部分部分地包裹或以其它方式束縛在聚合基質內以使得至少一些礦物結合部分暴露在聚合物的表面。在不希望受到任何具體理論或推測所束縛的情況下，應相信該「無拘束的」礦物結合部分可特別有效地結合到微粒礦石中的含金屬的礦物上。優選地，被包封的礦物結合部分是已知類型的礦物捕收劑化學製品或適合於在傳統浮選工藝類中使用的類型的礦物捕收劑化學製品。礦物結合部分的類別包括硫代化合物或硫代陰離子、硫酸酯化合物或硫酸酯陰離子、磺酸酯化合物或磺酸酯陰離子或羧基化合物或羧基陰離子。硫代化合物或硫代陰離子是特別有效的，並且實例包括黃原酸酯化合物或黃原酸酯陰離子、二硫代磷酸酯化合物或二硫代磷酸酯陰離子、硫代磷酸酯化合物或硫代磷酸酯陰離子、二硫代氨基甲酸酯化合物或二硫代氨基甲酸酯陰離子、硫羰氨基甲酸酯化合物或硫羰氨基甲酸酯陰離子、二硫代亞膦酸酯化合物或二硫代亞膦酸酯陰離子、硫代亞膦酸酯化合物或硫代亞膦酸酯陰離子、黃原酸甲酸酯化合物或黃原酸甲酸酯陰離子、硫代碳醯苯胺(二苯基硫脲)化合物或硫代碳醯苯胺陰離子，或硫醇化合物或硫醇陰離子。在「Wills』Mineral Processing Technology,第7版，ibid,和DE Nagaraj, Cl Basilio 和 RH Yoon, 118th SME/AIME Annual Meeting, 2 月 27日-3月2日，1989」中可以發現本發明中可利用的礦物捕收劑化學製品的進一步信息，該文獻的全部內容通過引用併入本文。
[0013]在其它實施方式中，所述聚合材料是具有重複單元的聚合結構，所述重複單元包含有所述礦物結合部分。所述礦物結合部分包括選自胺、硫醇、酯、冠醚、氮雜冠醚、有機酸、卟啉、硫代環烷烴、脲、硫脲、酞菁、硫羰氨基甲酸酯、硫代磷酸酯或黃原酸甲酸酯中的至少一種官能團。為了避免疑問，本文中使用的術語「硫脲」和「硫羰脲」是指相同的部分。
[0014]可以使用許多聚合材料。所述聚合材料可包括由聚合前體聚合所形成的聚合物，所述聚合前體包括子式(I)所示的基團
[0015]
【權利要求】
1.一種加工礦物的混合物的方法，包括以下步驟: (a)提供礦物的混合物，所述礦物的混合物包括含金屬的礦物和一種或多種不需要的脈石礦物； (b)實現所述礦物的混合物與聚合材料之間的接觸，所述聚合材料包括礦物結合部分，所述礦物結合部分選擇性結合到所述含金屬的礦物上；和 (C)分離所述脈石礦 物和所述聚合材料，所述聚合材料具有結合到其上的所述含金屬的礦物。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述含金屬的礦物含有銅。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述含金屬的礦物是黃銅礦或斑銅礦。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述含金屬的礦物含有鋰、鋅、鐵、金、銀、鑰、鈷、鉬、鈾、其它貴金屬、其它稀有金屬、砷、汞、鎘、碲和鉛中的至少一種。
5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述礦物結合部分含有至少一個硫原子。
6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述聚合材料包括包封所述礦物結合部分的聚合物。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述礦物結合部分是礦物捕收劑化學製品。
8.根據權利要求6或7所述的方法，其中，所述礦物結合部分是:硫代化合物或硫代陰離子，硫酸酯化合物或硫酸酯陰離子，磺酸酯化合物或磺酸酯陰離子，或羧基化合物或羧基陰尚子。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，所述硫代化合物是:黃原酸酯化合物或黃原酸酯陰離子，二硫代磷酸酯化合物或二硫代磷酸酯陰離子，硫代磷酸酯化合物或硫代磷酸酯陰離子，二硫代氨基甲酸酯化合物或二硫代氨基甲酸酯陰離子，硫羰氨基甲酸酯化合物或硫羰氨基甲酸酯陰離子，二硫代亞膦酸酯化合物或二硫代亞膦酸酯陰離子，硫代亞膦酸酯化合物或硫代亞膦酸酯陰離子，黃原酸甲酸酯化合物或黃原酸甲酸酯陰離子，硫代碳醯苯胺化合物或硫代碳醯苯胺陰離子，或硫醇化合物或硫醇陰離子。
10.根據權利要求1~5中任一項所述的方法，其中，所述聚合材料是具有重複單元的聚合結構，所述重複單元包含有所述礦物結合部分。
11.根據權利要求10所述的方法，其中，所述礦物結合部分包括選自胺、硫醇、酯、冠醚、氮雜冠醚、有機酸、葉啉、硫代環烷烴、脲、硫脲、酞菁、硫羰氨基甲酸酯、硫代磷酸酯或黃原酸甲酸酯中的至少一種官能團。
12.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述聚合材料包括由聚合前體的聚合所形成的聚合物，所述聚合前體包括子式(I)所示的基團，
13.根據權利要求12所述的方法，其中，所述聚合前體是結構(II)所示的化合物，
14.根據權利要求13所述的方法，其中，所述聚合前體是結構[III]所示的化合物，
15.根據權利要求13或14所述的方法，其中，R6包括經官能團任選取代或插入的直鏈烴基或支鏈烴基。
16.根據權利要求15所述的方法，其中，R6具有2~20個碳原子，優選具有2~12個碳原子。
17.根據權利要求15或16所述的方法，其中，R6經所述礦物結合部分取代或插入。
18.根據權利要求17所述的方法，其中，R6經選自以下官能團中的至少一種官能團取代或插入:胺、硫醇、酯、冠醚、氮雜冠醚、有機酸、葉啉、硫代環烷烴、脲、硫脲、酞菁、硫代磷酸酯、硫羰氨基甲酸酯或黃原酸甲酸酯。
19.根據權利要求12~18中任一項所述的方法，其中，R1是N+R13(Znr)vi^
20.根據權利要求19所述的方法，其中，Zm-是所述礦物結合部分。
21.根據權利要求20所述的方法，其中，Zm-是二烷基硫代磷酸陰離子，其中，各烷基具有I~6個碳原子。
22.根據權利要求20或21所述的方法，其中，R13和R6連同它們連接的季銨化的N原子一起形成雜環結構。
23.根據權利要求20~22中任一項所述的方法，其中，所述聚合前體是式[IV]所示的單體或是由所述單體進行預聚合所得到的預聚合物，
24.根據權利要求23所述的方法，其中，所述聚合前體是式[V]所示的單體或是由所述單體進行預聚合所得到的預聚合物，
25.根據權利要求13~18中任一項所述的方法，其中，所述聚合前體是結構[X]所示的化合物，
26.根據權利要求25所述的方法，其中，所述礦物結合部分是含硫羰氨基甲酸酯、硫脲、硫醇、硫代環烷烴、硫代磷酸酯或黃原酸甲酸酯的官能團。
27.根據權利要求26所述的方法，其中，所述聚合前體是結構[XI]所示的化合物，
28.根據權利要求27所述的方法，其中，所述聚合前體是結構[XII]所示的化合物或是由所述化合物進行預聚合所得到的預聚合物，
29.根據權利要求27所述的方法，其中，所述聚合前體是結構[XIII]所示的化合物或是由所述化合物進行預聚合所得到的預聚合物，
30.根據權利要求25或26所述的方法，其中，所述聚合前體是結構[XIV]所示的化合物，
31.根據權利要求30所述的方法，其中，所述聚合前體是結構[XV]所示的化合物，
32.根據權利要求12~31中任一項所述的方法，當從屬於權利要求6時，其中，由所述聚合前體的聚合所形成的聚合物包封所述礦物結合部分。
33.根據權利要求12~32中任一項所述的方法，其中，由所述聚合前體的聚合所形成的所述聚合物是均聚物。
34.根據權利要求12~32中任一項所述的方法，其中，所述聚合物是共聚物，該共聚物由所述聚合前體與一種或多種其它聚合前體和/或與交聯劑進行共聚合產生的。
35.根據權利要求1~11中任一項所述的方法，其中，所述聚合材料包括甲基丙烯酸酯聚合物。
36.根據權利要求1~11中任一項所述的方法，其中，所述聚合材料包括矽烷聚合物。
37.根據權利要求1~11中任一項所述的方法，其中，所述聚合材料包括具有表面的聚合基材，所述表面具有連接其上的所述礦物結合部分。
38.根據權利要求37所述的方法，其中，所述聚合材料包括聚合鏈，所述聚合連結枝到所述聚合基材的表面上，其中，所述聚合鏈包括所述礦物結合部分。
39.根據權利要求38所述的方法，其中，所述聚合基材是環氧化物或二異氰酸酯，該環氧化物或二異氰酸酯具有接枝到其上的所述聚合鏈。
40.根據權利要求38或39所述的方法，其中，所述聚合鏈包括由所述礦物結合部分的連接而被官能化的聚亞胺，優選聚乙烯亞胺。
41.根據權利要求38~40中任一項所述的方法，其中，所述礦物結合部分是硫羰脲。
42.根據權利要求1~11中任一項所述的方法，其中，步驟b)包括以下子步驟: i )將捕收劑化合物引入到所述礦物的混合物中，其中，所述捕收劑化合物包括所述礦物結合部分和聚合物連接部分； ii)使所述捕收劑化合物選擇性地結合到所述含金屬的礦物上；和iii)使用所述聚合物連接部分使所述捕收劑化合物連接到聚合物上。
43.根據權利要求42所述的方法，其中，在子步驟iii)中，通過所述聚合物連接部分和所述聚合物的表面基團之間的反應所形成的共價鍵，使所述捕收劑化合物連接到所述聚合物上。
44.根據權利要求43所述的方法，其中，所述反應是SN2親核反應。
45.根據權利要求44所述的方法，其中，所述共價鍵是C-N鍵或C-O鍵。
46.根據權利要求45所述的方法，其中，所述聚合物連接部分是胺官能團或羥基並且所述表面基團是離去基團，或者所述聚合物連接部分是離去基團並且所述表面基團是胺官能團或羥基。
47.根據權利要求46所述的方法，其中，所述聚合物是纖維素或羥基甲基丙烯酸酯聚合物，該纖維素或羥基甲基丙烯酸酯聚合物通過表面羥基被轉化成改進的離去基團而被任選地改性，所述改進的離去基團例如為甲苯磺醯基酯。
48.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，提供了包括所述聚合材料的結構，所述聚合材料與所述礦物的混合物接觸。
49.根據權利要求48所述的方法，其中，所述結構是多孔的，並且其中，所述礦物的混合物通過所述結構，同時所述含金屬的礦物被所述礦物結合部分選擇性地結合，從而使所述含金屬的礦物與離開所述結構的脈石材料分離。
50.根據權利要求48或49所述的方法，其中，所述結構是泡沫和/或是片材，諸如網狀物或過濾器。
51.根據權利要求1~47中任一項所述的方法，其中，所述聚合材料以微粒的形式存在。
52.根據權利要求1~47或權利要求51中任一項所述的方法，其中，步驟(a)~(c)是作為用於將所述脈石礦物與所述含金屬的礦物分離的浮選工藝的一部分而執行的。
53.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述礦物的混合物以礦漿的形式存在，該礦漿包括在水中的微粒礦物。
54.根據前述權利要求中任一項所述的方法，所述方法包括另外的步驟:從所述聚合材料釋放所述含金屬的礦物。
55.根據前述權利要求中任一項所述的方法，所述方法包括另外的步驟:從所述含金屬的礦物得到一定量的金屬。
56.根據前述權利要求中任一項所述的方法，所述方法是在礦區的現場進行的。
57.—種根據權利要求1~56中任一項所述的方法所獲得的含金屬的礦物或金屬。
58.聚合材料在加工礦物的混合物以分離含金屬的礦物和脈石材料中的應用，所述聚合材料包括礦物結合部分。
59.一種通過聚合前體的聚合所得到的聚合物，所述前體聚合包括子式[XVIII]所示的基團，
60.根據權利要求59所述的聚合物，其中，所述聚合前體是結構[XIX]所示的化合物，
61.根據權利要求60所述的聚合物，其中，所述聚合前體是式[XX]所示的單體或是由所述單體進行預聚合所得到的預聚合物，
62.根據權利要求61所述聚合物，其中，所述聚合前體是式[XXI]所示的單體或是由所述單體進行預聚合所得到的預聚合物，
63.一種加工礦物的混合物的方法，包括以下步驟: i.提供礦物的混合物，所述礦物的混合物包括含金屬的礦物和一種或多種不需要的脈石材料； ii.將捕收劑化合物引入到所述礦物的混合物中，並且其中，所述捕收劑化合物包括礦物結合部分，該礦物結合部分選擇性地結合到所述含金屬的礦物上，所述捕收劑化合物還包括聚合物連接部分； iii.使用所述聚合物連接部分使所述捕收劑化合物連接到聚合物上；和IV.將所述脈石礦物與所述聚合物分離，所述聚合物具有所述捕收劑化合物和結合到所述捕收劑化合物上的所述含金屬的礦物。
【文檔編號】B03D1/016GK103930213SQ201280044720
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年9月13日 優先權日:2011年9月13日
【發明者】沃裡克·詹姆斯·大衛·艾倫, 西蒙·戴維·蔡爾茲, 安德裡亞·達菲, 尼古拉斯·霍羅克斯, 伊莉莎白·拉金, 保羅·愛德華·楊·米爾恩, 詹姆斯·倫納德·羅爾夫 申請人:喜德礦物加工有限公司