使用官能化聚合物在尾矿中进行矿物回收制造技术

本文公开了一种用于捕集尾矿中的矿物颗粒的设备和方法。所述设备可采用过滤器、传送带、捕集板或叶轮的形式，所述过滤器、传送带、捕集板或叶轮被配置成在将浮选工艺的尾矿排放到尾矿库中之前和/或之后与所述尾矿接触。所述过滤器、传送带、捕集板或叶轮具有由合成材料制成或涂有所述合成材料的捕集区域或表面，所述合成材料具有官能团，所述官能团例如具有吸引所述目标矿物颗粒的电离键。或者，所述合成材料具有使得所述捕集区域具有疏水性的疏水性分子。当将所述尾矿中的所述目标矿物颗粒与捕集剂分子组合时，所述目标矿物颗粒也可能变得具有疏水性。所述疏水性目标矿物颗粒会被吸引到所述疏水性捕集区域或表面上。所述过滤器、传送带、捕集板以及叶轮可具有多个通道或合成珠粒，以便增加接触表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用官能化聚合物在尾矿中进行矿物回收相关申请的交叉引用本申请对应于2012年5月25日提交的第PCT/US2012/039655号国际专利申请，其要求2011年5月25日提交的美国临时专利申请号61/489,893和2011年9月12日提交的美国临时专利申请号61/533,544的权益，所述申请均以引用的方式整体并入本文。本申请还涉及以下八项PCT申请，所述PCT申请都于2012年5月25日同时提交，并且都要求上述于2011年5月25日提交的美国临时专利申请号61/489,893和上述于2011年9月12日提交的美国临时专利申请号61/533,544的权益，并且都以引用的方式整体并入以便包括彼此的主题在内，所述PCT申请如下：PCT申请号PCT/US12/39528(代理人案号712-002.356-1)，名称为“Flotationseparationusinglightweightsyntheticbubblesandbeads”；PCT申请号PCT/US12/39524(代理人案号712-002.359-1)，名称为“Mineralseparationusingfunctionalizedpolymermembranes”；PCT申请号PCT/US12/39540(代理人案号712-002.359-2)，名称为“Mineralseparationusingsized,weightedandmagnetizedbeads”；PCT申请号PCT/US12/39576(代理人案号712-002.382)，名称为“Syntheticbubbles/beadsfunctionalizedwithmoleculesforattractingorattachingtomineralparticlesofinterest”；PCT申请号PCT/US12/39591(代理人案号712-002.383)，名称为“Methodandsystemforreleasingmineralfromsyntheticbubblesandbeads”；PCT申请号PCT/US/39596(代理人案号712-002.384)，名称为“Syntheticbubblesandbeadshavinghydrophobicsurface”；PCT申请号PCT/US/39631(代理人案号712-002.385)，名称为“Mineralseparationusingfunctionalizedfiltersandmembranes”；及PCT申请号PCT/US12/39658(代理人案号712-002.387)，名称为“TechniquesfortransportingsyntheticbeadsorbubblesInaflotationcellorcolumn”。
本专利技术总体上涉及一种用于将混合物(如浮选工艺的尾矿)中有价值的材料与不需要的材料相分离的方法和设备。
技术介绍
在许多工业过程中，使用浮选法将有价值或所需的材料与不需要的材料相分离。举例来说，在这个过程中，将水、有价值的材料、不需要的材料、化学品以及空气的混合物放入浮选池中。使用所述化学品使所需的材料具有疏水性，而使用空气将所述材料携带到浮选池的表面。当疏水性材料与气泡相碰撞时，它们会彼此粘附。气泡会携带所需材料与之一起上升到表面。浮选池的性能取决于池中捕集区内的气泡表面积通量。气泡表面积通量取决于气泡的尺寸和空气注入速率。控制气泡表面积通量从传统上来讲十分困难。这是个多变量控制问题并且不存在用于控制的可靠的实时反馈机制。泡沫浮选法是一种用于选择性分离疏水性材料与亲水性材料的方法。所述方法适于并且应用于多种多样有待分离的材料，并且已针对不同的应用采用了另外的捕集剂，包括表面活性剂和合成化合物在内。浮选法用于在进一步精炼之前对多种硫化物、碳酸盐以及氧化物进行分离。也可以通过浮选技术来提高磷酸盐和煤的品位(纯化)。泡沫浮选法开始是进行破碎(即粉碎和研磨)，用于增加矿石的表面积以进行随后的处理。矿石包括所需的矿物和其它不需要的材料(被称为脉石)。将矿石研磨成精细粉末的过程被称为解离。然后将精细粉末矿石与水混合以形成矿浆浆料。通过添加表面活性剂或捕集剂化学品来使所需的矿物具有疏水性。具体的化学品取决于正精炼何种矿物。然后将这种含疏水性矿物颗粒和亲水性脉石颗粒的浆料(更恰当地被称为矿浆)放入浮选柱或水平管线中，在所述浮选柱或水平管线中将精矿与含有脉石的尾矿分离。为了有效用于给定的矿石浆料，基于捕集剂对有待分离的颗粒类型的选择性润湿作用来选择捕集剂。良好的捕集剂将与所述类型颗粒中的一种发生物理或化学吸附。在用于选矿的浮选回路中，将不同的浮选试剂添加到调和槽中的矿石与水的混合物(被称为矿浆)中。流速和槽尺寸经过设计以给予矿物足够的时间来活化。将调和矿浆送入一组粗选池中，所述粗选池以精矿形式提取大部分的所需矿物。将粗选矿浆通到一组扫选池中，在所述扫选池中可能添加了另外的试剂。通常使扫选池泡沫返回到粗选池中以进行另外的处理，但在某些情况下，可能送到特殊的精选池中。扫选矿浆通常是足够贫瘠的而可以作为尾矿被丢弃。更复杂的浮选回路具有几组精选池和再精选池，并且中间对矿浆或精矿进行再研磨。在图1中描绘了一种典型的浆料处理系统。如图1中所示，通过多个浮选池10对矿浆浆料8进行处理并且将尾矿12丢弃在尾矿库或尾矿坝100中。如果可对处理过的浆料9进行进一步处理以回收矿物，那么可使用另一个浮选池10来重复所述过程。当在最后一个浮选池10中对处理过的浆料9进行处理时，泡沫浮选法对于矿物捕集来说总体上不再是一种有效或可行的方法。由于多种其它因素，多达15%的解离矿物没有被回收而作为脉石被丢弃在尾矿库或尾矿坝100中。在工业中需要提供一种更好的方式来将所丢弃的尾矿中有价值的材料与不需要的材料相分离。
技术实现思路
方法根据一些实施方案，本专利技术可采用如下方法的形式，所述方法包括以下步骤：提供经过合成材料官能化的捕集设备，所述合成材料包含多个分子，所述分子具有被配置成将目标矿物颗粒捕集到捕集设备的表面上的官能团；以及使捕集设备与具有目标矿物颗粒的尾矿接触，所述尾矿例如包括来自浮选工艺的尾矿。根据本专利技术的一些实施方案，所述官能团可包括用于使目标矿物颗粒与所述分子键合的离子或电荷物质。官能团可包括但不限于羧酸、硫酸盐、磺酸盐、黄原酸盐、二硫代磷酸盐、硫氨酯、硫脲、黄原、单硫代磷酸盐、氢醌以及聚胺中的一种或多种离子。合成材料可选自由以下组成的组：聚酰胺、聚酯、聚氨基甲酸乙酯、苯酚-甲醛、脲-甲醛、三聚氰胺-甲醛、聚缩醛、聚乙烯、聚异丁烯、聚丙烯腈、聚(氯乙烯)、聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(偏二氯乙烯)、聚异戊二烯、聚丁二烯、聚丙烯酸酯、聚(碳酸酯)、酚醛树脂以及聚二甲基硅氧烷。所述清单未必详尽。根据本专利技术的一些实施方案，所述官能团可以被配置成使得捕集设备的表面具有疏水性。举例来说，合成材料可选自由以下组成的组：聚苯乙烯、聚(d,l-丙交酯)、聚(二甲基硅氧烷)、聚丙烯、聚丙烯酸物、聚乙烯、疏水改性乙基羟乙基纤维素、聚硅氧烷、烷基硅烷以及氟烷基硅烷。所述清单未必详尽。目标矿物颗粒上可粘附有一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，所述方法包括：提供用合成材料官能化的捕集设备，所述合成材料包含具有官能团的多个分子，所述官能团被配置成将目标矿物颗粒捕集到所述捕集设备的表面；以及使得所述捕集设备与具有所述目标矿物颗粒的尾矿相接触，所述尾矿包括来自浮选工艺的尾矿。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.25 US 61/489,893;2011.09.12 US 61/533,5441.一种用于捕集目标矿物颗粒的方法，所述方法包括：提供具有用合成材料官能化的表面的捕集设备，所述合成材料包含具有官能团的多个分子，所述官能团被配置成将目标矿物颗粒捕集到所述捕集设备的表面；以及使得所述捕集设备与具有所述目标矿物颗粒的尾矿相接触，所述尾矿包括来自浮选工艺的尾矿，其中所述合成材料选自由以下项组成的组：硅氧烷衍生物、烷基硅烷以及氟烷基硅烷。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述官能团包含用于使所述目标矿物颗粒与所述分子键合的离子。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述官能团被配置成使得所述捕集设备的表面具有疏水性。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述目标矿物颗粒上附着有一个或多个疏水性分子链段。5.根据权利要求4所述的方法，所述方法进一步包括：在所述尾矿中提供捕集剂分子，每个捕集剂分子包含第一端和第二端，所述第一端包含被配置成附着所述目标矿物颗粒的官能团，所述第二端包含疏水性分子链段。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述捕集剂分子包含黄原酸盐。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括向排放区域排放所述尾矿，并且使得所述捕集设备在排放所述尾矿之前与所述尾矿接触。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括向排放区域排放所述尾矿，并且使得所述捕集设备在排放所述尾矿之后与所述尾矿接触。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述捕集设备包括多个通道，其中所述通道包括用所述合成材料配置的捕集表面，所述方法进一步包括：使得所述尾矿的至少一部分移动穿过所述通道，以便允许所述目标矿物颗粒在所述通道中与所述捕集表面上的所述分子接触。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述通道包括用于提供所述捕集表面的多种纤维。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述捕集设备包括捕集板，所述捕集板具有用所述合成材料配置的捕集表面，所述方法进一步包括：使得所述尾矿的至少一部分在所述捕集板之上移动，以便允许所述目标矿物颗粒与所述捕集表面上的所述分子接触。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述捕集设备包括用于提供用所述合成材料配置的捕集表面的多个固相体。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述捕集设备被配置成与所述尾矿接触一段时间，以提供含有所述矿物颗粒的富集的捕集表面，所述方法进一步包括：使所述捕集设备与所述尾矿分离；以及从所述富集的捕集表面释放所述目标矿物颗粒。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述释放包括使所述富集的捕集表面与p...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·J·罗思曼，M·R·费纳尔德，F·K·迪登，C·V·奥科菲，A·D·克西，D·H·亚当森，
申请(专利权)人：锡德拉企业服务公司，
类型：发明
国别省市：美国;US