分离细分散的矿物混合物的方法技术

一种选择性絮凝工艺，它在用脂肪酸、盐而后是聚合物絮凝剂进行处理之前，采用包含纯碱的分散剂混合物来分散泥状矿物料浆。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
USSN 08/350913涉及一种用于将细分散的矿物混合物分离成其具体成分的方法。更进一步地说，本专利技术涉及一种通过一种新型选择性促凝技术进行这种分离的方法，其中将含有矿物混合物的分散水基料浆通过加入脂肪酸，如油酸，和一种多价金属阳离子，如氯化钙与一种阴离子聚合物进行选择性絮凝。该脂肪酸和多价金属阳离子选择性地覆盖该组合物中的成分，随后该成分与该阴离子聚合物发生絮凝。优选地用于本方法中的是阴离子聚合物盐的分散剂。本专利技术特别适用于由高岭土粘土中分离有色杂质。根据本专利技术，通过用纯碱处理分散的料浆可以提高这种工艺的优点。当矿物或粉末混合物中的颗粒足够大，如大于325(美国)目时，该混合物中的成分就可以仅仅通过物理手段，如空气或磁力分离过程而分离。当该组合物中的颗粒细小时，就需要更加复杂的技术来进行有效的分离。常规的方法是通过将混合物制成一种水基料浆并且向其中加入可以引起所需的分离的化学试剂，从而将细分散的矿物，如比325目(美国筛)更细的颗粒分离。另一种广泛使用的方法是泡沫浮选法。在将磷酸盐或氧化矿物由硅质脉石中泡沫浮选时，常规的作法是采用一种脂肪酸捕获剂和一种盐促进剂。被捕获剂涂覆的矿物颗粒以泡沫形式由脉石中分离。通常采用起沫剂并曝气。当将泡沫浮选法用于极细分散的(泥状的)矿物，如某些高岭土粘土时，采用脂肪酸捕获剂将粘土中的有色杂质泡沫浮选就变得很困难，并且需要采用粘土分散剂以使该粘土颗粒在泡沫浮选过程中保持分散。在Green等人的美国专利2990958中描述了泥浆状矿物的浮选优点，特别是从细颗粒大小的高岭土中浮选有色含钛杂质的优点。这种工艺在本领域中通常称为超级浮选。超级浮选已经在大规模上进行了几十年以提高高岭土粘土品位。该方法已经延伸到其它工业上有价值的矿物，如锡石(氧化锡)，磷酸盐泥、氟化物和其它无硫化物矿物。另一种工业高岭土浮选工艺称为TREP，该工艺采用氯化钙和油酸，参见Bacon等人的美国专利4472271。在含有大量泥浆的高岭土粘土情况下。常规的泡沫浮选技术不能将有色物质除去。所说的“选择性絮凝法”是另一种工业上广泛用来分离细分散的矿物和粉末的方法。对于粘土来说，某些工艺采用阴离子聚合物来选择性絮凝粘土，留下分散的杂质并且进行后续分离。选择性絮凝的几种工业变化方式采用弱阴离子化的聚合物，如水解的了聚丙烯酰胺来选择性絮凝粘土中的杂质，留下分散的经过提纯的粘土。例如参见Sherida的美国专利3837482、Mercade的美国专利3701417和3862027、Maynald等人的美国专利3371988和Shi的美国专利4604369。早先在泡沫浮选的历史中，已经提出将阴离子聚合絮凝剂加入到已经用脂肪酸捕获剂处理过的矿物料浆中。而后进行泡沫浮选以进行分离，参见Woolery的美国专利3138550。为了将絮凝剂选择性吸附在混合物的特定成分上，在下列文献中提出了多种方法(Yu和Attia,“Flocculation in Biotechnology andSeparation Systems,”(Y.A.Attia编辑),p.601,Elsevier,Amsterdam,1987,；Behl,S.和Moudgil,B.M.，矿物和冶金工艺，5,92,1992和，Behl,S.和Moudgil,B.M.，胶体与界面科学杂志(美)，160,1993)。其中一种方法包括选择性地堵塞惰性或非絮凝成分上的活性位置，以吸附该聚合絮凝剂。这一点可以通过在将颗粒表面向该絮凝剂暴露之前吸附作为分散剂和/或位置堵塞剂的絮凝剂中的低分子量部分而实现。泡沫浮选法和选择性絮凝法均存在缺陷，特别是当用于泥浆矿物时。当泡沫浮选其中大部分物质是亚微米大小范围的高岭土粘土时，即使是超级浮选也不能在使纯高岭土获得了合适的回收的基础上使高岭石中的有色物质达到工艺上适用水平的分离。当采用GREP来以工业规模处理超细粘土时，也会出现类似的困难。另一方面采用阴离子聚合物的选择性絮凝工艺通常会导致沉降速度非常低的絮凝物，除非采用大量的盐来促使絮凝物沉降。由于盐伴随着粘土的存在将会对粘土的流变性产生不利的影响，这就需要花费更多的钱来进行多次冲洗步骤。USSN 08/350913涉及一种新的用于分离细分散固体混合物的方法，该方法与已知的泡沫浮选法和选择性絮凝法存在明显的不同。这种方法克服了现有技术的泡沫浮选法和选择性絮凝分离法的许多缺陷，并且当用于高岭土粘土时提供了用于产生新型高岭土颜料产物的手段。该方法采用选择性絮凝在先前分散的矿物水基料浆中的成分，优选地是用硅酸钠和聚丙烯酸钠分散的料浆。该料浆被分散成其颗粒不会相互结块。该分散料浆经过预处理，从而通过加入脂肪酸和多价金属阳离子的水溶性源而进行选择性絮凝。脂肪酸和多价金属阳离子的量不足以使分散料浆中的成分絮凝。当将阴离子聚合物加入到经过预处理的分散料浆中时，立刻会形成致密的絮凝相并且作为致密的粘性胶状底层而快速沉降；上层是含有未絮凝的矿物颗粒的分散液浆。该絮凝相中还含有所有加入到料浆中的脂肪酸和多价阳离子。通过滗析或其它常规单元操作可以很容易地将较低密度的胶状层与其余的料浆分离。该料浆不象Woolery(上文)中所说的那样在导入脂肪酸和聚合物之后进行泡沫浮选；也不是采用泡沫浮选来将低絮凝相与上层分散相分离。在与硅酸钠和聚丙烯酸钠的混合物混合以后，可以用纯碱对原料进行处理，也可以与纯碱、硅酸钠和聚丙烯酸钠三种成分的混合物混合。在这两种情况下，都必须在处理步骤之前加入纯碱。可以看到在该工艺中采用纯碱可获得具有良好的亮度的产物。将纯碱加入到预处理步骤中改变了絮凝物的特性(在加入絮凝剂时形成的絮凝物)。絮凝物的尺寸对该工艺具有明显的影响。小而致密的絮凝物是人们需要的，因为它们包含少量的粘土或分散的料浆，从而有助于改进回收率。增加纯碱的量会形成更加致密的絮凝物。另一方面絮凝物的尺寸还受到聚丙烯酸钠加入量的控制。但是，加入过量的纯碱会使粘土凝结，从而影响处理步骤。另外，已经知道纯碱是一种缓冲剂，因此加入它会有助于控制分散，特别是在高碱性溶液中(苛性碱/硅酸盐溶液中多见)。高pH值的溶液将会对用于选择性絮凝的絮凝物的特性产生不利影响，因为它们会使悬浮液过分分散。在优选的实施方案中，本专利技术采用含有至少一种有色含钛杂质的分散颗粒和高岭土的不纯高岭土粘土来实施并且该杂质是如此的细以至于它们不能对常规的泡沫浮选法，如超级浮选或TREP产生令人满意的反应。根据本专利技术，用于提纯这种高岭土的分散剂优选地是用聚丙烯酸钠和纯碱补充的硅酸钠。这种超细高岭土的例子是在美国的东乔治亚开采的；这种粘土的平均颗粒尺寸低于0.5微米并且可以通过采用弱阴离子聚合物进行选择性絮凝，而后加入大量盐以促使絮凝物沉降并且多次冲洗步骤来进行处理。我们相信本专利技术在处理非常细分散的矿物混合物时具有明显的突破，它比目前使用的技术具有明显的经济效益。举例来说，无需泡沫浮选就可以获得亮度很高的高岭土产物(90％GE亮度或更高)。在某些情况下，可以无需经过常规的用来增加亮度的后处理工艺，例如漂白和磁性分离获得高亮度的高岭土产物。这一点可以通过下列事实来说明，即我们的工艺可以使有色杂质的量明显降低，从而无需经过常规的后处理过程而产生具有所需亮度的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种选择性分离矿物颗粒混合物中细分散的矿物颗粒的方法，它包括： ａ）用硅酸钠与聚丙烯酸钠作为分散剂将所说的混合物形成一种分散水基料浆； ｂ）向所说的分散水基料浆中加入脂肪酸和一种多价阳离子源，除非料浆中的一种矿物提供了一种多价阳离子，所说的料浆不会絮凝； ｃ）不向所说的料浆中加入发泡剂，引入高分子量的有机阴离子聚合物，从而形成可以作为致密低层而沉降的絮凝物；以及 ｄ）将所说的沉降层与料浆中其它的物质分离， 其改进包括在步骤（ａ）之后和步骤（ｃ）之前将纯碱作为分散剂加入。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：DL威廉姆斯，GE甘特，S贝尔，MJ威利斯，
申请(专利权)人：恩格尔哈德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]