專利名稱：礦石選礦中提高靜電分離的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用靜電分離將礦石的某些礦物組分與相同礦石的其它礦物組分分離的領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及靜電改性試劑，以及在靜電分離過程中使用它們以改進的效率分離礦石內(nèi)的礦物組分的方法。
背景技術(shù)：
許多類型的礦石(包括礦砂)的處理和精煉(有時也稱為選礦)通常包括將某些礦物組分與其它礦物組分分離。例如，單個礦石或礦砂通?？赡馨鸺t石和鋯石兩者。這兩種礦物都具有獨立的用途，并且必須彼此分離。此類礦砂還可包含鈦鐵礦、獨居石、石英、十字石和白鈦石，它們也必須與金紅石和鋯石分離。靜電分離廣泛地用于重礦物礦石或礦砂工業(yè)。靜電分離器向礦石施加通常為21至^kV的電壓，致使導(dǎo)電性組分如金紅石和鈦鐵礦遷移至分離器的一端而非導(dǎo)電性組分如鋯石遷移至分離器的相反一端。磨碎的礦石或礦砂流被分成兩股流，并且各股流可以利用例如磁法分離進一步處理以分離出其各組分。雖然靜電分離是有效的方法，但它不被認(rèn)為是高效的。Ojiri等人的美國專利第4，131，539號公開了從鋯石砂中除去少量金紅石的方法。該專利教導(dǎo)在非氧化性氣氛中熱處理鋯石砂以改變金紅石的表面靜電性質(zhì)，據(jù)報告這使金紅石更具導(dǎo)電性，并且經(jīng)熱處理的砂更易于通過靜電分離法進行分離而降低砂的二氧化鈦含量。雖然這樣的加熱或焙燒可能有效，但是它是能量密集型的，并且改變礦物組分的表面性質(zhì)，這在下游應(yīng)用中可能是不期望的。Macholdt等人的美國專利第5，502，118號教導(dǎo)了聚合物鹽的用途，其適合在電子照相調(diào)色劑和顯影劑中、在可通過摩擦起電或動電法噴施的粉末涂層中、在電子材料中用作電荷控制劑和電荷改進劑，并且適合用于聚合物和鹽礦物的靜電分離。但是，其不涉及礦物組分的提高的分離。在一種礦物分離方法中(例如Henderson等人的美國專利第6，168，029號中所示的方法，其目的是提高此方法的效率)使用了丙烯酸和丙烯酰胺試劑的陰離子共聚物。因此，仍然需要改進的更有效的試劑和方法以分離普通礦石或礦砂的導(dǎo)電性礦物組分與非導(dǎo)電性礦物組分。此改進的分離法不僅可適用于金紅石和鋯石的采礦，而且適用于包含具有商業(yè)價值的非導(dǎo)電性組分和導(dǎo)電性組分兩者的任何其它礦石。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在一個實施方案中通過提供通過包含導(dǎo)電性組分和非導(dǎo)電性組分的干燥的混合物的靜電分離進行礦物基質(zhì)(mineral substrate)的選礦的方法來解決上述需要及其它需要，其包括混合礦物基質(zhì)和靜電改性劑以形成混合物，其中所述導(dǎo)電性組分和所述非導(dǎo)電性組分中的至少一種被靜電改性；和
向所述混合物施加電場，由此從所述混合物至少部分地分離所述被靜電改性的組分；其中所述靜電改性劑包含有機化合物，其選自季銨；咪唑啉化合物；二硫代氨基甲酸化合物；吡啶化合物； 吡咯烷化合物；導(dǎo)電性聚合物、聚乙烯亞胺；式(IV)的化合物(IV) R- (CONH-O-X)n其中式(IV)中的η是1至3;其中式(IV)中的R包含1至50個碳；并且其中式 (IV)中的各X獨立地選自H、M和NR' 4，其中M是金屬離子，并且R'獨立地選自H、C1-Cltl 焼基、Cg-C10 芳基、C7- 芳烷基和 ClO-C18 萘基烷基；式(VI)的化合物
權(quán)利要求
1.通過包含導(dǎo)電性組分和非導(dǎo)電性組分的干燥的混合物的靜電分離進行礦物基質(zhì)的選礦的方法，其包括以下步驟混合礦物基質(zhì)和靜電改性試劑以形成混合物，其中所述導(dǎo)電性組分和所述非導(dǎo)電性組分中的至少一種被靜電改性；和向所述混合物施加電場，由此從所述混合物至少部分地分離所述被靜電改性的組分； 其中所述靜電改性試劑包含有機化合物，其選自季銨；咪唑啉化合物；二硫代氨基甲酸化合物；吡啶化合物；吡咯烷化合物；導(dǎo)電性聚合物；聚乙烯亞胺；式(IV)的化合物 (IV)R-(CONH-O-X)n其中式(IV)中的η是1至3;其中式(IV)中的R包含1至50個碳；并且其中式(IV) 中的各X獨立地選自Η、Μ和NR' 4，其中M是金屬離子，并且R'獨立地選自IC1-Cici烷基、 芳基、C7- 芳烷基和 ClO-C18 萘基烷基； 式(VI)的化合物其中式(VI)中的&選自HAC1-C22烷基、C6-C22芳基、C7-Ciq芳烷基和Cltl-C18萘基烷基， 式(VI)中的X選自Η、Μ和NR' 4，其中M是金屬離子并且R'獨立地選自H、C1-Cltl烷基、 芳基、C7- 芳烷基和 ClO-C18 萘基烷基；及其混合物。
2.通過包含導(dǎo)電性組分和非導(dǎo)電性組分的干燥的混合物的靜電分離進行礦物基質(zhì)的選礦的方法，其包括以下步驟混合礦物基質(zhì)和靜電改性試劑以形成混合物，其中所述導(dǎo)電性組分和所述非導(dǎo)電性組分中的至少一種被靜電改性；和向所述混合物施加電場，由此從所述混合物至少部分地分離所述被靜電改性的組分；其中所述靜電改性試劑包含至少一種靜電改性劑和當(dāng)非導(dǎo)電性組分被靜電改性時平均比電阻率大于或等于所述非導(dǎo)電性組分的比電阻率的多個顆粒，和/或當(dāng)導(dǎo)電性組分被靜電改性時平均比電阻率小于或等于所述導(dǎo)電性組分的比電阻率的多個顆粒。
3.權(quán)利要求2所述的方法，其中所述靜電改性劑包含有機化合物，所述有機化合物選自季銨；咪唑啉化合物；二硫代氨基甲酸化合物；吡啶化合物；吡咯烷化合物；導(dǎo)電性聚合物；聚乙烯亞胺；式(IV)的化合物(IV)R-(CONH-O-X)n其中式(IV)中的η是1至3;其中式(IV)中的R包含1至50個碳；并且其中式(IV) 中的各X獨立地選自Η、Μ和NR' 4，其中M是金屬離子，并且R'獨立地選自IC1-Cici烷基、 芳基、C7-芳烷基和ClO-C18 萘基烷基；式(VI)的化合物
4.權(quán)利要求1或3所述的方法，其中所述季銨包括式I的化合物，(I)R(R1R2R3)NT其中式⑴中的R包含約1至約50個碳；其中式(I)中的R1、R2和R3獨立地選自H、C1-C10烷基、C6-Cltl芳基、C7-Cltl芳烷基和 C10-C18萘基烷基；并且其中X選自商化物、氧化物、硫化物、氮化物、氫化物、過氧化物、氫氧化物、氰化物、高氯酸根、氯酸根、亞氯酸根、次氯酸根、硝酸根、亞硝酸根、硫酸根、亞硫酸根、磷酸根、碳酸根、醋酸根、草酸根、甲苯磺酸根、氰酸根、硫氰酸根、碳酸氫根、高錳酸根、鉻酸根和重鉻酸根。
5.權(quán)利要求4所述的方法，其中所述季銨的數(shù)分子量為約700或更小。
6.權(quán)利要求1或3所述的方法，其中所述咪唑啉化合物包括式(IIa)的化合物或其季銨鹽和/或式(IIb)的化合物
7.權(quán)利要求1或3所述的方法，其中所述二硫代氨基甲酸化合物包括二烯丙基胺二硫代氨基甲酸鹽。
8.權(quán)利要求7所述的方法，其中所述二烯丙基胺二硫代氨基甲酸鹽包括式VII的二烯丙基胺二硫代氨基甲酸鈉
9.權(quán)利要求1或3所述的方法，其中所述吡啶化合物包括式(III)的化合物
10.權(quán)利要求1或3所述的方法，其中所述導(dǎo)電性聚合物是式V的聚苯胺
11.權(quán)利要求1或3所述的方法，其中式IV的化合物選自C1-Cltl烷基異羥肟酸鹽。
12.權(quán)利要求1或3所述的方法，其中所述聚乙烯亞胺是式VIII的化合物
13.權(quán)利要求1或2所述的方法，其中將靜電改性試劑與礦物基質(zhì)以約0.Olkg靜電改性劑/噸礦物基質(zhì)至約5kg靜電改性劑/噸礦物基質(zhì)的比例混合。
14.權(quán)利要求2所述的方法，其中將多個導(dǎo)電性或非導(dǎo)電性顆粒與礦物基質(zhì)以約 0. Olkg多個顆粒/噸礦物基質(zhì)至約5kg顆粒/噸礦物基質(zhì)的比例混合。
15.權(quán)利要求2所述的方法，其中靜電改性劑與顆粒的重量比為約100 1至約 1 100。
16.權(quán)利要求2所述的方法，其中所述顆粒是非導(dǎo)電性的并且選自硅酸鹽、鋁酸鹽、聚苯乙烯、石英、云母、滑石、橡膠、蟲膠、Lucite、玻璃、干木材、賽璐珞、象牙及其混合物。
17.權(quán)利要求16所述的方法，其中所述硅酸鹽具有式(MxOy)P(SiO2)q，并且所述鋁酸鹽具有式MxAWz ；其中M為金屬；χ和y各自獨立地為約1至約4 ;z為1至約12;并且比例ρ q為約 10 1 至約 1 10。
18.權(quán)利要求16所述的方法，其中所述非導(dǎo)電性顆粒包含硅鋁酸鹽粘土。
19.權(quán)利要求2所述的方法，其中所述顆粒的平均直徑為1至500微米。
20.權(quán)利要求2所述的方法，其中所述顆粒是導(dǎo)電性的并且包含式MxOy的金屬氧化物， 其中M為過渡金屬，并且其中χ和y各自獨立地為約1至約6。
21.權(quán)利要求20所述的方法，其中所述過渡金屬選自Cu、Co、Mn、Ti、狗、Zn、Mo和Ni。
22.權(quán)利要求2所述的方法，其中所述顆粒是導(dǎo)電性的并且包含式ApBJ^Os的超導(dǎo)電性材料，其中 A 為 La、Pr、Ce、Nd、Sm、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 或 Nb ；B 為 Ca、Ba 或 Sr ；其中 D 為Cu、Ni、Ti或Mo，其中0為氧，其中ρ為約0. 01至約2. 0 ；其中q為約0. 5至約3 ；其中r 為約0. 1至約5 ；并且其中s為約1至約10。
23.權(quán)利要求2所述的方法，其中所述靜電改性試劑包含靜電改性劑和多個非導(dǎo)電性顆粒，其中所述靜電改性劑選自季銨；咪唑啉化合物；二硫代氨基甲酸化合物；吡啶化合物；吡咯烷化合物；導(dǎo)電性聚合物；聚乙烯亞胺；及其混合物。
24.權(quán)利要求1或3所述的方法，其中所述礦物基質(zhì)包含含有礦物的金紅石和鋯石。
25.靜電改性試劑，其包含至少一種靜電改性劑和多個導(dǎo)電性和/或非導(dǎo)電性顆粒，靜電改性劑與顆粒的重量比為約100 1至約1 100。
全文摘要
本發(fā)明涉及如本文所述的靜電改性試劑。所述靜電改性試劑可以用于從礦石或礦砂分離組分的電分離方法中。
文檔編號B03C7/00GK102202796SQ200980143224
公開日2011年9月28日 申請日期2009年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者B·王, H·科拉, S·拉維尚卡爾 申請人:塞特克技術(shù)公司