NO161604B - Fremgangsmaate for avvanning av mineralkonsentrater. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører generelt en fremgangsmåte for avvanning av mineralkonsentrater, og spesielt vedrører den en forbedring ved en slik fremgangsmåte hvorved det derved anvendes en spesiell gruppe av lavmolekylære ikke-ioniske overflateaktive materialer.

Utvinning, bearbeidelse, rensing etc. av naturlig fore-kommende mineraler involverer ofte én eller flere bearbeidninger eller behandlinger hvorved finkornede partikler av det mineral som er av interesse, suspenderes eller dispergeres i et kontinuerlig vandig medium, og hvorved det er ønskelig å skille nevnte mineralpartikler fra nevnte vandige medium. Ved slike operasjoner er det også ofte ønsket å redusere det gjenværende fuktighetsinnhold i det således utvunne mineralmateriale til en så lav verdi som det under omstendighetene er praktisk mulig.

Ved for eksempel anlegg for kull-bearbeidning blir utvunnet kull malt og vasket for å fjerne svovel og gråbergmaterialer fra dette. I kretsløpet for det fine kull ved slike anordninger blir kull med finkornet størrelse (f.eks. 9,5 x 0,6 mm; mindre enn 0,6 mm og/eller mindre enn 0,15 mm) utvunnet og avvannet ved anvendelse av forskjellig filtrerings- og/eller tørke-utstyr. Vakuumfiltreringsutstyr blir f.eks. ofte anvendt for å avvanne kullstørrelser på <0,6 mm i slike kullbearbeidelsesanlegg.

Slikt utstyr er typisk bare i stand til å redusere fuktighets-innholdet i finkull-filterslammet til et nivå på 25 til 30 vekt%, basert på den totale vekt av det fuktige filterslam. Sentrifugal-tørkere av forskjellige typer blir også anvendt i finkull-kretsløpet i kullbearbeidelsesanleggene for å avvanne kull i størrelsesområdet opp til og innbefattet 9,5 mm x 0,6 mm..

Slike tørkere anvendes typisk sammen med

avvannings-sikter anbragt umiddelbart oppstrøms for nevnte tørkere ved awanningen. Det laveste f uktighetsinnhold som slike tørkere er i stand til å gi i praksis er avhengig av en rekke faktorer, innbefattet partikkelstørrelsen på kullet som blir avvannet. Som en generell regel er imidlertid slike sentrifugal-tørkere typisk i stand til å avvanne kull som har en partikkelstørrelse på mindre enn 0,15 mm til et fuktighetsnivå på fra 20 til 24 vekt%, basert på den totale vekt; kull som har en partikkelstørrelse på mindre enn 0,6 mm til et fuktighetsnivå på fra 8 til 10 vekt%,

basert på den totale vekt; og kull som har en partikkelstørrelse på fra 9,5 mm x 0,6 mm til et fuktiqhetsnivå

på fra 6 til 8 vekt%, basert på den totale vekt.

Det er kjent at forskjellige kjemikalier (f.eks. overflateaktive materialer) kan anvendes sammen med det forannevnte awanningsutstyr (f.eks. ved å tilsettes til kulloppslemmingen før filtrering eller ved å tilsettes til et fuktig lag av kullpartikler etter sikting og før sentrifugal-tørkeren) for å hjelpe til eller muliggjøre at det med slikt awanningsutstyr kan oppnås redusert gjenværende fuktighetsinnhold. Imidlertid har dessverre overflateaktive materialer som hittil er anvendt eller er foreslått anvendt for slike formål, hatt en eller flere alvorlige mangler eller ulemper knyttet til anvendelsen. Eksempler på noen av begrensningene eller ulemper som man har støtt på, inkluderer overdreven skumming ved prosessen; overdreven tilbøyelighet til oppsamling i det resykliserte prosess-vann med medfølgende behov for å anvende behandlingstrinn og/eller utstyr for fjerning av dette; uforlikelighet med andre typer av additiver såsom flokkuleringsmidler, filterhjelpemidler etc., som vanligvis anvendes ved bearbeidelse/utvinning av mineraler; og lignende.

Selv om de nevnte problemer eller begrensninger er vanlig for de fleste bearbeidelse/utvinnings-operasjoner for mineraler, så er de spesielt brysomme for kullindustrien siden de nåværende økonomiske realiteter som er forbundet med dette produkt er slik at utstrakt anleggs-modernisering av installasjoner og spesielle behandlings-operasjoner og/eller utstyr for regulering av overdreven oppbygning av avvanningshjelpemiddel i resykli-seringsstrømmene i anleggene, vanligvis ikke er økonomisk gjennomførlig.

I lys av det foregående kan det ses at det ville være meget ønskelig å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte for avvanning av mineralkonsentrater som ville være egnet for eller i stand til å unngå de ovennevnte problemer ved de forskjellige tidligere kjente fremgangsmåter.

Det er nå blitt oppdaget at visse ikke-ioniske overflateaktive midler basert på relativt lavmolekylære blokk-kopolymerer av etylenoksyd og butylenoksyd, og som tilsvarer formel I nedenfor, er spesielt effektive som lavtskummende avvannings-hjelpemidler for forskjellige mineralkonsentrater. Mer spesielt tilsvarer nevnte ikke-ioniske overflateaktive midler formelen

hvor x er et helt tall fra 2 til 10, y er et helt tall fra 1 til 10 og R er en lineær eller forgrenet alifatisk rest nom har fra 1 til 16 karbonatomer. Foreliggende oppfinnelse består således av en forbedret fremgangsmåte for avvanning av mineralkonsentrater ved hvilken en vandig oppslemming eller dispersjon av mineralpartikler med finkornet størrelse blir behandlet (f.eks. siktet og tørket eller filtrert) for å fjerne en vesentlig del av det kontinuerlige vandige medium derfra, og dermed tilveiebringe et fuktig lag av nevnte mineralpartikler, og hvor forbedringen omfatter anvendelse av det ikke-ioniske overflateaktive middel med formel I ovenfor som et awanningshjelpestoff ved nevnte fremgangsmåte.

Den angitte fremgangsmåte er spesielt fordelaktig ved at

de overflateaktive midler med formel I er funnet, i tillegg til å være av lavt-skummende karakter, også å ha en redusert tilbøyelighet til oppbygging eller oppsamling i resirkulerende anleggsvann. Slike overflateaktive midler er velegnet for anvendelse i mineralbearbeidelses-innretninger som ikke er utstyrt slik at de har kapasitet til å behandle resyklisert anleggsvann for å fjerne overskudd av overflateaktivt middel derfra.

Den forbedrede fremgangsmåte ved foreliggende oppfinnelse

er anvendbar for hvilket som helst mineralkonsentrat som konvensjonelt utsettes for avvanning. Eksempler på mineralkonsentrater som passende kan avvannes i samsvar med foreliggende oppfinnelse, innbefatter konsentrater av aluminiumoksyd, kobber, jernsulfider og/eller -oksyder, mineralsalter, kull-avfall, finkull-dispersjoner og lignende. Slike konsentrasjoner er typisk i form av vandige oppslemminger eller dispersjoner av finmalt malm (d.v.s. mineralpartikler av finkornet størrelse)

før nevnte avvanninger.

Den forbedrede awannings-fremgangsmåte ved foreliggende oppfinnelse er spesielt fordelaktig når den anvendes ved avvanning av vandige oppslemminger eller dispersjoner av fin-malte kullpartikler.

Som angitt ovenfor involverer den forbedrede fremgangsmåte

i henhold til foreliggende oppfinnelse anvendelse, som avvannings-hjelpestoff, av et ikke-ionisk overflateaktivt materiale fra en lavmolekylær blokk-kopolymer av etylenoksyd og butylenoksyd og som tilsvarer formelen:

hvor x er et helt tall fra 2 til 10, y er et helt tall fra 1

til 10 og R er et lineært eller forgrenet alifatisk radikal med fra 1 til 16 karbonatomer.

Det overflateaktive materiale har fortrinnsvis en hydrofil-lipofil-balanse (HLB) -verdi på fra 2 til 8. I de tilfeller hvor R inneholder fra 1 til 5 karbonatomer, er det foretrukket at det hele tallet y er fra 5 til 10 og at det hele tallet x er fra 2 til 5. Alternativt er det når R inneholder fra 8 til 16 karbonatomer, foretrukket at det hele tallet y er fra 1 til

6 og det hele tallet x fra 5. til 10.

Anvendelsen av nevnte overflateaktive materialer er spesielt fordelaktig ved at deres; lavtskummende natur tjener til å minimalisere eller eliminere» pumpehulrom og skumoppbygnings-problemer som ellers kan forekomme når overflateaktive midler som har en større tilbøyelighet til å skumme, anvendes ved nevnte prosess eller fremgangsmåte. Dessuten er nevnte overflateaktive materialer spesielt effektive med hensyn til deres awannin<g>sef fekt, og de er ytterligere fordelaktige ved at de har en redusert tilbøyelighet til å oppsamles i vandige resykliseringsstrømmer i anlegget. Dessuten gir også den ikke-ioniske karakter til nevnte materialer en praktisk fordel, siden materialene som et resultat av dette ikke innvirker på (d.v.s. ikke er uforlikelige med) anioniske eller kationiske materialer (f.eks. flokkuleringsmidler, filter-hjelpestoffer etc.) som også kan anvendes ved visse trinn i den totale aktuelle mineral-utvinningsprosess.

I praksis kan det angitte overflateaktive materiale påføres på det aktuelle mineralkonsentrat på hvilken som helst ønsket eller bekvem måte under omstendighetene så lenge som det overflateaktive middel blir forenet (d.v.s. bragt i kontakt) med det partikkelformede materiale under i det minste en del av awannings-behandlingen. Således kan f.eks. det overf lateaktive middel settes til den aktuelle vandige mineraloppslemming eller -dispersjon før avvanningen av denne. I virkeligheten er en slik påføringsmetode foretrukket i det tilfelle hvor partikler med ekstremt fin kornstørrelse (f.eks. mindre enn 0,6 mm) skal avvannes ved anvendelse av vakuum-filtreringsutstyr.

Alternativt kan en relativt fortynnet vandig løsning av nevnte overflateaktive middel (f.eks. inneholdende fra 2 til 5 vekt% overflateaktivt middel, basert på den totale vekt) påføres separat på (f.eks. sprøytes på) et fuktig lag av det partikkelformede mineral under forløpet av avvanningen. Denne sistnevnte påføringsteknikk er i virkeligheten foretrukket i de tilfeller hvor avvanningsutstyret som anvendes inkluderer en awannings-sikt fulgt av en sentrifugal-tørker. I slike tilfeller er det vanligvis foretrukket å sprøyte den angitte vandige overflateaktive løsning på det fuktige lag av partikkel-formet materiale nær utløpsenden av avvannings-sikt-apparaturen og før sentrifugal-tørkeren.

Mengden av det angitte overflateaktive materiale som blir anvendt ved foreliggende fremgangsmåte er ikke spesielt kritisk når bare den anvendte mengde er effektiv til å gi målbar hjelp til eller øke avvanningen av mineralkonsentratet. Det vil si at det overflateaktive middel som en generell regel anvendes i en tilstrekkelig mengde til målbart å redusere det oppnådde fuktighetsnivå i forhold til det som ellers oppnås ved samme avvanningsoperasjon i fravær av det ikke-ioniske overflateaktive materiale. I praksis vil den mengde som utgjør en effektiv avvanningsmengde i et gitt tilfelle avhenge av en rekke faktorer som f.eks. overflate-karakteristikker og partikkelstørrelse til mineralpartiklene som blir bearbeidet, awanningsutstyr som blir anvendt, operasjonshastighet og forhold ved anlegget og lignende. For eksempel vil avvanning av ytterst finkornet mineralkonsentrat (f.eks. mindre enn 0,6 mm) i fravær av det overflateaktive materiale vanligvis resultere i et fuktig minerallag som inneholder minst 8 (og ofte minst 20) vekt% vann, basert på den totale vekt, i avhengighet av den spesielle type awanningsutstyr som anvendes. Ved slike avvannings-operasjoner med finkornet materiale er det vanligvis foretrukket å anvende det overflateaktive middel i en tilstrekkelig mengde til å mulig-gjøre at awanningen vil redusere det endelig oppnådde fuktighetsnivå i mineralet med minst 2 (fortrinnsvis 3 og mest foretrukket 4) vekt% vann, basert på den totale vekt. På den annen side, ved avvanning av mineralkonsentrater i størrelseområdet 9,5 mm x 0,6 mm, vil sikting og sentrifugal-tørking i fravær av overflateaktivt middel typisk resultere i gjenværende fuktighetsinnhold på minst 6 vekt%, på basis av total vekt. Ved denne sistnevnte type av avvanning er det vanligvis foretrukket å benytte overflateaktivt middel av formel I i tilstrekkelig mengde til å redusere det endelige fuktighetsnivå i mineral-laget med minst 1 (fortrinnsvis minst 2) vekt%, basert på den totale vekt.

Anvendelse av de angitte overflateaktive materialer i en mengde som ligger i området fra 25 til 1500 vektdeler pr. million vektdeler av mineral-faststoffer, er typisk tilstrekkelig til å gi de ønskede resultater som avvannings-hjelpestoffer. Ved avvanninger hvor det anvendes vakuum-filterutstyr, er det vanligvis foretrukket å anvende det overflateaktive middel i en mengde innen området fra 200 til 1500 vektdeler pr. million vektdeler av mineral-faststoffer. Når det anvendes en sentri-fugal-tørker, er det vanligvis foretrukket å anvende det overflateaktive middel i en mengde innen området fra 25 til 1000 vektdeler pr. million vektdeler av mineral-faststoffer.

Som angitt er en merkbar fordel som er forbundet med anvendelsen av de forannevnte: overflateaktive materialer, det faktum at de har en relativt lavtskummende karakter. I praksis kan denne lavtskummende karakteristikk måles ved å oppløse 0,1 volum% av det overflateaktive materiale i 250 ml vann ved omgivelsestemperatur (f.eks. 23°C), blande den resulterende løsning ved lav hastighet i en Waring-blander for å oppskumme den, umiddelbart deretter helle den skummede løsning inn i en 500 ml målesylinder (d.v.s. innvendig diameter 4,5 cm), og måle høyden på det dannede skum. Ved måling på denne måte fremviser de ikke-ioniske overf lateaktive midler som anvendes ved denne oppfinnelse en innledende skumhøyde på mindre enn 10 cm og fortrinnsvis mindre enn 5 cm.

Praktisering av foreliggende oppfinnelse blir ytterligere belyst ved de følgende eksempler hvor alle deler og prosenter er basert på vekt dersom ikke annet er angitt.

Eksempler 1, 2 og 3

En prøvedel av kull-filterkake oppnådd fra et kretsløp med finkornet kull (d.v.s. mindre enn 0,6 mm) i et kommersielt kullbearbeidelsesanlegg blir oppdelt til prøver på 200 gram, og hver prøve blir blandet med 450 ml vann for å gi en oppslemming med 31% faststoffer. Hver oppslemming blir rørt for å gi en homogen blanding, og et overflateaktivt middel, i form av en l%ig vandig løsning, blir satt til oppslemmingen i den mengde som er angitt i tabell I nedenfor.

En filtersikt med sikt-tråder på 0,42 mm x 0,25 mm

og med kjent vekt blir senket ned i hver oppslemming, og et sug som gir ca. 61 Pa Hg, blir påført tvers over sikten. Etter 18 sekunder blir filter-sikten løftet ut av oppslemmingen og blir lufttørket i 3 minutter. Filter-sikten med filterkaken blir så veid (og filtersikt-vekten trukket fra for å gi "våtvekt") og tørket i en ovn natten over ved 65,6°C. Etter avkjøling blir den filterkake-holdige sikt veid igjen (og filtersikt-vekten blir igjen trukket fra for å gi "tørrvekt"), og prosent fuktighetsinnhold etter filtrering og før tørking blir beregnet som følger:

I eksempel 1 er overflateaktivt middel A en tridecylalkohol-dekket blokk-kopolymer av etylenoksyd (EO) og butylenoksyd (BO) inneholdende et gjennomsnitt på 7,5 EO-enheter og et gjennomsnitt på 1,8 BO-enheter pr. molekyl. I eksempel 2 er overflateaktivt middel B en tridecylalkohol-dekket blokk-kopolymer av EO og BO inneholdende gjennomsnittlig 7,5 EO-enheter og 3,6 BO-enheter pr. molekyl. I eksempel 3 er overflateaktivt middel C en etylalkohol-blokk-kopolymer av EO og BO inneholdende gjennomsnittlig 3,2 EO-enheter og 9,0 BO-enheter pr. molekyl.

Resultatene av disse forsøk er angitt i tabell I nedenfor. I tabell I er også for sammenligningsformål angitt resultater av tester utført på samme måte ved anvendelse av et anionisk overflateaktivt middel {d.v.s. natrium-bis-(2-etylheksyl)-sul-fosuksinat) som har oppnådd omfattende kommersiell godkjennelse som avvannings-hjelpestoff i de industrier som bearbeider jern-og kobber-malm. Som det kan ses, så tilveiebringer de overflateaktive midler A, B og C awanningsresultater som er sammen-lignbare med de resultater som oppnås ved anvendelse av natrium-bis- (2-etylheksyl)-sulfosuksinat.

Eksempler 4, 5 og 6

I disse eksempler blir den relative tilbøyelighet til å skumme ved omgivelsestemperatur bestemt for de overflateaktive midler A, B og C i eksemplene 1-3 ovenfor og for natrium-bis-(2-etylheksyl)-sulfosuksinat. Testmetoden som anvendes tilsvarer den som er beskrevet tidligere i denne beskrivelse. Resultatene av bestemmelsen er oppsummert i tabell II nedenfor. I tillegg er også skumme-tilbøyeligheten ved en lavere tempe-ratur (d.v.s. 6°C) angitt i tabell II. For å oppnå disse siste resultater følges i grunntrekkene den samme fremgangsmåte, bortsett fra at testen blir utført ved 6°C istedenfor ved 23°C.

Eksempler 7 og 8

I disse eksempler anvendes de overflateaktive midler A og

B fra eksemplene 1 og 2 i varierende mengder ved felt-vurderinger i et kullbearbeidelsesanlegg som er i drift. Ved disse felt-vurderinger påføres de overflateaktive midler som en fortynnet vandig løsning ved å sprøyte en slik løsning på

et fuktig lag av kullpartikler nær utløpsenden for en awannings-sikt like før innføring i en sentrifugal-tørker.

Prøver av det awannede kull som kommer ut av sentrifugal-tørkeren, blir oppsamlet og fuktighetsnivået i slike prøver bestemt ved de fremgangsmåter som er beskrevet i eksemplene 1-3 ovenfor.

I eksempel 7 er de involverte kullpartikler i størrelses-området på mindre enn 0,15 mm. I eksempel 8

er de involverte kullpartikler i størrelsesområdet 9,5 mm x 0,6 mm •

Resultatene av disse felt-vurderinger er oppsummert i tabell III nedenfor.

Eksempel 9

I dette eksempel blir den mengde av en 5 %ig overflate-aktiv løsning som er nødvendig for å gi de dosenivåer som er oppført nedenfor, blandet inn i 100 ml av en 6 7 %ig aluminium-oksydoppslemming med pH 13,6. Oppslemmingen blir så hellet i en Buchner-trakt med diameter 10 cm (med N.4 Whatman-papir) forbundet med et filtreringsapparat med en 250 ml sugekolbe. Det blir påført et vakuum på ca. 69 Pa Hg på filteret i 30 sekunder. Fuktighetsnivået for filterkaken bestemmes med de fremgangsmåter som er beskrevet i eksemplene 1-3 ovenfor. Resultatene av forsøkene er angitt i tabell IV nedenfor.

Fremgangsmåten ovenfor blir gjentatt ved anvendelse av natrium-bis-(2-etylheksyl)-sulfosuksinat, som et sammenlignings-forsøk. Ved tilsetning av dette anioniske overflateaktive middel til aluminiumoksyd-oppslemmingen med pH 13,6, gelatinerer oppslemmingen og vann bibeholdes.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte for avvanning av mineralkonsentrater, hvor en vandig oppslemming eller dispersjon av finkornede mineralpartikler behandles for å fjerne en vesentlig del derfra av det vandige medium i den kontinuerlige fase, og dermed tilveiebringe et fuktig lag av nevnte mineralpartikler, karakterise t ved at man som et avvanningshjelpemiddel anvender et ikke-ionisk overflateaktivt middel med formelen: hvor x er et helt tall fra 2 til 10, y er et helt tall fra 1 til 10 og R er en lineær eller forgrenet alifatisk rest som har fra 1 til 16 karbonatomer.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at det ikke-ioniske overflateaktive middel settes til den vandige mineral-oppslemming eller -dispersjon før behandlingen av denne.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at en vandig løsning av det ikke-ioniske overflateaktive middel påføres separat på nevnte mineral-lag under behandlingen.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at det ikke-ioniske overflateaktive middel anvendes i en mengde på fra 25 til 1500 vektdeler pr. million vektdeler av mineralstoffer.

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at mineralet som blir avvannet, er kull.

6. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at nevnte ikke-ioniske overflateaktive middel anvendes i en tilstrekkelig mengde til målbart å redusere det oppnådde fuktighetsnivå i forhold til det som oppnås ved den samme avvanning i fravær av nevnte ikke-ioniske overflateaktive middel.

7. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at det ikke-ioniske overflateaktive middel har en HLB-verdi i området fra og med 2 til og med 8.

8. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at i strukturformelen for nevnte ikke-ioniske overflateaktive middel er det hele tallet y fra 1 til 6, det hele tallet x fra 5 til 10 og R inneholder fra 8 til 16 karbonatomer.

9. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at awanningsbehandlingen utføres ved anvendelse av et vakuumfilter og at nevnte ikke-ioniske overflateaktive middel anvendes i en mengde innen området fra 200 til 1500 vektdeler pr. million vektdeler av mineral-faststoffer.

10. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at det ved awannings-behandlingen benyttes en sentrifugal-tørker og at det ikke-ioniske overflateaktive middel anvendes i en mengde innen området fra 25 til 1000 vektdeler pr. million vektdeler av mineral-faststoffer.

11. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved i at strukturformelen for nevnte ikke-ioniske overflateaktive middel er det hele tallet x fra 2 til 5, det hele tallet y fra 5 til 10 og R inneholder fra 1 til 5 karbonatomer.

12. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at mineralkonsentratet som blir awannet, er aluminiumoksyd, kobber, jern-sulfider eller -oksyder, mineral-salter, fint kull eller kullavfall.