EA201892221A1 20190430 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2019\PDF/201892221 Полный текст описания [**] EA201892221 20170330 Регистрационный номер и дата заявки US62/316,084 20160331 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок US2017/024881 Номер международной заявки (PCT) WO2017/173008 20171005 Номер публикации международной заявки (PCT) EAA1 Код вида документа [PDF] eaa21904 Номер бюллетеня [**] СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕМИЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ КОМПОЗИЦИЙ Название документа [8] C08B 37/14, [8] C12P 19/04, [8] B03D 1/016, [8] D21C 3/02 Индексы МПК [US] Инь Сихуэй, [US] Уилсон Дуэйн К., [US] Кофски-Воффорд Стефани А., [BR] Да Коста Марсело Морейра Сведения об авторах [FI] КЕМИРА ОЙЙ Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea201892221a*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

Предложены способы множественной экстракции для получения гемицеллюлозных композиций. Также предложены депрессорные композиции, включающие гемицеллюлозные композиции. Также раскрываются способы обогащения необходимого минерала из руды, содержащей необходимый минерал, включающие проведение процесса флотации в присутствии одного или нескольких собирающих агентов и депрессорной композиции, содержащей гемицеллюлозу.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Предложены способы множественной экстракции для получения гемицеллюлозных композиций. Также предложены депрессорные композиции, включающие гемицеллюлозные композиции. Также раскрываются способы обогащения необходимого минерала из руды, содержащей необходимый минерал, включающие проведение процесса флотации в присутствии одного или нескольких собирающих агентов и депрессорной композиции, содержащей гемицеллюлозу.


Евразийское (21) 201892221 (13) Al
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки (51) Int. Cl. C08B 37/14 (2006.01)
2019.04.30 C12P19/04 (2006.01)
B03D 1/016 (2006.01)
(22) Дата подачи заявки D21C 3/02 (2006.01)
2017.03.30
(54) СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕМИЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ КОМПОЗИЦИЙ
(31) (32)
62/316,084 2016.03.31
(33) US
(86) PCT/US2017/024881
(87) WO 2017/173008 2017.10.05
(71) Заявитель: КЕМИРА ОЙЙ (FI)
(72) Изобретатель:
Инь Сихуэй, Уилсон Дуэйн К., Кофски-Воффорд Стефани А. (US), Да Коста Марсело Морейра (BR)
(74) Представитель:
Фелицына С.Б. (RU) (57) Предложены способы множественной экстракции для получения гемицеллюлозных композиций. Также предложены депрессорные композиции, включающие гемицеллюлозные композиции. Также раскрываются способы обогащения необходимого минерала из руды, содержащей необходимый минерал, включающие проведение процесса флотации в присутствии одного или нескольких собирающих агентов и депрессорной композиции, содержащей гемицеллюлозу.
1811274
СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕМИЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ КОМПОЗИЦИЙ Перекрестные ссылки на родственные заявки
По настоящей заявке испрашивается приоритет по предварительной заявке на патент США № 62/316,084, поданной 31 марта 2016, включенной сюда посредством ссылки во всей полноте.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в целом относится к способам приготовления гемицеллюлозных композиций, которые можно применять в качестве депрессоров в процессах флотации минеральной руды.
Предшествующий уровень техники
При обработке минералосодержащих руд необходимо отделять нежелательные минералы, известные как пустая порода (например, АЬОз, Si02 и ТЮ2) от искомых минералов в руде (например, железной руде). Одним из способов достижения этой цели является подавление флотации определенного минерала в процессе нормальной флотации. В системах минеральной флотации, как правило, подавляют пустую породу при флотации необходимого минерала или минералов. В системах дифференциальной или обратной флотации обычно подавляют необходимый минерал или минералы при флотации пустой породы. Депрессию обычно осуществляют путем использования одного или нескольких подавляющих агентов (также известных как депрессоры) во время этапа флотации. Депрессор, добавляемый во флотационную систему, оказывает определенное воздействие на материал, подлежащий депрессии, тем самым предотвращая его всплывание. Способность депрессора облегчать такое разделение называется его селективностью, то есть более селективный депрессор обеспечивает лучшее отделение пустой породы от необходимых минералов.
В типичной схеме флотации руды руду измельчают до размера, достаточно небольшого, чтобы высвобождать необходимый минерал или минералы из пустой породы. Дополнительным этапом в процессе флотации является удаление ультра-мелких частиц путем дешламирования. Ультра-мелкие частицы обычно определяются как частицы, имеющие диаметр менее 5-10 микрон. Процесс дешламирования может выполняться одновременно или сопровождаться этапом флокуляции или каким-либо другим типом осаждения, таким как использование циклонного разделительного устройства. Этот этап сопровождается этапом флотации, на котором пустую породу отделяют от необходимого минерала или минералов в присутствии собирателей и/или пенообразователей.
Во многих флотационных системах обычно применяют натуральные вещества, такие как крахмалы, декстрины и камеди, в качестве депрессоров. В некоторых странах существует запрет на использование таких веществ, как крахмал, обладающих пищевой ценностью, в этом типе коммерческого применения.
Кукурузное волокно представляет собой малоценный побочный продукт процесса помола кукурузы, который обычно смешивают с замочной водой и используют в качестве корма для животных. Основными компонентами кукурузного волокна являются целлюлоза, гемицеллюлоза, белок, масло, лигнин и крахмал. Гемицеллюлозу обычно выделяют из кукурузного волокна с помощью процесса обработки щелочным раствором перекиси водорода (АНР). В АНР кукурузное волокно смешивают со щелочным раствором и перекисью водорода при высокой температуре. Полученный продукт содержит твердую и жидкую часть. Твердую часть отделяют от жидкости, так как жидкость содержит гемицеллюлозу. Этот способ является громоздким, так как содержание растворенного органического твердого вещества низкое, и лишь примерно 5075% кукурузного волокна растворяется в реакционной среде. Способы концентрирования для увеличения содержания растворенного органического твердого вещества оказались безуспешными, поскольку кукурузное волокно значительно разбухает в условиях экстракции, тем самым увеличивая количество кукурузного волокна в экстракционном растворе (обозначенное как "консистенция (%)") и приводя к высокой вязкости суспензии и неэффективному разделению твердого вещества и жидкости, что ведет к потере продукта. Вакуумное испарение гемицеллюлозного раствора также не удавалось из-за значительного вспенивания.
Краткое изложение сущности изобретения
Раскрыты композиции, содержащие гемицеллюлозу, и способы получения композиций и их использование в качестве депрессорных композиций для флотации минеральной руды. В частности, способ получения гемицеллюлозной композиции или депрессорной композиции, содержащей гемицеллюлозу, включает:
(a) объединение нового или нерасщепленного растительного материала, содержащего гемицеллюлозу, по меньшей мере одного каустического основания и при необходимости, по меньшей мере одного окислителя, с образованием первой реакционной смеси;
(b) реакцию первой реакционной смеси в течение времени, достаточного для образования первого продукта реакции, содержащего гемицеллюлозу, причем продукт реакции содержит жидкую часть и твердую часть;
с) отделение по меньшей мере некоторого количества жидкой части первого
продукта реакции от твердой части первого продукта реакции с получением первой гемицеллюлозной композиции;
(d) объединение по меньшей мере части первой гемицеллюлозной композиции с новым или нерасщепленным растительным материалом, по меньшей мере одним каустическим основанием и при необходимости по меньшей мере одним окислителем для образования второй реакционной смеси;
(e) реакцию второй реакционной смеси в течение времени, достаточного для образования второго продукта реакции, содержащего гемицеллюлозу, причем продукт реакции содержит жидкую часть и твердую часть;
(f) отделение по меньшей мере некоторого количества жидкой части второго продукта реакции от твердой части второго продукта реакции с получением второй гемицеллюлозной композиции или депрессорной композиции, содержащей гемицеллюлозу.
Также раскрыты способы обогащения необходимого минерала из руды, содержащей необходимый минерал, причем способ включает проведение флотационного процесса в присутствии одного или нескольких собирающих агентов и гемицеллюлозной композиции, описанной в настоящей заявке, или депрессорной композиции, содержащей гемицеллюлозу.
Изобретение может быть понято более легко со ссылкой на следующее подробное описание различных признаков изобретения и примеров, включенных в него. Краткое описание фигур
Фиг. 1 является поточной диаграммой, иллюстрирующей пример способа.
Фиг. 2 является графиком извлечения железа (извлечение Fe, %) по отношению к всплывающему кремнезему в процессах флотации железной руды, где применяется гемицеллюлозная композиция от экстракции на стадии 1 в качестве депрессора, гемицеллюлозная композиция от экстракции на стадии 3 в качестве депрессора, или не применяется депрессор.
Подробное описание изобретения
Определения
Используемый в настоящей заявке термин "гемицеллюлоза" относится к гетерополимерным полисахаридным компонентам стенок растительных клеток, отличных от целлюлозы. Гемицеллюлозы включают сахара, называемые пентозами, такие как ксилоза, каждый из которых содержит пять атомов углерода в качестве составных единиц, сахара, называемые гексозами, такие как манноза, арабиноза и галактуроновая кислота, каждый из которых содержит шесть атомов углерода в качестве составных единиц, и
необязательно сложные полисахариды, такие как глюкоманнан и глюкуроноксилан. Гемицеллюлоза может представлять собой любой из нескольких гетерополимеров, присутствующих почти во всех растительных клеточных стенках, например, ксилан, арабиноксилан, глюкуроноксилан, глюкуроноарабиноксилан. Как правило, основная цепь (то есть каркас) состоит из Р-1,4-связанных остатков D-ксилопиранозы. Помимо ксилозы, гемицеллюлозы могут содержать арабинозу, глюкуроновую кислоту или ее 4-0-метиловый эфир, а также уксусную, феруловую и п-кумаровую кислоты. В некоторых случаях мономеры ответвляются от ксиланового каркаса. Частота и состав ветвей зависят от источника. Все типы гемицеллюлозы могут использоваться в вариантах осуществления.
Используемый в настоящей заявке термин "депрессор" относится к агенту, который подавляет флотацию необходимых минералов в предпочтение подавлению флотации связанной пустой породы.
Используемый в настоящей заявке термин "необходимые минералы" относится к минералам, которые имеют ценность и могут быть извлечены из руды, которая содержит необходимый минерал и пустую породу. Примеры необходимых минералов включают железный порошок, гематит, магнетит, пирит, хромит, гетит, марказит, лимонит, пирротит или любые другие железосодержащие минералы.
Используемый в настоящей заявке термин "пустая порода" относится к нежелательным минералам в материале, который содержит как нежелательные, так и необходимые минералы, например, в месторождении руды. Такие нежелательные минералы могут включать оксиды алюминия, кремния (например, кварц), титана, серы и щелочноземельных металлов. В некоторых вариантах осуществления пустая порода содержит оксиды кремния, силикаты или кремнийсодержащие материалы.
Используемый в настоящей заявке термин "руда" относится к породам и отложениям, из которых могут быть извлечены необходимые минералы. Другие источники необходимых минералов могут быть включены в определение "руды" в зависимости от идентичности необходимого минерала. Руда может содержать нежелательные минералы или материалы, также упоминаемые здесь как пустая порода.
Используемый в настоящей заявке термин "железная руда" относится к породам, минералам и другим источникам железа, из которых может быть извлечено металлическое железо. Руды обычно богаты оксидами железа и различаются по цвету от темно-серого, ярко-желтого, темно-фиолетового до ржавого красного. Само по себе железо обычно находится в виде магнетита (БезОД гематита (БегОз), гетита (FeO(OH)), лимонита (FeO(OH)"n(H20)), сидерита (БеСОз) или пирита (FeS2). Таконит представляет собой
железосодержащую осадочную породу, в которой между железными минералами отмечаются прослои кварца, роговика или карбоната. Итабирит, также известный как гематит с прослоями кварца и гематитовый сланец, представляет собой образование из железа и кварца, в котором железо присутствует в виде тонких слоев гематита, магнетита или мартита. Любой из этих типов железа подходит для использования в способах, описанных в настоящей заявке. В вариантах осуществления железная руда представляет собой по существу магнетит, гематит, таконит или итабирит. В вариантах осуществления железная руда является по существу пиритом. В вариантах осуществления железная руда загрязнена материалами пустой породы, например, оксидами алюминия, кремния или титана. В вариантах осуществления железная руда загрязнена глиной. Способ приготовления гемицеллюлозных композиций
В вариантах осуществления предлагается способ получения гемицеллюлозной композиции из растительного материала, включающего гемицеллюлозу, с использованием способа многократной экстракции. В вариантах осуществления способ многократной экстракции включает первую экстракцию растительного материала, включающего гемицеллюлозу, с образованием продукта реакции, содержащего гемицеллюлозу, например, раствора, содержащего гемицеллюлозу и твердые отходы растительного материала; отделение раствора, содержащего гемицеллюлозу, от твердых отходов растительного материала; и вторую экстракцию из растительного материала, содержащего гемицеллюлозу, где по меньшей мере часть раствора, содержащего гемицеллюлозу, полученного от первой экстракции, и добавляют по меньшей мере один каустик и при необходимости по меньшей мере один окислитель, добавляют к новому растительному материалу для экстракции гемицеллюлозы из нового растительного материала. По меньшей мере часть раствора, содержащего гемицеллюлозу, может быть отделена от твердых отходов растительного материала и при необходимости использована в третьей экстракции, где добавляют еще одну часть нового растительного материала, по меньшей мере один каустик и при необходимости по меньшей мере один окислитель. После завершения необходимого количества экстракций раствор, содержащий гемицеллюлозу, можно выделить, то есть отделить от твердых отходов растительного материала и использовать, как необходимо, например, в виде депрессорной композиции. Этот способ может быть использован преимущественно для получения композиций, имеющих высокую концентрацию гемицеллюлозы.
В вариантах осуществления на каждой стадии способа, то есть на каждой экстракции, растительный материал, содержащий гемицеллюлозу, по меньшей мере один каустик, и при необходимости по меньшей мере один окислитель объединяют для
получения реакционной смеси; обеспечивают реакцию реакционной смеси в течение определенного периода времени, чтобы облегчить расщепление растительного материала и получение продукта реакции, содержащего гемицеллюлозу; и отделяют гемицеллюлозную композицию от продукта реакции. При необходимости этап реакции или расщепления может дополнительно включать нагревание, смешивание, взбалтывание, ультразвуковую обработку и/или перемешивание реакционной смеси. При каждой экстракции при необходимости может быть добавлен растворитель, например, вода. В некоторых вариантах осуществления воду добавляют к реакционной смеси для образования текучей суспензии при первой экстракции. Необходимо высокое содержание растительного материала; однако можно применять любую концентрацию.
В вариантах осуществления после этапа реакции или расщепления по меньшей мере часть гемицеллюлозной композиции, которая представляет собой раствор, отделяют от твердых отходов растительного материала и переносят на следующую стадию способа, то есть следующую экстракцию. На следующей стадии по меньшей мере часть гемицеллюлозной композиции из предыдущей стадии объединяют с дополнительным (новым или нерасщепленным) растительным материалом, по меньшей мере одним каустиком и при необходимости по меньшей мере с одним окислителем. Обеспечивают реакцию реакционной смеси в течение определенного периода времени с образованием другого продукта реакции. Гемицеллюлозную композицию, которая представляет собой раствор, отделяют от продукта реакции. В вариантах осуществления гемицеллюлозная композиция с соответствующей стадии может быть перенесена на одну или несколько последующих стадий для экстракции нового или нерасщепленного растительного материала с целью получения гемицеллюлозной композиции, имеющей необходимое содержание гемицеллюлозы. В некоторых вариантах осуществления гемицеллюлозная композиция после окончательного разделения упоминается в настоящей заявке как "депрессорная композиция".
В вариантах осуществления содержание гемицеллюлозы в гемицеллюлозной композиции и/или депрессорной композиции может быть увеличено путем промывания твердых отходов растительных материалов продукта реакции. Например, небольшое количество воды может быть добавлено к твердым отходам растительных материалов, а затем, по меньшей мере, часть полученного раствора, называемая в настоящей заявке "гемицеллюлозной промытой композицией", может быть удалена или отделена от твердых отходов растительных материалов, при необходимости разбавлена и добавлена к гемицеллюлозной композиции. Такая гемицеллюлозная композиция может быть перенесена на следующую экстракцию или использована по желанию, например, в виде
депрессорной композиции.
Соответственно, в некоторых вариантах осуществления способ получения гемицеллюлозной композиции или депрессорной композиции, содержащей гемицеллюлозу, включает:
(a) объединение нового или нерасщепленного растительного материала, по меньшей мере одного каустического основания и при необходимости по меньшей мере одного окислителя с образованием первой реакционной смеси;
(b) реакцию первой реакционной смеси в течение времени, достаточного для образования первого продукта реакции, содержащего гемицеллюлозу, причем продукт реакции содержит жидкую часть и твердую часть;
(c) отделение по меньшей мере некоторого количества жидкой части первого продукта реакции от твердой части первого продукта реакции с получением первой гемицеллюлозной композиции;
(d) объединение по меньшей мере части первой гемицеллюлозной композиции с новым или нерасщепленным растительным материалом, по меньшей мере одним каустическим основанием, и при необходимости по меньшей мере одним окислителем для образования второй реакционной смеси,
(e) реакцию второй реакционной смеси в течение времени, достаточного для образования второго продукта реакции, содержащего гемицеллюлозу, причем продукт реакции содержит жидкую часть и твердую часть;
(f) отделение по меньшей мере некоторого количества жидкой части второго продукта реакции от твердой части второго продукта реакции с получением второй гемицеллюлозной композиции или депрессорной композиции, содержащей гемицеллюлозу.
В некоторых вариантах осуществления этапы реакции, например, этапы (Ь) и/или (е), могут каждый независимо дополнительно включать нагревание реакционной смеси. В некоторых вариантах осуществления этапы реакции, например, этапы (Ь) и/или (е), могут независимо друг от друга включать смешивание, взбалтывание, перемешивание и/или ультразвуковую обработку реакционной смеси.
В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает:
(g) объединение по меньшей мере части второй гемицеллюлозной композиции с новым или нерасщепленным растительным материалом, по меньшей мере одним каустическим основанием, и при необходимости по меньшей мере одним окислителем с образованием третьей реакционной смеси;
(h) реакцию третьей реакционной смеси в течение времени, достаточного для
образования третьего продукта реакции, содержащего гемицеллюлозу; где продукт реакции содержит жидкую часть и твердую часть; и
(i) отделение по меньшей мере некоторого количества жидкой части третьего продукта реакции от твердой части третьего продукта реакции с получением третьей гемицеллюлозной композиции или депрессорной композиции, содержащей гемицеллюлозу.
В некоторых вариантах осуществления этап реакции (h) дополнительно включает нагревание реакционной смеси. В некоторых вариантах осуществления этап реакции (h) дополнительно включает смешивание, взбалтывание, перемешивание или ультразвуковую обработку реакционной смеси.
В некоторых вариантах осуществления способ получения гемицеллюлозной композиции или депрессорной композиции, содержащей гемицеллюлозу, включает:
(a) объединение нового или нерасщепленного растительного материала, по меньшей мере одного каустического основания, и при необходимости по меньшей мере одного окислителя с образованием первой реакционной смеси;
(b) реакцию первой реакционной смеси в течение времени, достаточного для образования первого продукта реакции, содержащего гемицеллюлозу, причем продукт реакции содержит жидкую часть и твердую часть;
(c) отделение по меньшей мере некоторого количества жидкой части первого продукта реакции от твердой части первого продукта реакции с получением первой гемицеллюлозной композиции;
(d) объединение по меньшей мере части первой гемицеллюлозной композиции с новым или нерасщепленным растительным материалом, по меньшей мере одним каустическим основанием, и при необходимости по меньшей мере одним окислителем для образования второй реакционной смеси;
(e) реакцию второй реакционной смеси в течение времени, достаточного для образования второго продукта реакции, содержащего гемицеллюлозу, причем продукт реакции содержит жидкую часть и твердую часть;
(f) отделение по меньшей мере некоторого количества жидкой части второго продукта реакции от твердой части второго продукта реакции с получением второй гемицеллюлозной композиции;
(g) объединение по меньшей мере части второй гемицеллюлозной композиции с новым или нерасщепленным растительным материалом, по меньшей мере одним каустическим основанием, и при необходимости по меньшей мере одним окислителем с образованием третьей реакционной смеси;
(a)
(h) реакцию реакционной смеси от третьей реакции в течение времени,
достаточного для образования третьего продукта реакции, содержащего гемицеллюлозу;
где продукт реакции содержит жидкую часть и твердую часть; и
(i) отделение по меньшей мере некоторого количества жидкой части третьего
продукта реакции от твердой части третьего продукта реакции с получением третьей
гемицеллюлозной композиции или депрессорной композиции, содержащей
гемицеллюлозу.
В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает:
(j) объединение по меньшей мере части третьей гемицеллюлозной композиции с новым или нерасщепленным растительным материалом, по меньшей мере одним каустическим основанием, и при необходимости по меньшей мере одним окислителем, с образованием четвертой реакционной смеси;
(к) реакцию реакционной смеси от четвертой реакции в течение времени, достаточного для образования четвертого продукта реакции, содержащего гемицеллюлозу; где продукт реакции содержит жидкую часть и твердую часть; и
(1) отделение по меньшей мере некоторого количества жидкой части четвертого продукта реакции от твердой части четвертого продукта реакции с получением четвертой гемицеллюлозной композиции или депрессорной композиции, содержащей гемицеллюлозу.
В некоторых вариантах осуществления этап реакции (к) дополнительно включает нагревание реакционной смеси. В некоторых вариантах осуществления этап реакции (к) дополнительно включает смешивание, взбалтывание, перемешивание или ультразвуковую обработку реакционной смеси.
В некоторых вариантах осуществления способ получения гемицеллюлозной композиции или депрессорной композиции, содержащей гемицеллюлозу, включает:
(a) объединение нового или нерасщепленного растительного материала, по меньшей мере одного каустического основания, и при необходимости по меньшей мере одного окислителя с образованием первой реакционной смеси;
(b) реакцию первой реакционной смеси в течение времени, достаточного для образования первого продукта реакции, содержащего гемицеллюлозу, причем продукт реакции содержит жидкую часть и твердую часть;
(c) отделение по меньшей мере некоторого количества жидкой части первого продукта реакции от твердой части первого продукта реакции с получением первой гемицеллюлозной композиции;
(d) объединение по меньшей мере части первой гемицеллюлозной композиции с
новым или нерасщепленным растительным материалом, по меньшей мере одним каустическим основанием, и при необходимости по меньшей мере одним окислителем для образования второй реакционной смеси;
(e) реакцию второй реакционной смеси в течение времени, достаточного для образования второго продукта реакции, содержащего гемицеллюлозу, причем продукт реакции содержит жидкую часть и твердую часть;
(f) отделение по меньшей мере некоторого количества жидкой части второго продукта реакции от твердой части второго продукта реакции с получением второй гемицеллюлозной композиции;
(g) объединение по меньшей мере части второй гемицеллюлозной композиции с новым или нерасщепленным растительным материалом, по меньшей мере одним каустически основанием, и при необходимости по меньшей мере с одним окислителем, с образованием третьей реакционной смеси;
(h) реакцию третьей реакционной смеси в течение времени, достаточного для образования третьего продукта реакции, содержащего гемицеллюлозу; где продукт реакции содержит жидкую часть и твердую часть; и
(i) отделение по меньшей мере некоторого количества жидкой части третьего
продукта реакции от твердой части третьего продукта реакции с получением четвертой
гемицеллюлозной композиции;
(j) объединение по меньшей мере части четвертой гемицеллюлозной композиции с новым или нерасщепленным растительным материалом, по меньшей мере одним каустическим основанием, и при необходимости по меньшей мере с одним окислителем с образованием четвертой реакционной смеси;
(к) реакцию четвертой реакционной смеси в течение времени, достаточного для образования четвертого продукта реакции, содержащего гемицеллюлозу; где продукт реакции содержит жидкую часть и твердую часть; и
(1) отделение по меньшей мере некоторого количества жидкой части четвертого продукта реакции от твердой части четвертого продукта реакции с получением четвертой гемицеллюлозной композиции или депрессорной композиции, содержащей гемицеллюлозу.
Гемицеллюлоза встречается практически во всех растительных клеточных стенках. Соответственно, любой существующий растительный материал, содержащий гемицеллюлозу, может быть использован в настоящем способе. На каждой стадии растительный материал может содержать один тип растительного материала или комбинацию растительных материалов.
В вариантах осуществления растительный материал представляет собой любой тип лигноцеллюлозной биомассы. Примерные источники лигноцеллюлозной биомассы включают сельскохозяйственные остатки (например, кукурузу и пшеничную солому), твердые породы древесины (например, древесину осины) и травянистые культуры (например, просо), но не ограничиваются ими. В частном варианте осуществления растительный материал является отходами промышленной переработки. Как правило, на каждом из этапов объединения из способов, описанных в настоящей заявке, растительный материал представляет собой новый материал или материал, который не был расщеплен, например, расщеплен по меньшей мере одним каустическим основанием и при необходимости по меньшей мере одним окислителем. В некоторых вариантах осуществления новый или нерасщепленный растительный материал измельчают до необходимого размера перед использованием в способах. В некоторых вариантах осуществления новый или нерасщепленный растительный материал не измельчают перед использованием в способах. В некоторых вариантах осуществления новый или нерасщепленный растительный материал обрабатывают агентом, который улучшает процесс экстракции или расщепления, например, растительный материал пропитывают раствором окислителя или раствором фермента перед использованием в способах. В некоторых вариантах осуществления новый или нерасщепленный растительный материал промывают, например, водой и/или органическими растворителями, перед использованием в способах. В некоторых вариантах осуществления новый или нерасщепленный растительный материал не промывают перед использованием в способах. В некоторых вариантах осуществления из нового или нерасщепленного растительного материала удаляют крахмал перед использованием в способах. В некоторых вариантах осуществления новый или нерасщепленный растительный материал не подвергают удалению крахмала перед использованием в способах.
Примеры растительных материалов включают жом сахарного тростника, пшеничную солому, кукурузную солому (которая может включать стебель, листья, шелуху и початок кукурузного растения), кукурузное волокно (или кукурузные отруби или кукурузную шелуху), просо, древесину сосны, осины и ели, но не ограничиваются ими. В некоторых вариантах осуществления растительный материал выбран из кукурузного волокна, кукурузной соломы, и их смесей. В некоторых вариантах осуществления растительный материал содержит или состоит по существу из кукурузного волокна, кукурузной соломы, и их смесей. В некоторых вариантах осуществления растительный материал представляет собой кукурузное волокно. В некоторых вариантах осуществления растительный материал содержит или состоит по существу из кукурузного
волокна. В некоторых вариантах осуществления растительный материал является кукурузной соломой. В некоторых вариантах осуществления растительный материал содержит или состоит по существу из кукурузной соломы.
Кукурузное волокно содержит матрикс из гемицеллюлозы, целлюлозы и лигнина. В настоящем способе можно использовать любое кукурузное волокно, в том числе нативное кукурузное волокно и кукурузное волокно, полученное стандартными методами селекции, включая гибридизацию, транслокацию, инверсию, трансформацию или любой другой метод генной или хромосомной инженерии, включая их варианты. Нативная кукуруза предназначена для обозначения тех сортов, которые встречаются в природе, включая зубовидную, восковидную кукурузу или кукурузу с высоким содержанием амилозы.
В вариантах осуществления кукурузное волокно может быть получено посредством способа мокрого помола или сухого помола. Соответственно, кукурузное волокно может быть влажным или сухим. В некоторых вариантах осуществления кукурузное волокно может быть высушено и храниться перед использованием в настоящем способе.
Кукурузное волокно может быть кукурузным волокном, лишенным крахмала. Лишенное крахмала кукурузное волокно обычно получают путем ожижения кукурузного волокна с а-амилазой до тех пор, пока по меньшей мере часть не растворится. Также пригодны другие способы удаления крахмала, известные в данной области техники, включая отделение крахмала от волокна, то есть с помощью гидроциклона, или с использованием другого фермента (ферментов), или их комбинаций.
Консистенция (%) растительного материала, например, кукурузного волокна, означает процент растительного материала в реакционной смеси, например, экстракционном растворе. Консистенция (%) включает как количество добавленного твердого растительного материала (например, сухого кукурузного волокна), так и, если применяется, количество растительного материала в гемицеллюлозной композиции и/или гемицеллюлозной промытой композиции с предшествующей стадии.
В вариантах осуществления консистенция растительного материала может быть одинаковой или различной в каждой реакционной смеси в процессе. В вариантах осуществления реакционная смесь имеет консистенцию растительного материала (%) примерно от 5% до 50%, примерно от 5% до 40%, примерно от 5% до 30%, примерно от 5% до 20%), примерно от 5% до 15%, примерно от 5% до 10% или примерно от 10% до 15%. В более конкретных вариантах осуществления реакционная смесь, например первая реакционная смесь, имеет консистенцию растительного материала (%) примерно 5%,
примерно 6%, примерно 7%, примерно 8%, примерно 9%, примерно 10%, примерно 11%, примерно 12%, примерно 13%, примерно 14% или примерно 15%. В более конкретных вариантах осуществления реакционная смесь, например вторая реакционная смесь, имеет консистенцию растительного материала (%), составляющую примерно 12%, примерно 13%, примерно 14%, примерно 15%, примерно 16%, примерно 17%, примерно 18%, примерно 19%, примерно 20%, примерно 21% или примерно 22%. В более конкретных вариантах осуществления реакционная смесь, например, третья реакционная смесь, имеет консистенцию растительного материала (%) примерно 18%, примерно 19%, примерно 20%, примерно 21%, примерно 22%, примерно 23%, примерно 24%, примерно 25%, примерно 26%, примерно 27% или примерно 28%. В конкретном варианте осуществления консистенция растительного материала (%) составляет примерно 10%. В конкретном варианте осуществления консистенция растительного материала (%), полученного из нового твердого растительного материала, составляет примерно 10%.
В вариантах осуществления реакционная смесь имеет консистенцию (%) кукурузного волокна примерно от 5% до 15%, например, примерно от 5% до 10% или примерно от 10% до 15%. В более конкретных вариантах осуществления реакционная смесь имеет консистенцию (%) кукурузного волокна примерно 5%, примерно 6%, примерно 7%, примерно 8%, примерно 9%, примерно 10%, примерно 11%, примерно 12%, примерно 13%, примерно 14% или примерно 15%. В конкретном варианте осуществления консистенция (%) кукурузного волокна составляет примерно 10%.
В некоторых вариантах осуществления реакционная смесь, полученная в результате первой экстракции, содержит примерно от 500 мл до 800 мл жидкой части и примерно от 500 г до 200 г твердой части (например, твердых отходов растительного материала). В некоторых вариантах осуществления отношение миллилитров жидкой части к граммам твердой части в реакционной смеси находится в диапазоне примерно от 1:1 мл:г до примерно 4:1 мл:г.
Любое каустическое основание или комбинации каустических оснований можно использовать в способах. Типичные каустические основания включают гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид лития, гидроксид рубидия, гидроксид цезия, гидроксид магния, гидроксид стронция, гидроксид бария, гидроксид кальция, их гидрат, оксид или комбинацию, но не ограничиваются ими. В вариантах осуществления по меньшей мере одно каустическое основание содержит или состоит по существу из гидроксида натрия. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одно каустическое основание не содержит гидроксид кальция.
Количество каустического основания, используемого в реакционной смеси, может
варьировать. Например, оно может быть определено, по меньшей мере отчасти, по необходимому результату. В вариантах осуществления каустическое основание присутствует в количестве примерно от 50 кг каустического основания на тонну сухого растительного материала (например, кукурузного волокна) до 250 кг каустического основания на тонну сухого растительного материала, например, примерно от 50 кг/тонну до 240 кг/тонну, примерно от 50 кг/тонну до 160 кг/тонну, примерно от 50 кг/тонну до 150 кг/тонну, примерно от 50 кг/тонну до 100 кг/тонну, примерно от 50 кг/тонну до 80 кг/тонну, примерно от 75 кг/тонну до 150 кг/тонну, примерно от 75 кг/тонну до 140 кг/тонну, примерно от 75 кг/тонну до 130 кг/тонну, примерно от 75 кг/тонну до 120 кг/тонну, примерно от 75 кг/тонну до 100 кг/тонну, примерно от 100 кг/тонну до 150 кг/тонну, или примерно от 120 кг/тонну до 150 кг/тонну. В вариантах осуществления примерно от 75 кг/тонну до 95 кг/тонну, или примерно 85 кг/на тонну применяют в реакционной смеси. В вариантах осуществления каустическим основанием является NaOH и присутствует в количестве примерно от 50 кг NaOH на тонну сухого растительного материала (например, кукурузного волокна) до 250 кг NaOH на тонну сухого растительного материала, или каустическим основанием является основание, иное чем NaOH, или смесь каустических оснований; и применяют молярный эквивалент каустического основания или смеси каустических оснований.
В вариантах осуществления способ включает добавление по меньшей мере одного
окислителя по меньшей мере на одном из этапов. В вариантах осуществления способ
включает добавление по меньшей мере одного окислителя на каждом этапе, где
добавляют новый или сухой растительный материал. В настоящих способах можно
использовать любой окислитель или комбинацию окислителей. В вариантах
осуществления окислитель содержит по меньшей мере одну перекись. Подходящие
перекиси включают неорганические перекиси и органические перекиси. Примеры
неорганических перекисей включают отбеливатель (гипохлорит натрия), перекись
водорода, перекись натрия, перборат натрия, перкарбонат натрия, персульфат натрия,
оксид цинка, перекись бария и перекись стронция, но не ограничиваются ими. Примеры
органических перекисей включают алкилгидропероксиды, арилгидропероксиды,
диалкилпероксиды, ацилпероксиды, полипероксиды, пероксиэфиры,
алкинилидинпероксиды, перкарбоновые кислоты и циклические пероксиды, но не ограничиваются ими.
Другие подходящие окислители или соединения, которые могут образовывать в реакции окисляющие вещества, включают озон, азотную кислоту, пероксидисерную кислоту, пероксимоносерную кислоту, хлорит, хлорат, перхлорат, гипохлорит, гипохлорит
натрия, гипохлорит кальция, соединения шестивалентного хрома (например, хромовые и двухромовые кислоты, триоксид хрома, пиридиния хлорхромат), перманганат, закись азота и нитрат калия.
В вариантах осуществления количество окислителя, используемого в реакционной смеси, может варьировать. Например, оно может быть определено, по крайней мере отчасти, по необходимому результату. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере на одном из этапов, где добавляют сухой или новый растительный материал, не добавляют окислителя. В некоторых вариантах осуществления в способе не используются окислители.
В вариантах осуществления окислитель присутствует в количестве примерно от 0,1 кг окислителя на тонну до 100 кг окислителя на тонну сухого нового растительного материала (например, кукурузного волокна), от 15 кг/т до примерно 100 кг/т, от 20 кг/т до примерно 60 кг/т, примерно от 20 кг/т до 50 кг/т, примерно от 20 кг/т до 40 кг/т, примерно от 20 кг/т до 30 кг/т, примерно от 30 кг/т до 50 кг/т, примерно от 30 кг/т до 40 кг/т или примерно от 40 кг/т до 50 кг/т. В вариантах осуществления окислитель представляет собой Н2О2 и присутствует в количестве примерно от 0,1 кг Н2О2 на тонну сухого растительного материала (например, кукурузного волокна) до 100 кг Н2О2 на тонну сухого растительного материала, или окислитель является иным окислителем, чем Н2О2, или смесью окислителей, и применяют молярный эквивалент окислителя или смеси окислителей.
В некоторых вариантах осуществления окислитель представляет собой перекись водорода и присутствует в количестве примерно от 0,1 кг/т, например, до примерно 100 кг/т сухого нового растительного материала (например, кукурузного волокна), от 15 кг/т до примерно 100 кг/т, от 20 кг/т до примерно 60 кг/т, примерно от 20 кг/т до 50 кг/т, примерно от 20 кг/т до 40 кг/т, примерно от 20 кг/т до 30 кг т, примерно от 30 кг/т до 50 кг/т, примерно от 30 кг/т до 40 кг/т или примерно от 40 кг/т до 50 кг/т. В вариантах осуществления в реакционной смеси используют примерно от 25 кг/т до 35 кг/т, или около 30 кг/т перекиси водорода.
В вариантах осуществления, когда готовят реакционную смесь (обычно суспензию), содержащую растительный материал, по меньшей мере одно каустическое основание, и при необходимости, по меньшей мере один окислитель, реакционную смесь нагревают. В вариантах осуществления способ разрушает растительный материал на его составные компоненты, такие как органические твердые вещества, включая гемицеллюлозу, лигнин, жирные кислоты и белки. В зависимости от источника растительного материала остаточный крахмал или другие твердые вещества могут также
присутствовать в органических твердых веществах.
В вариантах осуществления реакционная смесь может быть нагрета до температуры примерно от 25°С до 200°С, примерно от 25°С до 150°С, примерно от 25°С до 130°С, примерно от 25°С до 100°С, примерно от 25°С до 75°С, примерно от 25°С до 50°С, примерно от 50°С до 130°С, примерно от 50°С до 100°С, примерно от 50°С до 75°С, примерно от 75°С до 130°С, примерно от 75°С до 100°С и примерно от 100°С до 130°С. В вариантах осуществления реакционную смесь нагревают до температуры примерно от 70°С до 90°С, или примерно 80°С.
В вариантах осуществления реакцию проводят примерно при атмосферном давлении. В вариантах осуществления реакцию проводят под давлением, превышающим атмосферное давление.
В вариантах осуществления время, в течение которого нагревают реакционную смесь, может меняться и может определяться, например, температурой нагрева, типом и количеством растительного материала, каустического основания и/или окислителя. В вариантах осуществления реакционную смесь нагревают примерно от 15 минут до 72 часов, примерно от 15 минут до 36 часов, примерно от 15 минут до 24 часов, примерно от 15 минут до 12 часов, примерно от 15 минут до 6 часов, примерно от 15 минут до 3 часов, примерно от 1 часа до 36 часов, примерно от 1 часа до примерно 24 часов, примерно от 1 часа до 12 часов, примерно от 1 часа до 6 часов, примерно от 1 часа до 3 часов, примерно от 3 часов до 36 часов, примерно от 3 часов до 24 часов, примерно от 3 часов до 12 часов, примерно от 3 часов до 6 часов, примерно от 6 часов до 36 часов, примерно от 6 часов до 24 часов, примерно от 6 часов до 12 часов, примерно от 12 часов до 36 часов, примерно от 12 часов до 24 часов, или примерно от 24 часов до 36 часов. В частном варианте осуществления реакционную смесь нагревают в течение примерно от 30 минут до 4 часов или примерно 2 часов.
В некоторых вариантах осуществления реакционную смесь смешивают с помощью любого известного способа смешивания, например, взбалтывают, перемешивают и/или обрабатывают ультразвуком. В некоторых вариантах осуществления реакционную смесь не подвергают активному смешиванию, взбалтыванию, перемешиванию или обработке ультразвуком.
В вариантах осуществления после нагревания продукт реакции охлаждают, например, до температуры в диапазоне примерно от 20 до 25°С или примерно до комнатной температуры.
В вариантах осуществления продукт реакции содержит жидкую часть (называемую здесь "гемицеллюлозной композицией"), которая содержит большую часть
гемицеллюлозы, и твердую часть, содержащую отходы растительного материала (например, кукурузного волокна) и небольшое количество гемицеллюлозы. Жидкую часть можно отделить от твердой части любыми средствами или множеством средств для обеспечения гемицеллюлозной композиции, включая фильтрацию, такую как гравиметрическая, посредством фильтр-пресса, посредством горизонтальной пластины, трубчатая и вакуумная фильтрация; центрифугирование, такое с помощью горизонтальной декантерной центрифуги и с помощью высокоскоростного тарельчатого сепаратора; микрофильтрацию и ультрафильтрацию, но не ограничиваясь ими.
В вариантах осуществления гемицеллюлозная композиция является основной. В вариантах осуществления рН гемицеллюлозной композиции составляет примерно от 8 до 14, например, примерно от 8 до 10 или примерно от 10 до 12. В некоторых вариантах осуществления рН гемицеллюлозной композиции составляет примерно 8, примерно 9, примерно 10, примерно 11, примерно 12, примерно 13 или примерно 14.
В вариантах осуществления после удаления части отходов из твердого растительного материала по меньшей мере часть гемицеллюлозной композиции может быть перенесена на последующую экстракцию. В вариантах осуществления по меньшей мере часть гемицеллюлозной композиции объединяют с сухим или новым растительным материалом, по меньшей мере одним каустическим основанием, и при необходимости, по меньшей мере одним окислителем. Консистенция (%) растительного материала, количество каустического основания и количество окислителя, используемого во второй или последующей экстракции, могут быть такими же или отличаться от предыдущей экстракции. Аналогично, время реакции, температура нагрева, методика смешивания и методика разделения в каждой последующей экстракции могут быть такими же или отличаться от предыдущей экстракции. Опять же, по меньшей мере часть полученной гемицеллюлозной композиции может быть перенесена на дальнейшие последующие экстракции. Последний этап экстракции обеспечивает композицию, содержащую гемицеллюлозу, которая может быть использована в качестве депрессорной композиции.
Количество экстракций, выполненных в способе, описанном в настоящей заявке, может изменяться. Оно может быть определено, по меньшей мере частично, по необходимому результату. Каждая последовательная или последующая экстракция дает большее содержание гемицеллюлозы. Однако каждая экстракция может увеличить затраты реагентов, времени и потерю твердых веществ. Следует рассмотреть все аспекты стадий экстракции, чтобы определить необходимое количество этапов для способа. В вариантах осуществления настоящий способ включает по меньшей мере две стадии экстракции, причем одна экстракция характеризуется этапом объединения, реакции и
разделения, где некоторое количество или вся жидкая часть первой или начальной экстракции используется во второй или последующей экстракции, а вторая или последующая экстракция требует добавления нового или нерасщепленного растительного материала. Дальнейшие экстракции могут быть осуществлены при необходимости, при этом некоторое количество или вся жидкая часть предшествующей экстракции используется в последующей экстракции, а последующая экстракция требует добавления нового или нерасщепленного растительного материала. В вариантах осуществления настоящий способ включает по меньшей мере две экстракции, где одна экстракция характеризуется этапом объединения, реакции и разделения; при этом этап объединения включает добавление нового или нерасщепленного растительного материала в реакционную смесь. В некоторых вариантах осуществления способ включает по меньшей мере три экстракции, по меньшей мере четыре экстракции, по меньшей мере пять экстракций или по меньшей мере шесть экстракций.
В вариантах осуществления одна экстракция характеризуется этапом объединения, реакции и разделения; при этом этап объединения включает добавление нового или нерасщепленного растительного материала в реакционную смесь. Настоящий способ содержит несколько стадий экстракции, где последующая стадия может быть выполнена путем рециркуляции любой гемицеллюлозной композиции, полностью или частично, в любую экстракцию. В некоторых вариантах осуществления часть отходов твердого растительного материала (например, кукурузного волокна) промывают для получения гемицеллюлозной промытой композиции. Промывание может быть использовано для вытеснения дополнительной гемицеллюлозы из отходов твердых растительных материалов и увеличение содержания гемицеллюлозы в каждой экстракции. Любой подходящий растворитель можно использовать для процесса промывания. В одном варианте осуществления воду используют для промывания. В вариантах осуществления и гемицеллюлозную промытую композицию, и гемицеллюлозную композицию при необходимости одновременно переносят на следующую экстракцию или подвергают рециркуляции в ту же самую или предыдущую экстракцию.
В вариантах осуществления каждая экстракция независимо дает органические твердые вещества, содержащие гемицеллюлозу, лигнин, жирные кислоты и белки. В вариантах осуществления каждая экстракция независимо дает дополнительно примерно от 2 до 10 масс.% органических твердых веществ, включающих гемицеллюлозу, лигнин, жирные кислоты и белки, например, по меньшей мере примерно 3, по меньшей мере примерно 4, по меньшей мере примерно 5, по меньшей мере примерно 6, по меньшей мере примерно 7, по меньшей мере примерно 8, по меньшей мере примерно 9 или по меньшей
мере примерно 10 масс.% органических твердых веществ, содержащих гемицеллюлозу, лигнин, жирные кислоты и белки. В вариантах осуществления каждая экстракция дает примерно 7 масс.% органических твердых веществ, включающих гемицеллюлозу, лигнин, жирные кислоты и белки.
В вариантах осуществления гемицеллюлозная композиция от первой экстракции содержит примерно от 2 до 10 масс.% или примерно от 5 до 10 масс.% органических твердых веществ, включающих гемицеллюлозу, лигнин, жирные кислоты и белки. В вариантах осуществления гемицеллюлозная композиция от второй экстракции содержит примерно от 4 до 15 масс.% или примерно от 10 до примерно 15 масс.% органических твердых веществ, включающих гемицеллюлозу, лигнин, жирные кислоты и белки. В вариантах осуществления гемицеллюлозная композиция от третьей экстракции содержит примерно от 6 до 30 масс.% или примерно от 20 до 30 масс.% органических твердых веществ, включающих гемицеллюлозу, лигнин, жирные кислоты и белки. В вариантах осуществления гемицеллюлозная композиция от четвертой экстракции содержит примерно от 8 до 30 масс.% или примерно от 21 до 30 масс.% органических твердых веществ, включающих гемицеллюлозу, лигнин, жирные кислоты и белки. В некоторых вариантах осуществления гемицеллюлозная композиция от первой экстракции содержит примерно от 6 до 8 масс.% органических твердых веществ, включающих гемицеллюлозу, лигнин, жирные кислоты и белки. В некоторых вариантах осуществления гемицеллюлозная композиция от второй экстракции содержит примерно от 13 до 15 масс.% органических твердых веществ, включающих гемицеллюлозу, лигнин, жирные кислоты и белки. В некоторых вариантах осуществления гемицеллюлозная композиция от третьей экстракции содержит примерно от 20 до 22 масс.% органических твердых веществ, включающих гемицеллюлозу, лигнин, жирные кислоты и белки. В некоторых вариантах осуществления гемицеллюлозная композиция от четвертой экстракции содержит примерно от 24 до 26 масс.% органических твердых веществ, включающих гемицеллюлозу, лигнин, жирные кислоты и белки.
В вариантах осуществления гемицеллюлоза в гемицеллюлозной композиции или депрессорной композиции может иметь любую молекулярную массу, или смесь молекулярных масс, с тем условием, что депрессорная композиция обеспечивает подавление флотации необходимых минералов, а не подавление флотации связанной пустой породы. В вариантах осуществления средневесовая молекулярная масса гемицеллюлозы в композиции составляет примерно 100 кДа, примерно 200 кДа, примерно 300 кДа, примерно 400 кДа, или примерно 500 кДа.
В вариантах осуществления среднемассовая молекулярная масса гемицеллюлозы в
композиции находится в диапазоне примерно от 50 до 1 ООО ООО кДа, примерно от 100 до 500 000 кДа, примерно от 100 до 10 000 кДа, примерно от 100 до 1000 кДа, примерно от 100 до 600 кДа.
В одном варианте осуществления гемицеллюлозная композиция находится в форме жидкости. В другом варианте осуществления гемицеллюлозная композиция находится в форме геля. В более конкретном варианте осуществления гемицеллюлозная композиция находится в форме водорастворимого геля.
Депрессорные композиции
Гемицеллюлозные композиции, полученные в соответствии со способами, могут быть использованы в качестве депрессоров или депрессорных композиций, которые могут быть полезны при флотации минералов. В частности, депрессорные композиции эффективны при избирательном подавлении флотации необходимого минерала (минералов). В вариантах осуществления депрессорные композиции используют для усиления отделения железосодержащих минералов, таких как оксиды железа или железный порошок, от силикатной пустой породы путем дифференциального подавления флотации железосодержащих минералов по сравнению с силикатной пустой породой. Одна из проблем, связанных с отделением железосодержащих минералов от силикатной пустой породы, заключается в том, что железосодержащие минералы и силикаты имеют тенденцию всплывать при определенных условиях обработки. В вариантах осуществления описанные здесь депрессорные композиции могут быть использованы для изменения флотационных характеристик железосодержащих минералов относительно силикатной пустой породы с целью улучшения процесса разделения. В вариантах осуществления способ обогащения желаемого минерала из руды, содержащей желаемый минерал и пустую породу, включает осуществление процесса флотации в присутствии одного или нескольких собирающих агентов и одного или нескольких депрессоров, причем по меньшей мере один из одного или нескольких депрессоров содержит гемицеллюлозную композицию в соответствии с вариантами осуществления, описанными в настоящей заявке. В вариантах осуществления способ обогащения необходимого минерала из руды, содержащей необходимый минерал и пустую породу, включает осуществление процесса флотации в присутствии одного или нескольких собирающих агентов и одного или нескольких депрессоров, причем по меньшей мере один из одного или нескольких депрессоров включает гемицеллюлозную композицию, содержащую по меньшей мере около 20 масс.% органических твердых веществ, включая гемицеллюлозу, лигнин, жирные кислоты и белки, где средневесовая молекулярная масса гемицеллюлозы в композиции депрессора составляет примерно от 100 кДа до 600 кДа.
В вариантах осуществления депрессорная композиция включает гемицеллюлозную композицию, полученную в соответствии со способами, и при необходимости, растворитель. В вариантах осуществления растворитель может быть добавлен к гемицеллюлозной композиции, полученной в результате способов. Типичные депрессорные композиции получают способами, описанными в настоящей заявке. В вариантах осуществления растворителем является вода.
В одном варианте осуществления депрессорная композиция находится в форме жидкости. В другом варианте осуществления депрессорная композиция находится в форме геля. В еще одном варианте осуществления депрессорная композиция находится в форме твердого вещества. В более конкретном варианте осуществления депрессорная композиция находится в форме водорастворимого геля.
В вариантах осуществления депрессорная композиция может быть составлена для обеспечения достаточного количества депрессора для процесса флотации, то есть количества, достаточного для получения необходимого результата.
В вариантах осуществления депрессорная композиция может включать один или несколько депрессоров в дополнение к гемицеллюлозной композиции. Подходящие депрессоры включают: крахмал; крахмал, активированный обработкой щелочью; сложные эфиры целлюлозы, такие как карбоксиметилцеллюлоза и сульфометилцеллюлоза; простые эфиры целлюлозы, такие как метилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза и этилгидроксиэтилцеллюлоза; гидрофильные камеди, такие как аравийская камедь, камедь карайи, камедь трагаканта и камедь гхатти; альгинаты; производные крахмала, такие как карбоксиметилкрахмал и фосфатный крахмал; и их комбинации, но не ограничиваются ими.
В вариантах осуществления депрессорная композиция может также включать один или несколько агентов или модификаторов. Примеры таких агентов или модификаторов включают пенообразователи, активаторы, собирающие агенты, депрессоры, диспергирующие агенты, кислотные или основные добавки или любой другой агент, известный в данной области, но не ограничиваются ими.
В вариантах осуществления количество депрессорной композиции, которое должно использоваться, является таким, что подавляет флотацию необходимой минеральной руды или руд в необходимой или желаемой степени. Количество депрессорной композиции может быть определено, например, на основе ряда факторов, таких как необходимый минерал и пустая порода, подлежащие разделению, и условия процесса флотации. В вариантах осуществления количество депрессорной композиции, используемой в процессе флотации, составляет примерно от 0,01 до 1,5 кг или примерно от 0,2 до 0,7 кг
депрессорной композиции на метрическую тонну руды, подлежащей флотации. В вариантах осуществления удельный расход депрессорной композиции в процессах составляет примерно от 0,01 до 1,5 кг или примерно от 0,2 до 0,7 кг депрессорной композиции на метрическую тонну руды, подлежащей флотации.
Степень подавления, достигаемого с помощью депрессорной композиции, может быть количественно определена. Например, процент подавления может быть рассчитан путем измерения массового процента конкретного минерала или пустой породы, всплывающих при отсутствии какого-либо депрессора, и измерения массового процента того же минерала или породы, всплывающих в присутствии депрессора. Последнее значение вычитают из первого; разность делят на массовый процент для флотации без какого-либо депрессора; и это значение умножают на 100, чтобы получить процент подавления. В вариантах осуществления процент подавления может представлять собой любое количество, которое обеспечит необходимую или желаемую степень разделения, чтобы обеспечить отделение необходимых минералов от пустой породы. В вариантах осуществления использование примерного депрессора приводит к подавлению флотации необходимых минералов по меньшей мере примерно на 5%, примерно на 10% или примерно 12%. В вариантах осуществления использование депрессора приводит к подавлению флотации пустой породы менее чем примерно на 7,5% или примерно на 5%.
Обработка руды
В соответствии с вариантами осуществления в процессе флотации может быть использована описанная в настоящей заявке гемицеллюлоза или депрессорные композиции. Как обсуждалось выше, флотация является обычно используемым способом отделения или концентрирования необходимых минералов из руды, например, железа из таконита. В процессах флотации используются преимущества различий между гидрофобностью необходимых минералов и пустой породы для достижения разделения этих материалов. Такие различия могут быть увеличены с использованием сурфактантов и флотационных агентов, включая собирательные агенты и депрессоры (также называемые подавителями), но не ограничиваясь ими.
Как правило, способ флотации может включать стадии измельчения дробленой руды, классификации измельченной руды в воде, обработки классифицированной руды флотацией для концентрирования одного или нескольких минералов в пене, в то время как остальная часть минералов руды остается в водяной пульпе, и сбора минералов в пене и/или пульпе. Некоторые из этих этапов описаны более подробно ниже.
В вариантах осуществления процесс флотации включает отделение пустой породы от необходимого минерального концентрата путем всплывания пустой породы в пене и
извлечения необходимого минерального концентрата в качестве нижнего потока. В других вариантах осуществления процесс флотации включает отделение пустой породы от необходимого минерального концентрата путем инициирования осаждения пустой породы на дно машины (в виде нижнего потока) и извлечение необходимого минерального концентрата в виде верхнего продукта (пены). В вариантах осуществления процесс флотации включает отделение концентратов железа от диоксида кремния и других кремнеземных материалов путем флотации диоксида кремния и извлечения концентрата железа в виде нижнего потока.
В вариантах осуществления способ обогащения необходимого минерала из руды, содержащей необходимый минерал и пустую породу, включает осуществление процесса флотации в присутствии одного или нескольких собирающих агентов и одной или нескольких примерных гемицеллюлозных или примерных депрессорных композиций, описанных в настоящей заявке.
В вариантах осуществления необходимый минерал представляет собой железосодержащий минерал, такой как оксиды железа или порошок железа.
В вариантах осуществления способ обогащения железосодержащего минерала из руды, содержащей железосодержащий материал и силикатсодержащую пустую породу, включает осуществление процесса флотации в присутствии одного или нескольких собирающих агентов и одного или нескольких примерных гемицеллюлозных или примерных депрессорных композиций, описанных в настоящей заявке.
В вариантах осуществления процесс флотации представляет собой процесс обратной или инвертированной флотации, например, процесс обратной катионной флотации. В таких способах флотация необходимого минерала избирательно подавлена, по сравнению с флотацией пустой породы, чтобы облегчить отделение и извлечение необходимого минерала.
В вариантах осуществления процесс флотации представляет собой процесс прямой флотации, например, процесс катионной или анионной флотации.
В вариантах осуществления один или несколько депрессоров могут быть добавлены на любой стадии способа перед этапом флотации. В некоторых вариантах осуществления один или несколько депрессоров добавляют до или одновременно с добавлением собирающих агентов.
В способе различные агенты и модификаторы могут быть добавлены к руде, которая диспергирована в воде (флотационная пульпа), и воздух вводят в пульпу с образованием пены. Полученная пена содержит те материалы, которые не смачиваются и обладают аффинностью к пузырькам воздуха. Примеры таких агентов и модификаторов
включают пенообразователи, активаторы, собирающие агенты, депрессоры, диспергирующие агенты, кислотные или основные присадки или любой другой агент, известный в данной области техники, но не ограничиваются ими.
В вариантах осуществления собирающий агент или коллектор может быть добавлен к флотационной пульпе. Как правило, собирающие агенты могут формировать гидрофобный слой на данной минеральной поверхности во флотационной пульпе, что облегчает прикрепление гидрофобных частиц к воздушным пузырькам и извлечение таких частиц в пенный продукт. В способах может быть использован любой собирающий агент. Выбор коллектора может быть определен, по меньшей мере частично, по конкретной руде, подлежащей обработке, и по типу пустой породы, подлежащей удалению. Подходящие собирающие агенты известны специалистам в данной области техники. В вариантах осуществления изобретения собирающими агентами могут быть соединения, содержащие анионные группы, катионные группы или неионные группы. В некоторых вариантах осуществления собирающие агенты представляют собой сурфактанты, то есть вещества, содержащие гидрофильные и гидрофобные группы, связанные вместе. Определенные характеристики собирающего агента могут быть выбраны для обеспечения селективности и производительности, включая растворимость, критическую концентрацию мицеллообразования и длину углеродной цепи.
Примеры собирающих агентов включают соединения, содержащие кислород и азот, например соединения с аминогруппами. В вариантах осуществления собирающие агенты могут быть выбраны из группы, состоящей из эфиров аминов, например, эфиров первичных моноаминов и эфира первичного полиамина; алифатических С8-С20 аминов, например, алифатических аминов, полученных из различных нефтяных, животных и растительных масел, октиламина, дециламина, додециламина, тетрадециламина, гексадециламина, октадециламина, октадецениламина и октадекадиениламина; четвертичных аминов, например, додецилтриметиламмония хлорида, кокотриметиламмония хлорида и таллового триметиламмония сульфата; диаминов или смешанных аминов, например, таллового амина, гидрированного таллового амина, кокосового масла или кокоамина, соевого масла или соевого амина, амина таллового масла, амина канифоли, таллового диамина, коко-диамина, соевого диамина или диаминов таллового масла и тому подобного, и четвертичных аммонийных соединений, полученных из этих аминов; амидоаминов и имидазолинов, такие как соединения, полученные из реакции амина и жирной кислоты; и их комбинаций или их смесей. В варианте осуществления собирающий агент представляет собой эфирамин или смесь эфираминов.
Собирающие агенты могут быть частично или полностью нейтрализованы
минеральной или органической кислотой, такой как соляная кислота или уксусная кислота. Такая нейтрализация способствует диспергируемости в воде. В альтернативном варианте осуществления амин можно использовать в качестве свободного основания амина путем его растворения в большем объеме подходящего органического растворителя, такого как керосин, сосновое масло, спирт и тому подобное, перед использованием. Эти растворители иногда имеют нежелательные эффекты при флотации, такие как снижение селективности флотации или получение неконтролируемого вспенивания. Хотя эти собирающие агенты отличаются по структуре, они схожи в том, что они ионизированы в растворе с получением положительно заряженного органического иона.
В соответствии с вариантами осуществления количество собирающего агента может меняться в широких пределах. Это может быть определено, по меньшей мере отчасти, по необходимому результату. Количество собирающего агента может меняться. Например, его можно определить, по меньшей мере отчасти, исходя из содержания пустой породы в обрабатываемой руде. Например, руды с более высоким содержанием диоксида кремния могут требовать большего количества собирающих агентов. В вариантах осуществления в способе используют примерно от 0,01 до 2 фунтов, или примерно от 0,1 до 0,35 фунтов собирающего агента на тонну руды.
В вариантах осуществления в способе используют один тип собирающего агента. В вариантах осуществления в процессе используют два или более собирающих агентов.
В вариантах осуществления в способе используют один или несколько пенообразователей. Примерами пенообразователей являются гетерополярные органические соединения, которые уменьшают поверхностное натяжение за счет поглощения на границах раздела воздух-вода, и таким образом, способствуют образованию пузырьков и пены. Примерами пенообразователей являются метилизобутилкарбинол; спирты, имеющие 6-12 атомов углерода, которые при необходимости алкоксилированы этиленоксидом и/или пропиленоксидом; сосновое масло; крезиловая кислота; различные спирты и мыла. В вариантах осуществления обеспечивается примерно 0,001-0,2 фунтов пенообразователя на тонну руды.
В соответствии с вариантом осуществления, после завершения флотации получают обогащенный пустой породой флотат (пену), например, обогащенный силикатом флотат, и нижнюю фракцию, богатую целевым минералом (хвосты, нижнюю часть), например, железом.
В соответствии с вариантами осуществления перед этапом флотации можно выполнить один или несколько этапов для подготовки руды к флотации. Например, на
одном этапе способа руда может быть измельчена вместе с водой до необходимого размера частиц, например, до размера частиц примерно от 5 до 200 мкм. При необходимости кондиционеры, такие как гидроксид натрия и/или силикат натрия, могут быть добавлены в мельницу для измельчения неочищенной руды. В варианте осуществления достаточное количество воды добавляют к мельнице для получения суспензии, содержащей приблизительно 70% твердых веществ.
В способах измельченная руда может быть очищена от шлама. Например, руда может быть суспендирована в воде, а мелкий материал может быть очищен от шлама, например, путем фильтрации, осаждения, сифонирования или центрифугирования. В вариантах осуществления этап удаления шлама может быть повторен один или несколько раз.
В способах суспензия руда-вода может быть получена из очищенной от шлама руды, и один или несколько депрессоров в соответствии с вариантами осуществления могут быть добавлены в суспензию. В вариантах осуществления один или несколько депрессоров добавляют в количестве примерно от 10 до 1500 г на тонну руды. В вариантах осуществления рудно-водную суспензию переносят во флотационную машину, и один или несколько депрессоров добавляют к рудно-водной суспензии во флотационной машине.
В вариантах осуществления основание или щелочь могут быть добавлены для регуляции рН суспензии. Например, значение рН суспензии можно довести до рН в диапазоне примерно от 8 до 11 или примерно от 9 до 11, или примерно от 10 до 11. В некоторых вариантах осуществления рН доводят до значения примерно 10,5. В вариантах осуществления рН суспензии во флотационной машине поддерживают приблизительно от 8 до 11 для оптимального извлечения железа.
Согласно вариантам осуществления, на одном этапе процесса флотации можно добавить один или несколько собирающих агентов, например, после добавления одного или нескольких депрессоров и любых других технологических агентов.
В вариантах осуществления, когда все технологические агенты добавлены, смесь дополнительно кондиционируют или перемешивают в течение периода времени до проведения пенной флотации. При необходимости средство для регулирования пены может быть добавлено в удобном случае перед флотацией пены.
В вариантах осуществления способ флотации может быть выполнен на множестве этапов обработки флотацией. Например, способ флотации может быть выполнен в блоках флотации, содержащих множество сообщающихся машин последовательно, причем первая машина (машины) используется обычно для более грубой флотации, а
последующая машина (машины) используется для более чистой флотации. В вариантах осуществления каждая флотационная машина может представлять собой любое флотационное оборудование, включающее, например, флотационную машину лаборатории Denver и/или флотационную машину лаборатории Wemco Fagergren, в которой перемешивают суспензионную смесь и вводят воздух вблизи дна машины при необходимости.
В вариантах осуществления перед флотационной обработкой рудно-водная суспензия содержит примерно от 20 до 40 масс.% твердых веществ. Продолжительность процесса флотации может быть определена, например, на основе необходимого результата. В вариантах осуществления время флотационной обработки может составлять от 1 до 10 минут для каждого цикла. Время процесса флотации может меняться. Например, оно может быть определено на основе, по меньшей мере отчасти, содержания пустой породы, размера частиц обрабатываемой руды и/или количества задействованных флотационных машин.
В соответствии с вариантами осуществления, при более грубой флотационной обработке пустая порода может быть селективно отделена от руды и удалена с флотационной пеной. Необходимый минеральный концентрат из флотационной обработки удаляют в виде нижнего потока и выделяют в качестве более грубого концентрата. В вариантах осуществления концентрат необходимого минерала в более грубом концентрате, как установлено, содержит достаточно малое количество пустой породы, подходящее для практически любого необходимого использования.
В вариантах осуществления может быть дополнительно обработана флотационная пена, более грубый концентрат или и то, и другое. Например, в вариантах осуществления верхний поток или пена от более грубой флотации может быть перенесена в первую очистительную флотационную машину, где выполняется вторая флотационная обработка. Нижний поток из этой первой очистительной флотационной машины представляет собой минеральный концентрат, идентифицированный как первый очищенный промежуточный продукт, который обычно содержит больше пустой породы, чем более грубый концентрат, но значительно меньше пустой породы, чем исходная неочищенная руда. Верхний поток пены из первой очистительной машины может быть перенесен во вторую очистительную флотационную машину, где повторяют процедуру флотации и получают другой минеральный концентрат, который идентифицируется как второй очищенный промежуточный продукт. В вариантах осуществления очистку пенной флотацией повторяют один или несколько раз. Любые или все очищенные промежуточные продукты могут быть объединены с более грубым концентратом для получения обогащенного
концентрата минеральной руды. Степень, до которой более грубый концентрат объединяют с различными промежуточными фракциями, можно определять, например, на основе необходимого содержания минерала в готовом продукте, полученном из этой процедуры. В качестве альтернативного варианта осуществления очищенные промежуточные продукты могут быть повторно переработаны с помощью более грубой флотационной машины для дальнейшего обновления этих очищенных промежуточных продуктов.
Депрессорные композиции и способы, описанные в настоящей заявке, могут быть использованы для обеспечения более высокой селективности и необходимого извлечения минералов по сравнению с другими депрессорами при использовании во флотационных процессах. В вариантах осуществления минеральный концентрат, например, гематитовый концентрат, который получают посредством способов, соответствует требованиям для металлургической промышленности. В вариантах осуществления депрессорные композиции и способы можно использовать для максимизации извлечения железа с целью увеличения производства металлической шихты на единицу руды, что позволяет обеспечить увеличение производства и рентабельности.
Следующие примеры представлены только для иллюстративных целей и не предназначены для ограничения.
Примеры
Пример 1. Трехэтапная экстракция гемицеллюлозы из кукурузного волокна
Образцы кукурузного волокна получали в виде сухих хлопьев, которые измельчали в миксере Vitamix до 80%, пропуская через сито 35 меш (500 микрон).
На этапе 1 экстракции 300 г сухого кукурузного волокна разбавляли до 10% консистенции с (i) 85 кг NaOH на тонну сухого кукурузного волокна и (ii) 30 кг Н2О2 на тонну сухого кукурузного волокна. Загрузку обрабатывали при 80°С в течение двух часов при постоянном перемешивании примерно при 900 об./мин. Разделение обеспечивали посредством центрифугирования при 15,300 (примерно 10 000 об./мин для данного инструмента) в течение 30 минут.
Оценивали содержание твердых веществ, вязкость и удельную плотность жидкого продукта. Органические твердые вещества рассчитывали следующим образом.
TS = mcyxx 100% (1)
ГПобщ.
18 = т30лых 100% (2)
ГПобщ
OS = TS-IS (3)
TS является содержанием твердых веществ (масс.%); IS является содержанием неорганических твердых веществ (масс.%), OS является содержанием органических твердых веществ (масс.%); тсух является массой спустя 20 часов сушки при 105°С (г); ГПобщ является исходной массой влажного вещества (г); а т30лы является массой после сушки и сжигания при 900°С в течение 1 часа (г).
Процент экстракции рассчитывали следующим образом:
Экстракция, % = OS х mmoi (4)
mcF
При этом mmoi является исходной массой ШО в реакции (г); mcF является массой сухого кукурузного волокна (г). Величина определяет полное количество гемицеллюлозы, которое можно экстрагировать из кукурузного волокна в каждой серии. Значение mmoi учитывает всю воду, присутствующую в реакции, включая воду в кукурузном волокне и реагентах.
После разделения получали композицию, содержащую 5,54% гемицеллюлозы (790 г гемицеллюлозы). 5,54% гемицеллюлозную композицию направляли на стадию 2 обработки.
На стадии 2 добавляли 82 г сухого кукурузного волокна, 85 кг NaOH на тонну сухого кукурузного волокна и 30 кг Н2О2 на тонну сухого кукурузного волокна. Загрузку обрабатывали при 80°С в течение 2 часов при постоянном перемешивании примерно при 900 об./мин. Разделение проводили с центрифугой при 15,300 g в течение 30 минут. Вновь анализировали содержание твердых веществ, как на стадии 1. После разделения получали композицию, содержащую 12,17% гемицеллюлозы (430 г гемицеллюлозы). 12,17% гемицеллюлозную композицию направляли на стадию 3 обработки.
На стадии 3 добавляли 50 г сухого кукурузного волокна, 85 кг NaOH на тонну сухого кукурузного волокна и 30 кг Н2О2 на тонну сухого кукурузного волокна. Загрузку обрабатывали при 80°С в течение двух часов при постоянном перемешивании со скоростью приблизительно 900 об./мин. Разделение проводили с помощью центрифуги при 15,300 g в течение 30 минут. Содержание твердых веществ вновь анализировали. После разделения получали композицию, содержащую 18,25% гемицеллюлозы.
Иллюстрация трехступенчатой экстракции представлена на фиг. 1. На этой фиг. "Нет" означает "гемицеллюлозу", "Ext" означает "экстрагированный", "Ret" означает "удержанный", и "CFR" означает "остаток кукурузного волокна". На каждой стадии наблюдалось примерно одно и то же увеличение процента органических твердых веществ. Однако процент экстрагированной гемицеллюлозы уменьшался на каждом этапе. Количество гемицеллюлозы, потерянной с отходами, увеличилось примерно с 32% для
первых двух стадий до примерно 50% для последней стадии. Это уменьшение содержания твердого вещества может относиться к увеличению содержания сахара в растворе, что заставляет продукт прилипать к отходам кукурузного волокна. Потеря продукта может быть уменьшена путем включения дополнительной стадии промывания и фильтрации отходов каждой стадии экстракции, как показано на фиг. 2.
Пример 2. Физические свойства гемицеллюлозной композиции.
Вязкость продукта на стадии 1 примера 1 составила 30 сП. Когда содержание твердых веществ возрастало, вязкость экспоненциально повышалась (Таблица 1). Удельная плотность была связана с процентным содержанием твердых веществ в образцах.
Примерно 1 л образца железной руды отделяли из смешанного 5-галлонного ковша. Перед анализом доводили содержание твердых веществ до 30 масс.%. Флотационные анализы проводили в 1 л лабораторной флотационной машине Metso. Депрессор (гемицеллюлозную композицию, приготовленную в соответствии с примером 1) разбавляли до 1 масс.% раствора. Готовили также раствор собирателя амина (Tomamine DA-16) и раствор пенообразователя (MIBC) до 1 масс.%.
Депрессор, собиратель и пенообразователь добавляли в количестве 1500 г/тонну, 175 г/тонну и 60 г/тонну, соответственно, без регуляции рН. Также проводили базовый анализ без депрессора. Для каждого анализа суспензию постоянно перемешивали при 800 об./мин. Добавляли депрессор, и кондиционировали в течение пяти минут, затем одновременно добавляли собиратель и пенообразователь, и вводили воздух в перемешиваемую суспензию. Флотационные фракции собирали с 0,5; 1, 2 и 3-минутным интервалом. Четыре хвостовых фракции и концентрат сушили в конвекционной печи, пока изменение массы не составило 0,00 ± 0,02 г. Образцы анализировали посредством рентгеновской флуоресценции (XRF, Bruker Explorer S4) для определения содержания минералов. Рассчитывали исходные загрузочные концентрации на основе общего содержания минералов в каждой фракции.
Результаты флотационного анализа приведены в Таблице 2 и иллюстрированы на Фиг. 2. В целом, добавление гемицеллюлозного депрессора обеспечивало лучшее
разделение, по сравнению с базовым анализом. Депрессор, соответствующий гемицеллюлозной композиции с экстракции стадии 1, приводил к значению Отх. Si02 (%)/Потеря Fe (%) = 5,19. Отх. Si02 (%)/Потеря Fe (%) указывает количество диоксида кремния в пене по отношению к количеству диоксида кремния в исходной флотационной загрузке, разделенное на количество железа в пене по отношению к количеству железа в исходной флотационной загрузке. Депрессор, соответствующий гемицеллюлозной композиции на стадии 3, показал наилучшую производительность (Отх. S1O2 (%)/Потеря Fe (%) = 7,60).
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ приготовления гемицеллюлозной композиции или депрессорной
композиции, содержащей гемицеллюлозу, включающий:
(a) объединение нового или нерасщепленного растительного материала, содержащего гемицеллюлозу, по меньшей мере одного каустического основания и при необходимости, по меньшей мере одного окислителя с образованием первой реакционной смеси;
(b) реакцию первой реакционной смеси в течение времени, достаточного для образования первого продукта реакции, содержащего гемицеллюлозу, причем продукт реакции содержит жидкую часть и твердую часть;
с) отделение по меньшей мере некоторого количества жидкой части первого продукта реакции от твердой части первого продукта реакции с получением первой гемицеллюлозной композиции;
(d) объединение по меньшей мере части первой гемицеллюлозной композиции с новым или нерасщепленным растительным материалом, по меньшей мере одним каустическим основанием, и при необходимости по меньшей мере с одним окислителем для образования второй реакционной смеси;
(e) реакцию второй реакционной смеси в течение времени, достаточного для образования второго продукта реакции, содержащего гемицеллюлозу, причем продукт реакции содержит жидкую часть и твердую часть; и
(f) отделение по меньшей мере некоторого количества жидкой части второго продукта реакции от твердой части второго продукта реакции с получением второй гемицеллюлозной композиции или депрессорной композиции, содержащей гемицеллюлозу.
2. Способ по п.1, дополнительно включающий:
(g) объединение по меньшей мере части второй гемицеллюлозной композиции с новым или нерасщепленным растительным материалом, по меньшей мере одним каустическим основанием, и при необходимости по меньшей мере с одним окислителем, с образованием третьей реакционной смеси;
(h) реакцию третьей реакционной смеси в течение времени, достаточного для образования третьего продукта реакции, содержащего гемицеллюлозу; где продукт реакции содержит жидкую часть и твердую часть; и
(i) отделение по меньшей мере некоторого количества жидкой части третьего
продукта реакции от твердой части третьего продукта реакции с получением третьей
гемицеллюлозной композиции или депрессорной композиции, содержащей
гемицеллюлозу.
3. Способ по п.2, дополнительно включающий:
(j) объединение по меньшей мере части третьей гемицеллюлозной композиции с новым или нерасщепленным растительным материалом, по меньшей мере одним каустическим основанием, и при необходимости по меньшей мере с одним окислителем с образованием четвертой реакционной смеси;
(к) реакцию четвертой реакционной смеси в течение времени, достаточного для образования четвертого продукта реакции, содержащего гемицеллюлозу; где продукт реакции содержит жидкую часть и твердую часть; и
(1) отделение по меньшей мере некоторого количества жидкой части четвертого продукта реакции от твердой части четвертого продукта реакции с получением четвертой гемицеллюлозной композиции или депрессорной композиции, содержащей гемицеллюлозу.
4. Способ по любому из п.п.1-3, где новый или нерасщепленный растительный материал на этапах (a), (d), (g) и/или (j) содержит лигноцеллюлозную биомассу.
5. Способ по п.4, где лигноцеллюлозная биомасса получена из сельскохозяйственных отходов, древесины лиственных пород или травянистых культур.
6. Способ по любому из п.п.1-3, где новый или нерасщепленный растительный материал на этапах (a), (d), (g) и/или (j) является кукурузным волокном.
7. Способ по любому из п.п.1-3, где процентная консистенция растительного материала на этапах (a), (d), (g) и (j) составляет примерно от 5% до 50%.
8. Способ по любому из п.п.1-3, где каустическое основание на каждом из этапов (а),
(d) , (g) и/или (j) независимо выбрано из гидроксида натрия, гидроксида кальция, гидроксида калия, гидроксида лития, гидроксида рубидия, гидроксида цезия, гидроксида магния, гидроксида стронция, гидроксида бария, гидроксида кальция, их гидрата, их оксида, или их комбинации.
9. Способ по любому из п.п.1-3, где по меньшей мере один окислитель добавляют на каждом из этапов (a), (d), (g) и/или (j).
10. Способ по любому из п.п.1-3, где по меньшей мере один окислитель, добавленный на каждом из этапов (a), (d), (g) и/или (j), является перекисью.
11. Способ по любому из п.п.1-3, где по меньшей мере один из этапов (b), (е), (h) и (к) дополнительно включает нагревание реакционной смеси.
12. Способ по п. 11, где реакционную смесь по меньшей мере на одном из этапов (Ь),
(e) , (h) и (к) нагревают до температуры примерно от 25°С до 130°С.
13. Способ по любому из п.п.П или 12, где реакционную смесь по меньшей мере на
13.
одном из этапов (b), (е), (h) и (к) нагревают в течение примерно от 15 минут до 36 часов.
14. Способ по любому из п.п.1-3, где по меньшей мере один из этапов (b), (е), (h) и (к) дополнительно включает смешивание, взбалтывание, перемешивание или ультразвуковую обработку реакционной смеси.
15. Способ по любому из п.п.1-3, где первая гемицеллюлозная композиция на этапе (с) содержит примерно от 2 до 10 масс.% органических твердых веществ.
16. Способ по любому из п.п.1-3, где вторая гемицеллюлозная композиция или депрессорная композиция на этапе (f) содержит примерно от 4 до 15 масс.% органических твердых веществ.
17. Способ по любому из п.п.1-3, где третья гемицеллюлозная композиция или депрессорная композиция на этапе (i) содержит примерно от 6 до 30 масс.% органических твердых веществ.
18. Способ по любому из п.п.1-3, где четвертая гемицеллюлозная композиция или депрессорная композиция на этапе (1) содержит примерно от 8 до 30 масс.% органических твердых веществ.
19. Способ по любому из п.п.1-3, где этапы (d), (g) и (j) могут сопровождаться рециркуляцией гемицеллюлозной композиции в целом или частично.
20. Способ по п.1, дополнительно включающий промывание твердой части продукта реакции на этапах (с) и/или (f) водой для получения гемицеллюлозной промытой композиции.
21. Способ по п. 17, где по меньшей мере часть гемицеллюлозной промытой композиции объединяют с гемицеллюлозной композицией, новым или нерасщепленным растительным материалом, по меньшей мере одним каустическим основанием, и при необходимости, по меньшей мере одним окислителем на этапах (d) и/или (g).
22. Способ по любому из п.п.2 или 3, где третья гемицеллюлозная композиция на этапе (i) содержит по меньшей мере примерно 21 масс.% гемицеллюлозы.
23. Гемицеллюлозная композиция, приготовленная в соответствии со способом по любому из п.п.1-22.
24. Гемицеллюлозная композиция по п.23, где средневесовая молекулярная масса гемицеллюлозы в составе органических твердых веществ составляет примерно от 100 кДа до 600 кДа.
25. Гемицеллюлозная композиция, содержащая по меньшей мере примерно 20 масс.% органических твердых веществ, включая гемицеллюлозу, лигнин, жирные кислоты и белки, и растворитель, где средневесовая молекулярная масса гемицеллюлозы в композиции составляет примерно от 100 кДа до 600 кДа.
14.
26. Композиция по п.25, где растворитель содержит воду.
27. Композиция по п.25, где гемицеллюлоза получена из кукурузного волокна.
28. Способ обогащения необходимого минерала из руды, содержащей необходимый минерал и пустую породу, включающий проведение процесса флотации в присутствии одного или нескольких собирающих агентов и одного или нескольких депрессоров, где по меньшей мере один из одного или нескольких депрессоров включает гемицеллюлозную композицию по любому из п.п.23-27.
29. Способ обогащения необходимого минерала из руды, содержащей необходимый минерал и пустую породу, включающий проведение процесса флотации в присутствии одного или нескольких собирающих агентов и одного или нескольких депрессоров, где по меньшей мере один из одного или нескольких депрессоров включает гемицеллюлозную композицию, содержащую по меньшей мере примерно 20 масс.% органических твердых веществ, включая гемицеллюлозу, лигнин, жирные кислоты и белки, где средневесовая молекулярная масса гемицеллюлозы в депрессорной композиции составляет примерно от 100 кДа до 600 кДа.
30. Способ по любому из п.п.28 или 29, где необходимый минерал является железосодержащим минералом.
31. Способ по любому из п.п.28 или 29, где пустая порода содержит оксиды кремния, силикаты или кремнийсодержащие материалы.
32. Способ по любому из п.п.28 или 29, где способ флотации является способом обратной катионной флотации.
33. Способ по любому из п.п.28 или 29, где композиция включает растворитель.
34. Способ по п.ЗЗ, где растворитель является водой.
14.
Стадия 1, Экстракция
Стадия 2, Экстракция
Растительный материал, каустическое основание, окислитель (при необходимости),
растворитель (при необходимости)
Жидкая часть
Растительный материал, каустическое основание, окислитель (при необходимости),
растворитель (при необходимости)
Жидкая часть
Композиция (для последующих стадий)
промывание (необязательное)
Твердая часть
' Промытый остаток (при необходимости)
' ----- растительных материалов
промывание (необязательное)
Твердая часть
Промытый остаток (при необходимости)
Твердые отходы
Фиг. 1
105 г
го Q5
§ !
* i
I 90 V
CD г
с; I
m \
со г
Холостая проба Экстракция 1 стадии 1|рй> Экстракция 2 стадии
о.ш жоо 20.00 mm mm mm mm
Всплывший кремнезем, %
ФИГ. 2