EA 028307B1 20171130 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2017\PDF/028307 Полный текст описания [**] EA201391344 20120316 Регистрационный номер и дата заявки US2012/029418 Номер международной заявки (PCT) WO2012/125918 20120920 Номер публикации международной заявки (PCT) EAB1 Код вида документа [PDF] eab21711 Номер бюллетеня [**] СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ РАСХОДА ВОДНОЙ ДИСПЕРСИИ Название документа [8] C02F 1/52, [8] B01D 21/01, [8] C09D 11/023 Индексы МПК [US] Андерманн, мл. Лоуренс, [US] Пелтье Джеффри Хуберт, [US] Блюмель Майкл Дж., [DE] Броэхер Маркус Сведения об авторах [CH] СОЛЕНИС ТЕКНОЛОДЖИЗ КАЙМАН, Л.П. Сведения о патентообладателях [CH] СОЛЕНИС ТЕКНОЛОДЖИЗ КАЙМАН, Л.П. Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea000028307b*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Способ увеличения расхода водной дисперсии, включающий: a) добавление природного полимера декстрана, имеющего молекулярную массу Mw от 5000 до 40000000 и PDI от 1,0 до 10,0, к водной дисперсии, и b) затем добавление синтетического полимера, имеющего молекулярную массу Mw от 500000 до 25000000, к водной дисперсии, причем природный полимер и синтетический полимер добавляют в массовом соотношении от 4:1 до 1:4, в количестве, эффективном для увеличения расхода водной дисперсии.

2. Способ по п.1, в котором синтетический полимер выбирают из группы, состоящей из водорастворимых анионных полимеров, катионных полимеров, амфотерных полимеров, неионных полимеров и их смесей.

3. Способ по п.2, в котором в качестве синтетического полимера используют анионный полимер.

4. Способ по п.3, в котором анионный полимер выбирают из группы, состоящей из сополимеров, производных от 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, сополимеров акриловой кислоты и акриламида, гомополимеров акриловой кислоты, гомополимеров акриламида и их комбинаций.

5. Способ по п.3, в котором анионный полимер содержит сополимер акрилата натрия и акриламида или сополимер акриловой кислоты и акриламида.

6. Способ по п.3, в котором pH анионного полимера составляет от 5 до 10.

7. Способ по п.6, в котором Mw анионного полимера составляет от 500000 до 25000000.

8. Способ по п.1, в котором суммарное количество твердых веществ в водной дисперсии составляет от 25 до 2000 г/л.

9. Способ по п.8, в котором соотношение размеров твердых веществ составляет менее чем 1,0.

10. Способ по п.9, в котором основную часть твердых веществ по массе составляет руда, содержащая фосфат, медь, золото или другие минералы.

11. Способ по п.9, в котором основную часть твердых веществ по массе составляет пустая порода.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

1. Способ увеличения расхода водной дисперсии, включающий: a) добавление природного полимера декстрана, имеющего молекулярную массу Mw от 5000 до 40000000 и PDI от 1,0 до 10,0, к водной дисперсии, и b) затем добавление синтетического полимера, имеющего молекулярную массу Mw от 500000 до 25000000, к водной дисперсии, причем природный полимер и синтетический полимер добавляют в массовом соотношении от 4:1 до 1:4, в количестве, эффективном для увеличения расхода водной дисперсии.

2. Способ по п.1, в котором синтетический полимер выбирают из группы, состоящей из водорастворимых анионных полимеров, катионных полимеров, амфотерных полимеров, неионных полимеров и их смесей.

3. Способ по п.2, в котором в качестве синтетического полимера используют анионный полимер.

4. Способ по п.3, в котором анионный полимер выбирают из группы, состоящей из сополимеров, производных от 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, сополимеров акриловой кислоты и акриламида, гомополимеров акриловой кислоты, гомополимеров акриламида и их комбинаций.

5. Способ по п.3, в котором анионный полимер содержит сополимер акрилата натрия и акриламида или сополимер акриловой кислоты и акриламида.

6. Способ по п.3, в котором pH анионного полимера составляет от 5 до 10.

7. Способ по п.6, в котором Mw анионного полимера составляет от 500000 до 25000000.

8. Способ по п.1, в котором суммарное количество твердых веществ в водной дисперсии составляет от 25 до 2000 г/л.

9. Способ по п.8, в котором соотношение размеров твердых веществ составляет менее чем 1,0.

10. Способ по п.9, в котором основную часть твердых веществ по массе составляет руда, содержащая фосфат, медь, золото или другие минералы.

11. Способ по п.9, в котором основную часть твердых веществ по массе составляет пустая порода.


Евразийское 028307 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.11.30
(21) Номер заявки 201391344
(22) Дата подачи заявки 2012.03.16
(51) Int. Cl.
C02F1/52 (2006.01) B01D 21/01 (2006.01) C09D 11/023 (2014.01)
(54) СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ РАСХОДА ВОДНОЙ ДИСПЕРСИИ
(43) 2014.01.30
(86) PCT/US2012/029418
(87) WO 2012/125918 2012.09.20
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
СОЛЕНИС ТЕКНОЛОДЖИЗ КАЙМАН, Л.П. (CH)
(72) Изобретатель:
Андерманн, мл. Лоуренс, Пелтье Джеффри Хуберт, Блюмель Майкл Дж. (US), Броэхер Маркус (DE)
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU)
(56) US-A1-20100006510 US-A1-20050194292 US-A-5229277
(57) В изобретении представлен способ увеличения расхода водной дисперсии, включающий: a) добавление природного полимера декстрана, имеющего молекулярную массу Mw от 5000 до 40000000 и PDI от 1,0 до 10,0, к водной дисперсии, и b) затем добавление синтетического полимера, имеющего молекулярную массу Mw от 500000 до 25000000, к водной дисперсии, причем природный полимер и синтетический полимер добавляют в массовом соотношении от 4:1 до 1:4, в количестве, эффективном для увеличения расхода водной дисперсии. Основную часть твердых веществ по массе в водной дисперсии может составлять руда или пустая порода. Способ позволяет получать водные взвеси с более низким напряжением течения и приводит к более высоким скоростям течения в процессах горно-рудного производства для повышения эффективности, производительности и снижения энергетических затрат на перерабатывающих установках или аффинажных заводах.
Предпосылки изобретения Область изобретения
Способы увеличения расхода водной системы, включающие добавление природного полимера к водной системе, а затем добавление синтетического полимера к водной системе. Природный полимер может быть полисахаридом, таким как декстран.
Предшествующий уровень техники
При добыче ценных металлов и минералов в горной промышленности рудные тела обычно измельчают, диспергируют в водных растворах, обрабатывают агентами и подвергают обработке при различных условиях (температуре, pH, давлении, скорости сдвига). Целевым результатом горно-рудных работ является образование водных дисперсий, которые будут подвергаться отделению, разделению или очистке ценной части руды, независимо от того, является она металлом или минералом.
Водные дисперсии, которые являются результатом проведения горно-рудных работ, состоят из смесей воды, твердых веществ и других материалов. Примеры видов твердых веществ, обычно находящихся в водных дисперсиях от горно-рудных работ, включают минералы, металлы, оксиды металлов, сульфиды металлов, гидроксиды металлов, соли, органику и другие неорганические вещества. Водные дисперсии, в состав которых входят руды, концентраты, хвосты и т.п., которые могут содержать частицы, обладающие морфологиями, которые не способствуют быстрой седиментации или перекачиванию насосами, представляют особый интерес. Перекачиваемые насосами концентрированные водные дисперсии могут содержать ценные минералы, или металлы, или остатки отходов. Ценные ресурсы, находящиеся в таких водных дисперсиях, могут включать минералы (бокситы, латериты или сульфиды), металлы (такие как железо, неблагородные металлы, благородные металлы, легкие металлы и уран), уголь и т.п. Потоки отходов состоят из минералов пустой породы и других компонентов с малой ценностью или не обладающих ценностью.
Обычно водные дисперсии перерабатывают посредством обработки флоккулирующими или коагулирующими агентами, чтобы инициировать разделение твердой и жидкой фаз, которое концентрирует часть твердых веществ водной дисперсии в соответствующих процессах разделения, например центрифугированием, концентрированием, седиментацией, обезвоживанием, фильтрованием и т.п.
Разделения твердой и жидкой фаз, облегченные посредством применения коагулирующих и/или флоккулирующих агентов, требуют дальнейшего концентрирования водных дисперсий, чтобы уменьшить производственные издержки, связанные с транспортировкой, обжигом, отделением, выщелачиванием или хранением. Разделения твердой и жидкой фаз в настоящее время затруднены, поскольку рудные тела, которые сегодня обрабатывают, содержат более низкие концентрации ценных минералов и металлов и более высокие концентрации минералов пустой породы. Пустая порода содержит ту часть рудных тел, которая является непригодной для использования или имеет низкую ценность, и пустая порода типично состоит из тонких частиц неправильной формы. Разделения твердой и жидкой фаз ускоряют посредством применения синтетических или природных полимеров перед транспортированием водной дисперсии от места, где она найдена или образована, к оборудованию, где ее хранят, обжигают, разделяют или транспортируют. Вследствие размера и формы частиц пустой породы ее минералы более трудно агломерировать; поэтому требуются более высокие дозы флоккулянтов на базе синтетического или природного полимера, чтобы достигнуть тех же скоростей седиментации, необходимых для того, чтобы поддерживать желательные расходы при помоле. Еще более затруднительной транспортировку концентрированных водных дисперсий делает то, что химикаты, используемые для коагуляции или флоккулирования твердых веществ в водных дисперсиях, способствуют более высоким реологическим параметрам, таким как более высокая вязкость или более высокое напряжение течения концентрированных твердых веществ, и делают еще более трудным перекачивание твердых веществ насосом.
Применение флоккулянтов на базе высокомолекулярных синтетических полимеров придает более высокие реологические характеристики, делая перекачивание водных дисперсий насосом более трудным и, как следствие, негативно влияя на эксплуатационные расходы и рентабельность. Предпочтительно концентрированные водные дисперсии должны проявлять низкие напряжения течения, чтобы сделать возможным перекачивание насосом при низких пороговых уровнях энергии. Кроме того, концентрированные водные дисперсии должны обладать низкими вязкостями, что должно приводить к более высоким скоростям течения (расходам) в процессах горно-рудного производства для повышенной эффективности, производительности и более низких энергетических затрат на перерабатывающих установках или аффинажных заводах. Для того чтобы горно-рудные компании оставались рентабельными, имеется потребность в том, чтобы при горно-рудных операциях можно было эффективно перерабатывать концентрированные водные дисперсии за счет снижения реологических свойств субстратов.
Сущность изобретения
Изобретение относится к способу увеличения расхода водной дисперсии, который включает a) добавление природного полимера к водной дисперсии и b) затем добавление синтетического полимера к водной дисперсии. В частности, предложен способ увеличения расхода водной дисперсии, включающий: a) добавление природного полимера декстрана, имеющего молекулярную массу Mw от 5000 до 40000000 и PDI от 1,0 до 10,0, к водной дисперсии, и b) затем добавление синтетического полимера, имеющего
молекулярную массу Mw от 500000 до 25000000, к водной дисперсии, причем природный полимер и синтетический полимер добавляют в массовом соотношении от 4:1 до 1:4 в количестве, эффективном для увеличения расхода водной дисперсии. Предпочтительно синтетический полимер выбирают из группы, состоящей из водорастворимых анионных полимеров, катионных полимеров, амфотерных полимеров, неионных полимеров и их смесей, предпочтительнее в качестве синтетического полимера используют анионный полимер, а более предпочтительно анионный полимер выбирают из группы, состоящей из сополимеров, производных от 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, сополимеров акриловой кислоты и акриламида, гомополимеров акриловой кислоты, гомополимеров акриламида и их комбинаций. В частности, анионный полимер может содержать сополимер акрилата натрия и акриламида или сополимер акриловой кислоты и акриламида. При этом pH анионного полимера может составлять от 5 до 10, a Mw анионного полимера может составлять от 500000 до 25000000. Предпочтительно суммарное количество твердых веществ в водной дисперсии составляет от 25 до 2000 г/л, а соотношение размеров твердых веществ составляет менее чем 1,0. Более предпочтительно основную часть твердых веществ по массе составляет руда, содержащая фосфат, медь, золото или другие минералы, или же основную часть твердых веществ по массе составляет пустая порода.
При применении указанного способа было обнаружено, что напряжение течения водной дисперсии уменьшалось. Уменьшение напряжения течения водной дисперсии важно потому, что водные взвеси с более низким напряжением течения могут транспортироваться по трубопроводам и другому оборудованию более быстро и эффективно, что приводит к увеличенной производительности и экономии энергии. Способ имеет особое значение, поскольку напряжение течения уменьшается без оказания отрицательного влияния на скорость седиментации или уплотнение твердых веществ в водной дисперсии. Следствием этого является то, что количество флоккулирующего агента, необходимое для способствования седиментации твердых веществ, может быть уменьшено, посредством чего экономятся расходы на флоккулирующий агент. Данный способ особенно применим, когда водная дисперсия содержит большие количества пустой породы и/или когда частицы твердых веществ в водной дисперсии являются тонкодисперсными и/или имеют неправильные формы.
Представленные ниже определения и аббревиатуры будут иметь следующие смысловые значения и толкования, как изложено в этом описании, включая чертежи и примеры.
AA будет означать и относиться к акриловой кислоте.
AM будет означать и относиться к акриламиду.
AMPS будет означать и относиться к 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоте.
Соотношение размеров определяется отношением минимального к максимальному диаметру Фере-та при измерении рентгенодифракционным методом. Соотношение размеров является показателем удлинения и сферичности частицы, при этом сферичность частицы обратно пропорциональна соотношению размеров.
Mn представляет собой среднечисловую молекулярную массу при ее определении методом анализа SEC-MALLS.
Mw представляет собой среднемассовую молекулярную массу при ее определении методом анализа
SEC-MALLS.
MALLS будет означать и относиться к рассеиванию лазерного излучения с кратными углами.
SEC-MALLS будет означать и относиться к методу эксклюзионной хроматографии с применением MALLS для определения Mw и Mn.
PDI будет означать и относиться к индексу полидисперсности, который является мерой распределения молекулярной массы в данном образце полимера и равен Mw, деленной на среднечисловую молекулярную массу (Mn), который представляет распределение молекул с различными молекулярными массами.
Па представляет собой паскали, единицу измерения давления.
Полисахарид A будет означать и относиться к декстрану, имеющему Mw <50000.
Полисахарид B будет означать и относиться к декстрану, имеющему Mw 713000.
Полисахарид C будет означать и относиться к декстрану, имеющему Mw 2150000.
Полисахарид D будет означать и относиться к декстрану, имеющему Mw 4370000.
Полисахарид E будет означать и относиться к декстрану, имеющему Mw 8870000.
Полисахарид F будет означать и относиться к декстрану, имеющему Mw 9860000.
Синтетический полимер A представляет собой анионный сополимер, доступный под торговым наименованием PRAESTOL(r) 2640 от компании Ashland Inc., г. Уилмингтон, шт. Делавэр, США ("Ashland"), Mw которого составляет примерно 1270000, который получен свободнорадикальной полимеризацией AA и AM, при условии, что молярное отношение AA к AM составляет примерно 2:3.
Синтетический полимер B представляет собой анионный сополимер, доступный под торговым наименованием FLOMIN(r) AL80EH от компании SNF Floerger, г. Андрезье, Франция, Mw которого составляет примерно 1760000, который получен свободнорадикальной полимеризацией AA и AM, при условии, что молярное отношение AA к AM составляет примерно 4:1.
Синтетический полимер C представляет собой анионный сополимер, доступный под торговым наименованием PRAESTOL(r) 2740 от компании Ashland, Mw которого составляет примерно 1080000, который получен свободнорадикальной полимеризацией AA и AMPS, при условии, что молярное отношение AA к AMPS составляет примерно 5:1.
Синтетический полимер D представляет собой анионный сополимер, Photafloc 1143.5, доступный от компании Neutron Products, Inc., г. Дикерсон, шт. Мэриленд, США, который получен свободноради-кальной полимеризацией AM и AMPS, при условии, что молярное отношение AM к AMPS составляет примерно 4:1.
Напряжение течения означает и относится к количеству энергии, требующейся для начала перемещения твердых веществ при измерении реологических свойств с применением крыльчатки.
Описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой график, показывающий влияние отношения содержания полисахарида к содержанию синтетического полимера на напряжение течения водной дисперсии, содержащей фосфатную руду, в которой были использованы полисахарид и синтетический полимер.
Фиг. 2 представляет собой столбчатую диаграмму, показывающую, каким образом на напряжение течения влияет порядок добавления полисахарида и синтетического полимера в водную дисперсию, содержащую медные хвосты.
Фиг. 3 представляет собой график, показывающий, каким образом на расход влияет добавление полисахарида и синтетического полимера в водную дисперсию, содержащую фосфатную руду.
Подробное описание изобретения
Среди природных полимеров, которые могут быть использованы в способе, можно указать полисахариды, такие как картофельный крахмал, ксантановые смолы, гуаровые смолы, декстран, производные целлюлозы и гликозаминогликаны, а также лигносульфонаты.
Предпочтительно природный полимер, используемый в данном изобретении, является полисахаридом - декстраном. Декстран обычно доступен от различных поставщиков, включая Dextran Products Limited, г. Торонто, пр. Онтарио, Канада и USB Corp., г. Кливленд, шт. Огайо, США. Обычно используемый в качестве полисахарида декстран имеет Mw от примерно 5000 до примерно 40000000, предпочтительно от примерно 50000 до примерно 25000000, а более предпочтительно от примерно 200000 до примерно 10000000. Обычно PDI полисахарида составляет от примерно 1,0 до примерно 10,0, более типично от примерно 1,1 до примерно 9,0, а наиболее типично от примерно 1,2 до примерно 8,0. Обычным специалистам в данных областях после чтения этого описания будет понятно, что предусмотрены все интервалы и величины в пределах этих явно указанных интервалов.
Синтетические полимеры, которые могут быть использованы в способе, включают водорастворимые анионные, катионные, неионные полимеры и амфотерные полимеры. Для цели этого изобретения синтетический полимер будет включать сополимеры и тройные сополимеры, а также гомополимеры. Обычно используемый синтетический полимер имеет Mw от примерно 500000 до примерно 25000000, предпочтительно от примерно 750000 до примерно 20000000, а более предпочтительно от примерно 1000000 до примерно 18000000. Синтетические полимеры могут быть линейными, разветвленными или сшитыми. Обычным специалистам в данных областях после чтения этого описания будет понятно, что предусмотрены все интервалы и величины в пределах этих явно указанных интервалов.
Неионные полимеры включают полимеры, образовавшиеся из одного или более водорастворимых этиленненасыщенных неионных мономеров, например акриламида, метакриламида, гидроксиэтилакри-лата и N-винилпирролидона, предпочтительно акриламида. Неионные полимеры также включают алкок-силированные многофункциональные спирты.
Катионные полимеры образованы из одного или более этиленненасыщенных катионных мономеров, необязательно с одним или более из указанных выше неионных мономеров. Катионный полимер может также быть амфотерным, при условии, что имеется преобладающе больше катионных групп, чем анионных групп. Катионные мономеры включают диалкиламиноалкил(мет)акрилаты, диалкиламиноал-кил(мет)акриламиды, включая их кислотно-аддитивные соли четвертичного аммония, хлорид диаллил-диметиламмония. Типичные катионные мономеры включают метилхлоридные четвертичные аммониевые соли диметиламиноэтилакрилата и диметиламиноэтилметакрилата. Особый интерес представляют сополимер акриламида с метилхлоридными четвертичными аммониевыми солями диметиламиноэтилак-рилата (ADAME); сополимер акриламида и хлорида акриламидопропилтриметиламмония (АРТАС); сополимер акриламида и хлорида акрилолоксиэтилтриметиламмония (АЕТАС) и сополимер эпихлоргид-рина и диметиламина.
Анионные полимеры образованы из одного или более этиленненасыщенных анионных мономеров или смеси одного или более анионных мономеров с одним или более из указанных выше неионных мономеров. Анионные мономеры включают акриловую кислоту, метакриловую кислоту, малеиновую кислоты, кротоновую кислоту, итаконовую кислоту, винилсульфоновую кислоту, аллилсульфоновую кислоту, 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновую кислоту (AMPS), акриламид, их смеси и их соли.
Особый интерес представляют сополимеры и/или тройные сополимеры мономеров, выбранных из группы, состоящей из акриламида, 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты (AMPS), акрило
вой кислоты и (мет)акриловой кислоты. Например, анионный полимер может быть выбран из группы, состоящей из сополимеров, производных от 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, сополимеров акриловой кислоты и акриламида, гомополимеров акриловой кислоты, гомополимеров акрила-мида и их комбинаций. Обычно в качестве анионного полимера используют сополимер акрилата натрия и акриламида и сополимер акриловой кислоты и акриламида.
В определенных сегментах горной промышленности, где имеет место приблизительный интервал pH между примерно 5 и примерно 10, особый интерес представляют сополимеры AMPS и акриламида, в которых мольный процент AMPS составляет от примерно 10 мол.% до примерно 25 мол.%, и тройные сополимеры AMPS, акриламида и акриловой кислоты, в которых мольный процент AMPS составляет от примерно 10 мол.% до примерно 30 мол.%, мольный процент акриламида составляет от примерно 40 мол.% до примерно 60 мол.%, а мольный процент акриловой кислоты составляет от примерно 20 мол.% до примерно 40 мол.%. В других обстоятельствах особый интерес представляют гомополимеры акриловой кислоты или сополимеры акриловой кислоты и акриламида.
Синтетический полимер может быть получен полимеризацией водорастворимого мономера или смеси водорастворимых мономеров в соответствии со способами, хорошо известными в данной области. Водорастворимые мономеры обычно являются водорастворимыми мономерами или смесью водорастворимых мономеров, которые обладают растворимостью в воде по меньшей мере 5 г в 100 мл воды.
Природный полимер первым добавляют к водной дисперсии, а за этим следует добавление к водной дисперсии синтетического полимера. Хотя это не критично, синтетический полимер обычно добавляют к водной дисперсии в пределах минуты или даже секунд, после того как к водной дисперсии добавлен природный полимер.
Количество природного полимера, требующееся для того, чтобы способствовать более низким реологическим свойствам, таким как напряжение течения или вязкость, будет зависеть от характерных свойств природного полимера, морфологии частиц в водной дисперсии и концентрации водной дисперсии во время разделения твердой и жидкой фаз. Массовое отношение природного полимера к синтетическому полимеру является отношением, которое эффективным образом уменьшает напряжение течения водной дисперсии, и обычно представляет собой отношение, которое составляет от примерно 4:1 до примерно 1:4, и типично находится в интервале от примерно 0,10:1,0 до примерно 1,0:1,0, предпочтительно от примерно 0,25:1,0 до примерно 0,75:1,0, а более предпочтительно от примерно 0,25:1,0 до примерно 0,50:1,0. Общее количество природного полимера и синтетического полимера, используемых для обработки водной системы, варьируется в широких интервалах, однако обычно находится в интервале от примерно 1,0 до примерно 1000 г на метрическую тонну обрабатываемой водной системы, предпочтительно от примерно 5,0 до примерно 500 г на метрическую тонну, а более предпочтительно от примерно 10,0 до примерно 100 г на метрическую тонну.
Суммарное количество твердых веществ, находящихся в водной дисперсии, может варьироваться в широких интервалах, однако обычно находится в интервале от примерно 25 г/л до примерно 2000 г/л, например от примерно 50 до 2000 г/л. Способ особенно применим для снижения напряжения течения водной дисперсии, где соотношение размеров твердых веществ составляет менее чем примерно 1,0, еще в большей степени когда соотношение размеров составляет менее чем примерно 0,5, и/или твердые вещества в водной дисперсии содержат значительное количество пустой породы.
Примеры
Во всех примерах, если не указано иное, в качестве природного полимера использовали полисахарид декстран, а в качестве синтетических полимеров - анионные сополимеры. В каждой группе примеров сравнительный пример выполняли при использовании лишь синтетического полимера, т.е. природный полимер не использовали. Величины Mw у полисахаридов определяли по анализам SEC-MALLS.
Если не указано иное, напряжение течения испытуемой водной дисперсии определяли добавлением 1000 мл водной дисперсии в измерительный цилиндр, где ее первоначально обрабатывали добавлением природного полимера к водной дисперсии, утрамбовывая природный полимер в дисперсию три раза с помощью плунжера, имеющего перфорированные отверстия. Затем к водной дисперсии добавляли синтетический полимер с применением такого же метода смешивания и числа трамбовок.
Скорость, с которой происходило разделение твердой и жидкой фаз, устанавливали посредством запуска таймера в тот момент времени, когда граница раздела твердое-жидкость достигала отметки 1000 мл в измерительном цилиндре, и затем регистрировали время, при котором граница раздела твердое-жидкость достигала каждых следующих 50 мл ниже до отметки 700 мл. Скорость седиментации вычисляли вычитанием времени, зарегистрированного при отметке 900 мл, из времени, зарегистрированного при отметке 700 мл.
Величину уплотнения регистрировали по прохождении 18 ч. Последующие измерения напряжения течения выполняли после отметки 24 ч. Для того чтобы приготовить образцы для анализа, жидкость сливали сифоном из 1000-миллилитровых измерительных цилиндров до тех пор, пока в цилиндрах не оставались лишь концентрированные твердые вещества.
Результирующие шламы количественно переносили в лабораторные стаканы соответствующего размера. Шламам в лабораторных стаканах предоставляли возможность выстаивания в течение дополни
тельных 4 ч перед проведением измерений напряжения течения.
Напряжение течения (в Па) измеряли с помощью реометра Brookfield HBDVIII Ultra или реометра Brookfield RVDVIII Ultra с применением лопастных шпинделей. Испытываемую водную дисперсию помещали в лабораторный стакан соответствующего размера для используемого лопастного шпинделя. Выбор шпинделя или реометра зависел от величины интервала измеряемого напряжения течения. Лопастной шпиндель опускали в водную дисперсию до первичной метки лопастного шпинделя. Использовали программное обеспечение RHEOCALC(r) для вычисления напряжения течения с применением модели Бингама или модели Кассона там, где указано.
Описания полисахаридов, используемых в примерах, представлены в табл. I.
Примеры 1-3 и сравнительный пример А.
Эти примеры иллюстрируют применение представленных в табл. I полисахаридов с синтетическим полимером (синтетическим полимером B) для того, чтобы концентрировать твердые вещества водной дисперсии, содержащие глиноземные хвосты, известные в алюминиевой промышленности как красный шлам, и определить их влияние на напряжение течения концентрированной водной дисперсии. В сравнительном примере A для обработки полимером использовали лишь синтетический полимер B.
В этих примерах первыми добавляли полисахариды - декстраны с различной молекулярной массой с последующим добавлением синтетического полимера B, анионного сополимера. Количество твердых веществ в водной дисперсии составляло 50 г/л. Содержание декстрана плюс синтетического полимера В в примерах находилось в интервалах от 250 до 400 г/т при постоянном содержании синтетического полимера 200 г/т. Используемые декстраны и процентное содержание декстрана по отношению к синтетическому полимеру B представлены в табл. II. Затем измеряли величины напряжения течения водных дисперсий, и результаты также представлены в табл. II.
Золотоносны й концентрат
180
Полисахарид D
плюс Синтетический полимер А
419,7
410,4
400,8
Медные хвосты
Синтетический полимер А
239,3
Медные хвосты
Полисахарид В
плюс Синтетический полимер А
197,1
261,6
254,7
Медные хвосты
Полисахарид С
плюс Синтетический полимер А
186,9
361,5
248
Медные хвосты
Полисахарид D
плюс Синтетический полимер А
212
216
177,1
Медные хвосты
Полисахарид Е
плюс Синтетический полимер А
252,9
232,8
196,5
Медные хвосты
198
Синтетический полимер С
537,9
Медные хвосты
198
Полисахарид В
плюс Синтетический полимер С
543,2
206,3
729,6
Медные хвосты
198
Полисахарид С
плюс Синтетический полимер С
1427
214,5
298
Медные хвосты
198
Полисахарид D
плюс Синтетический полимер С
426,2
470,4
371,4
Медные хвосты
Синтетический полимер А (1)
3,1
Медные хвосты
Полисахарид В
плюс Синтетический полимер А (2)
1,14
Медные хвосты
Синтетический полимер А плюс Полисахарид В (2, 3)
2,28
Примечания.
(1) Величина напряжения течения является средней для двух образцов.
(2) Величины напряжения течения были рассчитаны с помощью модели Кассона.
(3) Синтетический полимер добавлен перед полисахаридом.
Данные в табл. II демонстрируют, что величины напряжения течения для водных дисперсий, содержащих глиноземные хвосты, уменьшались, когда декстран был использован совместно с синтетическим полимером B. Данные показывают, что напряжение течения уменьшалось по мере увеличения пропорции содержания полисахарида к содержанию синтетического полимера до оптимального отношения. Данные также показывают, что напряжение течения уменьшено, если отношение полисахарида к синтетическому полимеру B было меньше или равно примерно 1:2 для полисахаридов A и D, и напряжение течения уменьшено, если отношение полисахарида к синтетическому полимеру B было меньше или равно примерно 1:4 для полисахарида F. Кроме того, данные предполагают, что полисахариды с более низкой молекулярной массой требуют более низких содержаний, чтобы достигать более низких величин напряжения течения.
Примеры 4-6 и сравнительный пример B.
Примеры 4-6 и сравнительный пример B проводили с применением водной дисперсии, содержащей фосфатную руду. В этих примерах первыми добавляли полисахариды - декстраны с различной молекулярной массой с последующим добавлением синтетического полимера A, анионного сополимера. Количество твердых веществ в водной дисперсии составляло 130 г/л, а содержание декстрана плюс синтетического полимера A в примерах составляло в интервале от 77 до 108 г/т при постоянном содержании синтетического полимера 62 г/т. Используемые декстраны и процентное содержание декстрана по отношению к синтетическому полимеру A представлены в табл. II. Затем измеряли величины напряжения течения водных дисперсий, и результаты также представлены в табл. II и на фиг. 1.
Данные в табл. II демонстрируют, что величины напряжения течения для водных дисперсий, содержащих фосфатную руду, уменьшены, когда декстран был использован совместно с синтетическим полимером A. Данные показывают, что напряжение течения уменьшалось по мере увеличения пропорции содержания полисахарида к содержанию синтетического полимера до оптимального отношения. Данные показывают, что напряжение течения уменьшено, если отношение полисахарида к синтетическому полимеру A было меньше или равно примерно 1:4 для полисахаридов B и C, и напряжение течения уменьшено, если отношение полисахарида к синтетическому полимеру A было больше или равно
примерно 1:4 для полисахарида D. Кроме того, данные также предполагают, что полисахаридам с более низкой молекулярной массой требуются более низкие содержания, чтобы достигать более низких величин напряжения течения.
Примеры 7-9 и сравнительный пример C.
Примеры 7-9 и сравнительный пример C проводили с применением водной дисперсии, содержащей золото, сульфиды, углеродистые минералы и другие материалы. Количество твердых веществ в водной дисперсии составляло 180 г/л, а содержание декстрана плюс синтетического полимера A в примерах находилось в интервале от 17 до 35 г/т при содержании синтетического полимера, остающемся постоянным на 12 г/т. Используемые декстраны и процентное содержание декстрана по отношению к синтетическому полимеру A представлены в табл. II. Затем измеряли величины напряжения течения водных дисперсий, и результаты также представлены в табл. II.
Данные в табл. II демонстрируют, что величины напряжения течения для водных дисперсий, содержащих золотоносный концентрат, уменьшены, когда декстран был использован совместно с синтетическим полимером A. Данные показывают, что напряжение течения уменьшается наиболее значительно, если отношение полисахарида к синтетическому полимеру A меньше или равно примерно 1:2 для полисахарида. Данные показывают, что напряжение течения для водной дисперсии, содержащей золотосодержащую руду, уменьшается, если декстран используют совместно с синтетическим полимером A. Кроме того, данные также предполагают, что полисахариды с более низкой молекулярной массой требуют более низких содержаний, чтобы достигать более низких величин напряжения течения.
Примеры 10-13 и сравнительный пример D.
Примеры 10-13 и сравнительный пример D проводили с применением водной дисперсии, содержащей медь, сульфиды, хвосты и другие материалы. Кроме того, также был испытан полисахарид E. Количество твердых веществ в водной дисперсии составляло 90 г/л, а содержание декстрана плюс синтетического полимера А в примерах находилось в интервале от примерно 21 до 34 г/т при содержании синтетического полимера, остающемся постоянным на 17 г/т. Используемые декстраны и процентное содержание декстрана по отношению к синтетическому полимеру A представлены в табл. II. Затем измеряли величины напряжения течения водных дисперсий, и результаты также представлены в табл. II.
Данные в табл. II демонстрируют, что напряжение течения для водной дисперсии, содержащей медные хвосты и другие материалы, уменьшено, когда декстран был использован совместно с синтетическим полимером A. Данные показывают, что напряжение течения уменьшается, если отношение полисахарида к синтетическому полимеру A меньше или равно примерно 2:3 для полисахарида B, C и D. Кроме того, данные предполагают, что полисахариды с более низкой молекулярной массой требуют более низких содержаний, чтобы достигать более низких величин напряжения течения.
Примеры 14-16 и сравнительный пример E.
Примеры 14-16 и сравнительный пример E проводили с применением водной дисперсии, содержащей медь, сульфиды, хвосты и другие материалы. Количество твердых веществ в водной дисперсии составляло 198 г/л, а содержание декстрана плюс синтетического полимера С в примерах находилось в интервале от 18 до 27 г/т при содержании синтетического полимера, остающемся постоянным на 14 г/т. Используемые декстраны и массовый процент содержания декстрана и синтетического полимера C (доля содержания) представлены в табл. II. Затем измеряли напряжение течения водной дисперсии, и результаты также представлены в табл. II.
Данные в табл. II демонстрируют, что напряжение течения для водных дисперсий, содержащей медные хвосты и другие материалы, уменьшено, когда декстран был использован совместно с синтетическим полимером C. Данные показывают, что напряжение течения уменьшается, если отношение полисахарида к синтетическому полимеру C меньше или равно примерно 2:3 для полисахарида B, C и D.
Примеры 1-16 иллюстрируют, что величина напряжения течения, проявляемая водной дисперсией, уменьшается посредством добавления декстрана к водной дисперсии с последующим добавлением анионного сополимера, особенно для определенных природных полимеров с подходящей Mw и для конкретных массовых отношений природного полимера к синтетическому полимеру. Это открытие важно, поскольку снижение напряжения течения водной дисперсии означает, что начальная энергия, требующаяся для начала перекачивания дисперсии насосом, уменьшается. Снижение напряжения течения приводит к экономии затрат и увеличенным расходам, когда водную дисперсию прокачивают насосом по трубам, которые транспортируют водную дисперсию к тому оборудованию, где ценные ресурсы отделяются от твердых веществ водной дисперсии, и когда водную дисперсию прокачивают насосом через оборудование, применяемое для отделения ценных ресурсов от твердых веществ в водной дисперсии. Это может быть выполнено без существенного увеличения скорости седиментации твердых веществ в водной дисперсии.
Пример 17 и сравнительные примеры F и G.
Для примера 17 процедуру примеров 10-13 повторяли при использовании водной дисперсии, содержащей медь, сульфиды, хвосты и другие материалы. Однако в сравнительном примере F использовали лишь синтетический полимер A, а в сравнительном примере G порядок добавления изменяли на противоположный, т.е. синтетический полимер добавляли перед природным полимером. Количество твер
дых веществ в водной дисперсии составляло 59 г/л. Содержание декстрана плюс синтетического полимера А в примерах остается постоянным на 34 г/т при содержании синтетического полимера, остающемся постоянным на 17 г/т. Затем измеряли величины напряжения течения водных дисперсий, и результаты представлены в табл. II.
Данные в табл. II демонстрируют, что величины напряжения течения для водных дисперсий, содержащих медные хвосты и другие материалы, уменьшены, когда декстран был использован совместно с синтетическим полимером A. Фиг. 2 показывает, что напряжение течения уменьшается, если полисахарид добавляют первым, с последующим добавлением синтетического полимера.
Сравнительные примеры H, I, J и K.
Процедуру примера 1 повторяли при использовании водной дисперсии, содержащей глиноземные хвосты, красный шлам и другие материалы, однако использовали лишь синтетический полимер B, чтобы определить влияние на напряжение течения, если не был использован природный полимер. Количество твердых веществ в водной дисперсии составляло примерно 50 г/л, а содержание синтетического полимера B в примерах находилось в интервале от 54 до 200 г/т. Затем измеряли напряжение течения водной дисперсии, и результаты представлены в табл. III.
Данные в табл. III демонстрируют, что величины напряжения течения для водных дисперсий, содержащих глиноземные хвосты и другие материалы, увеличивались, когда увеличивали содержание синтетического полимера B. Это является прямой противоположностью всем предыдущим примерам, в которых природный полимер добавляли первым с последующим добавлением синтетического полимера.
Примеры 18-19 и сравнительный пример L.
Примеры 18-19 и сравнительный пример L проводили с применением водной дисперсии, содержащей фосфатную руду. В этих примерах первыми добавляли полисахариды - декстраны с различной молекулярной массой с последующим добавлением синтетического полимера D, анионного сополимера. Количество твердых веществ в водной дисперсии составляло 1099 г/л, а содержание декстрана плюс синтетического полимера D в примерах находилось в интервале от 50 до 75 г/т при постоянном содержании синтетического полимера 100 г/т. Используемый декстран и процентное содержание декстрана по отношению к синтетическому полимеру C представлены в табл. IV. Затем измеряли величины расхода водных дисперсий при заданных потенциалах насоса, и результаты также представлены в табл. IV и на фиг.
Данные в табл. IV демонстрируют, что величины расхода материала для водных дисперсий, содержащих фосфатную руду, увеличены, когда декстран был использован совместно с синтетическим полимером D. Данные показывают, что расход увеличивался по мере увеличения пропорции содержания полисахарида к содержанию синтетического полимера.
Синтетический полимер D
Полисахарид С плюс Синтетический полимер D
250
2,7
Полисахарид С плюс Синтетический полимер D
312
2,8
Полисахарид С плюс Синтетический полимер D
390
3,1
Полисахарид С плюс Синтетический полимер D
437
3,7
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ увеличения расхода водной дисперсии, включающий:
a) добавление природного полимера декстрана, имеющего молекулярную массу Mw от 5000 до 40000000 и PDI от 1,0 до 10,0, к водной дисперсии, и
b) затем добавление синтетического полимера, имеющего молекулярную массу Mw от 500000 до 25000000, к водной дисперсии, причем природный полимер и синтетический полимер добавляют в массовом соотношении от 4:1 до 1:4, в количестве, эффективном для увеличения расхода водной дисперсии.
2. Способ по п.1, в котором синтетический полимер выбирают из группы, состоящей из водорастворимых анионных полимеров, катионных полимеров, амфотерных полимеров, неионных полимеров и их смесей.
3. Способ по п.2, в котором в качестве синтетического полимера используют анионный полимер.
4. Способ по п.3, в котором анионный полимер выбирают из группы, состоящей из сополимеров, производных от 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, сополимеров акриловой кислоты и акриламида, гомополимеров акриловой кислоты, гомополимеров акриламида и их комбинаций.
5. Способ по п.3, в котором анионный полимер содержит сополимер акрилата натрия и акриламида или сополимер акриловой кислоты и акриламида.
6. Способ по п.3, в котором pH анионного полимера составляет от 5 до 10.
7. Способ по п.6, в котором Mw анионного полимера составляет от 500000 до 25000000.
8. Способ по п.1, в котором суммарное количество твердых веществ в водной дисперсии составляет от 25 до 2000 г/л.
9. Способ по п.8, в котором соотношение размеров твердых веществ составляет менее чем 1,0.
10. Способ по п.9, в котором основную часть твердых веществ по массе составляет руда, содержащая фосфат, медь, золото или другие минералы.
11. Способ по п.9, в котором основную часть твердых веществ по массе составляет пустая порода.
Взвесь фосфатной руды Напряжение течения в зависимости от содержания полисахарида в процентах от содержания Синтетического полимера
п? 130 граммов на литр исходных твердых веществ - Полисахариды В, С и D
Е- Синтетический полимер А
Фиг. 1
к 12о7- 1
Взвесь медных хвостов
Полисахарид В, затем Синтетический полимер А
Тип полимера / Порядок добавления
Порядок добавления комбинаций полимеров 59 г/л исходных твердых веществ
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
028307
- 1 -
(19)
028307
- 1 -
(19)
028307
- 1 -
(19)
028307
- 4 -
028307
- 10 -