CN110022983A - 用于泡沫浮选的官能化硅氧烷 - Google Patents

用于泡沫浮选的官能化硅氧烷 Download PDF

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Abstract

描述了用于泡沫浮选分离的改进的鼓泡组合物、使用它们的方法及其用途。该组合物适用于含有超细颗粒的微粒材料的泡沫浮选，并且非常适合于精细粉碎的贫(低品位)矿石的泡沫浮选分离。鼓泡组合物包含官能化硅氧烷，其含有适合于矿石中的精选矿或脉石的化学性质的官能团。组合物的鼓泡改善了精选矿的回收率和纯度。描述了适用于含有二氧化硅和/或硅酸盐杂质的铁矿石的泡沫浮选的鼓泡组合物和官能化硅氧烷。还公开了适用于含硫化合物如硫化物的矿石的泡沫浮选的鼓泡组合物和官能化硅氧烷。

Description

用于泡沫浮选的官能化硅氧烷
本发明涉及用于泡沫浮选的改进方法和组合物，特别是用于将精选矿与尤其需要精细粉碎的矿石分离。
背景技术
本发明涉及用于改善泡沫浮选选矿过程的有效性的新方法和组合物。在选矿过程中，使用具有/不具有化学品的机械过程将在微粒材料的混合物中共存的两种或更多种材料彼此分离。通常，材料中的一种，精选矿比其它材料，脉石更有价值或更理想。
选矿的一种形式是泡沫浮选分离。在泡沫浮选分离中，将颗粒材料与水(或另一种溶剂或溶剂混合物)和一些化学品(例如促集剂、调节剂、降压剂和/或活化剂)浆化，添加这些化学品以选择性地使目标颗粒疏水而其它是亲水的或疏水性较差。如果需要，然后用起泡剂(发泡剂)掺杂浆料并鼓泡以形成气泡，所述气泡从带有疏水颗粒的浆料中上升，并在鼓泡的浆料上方形成泡沫层。然后可以将泡沫层沉积在流槽上。疏水性较差的材料留在浆料中。
浮选分离过程的两种常见形式是直接浮选和反向浮选。在直接浮选过程中，泡沫包括精选矿或精矿，而在反向浮选过程中，泡沫包括脉石或尾矿。在任一过程中浮选的目的是从尽可能高浓度的微粒材料中分离和回收尽可能多的精选矿，然后使其可用于进一步的下游加工步骤。在泡沫浮选中，使包括浆料的鼓泡组合物鼓泡以形成泡沫层和鼓泡的浆料。在直接泡沫浮选中，泡沫层包括浓缩的精选矿(精矿)，并且鼓泡的浆料包括尾矿(浓缩的脉石)。在反向泡沫浮选中，泡沫层包括尾矿，并且鼓泡的浆料包括浓缩的精选矿。在直接泡沫浮选中，泡沫比脉石包含更多的精选矿，并且尾矿包含比精选矿更多的脉石。在反向泡沫浮选中，泡沫比精选矿包含更多的脉石，并且尾矿包含比脉石更多的精选矿。
泡沫浮选分离可以用于从固体(如煤矿的成分)分离固体，以及从固体分离液体或半固体(如从油砂分离沥青)。
浮选分离的先决条件是释放颗粒。因此，为了浮选矿物矿石，经常需要粉碎(通过如干磨、湿磨等技术研磨固体)以释放矿物。如此广泛的研磨或粉碎导致大比例的超细颗粒(小于10μm)。这种超细颗粒、精细粉碎的颗粒材料的存在代表了泡沫浮选的挑战。超细颗粒对常规浮选过程的反应很差。与高品位矿石的情况相比，劣质矿石通常含有较少的在矿石中更广泛地散布的精选矿，因此需要比高品位矿石的情况更多地粉碎贫矿石以释放矿物，并且产生更多的超细颗粒。因此，贫矿石的浮选分离仍然更具挑战性。
提供用于泡沫浮选(包括反向泡沫浮选)的改进的方法和/或组合物将是有利的，可以在现有的泡沫浮选设备中实施所述方法和/或组合物，用于从矿石分离精选矿。提供可以用于从含有超细颗粒的材料浓缩精选矿的改进方法和/或组合物将是有利的。特别有利的是提供这样的方法和/或组合物，其显示出对于贫矿石的改善的回收率和改进的精选矿品位。
发明内容
在实施方案中，提供了一种用于泡沫浮选的鼓泡组合物，该鼓泡组合物包含：(i)介质；(ii)包含精选矿和脉石的矿石；和(iii)一种或多种具有式(I)的官能化硅氧烷
其中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的每一种的R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10R11和R12的每一个独立地选自：直链烷基、支链烷基、脂环族烷基、芳基、烷芳基、烷氧基、羟烷基、羟烷氧基、烷氧基烷基、烷基醚、羟基化多元醇、和–(CH2)b–A，其中b是0-20的整数，条件是R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12中的至少一个是–(CH2)b-A，其中n是0到700，j是0到700，m是0到700，条件是总和[n+j+m]是1-2100，并且其中A是选自氨基、巯基、胺、铵基、硫醇、羧酸酯、硫酸酯、磺酸酯、异羟肟酸酯、磺基琥珀酸酯、磺基琥珀酰胺酸酯、膦酸酯、磷酸酯、黄原酸酯、甲酸黄原酸酯、二硫代次膦酸酯、三硫代碳酸酯、二硫代磷酸酯、噻唑、硫化物、二硫化物和肟的部分。在一些实施方案中，一种或多种官能化硅氧烷中的每一种的A分别选自–NH2、-CH(CH3)CH2NHCH2CH3、-NH(CH2)2NH2、-O-(CH2)3NH(CH2)3NH2、–NH3 +、-CH(CH3)CH2NH2 +CH2CH3、-NH2 +(CH2)2NH3 +和-O-(CH2)3NH2 +(CH2)3NH3 +且矿石包含二氧化硅和/或硅酸盐。在一些这样的实施方案中，鼓泡组合物还包含选自伯胺、仲胺、叔胺、伯铵化合物、仲铵化合物、叔铵化合物、季铵化合物及其任何组合的另外的促集剂。在实施方案中，所述另外的促集剂包括异十三烷氧基丙基-1,3-二氨基丙烷、由其组成或基本上由其组成。
在其它实施方案中，一种或多种官能化硅氧烷中的每一种的A各自选自巯基、硫醇、黄原酸酯、甲酸黄原酸酯、二硫代次膦酸酯、三硫代碳酸酯、二硫代磷酸酯、噻唑、硫化物、二硫化物及其任何组合；并且矿石包含一种或多种金属硫化物矿物。在一些这样的实施方案中，鼓泡组合物还包含选自硫醇、黄原酸酯、甲酸黄原酸酯、二硫代次膦酸酯、三硫代碳酸酯、二硫代磷酸酯、噻唑、硫化物、二硫化物及其任何组合的另外的促集剂。
在实施方案中，提供了一种用于泡沫浮选的鼓泡组合物，该鼓泡组合物包含：(i)介质；(ii)矿石；和(iii)选自以下的一种或多种官能化硅氧烷
或其共轭酸，或其共轭酸，或其共轭酸，或其共轭酸，或其共轭酸，或其共轭酸，或其共轭酸，或其共轭酸，或其共轭酸，或其共轭酸，及其任何组合。在一些这样的实施方案中，矿石包含二氧化硅和/或硅酸盐。在一些这样的实施方案中，鼓泡组合物还包含选自伯胺、仲胺、叔胺、伯铵化合物、仲铵化合物、叔铵化合物、季铵化合物及其任何组合的另外的促集剂。在实施方案中，所述另外的促集剂包括异十三烷氧基丙基-1,3-二氨基丙烷、由其组成或基本上由其组成。
在实施方案中，提供了一种泡沫浮选方法，包括鼓泡本文所述的任何鼓泡组合物以产生泡沫和鼓泡的浆料，其中泡沫包含精矿，鼓泡的浆料包含尾矿，或泡沫包含尾矿和鼓泡的浆料包含精矿；并且从尾矿中分离出至少一些精矿。在实施方案中，该方法还包括粉碎地面材料以获得矿石；加入所述介质以制成浆料；向浆料中加入包含一种或多种官能化硅氧烷的官能化硅氧烷组合物，以形成鼓泡组合物。
在实施方案中，提供了本文所述的任何鼓泡组合物在通过泡沫浮选进行矿石选矿中的用途。
附图说明
图1显示了对于促集剂异C13醚二胺和实施例的配方A，精矿中回收的铁的百分比与除去的二氧化硅的百分比的关系图。
图2显示了对于促集剂异C13醚二胺和实施例的配方B、配方C、配方D和配方E，精矿中回收的铁的百分比与除去的二氧化硅的百分比的关系图。
图3显示了对于促集剂异C13醚二胺和实施例的配方F和配方G，精矿中回收的铁的百分比与除去的二氧化硅的百分比的关系图。
具体实施方式
尽管本公开提供优选实施方案的参考，但所属领域的技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式及细节上作出改变。各种实施方案的参考不在此限制所附的权利要求书的范围。额外地，此说明书中阐述的任何实施例不旨在是限制性的，且仅仅阐述了所附权利要求的许多可能实施方案中的一些。
定义
除非另有定义，否则本文所使用的所有技术术语和科学术语具有与本领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。在有冲突的情况下，将以本文件，包含定义为准。
如本文所用，术语“包括”、“包含”、“具有”、“具有”“可以”、“含有”以及其变体旨在是开放式过渡型短语、术语或单词，不排除额外行为或结构的可能性。除非上下文明确地另外指明，否则单数形式“一”、“和”和“所述”包含复数指代物。本公开也考虑“包括”、“由本文呈现的实施方案或元件组成”和“基本上由本文呈现的实施方案或元件组成”的其它实施方案，无论是否明确地指出。
如本文所用，术语“任选的”或“任选地”是指随后描述的事件或情况可能但不必发生，并且那个描述包含事件或情况发生的实例和事件或情况不发生的实例。
如本文所用，在描述本公开的实施例中采用的修饰例如组合物中的成分的量、浓度、体积、工艺温度、工艺时间、产量、流动速率、压力和类似值，以及其范围的术语“约”，是指可以例如通过用于制备化合物、组合物、浓缩物或使用配制品的典型测量和处理程序；通过在这些程序中的疏忽性错误；通过起始材料或用于进行所述方法的成分的制造、来源或纯度的差异，以及类似接近的考虑发生的数字量的变化。术语“约”还涵盖由于配制品的老化而与特定起始浓度或混合物不同的量，以及由于混合或加工配制品而与特定起始浓度或混合物不同的量。在通过术语“约”修饰的情况下，所附权利要求书包含这些量的等效物。进一步，除非上下文具体限制，否则其中“约”用于描述值的范围，例如“约1到5”或“约1到约5”引用是指“1到5”和“约1到约5”和“1到约5”和“约1到5”。
如本文所用，“矿石(ore)”是指通过挖掘获得的具有经济价值的任何固体地下材料，如采石、露天采矿或坑采矿：“矿石”在本文中被解释为不仅包含岩石、矿物和矿物聚集体，所述矿物聚集体含有元素和/或化学复合形式的一种或多种金属，而且包含煤和其它固体的地下物质。
如本文所用，“微粒(particulate)”或“微粒材料”是指多个颗粒。如本文所用，“颗粒(particle)”是指离散的固体物体，其可归因于物理化学性质，例如体积或质量。在实施方案中，微粒或微粒材料包含至少一个通过激光衍射测量的粒度为10nm至5mm的颗粒。在实施方案中，通过动态光散射测量，微粒材料包含至少一个粒度为0.3nm至8μm的颗粒。在实施方案中，通过激光衍射测量，微粒材料的平均粒度为10nm至5mm。在实施方案中，通过动态光散射测量，微粒材料具有0.3nm至8μm的平均粒度。在实施方案中，通过动态光散射测量包含粒度小于10μm的颗粒的微粒材料在本文中称为“超细颗粒”。在实施方案中，通过动态光散射测量平均粒度小于10μm的微粒材料在本文中称为“超细颗粒”。
如本文所用，“粉碎”是指粉化、粉碎、研磨或以其它方式减小颗粒的尺寸或微粒材料的平均粒度。
如本文所用，“精矿(concentrate)”是指其中精选矿已经通过泡沫浮选过程被浓缩的矿石。该精矿包括在鼓泡之前具有比鼓泡组合物中的矿石更高浓度的精选矿的矿石。
如本文所用，“尾矿(tailing)”是指其中脉石已经通过泡沫浮选过程被浓缩的矿石。在鼓泡之前，尾矿具有比鼓泡组合物中的矿石更高的脉石浓度。
如本文所用，“浆料”是指包含液体介质和矿石的组合物，其中矿石的颗粒分散和/或悬浮在介质中，并且其中组合物排除或基本上不包括促集剂和官能化硅氧烷。在实施方案中，液体介质基本上由水组成。
如本文所用，术语“鼓泡组合物”是指包含矿石、官能化硅氧烷和液体介质的组合物。这种组合物具有液体表面并且包括介质中的浆料。在鼓泡之后，这种组合物包括液体表面处的泡沫和鼓泡的浆料。在直接泡沫浮选中，泡沫包括精矿，并且鼓泡的浆料包括尾矿。在反向泡沫浮选中，泡沫包括尾矿，并且鼓泡的浆料包括精矿。
如本文所用，“鼓泡”、“鼓泡的”或“鼓泡”是指将气体引入鼓泡组合物中，用于产生在液体内向上迁移的多个气泡的目的。在实施方案中，气体是空气。
如本文所用，“鼓泡的组合物”是指通过鼓泡该鼓泡组合物产生的组合物。鼓泡的组合物包含液体表面的泡沫。
如本文所用，“鼓泡的浆料”是指除泡沫外的鼓泡的组合物。
如本文所用，“促集剂”是指选择性地粘附在鼓泡组合物中的目标颗粒的材料，并且在鼓泡期间增加目标颗粒与气泡的粘附。
如本文所用，“官能化硅氧烷”是具有含硅氧烷的疏水骨架和侧链或末端的官能团的分子。
如本文所用，“发泡剂”或“起泡剂”是指降低水的表面张力并且能够在鼓泡该鼓泡组合物时在表面处形成稳定泡沫的物质组合物。
讨论
虽然以下描述了优选的方法和材料，但是与本文所述的那些类似或相当的方法和材料可以用于本发明的实施或测试中。本文提及的所有出版物、专利申请、专利和其它参考通过引用以其整体并入。本文公开的材料、方法和实例仅是说明性的而不旨在是限制性的。
申请人已经发现了用于泡沫浮选的改进的方法和组合物，其可以在现有的泡沫浮选装置中实施，用于在包含超细颗粒、由超细颗粒组成或基本上由超细颗粒组成的颗粒材料内分离精选矿和脉石。该方法和组合物可有效地将精选矿与贫瘠矿石分开，同时提高精选矿的回收率和品位。此外，申请人的方法和组合物适用于各种矿石。
在实施方案中，提供了官能化硅氧烷，其改善了细碎粉矿的浆料的泡沫浮选。在实施方案中，官能化硅氧烷选择性地使目标颗粒聚集和/或凝结成更大的聚集体和/或更大的颗粒。
在分离矿石时，需要对矿石进行精细粉碎以释放精选矿。然而，所得的超细颗粒不太适合泡沫浮选。对于含有较小的精选矿与脉石比例的贫瘠矿石来说，这尤其严重。申请人已经解决了这个问题。
在实施方案中，官能化的硅氧烷选择性地促进目标颗粒的凝结和/或附聚，导致更大的更易于使用泡沫浮选分离的颗粒。在大多数这样的实施方案中，官能化的硅氧烷还充当目标材料的有效促集剂。在一些非限制性实例中，在一些这样的实施方案中，矿石是铁矿石，其包含基本上由一种或多种铁化合物组成的精选矿和脉石，所述脉石包含二氧化硅和/或硅酸盐、由二氧化硅和/或硅酸盐组成、或基本上由二氧化硅和/或硅酸盐组成在此类实施方案中，官能化硅氧烷包含一个或多个胺基或铵基。官能化的硅氧烷聚集和/或凝结包含二氧化硅和/或硅酸盐、由二氧化硅和/或硅酸盐组成或基本上由二氧化硅和/或硅酸盐组成的颗粒，并用作二氧化硅和/或硅酸盐的促集剂，通过鼓泡包含介质、胺官能化的硅氧烷和铁矿石的颗粒的鼓泡组合物，该官能化的硅氧烷促进二氧化硅和/或硅酸盐作为泡沫的分离-二氧化硅和/或硅酸盐被收集在泡沫中，并且一种或多种铁化合物(精选矿)在浆料中浓缩，在其中产生精矿。这种过程称为反向泡沫浮选。
在另一个不同的非限制性实例中，在一些实施方案中，矿石是硫化物矿石，其包含基本上由一种或多种硫化合物组成的精选矿。在此类实施方案中，官能化硅氧烷包含一个或多个含硫官能团。官能化的硅氧烷聚集和/或凝结精选矿的颗粒，该精选矿包含、由或基本上由一种或多种硫化物矿物组成，并且充当一种或多种精选矿的颗粒的促集剂。官能化硅氧烷有助于在方法中分离一种或多种硫化物矿物作为精矿，所述方法包括：鼓泡包含介质、硫官能化硅氧烷和包含一种或多种硫化物矿物的矿石颗粒的鼓泡组合物-精矿收集在泡沫中和一种或多种硫化物矿物质在其中浓缩。这种过程称为直接泡沫浮选。
因此，在实施方案中，提供了一种鼓泡组合物，其包含官能化的硅氧烷、介质和包含目标颗粒和非目标颗粒的微粒材料，其中当用气体鼓泡所述鼓泡组合物以产生鼓泡的组合物时，所述官能化的硅氧烷选择性地将目标颗粒聚集和/或凝结成更大的目标颗粒并充当其促集剂，所述鼓泡的组合物包括具有表面的鼓泡的浆料和在其表面处的泡沫，并且其中气体将至少一些较大的目标颗粒携带到泡沫，以及所述较大的目标颗粒在其中浓缩，并且其中非目标颗粒在鼓泡的浆料中浓缩。在一些实施方案中，目标颗粒包含精选矿、由精选矿组成或基本上由精选矿组成，并且非目标颗粒包含、由或基本上由脉石组成。在其他实施方案中，目标颗粒包含、由或基本上由脉石组成，并且非目标颗粒包含、由或基本上由精矿组成。
第一实施方案
在第一实施方案中，提供了一种用于泡沫浮选的鼓泡组合物，其包含、由或基本上由介质、包含精选矿和脉石的矿石和一种或多种具有式(I)的官能化硅氧烷组成
其中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的每一种的R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10R11和R12的每一个独立地选自：直链烷基、支链烷基、脂环族烷基、芳基、烷芳基、烷氧基、芳氧基、羟烷基、羟烷氧基、烷氧基烷基、烷基醚、羟基化多元醇、和–(CH2)b–A，其中b是0-20的整数，条件是所述一种或多种官能化硅氧烷中的每一种的R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12中的至少一个是–(CH2)b-A，其中n是0到700，j是0到700，m是0到700，条件是总和[n+j+m]等于或大于1。在实施方案中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12中的一个至九个是–(CH2)b-。在实施方案中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12中的一个至七个是–(CH2)b-。在实施方案中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12中的一个至六个是–(CH2)b-。在实施方案中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12中的一个至五个是–(CH2)b-。在实施方案中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12中的一个至四个是–(CH2)b-。在实施方案中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12中的一个至三个是–(CH2)b-。在实施方案中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12中的一个至二个是–(CH2)b-。在实施方案中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R2和R12具有式–(CH2)b-A，并且R1、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10和R11中的每一个选自烷基和烷氧基。在实施方案中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R5具有式–(CH2)b-A，并且R1、R2、R3、R4、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12中的每一个选自烷基和烷氧基。在实施方案中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R7具有式–(CH2)b-A，并且R1、R2、R3、R4、R5、R6、R8、R9、R10、R11和R12中的每一个选自烷基和烷氧基。在实施方案中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R5和R7具有式–(CH2)b-A，并且R1、R2、R3、R4、R6、R8、R9、R10、R11和R12中的每一个选自烷基和烷氧基。在实施方案中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R5、R7和R9具有式–(CH2)b-A，并且R1、R2、R3、R4、R6、R8、R10、R11和R12中的每一个选自烷基和烷氧基。
在实施方案中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R2、R5、R7和R12具有式–(CH2)b-A，并且R1、R3、R4、R6、R7、R8、R9、R10和R11中的每一个选自烷基和烷氧基。在实施方案中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R2、R7和R12具有式–(CH2)b-A，并且R1、R3、R4、R5、R6、R8、R9、R10和R11中的每一个选自烷基和烷氧基。在实施方案中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R2、R5、R7和R12具有式–(CH2)b-A，并且R1、R3、R4、R6、R8、R9、R10和R11中的每一个选自烷基和烷氧基。在实施方案中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R2、R5、R7、R9和R12具有式–(CH2)b-A，并且R1、R3、R4、R6、R8、R10和R11中的每一个选自烷基和烷氧基。在实施方案中，对于一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种，b＝1，在实施方案中b＝2，在实施方案中b＝3。在实施方案中，对于一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种，b＝0。在实施方案中，对于一种或多种官能化硅氧烷中的每一种，b>0。在实施方案中，对于一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种，b为3至10的整数。在实施方案中，对于一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种，b为11至20的整数。在实施方案中，对于一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种，n在0和40之间，j在0和40之间，m在0和40之间，条件是总和[n+j+m]是1到120。在实施方案中，对于一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种，n、m和j中的一个为0。在一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的实施方案中，n、m和j中的两个为零。
在实施方案中，一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R3、R5、R6和R11是烷基。在一些这样的实施方案中，一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R3、R5、R6和R11是C1-C4烷基。在一些这样的实施方案中，一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R3、R5、R6和R11是甲基。在实施方案中，一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R3、R5、R6和R11是乙基。
在实施方案中，一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R4是–(CH2)b-A。在实施方案中，一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R7是–(CH2)b-A。在实施方案中，一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R8是–(CH2)b-A。在实施方案中，一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R9是–(CH2)b-A。在实施方案中，一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的R10是–(CH2)b-A。
在实施方案中，一种或多种官能化硅氧烷中的每一种的数均分子量为200至20,000。
在实施方案中，介质包括水、由水组成或基本上由水组成。
在实施方案中，矿石包含、由或基本上由下述组成：硅酸盐、碳酸盐、硫化物、氧化物、含有磺基的矿物、磷酸盐、锂辉石、重晶石、天青石、钾盐镁矾、石膏、硬石膏、烧绿石、卡塞里特(Casserite)、钛铁矿、稀土矿物、铜矿物、铁矿物、磷灰石、白钨矿、金红石、钙钛矿、锆石、含金硫化物、钼矿物、硫砷钢矿、铜钼矿石、铜镍矿石、铅矿物、铜铅矿物、锌矿物或其混合物。
第二实施方案
在第二实施方案中，提供了一种用于泡沫浮选的鼓泡组合物，其包含、由或基本上由介质、矿石和具有式(XII)的官能化硅氧烷组成。
其中R1、R3、R4、R5、R10和R11的每一个选自直链烷基、支链烷基、脂环族烷基、芳基、烷芳基、烷氧基、芳氧基、羟烷基、羟烷氧基、烷氧基烷基、烷基醚和羟基化多元醇；其中n为10至700，b为0-20的整数，并且其中A是选自氨基、巯基、胺、铵基、硫醇、羧酸酯、硫酸酯、磺酸酯、异羟肟酸酯、磺基琥珀酸酯、磺基琥珀酰胺酸酯、膦酸酯、磷酸酯、黄原酸酯、甲酸黄原酸酯、二硫代次膦酸酯、三硫代碳酸酯、二硫代磷酸酯和肟的部分。
在实施方案中，R1、R3、R4、R5、R10和R11中的每一个选自烷基和烷氧基。在实施方案中，R3、R4、R5和R11是烷基，R1和R10是烷氧基。在实施方案中，R3、R4、R5和R11是甲基，R1和R10是乙氧基。在实施方案中，R1、R3、R4、R5、R10和R11均为烷基。在实施方案中，R1、R3、R4、R5、R10和R11是相同的烷基。在实施方案中，R1、R3、R4、R5、R10和R11均为烷基，并且R1、R3、R4、R5、R10和R11中的至少两个彼此不同。在实施方案中，R1、R3、R4、R5、R10和R11均为甲基。在实施方案中，R1、R3、R4、R5、R10和R11均为乙基。
在实施方案中b＝1，在实施方案中b＝2，在实施方案中b＝3。
第三实施方案
在第三实施方案中，提供了一种用于泡沫浮选的鼓泡组合物，其包含、由或基本上由介质、矿石和具有式(XIII)的官能化硅氧烷组成。
其中R1、R2、R3、R4、R10、R11和R12的每一个选自直链烷基、支链烷基、脂环族烷基、芳基、烷芳基、烷氧基、芳氧基、羟烷基、羟烷氧基、烷氧基烷基、烷基醚和羟基化多元醇；其中n为10至700，b为0-20的整数，并且其中A是选自氨基、巯基、胺、铵基、硫醇、羧酸酯、硫酸酯、磺酸酯、异羟肟酸酯、磺基琥珀酸酯、磺基琥珀酰胺酸酯、膦酸酯、磷酸酯、黄原酸酯、甲酸黄原酸酯、二硫代次膦酸酯、三硫代碳酸酯、二硫代磷酸酯和肟的部分。
在实施方案中，R1、R2、R3、R4、R10、R11和R12中的每一个选自烷基和烷氧基。在实施方案中，R1、R2、R3、R4、R10、R11和R12均为烷基。在实施方案中，R1、R2、R3、R4、R10、R11和R12都是相同类型的烷基。在实施方案中，R1、R2、R3、R4、R10、R11和R12中的至少两个彼此不同。在实施方案中，R1、R2、R3、R4、R10、R11和R12均为甲基。在实施方案中，R1、R2、R3、R10、R11和R12均为烷基，R4为选自甲氧基和乙氧基的烷氧基。
在实施方案中b＝1，在实施方案中b＝2，在实施方案中b＝3。
第四实施方案
在第四实施方案中，提供了一种用于泡沫浮选的鼓泡组合物，其包含、由或基本上由介质、矿石和具有式(XIV)的官能化硅氧烷组成。
其中R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10、R11和R12的每一个选自直链烷基、支链烷基、脂环族烷基、芳基、烷芳基、烷氧基、羟烷基、羟烷氧基、烷氧基烷基、烷基醚和羟基化多元醇；其中n为10至700，j为10至700，b为0-20的整数，并且其中A是选自氨基、巯基、胺、铵基、硫醇、羧酸酯、硫酸酯、磺酸酯、异羟肟酸酯、磺基琥珀酸酯、磺基琥珀酰胺酸酯、膦酸酯、磷酸酯、黄原酸酯、甲酸黄原酸酯、二硫代次膦酸酯、三硫代碳酸酯、二硫代磷酸酯和肟的部分。
在实施方案中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10、R11和R12中的每一个选自烷基和烷氧基。在实施方案中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10、R11和R12均为烷基。在实施方案中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10、R11和R12都是相同类型的烷基。在实施方案中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R10R11和R12均为甲基。在实施方案中，R1、R2、R3、R4、R5、R10、R11和R12是烷基，R6是烷氧基。在实施方案中，R1、R2、R3、R4、R5、R10、R11和R12是甲基，R6是甲氧基。
在实施方案中b＝1，在实施方案中b＝2，在实施方案中b＝3。
第五实施方案
在第五实施方案中，提供了一种用于泡沫浮选的鼓泡组合物，其包含、由或基本上由介质、矿石和具有式(XV)的官能化硅氧烷组成。
其中R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R10、R11和R12的每一个选自直链烷基、支链烷基、脂环族烷基、芳基、烷芳基、烷氧基、羟烷基、羟烷氧基、烷氧基烷基、烷基醚和羟基化多元醇；其中n为10至700，j为10至700，m为10至700，b为0-20的整数，并且其中A是选自氨基、巯基、胺、铵基、硫醇、羧酸酯、硫酸酯、磺酸酯、异羟肟酸酯、磺基琥珀酸酯、磺基琥珀酰胺酸酯、膦酸酯、磷酸酯、黄原酸酯、甲酸黄原酸酯、二硫代次膦酸酯、三硫代碳酸酯、二硫代磷酸酯、噻唑、硫化物、二硫化物和肟的部分。
在实施方案中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R10、R11和R12均为烷基。在实施方案中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R10、R11和R12都是相同的烷基。在实施方案中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R10、R11和R12中的至少两个彼此不同。在实施方案中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R10、R11和R12均为甲基。在实施方案中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R8、R10、R11和R12均为烷基，R7为烷氧基。
第六实施方案-包含二氧化硅、硅酸盐或其组合的矿石
在第六实施方案中，提供了第一、第二、第三、第四或第五实施方案的鼓泡组合物，其中矿石包括精选矿和脉石，并且脉石包含、由或基本上由二氧化硅、硅酸盐或或其组合组成，并且所述一种或多种官能化硅氧烷中的每一种的-A包含、由或基本上由具有一个或多个胺基、一个或多个醚胺基、一个或多个铵基或其组合的部分组成。在一些这样的实施方案中，精选矿包括铁氧化物、由铁氧化物组成或基本上由铁氧化物组成。铁氧化物可以是铁的任何氧化物。在实施方案中，精选矿包括铁(II)、铁(III)或其任何组合和氧化物。
在实施方案中，提供了第一、第二、第三、第四或第五实施方案的鼓泡组合物，其中矿石包含二氧化硅、硅酸盐或其组合，b分别选自1、2和3，A是单独选自–NH2、-CH(CH3)CH2NHCH2CH3、-NH(CH2)2NH2、-O-(CH2)3NH(CH2)3NH2、–NH3 +、-CH(CH3)CH2NH2 +CH2CH3、-NH2 +(CH2)2NH3 +和-O-(CH2)3NH2 +(CH2)3NH3 +。
在一些第六实施方案中，矿石是粉碎的铁矿石，其包含二氧化硅、硅酸盐或其组合。在这样的矿石中，反向泡沫浮选(其中浆料中精选矿比脉石更浓，并且泡沫中脉石比精选矿更浓)用于分离二氧化硅、硅酸盐或其组合(脉石)与各种铁化合物(包括铁氧化物)(精选矿)。在一些这样的实施方案中，官能化的硅氧烷包含氮官能团，例如氨基和/或铵官能团。在一些这样的实施方案中，A分别选自–NH2、-CH(CH3)CH2NHCH2CH3、-NH(CH2)2NH2、-O-(CH2)3NH(CH2)3NH2、–NH3 +、-CH(CH3)CH2NH2 +CH2CH3、-NH2 +(CH2)2NH3 +和-O-(CH2)3NH2 +(CH2)3NH3 +。
在一些实施方案中，一种或多种官能化硅氧烷中的每一种的A包含氨基、铵基或其组合，并且矿石包含二氧化硅、硅酸盐或其组合。在一些这样的实施方案中，氨基分别选自伯氨基、仲氨基、叔氨基及其任何组合。在一些实施方案中，矿石包含铁矿石，铁矿石包含二氧化硅和/或硅酸盐。在一些这样的实施方案中，鼓泡组合物还包含选自脂肪胺化合物、醚胺及其混合物的促集剂。醚胺的非限制性实例公开于瑞典专利421177和PCT专利申请公开号WO2008/077849；以及美国专利6,076,682和8,701,892中，所有这些均以引用的方式整体并入本文。
泡沫浮选应用中胺的性能受醚胺结构特征的影响，例如碳链长度、胺基数目、pH中和度和碳链支化。此外，鼓泡组合物中醚胺的性能可能受组合物的pH和/或温度的影响。
在实施方案中，鼓泡组合物包含选自醚单胺、醚二胺、醚多胺、脂肪单胺、脂肪二胺及其混合物的促集剂。在一些这种实施方案中，促集剂包括异十三烷氧基丙基-1,3-二氨基丙烷、由其组成或基本上由其组成。
第七实施方案-包含硫化物的矿石
在第六实施方案中，提供了第一、第二、第三、第四或第五实施方案的鼓泡组合物，其中所述矿石包含一种或多种硫化合物，并且-A包含硫部分、由硫部分组成或基本上由硫部分组成。在实施方案中，矿石包含硫化物，在实施方案中为金属硫化物。在实施方案中，硫部分选自黄原酸酯、甲酸黄原酸酯、硫代氨基甲酸酯、二硫代磷酸酯、二硫代磷酸酯的钠盐、二硫代磷酸酯的锌盐、硫醇、巯基苯并噻唑、硫化物、二硫化物以及它们的组合。在实施方案中，硫部分包含选自–SH、–S-、–S-S-、 及其组合的基团。
在实施方案中，鼓泡组合物包含矿石，其中矿石包含、由或基本上由一种或多种硫化物组成，并且一种或多种官能化硅氧烷中的每一种的A是独立地选自硫醇、羧酸酯、硫酸酯、磺酸酯、异羟肟酸酯、磺基琥珀酸酯、磺基琥珀酰胺酸酯、膦酸酯、磷酸酯、黄原酸酯、甲酸黄原酸酯、二硫代次膦酸酯、三硫代碳酸酯、二硫代磷酸酯、硫化物、二硫化物、硫代氨基甲酸酯、肟及其组合的部分。在一些这样的实施方案中，A包含一个或多个硫醇基团。在其中矿石包含、由或基本上由一种或多种硫化物组成的任何实施方案中，在一些实施方案中，鼓泡组合物还包含选自黄原酸酯、甲酸黄原酸酯、硫代氨基甲酸酯、二硫代磷酸酯、二硫代磷酸酯的钠盐、二硫代磷酸酯的锌盐、硫醇、巯基苯并噻唑、乙基辛基硫化物以及它们的组合的促集剂。
第八实施方案
在实施方案中，提供了鼓泡组合物，其包含介质、矿石和一种或多种官能化硅氧烷。
在实施方案中，一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种具有结构(II)，其中n＝1至700，在实施方案中n＝2；在实施方案中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种具有结构(III)，其中n＝1至700；在实施方案中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种具有结构(IV)，其中n＝1至700且j＝1至700；在实施方案中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种具有结构(V)，其中n＝1至700且j＝1至700；在实施方案中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种具有结构(VI)，其中n＝1至700且j＝1至700；在实施方案中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种具有结构(VII)；在一些实施方案中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种具有结构(VIII)，其中n＝1至700；在实施方案中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种具有结构(IX)，其中n＝1至700，j＝1至700，并且m＝1至700，d为1至20，在实施方案中d＝1-4并且e＝1-20，在实施方案中e＝1-4；在实施方案中，所述一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种具有结构(X)，其中n＝1至700；在一些实施方案中，一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种具有结构(XI)，其中n＝1至700。
在实施方案中，提供了一种鼓泡组合物，其包含介质、矿石和一种或多种选自以下的官能化硅氧烷：或其共轭酸，或其共轭酸，或其共轭酸，或其共轭酸，或其共轭酸，或其共轭酸，或其共轭酸，或其共轭酸，或其共轭酸，或其共轭酸，及其任何组合，其中n为1至700，j为1至700，m为1至700，d为1至20，e为1至20。在实施方案中，d为1-4，e为1-4。
在实施例中，鼓泡组合物进一步包括选自Bulatovic,S.M.Ed.,Handbook ofFlotation Reagents Vol.1.Elsevier第5-40页公开的那些的促集剂。在一些这种实施例中，促集剂选自伯、仲和叔胺和其铵盐、醚胺、脂肪胺、胺缩合物、两性胺羧酸化合物和其任何组合。
在实施方案中，矿石包括精选矿和脉石，该脉石包含硅酸盐、二氧化硅或其混合物，由其组成，或基本上由其组成。在一些这样的实施方案中，精选矿包含铁氧化物。铁氧化物可以是任何铁氧化物。在实施方案中，精选矿包括铁(II)、铁(III)或其任何组合和氧化物。
第九实施方案
在实施方案中，提供了第一至第八实施方案的任何一种鼓泡组合物，其还包含一种或多种表面活性剂、一种或多种另外的促集剂、一种或多种分散剂、一种或多种抑制剂、一种或多种促进剂、一种或多种起泡剂、一种或多种pH调节剂、或其组合。在实施方案中，一种或多种起泡剂选自甲基异丁基甲醇、松油、聚乙二醇、聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚氧化链烷烃、酚、甲酚和二甲苯酚。在实施方案中，提供了第一至第八实施方案的任何一种鼓泡组合物，其还包含甲基异丁基甲醇、丙二醇醚、异丙醇、油基二胺、甲基异丁基甲醇或其任何组合。
在第九实施方案中，第一至第十一实施方案的任何鼓泡组合物包含异十三烷氧基丙基-1,3-二氨基丙烷，并且还包含选自聚丙二醇醚、异丙醇、油基二胺、甲基异丁基甲醇及其任何组合的起泡剂。
通过使用诸如促进剂和/或抑制剂的改性剂可以增强促集剂的性能。促进剂增加了促集剂对给定矿物如精矿的吸附。抑制剂阻碍或防止促集剂吸附到诸如尾矿的给定矿物上。促进剂增加吸收剂对矿物质的吸附的一种方法是通过增强促集剂在鼓泡组合物中的分散。第二种方法是通过增加疏水颗粒和鼓泡气泡之间的粘附力。抑制剂阻碍或防止促集剂吸附到给定矿物上的一种方法是增加矿物的亲水性。
起泡剂或发泡剂是添加到鼓泡组合物中的化学物质，其改变鼓泡组合物的表面张力。起泡剂可起到稳定气泡(例如空气气泡)的作用，使得当鼓泡该鼓泡组合物时它们在鼓泡组合物的表面处形成稳定的泡沫。稳定的泡沫足够稳定，在泡沫破裂之前可以随精矿除去泡沫。理想地，起泡剂不应该增强尾矿的浮选，并且当从鼓泡的鼓泡组合物中除去时，泡沫应该具有破裂的倾向。促集剂通常在发泡剂之前加入。通常使用的起泡剂包括松油、脂肪醇如甲基异丁基甲醇、聚乙二醇、聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚氧化链烷烃和甲酚酸。
第十实施方案
在实施方案中，提供了一种泡沫浮选方法，包括：鼓泡第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八或第九实施方案中任一个的鼓泡组合物，以产生泡沫和鼓泡的浆料，其中泡沫包含精矿，鼓泡的浆料包含尾矿，或泡沫包含尾矿，鼓泡的浆料包含精矿；并且从尾矿中分离出至少一些精矿。在实施方案中，提供了一种泡沫浮选方法，该方法包括：形成第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八或第九实施方案中任一项的鼓泡组合物；鼓泡该鼓泡组合物以形成鼓泡的组合物，该鼓泡的组合物包含泡沫和鼓泡的浆料。在实施方案中，泡沫包含精矿并且鼓泡的浆料包含尾矿，和/或泡沫包含尾矿并且鼓泡的浆料包含精选矿，并且该方法还包括将至少一部分精矿与鼓泡的组合物分离。
鼓泡所述鼓泡组合物产生泡沫和鼓泡的浆料。鼓泡的浆料包括具有表面的液体主体，其中泡沫在鼓泡之后立即设置在表面上。通过从鼓泡的浆料的表面除去泡沫，从鼓泡的浆料的主体中除去固体材料，通过本领域已知的其他技术和方法，或其任何组合，实现从尾矿中分离至少一部分精矿。
在实施方案中，该方法还包括形成第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八或第九实施方案中任一个的鼓泡组合物。在本文所述的任何实施方案中，鼓泡组合物中的矿石可包含微粒材料、由其组成、或基本上由其组成。在一些这样的实施方案中，该方法还包括粉碎原矿以获得矿石，其中矿石由微粒组成或基本上由微粒组成；将矿石加入介质中制成浆料；向浆料中加入包含一种或多种官能化硅氧烷的官能化硅氧烷组合物，以形成鼓泡组合物。在实施方案中，该方法还包括用抑制剂和/或活化剂和/或起泡剂调理浆料。在实施方案中，通过激光衍射测量，粉碎原矿在微粒中将颗粒的平均粒度减小到5mm以下，减小了100000至10000因子，在实施方案中10000至1000因子，在实施方案中1000至100因子，在实施方案中100至10因子，或在实施方案中10至1.5因子。
在实施方案中，该方法包括形成鼓泡组合物，该鼓泡组合物包含含水的介质、含有精选矿和脉石的矿石、和一种或多种具有式
或其共轭酸的官能化硅氧烷，
其中n为0至2，j为2至4；和
鼓泡该鼓泡组合物以产生鼓泡的组合物。在一些这样的实施方案中，精选矿包含铁氧化物，并且脉石包含二氧化硅、硅酸盐或其组合。在实施方案中，鼓泡的组合物包含泡沫和鼓泡的浆料，泡沫包括脉石的尾矿，并且鼓泡的浆料包括精选矿的精矿，并且所述方法包括从鼓泡的浆料分离至少一部分精矿。在实施方案中，鼓泡组合物进一步包括异十三烷氧基丙基-1,3-二氨基丙烷。在一些这样的实施方案中，鼓泡组合物还包含选自甲基异丁基甲醇、聚丙二醇醚、异丙醇和油基二胺的起泡剂。
第十一实施方案
在实施方案中，提供了第一至第九实施方案的任何一种鼓泡组合物在矿石选矿中的用途。
对实施方案的进一步讨论
在泡沫浮选中，促集剂的化学性质影响精选矿的回收和品位。具有特定官能团的促集剂的选择取决于微粒材料的化学性质。通常，促集剂在泡沫浮选过程中的作用是改善目标颗粒的疏水性，从而改善目标颗粒对鼓泡气泡的亲和力，从而提高精矿和尾矿的分离效率。本发明有利地允许定制鼓泡组合物的官能化硅氧烷以满足鼓泡组合物中特定颗粒系统的需要。
通常，特定化学类别的促集剂适合或匹配特定化学类别的目标颗粒，因此改善了鼓泡气泡对其的亲和力。在Bulatovic,S.M.Ed.,Handbook of Flotation ReagentsVol.1.Elsevier的第5-40页中公开了对特定类别的促集剂显示出亲和力的特定类别的促集剂。在实施方案中，选择第一、第二、第三、第四或第五实施方案中任一个的基团A以匹配目标材料。
在实施方案中，第一至第九实施方案的一种或多种官能化硅氧烷由一种官能化硅氧烷组成或基本上由一种官能化硅氧烷组成。在实施方案中，一种或多种官能化硅氧烷包含、由或基本上由两种或更多种不同的官能化硅氧烷组成，每种官能化硅氧烷具有通式(I)。在实施方案中，每种官能化硅氧烷具有分别选自(XII)、(XIII)、(XIV)和(XV)的式。
在第一、第二、第三、第四或第五实施方案的任一个中，在实施方案中一种或多种官能化硅氧烷中的每一个中的A是独立地选自氨基、胺和铵基团的部分。在第一、第二、第三、第四或第五实施方案的任一个中，在实施方案中一种或多种官能化硅氧烷中的每一个中的A是独立地选自巯基、硫醇、黄原酸酯、甲酸黄原酸酯、二硫代次膦酸酯、三硫代碳酸酯和二硫代磷酸酯的部分。在第一、第二、第三、第四或第五实施方案的任一个中，在实施方案中一种或多种官能化硅氧烷中的每一个中的A是独立地选自羧酸酯、硫酸酯、磺酸酯、异羟肟酸酯、磺基琥珀酸酯、磺基琥珀酰胺酸酯、膦酸酯、磷酸酯、黄原酸酯、甲酸黄原酸酯、二硫代次膦酸酯、三硫代碳酸酯、二硫代磷酸酯、和肟的部分。
在一些实施方案中，基团A是官能团。这些官能团的非限制性实例包括-NH2和-SH。在一些实施方案中，A是包含官能团的有机结构的部分。这种部分的一个非限制性实例是-S-R，其中R是烷基。在实施方案中，A是选自羧酸酯、烷基硫酸酯、磺酸酯、异羟肟酸酯、磺基琥珀酸酯、磺基琥珀酰胺酸酯、膦酸、磷酸酯、硫醇、磷酸、有机硫化物、黄原酸酯、黄原酸、甲酸黄原酸酯、二烷基二黄原酸酯、O-N-二烷基硫代氨基甲酸酯、巯基苯并噻唑、硫代氨基甲酸酯和改性硫代氨基甲酸酯、二硫代次膦酸酯、三硫代碳酸酯、取代的巯基苯并噻唑、二硫代磷酸酯、伯、仲和叔胺，伯、仲、叔和季铵化合物，脂肪胺和醚胺的部分。
在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十或第十一实施方案中的任一个中，在实施方案中，鼓泡组合物还包含选自以下的促集剂：羧酸酯、烷基硫酸酯、磺酸酯、异羟肟酸酯、磺基琥珀酸酯、磺基琥珀酰胺酸酯、膦酸、磷酸酯、硫醇、磷酸、有机硫化物、黄原酸酯、黄原酸、甲酸黄原酸酯、二烷基二黄原酸酯、O-N-二烷基硫代氨基甲酸酯、巯基苯并噻唑、硫代氨基甲酸酯和改性硫代氨基甲酸酯、二硫代次膦酸酯、三硫代碳酸酯、取代的巯基苯并噻唑、二硫代磷酸酯、伯、仲和叔胺，伯、仲、叔和季铵化合物，脂肪胺和醚胺在一些这样的实施方案中，促集剂和官能团A对矿石中的一种或多种组分具有选择性。在一些这样的实施方案中，促集剂和官能团A对二氧化硅和/或硅酸盐具有选择性。在一些实施方案中，促集剂和官能团A对硫化物矿物具有选择性。
在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十或第十一实施方案中的任一个中，在实施方案中，一种或多种官能化硅氧烷中的至少一种的数均分子量在约100和约10,000之间，在实施方案中在约100和约7,500之间，在实施方案中在约200和约4,000之间，在实施方案中在约300和约4,000之间，在实施方案中在约350和约1000之间，在实施方案中在约350和约500之间。
在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十或第十一实施方案中的任一个中，在实施方案中，矿石是通过激光衍射测量的平均粒度为1-1000微米的微粒材料。在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十或第十一实施方案中的任一个中，在实施方案中，矿石是通过激光衍射测量的平均粒度为约1μm至约500μm的微粒材料，在实施方案中为约5μm至约500μm，在实施方案中为约10μm至约500μm，在实施方案中为约10μm至约200μm，或在实施方案中为约50μm至约150μm。本文中“微粒材料具有平均粒度”是指通过粉碎获得微粒材料的矿石获得的微粒材料的平均粒度；也就是说，例如，它不是指与促集剂和/或一种或多种官能化硅氧烷组合后的微粒材料的粒度。
在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十或第十一实施方案中的任一个中，在实施方案中，矿石是微粒材料，并且微粒材料的颗粒的D0.5通过Horiba LA-300激光衍射粒度分布分析仪测量为约1μm至约50μm。D0.5是平均直径，低于该平均直径，发现50％重量的颗粒。在一些这样的实施方案中，微粒材料的颗粒的D0.5通过Horiba LA-300激光衍射粒度分布分析仪测量为约1μm至约20μm，在实施方案中约1μm至约10μm，在实施方案中约10μm至约20μm，在实施方案中为5μm至15μm。在本文中，“微粒材料的颗粒的D0.5”是指通过粉碎获得微粒材料的矿石获得的微粒材料；也就是说，例如，它不是指与促集剂和/或一种或多种官能化硅氧烷组合后的微粒材料。
在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十或第十一实施方案中的任一个中，在实施方案中，鼓泡组合物中官能化硅氧烷的浓度为每吨鼓泡组合物为1至10000克，在实施方案中，为1至1000克/吨，在实施方案中为1至100克/吨，或在实施方案中为20至70克/吨。
在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十或第十一实施方案中的任一个中，在实施方案中，鼓泡组合物中矿石的浓度按重量计为鼓泡组合物的0.1％至90％，在实施方案中20％至40％，在实施方案中10％至50％，在实施方案中20％至50％，在实施方案中30％至50％，在实施方案中0.5％至50％，在实施方案中50％至70％，在实施方案中1％至50％，或在实施方案中约40％。
在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十或第十一实施方案中的任一个中，介质包含水、由水组成或基本上由水组成。
如本文所述，官能化硅氧烷增加了目标颗粒的粒度。因此，在实施方案中，分散在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十或第十一实施方案的包含介质和官能化硅氧烷的鼓泡组合物中的目标颗粒的平均粒度在实施方案中大于分散在没有官能化硅氧烷的介质中的(化学上相同的)目标颗粒的粒度。
因此，在实施方案中，提供了一种方法，包括：粉碎原矿石以获得粉碎的矿石，其中粉碎的矿石包含、由或基本上由微粒材料组成；将粉碎的矿石加入介质中制成浆料；向所述浆料中加入官能化硅氧烷组合物，所述硅氧烷组合物包含第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十或第十一实施方案中任一项的一种或多种官能化硅氧烷，以形成鼓泡组合物，其中通过Horiba LA-300激光衍射粒度分布分析仪测量的浆料中微粒材料的D0.5比鼓泡组合物中微粒材料的D0.5小约3微米至约20微米，在一些这样的实施方案中小4微米至15微米，在一些这样的实施方案中小4微米至10微米，在一些这样的实施方案中小4微米至7微米。
在实施方案中，第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十和第十一实施方案中任一个的鼓泡组合物包含0.01ppm(百万分之一)至100ppm重量的一种或多种官能性硅氧烷，在实施方案中0.01ppm至5ppm，在实施方案中0.01ppm至1ppm，在实施方案中0.02ppm至3ppm，在实施方案中1ppm至100ppm，在实施方案中1ppm至5ppm，在实施方案中1ppm至10ppm，在实施方案中为50ppm至100ppm，在实施方案中1ppm至50ppm，在实施方案中0.001ppm至1ppm，或者在实施方案中0.01ppm至0.1ppm。
在实施方案中，第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十和第十一实施方案的鼓泡组合物包含介质，该介质包含水、由水组成或基本上由水组成；矿石，所述矿石含有铁氧化物和选自二氧化硅、硅酸盐或其组合的脉石；和一种或多种上述定义的官能化硅氧烷，其中-A是-NH2；和选自异十三烷氧基丙基-1,3-二氨基丙烷、聚丙二醇醚、异丙醇、油基二胺、甲基异丁基甲醇及其任何组合的起泡剂。
在本文公开的任何方法中，使用本领域技术人员熟悉的方法适当地形成鼓泡组合物。在实施方案中，通过以任何顺序组合其组分来形成鼓泡组合物。在实施方案中，形成本文公开的任何实施方案的鼓泡组合物包括：将第一部分介质、一种或多种官能化硅氧烷和任选的一种或多种促集剂和任选的一种或多种发泡剂组合以形成第一组合物；将第二部分介质与矿石混合以形成第二组合物；将第一组合物与第二组合物混合以形成鼓泡组合物。
矿石
在本文所述的任何鼓泡组合物和方法中，在实施方案中，矿石包含、由或基本上由微粒材料组成。在实施方案中，微粒材料包括、由或基本上由超细颗粒组成。在实施方案中，本文所述任何实施方案的鼓泡组合物中的微粒材料的平均粒度为约5μm至约100μm，在实施方案中为约5μm至约50μm，在实施方案中为约10μm至约50μm，在实施方案中约15μm至约40μm，在实施方案中约20μm至约35μm。
包括本文所述的官能化硅氧烷的本文所述的鼓泡组合物的鼓泡组合物和方法对于贫矿石即低品位矿石的选矿特别有效。低品位矿石通常需要比高品位矿石更精细的粉碎，从而在粉碎过程中产生更多的超细颗粒。什么构成低品位矿石根据目标元素而变化。例如，如本文所用，低品位铁矿石包含小于40重量％的铁；如本文所用，低品位含镍硫化物矿石包含小于0.1重量％的镍；本文所用的低品位含铜硫化物矿石含有少于0.5重量％的铜；如本文所用，低品位含铅硫化物矿石包含小于1重量％的铅；如本文所用，低品位含金硫化物矿石包含低于1.1ppm的金。上述目标元素铁、镍、铜、铅和金可以是其化合物或元素形式。在本文所述的方法和组合物的任何实施方案中，在实施方案中，鼓泡组合物中的矿石可包含低品位矿石。在一些这样的实施方案中，低品位矿石选自低品位铁矿石、低品位含镍硫化物矿石、低品位含铜硫化物矿石、低品位含铅硫化物矿石、低品位含金矿石、或其任何组合。
在本文所述的任何实施方案中，鼓泡组合物中的矿石包含一种或多种金属化合物形式和/或元素形式的金属。例如，铁矿石包含铁化合物，例如氧化物，其含有亚铁离子和/或铁离子形式的铁。
在实施方案中，任何方法或组合物的矿石包含0.01至1重量％的一种或多种金属(无论它们是金属化合物还是元素形式)，在实施方案中为0.1％至1％，在实施方案中0.3％至0.8％，在实施方案中0.01％至5％，在实施方案中0.1％至3％，在实施方案中0.5％至3％，在实施方案中1％至3％，在实施方案中1％至2.5％，在实施方案中1％至2％，在实施方案中1.5％至2.5％，在实施方案中0.1％至10％，在实施方案中1％至10％，在实施方案中3％至10％，在实施方案中3％至9％，在实施方案中4％至8％，在实施方案中5％至9％，在实施方案中5％至8％，在实施方案中6％至8％，或在实施方案中为7％至8％的一种或多种金属。
在本文所述的任何方法和组合物中，其中矿石包含铁化合物，在实施方案中鼓泡组合物中的矿石包含约1重量％至约70重量％的铁，在实施方案中约1重量％至约60重量％的铁，在实施方案中约1重量％至约50重量％的铁，在实施方案中约1重量％至约40重量％的铁，在实施方案中约1重量％至约30重量％的铁，按重量计在实施方案中约10％至约70％，在实施方案中约10％至约60％，在实施方案中约10％至约50％，在实施方案中约10％至约40％，在实施方案中约10％至约30％，在实施方案中15％至约40％，在实施方案中15％至约30％，在实施方案中约20％至约40％，在实施方案中约20％至约30％，在实施方案中约25％至约50％，在实施方案中约25％至约40％，在实施方案中约30％至约50％，在实施方案中约30％至约60％，在实施方案中约35％至约50％，或在实施方案中约35％至约60％铁。
在实施方案中，本文所述的任何鼓泡组合物的矿石包含0.01重量％至1重量％的铜，在实施方案中0.1重量％至1重量％的铜，在实施方案中0.01重量％至1重量％的铜，在实施方案中0.01重量％至0.8重量％的铜，在实施方案中0.01重量％至0.7重量％，在实施方案中0.01重量％至0.6重量％，在实施方案中0.01重量％至0.5重量％的铜，或在实施方案中0.3重量％至0.8重量％的铜；在实施方案中0.01重量％至0.1重量％的镍，在实施方案中0.01重量％至0.07重量％，在实施方案中0.01重量％至0.06重量％，在实施方案中0.001重量％至0.1重量％，在实施方案中0.5重量％至1.5重量％镍，在实施方案中0.01重量％至5重量％镍，在实施方案中0.1重量％至3重量％镍，在实施方案中0.5重量％至3重量％镍，在实施方案中1重量％至3重量％镍，在实施方案中1重量％至2.5重量％镍，在实施方案中1重量％至2重量％的镍，或在实施方案中，1.5重量％至2.5重量％的镍；在实施方案中0.01重量％至1重量％的铅，在实施方案中0.1重量％至1重量％的铅，在实施方案中0.1重量％至0.9重量％的铅，在实施方案中0.1重量％至10重量％的铅，在实施方案中为1重量％至10重量％的铅，在实施方案中3重量％至10重量％的铅，在实施方案中3重量％至9重量％，在实施方案中4重量％至8重量％，在实施方案中5重量％至9重量％，在实施方案中5重量％至8重量％，在实施方案中6重量％至8重量％，或在实施方案中7重量％至8重量％的铅；或其任何组合。在一些这样的实施方案中，矿石是包含一种或多种金属硫化物的硫化物矿石。
在本文所述的任何方法和组合物中，其中矿石包含铁化合物，在实施方案中鼓泡组合物中的矿石包含约1重量％至约70重量％的铁，在实施方案中约1重量％至约50重量％的铁，在实施方案中约1重量％至约40重量％的铁，在实施方案中约1重量％至约30重量％的铁，在实施方案中约1重量％至约35重量％的铁，在实施方案中约1重量％至约60重量％的铁，按重量计在实施方案中约10％至约70％，在实施方案中约10％至约60％，在实施方案中约10重量％至约50重量％，在实施方案中约10重量％至约40重量％，在实施方案中约10重量％至约30重量％，按重量计在实施方案中15％至约70％，在实施方案中15％至约60％，在实施方案中约20％至约70％，在实施方案中约20％至约60％，在实施方案中约25％至约70％，在实施方案中约25％至约60％，在实施方案中约30％至约70％，在实施方案中约30％至约60％，在实施方案中约35％至约70％，或在实施方案中约35％至约60％铁。
通过参考以下实施例可以更好地理解前述内容，所述实例是出于说明的目的而呈现的，并不旨在限制本发明的范围。特别地，实施例证明了本发明固有的原理的代表性实例，并且这些原理并不严格限于这些实施例中列举的具体条件。因此，应该理解，本发明涵盖对本文所述实施例的各种变化和修改，并且可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行这种变化和修改，并且不会减少其预期的优点。因此，预期这类改变和修改由所附权利要求书涵盖。
实施例
实施例1：促集剂-起泡剂混合物
如表1所示，制备起泡剂、促集剂和官能化硅氧烷中的两种或更多种的七种配方。
表1：起泡剂、促集剂、官能化硅氧烷配方
实施例2
各种促集剂和/或官能化硅氧烷配方对二氧化硅浆料中二氧化硅聚集的作用通过粒径测量评估。将约0.2克二氧化硅粉末(98.5％的SiO2，98％-200目)分散到样品容器中的250毫升去离子水(DI水)中，以制备未处理的二氧化硅浆料。将一重量份的异C13醚二胺、硅氧烷胺Si4T和配方D中的每一种在去离子水中补足至100重量份，得到三种1％混合物。将三种1％混合物中的每一种的1重量份添加到99重量份未处理的二氧化硅浆料中，得到三种经处理的二氧化硅浆料样品。根据需要将三种经处理的二氧化硅浆料样品中的每一个的pH调节至7.8，与未处理的浆料样品的pH一样。调节pH后，将四个样品调理2分钟。使用HORIBALA-300激光衍射粒度分布分析仪测量四种经调节的浆料中的每一种的粒度分布。结果显示在表2中。
表2：粒度测量
如表2所示，异C13醚二胺对二氧化硅的粒径影响最小。然而，硅氧烷胺Si4T显著增加了二氧化硅的粒度，配方D也是，Si4T和异C13二胺的混合物也是。
实施例3-5：泡沫浮选分离试验
在Denver D-12实验室浮选机中进行反向浮选试验以进行铁矿石浮选。将每种促集剂和含有官能化硅氧烷的促集剂制备成在DI水中的1％溶液。使用在DI水中的0.2％溶液的甲基异丁基甲醇(MIBC)作为起泡剂。来自铁矿石厂的两种磁铁矿铁矿石样品用于浮选试验：铁矿石A(粒径，44μm下85重量％；66.8％Fe和5.8％SiO2)；和铁矿石B(粒径，44μm下82重量％；67％Fe和5.1％SiO2)。
通过将粉碎的铁矿石以40％固体分散在水中来制备铁矿石浆料。对于每次试验，通过添加促集剂和起泡剂(下面给出的各自的量)来调节1.2升铁矿石浆料。然后在两步法中用空气鼓泡浆料。二氧化硅/硅酸盐作为尾矿从浆料中漂浮，浓缩的铁矿石作为精矿保留在浆料中。将精矿和尾矿两者过滤、干燥、称重，并分析铁和二氧化硅含量。
实施例3
对三种浆料进行泡沫浮选分离试验，每种浆料都含有铁矿石样品A的样品，一种低剂量(实验1)和一种较高剂量的异C13醚二胺(实验2)，和一种浆料含有较高剂量的配方A(实验3)，如表3所示，其中所有剂量均以克/吨为单位。由此制成的浆料还含有8.5重量ppm的MIBC，其作为0.2％的DI水溶液加入。表3中给出了结果：对于三个实验，将铁(以各种化合物的形式)回收率对二氧化硅去除率作图。该图显示在图1中。铁回收率越高，二氧化硅的去除率越高(即从二氧化硅中回收的铁的纯度)，泡沫分离理想地越有效。从表3和图1中显示的结果可以看出，促集剂的量越高，铁的回收率越低，但二氧化硅的去除效果越好(即从二氧化硅中回收的铁的纯度)。但是，图1显示，与C13醚二胺相比，配方A在相同的二氧化硅去除率下给出了更好的铁回收率，或在相同的铁回收率下给出了更好的二氧化硅去除率。
表3：泡沫浮选结果，实验1-3
实施例4
对六种浆料进行泡沫浮选分离试验，每种样品均有铁矿石A的样品，一种浆料含有低剂量(实验4)和一种浆料含有较高剂量的异C13醚二胺(实验5)，一种浆料含有较高剂量的配方B(实验6)，一种具有配方C(实验7)，一种具有配方D(实验8)，和一种具有配方E(实验9)-表4中给出的所有剂量以克/吨计。由此制备的六种浆料中的每一种还含有8.5重量ppm的MIBC，其作为0.2％的DI水溶液加入。表4中给出了结果：对于六个实验，将铁的回收率(以各种化合物的形式)对二氧化硅去除率作图。该图显示在图2中。从表4和图2中显示的结果可以看出，促集剂的量越高，铁的回收率越低，但二氧化硅的去除效果越好，如实施例3所述。配方B和C不含Si4T，配方D和E含有Si4T。配方B和D具有PPG起泡剂，配方C和E具有IPA起泡剂。含有Si4T的配方D和E比没有Si4T或异C13醚二胺(不含Si4T)的配方B和C产生显著更高的二氧化硅去除率。
图2清楚地显示，与异C13醚二胺或配方C和D相比，配方D和E在相同的二氧化硅去除率下得到显著更好的铁回收率或在相同的铁回收率下得到显著更好的二氧化硅去除率。添加PPG(配方B)或IPA(配方C)起泡剂至异C13醚二胺促集剂只能使促集剂的泡沫浮选性能略有改善，但将Si4T加入到异C13醚二胺中使铁回收率提高2-3％或二氧化硅去除率提高5-6％。在图2中可清楚地看到铁回收率和二氧化硅去除率的改进的组合。
表4：泡沫浮选结果，实验4-9
实施例5
对六种浆料进行泡沫浮选分离试验，每种浆料用铁矿石B样品制备，一种浆料具有较低剂量(实验10)和另一种具有较高剂量的异C13醚二胺(实验11)加入，一种具有较低和一种具有较高剂量的配方F(分别为实验12和13)，以及一种具有较低和一种具有较高剂量的配方F(分别为实验14和15)，如表5所示。每种浆料还含有15ppm重量的MIBC，作为在DI水中的0.2％溶液加入。结果在表5中给出，其中所有剂量均以克/吨计。对于六个实验，将铁的回收率(以各种化合物的形式)对二氧化硅去除率作图。该图显示在图3中。如图3所示，与异C13醚二胺相比，配方F和G在给定的二氧化硅纯度下提供更好的铁回收率或在给定的铁回收率下提供更好的二氧化硅纯度。
表5：泡沫浮选结果，实验10-15
所有这些结果表明，在铁回收率、硅酸盐去除率或这两方面，所有含有胺官能化硅氧烷的浆料均优于不含胺官能化硅氧烷但具有胺促集剂的浆料。

Claims (15)

1.一种用于泡沫浮选的鼓泡组合物，所述鼓泡组合物包括：
(i)包含水的介质；
(ii)包含精选矿和脉石的矿石；和
(iii)一种或多种具有式(I)的官能化硅氧烷
其中R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10 R11和R12的每一个独立地选自：直链烷基、支链烷基、脂环族烷基、芳基、烷芳基、烷氧基、羟烷基、羟烷氧基、烷氧基烷基、烷基醚、羟基化多元醇、和–(CH2)b–A，其中b是0-20的整数，条件是R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12中的至少一个是–(CH2)b-A，其中n为0至700，j为0至700，m为0至700，条件是和[n+j+m]为1-2100，并且其中A是选自氨基、巯基、胺、铵基、硫醇、羧酸酯、硫酸酯、磺酸酯、异羟肟酸酯、磺基琥珀酸酯、磺基琥珀酰胺酸酯、膦酸酯、磷酸酯、黄原酸酯、甲酸黄原酸酯、二硫代次膦酸酯、三硫代碳酸酯、二硫代磷酸酯、噻唑、硫化物、二硫化物和肟的部分。
2.根据权利要求1所述的鼓泡组合物，其中b＞0。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的鼓泡组合物，其中b＝3。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的鼓泡组合物，其中A是选自氨基、胺和铵基的部分，所述精选矿包含铁氧化物，并且所述脉石包含二氧化硅、硅酸盐或其组合。
5.根据权利要求4所述的鼓泡组合物，所述鼓泡组合物包含选自脂肪胺化合物、醚胺及其混合物的促集剂。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的鼓泡组合物，其中所述精选矿包含硫化物，A是选自巯基、硫醇、黄原酸酯、二硫代次膦酸酯、三硫代碳酸酯、二硫代磷酸酯、噻唑、硫化物和二硫化物的部分。
7.根据权利要求6所述的鼓泡组合物，还包含选自黄原酸酯、甲酸黄原酸酯、硫代氨基甲酸酯、二硫代磷酸酯、二硫代磷酸酯的钠盐、二硫代磷酸酯的锌盐、硫醇、巯基苯并噻唑、乙基辛基硫化物或其组合的促集剂。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的鼓泡组合物，其中所述一种或多种官能化硅氧烷选自
其中d为1-20，e为1-20、
和
或其任何组合。
9.根据权利要求1-5和8中任一项所述的鼓泡组合物，其中所述一种或多种官能化硅氧烷包括
其中n为0至2，j为2至4。
10.一种泡沫浮选方法，其包括：
形成权利要求1-9中任一项所述的鼓泡组合物；和
鼓泡所述鼓泡组合物。
11.一种泡沫浮选方法，所述方法包括：
形成鼓泡组合物，所述鼓泡组合物包括
(i)包含水的介质，
(ii)包含精选矿和脉石的矿石，和
(iii)一种或多种具有式的官能化硅氧烷，
其中n为0至2，j为2至4；和
鼓泡所述鼓泡组合物以产生鼓泡的组合物。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述精选矿包含铁氧化物，并且脉石包含二氧化硅、硅酸盐或其组合。
13.根据权利要求11或权利要求12所述的方法，其中所述鼓泡组合物还包含异十三烷氧基丙基-1,3-二氨基丙烷。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的方法，其中所述鼓泡组合物还包含选自甲基异丁基甲醇、聚丙二醇醚、异丙醇和油基二胺的起泡剂。
15.根据权利要求1-9中任一项所述的组合物在矿石选矿中的用途。
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