KR100284106B1 - 탄산칼슘 광석을 부선(浮選)시키는 방법 및 이에 사용되는 부선 시약 - Google Patents

Abstract

본 발명은 불순물로서 규산염을 포함하는 탄산칼슘을 부선시키는 방법에 관한 것이다. 부선작업은 4급 암모늄 화합물 및 아민 화합물의 산화알킬렌 첨가생성물의 존재하에 수행하고, 규산염은 부선물에 집중되어 있다.

Description

탄산칼슘 광석을 부선(浮選)시키는 방법 및 이에 사용되는 부선 시약

본 발명은 불순물로서 규산염을 함유하는 탄산칼슘 광석을 부선시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 이러한 부선 과정은 4급 암모늄 화합물 및 아민 화합물의 산화알킬렌 첨가 생성물의 존재하에 수행하며, 상기 규산염은 부선물 중에 집중되어 있다.

미국 특허 제4,995,965호에는, 규산염을 부선시키는 단계 및 귀한 광물(즉, 잔류물 중의 탄산칼슘)을 아민 함유 콜렉터(collectors)의 존재하에 농축시키는 단계를 통해 규산염 등의 불순물로부터 탄산칼슘을 분리시키는 방법이 공지되어 있다. 이 특허 명세서에서는, 다수 종의 양이온 화합물, 예를 들면 메틸-비스(2-히드록시프로필)-코코알킬 암모늄 메틸 설페이트, 디메틸 디데실 암모늄 클로라이드, 디메틸-디(2-에틸헥실)-암모늄 클로라이드, 디메틸-(2-에틸헥실)-코코알킬 암모늄 클로라이드, 디코코알킬 디메틸 암모늄 클로라이드 및 n-탈로우 알킬-1,3-디아미노 프로판 디아세테이트가 그러한 부선 과정에 콜렉터로서 사용될 수 있는 것으로 제시하고 있다. 또한, 특허 명세서에서는, Arquad 2C(디메틸 디코코알킬 암모늄 클로라이드) 및 Duomac T(N-탈로우 알킬-1,3-디아미노 프로판 디아세테이트)와 Ethomeen 18/16(장쇄 알킬아민 + 50 EO)의 혼합물로 대표되는 4급 암모늄 화합물을 콜렉터로서 사용할 수 있긴 하나, 이들은 귀한 광물 중의 산 불용성 물질의 함량을 비허용적으로 높게 제공하는 것으로 진술하고 있다.

불순물로서 규산염을 함유하는 탄산칼슘을 세정할 경우, 아민 화합물의 산화 알킬렌과 4급 암모늄 화합물의 존재하에 역부선 작업을 수행하면 매우 높은 수율 및/또는 높은 선택성(산불용성 물질의 함량이 낮음)이 달성될 수 있다는 놀라운 사실이 현재 밝혀졌다. 보다 구체적으로, 본 발명은 하기 일반식(I)의 4급 암모늄 화합물 및 하기 일반식(II)의 산화알킬렌 첨가 생성물의 존재하에 수행하는 기포 부선방법(froth-flotation Process)에 관한 것으로서, 이 방법에서 4급 암모늄 화합물 대 산화알킬렌 첨가 생성물의 중량비는 3:2 내지 11:1, 바람직하게는 7:3 내지 9:1이고, 탄산칼슘은 잔류물로부터 회수되는 한편, 규산염 오염물은 부선물과 함께 제거된다.

상기 식 중, 기 R₁, R₂, R₃및 R₄중 1 또는 2개는 C₈∼C₃₆의 탄화수소기이고, 그 나머지기는 C₁∼C₇의 탄화수소기 또는 C₂∼C₇의 히드록시알킬기이고, A는 음이온성 반대 이온이고, R₅는 C₈∼C₂₂의 탄화수소기이고, A₁, A₂및 A₃는 C₂∼C₄의 산화알킬렌기이고, R₆는 C₂∼C₃의 알킬렌기이고, n₁, n₂및 n₃는 3∼20 이며, 이들 모두의 합계는 10∼40이고, s는 0 ∼ 3이다.

본 발명의 방법에 따르면, 불용성 규산염(예, 석영, 장석, 각섬석 및 휘석)의 함량을 상당히 저하시킬 수 있는 것으로 현재 밝혀졌다.

상기 일반식(I)에서, 기 R₁, R₂, R₃및 R₄중 2개는 C₈∼C₂₂, 바람직하게는 C₁₀∼C₁₆의 직쇄형 또는 분지형의 포화 또는 불포화된 알킬기로 구성되는 것이 바람직한 반면, 나머지 2개의 기는 C₁-C₃의 알킬기 또는 C₂∼C₃의 히드록시알킬기인 것이 바람직하다. A는 통상적으로 1가의 이온, 예를 들면 메틸 설페이트 또는 염화메틸이다. 일반식(I)의 화합물의 구체적인 예는 디메틸 디데실 암모늄 클로라이드, 디메틸 디코코알킬 암모늄 클로라이드, 디메틸 디라우릴 암모늄 클로라이드, 디메틸 디스테아릴 암모늄 클로라이드, 디메틸 디탈로우 알킬 암모늄 클로라이드 및 이에 상응하는 메틸 설페이트염이다. 일반식(II)의 산화알킬렌 첨가 생성물은, R₅가 C₁₀∼C₂₀의 직쇄형 또는 분지형의 포화 또는 불포화 알킬기이고, n₁, n₂및 n₃의 합계는 12∼30 인 것이 바람직하다. 산화 알킬렌 첨가 생성물 중의 모든 알킬렌옥시기 중에서 70∼100%는 에틸렌옥시기이고, 0~30%는 프로필렌옥시기인 것이 바람직하다. 제조 기술상, 모든 알킬렌옥시기가 에틸렌옥시기인 화합물이 통상적으로 바람직하다. 기호 s는 0 또는 1이 바람직하다. 알킬렌옥시기의 갯수, 이들의 종류 및 소수성 부인 R 중의 탄소 원자수를 적당히 조절하면, 일반식(II)의 화합물이 일반식(I)의 화합물과 혼합되어 안정한 혼합물을 형성할 수 있는 특성을 상기 일반식(II)의 화합물에 쉽게 제공할 수 있다. 또한, 일반식(I)의 4급 암모늄 화합물은 통상적으로 이소프로판올과 같은 알콜 용매의 존재하에 제조하는데 이때 용매의 함량은 암모늄 화합물의 약 10∼15 중량%이다. 그러한 용매는 대개 일반식(I) 및 (II)의 화합물과 혼합했을 때, 투명하고 균질하면서 안정한 액상을 제공한다.

본 발명의 콜렉터는 별도로 첨가할 수도 있으나, 1종의 부선 시약과 함께 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 2개의 화합물의 총 함량은 광범위하게 조절될 수 있으나, 그 함량은 통상 부선시키고자 하는 광석 1 톤당 50∼2000 g이고, 바람직하게는 200∼1000 g이다.

본 발명의 수행시에는, 상기 언급된 첨가제 이외에, 부선 공정에 널리 공지된 다른 첨가제를 첨가할 수도 있다. 그러한 첨가제의 예로는, pH 조절제(예, 탄산나트륨 및 수산화나트륨), 진정제(예, 전분, 캐부라초(quebracho), 탄닌, 덱스트린 및 구아검), 및 분산 작용을 하며, 종종 진정 효과도 있는 고분자 전해질(예, 폴리포스페이트 및 물유리)이 있다. 다른 통상적인 첨가제로는 발포제(예, 메틸-이소부틸카르비놀, 트리에톡시부탄 및 산화폴리프로필렌 및 그 알킬 에테르)가 있다.

본 발명의 방법은 하기 실시예를 통해 더욱 상세히 설명할 것이다.

1.6 중량%의 규산염 광물(석영, 장석, 각섬석, 휘석)을 포함하는 방해석 광석 0.5 kg을 0.5 kg의 물과 함께 250 μm 이하의 입자 크기까지 분쇄시켰다. 분쇄된 물질을 1.5ℓ의 부선 셀에 옳겨 1.4ℓ가 될 때까지 물로 희석시킨 후 사용된 56%의 콜렉터 시약을 0.5%의 수용액 형태로 첨가하였다. 3 분동안 콘디셔닝 처리한 후, 1 시간 30 분동안 부선물을 배출시켰다. 이어서, 또다른 22%의 시약을 잔류물에 첨가한 후 3분동안 콘디셔닝 처리하고, 1시간 30분동안 전체 혼합물을 부선시켰다. 잔류물에 또다른 22%의 반응 혼합물을 첨가하고, 전체 혼합물을 3 분 동안 콘디셔닝 처리한 후 부선시켰다. 생성된 부선 잔류물은 건조시켜 측량하고, 25% 염산 중의 산불용성 물질의 함량을 분석하였다. 사용된 을렉터 및 산출된 결과는 하기 표에 제시하였다.

[표 1]

[표 2]

¹⁾시험 1∼8에서는, 산불용성 물질의 함량을 0.20%로 하여 방해석 수율을 측정하였다.

이들 결과를 통해, 본 발명의 부선 시험, 즉 시험 1∼8에서는 산불용성 물질의 함량이 상당히 낮고, 산 불용성 물질의 함량이 동일한 상태에서는 종래 기술 및 참고 샘플에 비해 방해석의 수율이 보다 높음을 알 수 있다.

Claims (10)

1. 양이온 콜렉터의 존재하에 기포 부선 공정을 수행하여 규산염 불순물을 함유한 탄산칼슘 광석을 세정하는 방법에 있어서, 콜렉터가 하기 일반식(I)의 4급 암모늄 화합물과 하기 일반식(II)의 산화알킬렌 첨가 생성물과의 혼합물이고, 4급 암모늄 화합물 대 산화알킬렌 첨가생성물의 중량비는 3:2 내지 11:1이며, 탄산칼슘은 잔류물로부터 회수하는 한편, 규산염 오염물은 부선물과 함께 제거하는 것을 특징으로 하는 방법:

   상기 식 중, 기 R₁, R₂, R₃및 R₄중 1 또는 2개는 C₈∼C₃₆의 탄화수소기이고, 그 나머지기는 C₁∼C₇의 탄화수소기 또는 C₂∼C₇의 히드록시알킬기이고, A는 음이온성 반대 이온이고, R₅는 C₈∼C₂₂의 탄화수소기이고, A₁, A₂및 A₃는 C₂∼C₄의 산화알킬렌기이며, R₆는 C₂∼C₃의 알킬렌기이고, n₁, n₂및 n₃는 3∼20 이고, 이들 모두의 합계는 10∼40이며, s는 0 ∼ 3이다.
2. 제1항에 있어서, 기 R₁, R₂, R₃및 R₄중 2개가 C₈∼C₂₂, 바람직하게는 C₁₀∼C₁₆의 탄화수소기이고, 그 나머지기는 C₁∼C₃의 알킬기 또는 C₂∼C₃의 히드록시알킬기인 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 4급 암모늄 화합물이 디메틸 디코코알킬 암모늄염인 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, R₅가 C₁₀∼C₂₀의 알킬기이고, n₁, n₂및 n₃의 합계는 12 내지 30인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 산화알킬렌 첨가 생성물의 모든 알킬렌옥시기 중 70∼100%가 에틸렌옥시기이고, 0∼30%는 프로필렌옥시기인 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제5항에 있어서, s가 0 또는 1인 것을 특징으로 하는 방법.
7. 하기 일반식(I)의 4급 암모늄 화합물과 하기 일반식(II)의 산화알킬렌 첨가생성물을 함유하고, 4급 암모늄 화합물 대 산화알킬렌 첨가 생성물의 비는 3:2 내지 11:1인 것을 특징으로 하는 부선 시약:

   상기 식 중, 기 R₁, R₂, R₃및 R₄중 1 또는 2개는 C₈∼C₃₆의 탄화수소기이고, 그 나머지기는 C₁∼C₇의 탄화수소기 또는 C₂∼C₇의 히드록시알킬기이고, A는 음이온성 반대 이온이고, R₅는 C₈∼C₂₂의 탄화수소기이고, A_l, A₂및 A₃는 C₂∼C₄의 산화알킬렌기이며, R₆는 C₂∼C₃의 알킬렌기이고, n₁, n₂및 n₃는 3∼20 이고, 이들 모두의 합계는 10∼40이며, s는 0 ∼ 3이다.
8. 제7항에 있어서, 기 R₁, R₂, R₃및 R₄중 2개가 C₈∼C₂₂, 바람직하게는 C₁₀∼C₁₆의 탄화수소기 이고, 그 나머지기는 C₁∼C₃의 알킬기 또는 C₂∼C₃의 히드록시알킬기인 것을 특징으로 하는 부선 시약.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, R₅가 C₁₀~C₂₀의 알킬기이고, n₁, n₂및 n₃의 합계는 12 내지 30인 것을 특징으로 하는 부선 시약.
10. 제9항에 있어서, 산화알킬렌 첨가 생성물의 모든 알킬렌옥시기 중 70∼100%가 에틸렌옥시기이고, 0∼30%는 프로필렌옥시기인 것을 특징으로 하는 부선 시약.