KR101347326B1 - 칼사이트 광석의 반전 포말 부유선별 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실리케이트를 함유하는 칼슘 카보네이트 광석을 처리하는 반전 포말 부유선별 방법(reverse froth flotation process)에 관한 것이다. 상기 방법은 지방 트리-저급-알킬 4급 암모늄 화합물, 지방 디-저급-알킬 벤질 4급 암모늄 화합물, 지방 저급-알킬 디-벤질 4급 암모늄 화합물, 디-지방 디-저급-알킬 쿼트, 디-지방 저급-알킬 벤질 쿼트 및 지방 비스-이미다졸린 쿼트로 구성된 그룹으로부터 선택된 2개의 컬렉터를 사용하는 것을 포함한다. 상이한 쿼트들의 배합물의 사용으로 컬렉터들의 성능에 상승작용을 일으키는 것을 발견하였다.
Description
본 발명은 불순물로서 실리케이트를 함유하는 칼슘 카보네이트 광석을 포말 부유선별하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 포말 부유선별(froth flotation)은 4급 암모늄 화합물들의 특이적 배합물을 사용하여 실시되며, 상기 실리케이트가 부유물(float)에 농축된다.
칼사이트 광석(calcite ores)에 대한 반전 포말 부유선별 방법에서 컬렉터(collectors)로서 사용되는 4급 암모늄 화합물들의 용도는 오래전부터 알려져 있었다. 예를들면 US 4,995,965를 참조할 수 있으며, 여기서 칼슘 카보네이트 및 불순물인 실리케이트는 메틸 비스(2-히드록시프로필) 코코알킬 암모늄 메토설페이트, 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 디아세테이트와 같은 컬렉터들의 존재하에 실리케이트를 부유선별하고 잔여 부분에 칼슘 카보네이트를 농축시킴으로써 분리된다. 또한, 특허 명세서에서는 아쿼드(Arquad)® 2C (디메틸 디코코알킬 암모늄 클로라이드) 및 듀오맥(Duomac)® T (N-탈로우 알킬 1,3-디아미노 프로판 디아세테이트) 및 에토메엔(Ethomeen)® 18/16 (장쇄 알킬아민 + 50 EO)의 배합물로 대표되는 4급 암모늄 화합물들이 컬렉터로 사용될 수 있다고 기술되어 있다. 또한, CA 1187212에서는 컬렉터로서 사용되는 디메틸 디C8-16 알킬, 디메틸 C10-22 알킬 벤질 및 비스-이미다졸린 (C12-18)의 아민, 및 이들의 염을 제시하였다. 그러나, 본원에서 청구된 컬렉터들의 배합물은 개시되거나 또는 제시되지 않았다.
US 5,720,873에서는 4급 암모늄 화합물 및 알콕실화 아민의 배합물을 사용하여 US 4,995,965의 방법의 결점을 제거하는 방법을 제시하였다. 유사하게, AT 397047에서는 4급 암모늄 화합물 및 에테르 (디)아민(알콕시화 (디)아민일 수 있음)의 배합물을 사용하는 것이 기술되어 있다. 다양한 특성들이 개선되었지만, 상기 배합물의 성능이 최적화되었다고 고려되지 않았다. 상기 참고문헌에서는 본원에 청구된 화합물들의 배합물을 사용하는 것은 개시되지 않았다.
DE 19602856에서는 반전 포말 부유선별 방법에서 컬렉터로서 생분해성 에스테르쿼트(biodegradable esterquats)를 사용하는 것이 제시되었다. 그러나, 상기 에스테르쿼트는 부유선별 단계 중에, 특히 수성 상이 재순환되는 전형적인 공정에서 가수분해 및/또는 생물학적으로 분해되는 것이 발견되었다. 칼사이트 반전 포말 부유선별 방법에서, 상기 분해로부터 수득된 지방산은 칼사이트에 부착되고 미네랄을 부유시켜서 수득률이 떨어진다.
그러므로, 칼슘 카보네이트 광석의 반전 포말 부유선별 방법을 최적화하고/ 하거나 대안을 발견하는 것이 끊임없이 요구되었다. 상기 측면에서, 생성물내 산-불용성 물질의 양은 가능한 적고 생성물의 수득율은 가능한 높으며, 고품질의 생성물[특히 밝기(brightness)]이 수득된다는 것이 특히 중요하다. 산-불용성 물질의 양을 감소시키고 수득율을 증가시키는 것은 2가지 상호 상반되는 목표인 것을 알았다. 특히, 산-불용성 물질의 양의 감소는 다량의 물질을 부유선별 제거함으로써 달성되지만 수득율은 감소되며, 반대의 경우도 마찬가지이다.
본 발명자들은 불순물로서 실리케이트를 함유하는 칼슘 카보네이트를 부유시키는 경우 매우 높은 수득율 및/또는 높은 선택성(저함량의 산-불용성 물질)은 반전 포말 부유선별 방법이 2 이상의 상이한 컬렉터의 사용을 포함하는 경우 달성될 수 있다는 것을 발견하였으며, 여기서 2 이상의 컬렉터는 4급 암모늄 화합물들(쿼트, quats)의 특이적 그룹으로부터 선택되며, 단 상기 2개의 컬렉터는 상이한 화학물질이다. 상기 쿼트 그룹은 하기의 6개의 서브그룹으로 구성된다: 지방 트리-저급-알킬(fatty tri-lower-alkyl) 4급 암모늄 화합물, 지방 디-저급-알킬(fatty di-lower-alkyl) 벤질 4급 암모늄 화합물, 지방 저급-알킬 디-벤질 4급 암모늄 화합물, 디-지방 디-저급-알킬 4급 암모늄 화합물, 디-지방 저급-알킬 벤질 4급 암모늄 화합물, 및 지방 비스-이미다졸린 4급 암모늄 화합물. 상기는 1 이상의 컬렉터(제1 컬렉터)가 상기 6개의 특이적 서브그룹 중 하나로부터 선택되며, 적어도 하나의 다른 컬렉터(제2 컬렉터)는 상기 6개의 서브그룹 중 또 다른 것으로부터 선택되는 것을 의미한다. 몇가지 이유로, 지방 비스-이미다졸린 4급 암모늄 화합물을 사용하는 것은 덜 바람직하다. 놀랍게도, 상기 2 이상의 상이한 쿼트들의 배합물을 사용하면 컬렉터들의 성능을 향상시킨다. 또한, 저급-알킬에서 용어 저급(lower)은 1-7개의 탄소 원자를 나타내는데 사용되며, 반면에 지방기는 8-36개의 탄소 원자를 갖는 그룹인 것으로 정의된다.
본 발명에 따른 실시양태에서, 제1 컬렉터는 공정 중 제1 부유선별 단계에서 사용되는 것이 바람직하며(상기는 1 이상의 부유선별 서브단계를 포함할 수 있음), 제2 컬렉터는 또 다른 부유선별 단계에 사용된다(또한 1 이상의 부유선별 서브단계를 포함할 수 있음). 선택적으로, 상기 2개의 상이한 컬렉터가 1 이상의 (서브-)단계에서 동시에 사용된다. 모든 부유선별 서브단계가 하나의 단일 부유선별 단계에서 조합되는 것이 가능하다.
특히 하나의 컬렉터는 지방 트리-저급-알킬 쿼트, 지방 디-저급-알킬 벤질 쿼트 및 지방 저급-알킬 디-벤질 쿼트의 서브그룹으로부터 선택되며, 다른 컬렉터는 디-지방 디-저급 알킬 쿼트, 디-지방 저급-알킬 벤질 쿼트 및 지방 비스-이미다졸린 쿼트로 구성된 그룹으로부터 선택되는 경우 양호한 결과가 달성된다. 그러므로, 특이적 실시양태에서, 본 발명은 특정 화합물들이 사용되는 1 이상의 부유선별 단계를 포함하는 반전 포말 부유선별 방법에 관한 것이다. 1 이상의 부유선별 단계가 존재하는 경우, 1 이상의 지방 트리-저급-알킬 쿼트, 지방 디-저급-알킬 벤질 쿼트 및 지방 저급-알킬 디-벤질 쿼트가 한 부유선별 단계에 적어도 사용되며, 다른 컬렉터는 그 이후의 부유선별 단계에 사용되는 것이 바람직하다.
컬렉터들이 1 이상의 단계에 사용되는 경우, 상기 단계들은 임의의 순서로 실행될 수 있다. 선택적으로, 2개의 컬렉터들의 사용을 포함하는 단지 1개의 단일 단계가 있다. 컬렉터들의 사용을 포함하는 2 이상의 단계를 갖는 방법이 바람직하다.
(하나의 단계에서) 컬렉터를 단독 또는 배합 형태로 한번 첨가하는 것이 다양한 서브단계에 컬렉터를 사용하는 것보다는 효과가 떨어지는 것이 관찰되었다. 그러므로, 본 발명의 하나의 실시양태는 2 이상의 컬렉터의 사용에 관한 것으로서, 컬렉터들 중 적어도 하나는 2 이상의 서브단계로 첨가된다. 본 실험은 하나의 컬렉터의 전부가 제1 단계에 사용되며 다른 컬렉터의 전부가 연이은 단계에 사용되는 방법에 한정되며, 상기 단계들 중 하나 또는 둘다는 선택적으로 2 이상의 서브단계로 나누어진다. 그러나, 상기 방법은 예를 들면 먼저 1 이상의 서브단계에서 하나의 컬렉터를 사용한 후, 1 이상의 서브단계에서 또 다른 것을 사용한 후, 제1 컬렉터를 다시 사용하는 1 이상의 서브단계에 의해서 추가로 최적화될 수 있다. 상기 가능한 순서의 유사한 변경은 본 발명의 청구 범위내에 있다. 상기 서브단계에 사용될 각 컬렉터의 최소량은 처리된 조성물에 좌우된다. 상기 양은 적어도 포말이 발생될 수 있도록 선택되어야 한다. 상기 각 단계에 사용될 최대량은 포말되는 조성물에 좌우된다. 수준이 너무 높으면 비경제적이며, 또한 이는 광석의 수득율에 있어서 부정적인 영향을 줄 수 있기 때문이다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 2개의 개별의 컬렉터가 특정 순서로 사용되며, 여기서 제1 컬렉터는 제1 단계에서 사용되며, 지방 트리-저급-알킬 쿼트, 지방 디-저급-알킬 벤질 쿼트 및 지방 저급-알킬 디-벤질 쿼트로부터 선택되고, 제2 컬렉터는 연이은 단계에서 사용되며, 디-지방 디-저급 알킬 쿼트 및/또는 디-지방 저급-알킬 벤질 쿼트 및/또는 지방 비스-이미다졸린 쿼트로부터 선택된다.
본 발명의 포말 부유선별 방법에서, 처리된 광석은 매우 작은 입자가 처리될 수 있도록 분쇄되어야 한다. 1 mm 이하, 바람직하게는 0.3 mm 이하의 d80이 바람직하며, 이는 입자의 적어도 80%가 1 mm 이하, 바람직하게는 0.3 mm 이하의 크기를 갖는 것을 의미한다(체로 결정됨). 거친 입자(약 2 mm 크기의 d50을 가짐)를 사용하는 더 오래된 기술은 상기 거친 입자가 부유가능하지 않아서 수득율 및/또는 품질이 떨어지기 때문에 비교할 수 없다.
컬렉터로 사용된 4급 암모늄 화합물은 시판되는 화학물질이며, 이는 순수 형태 또는 화합물들의 혼합물 형태일 수 있다. 후자는 전형적으로 화합물의 지방 산 분획물이 천연 공급원에 기초하는 경우이며, 당분야에 공지된 바와 같이, 전형적으로 다양한 지방산 관능성을 포함하며, 예컨대 지방 기의 길이 및 포화가 가변된다.
지방 트리-저급-알킬 쿼트, 지방 디-저급-알킬 벤질 쿼트 및 지방 저급-알킬 디-벤질 쿼트는 하기 화학식 I로 표시되고,
상기 화학식 I에서, R1은 지방기, 바람직하게는 8-36개의 탄소 원자를 갖는 지방기를 나타내며; 선택적으로 상기 탄화수소는 불포화이고/이거나 직쇄형 또는 분지쇄형의 1 이상의 히드록실기로 치환되며, 바람직하게는 C10-22, 가장 바람직하게는 C16-20 알킬 또는 알케닐기이다. 상기 알케닐기는 1 이상의 불포화 성분을 가질 수 있다. 최적의 사슬 길이는 종종 상기 방법에서 관찰된 포말화의 양으로 결정된다. 사슬이 짧아지면 포말화가 증가되는 경향이 있으며(과도한 포말화는 수득율을 감소시킬 수 있음), 사슬이 길어지고 벤질기를 사용하면 포말화를 감소시킬 수 있지만 포말 공정에서 용해도 문제점을 일으킬 수 있다. 상기 기들이 유래될 수 있는 적당한 지방 산은 이에 한정되는 것은 아니지만 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 아라키돈산, 팔미트산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 가돌레산, 베헨산, 리시놀레산, 리그노세르산 및 엘레오스테아르산을 포함한다. 바람직하게, R1은 천연 지방 및 오일로부터 유래된다. 탈로우-유래 기를 사용하면 매우 양호한 결과가 수득된다. 또한, 수소화 및 부분 수소화 탈로우가 사용될 수 있다. 수소화는 포말화를 감소시키지만, 상기가 바람직하거나 또는 허용가능하다면 (이의 물리적 형태 때문에) 취급의 용이함에 있어서 바람직할 수 있다.
R2, R3 및 R4는 독립적으로 벤질 및 저급-알킬기(선택적으로 저급-알킬-치환 시클로알킬기를 포함함)로부터 선택되는데, 2 이상의 탄소 원자가 존재하는 경우 1 이상의 히드록실기로 선택적으로 치환될 수 있다. 바람직하게, R2, R3 및 R4는 벤질 또는 1-5개의 탄소 원자, 더 바람직하게는 1-3개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 가 장 바람직하게는 메틸이며, 단 R2, R3 및 R4의 모두의 2개 이하, 바람직하게는 1개 이하는 벤질이며,
A는 음이온성 반대이온, 바람직하게는 클로라이드, 브로마이드, 메토설페이트, 카보네이트, 비카보네이트 및 C1-3 알킬카보네이트로부터 선택된 음이온성 반대이온이며, 및
x는 이온 A의 전하이다.
본 발명에 따라 사용된 부가의 컬렉터는 하기로 나타낸다:
- 디-지방 디-저급-알킬 쿼트 및/또는 디-지방 저급-알킬 벤질 쿼트, 상기 화합물은 하기 화학식으로 표시되고,
여기서, A, x, R2 및 R3은 상기 화학식 I에서 주어진 것과 동일한 의미를 가지며, 각 R1은 독립적으로 지방기, 바람직하게는 8-36개의 탄소 원자를 갖는 지방기를 나타내며; 선택적으로 상기 탄화수소는 불포화이고/이거나 직쇄형 또는 분지쇄형인 1 이상의 히드록실기로 치환되며, 바람직하게는 C8-22, 가장 바람직하게는 C10-18 알킬 또는 알케닐기이다. 상기 알케닐기는 1 이상의 불포화 성분을 가질 수 있다. 최적의 사슬 길이는 본 발명의 방법에서 관찰된 포말 양에 의해서 결정된다. 사슬 이 짧아지면 포말화가 증가되는 경향이 있으며(과도한 포말은 수득율을 감소시킬 수 있음), 사슬이 길어지고 벤질기를 사용하면 포말을 감소시키지만 포말 방법에서 용해도 문제를 일으킬 수 있다. 상기 기들이 유래될 수 있는 적당한 지방 산은 이에 한정되는 것은 아니지만 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 아라키돈산, 팔미트산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 가돌레산, 베헨산, 리시놀레산, 리그노세르산 및 엘레오스테아르산을 포함한다. 바람직하게, R1은 천연 지방 및 오일로부터 유래된다. 적당한 디-지방 디-저급-알킬 4급 암모늄 화합물의 예로는 디메틸 디데실 암모늄 클로라이드, 디메틸 디시클로알킬 암모늄 클로라이드, 디메틸 디코코 암모늄 클로라이드, 디메틸 디라우릴 암모늄 클로라이드, 디메틸 디스테아릴 암모늄 클로라이드, 디메틸 디탈로우 알킬 암모늄 클로라이드 및 상응하는 메틸 설페이트 염이 있다. 가장 바람직한 화합물, 예를 들면 디메틸 디코코 암모늄 클로라이드 및 메틸 벤질 디코코 암모늄 클로라이드를 사용하면 매우 양호한 결과가 수득된다.
- 하기 화학식 II의 지방 비스-이미다졸린 쿼트,
상기에서, 각 R1 및 R3은 독립적으로 1-30개의 탄소 원자를 갖는 기, (선택 적으로 불포화이고/이거나 OH기로 치환된) 바람직하게 알킬 및 알카릴기로부터 선택되며, 단 전체 R1 및 R3 기들의 적어도 하나는 8-36개의 탄소 원자를 갖는 지방기이며, R2는 C1-10 히드로카르빌기, 바람직하게는 알킬렌기 또는 알카릴렌기이며, A 및 x는 상기 화학식 I에 제공된 것과 동일한 의미를 갖는다. 그러나, 비용/효율 이유로, 지방 비스이미다졸린 쿼트의 사용은 덜 바람직하다.
컬렉터는 종래의 양으로 공정에 사용될 수 있다. 적당하게, 이들은 광석의 미터톤(MT)당 50-2,000 g의 전체양으로 사용된다. 상기는 수개의 단계 또는 하나의 조합된 단계에서 사용될 수 있다. 그러나, 수개의 부분으로 1 이상의 컬렉터를 사용하는 것이 유익할 수 있다는 것이 관찰되었으며, 각 부분의 첨가는 상기 방법에서 새로운 단계로서 볼 수 있다. 상기 다단계 방법은 컬렉터의 효율을 더 높여서 컬렉터를 덜 사용하면서 동일한 생성물 수득율 및 품질을 달성할 수 있거나, 또는 동일한 양의 컬렉터를 사용하여 생성물의 수득율 및/또는 품질이 향상된다. 각 부유선별 단계에서, 유효량의 컬렉터가 있어야 한다. 비록 얼마나 많이 정확하게 요구되는지를 예측할 수 없을지라도, 상기는 광석의 형태, 물의 품질, 사용된 화학물질 등에 좌우되며, 본 발명에 따른 각 컬렉터가 한 단계에서 사용되는 경우 광석의 미터톤(MT)당 5-2,000 g의 양으로 상기 단계에서 사용된다. 바람직하게, 단계에서 사용된 최저량은 광석의 미터톤(MT)당 10 g 이상, 더 바람직하게는 25 g 이상, 가장 바람직하게는 30 g 이상이다. 바람직하게, 단계에서 사용된 최대 량은 광석의 미터톤(MT)당 1,000 g 이하, 더 바람직하게는 500 g 이하, 가장 바람직하게 는 300 g 이하이다.
본 발명에 따른 방법을 사용하여, 미네랄은 고수득율로 수득되고, 낮은 산-불용성 수준을 가지며, 양호한 밝기(brightness)를 갖는 것을 발견하였다. 또한, 컬렉터들의 배합물의 사용으로 성능이 상승되는 것을 관찰하였다. 특이적 밝기를 갖는 미네랄을 수득하기위해서, 사용될 컬렉터 및 보조-컬렉터(co-collector)의 전체량은 각 개개의 컬렉터들의 효과를 기준으로 하여 기대되는 것보다 더 적었다. 또한, 최종 미네랄내 산-불용성 물질의 양은 개별의 컬렉터에 대한 결과를 기준으로 하여 기대되는 것보다 더 적은 것으로 관찰되었다.
본 발명에 따른 방법에서, 부가의 첨가제가 사용되어 반전 포말 부유선별 방법의 수득율 및/또는 품질을 최적화될 수 있을 것으로 예측된다. 상기는 특히 광석이 실리케이트로 오염되고 광석 입자보다 더 소수성인 광석의 오염물질을 포함하는 경우이다. 상기 오염물질들의 제거에 도움을 주기 위해 사용될 수 있는 전형적인 첨가제는 사용된 컬렉터의 수-용해도보다 더 낮은 수-용해도를 갖는 물질이며, 이는 광석의 소수성 오염물질에 부착된다. 상기 소수성 오염물질의 예로는 다양한 설파이드 및 그래파이트(석탄)이 있다. 일부의 소수성 오염물질을 제거하는데 사용될 수 있는 종래 첨가제의 예로는 이에 한정되는 것은 아니지만 탄화수소, 가령 연료 오일(fuel oils), 파인 오일(pine oil), 파인 타르 오일(pine tar oil) 및 케로센(kerosene), 극성 오일(polar oils), 크레실산, 알콜, 가령 폴리글리콜, 예컨대, 3-7개의 프로폭시 유닛을 갖는 폴리프로필렌 글리콜, 4-메틸-2-펜타놀 및 2-에틸 헥사놀, 에테르, 가령 1,1,3-트리에톡시 부탄, 에스테르, 및 예를 들면 US 5,720,873에 개시된 특정의 알콕시화 아민을 포함한다. 상기 첨가제는 종래의 양으로 공정 중에 사용될 수 있다. 적당하게, 상기는 광석의 미터톤(MT)당 10-1,000 g의 양으로 사용된다.
본 발명의 적용시에, 상기에 언급된 첨가제 뿐만 아니라 포말 부유선별에 잘 공지되어 있는 다른 첨가제를 첨가할 수 있다. 상기 첨가제의 예로는 pH-조절제, 가령 소듐 카보네이트 및 소듐 히드록시드, 억제제(depressants), 가령 스타치(starch), 케브라초(quebracho), 탄닌, 덱스트린 및 구아 검, 및 다중전해질(polyelectrolytes), 가령 폴리포스페이트 및 물 유리(water glass)이며, 억제제 효과와 함께 분산 효과를 갖는다. 다른 종래 첨가제는 기포제(foaming agents), 가령 메틸 이소부틸 카르비놀, 트리에톡시부탄 및 폴리프로필렌 옥시드 및 이의 알킬 에테르이다. 상기 기포제가 존재한다면 광석으로부터 소수성 오염물질을 제거하기위해서 사용될 수 있다. 필요하다면, 다른 종래의 컬렉터가 본원에서 청구된 컬렉터와 함께 사용될 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예에 의해서 설명된다.
사용된 물질:
Arquad® 2C-75 : 이소프로판올(15 중량%) 및 물(10 중량%)내 디코코 디메틸 암모늄 클로라이드(75 중량%) (Akzo Nobel제)
Arquad® TB : 이소프로판올(15 중량%) 및 물(10 중량%)내 탈로우 디메틸 벤질 암모늄 클로라이드 (Akzo Nobel제)
Lilaflot® GS 13 : 30-70% 2-에틸헥사놀 및 70-30%의 탄화수소의 혼합물(증류(석유)수처리된 경)(Akzo Nobel제), 부유 그래파이트에 사용됨.
방법
산-불용성 물질의 함량은 자기 교반기 바아를 구비한 유리 비이커에서 실온에서 혼합함으로써 분석되며, 다량의 광석은 최소 0.02 g의 산-불용성 물질 및 100 ml의 탈염수를 포함한다. 그후 교반하면서, 37% 염산 수용액을 CO2가 더 이상 발생되지 않을 때까지 조심스럽게 첨가된다. 연이어, 물 유리를 유리 비이커에 넣고 시료를 15분동안 온화하게 끓인다. 실온으로 냉각시킨 이후에, 산-불용성 물질 함량은 Versapor® 1200 멤브레인 필터(Pall Corp.제)(직경 47 mm 및 공극 크기 1.2 μm)를 사용하여 종래의 물질에서 중량 측정으로 측정된다. 중량 측정 이전에, 필터상의 잔류물을 탈염수로 헹구고, 105 ℃의 오븐에서 일정 중량으로 건조시킨다.
물질의 밝기는 75 g의 물질을 미분쇄(micronizing)함으로써 결정된다. 수득된 분말 중에, 15 g이 사용되어 Omyapress 2000에서 정제를 압축하고 정제의 밝기는 XLAV 애퍼추어 플레이트(aperture plate)를 구비한 Elrepho® 3000 분광광도계(Datacolor제)를 사용하여 457 nm에서 ISO T 452에 따라 측정된다.
시료의 미분쇄는 550 ml의 1 mm 지르콘 볼(zircon balls)을 포함하는 1 I 사이즈의 종래의 콜로이드 밀에서 0.4 g의 Dispex A40(Ciba제)의 존재하에 100 ml의 물로 약 75 g의 고형물을 분쇄함으로써 실시된다. 분쇄(milling)는 종래의 광 회절법으로 측정하여 입자의 d60이 2 μm 이하가 될 때까지 700 rpm에서 35분 이상동 안 실시한다.
약 4.5 중량%의 불순물(실리케이트, 피라이트 및 그래파이트를 포함함)을 포함하는 칼사이트 광석은 스테인레스 레보러토리 로드 밀(stainless laboratory rod mill)에서 d50이 63 μm 이하이고 d34가 32 μm 이하가 되도록 분쇄한다. 입자 크기는 200, 125, 100, 63, 40 및 32 μm의 체 크기를 사용하여 측정된다. 분쇄 단계 이후에, 입자내 32 μm 이하인 산 불용성 물질의 양은 2.9 중량%(%w/w)인 것으로 측정되었다.
포말 부유선별 실험은 0.5 kg의 분쇄된 광석을 1.5-I 부유선별 셀(flotation cell) (타입 Denver Model D-12 Laboratory Flotation Machine, Sepor Inc.제)로 송달시킴으로써 실시된다. 전체 1.4 I로 물로 희석시킨 이후에, 선택적으로 추가의 첨가제를 포함하는 1 이상의 컬렉터의 전체 10 ml의 원료 용액을 첨가한다. 2분동안 상기 혼합물을 교반한 이후에, 공기 유입구를 개방하고, 부유물을 2분동안 회수한다. 원료 용액을 첨가하고 상기 혼합물을 교반하며 부유선별하는 각 공정 단계는 표에 개시된 바와 같이 반복된다. 마지막 부유선별 단계에서, 부유선별은 2분 대신에 5분동안 실시된다. 비부유 잔류물(non-floated residue) 및 부유 생성물이 건조되고, 칭량되며, 산-불용성 물질 함량에 대해서 분석된다. 비부유 잔류물은 밝기, 뿐만 아니라 상기 생성물들의 실험 결과 중량과 동일한 비율로 포말 생성물 및 비부유 물질을 배합함으로써 수득된 생성물에 대해서 분석되며, 각 연속 부유선별 단계 이후에 밝기를 평가한다.
사용된 컬렉터 및 수득된 결과는 하기의 표에 나타내었다.
비교 실시예 A:
0.94 중량%의 Arquad 2C-75 및 0.06 중량%의 Lilaflot GS 13을 포함하는 수중 원료 용액이 제조된다. 표 1에서, (Arquad 2C-75 및 Lilaflot GS 13의) 전체 공급량이 포함된 단계들과 함께 제공된다.
상기 데이터로부터, 95% 밝기에 대해서 약 660 g/t의 Arquad 2C-75가 요구되는 것으로 관찰되었다.
비교 실시예 B:
실시예 A가 반복되지만, Arquad TB가 Arquad 2C-75를 대신하여 사용된다. 결과는 표 2에 제공된다.
상기 데이터로부터, 95% 밝기에 대해서 약 560 g/t의 Arquad TB가 요구되는 것으로 관찰되었다.
실시예 1a:
실시예 A가 반복되지만, 원료 용액은 0.38 중량%의 Arquad 2C-75, 0.56 중량%의 Arquad TB 및 0.06 중량%의 Lilaflot GS 13을 포함한다. 결과는 표 3a에 제공하였다.
상기 데이터로부터, 95% 밝기에 대해서 약 460 g/t의 전체 Arquad 2C-75 및 Arquad TB가 요구되는 것으로 관찰되었다.
실시예 1b:
실시예 1b는 실시예의 재현성을 시험하기위해서 실시예 1a와 동일하다. 결과는 표 3b에 제공된다.
상기 데이터로부터, 95% 밝기에 대해서 약 455 g/t의 전체 Arquad 2C-75 및 Arquad TB가 요구되고 시험의 재현성이 양호한 것으로 관찰되었다.
실시예 2:
실시예 1이 반복되지만, 2개의 원료 용액이 제조된다. 제1 원료 용액은 0.94 중량%의 Arquad TB 및 0.06 중량%의 Lilaflot GS 13을 포함한다. 상기 용액은 단계 1에서 사용되며, 상기 단계에서 포말화가 5분동안 실시된다. 제2 원료 용액은 0.94 중량%의 Arquad 2C-75 및 0.06 중량%의 Arquad TB를 포함한다. 상기 용액은 단계 2-4에서 사용된다. 결과는 표 4에 제공되었다.
상기 데이터로부터, 95% 밝기에 대해서 약 540 g/t의 Arquad 2C-75 및 Arquad TB가 요구되는 것이 관찰되었다.
실시예 3:
실시예 2는 동일한 원료 용액들을 사용하여 반복된다. 제1 원료 용액은 단계 1 및 2에서 사용되며, 제2 원료 용액은 단계 3-5에서 사용된다. 결과는 표 5에 제공된다.
상기 데이터로부터, 95% 밝기에 대해서 약 440 g/t의 Arquad 2C-75 및 Arquad TB가 요구되는 것이 관찰되었다.
실시예 4:
실시예 2가 반복되지만, 단 11 ml의 제1 원료 용액이 단계 1에 첨가되고, 16.5 ml의 제2 원료 용액이 단계 2에 첨가된다. 결과는 표 6에 제공된다.
상기 데이터로부터, 95% 밝기에 대해서 약 550 g/t의 Arquad 2C-75 및 Arquad TB가 요구되는 것이 관찰되었다.
결과는 표 7에 요약되었다. 여기서, 95%의 밝기를 제공하기위해서 요구되는 전체 수준의 컬렉터가 상기 공급 수준에서 칼사이트 회수(수득율) 및 산-불용성 물질의 양과 함께 제공된다.
2개의 컬렉터들의 배합으로 광석으로부터 오염물질의 제거가 향상되며, 비부유 고형물내 불용성 물질의 수준은 상당한 수준에서 유지되는 것이 명확하게 나타나 있다.
Claims (11)
- 실리케이트를 함유하는 칼슘 카보네이트 광석을 처리하는 반전 포말 부유선별 방법(reverse froth flotation process)으로서,상기 방법은 1 이상의 부유선별 단계들을 포함하며, 전체 부유선별 단계에서 2 이상의 컬렉터(collectors)가 사용되며, 상기 컬렉터 중 1 이상의 컬렉터는 서브그룹인 지방 디-저급-알킬(fatty di-lower-alkyl) 벤질 4급 암모늄 화합물 및 디-지방 디-저급-알킬 4급 암모늄 화합물로 구성된 그룹으로부터 선택되며, 나머지 컬렉터 중의 1 이상의 컬렉터는 상기 서브그룹들 중의 상기 선택된 서브그룹과는 다른 서브그룹으로부터 선택되며, 상기 저급은 1 내지 7개의 탄소 원자를 가지는 지방족기를 의미하고, 상기 지방은 8 내지 36개의 탄소 원자를 가지는 지방족기를 의미하는, 반전 포말 부유선별 방법.
- 제 1 항에 있어서,제1 서브그룹으로부터의 1 이상의 컬렉터는 제1 단계에서 사용되며 또 다른 서브그룹의 1 이상의 다른 컬렉터는 제2 단계에서 사용되는 2 이상의 단계들을 포함하며, 각 단계는 2 이상의 서브단계들로 구성되는 것을 특징으로 하는, 반전 포말 부유선별 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 지방 디-저급-알킬 벤질 4급 암모늄 화합물은 화학식으로 표시되고,
여기서 R1은 8-36개의 탄소 원자를 갖는 지방족기를 나타내며; 상기 지방족기는 불포화이거나 1 이상의 히드록실기로 치환될 수 있으며,R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 벤질 및 저급-알킬기로부터 선택되되, 2 이상의 탄소 원자가 존재하는 경우 1 이상의 히드록실기로 치환될 수 있으며,A는 음이온성 반대이온이며,x는 반대이온의 전하이나,단, R2, R3 및 R4 중 하나는 벤질인 것을 특징으로 하는 반전 포말 부유선별 방법. - 제 1 항에 있어서,상기 디-지방 디-저급-알킬 4급 암모늄 화합물은 화학식으로 표시되고,
여기서 각각의 R1은, 독립적으로, 8-36개의 탄소 원자를 갖는 지방족기를 나타내며; 상기 지방족기는 불포화이거나 1 이상의 히드록실기로 치환될 수 있으며,R2 및 R3는 각각 독립적으로 저급-알킬기로부터 선택되되, 2 이상의 탄소 원자가 존재하는 경우 1 이상의 히드록실기로 치환될 수 있으며,A는 음이온성 반대이온이며,x는 반대이온의 전하인 것을 특징으로 하는 반전 포말 부유선별 방법. - 제 1 항에 있어서,지방 디-저급-알킬 벤질 4급 암모늄 화합물로부터 선택된 컬렉터가 특정 단계에서 사용되고, 디-지방 디-저급-알킬 4급 암모늄 화합물로부터 선택된 컬렉터는 그 이후의 단계에서 사용되는 것을 특징으로 하는, 반전 포말 부유선별 방법.
- 제 1 항에 있어서,광석의 미터톤(MT)당 전체량 50-2,000 g의 컬렉터가 사용되는 것을 특징으로 하는, 반전 포말 부유선별 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 컬렉터의 수-용해도보다 낮은 수-용해도를 갖는 첨가제가 사용되어 칼슘 카보네이트보다 더 소수성인 오염물질을 광석으로부터 제거하는데 도움을 주는 것을 특징으로 하는, 반전 포말 부유선별 방법.
- 제 7 항에 있어서,광석의 미터톤 당 10-2,000 g의 첨가제가 사용되는 것을 특징으로 하는, 반전 포말 부유선별 방법.
- 제 1 항에 있어서,처리된 광석은 d80이 0.3 mm 이하가 되도록 입자 크기 분포를 갖는 것을 특징으로 하는, 반전 포말 부유선별 방법.
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