Способ улучшения электростатической сепарации при обогащении руд

Способ улучшения электростатической сепарации при обогащении руд

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Уровень техники

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области отделения определенных минеральных компонентов руды от других ее минеральных компонентов с использованием электростатической сепарации.

Конкретно, настоящее изобретение относится к реагентам для модификации электростатических свойств и к их использованию в способе электростатической сепарации для разделения минеральных компонентов руды с улучшенной эффективностью.

Описание предшествующего уровня техники

Переработка и рафинирование многих типов минеральных руд, включая минеральные пески, известные иногда как обогащение, как правило, включает в себя отделение определенных минеральных компонентов от других минеральных компонентов.

Например, отдельная руда или минеральный песок может, как правило, содержать как рутил, так и циркон. Оба этих минерала имеют независимые применения и должны отделяться один от другого. Такой минеральный песок также может содержать ильменит, монацит, кварц, ставролит и лейкоксен, которые также должны отделяться от рутила и циркона. Электростатическая сепарация широко используется в промышленности тяжелых минеральных руд или песков. Электростатический сепаратор прикладывает напряжение, как правило, в пределах от 21 до 26 кВ, к руде, в результате чего проводящие компоненты, такие как рутил и ильменит, мигрируют к одному краю сепаратора, а непроводящие компоненты, такие как циркон, мигрируют к противоположному краю сепаратора. Поток измельченной руды или минерального песка разделяется на два потока, и каждый поток может дополнительно перерабатываться для разделения соответствующих их компонентов с использованием, например, магнитной сепарации. Хотя электростатическая сепарация представляет собой эффективный способ, она не считается особенно эффективной.

Патент США № 4131539, Ojiri, et al., описывает способ удаления малых количеств рутила из цирконового песка. Этот патент говорит о термической обработке цирконового песка в неокислительной атмосфере для изменения поверхностных электростатических свойств рутила, которая, как сказано, делает рутил более проводящим, и подвергнутый термической обработке песок отделяется легче с помощью электростатической сепарации с уменьшением содержания диоксида титана в песке. Хотя такой нагрев или обжиг может быть эффективным, он является энергоемким и изменяет поверхностные свойства минеральных компонентов, что может быть нежелательным при последующих применениях.

Патент США № 5502118, Macholdt et al., говорит об использовании полимерных солей, которые являются пригодными в качестве агентов для контроля заряда и агентов для увеличения заряда в электрофотографических тонерах и проявителях, в трибоэлектрически или электрокинетически распыляемых порошковых покрытиях, в электрических материалах и для электростатической сепарации полимеров и минеральных солей. Однако это не относится к улучшению сепарации минеральных компонентов.

В одном из процессов разделения минералов, таком как тот, который показан в патенте США № 6168029, Henderson et al., который относится к увеличению эффективности способа, используют анионные сополимеры акриловой кислоты и акриламидные реагенты. Таким образом, по-прежнему существует необходимость в улучшенном более эффективном реагенте и способе отделения проводящих минеральных компонентов от непроводящих минеральных компонентов обычной руды или минерального песка. Такая улучшенная сепарация могла бы применяться не только при добыче рутила и циркона, но также любой другой руды, которая содержит как непроводящие, так и проводящие компоненты, имеющие коммерческую ценность.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение удовлетворяет упомянутые выше и другие потребности посредством создания в одном из вариантов осуществления способа обогащения минерального субстрата посредством электростатической сепарации сухой смеси, содержащей проводящий компонент и непроводящий компонент, включающего:

перемешивание минерального субстрата и модификатора электростатических свойств с образованием смеси, где, по меньшей мере, один из указанного проводящего компонента и указанного непроводящего компонента является электростатически модифицированным; и

приложение электрического поля к смеси, чтобы, таким образом, по меньшей мере, частично отделить электростатически модифицированный компонент от смеси;

где модификатор электростатических свойств содержит

органическое соединение, выбранное из группы, состоящей из четвертичных аминов; имидазолиновых соединений; дитиокарбаматных соединений; пиридиновых соединений; пирролидиновых соединений; проводящих полимеров, полиэтилениминов; соединений формулы (IV):

(IV) R-(CONH-O-X)_n

где n в формуле (IV) равно 1-3; где R в формуле (IV) содержит от 1 до 50 атомов углерода; и где каждый X в формуле (IV) индивидуально выбирают из группы, состоящей из H, M и NR'₄, где M представляет собой ион металла и R' индивидуально выбирают из группы, состоящей из H, C₁-C₁₀ алкила, C₆-C₁₀ арила, C₇-C₁₀ аралкила и C₁₀-C₁₈ нафтилалкила;

соединений формулы (VI):

,

где R₈ в формуле (VI) выбирают из H, C₁-C₂₂ алкила, C₆-C₂₂ арила, C₇-C₁₀ аралкила и C₁₀-C₁₈ нафтилалкила, X в формуле (VI) выбирают из группы, состоящей из H, M и NR'₄, где M представляет собой ион металла и R' индивидуально выбирают из группы, состоящей из H, C₁-C₁₀ алкила, C₆-C₁₀ арила, C₇-C₁₀ аралкила и C₁₀-C₁₈ нафтилалкила;

и их смесей.

Кроме того, настоящее изобретение относится к способу обогащения минерального субстрата с помощью электростатической сепарации сухой смеси, содержащей проводящий компонент и непроводящий компонент, включающему стадии:

перемешивания минерального субстрата и реагента для модификации электростатических свойств с образованием смеси, где, по меньшей мере, один из указанного проводящего компонента и указанного непроводящего компонента является электростатически модифицированным; и

приложения электрического поля к смеси, чтобы, таким образом, по меньшей мере, частично отделить электростатически модифицированный компонент от смеси;

где реагент для модификации электростатических свойств содержит, по меньшей мере, один модификатор электростатических свойств и множество частиц, имеющих среднее удельное сопротивление, которое равно или больше, чем удельное сопротивление непроводящего компонента, когда непроводящий компонент является электростатически модифицированным, и/или множество частиц, имеющих среднее удельное сопротивление, которое равно или меньше, чем удельное сопротивление проводящего компонента, когда проводящий компонент является электростатически модифицированным.

В другом варианте осуществления, реагент для модификации электростатических свойств содержит модификатор электростатических свойств и множество частиц, каждая из указанных частиц имеет удельное сопротивление, которое равно или больше, чем удельное сопротивление непроводящего компонента, когда непроводящий компонент является электростатически модифицированным, или множество частиц, имеющих удельное сопротивление, которое равно или меньше, чем удельное сопротивление проводящего компонента, когда проводящий компонент является электростатически модифицированным.

В другом варианте осуществления, реагент для модификации электростатических свойств содержит модификатор электростатических свойств, предпочтительно органическое соединение, и множество частиц, каждая из указанных частиц имеет удельное сопротивление, которое равно или больше, чем удельное сопротивление непроводящего компонента, когда непроводящий компонент является электростатически модифицированным, и/или множество частиц, имеющих удельное сопротивление, которое равно или меньше, чем удельное сопротивление проводящего компонента, когда проводящий компонент является электростатически модифицированным. Органическое соединение может представлять собой полимер или неполимер. В другом варианте осуществления настоящего изобретения, реагент для модификации электростатических свойств содержит полимер и множество частиц, каждая из указанных частиц имеет удельное сопротивление, которое равно или больше, чем удельное сопротивление непроводящего компонента, когда непроводящий компонент является электростатически модифицированным, и/или множество частиц, имеющих удельное сопротивление, которое равно или меньше, чем удельное сопротивление проводящего компонента, когда проводящий компонент является электростатически модифицированным.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения, реагент для модификации электростатических свойств содержит органическое, полимерное или неполимерное соединение, выбранное из группы, состоящей из четвертичных аминов; имидазолиновых соединений; дитиокарбаматных соединений; пиридиновых соединений; пирролидиновых соединений; проводящих полимеров, таких как полипирролы, политиофены и полианилины; полиэтиленимины; соединений формулы (IV):

(IV) R-(CONH-O-X)_n

где n в формуле (IV) равно 1-3; где R в формуле (IV) содержит от 1 до 50 атомов углерода и где каждый X в формуле (IV) индивидуально выбирают из группы, состоящей из H, M и NR'₄, где M представляет собой ион металла и R' индивидуально выбирают из группы, состоящей из H, C₁-C₁₀ алкила, C₆-C₁₀ арила, C₇-C₁₀ аралкила и C₁₀-C_1S нафтилалкила;

соединений формулы (VI):

,

где R₈ в формуле (VI) выбирают из H, C₁-C₂₂ алкила, C₆-C₂₂ арила, C₇-C₁₀ аралкила и C₁₀-C₁₈ нафтилалкила, X в формуле (VI) выбирают из группы, состоящей из H, M и NR'₄, где M представляет собой ион металла и R' индивидуально выбирают из группы, состоящей из H, C₁-C₁₀ алкила, C₆-C₁₀ арила, C₇-C₁₀ аралкила и C₁₀-C_1S нафтилалкила; и их смесей, и множество частиц, имеющих удельное сопротивление, которое равно или больше, чем удельное сопротивление непроводящего компонента, когда непроводящий компонент является электростатически модифицированным, и/или множества частиц, имеющих удельное сопротивление, которое равно или меньше, чем удельное сопротивление проводящего компонента, когда проводящий компонент является электростатически модифицированным.

Настоящее изобретение предусматривает средства для улучшения эффективности электростатической сепарации проводящих минералов и непроводящих минералов. Конкретное преимущество настоящего изобретения заключается в обеспечении улучшенного качества продукта циркона и рутила. Другое преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно увеличивает скорости получения циркона и рутила в противоположность обычным способам. Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно уменьшает потери циркона или рутила во время переработки. Другое преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно уменьшает количество промежуточных продуктов и нагрузку рециклирования циркона или рутила во время переработки.

Эти и другие варианты осуществления, цели и преимущества описываются более подробно ниже.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Электростатическая сепарация представляет собой способ сепарации на основе различий притяжения или отталкивания заряженных частиц под влиянием достаточно сильного электрического поля. Электростатическая сепарация широко используется в различных отраслях промышленности, включая промышленность тяжелых минеральных песков. Обогащение многих типов минеральной руды, включая тяжелые минеральные пески, включает отделение определенных ценных минеральных компонентов от других ценных или неценных минеральных компонентов. Установки для разделения минералов, используемые в промышленности переработки минералов титана, работают с использованием сходных технологий способов, которые часто конструируются на месте для индивидуальных рудных тел и их требований к разделению. Факторы, которые влияют на выбор конкретной методологии разделения, включают геологию, качество минералов, размер и форму частиц, тип минерала, включения, поверхностные покрытия и присутствующие частицы, влияющие на способ и физические характеристики минералов. Например, одна руда или минеральный песок могут содержать как рутил, так и циркон. Оба эти минерала имеют независимые применения, и по этой причине часто желательным является отделение их относительно чистых версий друг от друга и от других примесей, таких как ильменит, монацит, кварц, ставролит и лейкоксен.

Электростатическая сепарация может использоваться для отделения рутила от циркона, поскольку рутил является проводящим материалом, а циркон является непроводящим материалом. Электростатическая сепарация может осуществляться посредством использования электростатического сепаратора, который прикладывает напряжение в пределах от 21 до 26 кВ к руде, заставляя проводящие компоненты, такие как рутил и ильменит, мигрировать к одному краю сепаратора, а непроводящие компоненты, такие как циркон, мигрировать к противоположному краю сепаратора. Таким образом, поток измельченной руды или минерального песка разделяется на два первичных потока с помощью электростатического сепаратора для отделения проводящих компонентов от непроводящих компонентов. Электростатическая сепарация в соответствии с настоящим изобретением может использоваться для разделения разнообразных минеральных систем. Эти системы включают, но, не ограничиваясь этим, минеральный песок, ильменит/ставролит, ильменит/монацит, рутил/циркон, циркон/лейкоксен, железную руду/силикат, гранитовый ильменит, гранитовый рутил, рециклируемый металл, кианит/циркон, хромит/гранат и целестин/гипс.

Различные варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают реагенты для модификации электростатических свойств и способы их использования для улучшения обогащения минеральных субстратов посредством улучшения эффективности электростатической сепарации. В одном из вариантов осуществления, реагент для модификации электростатических свойств содержит органическое неполимерное соединение. В другом варианте осуществления, реагент для модификации электростатических свойств содержит органическое полимерное или неполимерное соединение и множество непроводящих частиц. В других вариантах осуществления, реагент для модификации электростатических свойств содержит органическое полимерное или неполимерное соединение и множество проводящих частиц. В дополнительных вариантах осуществления, реагент для модификации электростатических свойств содержит, по меньшей мере, одно органическое соединение и множество проводящих частиц и непроводящих частиц.

В одном из вариантов осуществления, реагент для модификации электростатических свойств содержит органическое полимерное или неполимерное соединение, выбранное из группы, состоящей из четвертичных аминов; имидазолиновых соединений; дитиокарбаматных соединений; пиридиновых соединений; проводящих полимеров, таких как полипирролы, политиофены и полианилины; полиэтиленимин; пирролидоний; соединения формулы (IV):

(IV) R-(CONH-O-X)_n

где n в формуле (IV) равно 1-3; где R в формуле (IV) содержит от 1 до 50 атомов углерода и где каждый X в формуле (IV) индивидуально выбирают из группы, состоящей из H, M и NR'₄, где M представляет собой ион металла и R'₄ индивидуально выбирают из группы, состоящей из H, C₁-C₁₀ алкила, C₆-C₁₀ арила, C₇-C₁₀ аралкила и C₁₀-C₁₈ нафтилалкила;

соединения формулы (VI):

,

где R8 в формуле (VI) выбирают из H, C₁-C₂₂ алкила, C₆-C₂₂ арила, C₇-C₁₀ аралкила и C₁₀-C_1S нафтилалкила; X в формуле (VI) выбирают из группы, состоящей из H, M и NR'₄, где M представляет собой ион металла и R' индивидуально выбирают из группы, состоящей из H, C₁-C₁₀ алкила, C₆-C₁₀ арила, C₇-C₁₀ аралкила и C₁₀-C₁₈ нафтилалкила; и их смесей.

В одном из вариантов осуществления четвертичный амин включает соединение формулы (I),

(I) R(R₁R₂R₃)N⁺X^-,

где R в формуле (I) содержит примерно от 1 примерно до 50 атомов углерода; где R₁, R₂ и R₃ в формуле (I) индивидуально выбирают из группы, состоящей из Н, С₁-С₁₀ алкила, С₆-С₁₀ арила, С₇-С₁₀ аралкила и C₁₀-C_1s нафтилалкила; и где X выбирают из галогенида, оксида, сульфида, нитрида, гидрида, пероксида, гидроксида, цианида, перхлората, хлората, хлорита, гипохлорита, нитрата, нитрита, сульфата, сульфита, фосфата, карбоната, ацетата, оксалата, тозилата, цианата, тиоцианата, бикарбоната, перманганата, хромата и дихромата. В одном из вариантов осуществления четвертичный амин имеет численную молекулярную массу примерно 700 или меньше, более предпочтительно 450 или меньше.

Как имидазолиновые соединения, как подразумевается, обозначаются незамещенные, а также замещенные имидазолины, кватернизированные имидазолины и их соли. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения имидазолиновое соединение включает соединение, выбранное из соединений формулы (IIa) и их кватернизированных солей и формулы (IIb):

где R′₄ в формуле IIa выбирают из группы, состоящей из С₁-С₄ алкиламина, C₁-C₄ алкокси и С₂-С₅ алкила; и где R₄ в формуле IIa выбирают из группы, состоящей из Н, C₁-C₂₀ алкила, С₂-С₂₀ алкенила, С₆-С₂₀ арила, С₇-С₁₀ аралкила и C₁₀-C₁₈ нафтилалкила; и где R₁ в формуле IIb выбирают из группы, состоящей из H, C₁-C₂₆ алкила, C₂-C₂₆ алкенила, C₆-C₂₆ арила, C₇-C₁₀ аралкила и C₁₀-C₁₈ нафтилалкила, олеила, и где R в формуле IIb выбирают из группы, состоящей из H, C₁-C₂₆ алкила с ненасыщенностью и без нее, олеила, C₂-C₂₆ алкенила, C₆-C₂₆ арила, C₇-C₁₀ аралкила и C₁₀-C₁₈ нафтилалкила.

Как пирролидиновые соединения, как подразумевается, обозначаются незамещенный, а также замещенный пирролидин, кватернизированный пирролидин, пирролидоний и их соли.

Как дитиокарбаматное соединение, как подразумевается, обозначаются соединения, содержащие дитиокарбаматную группу, а также их соли. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, дитиокарбамат включает диаллиламиндитиокарбамат. В другом варианте осуществления, диаллиламиндитиокарбамат представляет собой натрий диаллиламиндитиокарбамат формулы VII:

В одном из вариантов осуществления соединение формулы VII имеет численную молекулярную массу, которая равна примерно 450 или меньше.

Как пиридиновое соединение, как подразумевается, обозначается незамещенные, а также замещенные пиридины и их соли. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения пиридин включает соединение формулы (III)

,

где R в формуле (III) выбирают из группы, состоящей из H, C₁-C₂₂ алкила, C₆-C₂₂ арила, C₇-C₁₀ аралкила и C₁₀-C_1S нафтилалкила; и где X в формуле (III) выбирают из галогенида, оксида, сульфида, нитрида, гидрида, пероксида, гидроксида, цианида, перхлората, хлората, хлорита, гипохлорита, нитрата, нитрита, сульфата, сульфита, фосфата, карбоната, ацетата, оксалата, тозилата, цианата, тиоцианата, бикарбоната, перманганата, хромата и дихромата.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, соединение формулы IV выбирают из моногидроксамовой кислоты, бигидроксамовой кислоты и тригидроксамовой кислоты и любой их соли. Особенно предпочтительными являются C₁-C₁₀ алкилгидроксаматы, более предпочтительно, натрий и калий алкилгидроксаматы. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения проводящий полимер включает полианилин, предпочтительно модифицированный полианилин, содержащий повторяющуюся единицу формулы (V):

,

где X, Y и Z в формуле (V), каждый, индивидуально выбирают из группы, состоящей из -COOH, -SO₃H, и -CO(NH-OH); где R₇ в формуле (V) выбирают из H, C₁-C₂₂ алкила, C₆-C₂₂ арила, C₇-C₁₀ аралкила, C₁₀-C₁₈ нафтилалкила, сульфата и гидроксила и где n в формуле (V) выбирают таким образом, что полианилин имеет численную молекулярную массу в пределах примерно от 500 примерно до 10000.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения полиэтиленимин имеет молекулярную массу в пределах примерно от 350 примерно до 1000 и предпочтительно содержит повторяющуюся единицу формулы (VIII)

,

где n в формуле (VIII) выбирают таким образом, что полиэтиленимин имеет молекулярную массу в пределах примерно от 350 примерно до 1000; и их смеси.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, реагент для модификации электростатических свойств дополнительно содержит множество частиц, имеющих среднее удельное сопротивление, которое равно или больше, чем удельное сопротивление непроводящего компонента, когда непроводящий компонент представляет собой тот компонент в смеси, который должен электростатически модифицироваться, и/или множество частиц, имеющих среднее удельное сопротивление, которое равно или меньше, чем удельное сопротивление проводящего компонента, когда проводящий компонент представляет собой тот компонент в смеси, который должен электростатически модифицироваться. Частицы в реагенте для модификации электростатических свойств предпочтительно имеют средний диаметр от 1 до 500 микрон.

Массовое отношение модификатора электростатических свойств к частицам предпочтительно составляет примерно от 100:1 примерно до 1:100.

Таким образом, эффективность электростатической сепарации может быть улучшена посредством включения множества частиц, имеющих среднее удельное сопротивление, которое равно или больше, чем удельное сопротивление непроводящего компонента, называемых далее "непроводящие частицы", в реагенте для модификации электростатических свойств. В различных вариантах осуществления, реагент для модификации электростатических свойств содержит множество непроводящих частиц и органическое соединение, выбранное из группы, состоящей из тех органических соединений, которые приведены выше. Реагент для модификации электростатических свойств предпочтительно содержит множество непроводящих частиц и, по меньшей мере, одно органическое соединение, выбранное из группы, состоящей из четвертичных аминов; имидазолиновых соединений; дитиокарбаматных соединений; пиридиновых соединений; пирролидиновых соединений; проводящих полимеров; полиэтилениминов и их смесей, более предпочтительно, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, состоящей из четвертичных аминов, имидазолиновых соединений, в частности кватернизированных имидазолиновых соединений и пиридиновых соединений. Особенно предпочтительными являются соединения формулы (I), (IIa), (IIb) и (III).

Множество непроводящих частиц и органическое соединение могут присутствовать в реагенте для модификации электростатических свойств при массовом отношении непроводящие частицы:органическое соединение в пределах примерно от 100:1 до 1:100.

В одном из вариантов осуществления, непроводящие частицы выбирают из силиката формулы (M_xO_y)_p(SiO₂)_q, алюмината формулы M_xAlO_z и их смесей, где M представляет собой металл (например, Al, Sn, Zr или Pb); x и y, каждый, индивидуально находятся в пределах примерно от 1 примерно до 4; z находится в пределах от 1 примерно до 12 и отношение p:q находится в пределах примерно от 10:1 примерно до 1:10. Другие непроводящие частицы, которые имеют распределение размеров, проводимость и морфологию, сходные с частицами силиката и алюмината, могут включаться в реагент для модификации электростатических свойств вместо таких силикатов и алюминатов и/или в дополнение к ним. В другом варианте осуществления, непроводящие частицы выбирают из полистирола, кварца, слюды, талька, серы, эбонита, шеллака, люцита, порошкообразного стекла, сухой древесины, целлулоида, слоновой кости и их смесей. Дополнительные примеры соответствующих непроводящих частиц включают те, которые содержат минерал, выбранный из группы, состоящей из каолина и монтмориллонита. В другом примере, множество непроводящих частиц могут содержать алюмосиликатную глину. Предпочтительными являются непроводящие частицы, которые имеют химическую структуру и/или композицию, которая является сходной с непроводящим компонентом, присутствующим в минеральном субстрате. Когда минеральный субстрат содержит циркон, непроводящие частицы предпочтительно выбирают из циркона, песка и оксида кремния. Непроводящие частицы в реагенте для модификации электростатических свойств могут быть получены из коммерческих источников и/или могут изготавливаться с помощью технологий, известных специалистам в данной области. Более предпочтительно, непроводящие частицы, в частности частицы оксида кремния и циркона, имеют высокую чистоту с содержанием железа ниже 1,0%.

Множество непроводящих частиц в реагенте для модификации электростатических свойств может иметь средний диаметр меньше примерно чем 500 микрон, например меньше примерно чем 300 микрон или меньше примерно чем 200 микрон. Непроводящие частицы предпочтительно имеют средний диаметр, по меньшей мере, 1 микрон, более предпочтительно, по меньшей мере, 10 микрон. Особенно предпочтительными являются непроводящие частицы, имеющие диаметр примерно 50-200 микрон. В одном из вариантов осуществления, непроводящие частицы имеют аспектное отношение в пределах примерно от 1 примерно до 100.

Улучшение разделения часто наблюдают, когда размер частиц для непроводящих частиц в реагенте для модификации электростатических свойств уменьшается. Например, в определенных применениях может быть желательным использование непроводящих микрочастиц с наименьшим возможным размером частиц. Часто хорошие результаты могут быть получены с использованием непроводящих частиц, имеющих средний диаметр меньше примерно чем 200 микрон, например меньше примерно чем 100 микрон. Множество непроводящих частиц в реагенте для модификации электростатических свойств могут иметь одномодальное или многомодальное (например, двухмодальное) распределение размеров частиц.

В любой данной ситуации, размер непроводящих частиц может выбираться на основе различных практических соображений, таких как стоимость, производительность, минеральный субстрат, который должен перерабатываться, желательность исключения выбранных примесей и/или желаемый уровень разделения. Так, например, в некоторых применениях, относительно низкий уровень разделения может быть получен с использованием электростатического реагента, который содержит непроводящие микрочастицы силиката, имеющие средний размер частиц в пределах примерно 1 примерно до 500 микрон. В других ситуациях, например, когда желательным является высокий уровень разделения, предпочтительными часто являются меньшие непроводящие микрочастицы. Размеры непроводящих частиц могут быть определены посредством измерения их площадей поверхности с использованием способа адсорбции N2 БЭТ (смотри публикацию патента США № 2007/0007179). Специалисты в данной области понимают соотношение между размером частиц и площадью поверхности, как определено с помощью способа адсорбции N2 БЭТ.

В другом варианте осуществления, эффективность электростатической сепарации улучшается посредством включения в реагент для модификации электростатических свойств множества частиц, имеющих среднее удельное сопротивление, которое равно или меньше, чем удельное сопротивление проводящего компонента, далее они обозначаются в настоящем документе как "проводящие частицы". Хотя настоящее изобретение не ограничивается теорией его работы, предполагается, что органическое соединение в реагенте для модификации электростатических свойств селективно соединяет проводящие частицы с проводящими минералами. В различных вариантах осуществления, реагент для модификации электростатических свойств содержит множество проводящих частиц и органическое полимерное или неполимерное соединение, предпочтительно выбранное из тех, которые приведены выше.

Реагент для модификации электростатических свойств предпочтительно содержит множество проводящих частиц и, по меньшей мере, одно органическое соединение, выбранное из группы, состоящей из соединений формулы (IV), (V), (VI), (VII) и (VIII), более предпочтительно соединение формулы (IV).

Множество проводящих частиц и органическое соединение могут присутствовать в реагенте для модификации электростатических свойств при массовом отношении проводящие частицы:органическое соединение в пределах примерно от 100:1 до 1:100, например в пределах примерно от 10:1 примерно до 1:10.

В других вариантах осуществления, проводящие частицы могут содержать оксид металла формулы M_xO_y, где M представляет собой переходной металл, и где x и y, каждый, индивидуально, находятся в пределах примерно от 1 примерно до 6. Переходной металл может выбираться из Cu, Co, Mn, Ti, Fe, Zn, Mo и Ni. В некоторых вариантах осуществления, проводящие частицы могут содержать оксид металла, который представляет собой сверхпроводящий материал формулы A_pB_qD_rO_s, где A представляет собой La, Pr, Ce, Nd, Sm, Eu, Gd, Ho, Er, Tm, Yb, Lu или Nb; B представляет собой Ca, Ba, или Sr; D представляет собой Cu, Ni, Ti или Mo, O представляет собой кислород, p находится в пределах примерно от 0,01 примерно до 2.0; q находится в пределах примерно от 0,5 примерно до 3; r находится в пределах примерно от 0,1 примерно до 5 и s находится в пределах примерно от 1 примерно до 10. Специалисты в данной области поймут, что в этом контексте термин "сверхпроводящий материал" относится к материалу, который является сверхпроводящим при температуре выше 4 K, независимо от температуры реагента для модификации электростатических свойств, в любой данный момент времени. Другие проводящие частицы, которые имеют распределение размеров, проводимость и морфологию, сходные с частицами оксида металла, могут включаться в реагент для модификации электростатических свойств вместо таких оксидов металла и/или в дополнение к ним.

Множество проводящих частиц может также включать любые частицы металла, такого, например, как серебро, медь, золото, алюминий, железо, и их смеси. Другие проводящие частицы могут включать графит, ковеллин, пентландит, магнитный колчедан, галенит (сульфид свинца), кремний, арсенопирит, магнетит, халькозин, халькопирит, пластинчатый пирит, молибденит и их смеси. Предпочтительными являются проводящие частицы, которые имеют химическую структуру и/или композицию, которая является сходной с проводящим компонентом, присутствующим в минеральном субстрате. Когда минеральный субстрат содержит рутил, непроводящие частицы предпочтительно выбираются из рутила. Более предпочтительно, проводящие частицы, в частности рутил, имеют высокую чистоту с содержанием присутствующих непроводящих частиц, таких как оксид кремния и циркон, ниже 1,0%.

Множество проводящих частиц может иметь средний диаметр меньше примерно чем 100 микрон, например меньше примерно чем 50 микрон. Проводящие частицы предпочтительно имеют средний диаметр, по меньшей мере, 1 микрон, более предпочтительно, по меньшей мере, 10 микрон. Особенно предпочтительными являются проводящие частицы, имеющие диаметр примерно 10-100 микрон. Размеры проводящих частиц могут определяться посредством измерения их площади поверхности с использованием способа адсорбции N2 БЭТ (смотри публикацию патента США № 2007/0007179). Специалисты в данной области понимают соотношение между размером частиц и площадью поверхности, как определено с помощью способа адсорбции N2 БЭТ. Проводящие частицы в реагенте для модификации электростатических свойств могут быть получены из коммерческих источников и/или быть получены с помощью технологий, известных специалистам в данной области.

Реагент для модификации электростатических свойств может необязательно содержать дополнительные ингредиенты. Например, в одном из вариантов осуществления, реагент для модификации электростатических свойств содержит жидкость, такую как спирт и/или вода. В другом варианте осуществления, реагент для модификации электростатических свойств содержит дисперсант. В другом варианте осуществления, реагент для модификации электростатических свойств содержит жидкость, такую как спирт и/или вода, и дисперсант. Количества реагента для модификации электростатических свойств, необязательной жидкости и необязательного дисперсанта могут изменяться в широком диапазоне, который может определяться с помощью рутинных экспериментов, руководствуясь описанием, приведенным в настоящем документе. Например, в одном из вариантов осуществления, реагент для модификации электростатических свойств, количество жидкости (например, воды, масла (например, минерального масла, синтетического масла, растительного масла) и/или спирта) находится в пределах от нуля примерно до 95%, и количество дисперсанта находится в пределах от нуля примерно до 10%, все предыдущие количества представляют собой проценты массовые по отношению к общей массе реагента для модификации электростатических свойств.

Дополнительное включение необязательного дисперсанта в реагент для модификации электростатических свойств может обеспечивать разнообразные полезные воздействия. Например, включение дисперсанта может облегчать диспергирование реагента для модификации электростатических свойств, который содержит жидкость, и/или дисперсант может облегчать диспергирование минеральных частиц и/или примесей минерального субстрата, с которым перемешивается реагент для модификации электростатических свойств. Дисперсант может представлять собой органический дисперсант, такой как водорастворимый полимер, или смесь таких полимеров, неорганический дисперсант, такой как силикат, фосфат или их смесь, или смесь органических и неорганических дисперсантов. Пример пригодного для использования органического дисперсанта представляет собой водорастворимый или диспергируемый в воде полимер, который содержит, по меньшей мере, один остаток, выбранный из группы, состоящей из карбоксила и сульфоната. Полиакриловая кислота и Na-полиакрилат представляют собой примеры водорастворимых или диспергируемых в воде полимеров, которые содержат карбоксильную группу. Поли(2-акриламидо-2-метил-1-пропансульфонат), также известный как поли(AAMPS), представляет собой пример водорастворимого или диспергируемого в воде полимера, который содержит сульфонатную группу. Другие пригодные для использования органические дисперсанты включают природные и синтетические смолы и каучуки, такие как гуаровая смола, гидроксиэтилцеллюлоза и карбоксиметилцеллюлоза. Количество дисперсанта предпочтительно находится в пределах от нуля примерно до 15 фунтов (6 кг) дисперсанта на тонну реагента для модификации электростатических свойств.

В другом варианте осуществления, реагент для модификации электростатических свойств предусматривается в жидкой форме, например в виде дисперсии. Для экономии жидкость предпочтительно представляет собой воду, хотя жидкая форма может содержать и другие жидкости, такие как масло и/или спирт, в дополнение к воде или вместо нее.

Жидкость предпочтительно присутствует в количестве, которое делает жидкую форму текучей, например примерно от 25% примерно до 95% жидкости по массе, по отношению к общей массе дисперсии, более предпочтительно при