Переработка минерального сырья с использованием полимерного материала, содержащего фрагмент, который селективно связывается с минералом

Переработка минерального сырья с использованием полимерного материала, содержащего фрагмент, который селективно связывается с минералом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу переработки минеральных смесей, в частности к способу отделения металлосодержащего минерала от нежелательной пустой породы. Изобретение также относится к определенным новым полимерам.

Распространенная проблема в области переработки минерального сырья заключается в отделении ценного минерального содержимого (минерала, представляющего промышленную ценность) от содержимого с небольшим содержанием минерала, представляющего промышленную ценность (пустой породы). Безусловно, наиболее широко используется общепринятый флотационный метод (Wills' Mineral Processing Technology, 7^th Edition, Eds. BA Wills and T Napier-Munn, Butterworth-Heinemann, 2006; содержание указанного источника полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки). Руду, содержащую минерал, мелко измельчают и вводят во флотационную камеру в виде пульпы, содержащей руду в виде частиц в воде. К пульпе добавляют химические вещества - «коллекторы», которые адсорбируются на поверхности минералов, обеспечивая их гидрофобность. Пульпу подвергают воздействию воздуха таким образом, что во флотационной камере образуются пузырьки воздуха, которые поднимаются к поверхности пульпы с образованием пены. Присутствие химического соединения-коллектора является крайне важным, так как оно селективно адсорбируется на поверхности минералов, представляющих промышленную ценность, обеспечивая гидрофобность частиц указанных ценных минералов и, таким образом, облегчая их присоединение к пузырькам воздуха. Частицы минералов, представляющих промышленную ценность, присоединенные к пузырькам воздуха, транспортируются в слой пены. Таким образом, отделение минералов, представляющих промышленную ценность, от пустой породы достигается с помощью образования пены, которая обогащена частицами ценного минерала и может легко быть отделена от пульпы.

Несмотря на то, что флотационный процесс на протяжении многих лет является основным методом разделения, в частности, для разделения рудной массы на месте на руднике, существует много аспектов, требующих определенных усовершенствований указанного метода. В связи с ценностью конечного продукта даже небольшое улучшение выхода извлеченного продукта приводит к значительным экономическим преимуществам. Выход извлеченного продукта для флотационных процессов зависит от размера частиц измельченной руды. В частности, выход извлеченного продукта снижается при превышении оптимального значения размера частиц. Указанное оптимальное значение зависит от природы руды и конкретного используемого процесса флотации, но для извлечения меди из халькопиритовой руды оптимальный размер частиц, вероятно, будет составлять в диапазоне от 80 до 150 микрон. Без ограничения какой-либо конкретной теорией или предположением, указанный эффект, возможно, является гравитационным по своей природе в связи с тем, что масса частиц минерала большего размера преодолевает силы адгезии между частицей и пузырьком. Независимо от причины указанного эффекта существует потребность в обеспечении способов извлечения частиц большего размера с более высокой эффективностью. Другим ограничением является то, что извлечение материала из пульпы посредством флотации может происходить по трем разным механизмам, только один из которых представляет собой селективное присоединение минерала, представляющего промышленную ценность, к пузырькам воздуха с помощью химических веществ-коллекторов (также известный как «истинная флотация»). Другие возможные механизмы представляют собой удержание в воде, которая проходит через пену, и «агрегация» или физическое захватывание между частицами в пене, которые присоединены к пузырькам воздуха. Механизмы удержания и агрегации могут приводить к извлечению с пеной материала пустой породы. В связи с этим, как правило, принято избегать использования единственного флотационного этапа с необходимостью проведения нескольких этапов флотации. Другое ограничение заключается в том, что обычно после флотации из богатого металлом минерала металл извлекают путем выплавления. Указанный процесс приводит к разрушению коллекторных химических веществ. Было бы желательно обеспечить способ, предоставляющий возможность восстановления, а не разрушения, используемых для разделения материалов.

Настоящее изобретение в по меньшей мере некоторых вариантах его реализации направлено на устранение описанных выше проблем и ограничений. Согласно настоящему изобретению предложена возможность внедрения в существующий флотационный процесс или для внедрения каким-либо другим образом.

Согласно первому аспекту изобретения предложен способ переработки минеральной смеси, включающий следующие этапы:

(a) обеспечение минеральной смеси, которая содержит металлосодержащий минерал и одну или более нежелательных пустых пород;

(b) приведение в контакт минеральной смеси и полимерного материала, содержащего минерал-связывающий фрагмент, который селективно связывается с металлосодержащим минералом; и

(c) разделение пустой породы и полимерного материала, с которым связан металлосодержащий минерал.

Предпочтительно металлосодержащий минерал содержит медь. Примеры минералов, содержащих медь, которые можно обрабатывать согласно изобретению, включают халькопирит и борнит.

Альтернативно, металлосодержащий минерал может содержать по меньшей мере один из следующих металлов: литий, цинк, железо, золото, серебро, молибден, кобальт, платина, уран, другие благородные металлы, другие редкие металлы, мышьяк, ртуть, кадмий, теллур и свинец.

Минерал-связывающий фрагмент может содержать по меньшей мере один атом серы.

Согласно конкретным вариантам реализации изобретения полимерный материал включает полимер, который инкапсулирует минерал-связывающий фрагмент. Во избежание неоднозначности толкования необходимо уточнить, что термин «инкапсулирует» при использовании в настоящей заявке не ограничивается полным заключением минерал-связывающего фрагмента внутри полимерной матрицы. Указанный термин скорее относится к полимеру, который частично инкапсулирует или другим образом заключает минерал-связывающий фрагмент внутри полимерной матрицы, оставляя по меньшей мере некоторую часть указанного минерал-связывающего фрагмента на поверхности полимера. Без ограничения какой-либо конкретной теорией или предположением считается, что такие «высвобожденные» минерал-связывающие фрагменты могут быть особо эффективными для связывания с металлосодержащими минералами в рудной массе в виде частиц. Предпочтительно инкапсулированный минерал-связывающий фрагмент представляет собой химическое соединение-коллектор минералов, относящееся к типу соединений, которые, как известно, применяются или подходят для применения в стандартном флотационном процессе. Классы минерал-связывающих фрагментов включают тио-, сульфатные, сульфонатные или карбоксильные соединения или анионы. Тио-соединения или анионы являются особо предпочтительными; их примеры включают ксантат, дитиофосфат, тиофосфат, дитиокарбамат; тионокарбамат, дитиофосфинат, тиофосфинат, ксантогенформиат, тиокарбанилид (дифенилтиомочевину) или тиоловые соединения или анионы. Дополнительную информацию по химическим соединениям-коллекторам минералов, которые могут применяться согласно настоящему изобретению, можно найти в следующих источниках: Wills' Mineral Processing Technology, 7^th Edition, DE Nagaraj, Cl Basilio and RH Yoon, 118^th SME/AIME Annual Meeting, February 27 - March 2, 1989, полное содержание которых включено в настоящую заявку посредством ссылки.

Согласно другим вариантам реализации изобретения полимерный материал представляет собой полимерную структуру, содержащую повторяющиеся звенья, в состав которых входит минерал-связывающий фрагмент. Минерал-связывающий фрагмент может содержать по меньшей мере одну функциональную группу, выбранную из амина, тиола, сложного эфира, краун-эфира, аза-краун-эфира, органической кислоты, порфирина, тиоциклоалкана, мочевины, тиомочевины, фталоцианина, тионокарбамата, тиофосфата или ксантогенформиата. Во избежание неоднозначности толкования, следует уточнить, что термины «тиомочевина» и «тиономочевина» при использовании в настоящей заявке относятся к одному фрагменту.

Могут использоваться многочисленные полимерные материалы. Полимерный материал может включать полимер, образованный путем полимеризации предшественника полимера, который содержит группу подформулы (I)

где R¹ представляет собой i) CR^a, где R^a представляет собой водород или алкил, ii) группу N⁺R¹³ (Z^m-)_1/m, S(O)_pR¹⁴ или SiR¹⁵, где R¹³ представляет собой водород, галоген, нитро или гидрокарбил, необязательно содержащий в качестве заместителя или включающий в свою структуру функциональные группы, R¹⁴ и R¹⁵ независимо выбраны из водорода или гидрокарбила, Z представляет собой анион, имеющий заряд m, р равен 0, 1 или 2, и q равен 1 или 2, iii) C(O)N, C(S)N, S(O)₂N, C(O)ON, CH₂ON или CH=CHR^cN, где R^c представляет собой электроноакцепторную группу или iv) ОС(O)СН, С(O)ОСН или S(O)₂CH; где R¹² выбран из водорода, галогена, нитро, гидрокарбила, необязательно содержащего в качестве заместителя или включающего в свою структуру функциональные группы или группу ;

R² и R³ независимо выбраны из (CR⁷R⁸)_n или группы CR⁹R¹⁰,

CR⁷R⁸CR⁹R¹⁰ или CR⁹R¹⁰CR⁷R⁸, где n равен 0, 1 или 2, R⁷ и R⁸ независимо выбраны из водорода или алкила, и один из R⁹ или R¹⁰ представляет собой водород, а другой представляет собой электроноакцепторную группу, или R⁹ и R¹⁰ вместе образуют электроноакцепторную группу;

R⁴ и R⁵ независимо выбраны из СН или CR¹¹, где CR¹¹ представляет собой электроноакцепторную группу,

пунктирные линии обозначают присутствие или отсутствие связи, X¹ представляет собой группу СХ²Х³, где обозначенная пунктирной линией связь, к которой присоединена указанная группа, отсутствует, и группу СХ², где обозначенная пунктирной линией связь, к которой присоединена указанная группа, присутствует, Y¹ представляет собой группу CY²Y³, где обозначенная пунктирной линией связь, к которой присоединена указанная группа, отсутствует, и группу CY², где обозначенная пунктирной линией связь, к которой присоединена указанная группа, присутствует, и X², X³, Y² и Y³ независимо выбраны из водорода, фтора или других заместителей.

Во избежание неоднозначности толкования следует уточнить, что термин «предшественник полимера» включает мономеры и также форполимеры, полученные путем частичной полимеризации или форполимеризации одного или более мономеров.

В полимеры указанного типа с помощью различных способов можно успешно включать минерал-связывающие фрагменты; указанные полимеры могут легко подвергаться полимеризации и обработке и обладать рядом полезных свойств.

Предпочтительно предшественник полимера полимеризуют путем подвергания ультрафиолетовому облучению. Альтернативные способы полимеризации включают применение тепла (которое может быть в форме ИК-излучения), при необходимости в присутствии инициатора, применение других видов инициаторов, таких как химические инициаторы, или инициацию с использованием электронного луча. Выражение «химический инициатор» при использовании в настоящей заявке относится к соединениям, которые могут инициировать полимеризацию, таким как свободнорадикальные инициаторы и ионные инициаторы, такие как катионные или анионные инициаторы, принятые в данной области техники. Приемлемо осуществлять вызванную облучением или электронным лучом полимеризацию по существу в отсутствие растворителя. При использовании в настоящей заявке выражение «по существу в отсутствие растворителя» означает, что растворитель отсутствует или присутствует в количестве, недостаточном для полного растворения реагентов; малое количество растворителя может присутствовать для обеспечения текучести реагентов.

Согласно предпочтительным вариантам реализации изобретения, где полимеризацию мономера обеспечивают путем подвергания ультрафиолетовому облучению, полимеризация может происходить либо самопроизвольно, либо в присутствии подходящего инициатора. Примеры подходящих инициаторов включают 2,2'-азобисизобутиронитрил (AIBN), ароматические кетоны, такие как бензофеноны, в частности ацетофенон; хлорированные ацетофеноны, такие как ди- или трихлорацетофенон; диалкоксиацетофеноны, такие как диметоксиацетофеноны (продаваемые под торговым названием «Irgacure 651»), диалкилгидроксиацетофеноны, такие как диметилгидроксиацетофенон (продаваемый под торговым названием «Darocure 1173»); замещенные диалкилгидроксиацетофеноналкиловые эфиры, такие как соединения формулы

где R^y представляет собой алкил, в частности 2,2-диметилэтил, R^x представляет собой гидроксил или галоген, такой как хлор, R^p и R^q независимо выбраны из алкила или галогена, такого как хлор (например, инициаторы, которые продаются под торговым названиями «Darocure 1116» и «Trigonal P1»); 1-бензоилциклогексанол-2 (продаваемый под торговым названием «Irgacure 184»); бензоин или производные, такие как бензоинацетат, бензоиналкиловые эфиры, в частности бензоинбутиловый эфир, диалкоксибензоины, такие как диметоксибензоин или дезоксибензоин; дибензилкетон; сложные ацилоксимэфиры, такие как сложные метиловые или этиловые эфиры ацилоксима (продаваемые под торговым названием «Quantaqure PDO»); ацилфосфиноксиды, ацилфосфонаты, такие как диалкилацилфосфонат, кетосульфиды, например, следующей формулы

где R^z представляет собой алкил, и Ar представляет собой арильную группу; дибензоилдисульфиды, такие как 4,4'-диалкилбензоилдисульфид; дифенилдитиокарбонат; бензофенон; 4,4'-бис (N,N-диалкиламино)бензофенон; флуоренон; тиоксантон; бензил; или соединение формулы

где Ar представляет собой арильную группу, такую как фенил, и R^z представляет собой алкил, такой как метил (соединение продается под торговым названием «Speedcure BMDS»).

При использовании в настоящей заявке термин «алкил» относится к алкильной группе с прямой или разветвленной углеводородной цепью, приемлемо содержащей до 20 и предпочтительно до 6 атомов углерода. Подразумевается, что термин «алкил» при использовании в настоящей заявке включает поливалентные радикалы, такие как бивалентные алкиленовые радикалы, а также моновалентные радикалы. Термины «алкенил» и «алкинил» относятся к ненасыщенным прямым или разветвленным углеводородным цепям, содержащим, например, от 2 до 20 атомов углерода, например от 2 до 6 атомов углерода. Указанные цепи могут содержать одну или более двойных или тройных связей соответственно. Кроме того, термин «арил» относится к ароматическим группам, таким как фенил или нафтил.

Термин «гидрокарбил» относится к любой структуре, содержащей атомы углерода и водорода. Например, гидрокарбил может представлять собой алкил, алкенил, алкинил, арил, такой как фенил или нафтил, арилалкил, циклоалкил, циклоалкенил или циклоалкинил. Они содержат приемлемо до 20 и предпочтительно до 10 атомов углерода. Термин «гетероциклил» включает ароматические или неароматические кольца, содержащие, например, от 4 до 20, приемлемо от 5 до 10 атомов кольца, по меньшей мере один из которых представляет собой гетероатом, такой как атом кислорода, серы или азота. Примеры таких групп включают фурил, тиенил, пирролил, пирролидинил, имидазолил, триазолил, тиазолил, тетразолил, оксазолил, изоксазолил, пиразолил, пиридил, пиримидинил, пиразинил, пиридазинил, триазинил, хинолинил, изохинолинил, хиноксалинил, бензотиазолил, бензоксазолил, бензотиенил или бензофурил.

Термин «функциональная группа» относится к реактивным группам, таким как галоген, циано, нитро, оксо, C(O)_nR^a, OR^a, S(O)_tR^a, NR^bR^c, OC(O)NR^bR^c, C(O)NR^bR^c, OC(O)NR^bR^c, -NR⁷C(O)_nR⁶, -NR^aCONR^bR^c, - C=NOR^a, -N=CR^bR^c, S(O)_tNR^bR^c, C(S)_nR^a, C(S)OR^a, C(S)NR^bR^c или -NR^bS(O)_tR^a, где R^a, R^b и R^c независимо выбраны из водорода или необязательно замещенного гидрокарбила, или R^b и R^c вместе образуют необязательно замещенное кольцо, которое необязательно содержит дополнительные гетероатомы, такие как S(O)_s, атом кислорода и азота, n представляет собой целое число 1 или 2, t равен 0 или представляет собой целое число от 1 до 3. В частности, функциональные группы представляют собой такие группы, как галоген, циано, нитро, оксо, C(O)_nR^a, OR^a, S(O)_tR^a, NR^bR^c, OC(O)NR^bR^c, C(O)NR^bR^c, OC(O)NR^bR^c, -NR⁷C(O)_nR⁶, -NR^aCONR^bR^c, -NR^aCSNR^bR^c, C=NOR^a, -N=CR^bR^c, S(O)_tNR^bR^c или -NR^bS(O)_tR^a, где R^a, R^b и R^c, n и t являются такими, как определено выше.

Термин «гетероатом» при использовании в настоящей заявке относится к атомам, представляющим собой не атомы углерода, таким как атомы кислорода, азота или серы. Если присутствуют атомы азота, то они в целом являются частью аминоостатка, таким образом, что они содержат в качестве заместителя, например, водород или алкил.

Термин «амид» в целом относится к группе формулы C(O)NR^aR^b, где R^a и R^b представляют собой атомы водорода или необязательно замещенную гидрокарбильную группу. Подобным образом, термин «сульфонамид» относится к группе формулы S(O)₂NR^aR^b. Подходящие группы R^a включают водород или метил, в частности водород.

Природа любой электроноакцепторной группы или групп, дополнительных к аминному фрагменту, используемых в любом конкретном случае, зависит от их положения и отношения к двойной связи, для активации которой они требуются, а также природы любых других функциональных групп в соединении. Термин «электроноакцепторная группа» включает атомарные заместители, такие как галоген, например фтор, хлор и бром, а также молекулярные заместители, такие как нитрил, трифторметил, ацил, такой как ацетил, нитро или карбонил.

В группе подформулы (I) X¹ и Y¹ (если присутствует) предпочтительно представляют собой СХ² X³ и CY² Y³ соответственно, и связи, обозначенные пунктирными линиями, отсутствуют.

Предпочтительно R¹⁴ и R¹⁵ (если присутствуют) представляют собой алкильные группы, наиболее предпочтительно C₁-С₃ алкильные группы.

Предпочтительно R^c (если присутствует) представляет собой карбонильную группу или фенил, содержащий в качестве заместителя в орто- и/или пара-положении электроноакцепторный заместитель, такой как нитро.

Когда R¹ представляет собой CH=CHR^dNR¹⁶-, R^d может представлять собой карбонильную группу или фенил, содержащий в качестве заместителя в орто- и/или пара-положении электроноакцепторный заместитель, такой как нитро.

Предпочтительно R⁷ и R⁸ независимо выбраны из фтора, хлора или алкила, или Н. В случае алкила метил является наиболее предпочтительным.

Предпочтительно все из X², X³, Y² и Y³ представляют собой водород. Необязательно, по меньшей мере один и необязательно все из X², X³, Y² и Y³ представляют собой заместитель, отличный от водорода или фтора. Предпочтительно по меньшей мере один и необязательно все из X², X³, Y² и Y³ представляют собой необязательно замещенную гидрокарбильную группу. Согласно указанным вариантам реализации изобретения предпочтительно по меньшей мере один и наиболее предпочтительно все из X², X³, Y^{2 и} Y³ представляют собой необязательно замещенную алкильную группу. Особо предпочтительные примеры представляют собой C₁-С₄ алкильные группы, в частности метил или этил. Варианты реализации, согласно которым X², X³, Y² и/или Y³ представляют собой алкильные группы, способны полимеризоваться при подвергании облучению в отсутствие инициатора. Альтернативно, по меньшей мере один и предпочтительно все из X², X³, Y² и Y³ представляют собой арил и/или гетероциклическое соединение, такое как пиридил, пиримидинил, или группу, содержащую пиридин или пиримидин.

Согласно предпочтительным вариантам реализации изобретения R¹² представляет собой , и Y¹ представляют собой группы СХ²Х³ и CY¹Y² соответственно, и пунктирные линии обозначают отсутствие связи. Согласно указанным вариантам реализации изобретения процесс полимеризации может продолжаться реакцией циклополимеризации.

Предпочтительно группа предшественников полимера для применения в способе согласно изобретению представляет собой соединения формулы (II)

где r представляет собой целое число, составляющее 1 или более, и R⁶ представляет собой одну или более мостиковых групп, необязательно замещенную гидрокарбильную группу, пергалогеналкильную группу, силоксановую группу, амид или частично полимеризованную цепь, содержащую повторяющиеся звенья.

Предпочтительно r равен 1, 2, 3 или 4. Наиболее предпочтительно r равен 1 или 2.

Предпочтительно предшественник полимера представляет собой соединение, имеющее структуру (III)

Когда в соединениях формулы (II) r равен 1, указанные соединения можно легко полимеризовать с получением полимеров различных типов в зависимости от природы группы R⁶.

Когда в соединениях формулы (II) r больше одного, полимеризация может приводить к образованию полимерных сеток. При полимеризации указанных соединений образуются сетки, свойства которых можно выбирать в зависимости от конкретной природы группы R⁶, количества присутствующего обрывающего цепь агента и используемых условий полимеризации. Некоторые примеры мостиковых групп можно найти в публикации международной заявки WO 00/06610.

Предпочтительно R⁶ представляет собой гидрокарбильную группу с прямой или разветвленной углеводородной цепью, необязательно содержащую в качестве заместителя или включающую в свою структуру функциональные группы. Предпочтительно R⁶ представляет собой алкильную группу с прямой или разветвленной углеводородной цепью, содержащую от 1 до 30 атомов углерода, необязательно содержащую в качестве заместителя или включающую в свою структуру функциональные группы. Предпочтительно R⁶ содержит от двух до двадцати атомов углерода, предпочтительно от двух до двенадцати атомов углерода.

Согласно другим вариантам реализации изобретения R¹⁵ представляет собой водород или гидрокарбил, и соединение формулы (I), таким образом, не содержит группу -R³-R⁵=Y¹.

В международных публикациях WO 00/06610, WO 00/06533, WO 00/06658, WO 01/36510, WO 01/40874, WO 01/74919 и WO 2008/001102, содержание которых полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки, описан класс полимеров, полученных в результате полимеризации ряда соединений, которые содержат одну или более диенильных групп. Согласно международной публикации WO 01/74919 также описаны полимеры, образованные из четвертичных аммониевых соединений, содержащих одну группу типа винила.

Одним из способов включения в полимерный материал минерал-связывающего фрагмента является полимеризация предшественника полимера, который содержит минерал-связывающий фрагмент в своей структуре. В случае предшественников полимера на основе подформулы (I) указанное включение можно достигать путем использования предшественников полимера, где R⁶ содержит в качестве заместителя или включает в состав минерал-связывающий фрагмент.

R⁶ может содержать в качестве заместителя или включать в свою структуру по меньшей мере одну функциональную группу, выбранную из функциональной группы амина, тиола, сложного эфира, краун-эфира, аза-краун-эфира, органической кислоты, порфирина, тиоциклоалкана, мочевины, тиомочевины, фталоцианина, тионокарбамата, тиофосфата или ксантогенформиата. Функциональные группы указанных типов могут взаимодействовать с различными металлами.

Предпочтительно R¹ представляет собой N⁺R¹³(Z^m-)_1/m. Четвертичные аммониевые предшественники полимера указанного типа могут включать минерал-связывающий фрагмент в соответствии с рядом применимых схем.

Согласно одной схеме анион Z^m- представляет собой минерал-связывающий фрагмент. Например, Z^m- может представлять собой диалкилтиофосфатный анион или диалкоксидитиофосфатный анион, в котором алкильные группы содержат между 1 и 6 атомов углерода, такой как диэтилтиофосфатанион. Z^m- также может представлять собой другой анион, являющийся коллектором минерала. Функциональные анионы указанного типа могут вводиться в катионный четвертичный аммониевый полимер непосредственно во время синтеза или путем ионного обмена. Предпочтительно предшественник полимера может представлять собой «ионную жидкость», которая является жидкой при комнатной температуре или имеет низкую температуру плавления, что позволяет обрабатывать указанный предшественник полимера без необходимости в присутствии растворителя.

Согласно другой схеме полимер, образованный путем полимеризации предшественника полимера, инкапсулирует минерал-связывающий фрагмент. Полимеры, образованные путем полимеризации предшественников полимера, в которых R¹ представляет собой N⁺R¹³(Z^m-)_1/m, являются особо эффективными для инкапсулирования минерал-связывающего фрагмента. Согласно международным публикациям WO 2009/063211 и WO 2007/012860, содержание которых полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки, описаны различные способы инкапсулирования с использованием полимеров указанного типа. Можно получать большой диапазон размеров, форм и структур, включая микросферы диаметром в диапазоне 1-100 микрон и частицы, гранулы, блоки и другие структуры большего размера, от миллиметров до метров. Также возможно покрывать различные субстраты тонкой пленкой.

Когда Z^m- представляет собой не минерал-связывающий фрагмент, анионы предпочтительно представляют собой ионы галоидоводородной кислоты, предпочтительно Br^-, тозилат, трифлат, ион бората, PF₆^- или анион сложного эфира карбоновой кислоты.

Согласно предпочтительным вариантам реализации изобретения предшественник полимера представляет собой мономер формулы (IV)

где R¹⁶ представляет собой алкильную группу с прямой или разветвленной углеводородной цепью, предпочтительно содержащую от одного до двадцати атомов углерода, наиболее предпочтительно содержащую от двух до двенадцати атомов углерода; и

R¹⁷ представляет собой водород или алкильную группу с прямой или разветвленной углеводородной цепью, предпочтительно содержащую от одного до пяти атомов углерода, наиболее предпочтительно метил или этил;

или форполимер, полученный в результате форполимеризации указанного мономера.

Согласно предпочтительному варианту реализации изобретения предшественник полимера представляет собой мономер формулы (V)

где R¹⁷ предпочтительно представляет собой метил или форполимер, полученный в результате форполимеризации указанного мономера.

Согласно другому предпочтительному варианту реализации изобретения предшественник полимера представляет собой мономер формулы (VI)

где R¹⁷ предпочтительно представляет собой метил или форполимер, полученный в результате форполимеризации указанного мономера.

Альтернативно, предшественник полимера может представлять собой диаллильный эквивалент тетрааллильных мономеров, показанных в формулах (IV) - (VI), такой как N,N-диаллилбутанметильное четвертичное аммониевое соединение с подходящим анионом, таким как тозилат.

Согласно другим предпочтительным вариантам реализации изобретения R¹³ и R⁶ вместе с кватернизированным атомом N, к которому они присоединены, образуют гетероциклическую структуру. Предпочтительно R¹³ и R⁶ вместе с кватернизированным атомом N, к которому они присоединены, образуют необязательно замещенную гетероциклическую структуру, содержащую четырех - восьмичленное кольцо. Необязательно замещенная гетероциклическая структура может представлять собой пяти- или шестичленное кольцо. Наиболее предпочтительно R¹³ и R⁶ вместе с кватернизированным N, к которому они присоединены, образуют необязательно замещенное пиперидиновое кольцо. Согласно патенту США 3912693, содержание которого полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки, описаны способы получения и полимеризации типа мономеров, в которых R¹³ и R⁶ вместе с кватернизированным атомом N, к которому они присоединены, образуют гетероциклическую структуру. Однако согласно указанной публикации не предполагается возможность использования типа переработки минерального сырья, описанного в настоящей заявке.

Мономер может представлять собой соединение формулы (VII)

также можно использовать форполимер, полученный посредством форполимеризации указанного мономера.

Гетероциклическая структура может содержать по меньшей мере один дополнительный гетероатом помимо кватернизированного N, к которому присоединены группы R¹³ и R⁶. Дополнительный гетероатом может представлять собой N, О или S. Предпочтительно гетероциклическая структура включает по меньшей мере два гетероатома, представляющих собой атомы N; в указанном случае мономер может представлять собой соединение формулы (VIII)

где А представляет собой четырех-шестичленное гетероциклическое кольцо, и кватернизированные атомы азота находятся в любой подходящей паре положений в кольце; также можно использовать форполимер, полученный посредством форполимеризации указанного мономера. Предпочтительно А представляет собой пяти- или шестичленное гетероциклическое кольцо. Согласно вариантам реализации изобретения, в которых А представляет собой шестичленное гетероциклическое кольцо, указанное кольцо представлять собой N-замещенное кольцо в положениях 1,2, 1,3 или 1,4.

Предпочтительно А представляет собой необязательно замещенное пиперазиновое кольцо. Мономер может представлять собой соединение формулы (IX)

также можно использовать форполимер, полученный посредством форполимеризации указанного мономера.

Согласно вариантам реализации изобретения, в которых кватернизированный атом N не образует часть гетероциклической структуры, R¹ может представлять собой Н, алкильную группу, предпочтительно содержащую менее 3 атомов углерода, наиболее предпочтительно метил или группу , где R¹⁸ и R¹⁹ независимо выбраны из (CR⁷R⁸)_n или группы CR⁹R¹⁰, CR⁷R⁸CR⁹R¹⁰ или CR⁹R¹⁰CR⁷R⁸, где n равен 0, 1 или 2, R⁷ и R⁸ независимо выбраны из водорода, галогена или гидрокарбила, и один из R⁹ или R¹⁰ представляет собой водород, а другой представляет собой электроноакцепторную группу, или R⁹ и R¹⁰ вместе образуют электроноакцепторную группу; пунктирные линии обозначают присутствие или отсутствие связи, и Z¹ представляет собой группу CZ²Z³, где обозначенная пунктирной линией связь, к которой присоединена указанная группа, отсутствует, и группу CZ², где обозначенная пунктирной линией связь, к которой присоединена указанная группа, присутствует, и Z², Z³ независимо выбраны из водорода, фтора или других заместителей.

Согласно другим предпочтительным вариантам реализации предшественников полимера, которые содержат группу подформулы (I), R¹ представляет собой C(O)N или C(S)N. Минерал-связывающий фрагмент может быть включен в структуру «ядра» полимеров указанного типа.

Предпочтительно предшественник полимера представляет собой соединение, имеющее структуру [X]

где R²² представляет собой О или S, и R⁶ содержит минерал-связывающий фрагмент или вместе с C=R²² образует минерал-связывающий фрагмент.

Минерал-связывающий фрагмент может представлять собой функциональную группу, содержащую тионокарбонат, тиомочевину, тиол, тиоциклоалкан, тиофосфат или ксантогенформиат.

Предшественник полимера может представлять собой соединение, имеющее структуру [XI]

где R⁶ содержит группу -NHC(S)O-, -C(O)NHC(S)O- или -O-C(S)SC(O)O-. Предпочтительно предшественник полимера представляет собой соединение, имеющее структуру [XII]

где каждый из R²⁰ и R²¹ независимо представляет собой алкильную группу, необязательно содержащую в качестве заместителя или включающую в свою структуру функциональные группы, предпочтительно содержащую от одного до двадцати атомов углерода, наиболее предпочтительно содержащую от двух до двенадцати атомов углерода, s равен 0 или 1, и r предпочтительно равен 1 или 2; или форполимер, полученный посредством форполимеризации указанного соединения. Примеры соединений, имеющих структуру [XII], включают O-[4-(диаллиламидо)бутил]бутилкарбамотиоат (r=1, R²⁰=CH₂CH₂CH₂, R²¹=CH₂CH₂CH₂CH₃ и s=0) и O-[4-(диаллиламидо)бутил]ацетилкарбамотиоат (r=1, R²⁰=CH₂CH₂CH₂, R²¹=CH₃ и s=1).

Предшественник полимера может представлять собой соединение, имеющее структуру [XIII]

где каждый из R²² и R²³ независимо представляет собой алкильную группу, необязательно содержащую в качестве заместителя или включающую в свою структуру функциональные группы, предпочтительно включающую в свою структуру атом О и предпочтительно содержащую от одного до двадцати атомов углерода, наиболее предпочтительно от двух до двенадцати атомов углерода, и r предпочтительно равен 1 или 2, или форполимер, полученный посредством форполимеризации указанного соединения.

Предшественник полимера может представлять собой соединение, имеющее структуру [XIV]

где R^6'-NH образует R⁶, и R^6' в комбинации с -NH-CS образует минерал-связывающий фрагмент.

Предшественник полимера может представлять собой соединение, имеющее структуру [XV]

где R^6''-OC(O)-NH образует R⁶, и R^6'' вместе с -OC(O)-NH-CS образует минерал-связывающий фрагмент. Полимеризация предшественника полимера может приводить к получению гомополимера. Альтернативно, этап полимеризации предшественника полимера может приводить к получению сополимера, причем указанный предшественник полимера смешивают с одним или более другими предшественниками полимеров. Другие предшественники полимеров могут соответствовать любой из формул, описанных в настоящей заявке. Альтернативно, сомономер может представлять собой другой класс соединений. Предшественник полимера может подвергаться сополимеризации с кросс-линкером. Согласно указанным вариантам реализации изобретения предшественник полим