[发明专利]用于铝土矿选矿的方法和组合物

说明书

本文公开用于在通过提取方法(如拜耳法)进行氧化铝提取之前增加铝土矿矿石的氧化铝含量的方法和组合物。通过将选矿剂添加到水性矿石浆料中，然后施加重力以将浆料分离或分配成有用矿物和脉石，观测到大量可定量益处。相比于起始矿石，这些包括在有用矿物固体中增加的氧化铝含量和减少的二氧化硅含量。这些益处超过在不添加选矿剂的情况下通过矿石浆料的预提取重力分离所观察到的那些益处。选矿剂包括DADMAC聚合物和DADMAC聚合物与右旋糖苷的组合。收集所述有用矿物且将其施加到提取方法，例如拜耳法。

背景技术

工业矿物质处理方法通过利用矿石组分的物理和化学特性的差异来组合多个离散操作以将所需矿物质与原始开采矿石分离。铝土矿，一种含氧化铝矿石和铝金属的世界主要来源，用于一个或多个引起所需铝物种从周围岩石基质分离的提取方法中。一种这类提取方法为拜耳法，其用于通过在苛性碱中分解矿石，随后分离溶解的铝酸盐物种，从铝土矿矿石化学提取氧化铝。高压处理和烧结提取描述于Smirnov,V.,JOM 48(8),24-46(1996)中。

在一些情况下，在提取处理之前，矿石经历一种或多种经设计以物理地分离富含氧化铝的矿石产物与贫含氧化铝的矿石产物的方法。预提取处理的实例可被称为“选矿”。富含氧化铝的矿石产物可被称为“有用矿物”。将有用矿物应用于提取处理，其结果是与不具有此类预提取处理的矿石的使用相比，提取方法的效率提高。来自此类预提取方法中的贫含氧化铝矿石产物可被称为“脉石”。可舍弃脉石或使其经历进一步的预提取处理以进一步分离且获得额外有用矿物以进行提取。

理想地，应用于提取处理的铝土矿有用矿物在进入提取方法后具有至少约40重量％，更理想地超过45重量％，并且甚至更理想地约50重量％或更多的可提取氧化铝含量。可提取氧化铝为在使有用矿物经历所选择的提取方法后从有用矿物获得的氧化铝的理论产率。

理想地，在进入提取方法后，有用矿物中氧化铝:二氧化硅的重量比为至少约7，更理想地为约10或更大。并且进入提取方法的有用矿物理想地包括3重量％或更小，更理想地2重量％或更小并且甚至更理想地约1.5重量％或更小的高岭石。高岭石，也称为“反应性二氧化硅”，是一种在向前携带到拜耳提取方法中时尤其成问题的组分，因为其消耗拜耳法期间所采用的苛性碱，进而使使用过量化学物质以便分解和分离此杂质与氧化铝产物成为必要。因此，相比于简单地增加其中氧化铝的重量比，减少有用矿物中存在的高岭石的量因此为随后进入拜耳法的有用矿物提供了更大的优点，因为后续提取中所需的苛性碱的量也减少了。与处理和去除高岭石反应产物相关的能源和维护成本降低。

常规地，预提取处理的有用方法包括粉碎矿石，随后筛选以将矿石颗粒分类为“细粒”和需要进一步粉碎的较大粒子。将细粒用水制成浆料，且将浆料施加到一个或多个重力分离设备以提供第一底流，所述第一底流包括具有减少量的高岭石和/或增加量的氧化铝的颗粒。在提取方法中所得有用矿物作为起始物质施加。行业中所采用的重力分离方法包括水力旋流和离心(所施加的中心力，因此1g)以及沉降和逆流(未施加的力；因此约1g)。

尽管使用水力旋流器和逆流提供了在高岭石减少方面的适度观测到的改进，但已存在缺乏用于改进对应用于一个或多个后续提取方法的有用矿物的“质量”的预提取处理材料和方法。此外，行业中存在当前趋势和额外需要使用低级铝土矿矿石，其通常具有高高岭石含量、低氧化铝:二氧化硅重量比、低可提取或可用氧化铝含量或其两种或更多种。在此类情况下，常规预提取处理可能不足以提供用于提取的经济上令人满意的质量有用矿物。举例来说，低级别铝土矿矿石可具有低至约2的氧化铝:二氧化硅比和高达15重量％的高岭石含量。在以此类矿石源为起始物质时，诸如上文所描述的那些的常规铝土矿选矿方法可能无法产生含有3重量％高岭石或更小和/或10或更大的氧化铝:二氧化硅比的有用矿物。

行业缺乏技术上和经济上可行的解决方案，用于处理低级别矿石以在其提取处理之前充分增加在有用矿物中氧化铝的重量比，从而提供总体上经济可行的方法。此外，行业缺乏技术上和经济上可行的用于增加由低级别矿石形成的有用矿物中的氧化铝:二氧化硅比的解决方案。确切地说，行业缺乏技术上和经济上可行的用于在矿石产物进入拜耳法中之前减少或去除高浓度的高岭石的方法。