胺-醛樹脂及其在分離工藝中的應用制造技術

本發明專利技術公開了用于從液體中去除懸浮和/或溶解的各種固體和/或離子物質的胺-醛樹脂。這些樹脂作為泡沫浮選抑制劑從砂和/或粘土中分離瀝青或者從不純的含粘土礦石中精選粘土(例如高嶺土)尤其有用。樹脂還可用于處理含水懸浮液以去除固體粒子，以及在水的凈化中用于去除金屬離子。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及用于分離工藝，尤其是從含水介質中分離固體和/或諸如金屬離子等離子物質的選擇分離工藝的樹脂。這種工藝包括泡沫浮選(例如，用于含粘土礦石的提純)、從油鉆孔液中分離鉆屑、粘土和煤漿脫水、污水處理、紙漿和造紙廠廢水處理、從浙青中去除砂以及凈化水使其適合飲用。所述樹脂包括伯胺或仲胺與醛的反應產物(例如，脲醛樹脂)。
技術介紹
泡沫浮選工業上，用于凈化液體懸浮液或分散體(尤其是含水懸浮液或分散體)以去除固體粒子的工藝是相當普遍的。例如，泡沫浮選是基于各種材料與上升氣泡的結合傾向差異的一種分離工藝。通常將添加劑引入泡沫浮選液中以提高該分離工藝的選擇性。例如，“促集劑”可以用來化學和/或物理吸附在待浮選的礦物上，使它們更疏水。另一方面，常見與促集劑聯合使用的“抑制劑”使其它材料(例如，脈石礦物)與氣泡結合的可能性更小，因此，不大可能被載入泡沫縮合物中。照這樣，有些材料(例如，有價值的礦物)相對于其它材料(例如，脈石礦物)顯示出對氣泡的優先親合性，使它們上升到含水漿料的表面，在此處它們可以被收集到泡沫縮合物中。分離度由此受到影響。在不常見的所謂反泡沫浮選中，優先被浮選并聚集在表面的是脈石，而所想要的材料被移到底部。盡管可以包括其它礦物(例如，氟石、重晶石等)，但脈石材料典型地指石英、砂和硅質粘土以及方解石。在有些情況下，待提純的材料(即所想要的材料)實際上主要包括這樣的材料，而優先浮選量更小的雜質。例如，在高嶺土的選礦工藝中，工業上有大量應用的材料-鐵和鈦的氧化物可以通過浮選由不純的含粘土礦石中分離出來，而留下已經提純的高嶺土底部產物。尚未完全確定地了解已知促集劑和抑制劑實現其功效的方式，但至今已經提出了幾種理論。抑制劑例如可以防止脈石礦物粘附到待分離的有價值礦物上，或者它們甚至可以防止促集劑吸附在脈石礦物上。無論什么機理，抑制劑提高泡沫浮選過程中的選擇性的能力可以非常有利地影響其經濟性?？偟膩碚f，泡沫浮選常用于多種有價值材料(例如，礦物和金屬礦石，甚至諸如浙青等高分子量的碳氫化合物)的精選過程，以將它們與由天然礦藏不可避免地同時提取出來的、不需要的雜質進行分離。有商業重要性的具體泡沫浮選工藝包括從砂和/或粘土中分離浙青，其在諸如加拿大阿爾伯達省(Alberta)遼闊的阿薩巴斯卡河(Athabasca)地區所發現的那些油砂礦藏中是普遍存在的。浙青被認為是“半固體”石油或含重質烴原油的有價值的來源，它可以被改良為包括運輸燃料如汽油或者甚至石化產品的許多有價值成品。阿爾伯達省的油砂礦藏估計含有1. 7萬億桶的含浙青原油，超過整個沙特阿拉伯的儲量。由于此原因，近來在發展用于回收浙青的經濟可行的操作方面已付出巨大的努力，主要基于使提取的油砂的含水衆料進行泡沫浮選。例如，“Clark法(Clark process) ”包括回收在泡沫縮合物中的浙青，同時抑制砂和其它固體雜質。各種用于改進泡沫浮選分離的脈石抑制劑是本領域中已知的，其包括硅酸鈉、淀粉、鞣酸、糊精、木質素磺酸、羧基甲基纖維素、氰化物鹽和許多其它的抑制劑。最近，某些合成聚合物在具體選礦工藝中是有利的。例如，美國專利No. Re. 32，875描述了將苯酚-甲醛共聚物(例如酚醛樹脂、線型酚醛清漆)或改性的苯酚聚合物(例如三聚氰胺改性的線型酚醛清漆)用作抑制劑從磷酸鹽礦物(例如磷灰石)中分離脈石的分離工藝。美國專利No. 3，990，965描述了使用水溶性的、低鏈長度預聚物作為抑制劑從鋁土礦中分離氧化鐵的分離工藝，所述預聚物選擇性地粘附在脈石上，并且可以進一步聚合以獲得交聯的不溶樹脂。美國專利No. 4，078，993描述了將醛與含2_6個胺或酰胺基的化合物的低分子量縮合產物用作抑制劑從金屬礦石(例如銅、鋅、鉛、鎳)中分離硫化礦石或氧化的硫化礦石(例如黃鐵礦、磁黃鐵礦或閃鋅礦)。美國專利No. 4，128，475和4，208，487描述了用常規發泡劑(例如松油)結合可以具有自由羥甲基的(優選烷基化的)胺醛樹脂，從礦物礦石中分離脈石材料。美國專利No. 4，139，455描述了將胺化合物(例如多胺)用作抑制劑，從金屬礦礦石(例如銅、鋅、鉛、鎳)中分離硫化物礦或氧化的硫化物礦(例如黃鐵礦、磁黃鐵礦或閃鋅礦)，在所述胺化合物中，胺基總量的至少20%是叔胺基，并且季銨基的數量為O到不多于叔胺基數量的1/3。美國專利No. 5，047，144描述了將氨基塑料模板與甲醛的陽離子活性縮合產物并結合活性陽離子表面活性劑(例如有機烷基胺)或陰離子活性表面活性劑(例如長鏈的烷基磺酸鹽)用作抑制劑，從礦石(例如高嶺石)中分離硅質材料(例如長石)。俄羅斯專利No. 427，737和276，845描述了用羧甲基纖維素和脲醛樹脂，任選地，結合甲基丙烯酸-甲基丙烯酰胺共聚物或淀粉(‘845專利)來抑制粘土礦泥。俄羅斯專利No. 2，169，740,2, 165，798和724，203描述了在鉀工業中從包括鉀石鹽(KCl-NaCl)礦的礦石中抑制粘土碳酸鹽礦泥。所使用的抑制劑是用多亞乙基多胺改性的脲/甲醛縮合產物。此外，使用胍-甲醛樹脂(‘203專利)。Markin, A. D.等人描述了在鉀礦浮選中使用脲醛樹脂作為碳酸鹽粘土抑制劑。脲醒樹脂對鉀礦中的碳酸鹽粘土雜質的親水作用的研究(Study of the HydrophilizingAction of Urea-Formaldehyde resins on Carbonate Clay Impurities in PotassiumOres,Inst. Obshch. Neorg. Khim,USSR,Vestsi Akademii Navuk BSSR,Seryya KhimichnykhNavuk(1980));服醒樹脂對鉀礦浮選的影響(Effect of Urea-Formaldehyde resinson the Flotation of Potassium Ores, Khimicheskaya Promyshlennost, Moscow,Russian Federation(1980));以及脲醒樹脂對鉀礦的粘土礦物的吸收(Adsorption ofUrea-Formaldehyde resins on Clay Minerals of Potassium Ores,Inst. Obshch Neorg.Khim. , Minsk, US SR, Doklady Akademii Nauk BSSR(1974))。如在本領域所認識到的，通過泡沫浮選能夠選礦/精制很多種材料。同樣地，希望的和不需要的成分的性質差異很大。這是由于這些材料的化學成分不同，以及先前的化學處理的種類和所用處理步驟不同。因此，泡沫浮選抑制劑的數量和種類是相對廣泛的。此外，特定的抑制劑在一加工(例如生鉀礦的精選)中的應用并不預示著它在涉及顯著不同原料進料(例如含浙青的油砂)的應用中同樣有效。這同樣適用于關于泡沫浮選中有效的抑制劑用于下述的任何一種從含水懸浮液中分離固體雜質方面的期望(反之亦然)。泡沫浮選和含水液/固體分離發生的理論機理是明顯不同的，前一工藝依賴于疏水性的不同，而后一工藝依賴于幾種其它可能性(電荷不穩定/中和、團聚、主客體理論(本文檔來自技高網...

【技術保護點】
從含水漿料脫除固體雜質的泡沫浮選方法，包括：在含水漿料中分散脲醛樹脂以提供分散的混合物，其中脲醛樹脂的游離甲醛濃度小于1％，基于脲醛樹脂的總重量；將空氣強制通過分散的混合物以提供相對疏水級分和相對親水級分；以及從任一級分收集可市售產品。

【技術特征摘要】
2004.12.23 US 60/638,143;2005.09.02 US 60/713,3401.從含水漿料脫除固體雜質的泡沫浮選方法，包括 在含水漿料中分散脲醛樹脂以提供分散的混合物，其中脲醛樹脂的游離甲醛濃度小于I%，基于脲醛樹脂的總重量； 將空氣強制通過分散的混合物以提供相對疏水級分和相對親水級分；以及 從任一級分收集可市售產品。2.權利要求1的方法，其中在將空氣強制通過分散的混合物之前形成所述分散的混合物。3.權利要求1的方法，進一步包括當在含水漿料中分散脲醛樹脂時將空氣強制通過含水漿料。4.權利要求1的方法，其中含水漿料的固體含量為10%至50重量％。5.權利要求1的方法，其中將可市售產品從親水級分回收。6.權利要求1的方法，其中將可市售產品從疏水級分回收。7.權利要求1的方法，其中將可市售產品從親水級分回收和將第二可市售產品從疏水級分回收。8.從含水漿料脫除固體雜質的泡沫浮選方法，包括 采用脲醛樹脂以及采用促集劑和抑制劑中的至少一種處理包含一種或多種雜質的含水漿料以提供處理的混合物，其中脲醛樹脂的游離甲醛濃度小于I %，基于脲醛樹脂的總重量; 從處理的混合物回收凈化的產物，所述凈化的產物中至少一種雜質的濃度相對于含水衆料降低。9.權利要求8的方法，其中促集劑包括脂肪酸、胺、黃原酸酯、及其組合。10.權利要求8的方法，其中抑制劑包括六偏磷酸鈉、瓜爾膠、其它水解膠體多糖、或它們的任意組合。11.權利要求10的方法，其中水解膠體多糖是藻...

【專利技術屬性】
技術研發人員：詹姆斯·賴特，莉薩·M·亞瑟，保羅·哈特，理查德·雷迪格爾，赫特·加布里埃爾森，約翰·B·海因斯，卡爾·R·懷特，
申請(專利權)人：佐治亞太平洋化學有限責任公司，
類型：發明
國別省市：