RS63788B1 - Flotaciono odvajanje korišćenjem zrna ili mehurova koji sadrže polidimetilsiloksan - Google Patents

Description

Opis

Stanje tehnike

1 . Oblast tehnike

Predmetni pronalazak se uopšteno odnosi na postupak i uređaj za odvajanje vrednog materijala od neželjenog materijala u smeši, kao što je suspenzija pulpe.

2. Opis srodnih tehnika

U mnogim industrijskim procesima, flotacija se koristi za odvajanje vrednog ili željenog materijala od neželjenog materijala. Na primer, u ovom procesu smeša vode, vrednog materijala, neželjenog materijala, hemikalija i vazduha se stavlja u flotacionu ćeliju. Hemikalije se koriste da bi se željeni materijal učinio hidrofobnim, a vazduh se koristi za donošenje materijala na površinu flotacione ćelije. Kada se hidrofobni materijal i vazdušni mehurovi sudare, oni se vezuju jedan za drugi. Mehur se diže na površinu noseći sa sobom željeni materijal.

Performanse flotacione ćelije zavise od fluksa površine mehura u zoni sakupljanja ćelije. Fluks površine mehura zavisi od veličine mehura i brzine ubrizgavanja vazduha. Kontrola toka površine mehura tradicionalno je veoma teška. Ovo je multivarijabilni problem kontrole i ne postoje pouzdani mehanizmi povratne sprege u realnom vremenu koji bi se koristili za kontrolu.

Dobijanje minerala u takvom procesu može u velikoj meri da zavisi od distribucije mineralnih čestica koje ulaze u flotacionu ćeliju. Obično, dobijanje grubih i finih čestica može biti znatno manje od optimalne veličine čestica. Rudarske operacije rutinski ispuštaju velike dobro oslobođene čestice u jalovište.

Jorge Rubio et al: “The process of separation of fine mineral particles by flotation with hydrophobic polymeric carrier”, INTERNATIONAL JOURNAL OF MINERAL PROCESSING, vol. 37, br. 1-2, od 1. januara 1993. (1993-01-01), strane 109-122 bavi se procesom zasnovanim na vezivanju mineralnih čestica na površinu polimernih čestica nosača putem hidrofobnih interakcija. Nosač je polipropilen tretiran emulgovanom oleinskom kiselinom (masnom kiselinom).

Oleinska kiselina: CH3(CH2)7CH = CH(CH2)7COOH

WO 02/066168 A1 se bavi obezbeđivanjem kolektora za mineralnu suspenziju koji sadrži čvrsti materijal u obliku čestica sa površinom sa hidroksamatnim funkcionalnim grupama. Čvrsti materijal u obliku čestica je magnetan, plutajući u vodenoj tečnosti ili magnetan i plutajući. Tačnije, površina je tretirana organofunkcionalnim silanom ili siloksanom i monomerom koji ima funkcionalne grupe koje mogu da reaguju sa hidroksilaminom kako bi se formirala hidroksamatna grupa.

US 3224 582 A bavi se penastom flotacijom za obogaćivanje kaolinske gline. Kaolinska glina u vodi se meša sa česticama pomoćnog sakupljača da bi se pomogla flotacija fino usitnjene kaolinske gline. Smeša se zatim podvrgava penastoj flotaciji pri čemu se uvodi vazduh da bi se u koloni sa mehurovima obezbedile površine kontrolisanog stepena olefilnosti. Čestice pomoćnog kolektora su napravljene od čvrstih, nevoskastih polimera kao što su polietileni, polipropileni, polistireni, PVC, poliakrilati, polimetakrilati, poliamidi, polimetilen poliestri i fenol poliesteri u prisustvu mineralnih ulja.

US 2009/206040 A1 bavi se uklanjanjem fino dispergovanih čestica iz tečnosti, korišćenjem čestice funkcionalizovane vezivanjem najmanje jedne aktivirajuće grupe ili amin funkcionalne grupe da bi se modifikovala čestica, tako da se modifikovane čestice usložnjavaju sa čestičnom materijom da formiraju kompleks koji se može ukloniti. Poželjno je da su čestice usložnjene sredstvom za vezivanje. Aktivirajući materijal je polimer. Za aktivaciju se mogu koristiti polimeri ili flokulanti, a izocijano i epoksi silani se mogu koristiti kao sredstva za kuplovanje za reakciju sa poliaminom. „Aktivirane fine čestice” mogu se pričvrstiti za usidrene čestice putem vezivanja.

US 2008/290 029 A1 bavi se uklanjanjem organske materije i/ili mikrozagađivača iz vode korišćenjem modifikovanih proizvoda prirodnog porekla kao što su biljna guma, skrob.

Dalje relevantno stanje tehnike je WO 83/01397 A1, US 6200 377 B1, US 2 957 576 A i US 5 260 353 A.

U industriji postoji potreba da se obezbedi bolji način za odvajanje vrednog materijala od neželjenog materijala, na primer, uključujući takve flotacione ćelije, kako bi se eliminisali problemi povezani sa korišćenjem vazdušnih mehurova u takvom procesu odvajanja.

Suština pronalaska

Predmet ovog pronalaska je uređaj prema patentnom zahtevu 1 i postupak prema zahtevu 8. Realizacije pronalaska su definisane u odgovarajućim zavisnim patentnim zahtevima.

Predmetni pronalazak obezbeđuje tehnike odvajanja flotacijom korišćenjem lakih sintetičkih zrna ili mehura, ili takozvanih „projektovanih mehurova”.<™>

Predmetni pronalazak se sastoji od zamene vazdušnih mehura u flotacionoj ćeliji koji se trenutno koriste u stanju tehnike sa materijalom slične gustine koji ima karakteristike veličine koje se mogu kontrolisati. Kontrolom veličine i brzine ubrizgavanja može se postići veoma precizan površinski fluks. Ova vrsta kontrole bi omogućila da se veličina zrna ili mehura podesi ili odabere na veličinu čestica od interesa kako bi se bolje odvojio vredan ili željeni materijal od neželjenog materijala u smeši. Materijal ili medijum je sintetički mehur ili zrno u obliku tela čvrste faze, pri čemu su tela čvrste faze definisana u patentnom zahtevu 1. Ovi mehurovi ili zrna su veoma jeftini za proizvodnju i imaju veoma nisku gustinu. Ponašaju se veoma slično mehuru, ali ne pucaju.

S obzirom na to da ova veličina medijuma za podizanje ne zavisi od hemikalija u flotacionoj ćeliji, hemikalije mogu biti prilagođene da optimizuju hidrofobnost i stabilnost pene. Nema potrebe da se kompromituju performanse pene da bi se stvorila željena veličina mehura. Kontrolisana raspodela veličine medijuma može se prilagoditi kako bi se maksimiziralo dobijanje različitih matrica za punjenje u flotaciju kako se menja kvalitet rude.

Može biti smeša i vazduha i lakih zrna ili mehura. Laka zrna ili mehurovi se mogu koristiti za podizanje vrednog materijala, a vazduh se može koristiti za stvaranje željenog sloja pene kako bi se postigla željena klasa materijala.

Hemija zrna ili mehura je, takođe, razvijena kako bi se maksimizovale sile vezivanja lakih zrna ili mehurova i vrednog materijala.

Proces dobijanja zrna ili procesor, respektivno, mogu biti uključeni u uređaj prema pronalasku da bi se omogućila ponovna upotreba lakih sintetičkih zrna ili mehurova u procesu zatvorene petlje. Ovaj proces se može sastojati od stanice za pranje u kojoj se vredni mineral mehanički, hemijski ili elektrostatički uklanja iz lakih zrna ili mehura.

Proces odvajanja ili procesor

Prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, i kao primer, proces odvajanja može da koristi izlaznu opremu rudarske industrije, uključujući tradicionalne kolonske ćelije i zgušnjivače. Laka sintetička zrna ili mehurovi mogu se ubrizgati u prvu tradicionalnu kolonu ili ćeliju na otvoru za ubrizgavanje vazduha i podići na površinu. Ova prva tradicionalna kolona ili ćelija ima okruženje koje je pogodno za vezivanje čestica. Kako se laka sintetička zrna ili mehurovi dižu, sudaraju se sa mineralnim česticama koje padaju. Mineralne čestice koje padaju lepe se za laka sintetička zrna ili mehurove i plutaju ili se pojave na površini. Voda za ispranje se može koristiti za čišćenje uvučene jalovine. Dobijeni mehurovi i mineral se mogu poslati u drugu tradicionalnu kolonu ili ćeliju i ubrizgati u, na primer, sredinu kolone. Ova tradicionalna kolona ili ćelija ima sredinu koja će pospešivati oslobađanje mineralnih čestica. Mineralne čestice padaju na dno, a sintetički mehurovi ili zrna plutaju ili odlaze na površinu. Sintetički mehurovi ili zrna se mogu reciklirati i zatim poslati nazad kroz proces koji se odvija u prvoj tradicionalnoj koloni ili ćeliji.

Zgušnjivači se mogu koristiti za recikliranje procesne vode u obe faze procesa.

Flotaciono dobijanje krupnih rudnih čestica u rudarstvu

Prema nekim realizacijama, predmetni pronalazak se može koristiti za flotaciono dobijanje krupnih rudnih čestica u rudarstvu.

Na primer, koncept može imati oblik stvaranja lakih sintetičkih zrna ili mehurova u flotaciji za podizanje čestica, na primer, većih od 150 mikrona, na površinu u flotacionoj ćeliji ili koloni.

Osnovna ideja je da se napravi školjka ili „poluporozno” strukturirano zrno ili mehur unapred određene veličine i da se to koristi kao ‘projektovani’ „vazdušni mehur” za poboljšanje flotacionog dobijanja, na primer, krupnih rudnih čestica u rudarstvu.

Flotaciono dobijanje se može primeniti u više faza, na primer, gde prva faza dobro funkcioniše u dobijanju mlevene rude prave veličine (<150 mikrona), ali čestice rude koje su premale ili prevelike prelaze u kasnije faze i teže ih je dobiti.

Predmetni pronalazak uključuje stvaranje „mehurova” i njihovo projektovanje da nose rudu na površinu koristeći tela čvrste faze kao što je definisano u patentnom zahtevu 1 da privuku rudu.

U zavisnosti od postupka „inženjeringa/projektovanja” mehura, na površini ili blizu nje, školjka bi se mogla rastvoriti (vremenski aktivirati) i osloboditi sredstvo koji dodatno podstiče penjenje.

Polimerni blokovi sa ugrađenim vazduhom

Prema nekim realizacijama, predmetni pronalazak može da ima oblik sintetičkih flotacionih mehurova, koristeći koncept kao što je inkorporiranje mehura vazduha u polimerne blokove, koji su projektovani da privuku rudu bogatu mineralima na svoju površinu, a zatim lebde do vrha flotacionog rezervoara.

Prednosti ovog pristupa uključuju činjenicu da „projektovani mehurovi” u polimeru mogu omogućiti da se mnogo veći raspon zrna rude podigne na površinu, čime se poboljšava efikasnost dobijanja metala.

Prema nekim realizacijama, polimerni blokovi optimalne veličine sa visokim procentom vazduha mogu da se proizvedu sa odgovarajućim kolektorskim hemikalijama, takođe inkapsuliranim u polimer.

Jednom kada su blokovi u, na primer, smeši kao što je suspenzija pulpe, kolektorske hemikalije mogu se osloboditi da bi u početku privukle čestice rude bogate mineralima, a zatim se podigle na površinu.

Koncept super kvašenja

Prilagođeni kolektorski molekuli se mogu koristiti za poboljšanje kvašenja čestica bogatih rudom, na primer, da bi se poboljšalo preuzimanje čestica bogatih rudom različitih veličina u peni, što će verovatno dobro funkcionisati za manje čestice. Funkcionalne grupe tela čvrste faze mogu se dobro vezati za čestice bogate mineralima sa niskom polarnom funkcionalnošću. Pored toga, ali van obuhvata patentnih zahteva, linearni oligomer / polimer niske molekulske težine može da se koristi za omotavanje čestica bogatih rudom čineći ih hidrofobnijim i stoga je veća verovatnoća da će plutati kada se pene. Neke prednosti koncepta super kvašenja uključuju povećanje površine sintetičkog zrna ili mehura, kao i povećanje površinske oblasti u kontaktu sa česticama bogatim rudom. Ovde je opisano i korišćenje super hidrofobnog polimera koji oblaže površinu, ili korišćenje specifičnog premaza koji je odabran da privuče određeni mineral od interesa u smešu.

Kontrola doziranja

Prema predmetnom pronalasku, sintetička zrna ili mehurovi su funkcionalizovani da bi se kontrolisala hemija procesa koji se izvodi u ćeliji ili koloni, uključujući oslobađanje hemikalije za kontrolu hemije procesa flotacionog odvajanja (separacije). Na primer, u slučaju tela čvrste faze uključujući omotač koji obezbeđuje površinu, a školjka je napravljena od polidimetilsiloksana (PDMS) koji se sastoji od molekula, hemikalije koje se koriste u flotacionom odvajanju ruda mogu biti inkapsulirane u sintetička zrna ili mehurove da bi se obezbedilo sporo ili ciljano oslobađanje hemikalije kada se jednom ispusti u rezervoar za vodu. Hemikalija bi se nalazila u bezbednom polimeru tokom transporta i isporuke hemikalije u flotacioni rezervoar. Prednosti ovog pristupa uključuju sledeće: efikasnija upotreba hemijskog tretmana smanjuje troškove hemikalija; povezani troškovi transporta hemikalija mogu biti smanjeni; a reaktivna hemikalija je inkapsulirana, omogućavajući bezbedniju isporuku hemikalije od strane korisnika.

Prema nekim realizacijama (koje nisu u obuhvatu patentnih zahteva), potrebna hemikalija bi bila inkapsulirana u polimerni blok koji bi mogao da bude prilagođen brzini oslobađanja i potencijalno lokaciji u flotacionom rezervoaru gde je oslobađanje potrebno, uključujući korišćenje sintetičkih zrna ili mehurova konfigurisanih da pucaju pri određenom pritisku, ili korišćenje sintetičkih zrna ili mehurova konfigurisanih da pucaju kada dođu u kontakt sa mineralom od interesa, ili korišćenjem sintetičkih zrna ili mehurova konfigurisanih da oslobađaju hemikaliju pri kontaktu sa vazduhom, na primer, u peni.

Prema nekim realizacijama, predmetni pronalazak obezbeđuje potencijal za inkapsulaciju, unutar tela čvrste faze, uključujući omotač od PDMS-a, širok spektar hemikalija i za hemijske smeše uključujući tipične pene, kolektore i druge aditive koji se obično koriste u procesu flotacionog odvajanja.

Sintetička zrna ili mehurovi koji imaju tela u čvrstoj fazi, uključujući školjku napravljenu od PDMS-a predmetnog pronalaska, obezbeđuju jednostavan način za isporuku hemije u proces koji se izvodi u standardnoj opremi koja se već koristi u industriji bez bušenja novih rupa ili prilagođavanja novih pumpi ili ventila itd. standardnoj opremi.

Sintetička zrna ili mehurovi koji imaju tela čvrste faze uključujući omotač napravljen od PDMS-a predmetnog pronalaska mogu se koristiti za sprovođenje i optimizaciju nizvodnih injekcija pene u niz flotacionih ćelija ili kolona, npr. korišćenjem hemikalija koje se oslobađaju tokom vremena.

Primer realizacija

Uređaj u obliku ćelije ili kolone

Predmetni pronalazak može imati oblik uređaja čija se zaštita traži prema patentnom zahtevu 1.

Prema nekim realizacijama, ovaj uređaj može imati ćeliju ili kolonu konfigurisanu da prima smešu fluida (npr. vode) i vrednog materijala i neželjenog materijala; da prima sintetičke mehurove ili zrna konstruisane da budu plutajući kada su potopljeni u smešu i funkcionalizovane da kontrolišu hemiju procesa koji se izvodi u ćeliji ili koloni; i da obezbedi obogaćene sintetičke mehurove ili zrna sa dodatkom vrednog materijala.

Mehurovi ili zrna prema pronalasku su konstruisani kako je definisano u priloženim patentnim zahtevima. Dalje strukture, neke od njih ne spadaju u obim priloženih zahteva, takođe su opisane u nastavku teksta.

Prema nekim realizacijama, sintetički mehurovi ili zrna mogu biti napravljeni od polimera ili materijala na bazi polimera, ili silicijum dioksida ili materijala na bazi silicijum dioksida, ili stakla ili materijala na bazi stakla.

Prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, ćelija ili kolona mogu imati oblik flotacione ćelije ili kolone, a sintetički mehurovi ili zrna mogu biti funkcionalizovani da se vežu za vredan materijal u smeši koja čini deo procesa flotacionog odvajanja koji se izvodi u flotacionoj ćeliji ili koloni.

Prema nekim realizacijama, sintetički mehurovi ili zrna mogu biti funkcionalizovani da oslobađaju hemikaliju za kontrolu hemije procesa flotacionog odvajanja.

Prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, sintetički mehurovi ili zrna mogu biti konfigurisani sa čvrstim spoljašnjim omotačima funkcionalizovanim hemikalijom da se pričvrste za vredan materijal u smeši. Alternativno, sintetički mehurovi ili zrna mogu uključivati hemikaliju koja se može osloboditi da bi se vezala za vredan materijal u smeši.

Prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, sintetički mehurovi ili zrna mogu biti napravljeni sa čvrstim spoljašnjim omotačem konfigurisanim da sadrži gas, uključujući vazduh, tako da povećavaju plutanje kada su potopljeni u smešu. Alternativno, sintetički mehurovi ili zrna mogu biti napravljeni od materijala male gustine kako bi bili plutajući kada su potopljeni u smešu, uključujući sintetičke mehurove koji su konfigurisani kao čvrsta masa bez unutrašnje šupljine.

Prema nekim realizacijama, sintetički mehurovi ili zrna mogu da uključuju veći broj šupljih predmeta, tela, elemenata ili struktura, od kojih je svaki konfigurisan sa odgovarajućom šupljinom, neispunjenim prostorom ili rupom za hvatanje i održavanje mehura unutra. Šuplji objekti, tela, elementi ili strukture mogu uključivati šuplje cilindre ili sfere ili globule ili kapilarne cevi ili neku njihovu kombinaciju. Svaki šuplji predmet, telo, element ili struktura može biti konfigurisan sa dimenzijama tako da ne apsorbuje tečnost, uključujući vodu, uključujući i dimenzije koje su u rasponu od oko 20-30 mikrona. Veći broj šupljih objekata, tela, elemenata ili struktura može biti konfigurisano sa hemikalijama koje se primenjuju kako bi se sprečila migracija tečnosti u odgovarajuće šupljine, uključujući slučajeve kada su hemikalije hidrofobne hemikalije. Sintetički mehurovi ili zrna napravljeni od silicijum dioksida ili materijala na bazi silicijum dioksida, ili stakla ili materijala na bazi stakla, mogu imati oblik šupljih staklenih cilindara proizvedenih postupkom izvlačenja i rezanja na kockice.

Obim pronalaska nije ograničen na veličinu ili oblik sintetičkih zrna ili mehurova, kako bi se poboljšao njihovo podizanje ili pad u smeši.

Prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, smeša može imati oblik suspenzije pulpe koja sadrži, na primer, vodu i vredan materijal od interesa.

Postupak za primenu u uređaju za flotaciju

Predmetni pronalazak, takođe, može imati oblik postupka, na primer, za implementaciju u uređaju za flotaciono odvajanje koji ima flotacionu ćeliju ili kolonu. Postupak obuhvata korake navedene u nezavisnom patentnom zahtevu 8, i može obuhvatati korake za prihvat u flotacionoj ćeliji ili koloni smeše tečnosti i vrednog materijala; prihvat u flotacionoj ćeliji ili koloni sintetičkih mehurova ili zrna konstruisanih da budu plutajući kada su potopljeni u smešu i funkcionalizovanih da se vežu za vredan materijal u smeši; i obezbeđivanje iz flotacione ćelije ili kolone obogaćenih sintetičkih mehurova ili zrna sa vrednim materijalom vezanim za njih.

Postupak može da obuhvata implementaciju u skladu sa jednom ili više karakteristika koje su ovde izložene, u okviru obima priloženih patentnih zahteva.

Uređaj u obliku uređaja za flotaciju

Predmetni pronalazak može imati oblik uređaja za koji se traži zaštita u patentnom zahtevu 1.

Prema nekim realizacijama, ovaj uređaj može imati oblik uređaja za odvajanje flotacijom, uključujući flotacionu ćeliju ili kolonu konfigurisanu da primi smešu vode, vrednog materijala i neželjenog materijala; prihvati mehurove polimera ili zrna, konfigurisane da se prikače na vredan materijal u smeši; i obezbedi obogaćene polimere ili mehurove ili zrna na bazi polimera, na kojima je pričvršćen vredan materijal.

Prema nekim realizacijama, mehurovi ili zrna polimera ili na bazi polimera mogu se konfigurisati sa fluksom površine kontrolisanjem neke kombinacije veličine mehura ili zrna od polimera ili na bazi polimera i/ili brzine ubrizgavanja kojom se smeša prihvata u flotacionoj ćeliji ili koloni; ili mehurovi ili zrna polimera ili na bazi polimera mogu biti konfigurisani sa malom gustinom tako da se ponašaju kao mehurovi vazduha; ili mehurovi ili zrna polimera ili na bazi polimera mogu biti konfigurisani sa kontrolisanom distribucijom veličine medijuma koja se može prilagoditi da maksimizira dobijanje različitih matrica za punjenje u flotaciju kao promene kvaliteta vrednog materijala, uključujući promene kvaliteta rude; ili neku njihovu kombinaciju, u okviru obuhvata priloženih patentnih zahteva.

Sintetički mehurovi ili zrna

Sintetički mehurovi ili zrna uređaja prema pronalasku imaju karakteristike kao što su definisane u priloženim patentnim zahtevima, i samo strukture i materijali navedeni u zahtevima spadaju u obim zaštite. Dalji primeri realizacija opisani ovde ne čine deo predmetnog pronalaska.

Sintetički mehurovi ili zrna mogu biti konfigurisani sa polimerom ili materijalom na bazi polimera koji je funkcionalizovan da se veže za vredan materijal u smeši tako da formiraju obogaćene sintetičke mehurove ili zrna koji privlače vredan materijal, a takođe konfigurisane da se odvoje od smeše na osnovu barem delimično razlike u fizičkim svojstvima između obogaćenih sintetičkih mehurova ili zrna koji imaju vredan materijal privučen njima i smeše.

Sintetički mehurovi ili zrna mogu biti konfigurisani tako da se razdvajanje zasniva barem delimično na razlici između gustine obogaćenih sintetičkih mehurova ili zrna koji imaju privučen vredan materijal i gustine smeše.

Sintetički mehurovi ili zrna, takođe, mogu biti konfigurisani tako da se razdvajanje zasniva na drugim razlikama u fizičkim svojstvima između obogaćenih sintetičkih mehurova ili zrna koji imaju vredan materijal privučen njima i smeše, uključujući veličinu obogaćenih sintetičkih mehurova ili zrna koji imaju vredan materijal privučen njima i veličinu neželjenog materijala u smeši; ili između težine obogaćenih sintetičkih mehurova ili zrna koji imaju vredan materijal privučen njima i težine neželjenog materijala u smeši; ili između magnetizma obogaćenih sintetičkih mehurova ili zrna koji imaju vredan materijal privučen njima i magnetizma neželjenog materijala u smeši.

Hemija sintetičkih zrna ili mehurova

Kao što je gore navedeno, sintetički mehurovi ili zrna prema predmetnom pronalasku su konstruisani kako je definisano u priloženim patentnim zahtevima. Dalji materijali i kombinacije materijala su ovde stavljeni na uvid, kao primer, dok samo strukture, materijali i kombinacije materijala definisani u patentnim zahtevima spadaju u obim zaštite.

Sintetičko zrno ili mehur ima oblik tela čvrste faze koje se sastoji od površine u kombinaciji sa većim brojem molekula pričvršćenih za površinu, pri čemu molekuli sadrže funkcionalnu grupu odabranu za privlačenje jedne ili više mineralnih čestica od interesa na molekule.

Prema predmetnom pronalasku, telo čvrste faze može biti napravljeno od sintetičkog materijala koji sadrži molekule. Na primer, sintetički materijal se može izabrati iz grupe koju čine poliamidi (najlon), poliestri, poliuretani, fenol-formaldehid, urea-formaldehid, melamin-formaldehid, poliacetal, polietilen, poliizobutilen, poliakrilonitril, polivinilhlorid), polistiren, poli(metil metakrilati), polivinil acetat), poli(viniliden hlorid), poliizopren, polibutadien, poliakrilati, poli(karbonat), fenolna smola i polidimetilsiloksan (PDMS), pri čemu je samo PDMS u obuhvatu patentnih zahteva.

Prema predmetnom pronalasku, telo čvrste faze može da sadrži školjku (omotač) koja obezbeđuje površinu, pri čemu je školjka napravljena od sintetičkog materijala koji sadrži molekule, a sintetički materijal je PDMS.

Prema predmetnom pronalasku, školjka može da obuhvata unutrašnji deo koji je postavljen da inkapsulira gasoviti element tako da sintetička kuglica ima gustinu manju od vodene smeše.

Prema predmetnom pronalasku, školjka može da obuhvata unutrašnji deo koji je postavljen da inkapsulira tečnost koja ima hemijsko svojstvo različito od vodene smeše, kako bi se kontrolisala hemija procesa koji se izvodi u odnosu na vodenu smešu.

Prema predmetnom pronalasku, školjka može da obuhvata unutrašnji deo postavljen tako da inkapsulira materijal čvrste faze koji se razlikuje od sintetičkog materijala, a materijal čvrste faze može biti izabran da kontroliše gustinu sintetičkog zrna u odnosu na gustinu vodene smeše.

Prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska (nije u okviru patentnih zahteva), školjka može da obuhvata unutrašnji deo konfigurisan da inkapsulira magnetni materijal.

Telo čvrste faze može da obuhvata jezgro i oblogu preko jezgra za obezbeđivanje površine, a obloga može biti napravljena od sintetičkog materijala i jezgro je napravljeno od materijala jezgra koji se razlikuje od sintetičkog materijala. Kao primer, materijal jezgra može biti izabran iz grupe koju čine staklo, keramika, metal i polimer koji se razlikuje od sintetičkog materijala. Pod pojmom „polimer” u ovoj specifikaciji se podrazumeva veliki molekul napravljen od mnogih jedinica iste ili slične strukture povezanih zajedno. Među realizacijama u kojima telo čvrste faze ima oblogu, samo su realizacije u kojima telo čvrste faze ima staklenu površinu obloženu PDMS-om sa hidroksilnim krajem u obuhvatu patentnih zahteva.

Prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, funkcionalna grupa može imati anjonsku vezu za privlačenje mineralnih čestica na površinu.

Prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, funkcionalna grupa može imati oblik kolektora koji ima nejonizujuću vezu ili jonizujuću vezu.

Prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, jonizujuća veza može biti anjonska ili katjonska veza. Anjonska veza sadrži oksihidrilne kolektore, uključujući karboksilne, sulfate i sulfonate, i sulfhidrilne.

Prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, sintetička zrna mogu biti konfigurisana sa veličinom koja zavisi od posebne primene, ili zavisi od posebne veličine mineralnih čestica od interesa. Prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, sintetička zrna mogu biti konfigurisane sa veličinom manjom od 100 µm za privlačenje mineralnih čestica, npr. imaju u suštini sličnu veličinu, uključujući primene koje se odnose na flotacione ćelije.

Alternativno, prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, sintetička zrna mogu biti konfigurisana sa veličinom u rasponu od oko 1 mm do 10 mm za privlačenje mineralnih čestica, uključujući primenu u vezi sa jalovištem.

Dalje, prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, sintetička zrna mogu, takođe, biti konfigurisana sa veličinom od oko 100 µm za privlačenje mineralnih čestica, npr. koje imaju u suštini sličnu veličinu; ili sintetičke kuglice mogu biti konfigurisane sa veličinom u rasponu od oko 100-200 µm za privlačenje mineralnih čestica, npr. koje imaju u suštini sličnu veličinu; ili sintetičke kuglice mogu biti konfigurisane sa veličinom od oko 200 µm za privlačenje mineralnih čestica, npr. koje imaju u suštini sličnu veličinu.

Hidrofobnost

Površina sintetičkih mehurova ili zrna može biti funkcionalizovana da bude hidrofobna tako da obezbedi vezu između površine i mineralne čestice povezane sa jednim ili više hidrofobnih molekula.

Štaviše, polimer može biti prirodno hidrofoban ili funkcionalizovan da bude hidrofoban. Prema tome, izrazi „polimerni mehurovi ili zrna” i „sintetički mehurovi ili zrna” mogu se ovde koristiti naizmenično. Neki polimeri koji imaju dug ugljovodonični lanac ili kičmu silicijum-kiseonik, na primer, imaju tendenciju da budu hidrofobni. Hidrofobni polimeri obuhvataju polistiren, poli(d,llaktid), poli(dimetilsiloksan), polipropilen, poliakril, polietilen, itd. Prema predmetnom pronalasku, sintetički materijal je poli(dimetil(siloksan)), dok su ostali materijali van obuhvata patentnih zahteva. Mineralna čestica od interesa ili vredan materijal povezan sa jednim ili više hidrofobnih molekula se naziva nakvašena mineralna čestica. Kada suspenzija pulpe sadrži više kolektora ili kolektorskih molekula, neke od mineralnih čestica će postati nakvašene mineralne čestice ako su kolektori pričvršćeni za mineralne čestice. Ksantati se mogu koristiti u suspenziji pulpe kao sakupljači. Prema pronalasku, mehurovi ili zrna mogu biti napravljeni od stakla da bi se obložili hidrofobnim silikonskim polimerom uključujući polisiloksanate (PDMS sa hidroksilnim krajem) tako da mehurovi ili zrna postanu hidrofobni. Prema daljim realizacijama koje su van obuhvata patentnih zahteva, mehurovi ili zrna mogu biti napravljeni od metala koji će biti obložen silikonskim alkidnim kopolimerom, na primer, tako da se mehurovi ili zrna učine hidrofobnim. Mehurovi ili zrna mogu biti napravljeni od keramike (izvan obuhvata patentnih zahteva) i da budu obloženi fluoroalkilsilanom, na primer, tako da mehurovi budu hidrofobni. Mehurovi ili zrna mogu biti napravljeni od hidrofobnih polimera, kao što su polistiren i polipropilen da bi se obezbedila željena hidrofobnost, pri čemu je samo PDMS kao hidrofobni polimer prema pronalasku.

Kombinovani kolektor/hidrofobna zrna/mehurovi

Prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, deo površine sintetičkih mehurova ili zrna može biti konfigurisan da ima molekule vezane za njih, pri čemu molekuli sadrže kolektore.

Prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, deo površine sintetičkih mehurova ili zrna može biti konfigurisan da ima molekule vezane za njih, pri čemu molekuli sadrže kolektore, a drugi deo površine sintetičkih mehurova ili zrna može biti konfigurisan da bude hidrofoban.

Prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, deo površine sintetičkih mehurova ili zrna može biti konfigurisan da bude hidrofoban.

U slučaju kada je telo čvrste faze napravljeno od PDMS-a ili uključuje školjku koja je napravljena od PDMS-a, kompletno telo ili školjka čvrste faze, respektivno, ima hidrofobna svojstva.

Kratak opis slika

Uz upućivanje sada na crtež, koji nije nužno nacrtan u razmeri, prethodne i druge karakteristike i prednosti predmetnog pronalaska će biti potpunije shvaćene iz sledećeg detaljnog opisa primera realizacija, uzetih u vezi sa pratećim crtežom na kojem su slični elementi podjednako numerisani:

Slika 1 je dijagram flotacionog sistema, procesa ili uređaja prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska.

Slika 2a je dijagram lakog zrna koje ima polimernu školjku ili sunđer sa hemijski aktiviranom svetlosnom površinom prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska. Slika 2b je dijagram polimernog materijala koji ima prilagođene kolektorske molekule (nije prema predmetnom pronalaskom).

Slika 2c je dijagram lakog zrna u obliku šupljeg cilindra (nije prema predmetnom pronalaskom).

Slika 2d je dijagram lakog zrna u obliku šuplje sfere prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska.

Slika 3 je dijagram flotacione ćelije ili kolone koja se može koristiti umesto flotacione ćelije ili kolone koja čini deo flotacionog sistema, procesa ili uređaja prikazanog na Slici 1 (nije prema predmetnom pronalaskom).

Slika 4a prikazuje generalizovano sintetičko zrno koje može biti zrno ili mehur na osnovu veličine, polimerno zrno i mehur na bazi težine i magnetno zrno i mehur, prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska.

Slika 4b prikazuje uvećani deo sintetičkog zrna koji prikazuje molekul ili molekularni segment za pričvršćivanje funkcionalne grupe na površinu sintetičkog zrna, prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska.

Slika 5a prikazuje generalizovani sintetički mehur ili zrno sa nekim česticama pričvršćenim za površinu, prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska.

Slika 5b prikazuje uvećani deo sintetičkog zrna koji prikazuje nakvašenu mineralnu česticu pričvršćenu za hidrofobnu površinu sintetičkog zrna, prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska.

Slika 5c prikazuje uvećani deo sintetičkog zrna koji prikazuje hidrofobnu česticu pričvršćenu za hidrofobnu površinu sintetičkog zrna.

Slike 6a i 6b prikazuju neke realizacije predmetnog pronalaska gde sintetičko zrno ili mehur ima jedan deo funkcionalizovan tako da ima kolektorske molekule, a drugi deo funkcionalizovan da bude hidrofoban.

Detaljan opis pronalaska

Slika 1

Kao primer, slika 1 prikazuje predmetni pronalazak u obliku uređaja 10, koji ima flotacionu ćeliju ili kolonu 12 konfigurisanu za prihvat smeše fluida (npr. vode), vrednog materijala i neželjenog materijala, na primer, suspenziju pulpe 14; za prihvat sintetičkih mehurova ili zrna 100 (slika 2a), 110 (slika 2b), 115 (slika 2c), 117 (slika 2d) koji su konstruisani da plutaju kada su potopljeni u suspenziju pulpe ili smešu 14 i funkcionalizovani da kontrolišu hemiju procesa koji se izvodi u flotacionoj ćeliji ili koloni, uključujući vezivanje za vredan materijal u suspenziji pulpe ili smeši 14; i za obezbeđivanje obogaćenih sintetičkih mehurova ili zrna 18 na kojima je pričvršćen vredan materijal. Na primer, sintetički mehurovi ili zrna 100 (slika 2a), 110 (slika 2b), 115 (slika 2c), 117 (slika 2d) mogu biti napravljeni od polimera ili materijala na bazi polimera, ili silicijum dioksida. ili materijali na bazi silicijum dioksida, ili materijali na bazi stakla ili stakla, iako je obim pronalaska ograničen na strukture, materijale i kombinacije materijala definisane u patentnim zahtevima. Realizacije opisane na slikama 2b i sl. 2c su izvan obuhvata zahteva. U svrhu opisa jednog primera predmetnog pronalaska, na slici 1 sintetički mehurovi ili zrna 100 (slika 2a), 110 (slika 2b), 115 (slika 2c), 117 (slika 2d) prikazani su kao mehurovi polimera ili na bazi polimera označeni sa 100, 110, 115, 117, a obogaćeni sintetički mehurovi ili zrna 18 su prikazani kao obogaćeni mehurovi polimera ili na bazi polimera označeni sa 18. Flotaciona ćelija ili kolona 12 je konfigurisana sa gornjim delom ili cevovodom 20 da bi se obezbedili obogaćeni mehurovi 18 polimera ili na bazi polimera iz flotacione ćelije ili kolone 12 za dalju preradu u skladu sa onim što je ovde dato.

Flotaciona ćelija ili kolona 12 može biti konfigurisana sa gornjim delom ili cevovodom 22, na primer, sa ventilom 22a, za prihvat suspenzije pulpe ili smeše 14, kao i sa donjim delom ili cevovodom 24 za prihvat mehurova 100, 110, 115, 117 polimera ili na bazi polimera. U radu, uzgon mehurova 100, 110, 115, 117 polimera ili na bazi polimera dovodi do toga da oni lebde nagore od dna do vrha flotacione ćelije ili kolone 12 kroz suspenziju pulpe ili smešu 14 u flotacionoj ćeliji ili koloni 12 tako da se sudare sa vodom, vrednim materijalom i neželjenim materijalom u suspenziji pulpe ili smeši 14. Funkcionalizacija mehura 100, 110, 115, 117 polimera ili na bazi polimera ih uzrokuje da se pričvrste za vredan materijal u suspenziji pulpe ili smeši 14. Kao rezultat kolizije između mehura 100, 110, 115, 117 polimera ili na bazi polimera i vode, vrednog materijala i neželjenog materijala u suspenziji pulpe ili smeši 14, i pričvršćivanje mehura 100, 110, 115, 117 polimera ili na bazi polimera i vrednog materijala u suspenziji pulpe ili smeši 14, obogaćeni mehurovi 18 polimera ili na bazi polimera sa vrednim materijalom vezanim za njih će plutati na vrhu flotacione ćelije 12 i formirati deo pene koja se formira na vrhu flotacione ćelije 12. Flotaciona ćelija 12 može da obuhvata gornji deo ili cevi 20 konfigurisane da obezbede obogaćene mehurove 18 polimera ili na bazi polimera sa dodatkom vrednog materijala, koji se mogu dalje preraditi u skladu sa onim što je ovde izloženo. U stvari, obogaćeni mehurovi 18 polimera ili na bazi polimera mogu da se skinu sa vrha flotacione ćelije 12 ili mogu da se odvode preko gornjeg dela ili cevi 20.

Flotaciona ćelija ili kolona 12 može biti konfigurisana da sadrži sredinu bogatu pričvršćivanjem, uključujući i sredinu bogatu pričvršćivanjem koje ima visok pH, tako da podstakne proces flotacije u njemu. Proces dobijanja flotacijom može uključivati dobijanje čestica rude u rudarstvu, uključujući bakar. Obim pronalaska nije ograničen na bilo koju posebnu vrstu ili tip procesa dobijanja flotacijom. Obim pronalaska, takođe, nije predviđen da bude ograničen na bilo koju posebnu vrstu ili tip minerala od interesa koji mogu činiti deo procesa dobijanja flotacijom.

Prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, mehurovi 100, 110, 115, 117 polimera ili na bazi polimera mogu biti konfigurisani sa fluksom površine kontrolisanjem neke kombinacije veličine mehura 100, 110, 115, 117 polimera ili na bazi polimera i/ili brzine ubrizgavanja kojom se suspenzija pulpe ili smeša 14 prihvata u flotacionoj ćeliji ili koloni 12. Mehurovi 100, 110, 115, 117 polimera ili na bazi polimera, takođe, mogu biti konfigurisani sa malom gustinom tako da da se ponašaju kao mehurovi vazduha. Mehurovi 100, 110, 115, 117 polimera ili na bazi polimera, takođe, mogu biti konfigurisani sa kontrolisanom raspodelom veličine medijuma koja se može prilagoditi da bi se maksimiziralo dobijanje različitih matrica za punjenje u flotaciju kao promene kvaliteta vrednog materijala, uključujući promene kvaliteta rude.

Prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, flotaciona ćelija ili kolona 12 može biti konfigurisana za prihvat mehurova 100, 110, 115, 117 polimera ili na bazi polimera zajedno sa vazduhom, pri čemu se vazduh koristi za stvaranje željenog sloja pene u smeši u flotacionoj ćeliji ili koloni 12 da bi se postigao željeni stepen vrednog materijala. Mehurovi 100, 110, 115, 117 polimera ili na bazi polimera mogu biti konfigurisani da podignu vredan materijal na površinu smeše u flotacionoj ćeliji ili koloni.

Zgušnjivač 28

Uređaj 10, takođe, može da obuhvata cevovod 26 koji ima ventil 26a za dovođenje jalovine u zgušnjivač 28 konfigurisan da prima jalovinu iz flotacione ćelije ili kolone 12. Zgušnjivač 28 obuhvata cevovod 30 koja ima ventil 30a za obezbeđivanje zgusnute jalovine. Zgušnjivač 28, takođe, obuhvata odgovarajuće cevovode 32 za dovođenje reciklirane vode nazad u flotacionu ćeliju ili kolonu 12 za ponovnu upotrebu u procesu.

Zgušnjivači poput elementa 28 su poznati u tehnici, a obim pronalaska nije ograničen na bilo koji određeni tip ili vrstu.

Proces oporavka zrna ili procesor 50

Prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, uređaj 10 može dalje da obuhvata proces dobijanja zrna ili procesor koji je generalno označen sa 50 konfigurisan da primi obogaćene mehurove 18 polimera ili na bazi polimera i obezbedi povratne mehurove 52 polimera ili na bazi polimera bez vrednih materijal pričvršćenih za njih tako da se omogući recikliranje mehurova 52 polimera ili na bazi polimera u procesu zatvorene petlje. Na primer, proces dobijanja zrna ili procesor 50 može imati oblik stanice za pranje pri čemu se vredni mineral mehanički, hemijski ili elektrostatički uklanja iz mehurova 18 polimera ili na bazi polimera.

Proces dobijanja zrna ili procesor 50 može uključivati drugu flotacionu ćeliju ili kolonu 54 koja ima cevovod 56 sa ventilom 56a konfigurisanim za prihvat obogaćenih polimernih mehurova ili zrna 18; i da u suštini oslobodi vredan materijal iz polimernih mehura ili zrna 18, a takođe imaju gornji deo ili cevovod 57 konfigurisan da obezbedi recikliranje polimernih mehurova ili zrna 52, u suštini bez vrednog materijala pričvršćenog za njih. Druga flotaciona ćelija ili kolona 54 mogu biti konfigurisane da sadrže sredinu bogatu otpuštanjem, uključujući sredinu bogatu otpuštanjem koja ima nizak pH, ili uključujući gde je sredina bogata otpuštanjem rezultat ultrazvučnih talasa koji pulsiraju u drugu flotacionu ćeliju ili kolonu 54.

Proces dobijanja zrna ili procesor 50, takođe, može da obuhvata cevovod 58 koji ima ventil 56a za obezbeđivanje koncentrovanih minerala u zgušnjivač 60 koji je konfigurisan za prihvat koncentrovanih minerala iz flotacione ćelije ili kolone 54. Zgušnjivač 60 obuhvata cevovod 62 koji ima ventil 62a koji obezbeđuje zgusnuti koncentrat. Zgušnjivač 60, takođe, uključuje odgovarajući cevovod 64 za dovođenje regenerisane vode nazad u drugu flotacionu ćeliju ili kolonu 54 za ponovnu upotrebu u procesu. Zgušnjivači poput elementa 60 su poznati u tehnici, a obim pronalaska nije ograničen na bilo koji određeni tip ili vrstu.

Predviđene su i realizacije u kojima se obogaćena sintetička zrna ili mehurovi stavljaju u hemijski rastvor tako da se dragoceni materijal rastvara, ili se šalju u topionicu gde se vredni materijal sagoreva, uključujući gde se sintetička zrna ili mehurovi ponovo koriste nakon toga.

Slike 2a-2d: Sintetički mehurovi ili zrna

Sintetički mehurovi ili zrna prikazani na slikama 2b i 2c nisu u okviru obuhvata patentnih zahteva. Što se tiče slika 2a i 2d, sintetička zrna ili mehurovi su ograničeni na materijale i kombinacije materijala definisane u patentnim zahtevima.

Slika 2a prikazuje sintetičke mehurove ili zrna 100 (slika 2a), 110 (slika 2b), 115 (slika 2c), 117 (slika 2d) u obliku lakih mehurova polimera ili na bazi polimera ili zrna uopšteno označene sa 100 sa polimernom školjkom ili sunđerom 102 sa hemijski aktiviranom svetlosnom površinom 102a. Polimerna školjka ili sunđer 102 privlači čestice 104 (tj. vredan materijal) korišćenjem selektivnih (npr. za bakar) kolektivnih hemijskih linkera.

Laka zrna ili mehurovi 100 polimera ili na bazi polimera su projektovani da inkorporiraju vazdušne mehurove i da privuku rudu bogatu mineralima (koja treba da se dobije) na njihovu površinu 102a i zatim isplutaju na vrh flotacionog rezervoara, npr.12 (Slika 1). Prednosti ovog pristupa uključuju činjenicu da polimerni blokovi, kao što su laka zrna ili mehurovi 100 polimera ili na bazi polimera, omogućavaju da se mnogo veći raspon zrna rude podigne na površinu, čime se poboljšava efikasnost dobijanja. Polimerni blokovi optimalne veličine, kao što su laka zrna ili mehurovi 100 polimera ili na bazi polimera, sa visokim procentom vazduha mogu se proizvesti sa odgovarajućim kolektorskim hemikalijama, takođe, inkapsuliranim u polimer. Kada se polimerni blokovi nađu u, na primer, smeši kao što je suspenzija pulpe, kolektorske hemikalije se mogu osloboditi da bi u početku privukle čestice rude bogate mineralima, a zatim se podigle na površinu.

Slika 2b (nije prema pronalasku) prikazuje sintetički mehur ili zrno koje čini deo kombinacije koja je generalno naznačena kao 110 koja uključuje polimer ili materijal 112 na bazi polimera koji se omotava oko čestice 114 bogate rudom, poznate kao vredan materijal koji treba da se dobije. Polimer ili materijal 112 na bazi polimera može imati, ili preuzeti oblik, prilagođenih kolektorskih molekula. Polimer ili materijal 112 na bazi polimera obezbeđuje koncept super kvašenja, koristeći prilagođene kolektorske molekule za poboljšanje kvašenja čestica 114 bogatih rudom, npr. verovatno će dobro funkcionisati za manje čestice. Može se koristiti polimer ili materijal 112 na bazi polimera sa funkcionalnim grupama koje se dobro vezuju za čestice 114 bogate rudom sa niskom polarnom funkcionalnošću. Pored toga, polimer ili materijal 112 na bazi polimera može imati oblik linearnog oligomera/polimera male molekulske težine koji se može koristiti za omotavanje čestica 114 bogatih rudom čineći ih hidrofobnijim i stoga je veća verovatnoća da će plutati kada se pene, kao što je prikazano na slici 2b.

Slike 2c (nije prema pronalasku) i 2d prikazuju sintetičke mehurove ili zrna kao šuplje predmete, tela, elemente ili strukture, od kojih je svaki uopšteno označen kao 115 (Slika 2c) ili 117 (Slika 2d). Sintetički mehurovi ili zrna mogu da uključuju veći broj šupljih predmeta, tela, elemenata ili struktura 115 (Slika 2c) ili 117 (Slika 2d) konfigurisanih sa odgovarajućom šupljinom, nepopunjenim prostorom ili rupom označenim kao 115a (Slika 2c) ili 117a (Slika 2d) za hvatanje i održavanje jednog ili više mehurova 116 unutra. Videti dokument PCT/US2011/32697, podnet 15. aprila 2011.

Veći broj šupljih objekata, tela, elemenata ili struktura opisanih ovde može da obuhvata šuplje cilindre poput elementa 115 (Slika 2c) ili sfere poput 117 (Slika 2d), kao i kapilarne cevi ili neku njihovu kombinaciju. Obuhvat pronalaska nije ograničen na tip, vrstu ili geometrijski oblik šupljeg predmeta, tela, elementa ili strukture ili uniformnost smeše istih pod uslovom da su u obliku mehurova ili zrna. Svaki šuplji predmet, telo, element ili struktura 115 (Slika 2c) ili 117 (Slika 2d) može biti konfigurisan tako da ne apsorbuje tečnost, uključujući vodu, uključujući i one gde je dimenzija u rasponu od oko 20-30 mikrona. Svaki šuplji predmet, telo, element ili struktura 115 (Slika 2c) ili 117 (Slika 2d) može biti napravljen od odgovarajućeg materijala u okviru zaštite.

Na primer, veći broj šupljih predmeta, tela, elemenata ili struktura poput 115 (Slika 2c) ili 117 (Slika 2d) koji se prihvataju u smešu može uključivati broj u rasponu od više hiljada mehurova ili zrna na 0,02832 m<3>(1 kubna stopa) smeše, iako obuhvat pronalaska nije ograničen sam po sebi na specifičan broj mehurova. Na primer, smeša od oko 85 m<3>(oko tri hiljade kubnih stopa) može obuhvatati više miliona mehurova ili zrna, na primer, veličine oko 1 milimetar, na 85 m<3>(tri hiljade kubnih stopa) smeše.

Veći broj šupljih objekata, tela, elemenata ili struktura kao što je 115 (Slika 2c) ili poput 117 (Slika 2d) može biti konfigurisano sa hemikalijama koje se primenjuju kako bi se sprečila migracija tečnosti u odgovarajuće šupljine, nepopunjene prostore ili rupe pre nego što se mokra betonska smeša očvrsne, uključujući i gde su hemikalije hidrofobne hemikalije.

Jedan ili više mehurova 116 mogu imati oblik male količine gasa, uključujući vazduh, koji je zarobljen ili zadržan u šupljinama, nepopunjenim prostorima ili rupama 115a ili 117a većeg broja šupljih predmeta, tela, elemenata ili struktura.

Kontrola doziranja

Prema predmetnom pronalasku, sintetička zrna ili mehurovi 100 117 su funkcionalizovani da kontrolišu hemiju procesa koji se izvodi u ćeliji ili koloni, npr. da se oslobodi hemikalija za kontrolu hemije procesa flotacionog odvajanja (separacije).

Konkretno, flotaciona ćelija ili kolona 12 na slici 1 može biti konfigurisana za prihvat blokova na bazi polimera kao što su elementi 100, 117 materijala kako je definisano u zahtevima, i koji sadrže jednu ili više hemikalija koje se koriste u flotacionom odvajanju vrednog materijala, uključujući rude, koje su inkapsulirane u polimere da bi se obezbedilo sporo ili ciljano oslobađanje hemikalije kada se jednom puste u flotacionu ćeliju ili kolonu 12. Na primer, jedna ili više hemikalija mogu uključivati hemijske smeše uključujući tipične pene, kolektore i druge aditive koji se koriste u flotacionom odvajanju.

Obim pronalaska nije ograničen na tip ili vrstu hemikalija ili hemijskih smeša koje se mogu pustiti u flotacione ćelije ili kolonu 12 korišćenjem sintetičkih mehurova prema predmetnom pronalasku.

Obuhvat pronalaska je namenjen da uključi druge tipove ili vrste funkcionalizacije sintetičkih zrna ili mehurova da bi se obezbedili drugi tipovi ili vrste kontrole hemije procesa koji se izvodi u ćeliji ili koloni. Na primer, sintetička zrna ili mehurovi mogu biti funkcionalizovani da kontrolišu pH smeše koja čini deo procesa flotacione separacije koji se izvodi u flotacionoj ćeliji ili koloni.

Slika 3: Tehnika kolizije (nije prema pronalasku)

Slika 3 prikazuje alternativni uređaj koji je uopšteno označen kao 200 u obliku alternativne flotacione ćelije 201 koja se barem delimično zasniva na tehnici kolizije (sudara) između smeše i sintetičkih mehurova ili zrna. Smeša 202, npr. suspenzija pulpe se može primiti u gornji deo ili cevovod 204, a sintetički mehurovi ili zrna 206 se mogu primiti u donji deo ili cevovod 208. Flotaciona ćelija 201 može biti konfigurisana da obuhvata prvi uređaj 210 za prihvat smeše 202, a takođe može biti konfigurisana da obuhvata drugi uređaj 212 za prihvat materijala na bazi polimera. Prvi uređaj 210 i drugi uređaj 212 su konfigurisani da budu okrenuti jedan prema drugom tako da obezbede smešu 202 i sintetičke mehurove ili zrna 206, na primer, polimer ili materijale na bazi polimera, korišćenjem tehnike kolizije. Na slici 3, strelice 210a predstavljaju smešu koja se prska, a strelice 212a predstavljaju sintetičke mehurove ili zrna 206 koji se prskaju jedni prema drugima u flotacionoj ćeliji 201.

U radu, tehnika kolizije izaziva vrtloge i sudare koristeći dovoljno energije da poveća verovatnoću dodirivanja polimera ili materijala 206 na bazi polimera i vrednog materijala u smeši 202, ali ne previše energije da bi uništila veze koje se formiraju između polimera ili materijala 206 na bazi polimera i vrednog materijala u smeši 202. Pumpe, koje nisu prikazane, mogu da se koriste za obezbeđivanje smeše 202, a sintetički mehurovi ili zrna 206 predstavljaju odgovarajući pritisak kako bi se primenila tehnika sudara.

Na primer, prvi uređaj 210 i drugi uređaj 212 mogu imati oblik uređaja nalik glavi tuša koji imaju perforiranu mlaznicu sa većim brojem otvora za prskanje smeše i sintetičkih mehurova ili zrna jedan prema drugom. Uređaji nalik na glavu tuša su poznati u tehnici. Štaviše, na osnovu onoga što je stavljeno na uvid javnosti u predmetnoj prijavi patenta, stručnjak u tehnici bi bez nepotrebnog eksperimentisanja mogao da odredi broj i veličinu rupa za prskanje smeše 202 i sintetičkih mehurova ili zrna 206 jedan prema drugom, kao i odgovarajući pritisak pumpanja kako bi se obezbedilo dovoljno energije da se poveća verovatnoća dodirivanja polimera ili materijala 206 na bazi polimera i vrednog materijala u smeši 202, ali ne previše energije za uništavanje veza koje se formiraju između polimera ili materijala 206 na bazi polimera i vrednih materijala u smeši 202.

Kao rezultat sudara (kolizije) između sintetičkih mehurova ili zrna 206 i smeše, obogaćeni sintetički mehurovi ili zrna za koje je vezan vredan materijal isplivaće na vrh i formirati deo pene u flotacionoj ćeliji 201. Flotaciona ćelija 201 može da obuhvata gornji deo ili cevovod 214 konfigurisan da obezbedi obogaćene sintetičke mehurove ili zrna 216, na primer, obogaćene polimerne mehurove kao što je prikazano, sa vrednim materijalom vezanim za njih, koji se može dalje obraditi u skladu sa onim što je ovde izneto.

Alternativni uređaj 200 se može koristiti umesto flotacionih kolona ili ćelija, i umetnuti u uređaj ili sistem prikazan na Slici 1, i može se pokazati efikasnijim od upotrebe flotacionih kolona ili ćelija.

Slike 4a, 4b: Hemija sintetičkih zrna

Kao pomoć prosečnom stručnjaku u tehnici da razume različite realizacije predmetnog pronalaska, slika 4a prikazuje generalizovano sintetičko perlo, a slika 4b prikazuje uvećani deo površine. Dok su u nastavku sintetička zrna opisana na uopšteni način, mehurovi i zrna prema predmetnom pronalasku su formirani od materijala definisanih u patentnim zahtevima. Kao što je prikazano na slikama 4a i 4b, sintetičko zrno 70 ima telo zrna koje obezbeđuje površinu zrna 74. Najmanje spoljašnji deo tela zrna može biti napravljen od sintetičkog materijala, kao što je polimer, tako da se obezbedi više molekula ili molekularnih segmenata 76 na površini 74. Molekul 76 se koristi za pričvršćivanje hemijske funkcionalne grupe 78 na površinu 74. Generalno, molekul 76 može biti ugljovodonični lanac, na primer, a funkcionalna grupa 78 može imati anjonsku vezu za privlačenje minerala, kao što je bakar, na površinu 74. Ksantat, na primer, ima i funkcionalnu grupu 78 i molekularni segment 76 koji treba da se ugradi u polimer koji se koristi za pravljenje sintetičkog zrna 70. Funkcionalna grupa 78 je, takođe, poznata kao kolektor koji može imati nejonizujuću ili jonizujuću vezu. Jonizujuća veza može biti anjonska ili katjonska. Anjonska veza uključuje oksihidrilne kolektore, kao što su karboksilni, sulfati i sulfonati, i sulfhidrilne, kao što su ksantati i ditiofosfati. Drugi molekuli ili jedinjenja koja se mogu koristiti za obezbeđivanje funkcionalne grupe 78 uključuju tionokarboamate, tiouree, ksantogene, monotiofosfate, hidrohinone i poliamine.

Slično, helatno sredstvo se može ugraditi u polimer kao kolektorsko mesto za privlačenje minerala, kao što je bakar. Kao što je prikazano na slici 4b, mineralna čestica 72 je vezana za funkcionalnu grupu 78 na molekulu 76. Generalno, mineralna čestica 72 je mnogo manja od sintetičkog zrna 70. Mnoge mineralne čestice 72 mogu biti privučene ili pričvršćene za površinu 74 sintetičkog zrna 70. Kada su mineralne čestice 72 veoma fine, mogu se koristiti i manja sintetička zrna 70.

U nekim realizacijama predmetnog pronalaska, sintetičko zrno može imati oblik tela čvrste faze napravljenog od sintetičkog materijala, kao što je polimer. (Na primer, izraz „telo čvrste faze” ovde se podrazumeva kao telo koje ima kohezivnu silu materije koja je dovoljno jaka da zadrži molekule ili atome u datim pozicijama, ograničavajući termičku pokretljivost.) Polimer može biti kruti ili elastomerni. Elastomerni polimer može biti polimer na bazi bizoksazolona (nije prema pronalasku), na primer. Telo ima površinu koja se sastoji od više molekula sa jednom ili više funkcionalnih grupa za privlačenje mineralnih čestica od interesa na površinu. Polimer koji ima funkcionalnu grupu za privlačenje ili sakupljanje mineralnih čestica se naziva funkcionalizovani polimer. Na primer, celo telo sintetičkog zrna može biti napravljeno od istog funkcionalizovanog materijala, ili telo zrna može biti školjka, koja se može formirati ekspanzijom, kao što je toplotno širenje ili smanjenje pritiska. Prema predmetnom pronalasku, sintetički materijal je polidimetilsiloksan (PDMS).

Školjka se može formirati kao mikro mehur ili balon. Školjka, koja je napravljena od PDMS-a, može imati unutrašnji deo. Unutrašnji deo može biti ispunjen vazduhom ili gasom da bi se, na primer, potpomogao uzgon. Unutrašnji deo se može koristiti da sadrži tečnost koja se oslobađa tokom procesa odvajanja minerala, kako bi se kontrolisala hemija procesa koji se izvodi, na primer, u flotacionoj ćeliji ili koloni. Inkapsulirana tečnost može biti polarna tečnost ili nepolarna tečnost, na primer. Inkapsulirana tečnost može da sadrži depresorsku kompoziciju za pojačano odvajanje bakra, nikla, cinka, olova u sulfidnim rudama u fazi flotacije, na primer. Školjka se može koristiti za kapsuliranje praha koji može imati magnetna svojstva tako da sintetičko zrno bude magnetno (nije prema pronalasku), na primer. U takvim realizacijama (van obuhvata patentnih zahteva), elektromagnetno polje može da se generiše da uhvati ili meša sintetička zrna. Inkapsulirana tečnost ili prah može da sadrži monomere, oligomere ili kratke polimerne segmente za kvašenje površine mineralnih čestica kada se oslobode iz zrna. Na primer, svaki od monomera ili oligomera može da sadrži jednu funkcionalnu grupu za vezivanje za mineralnu česticu od interesa i jednu jonsku vezu za vezivanje nakvašene mineralne čestice za sintetičko zrno. Školjka se može koristiti za kapsuliranje čvrstog jezgra, kao što je stiropor da bi se potpomogao uzgon, na primer. U još jednoj realizaciji, samo obloga tela zrna može biti napravljena od funkcionalizovanog polimera. Sintetičko zrno može imati jezgro napravljeno od keramike, stakla ili metala i samo površina jezgra može imati prevlaku od funkcionalizovanog polimera, pri čemu su samo tela čvrste faze koja imaju staklenu površinu obloženu PDMS-om sa hidroksilnim krajem ona koja spadaju u obuhvat patentnih zahteva. Jezgro može biti šuplje jezgro ili punjeno jezgro u zavisnosti od primene. Jezgro može biti mikro-mehur, sfera ili balončić. Na primer, punjeno jezgro napravljeno od metala (izvan obuhvata patentnih zahteva) čini da gustina sintetičkog zrna bude veća od gustine suspenzije pulpe, na primer, tako da se taloži u flotacionoj ćeliji ili koloni i hvata. Jezgro može biti napravljeno od magnetnog materijala (izvan obuhvata patentnih zahteva) tako da je para-, feri-, fero-magnetizam sintetičkog zrna veći od para-, feri-, fero-magnetizma neželjenih mlevenih čestica rude u smeši. Na primer, sintetičko zrno se može konfigurisati sa fero-magnetnim ili feri-magnetnim jezgrom koje privlače paramagnetne površine. Jezgro napravljeno od stakla ili keramike može se koristiti da bi se gustina sintetičkih zrna učinila u suštini jednaka gustini suspenzije pulpe, tako da kada se sintetička zrna pomešaju u suspenziju pulpe radi sakupljanja minerala, zrna mogu biti u takozvanom stanju suspenzije.

Prema pronalasku takva jezgra imaju staklenu površinu obloženu PDMS-om sa hidroksilnim krajem.

Trebalo bi razumeti da upotreba izraza „zrno” nema za cilj da ograniči oblik sintetičkog zrna predmetnog pronalaska na sferni oblik, kao što je prikazano na Slici 4a, 4b. U različitim realizacijama predmetnog pronalaska, sintetičko zrno može imati eliptični oblik, cilindrični oblik, oblik bloka, nepravilan oblik. U stvari, obim pronalaska nije ograničen na bilo koji određeni tip ili vrstu oblika sintetičkog zrna.

Takođe, podrazumeva se da površina sintetičkog zrna, prema predmetnom pronalasku, nije ograničena na ukupnu glatkoću njene površine kao što je prikazano na slici 4a. U nekim realizacijama predmetnog pronalaska, površina može biti nepravilna i hrapava. Na primer, površina može imati neke fizičke strukture kao što su žlebovi ili šipčice, ili rupe ili udubljenja. Površina može imati neke fizičke strukture formirane od naslaganih zrna. Površina može imati neke fizičke strukture slične dlakama. Pored funkcionalnih grupa na sintetičkim zrnima koje privlače mineralne čestice od interesa na površinu zrna, fizičke strukture mogu pomoći u hvatanju mineralnih čestica na površini zrna. Površina može biti konfigurisana da bude površina saća ili površina nalik sunđeru za hvatanje mineralnih čestica i/ili povećanje kontaktne površine. U stvari, obim pronalaska je ograničen samo patentnim zahtevima, u pogledu tipa ili vrste površine sintetičkog zrna.

Treba napomenuti da se sintetička zrna predmetnog pronalaska mogu realizovati na drugačiji način da bi se postigao isti cilj. Naime, moguće je koristiti različita sredstva za privlačenje mineralnih čestica od interesa na površinu sintetičkih zrna, međutim, samo materijali definisani u patentnim zahtevima predstavljaju realizacije pronalaska, a različiti materijali su stavljeni na uvid samo u ilustrativne svrhe. Na primer, površina polimernih zrna ili školjki može biti funkcionalizovana hidrofobnim hemijskim molekulom ili jedinjenjem, kao što je objašnjeno u nastavku. Alternativno, površina zrna napravljenih od stakla, keramike i metala (keramika i metal su van obuhvata patentnih zahteva) može biti obložena hidrofobnim hemijskim molekulima ili jedinjenjima. Korišćenjem obloge staklenih zrna prema pronalasku, PDMS sa hidroksilnim krajem (polisiloksanati) se koristi za funkcionalizaciju staklenih zrna kako bi se napravila sintetička zrna. U suspenziju pulpe, kolektori ksantata i hidroksamata se, takođe, mogu dodati za sakupljanje mineralnih čestica i stvaranje hidrofobnih mineralnih čestica. Kada se sintetička zrna koriste za sakupljanje mineralnih čestica u suspenziji pulpe koja ima pH vrednost oko 8-9, moguće je oslobađanje mineralnih čestica na obogaćenim sintetičkim zrnima sa površine sintetičkih zrna u kiselom rastvoru, npr. kao što je rastvor sumporne kiseline. Prema nekoj realizaciji, takođe, može biti moguće osloboditi mineralne čestice koje se nose sa obogaćenim sintetičkim zrnima zvučnim mešanjem, kao što su ultrazvučni talasi, ili jednostavno ispiranjem vodom.

Slike 5a do 5c: Hidrofobnost

Za pomoć prosečnom stručnjaku u tehnici u razumevanju različitih realizacija predmetnog pronalaska, slika 5a prikazuje generalizovani sintetički mehur ili zrno koji ima neke čestice pričvršćene za površinu. Slika 5b prikazuje uvećani deo sintetičkog zrna koji prikazuje nakvašenu mineralnu česticu pričvršćenu za hidrofobnu površinu sintetičkog zrna. Slika 5c prikazuje uvećani deo sintetičkog zrna koji prikazuje hidrofobnu česticu pričvršćenu za hidrofobnu površinu sintetička zrna.

Hidrofobna čestica je srodna mineralima. Sintetičko zrno može biti zrno ili mehur na osnovu veličine, polimerno zrno i mehur na bazi težine, ili zrno i mehur na bazi magneta (nije prema pronalasku), u skladu sa onim što je ovde izloženo. Veličina sintetičke kuglice može biti manja od minimalne veličine mineralnih čestica od interesa koja je oko 150 µm i može biti veća od maksimalne veličine mineralnih čestica od interesa. U određenim primenama, veličina sintetičkog zrna može biti 1 cm ili veća.

Kao što je prikazano na slici 5a, sintetički mehur ili zrno 170 imaju telo zrna koje obezbeđuje površinu zrna 174. Najmanje spoljašnji deo tela zrna je napravljen od sintetičkog materijala, kao što je hidrofobni polimer, ili premaz od hidrofobne hemikalije, pri čemu su materijali definisani u patentnim zahtevima. Kao takve, hidrofobne čestice 172, 172’ se privlače na površinu 174 da bi formirale obogaćeni sintetički mehur ili zrno 175. Kao što je prikazano na slikama 5a i 5b, površina 174 sintetičkog mehurova ili zrna sadrži veći broj molekula 179 koji čine površinu 174 hidrofobnom. Na primer, površina 174 može biti staklena površina obložena PDMS-om sa hidroksilnim krajem koji ima funkcionalne grupe koje se vezuju za hidroksilnu grupu staklene površine.

Polisiloksanati, kao što su polidimetilsiloksani sa hidroksilnim krajem, imaju lanac silicijumkiseonik koji obezbeđuje hidrofobne molekule 179. Hidrofobna čestica 172’, kao što je prikazano na slici 5b, može biti mineralna čestica 171’ koja ima jedan ili više kolektora 173. Jedan kraj (178) kolektora 173 ima jonsku vezu vezanu za mineralnu česticu 171’ od interesa. Drugi kraj kolektora 173 ima hidrofobni lanac 176 koji teži da se pomeri u hidrofobne molekule 179. Dakle, hidrofobna čestica 172’ može biti nakvašena mineralna čestica. Kolektor, kao što je ksantat, ima i funkcionalnu grupu 178 i molekul 176. Ksantat, na primer, ima i funkcionalnu grupu 178 i molekularni segment 176 koji treba da se ugradi u polimer koji se koristi za pravljenje sintetičkog zrna 170. Funkcionalna grupa 178 je, takođe, poznata kao kolektor koji može imati nejonizujuću ili jonizujuću vezu. Jonizujuća veza može biti anjonska ili katjonska. Anjonska veza uključuje oksihidrilne kolektore, kao što su karboksilni, sulfati i sulfonati, i sulfhidrilne, kao što su ksantati i ditiofosfati. Drugi molekuli ili jedinjenja koja se mogu koristiti za obezbeđivanje funkcionalne grupe 178 uključuju tionokarboamate, tiouree, ksantogene, monotiofosfate, hidrohinone i poliamine.

Hidrofobna čestica 172, kao što je prikazano na slici 5c, može biti čestica koja ima hidrofobni lanac 176. Takva čestica može biti nemineralno srodna, ali se može postaviti tako da dođe u kontakt sa hidrofobnim sintetičkim mehurovima ili zrnima 170 predmetnog pronalaska. Tako se hidrofobni mehurovi ili zrna 170, prema različitim realizacijama, mogu koristiti u primenama koje nisu u rudarstvu, kao što je kontrola zagađenja vode i prečišćavanje vode. U predmetnom pronalasku oni se koriste za odvajanje vrednog materijala od neželjenog materijala u smeši, pri čemu vredni materijal sadrži mineralne čestice.

pH

U mnogim sredinama za oslobađanje, pH vrednost je niža od pH vrednosti za vezivanje minerala. Treba napomenuti da je, međutim, kada je vredni materijal bakar, na primer, moguće je obezbediti nižu pH sredinu za vezivanje mineralnih čestica i obezbediti višu pH sredinu za oslobađanje mineralnih čestica iz sintetičkog zrna ili mehura. Generalno, pH vrednost se bira da bi se olakšalo najjače vezivanje, a druga pH vrednost se bira da bi se olakšalo oslobađanje. Prema tome, prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, jedna pH vrednost je izabrana za vezivanje minerala, a druga pH vrednost je izabrana za oslobađanje minerala. Različiti pH može biti veći ili niži, u zavisnosti od specifičnog minerala i kolektora.

Veličina zrna (raspon)

Sintetička zrna, prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, mogu biti napravljene različitih veličina da bi privukle mineralne čestice različitih veličina. Na primer, za razliku od vazdušnih mehura, sintetička zrna veće veličine mogu da se koriste za privlačenje mineralnih čestica većih od, recimo, 200 µm. Tako se mlevenje eksplodirane rude može razdvojiti u različite faze. U prvoj fazi, stena se drobi u čestice veličine 200 µm. Nakon procesa odvajanja korišćenjem većih sintetičkih zrna u suspenziji koja sadrži ove sirove čestice, preostala suspenzija se može podvrgnuti fazi finijeg mlevenja gde se drobljena stena dalje drobi u čestice reda veličine 100 µm. Sa suspenzijom koja sadrži sitnije mineralne čestice, sintetička zrna manje veličine mogu biti efikasnija u interakciji sa finijim mineralnim česticama. U primeni u flotacionim ćelijama, veličina zrna može biti manja od 100 µm. U primeni u jalovištu, veličina zrna može biti od 1 mm do 10 mm ili veća. Međutim, velika zrna bi smanjila funkcionalizovane površine na kojima se mineralne čestice mogu vezati za sintetička zrna. Prema tome, prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, sintetička zrna su konfigurisana sa veličinom manjom od 100 µm za privlačenje mineralnih čestica koje imaju u suštini sličnu veličinu, uključujući primene koje se odnose na flotacione ćelije; sintetička zrna su konfigurisana sa veličinom od oko 100 µm za privlačenje ili vezivanje za mineralne čestice koje imaju u suštini sličnu veličinu, manju ili veću veličinu; sintetička zrna su konfigurisane sa veličinom u rasponu od oko 50-500 µm za privlačenje ili vezivanje za mineralne čestice koje imaju u suštini sličnu veličinu, manju ili veću veličinu; sintetička zrna su konfigurisana sa veličinom oko 200 µm za privlačenje mineralnih čestica koje imaju u suštini sličnu veličinu; sintetička zrna su konfigurisana sa veličinom u rasponu od oko 1 mm do 10 mm, uključujući i primene u vezi sa jalovištem. Generalno, sintetička zrna su konfigurisana sa veličinom u rasponu od oko 50 µm do 10 mm. Ali zrna mogu biti manja od 50 µm i veća od 10 mm.

Relativna veličina

Prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, sintetička zrna su konfigurisana da budu veća od mineralnih čestica. Tako, veći broj mineralnih čestica može da se pričvrsti za jedno sintetičko zrno. Prema drugim realizacijama predmetnog pronalaska, sintetička zrna su konfigurisana da budu manja od mineralnih čestica. Tako, veći broj sintetičkih zrna se može vezati za jednu mineralnu česticu. Veličina sintetičkih zrna, takođe, može biti približno ista kao i veličina mineralnih čestica.

Odvajanje uljnog peska (nije prema pronalasku)

Trebalo bi razumeti da su sintetička zrna prema predmetnom pronalasku, bilo da su funkcionalizovana da imaju kolektor ili funkcionalizovana da budu hidrofobna, takođe pogodna za upotrebu u separaciji uljnog (naftnog) peska - za odvajanje bitumena od peska i vode u dobijanju bitumena u eksploataciji uljnog peska. Isto tako, funkcionalizovani filteri i membrane (izvan obuhvata patentnih zahteva) su, takođe, pogodni za odvajanje uljnog peska.

Deo površine je funkcionalizovan

Prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, samo deo površine sintetičkog zrna je funkcionalizovan da bude hidrofoban. Polidimetilsiloksan, koji formira telo čvrste faze, ili školjku tela čvrste faze, ili oblogu na staklenoj površini tela čvrste faze prema pronalasku, je hidrofobni polimer. Realizacije, gde je samo deo površine sintetičkog zrna hidrofoban, imaju sledeće prednosti:

1. Sprečavaju zgrušavanje previše zrna zajedno - ili ograničavaju zgrušavanje zrna,

2. Jednom kada je mineral pričvršćen, težina minerala će verovatno naterati zrno da se rotira, omogućavajući da se zrno nalazi ispod zrna dok se uzdiže kroz flotacionu ćeliju;

a. Bolje čišćenje jer može dozvoliti da jalovina prođe

b. Štiti zakačene mineralne čestice ili čestice od odvajanja, i

c. Omogućava jasnije podizanje do gornje zone sakupljanja u flotacionoj ćeliji.

Prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, samo deo površine sintetičkog zrna je funkcionalizovan sa kolektorima. Ovo, takođe, ima prednosti:

1. Jednom kada je mineral pričvršćen, težina minerala će verovatno naterati zrno da se rotira, omogućavajući da se zrno nađe ispod zrna dok se uzdiže kroz flotacionu ćeliju;

a. Bolje čišćenje jer može dozvoliti da jalovina prođe

b. Štiti zakačene mineralne čestice ili čestice od odvajanja, i

c. Omogućava jasnije podizanje do gornje zone sakupljanja u flotacionoj ćeliji.

I kolektor i hidrofobni deo na istom zrnu

Prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, jedan deo sintetičkog zrna je funkcionalizovan sa kolektorima, dok je drugi deo istog sintetičkog zrna funkcionalizovan da bude hidrofoban kao što je prikazano na slikama 6a i 6b. PDMS je prirodno hidrofoban, kao što je prikazano na slici 6a, sintetičko zrno 74 ima površinski deo gde je polimer funkcionalizovan tako da ima kolektorske molekule 73 sa funkcionalnom grupom 78 i molekularni segment 76 pričvršćen za površinu zrna 74. Sintetičko zrno 74, takođe, ima drugačiji površinski deo gde je polimer funkcionalizovan tako da ima hidrofobne molekule 179 (ili 79). U realizaciji kao što je ona prikazana na Slici 6b, cela površina sintetičkog zrna 74 može biti funkcionalizovana tako da ima kolektorske molekule 73, ali deo površine je funkcionalizovan tako da ima hidrofobne molekule 179 (ili 79) koji ga čine hidrofobnim. Ovo „hibridno” sintetičko zrno može sakupljati mineralne čestice koje su kvašene i one koje nisu kvašene.

Prednosti istog zrna koje ima i kolektorske molekule i hidrofobne molekule

Prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, jedan deo sintetičkog zrna je funkcionalizovan sa kolektorima, dok je drugi deo istog sintetičkog zrna funkcionalizovan da bude hidrofoban i ovo „hibridno” sintetičko zrno je, takođe, konfigurisano za upotrebu u tradicionalnoj flotacionoj ćeliji. „Hibridno” sintetičko zrno (videti slike 6a i 6b) ima hidrofobni deo i poseban kolektorski deo. Kada se „hibridna” zrna pomešaju sa vazduhom u flotacionoj ćeliji, neka od njih će se vezati za mehurove vazduha zbog hidrofobnog dela. Kako je „hibridno” sintetičko zrno pričvršćeno za vazdušni mehur, kolektorski deo pričvršćenog zrna može sakupljati mineralne čestice sa funkcionalnim grupama. Prema tome, sintetička zrna, prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, mogu da se koriste kao zamena za vazdušne mehurove ili da rade zajedno sa vazdušnim mehurovima u procesu flotacije.

Kolektor

Prema nekim realizacijama predmetnog pronalaska, površina sintetička zrna može biti funkcionalizovana tako da ima kolektorski molekul. Kolektor ima funkcionalnu grupu sa jonom koji je sposoban da formira hemijsku vezu sa mineralnom česticom. Mineralna čestica povezana sa jednim ili više kolektorskih molekula se naziva nakvašena mineralna čestica. Sintetičko zrno se može funkcionalizovati da bude hidrofobno da bi se prikupila jedna ili više nakvašenih mineralnih čestica. PDMS koji se koristi prema pronalasku je hidrofoban bez funkcionalizacije.

Nadogradnja na već postojeće flotacione ćelije

Obim pronalaska je namenjen da obuhvati samostalne primene, kao i naknadnu ugradnju tehnologije koja je ovde stavljena na uvid na već postojeće flotacione ćelije koje rade na osnovu tehnologije iz stanja tehnike. U primeni za naknadnu ugradnju, flotaciona ćelija prema predmetnom pronalasku može biti konfigurisana, na primer, na zadnjem kraju već postojeće flotacione ćelije.

Štaviše, takođe su predviđene realizacije u kojima se sintetički mehurovi prema predmetnom pronalasku mogu koristiti sami ili u kombinaciji sa vazdušnim mehurovima koji se koriste u stanju tehnike.

Primene

Obim pronalaska je odvajanje minerala, uključujući odvajanje bakra od rude. Međutim, drugi tipovi ili vrste primena su zamislivi, na primer, uključujući flotaciono kolo, luženje, topljenje, gravitaciono kolo, magnetno kolo ili prečišćavanje vode, kao i uključujući primene koje se odnose na odvajanje uljnog peska koje uključuje odvajanje bitumena od peska i vode u dobijanju bitumena u eksploataciji naftnog peska.

Claims (9)

Patentni zahtevi

1. Uređaj (10) koji obuhvata:

veći broj sintetičkih mehurova ili zrna (100, 117), i

ćelija ili kolona koja ima gornji i donji deo, gornji deo (22) je konfigurisan za prihvat smeše (14) fluida i vrednog materijala i neželjenog materijala; donji deo (24) konfigurisan za prihvat sintetičkih mehurova ili zrna, sintetički mehurovi ili zrna konstruisani su da plutaju kada su potopljeni u smešu i funkcionalizovani da kontrolišu hemiju procesa koji se izvodi u ćeliji ili koloni; i pri čemu je gornji deo ćelije ili kolone (20) dalje postavljen da obezbedi obogaćene sintetičke mehurove ili zrna (18) sa vrednim materijalom vezanim za njih, pri čemu vredni materijal sadrži mineralne čestice,

naznačen time što sintetički mehurovi ili zrna imaju oblik tela čvrste faze koji se sastoji od površine na kojoj su pričvršćeni molekuli, a molekuli sadrže funkcionalnu grupu odabranu za privlačenje mineralnih čestica, pri čemu

telo čvrste faze je napravljeno od sintetičkog materijala koji sadrži molekule, ili telo čvrste faze uključuje školjku koja obezbeđuje površinu, a školjka je napravljena od sintetičkog materijala koji sadrži molekule,

i dalje pri čemu je sintetički materijal polidimetilsiloksan ili

pri čemu telo čvrste faze ima staklenu površinu obloženu polidimetilsiloksanom sa hidroksilnim krajem.

2. Uređaj prema zahtevu 1, pri čemu telo čvrste faze obuhvata školjku koja obezbeđuje površinu, a školjka je napravljena od polidimetilsiloksana koji sadrži molekule, i pri čemu školjka sadrži unutrašnji deo postavljen tako da inkapsulira tečnost koja ima hemijsko svojstvo različito od vodene smeše, kako bi se kontrolisala hemija procesa koji se izvodi u odnosu na vodenu smešu.

3. Uređaj prema zahtevu 1, pri čemu telo čvrste faze obuhvata školjku koja obezbeđuje površinu, a školjka je napravljena od polidimetilsiloksana koji sadrži molekule, i pri čemu su sintetički mehurovi ili zrna konstruisani sa čvrstim spoljnim omotačem konfigurisanim da sadrži gas, uključujući vazduh, kako bi plutali kada su potopljeni u smešu.

4. Uređaj prema zahtevu 1, pri čemu telo čvrste faze obuhvata školjku koja obezbeđuje površinu, a školjka je napravljena od polidimetilsiloksana koji sadrži molekule, i pri čemu školjka obuhvata unutrašnji deo koji je postavljen da inkapsulira materijal čvrste faze različit od polidimetilsiloksana.

5. Uređaj prema patentnom zahtevu 1, pri čemu telo čvrste faze obuhvata školjku koja obezbeđuje površinu, a školjka je napravljena od polidimetilsiloksana koji sadrži molekule, i pri čemu uređaj dalje obuhvata proces dobijanja zrna ili procesor (50) konfigurisan za prihvat obogaćenih sintetičkih mehurova ili zrna (18) i obezbeđuje regenerisane sintetičke mehurove ili zrna (52), uključujući gde su obogaćeni sintetički mehurovi ili zrna u obliku obogaćenih mehurova polimera ili na bazi polimera, i gde su obogaćeni sintetički mehurovi ili zrna u obliku regenerisanih mehurova polimera ili na bazi polimera, uključujući slučajeve gde proces dobijanja zrna ili procesor obuhvata stanicu za pranje gde se vredni mineral mehanički, hemijski ili elektrostatički uklanja iz obogaćenih sintetičkih mehurova.

6. Uređaj prema patentnom zahtevu 1, koji dalje obuhvata zgušnjivač (28) konfigurisan da prima jalovinu iz flotacione ćelije ili kolone i obezbedi zgusnutu jalovinu i recikliranu vodu, uključujući i gde je zgušnjivač (32) konfigurisan da vrati recikliranu vodu u flotacionu ćeliju ili kolonu.

7. Uređaj prema zahtevu 1, pri čemu

ćelija ili kolona je flotaciona ćelija ili kolona;

fluid je voda; i

flotaciona ćelija ili kolona je konfigurisana da obezbedi obogaćene polimere ili materijale na bazi polimera, uključujući obogaćene mehurove ili zrna polimera ili na bazi polimera, na kojima je vezan vredan materijal.

8. Postupak za implementaciju u ćeliju ili kolonu, a postupak obuhvata:

prihvat u ćeliju ili kolonu smeše fluida i vrednog materijala;

prihvat u ćeliju ili kolonu sintetičkih mehurova ili zrna konstruisanih da plutaju kada su potopljeni u smešu i funkcionalizovanih da kontrolišu hemiju procesa koji se izvodi u ćeliji ili koloni; i

obezbeđivanje iz ćelije ili kolone obogaćenih sintetičkih mehurova ili zrna sa vrednim materijalom vezanim za njih, pri čemu vredni materijal sadrži mineralne čestice, naznačen time što sintetički mehurovi ili zrna imaju oblik tela čvrste faze koje sadrži površinu na kojoj su pričvršćeni molekuli, a molekuli sadrže funkcionalnu grupu odabranu za privlačenje mineralnih čestica, pri čemu

telo čvrste faze je napravljeno od sintetičkog materijala koji sadrži molekule, ili telo čvrste faze uključuje školjku koja obezbeđuje površinu, a školjka je napravljena od sintetičkog materijala koji sadrži molekule,

i dalje pri čemu je sintetički materijal polimetilsiloksan.

9. Postupak prema zahtevu 8, pri čemu telo čvrste faze uključuje školjku koja obezbeđuje površinu, a školjka je napravljena od polidimetilsiloksana koji sadrži molekule, i pri čemu

školjka sadrži unutrašnji deo koji je postavljen da inkapsulira tečnost koja ima hemijsko svojstvo različito od vodene smeše, kako bi se kontrolisala hemija procesa koji se izvodi u odnosu na vodenu smešu.