[发明专利]胺－醛树脂及其在分离工艺中的应用

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于2004年12月23日提交的美国临时专利申请No.60/638,143以及于2005年9月2日提交的美国临时专利申请No.60/713,340的优先权，此处均全文引入作为参考。

技术领域

本发明涉及用于分离工艺，尤其是从含水介质中分离固体和/或诸如金属离子等离子物质的选择分离工艺的树脂。这种工艺包括泡沫浮选(例如，用于含粘土矿石的提纯)、从油钻孔液中分离钻屑、粘土和煤浆脱水、污水处理、纸浆和造纸厂废水处理、从沥青中去除砂以及净化水使其适合饮用。所述树脂包括伯胺或仲胺与醛的反应产物(例如，脲醛树脂)。

背景技术

泡沫浮选

工业上，用于净化液体悬浮液或分散体(尤其是含水悬浮液或分散体)以去除固体粒子的工艺是相当普遍的。例如，泡沫浮选是基于各种材料与上升气泡的结合倾向差异的一种分离工艺。通常将添加剂引入泡沫浮选液中以提高该分离工艺的选择性。例如，“促集剂”可以用来化学和/或物理吸附在待浮选的矿物上，使它们更疏水。另一方面，常见与促集剂联合使用的“抑制剂”使其它材料(例如，脉石矿物)与气泡结合的可能性更小，因此，不大可能被载入泡沫缩合物中。

照这样，有些材料(例如，有价值的矿物)相对于其它材料(例如，脉石矿物)显示出对气泡的优先亲合性，使它们上升到含水浆料的表面，在此处它们可以被收集到泡沫缩合物中。分离度由此受到影响。在不常见的所谓反泡沫浮选中，优先被浮选并聚集在表面的是脉石，而所想要的材料被移到底部。尽管可以包括其它矿物(例如，氟石、重晶石等)，但脉石材料典型地指石英、砂和硅质粘土以及方解石。在有些情况下，待提纯的材料(即所想要的材料)实际上主要包括这样的材料，而优先浮选量更小的杂质。例如，在高岭土的选矿工艺中，工业上有大量应用的材料-铁和钛的氧化物可以通过浮选由不纯的含粘土矿石中分离出来，而留下已经提纯的高岭土底部产物。

尚未完全确定地了解已知促集剂和抑制剂实现其功效的方式，但至今已经提出了几种理论。抑制剂例如可以防止脉石矿物粘附到待分离的有价值矿物上，或者它们甚至可以防止促集剂吸附在脉石矿物上。无论什么机理，抑制剂提高泡沫浮选过程中的选择性的能力可以非常有利地影响其经济性。

总的来说，泡沫浮选常用于多种有价值材料(例如，矿物和金属矿石，甚至诸如沥青等高分子量的碳氢化合物)的精选过程，以将它们与由天然矿藏不可避免地同时提取出来的、不需要的杂质进行分离。有商业重要性的具体泡沫浮选工艺包括从砂和/或粘土中分离沥青，其在诸如加拿大阿尔伯达省(Alberta)辽阔的阿萨巴斯卡河(Athabasca)地区所发现的那些油砂矿藏中是普遍存在的。沥青被认为是“半固体”石油或含重质烃原油的有价值的来源，它可以被改良为包括运输燃料如汽油或者甚至石化产品的许多有价值成品。阿尔伯达省的油砂矿藏估计含有1.7万亿桶的含沥青原油，超过整个沙特阿拉伯的储量。由于此原因，近来在发展用于回收沥青的经济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浆料进行泡沫浮选。例如，“Clark法(Clark process)”包括回收在泡沫缩合物中的沥青，同时抑制砂和其它固体杂质。

各种用于改进泡沫浮选分离的脉石抑制剂是本领域中已知的，其包括硅酸钠、淀粉、鞣酸、糊精、木质素磺酸、羧基甲基纤维素、氰化物盐和许多其它的抑制剂。最近，某些合成聚合物在具体选矿工艺中是有利的。例如，美国专利No.Re.32,875描述了将苯酚-甲醛共聚物(例如酚醛树脂、线型酚醛清漆)或改性的苯酚聚合物(例如三聚氰胺改性的线型酚醛清漆)用作抑制剂从磷酸盐矿物(例如磷灰石)中分离脉石的分离工艺。

美国专利No.3,990,965描述了使用水溶性的、低链长度预聚物作为抑制剂从铝土矿中分离氧化铁的分离工艺，所述预聚物选择性地粘附在脉石上，并且可以进一步聚合以获得交联的不溶树脂。

美国专利No.4,078,993描述了将醛与含2-6个胺或酰胺基的化合物的低分子量缩合产物用作抑制剂从金属矿石(例如铜、锌、铅、镍)中分离硫化矿石或氧化的硫化矿石(例如黄铁矿、磁黄铁矿或闪锌矿)。

美国专利No.4,128,475和4,208,487描述了用常规发泡剂(例如松油)结合可以具有自由羟甲基的(优选烷基化的)胺醛树脂，从矿物矿石中分离脉石材料。