[发明专利]用于分离碳酸钙和石膏的方法

说明书

技术领域

本专利申请要求于2012年12月19日提交的法国专利申请号1262309的优先权，出于所有相关目的将该申请的全部内容通过引用结合在此。

本发明涉及一种用于分离含有石膏颗粒和碳酸钙颗粒以及包含至少一种钠盐的水溶液的悬浮液的方法，所述方法包括使用用于石膏颗粒的异极性有机表面活性剂类型的捕收剂通过浮选分离的步骤。本发明还涉及根据本发明的方法处理的碳酸钙颗粒或石膏颗粒在水泥厂、或在土木工程中的用途。

具体而言，在许多工艺中，碳酸钙和石膏(硫酸钙二水合物)颗粒产生并且作为混合物被发现在悬浮液中。难以升级这些混合物，例如在土木工程中，由于每一种矿物的可能的用途的类型的差别。

碳酸钙由于其在水中的低溶解度的结果经常用作水泥或混凝土中的惰性填料；例如，方解石在水中的溶度积是K_s＝10^-8.3(mol/L)²。碳酸钙的其他晶体种类，如霰石或球霰石，在自然界是较不常见的，具有稍微不同但相似的溶度积。

硫酸钙更易溶于水：每100gH₂O约0.2g的CaSO₄，并且其溶解度在盐溶液中提高最高达两个数量级的因数。硫酸钙是水泥和混凝土中的凝结改性剂。如果大量使用它，能够通过延迟形成钙矾石引起建筑材料的溶胀和脆化。然而，石膏是用于制造建筑材料如灰泥板或石膏板的良好的起始材料，尤其是煅烧后将其转化成硫酸钙半水化物，当将硫酸钙半水化物与水接触放置时其具有水力凝结特性。

虽然关于它们的阴离子的构成在化学上不同，然而碳酸钙和硫酸钙具有相对相似的物理特性(密度、电介质或磁化率)，这使得大量此类混合物的低成本分离变得困难，特别是当碳酸钙和石膏二者都是呈小粒子或颗粒的形式时。

现有技术

在用于分离矿物的技术之中，浮选是所采用的技术之一，尤其是在矿石富集中。浮选允许通过利用在水溶液中它们的表面特性之间存在的差异分离固体粒子或颗粒。

浮选的原理(参见Encyclopédiedel’Ingénieur,EditionLavoisier，巴黎，第J3350卷，第1至2页，2012年6月)如下：在或多或少彻底的任选研磨之后，将固体颗粒悬浮在液体中，通常是水。将此固体-水混合物，也称为浆料，用称为捕收剂的化学试剂进行调节，该捕收剂的作用是使待浮选的矿物的表面疏水，以便使它产生与对于液相相比对于气相的更大的亲和力。将由此调节的浆料放置在产生气泡并使气泡分散的配备有充气搅拌器(浮选槽)或空气喷射器(浮选柱)或电极(电浮选)的反应器中。呈疏水性的颗粒附接到气泡的表面上，这些气泡凭借它们上升运动到浆料的自由表面构成了传输矢量。由此获得称为泡沫的负载有固体的上层泡沫。气泡(以及其中的液体-空气界面面积)的大小和泡沫的寿命是通过任选添加发泡剂改性的。

夹带的液体通过泡沫本身内的重力排出，其是通过溢流收集的。泡沫和残余的浆料各自通常经受后续处理诸如任选的洗涤、倾析和/或过滤，以及任选的干燥，以收集浮选的固体颗粒作为溢流以及收集固体颗粒作为底流，这取决于希望使用以湿或干形式获得的一种或其他固体。

已经广泛研究了通过浮选分离可溶或部分可溶的矿石，尤其是分离非铁金属硫化物、金属氧化物、磷酸盐矿石、以及钾盐(KCl)。

已知磷酸盐矿石的沉积矿床如磷灰石Ca₅(PO₄)₃(F,OH)的那些可以通过浮选处理，当脉岩主要由硅质材料(如来自佛罗里达州中部的磷酸盐砂岩)组成时。磷灰石矿石的浮选然后使得有可能使用泡沫分离磷灰石矿石和碳酸盐，并且在残余浆料中作为底流以除去石英和二氧化硅。然而，具有高碳酸盐含量的沉积磷酸盐，例如来自佛罗里达州南部和地中海地区的那些，不使自身适合于浮选(H.Sis,S.Chander/矿物工程(MineralsEngineering)第16卷(2003)第577-585页)。