泡沫浮遊選鉱における改善のための組成物および方法

本発明は、泡沫浮遊選鉱工程の有効性を改善するための新規な方法、組成物、および装置に関する。選鉱工程において、混合物(微粉)中に共存する2種以上の材料は、化学的および/または機械的工程を使用して互いから分離される。材料のうちの1種(選鉱鉱物(beneficiary))が他の材料(脈石)よりも価値があるかまたは望ましい場合が多い。

例えば、米国特許第4,756,823号、第5,304,317号、第5,379,902号、第7,553,984号、第6,827,220号、第8,093,303号、第8,123,042号、および米国特許出願公開第2010/0181520号および第2011/0198296号に記載されたように、選鉱の1形態は泡沫浮遊選鉱分離である。泡沫浮遊選鉱分離において、微粉は、水と混合されてスラリーを形成する。次にスラリーはスパージ(sparge)されて泡沫を形成し、それは上昇してスラリーから出る。より疎水性の材料(濃縮物)は、気泡に付着してそれと共に上昇して、スラリー上の泡沫層に集まる。次に泡沫層は、濃縮物が集まる樋に堆積する。より疎水性でない材料(尾鉱)はスラリーにとどまる。

浮選分離工程の2つの広く知られた形態は、直接浮選および逆浮選である。直接浮選工程において、濃縮物は選鉱鉱物であり、尾鉱は脈石である。逆浮選工程においては、脈石の構成要素は濃縮物中に入って浮遊し、選鉱鉱物はスラリー中に残留する。浮選の目的は、微粉の有価構成要素(単数または複数)をできるだけ多く、できるだけ高濃度で分離して回収し、次にさらに下流の処理ステップで利用し得るようにすることである。

泡沫浮遊選鉱分離は、固体を固体から分離する(鉱石の構成要素など)ため、または、液体を固体もしくは他の液体から分離する(瀝青のオイルサンドからの分離など)ために使用することができる。固体に使用された場合、泡沫分離は、固体を粉砕することも含む(乾式破砕、湿式破砕などの技法により粉砕される)。固体は粉砕された後、それらはより容易にスラリー中に分散されて小さい固体の疎水性粒子がより容易にスパージ気泡に付着することができる。

泡沫浮遊選鉱分離の効率を増大させるために添加することができる多数の添加剤がある。捕収剤は濃縮物粒子の表面に付着してそれらの全体としての疎水性を増大させる添加剤である。次に気泡は、疎水化された濃縮物に優先的に付着して疎水性が低いかまたは親水性の他の構成要素よりも容易にスラリーから取り出される。その結果、捕収剤は効率的に特定の構成要素をスラリーから引き出し、一方、捕収剤により修飾されない残留する尾鉱は、スラリー中にとどまる。さらにまたはその代わりに、この工程は、スラリー内にとどまるように選択された材料の親水性を増大させる化学物質を利用することもできる。捕収剤の例には、ケロシン、ディーゼル燃料、油性製品、例えば、燃料油、タール油、動物油など、および疎水性ポリマーが含まれる。他の添加剤として、浮選ステップの選択性を増大させて濃縮物のスラリーからの取り出しを容易にする泡沫化剤、調節剤、抑制剤(不活性化剤)および/または活性剤が含まれる。

残念ながら、多数のこれらの捕収剤は、使用できないほど高価であるか、またはあまりにも大きい体積を必要とするので「よく働く」タイプの捕収剤として非実用的であるかのいずれかである。したがって、泡沫分離のためのスラリーにおける捕収剤として使用するための改善された方法、組成物、および装置に明白な有用性があることは明らかである。上述の技術をこの節で記載する意図は、特に断りのない限り、本願に引用された何らかの特許、出版物または他の情報が本発明に関する「先行技術」であると認めることではない。それに加えて、この節は、調査が行われたかまたは37CFR§1.56(a)で定義された他の直接関係のある情報が存在しないことを意味すると解釈されるべきではない。

米国特許第4,756,823号明細書

米国特許第5,304,317号明細書

米国特許第5,379,902号明細書

米国特許第7,553,984号明細書

米国特許第6,827,220号明細書

米国特許第8,093,303号明細書

米国特許第8,123,042号明細書

米国特許出願公開第2010/0181520号明細書

米国特許出願公開第2011/0198296号明細書

上で確認された長年にわたり切実であるが未解決の必要性を満足させるために、本発明の少なくとも1つの実施形態は、媒体中におけるスラリーの泡沫浮遊選鉱分離の性能を向上させる方法を対象とする。この方法は、i)スラリーに、疎水性の反応生成物、界面活性剤を含む組成物を添加するステップと、ii)任意の希釈剤および任意のカップリング剤を添加するステップと、iii)スラリーをスパージすることにより濃縮物をスラリーから取り出すステップとを含む。スラリーは粉砕された石炭を含むこともできる。

疎水性の反応生成物は、不飽和モノおよびポリカルボン酸、それらの前駆体、無水物、ハロゲン化アシル、塩、アミド、エステルまたはそれらのブレンドである部分と、トリグリセリド油を含む、天然由来の不飽和脂肪酸または不飽和脂肪エステル、合成由来の不飽和脂肪酸または不飽和脂肪エステル、および約400から約10,000ダルトンの範囲の分子量を有するポリオレフィンの少なくとも1種のうちの少なくとも1種との反応の結果物であってもよい。

上記の分子の部分は、ラウロレイン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、エルカ酸、マレイン酸、フマル酸、グルタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、アコニット酸、およびイタコン酸、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸、1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸,それらのエステル、無水物、ハロゲン化アシルおよびそれらのエステル,またはそれらのブレンド、ならびにそれらの任意の組合せの少なくとも1つであってよい。脂肪酸は、直鎖のまたは分岐した炭素鎖を有するC6〜C24不飽和脂肪酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、リシノール酸、エレオステアリン酸、ドコサヘキサエン酸、エイコサペンタエン酸、およびそれらの任意の組合せからなるリストから選択することができる。

疎水性の反応生成物は、マレイン化されたアマニ油ポリマー、熱重合したアマニ油、トール油から調製されたオリゴマー酸、およびそれらの任意の組合せからなるリストから選択されたものであってよい。疎水性の反応生成物は、不飽和ポリカルボン酸、それらのエステル、無水物、ハロゲン化アシルおよびそれらのエステル、またはそれらの組合せとオレフィンのポリマーとを反応させることにより製造することができる。オレフィンのポリマーは、エチレン、プロピレン、1−ブテン、2−ブテン、イソブテン、ペンテン、ヘキセンおよびヘプテンの任意の異性体、およびそれらの任意の組合せからなるリストから選択されたものであってよく、ポリイソブテニルコハク酸無水物を含むかまたはそれを構成することができる。界面活性剤は、脂肪族アルコールのポリグリコールエーテル、アルキルフェノールのポリグリコールエーテル、脂肪酸のポリグリコールエステル、脂肪酸アミドのポリグリコールエーテル、脂肪族アミンのポリグリコールエーテル、アルコキシル化されたトリグリセリド、アルキル(アルケニル)オリゴグルコシド、脂肪酸−N−アルキルグルカミド、タンパク質の加水分解物(さらに特定すると、ダイズに基づく植物性生成物)、ポリオールの脂肪酸エステル、蔗糖エステル、ソルビタンエステルおよびポリソルベート、ポリオキシエチレンのアルキルエーテル、ポリオキシエチレンのアルキルフェニルエーテル、エーテルエステル、ポリエチレングリセロールの脂肪酸エステル、ポリエチレングリコールの脂肪酸エステル、ならびにそれらの任意の組合せの1つであってよい。

希釈剤またはカップリング剤は、ソルバトロープ(solvatrope)、カップリング剤、水および油に混和性の有機溶媒、アルコール、ケトン、カルボン酸、カルボン酸のエステル、脂肪族、芳香族、テルペン系、パラフィン系、イソパラフィンおよびオレフィン系の炭化水素、アルコールおよびグリコールのエーテル、ならびにそれらの任意の組合せからなる群から選択される1品目であってよい。

この方法は、iv)組成物とベース液とを、スラリーに添加する前に、所望の組成物対ベース液比を形成するように混合するステップと、v)濃縮物を取り出す速度を測定するステップと、vi)濃縮物を取り出す速度を増大させるように上記の比を調節するステップとをさらに含むことができる。

さらなる特徴および利点はここで記載されるが、以下の詳細な説明から明らかであろう。

本発明の詳細な説明を以下で特に図面を参照して記載する。

本発明の有効性を示すグラフである。

収率に対する本発明の有効性を示すチャートである。

回収率に対する本発明の有効性を示すチャートである。

灰分(%)に対する本発明の有効性を示すチャートである。

この開示の目的のために、特に断りのない限り、図における同様な数字は同様な特徴を指すこととする。図面は、本発明の原理の具体例にすぎず、例示した特定の実施形態に本発明を限定することは意図しない。

以下の定義は、用語を本出願においていかに使用するか、特に請求項をいかに解釈すべきかを確定するために提供する。定義の系統化は単に便宜を目的とするものであり、定義のいずれもいかなる特定のカテゴリーに限定することを意図しない。

「捕収剤」とは、微粉の特定の構成要素に選択的に付着して、特定の構成要素を、微粉を含むスラリーのスパージから生ずる微小泡沫に接着し易くする物質の組成物を意味する。

「粉砕された(comminuted)」とは、粉末化された、微粉状にされた、破砕された、または他の方法で微小な固体粒子にされたことを意味する。

「濃縮物」とは、スラリーから浮選により分離されて泡沫層内に捕集された微粉の部分を意味する。

「から本質的になる」とは、方法および組成物が、追加のステップ、構成成分、含有成分等を含み得るが、追加のステップ、構成成分および/または含有成分が、主張された方法および組成物の基本的なおよび新規な特性を実質的に変化させない場合に限られることを意味する。

「微粉」とは、望まれる方の材料すなわち選鉱鉱物と望まれない方の材料すなわち脈石との混合物を含有する物質の組成物を意味する。

「泡沫化剤」とは、微小泡沫の形成を容易にする、および/またはスラリーのスパージから生じた疎水性部分を含む形成された微小泡沫を保存する物質の組成物を意味する。

「HLB」とは、親水性または親油性である程度の尺度となる、乳化剤の親水性親油性バランスを意味し、これは、式 HLB=20*Mh/M (式中、Mhは分子の親水性部分の分子質量であり、Mは全分子の分子質量である) により決定し、0から20のスケールで計算結果を示すことができる。HLB値が0は、完全に親油性/疎水性の分子に相当し、値が20は完全に親水性/親油性分子に相当する。HLB値は、 HLB<10:脂質可溶(水不溶性) HLB>10:水溶性(脂質不溶性) と特徴づけられ、 4から8のHLBは消泡剤を示し、 7から11のHLBはW/O(油中水)乳化剤を示し、 12から16のHLBはO/W(水中油)乳化剤を示し、 11から14のHLBは加湿剤を示し、 12から15のHLBは洗剤を示し、 16から20のHLBは可溶化剤または向水性物質(hydrotrope)を示す。

「プロモーター」とは、捕収剤の性能を増大させるように設計された構成成分を意味する。

「スラリー」とは、中に微粉(それは液体および/または微粉固体であってよい)が分散されたかまたは懸濁された液体媒体を含む混合物を意味し、スラリーがスパージされた場合、尾鉱はスラリーにとどまり、濃縮物の少なくとも一部はスパージされた気泡に付着してスラリーから上昇し、スラリー上の泡沫層中に入る。液体媒体は全体的に水、もしくは部分的に水であるか、または水を全く含まなくてもよい。

「界面活性剤」とは、アニオン性、非イオン性、カチオン性、および双性イオン性界面活性剤を含む広義の用語である。界面活性剤についての使用可能にする説明は、Kirk-Othmer、Encyclopedia of Chemical Technology、第3版、第8巻、900〜912頁、およびMcCutcheon's Emulsifiers and Detergentsに述べられており、これらの両者共本願に引用して援用する。

「スパージする(sparging)」とは、液体中を上に移動する多数の気泡を創り出す目的で気体を液体中に導入することを意味する。

上の定義または本出願中の他の部分で述べられた記述が、辞書で、または本願に引用して援用した情報源で述べられた、一般に使用される意味(明示的でもまたは暗黙でも)と一致しない事象において、本願および特に請求項の用語は、一般的定義、辞書の定義、または参考文献に組み込まれた定義によらず、本出願における定義または説明に従って解釈されるべきであると理解される。上のことに照らして、用語が、辞書によって解釈される場合にのみ理解することができる事象においては、用語がKirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology、第5版、(2005)、(Wiley、John & Sons、Inc.出版)により定義されていれば、この定義が、用語が請求項においていかに定義されるべきかを規制する。

少なくとも1つの実施形態において、泡沫浮遊選鉱分離工程は、本発明の組成物のスラリーへの添加により強化される。本発明の組成物は、3種の含有成分を含む。すなわち、1)天然および合成由来の有機物質から誘導された疎水性の反応生成物。疎水性の反応生成物は組成物の60〜95%の間を占めることができる。2)1種以上の界面活性剤。界面活性剤(単数または複数)は組成物の0.1〜40%の間を占めることができる。3)1種以上の希釈剤および/またはカップリング剤。希釈剤および/またはカップリング剤は組成物の5〜40%の間を占めることができる。

少なくとも1つの実施形態において、構成成分1として適当な疎水性の反応生成物は、(A1)不飽和のモノカルボン酸およびポリカルボン酸、それらの前駆体、それらのエステル、それらの無水物、ハロゲン化アシルおよびそれらのエステル、塩、アミド、エステル,またはそれらのブレンドと以下の少なくとも1つとを反応させることにより調製することができる:

(A2)トリグリセリド油を含む天然または合成由来の不飽和脂肪酸およびそれらのエステル、および/または

(A3)約400から約10,000ダルトンの範囲の分子量を有するポリオレフィン。

少なくとも1つの実施形態において、不飽和カルボン酸(A1)は、1分子当たり少なくとも1個の置換され得る水素原子を含有する。好ましいのは、ラウロレイン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、およびエルカ酸などの不飽和モノカルボン酸である。適当なポリカルボン酸は、マレイン酸、フマル酸、グルタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、アコニット酸およびイタコン酸、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸、1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸、それらの前駆体、それらのエステル、無水物、ハロゲン化アシルおよびそれらのエステル、またはそれらのブレンドである。

脂肪酸(A2)は、直鎖または分岐の炭素鎖を有するC6〜C24不飽和脂肪酸を含むことができる。特に好ましいのは、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、リシノール酸、エレオステアリン酸、ドコサヘキサエン酸、エイコサペンタエン酸等である。上でリストに挙げた不飽和一塩基性酸の任意の組合せを使用することができる。本材料の合成において、脂肪酸は、メチルエステルまたはエチルエステルを含むがこれらに限定されないC1〜C4アルコールとのそれらのエステルとしても使用することができる。それに加えて、植物または動物由来の未処理のまたは処理されたトリグリセリド油、例えば、ダイズ油、アマニ油、ヒマシ油、脱水されたヒマシ油、トウモロコシ油、ベニバナ油、ヒマワリ油、アブラナ油、魚油、豚脂油、牛油、オイチシカ油、シナアブラギリ油、およびトール油、またはそれらの組合せなどを含む天然の脂肪酸エステルを反応物A2として使用することができる。脂肪酸および油の有用性は、脂肪酸鎖中における二重結合の密度に直接関係する。

少なくとも1つの実施形態において、疎水性化合物は、マレイン酸無水物と、植物および動物由来のトリグリセリド油を含む不飽和脂肪酸またはそれらのエステルとの反応により製造される。そのようなマレイン化反応は当業者に周知であり、熱および/または圧力の存在下において縮合生成物を形成する。反応した無水物の量に依存して、マレイン化は数ステップで進行することができる。最初の1モルの無水物の添加は、「エン」反応により進行することができ、それはコハク酸無水物基が脂肪鎖のアリル性の官能基(functionalities)に付加する結果を生じ得る。アマニ油またはダイズ油などの脂肪鎖中に2つ以上の二重結合を有する油(および脂肪酸)について、最初のステップに続いて、脂肪鎖の二重結合の共役系への転位およびディールスアルダー反応による無水物の第2の1モルの付加が起こり得る。それに加えて、温度を上げると、トリグリセリド油(特に、アマニ油、シナアブラギリ油、および魚油などのポリ不飽和炭素鎖に富む天然油)の脂肪酸鎖間で直接の分子間「エン」反応およびディールスアルダー反応も惹起され得る。そのような「エン」反応およびディールスアルダー反応は、さらに不飽和脂肪酸の一部分を架橋して5または6原子の飽和または不飽和の環を形成し得て、それにより本材料のプロモーター性能が改善される。エン反応およびそれから製造された材料の例は、米国特許第3,819,660号、第3,219,666号、第3,172,892号、第3,272,746号、および第8,242,287号に記載されている。

本発明の疎水性の生成物を調製する間に、反応条件は、木材パルプ製造のクラフト工程の副生物であるトール油に含まれるようなモノおよびポリ不飽和モノカルボン酸の間の、直接分子間および分子内「エン」反応を誘発するように設定することもできる。これらのエン反応は、不飽和脂肪酸の一部分を架橋して有用なダイマー、トリマー、および他のオリゴマー種を形成することができ、また、ポリ不飽和脂肪酸の一部分の場合には、5または6原子の飽和環または不飽和環を含有するオリゴマー種およびポリマー種を形成することができ、それは浮選における本材料の効果を改善することが見出された。

「エン」反応およびディールスアルダー反応の生成物は、さらに架橋されて、本発明に有用なさらなる高分子量の種を創出することができる。そのような架橋は、カルボン酸官能基のポリオールによるエステル化により達成され得る。この目的のために、モノ−、ジ−、およびトリ−グリセリン、ペンタエリトリトール、ソルビトール、ポリビニルアルコール、α−メチル−O−グルコシドおよびポリアリルアルコールが当業者により利用され得る。有用なポリオールは、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、ペンチレンオキシド、およびヘキシレンオキシド、およびそれらの任意の組合せの群から選択されるが、これらに限定されない少なくとも1ユニットから誘導された二官能性グリコールまたはポリ(アルキレン)グリコールであってもよい。

上の方法により調製された材料の例は、Cargill,Inc.からのFalkwood 51YZというマレイン化されたアマニ油ポリマーである。適当な材料の他の例は、やはりCargill,Inc.からのVOM25およびVOS70という熱重合したアマニ油である。適当な材料のさらなる例は、トール油から調製されたArizona Chemicalから入手できるUnidymeおよびCenturyオリゴマー酸である。

本発明の完成された疎水性材料は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより定量して500から10,000ダルトンの平均分子量を有する種約50%から90%および10,000から100,000ダルトンの範囲の分子量を有する種約10%から50%から構成することができる。

少なくとも1つの実施形態において、疎水性材料は、不飽和ポリカルボン酸A1とオレフィンのポリマー(A3)とを反応させることにより製造することができる。

適当なオレフィンのポリマーは、7個以下の炭素原子を含有するオレフィンの重合により調製することができる。モノオレフィンおよびジオレフィンの両者から誘導されたポリマーを利用することができる。適当なモノオレフィンとして、エチレン、プロピレン、1−ブテン、2−ブテン、イソブテンおよびペンテン、ヘキセンおよびヘプテン(全ての異性体が含まれる)が含まれる。ジオレフィンは、共役していても非共役でもよい。適当な共役ジオレフィンには、ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエンおよび1,3−ヘキサジエンが含まれ、適当な非共役ジオレフィンには、1,4−ペンタジエン、1,4−ヘキサジエンおよび1,5−ヘキサジエン、ならびにそれらの任意の組合せが含まれる。

適当なポリマーは、モノオレフィン、特にモノ1−オレフィン、さらに特定すると、エチレン、プロピレンおよびブテンなどのC2〜6モノ1−オレフィン、ならびにそれらの任意の組合せから誘導されたポリマーである。ホモポリマーおよびインターポリマーは適当であり、インターポリマーは通常鎖のインターポリマーであってもグラフトインターポリマーであってもよい。好ましいポリマーは、エチレン−プロピレンインターポリマーおよびポリブテンなどの、ホモポリマーおよびサイズが最大で約2個の炭素原子だけ異なるモノマーの混合物から誘導されたインターポリマーであり、これらについては後でさらに完全に記載する。

適当なオレフィンのポリマーは、脂環式または芳香族炭素原子を小さい比率で含むことができて、それらはシクロペンテン、シクロヘキセン、メチレンシクロペンテン、メチレンシクロヘキセン、1,3−シクロヘキサジエン、ノルボルネン、ノルボルナジエン、シクロペンタジエン、スチレンおよびα−メチルスチレンならびにそれらの任意の組合せなどのモノマーから誘導することができる。

オレフィンのポリマーは、約30〜300個および好ましくは約50〜250個の炭素原子を含有することができる。ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより定量されるポリマーの数平均分子量は、通常約420〜10,000、特に約700〜5,000、さらに特定すると、約750〜3,000である。

オレフィンのポリマーの特に好ましいクラスは、1−ブテン、2−ブテンおよびイソブテンの1種以上の重合により調製されたポリブテンを含む。特に望ましいのは、イソブテンから誘導された単位を大きな比率で含有するポリブテンである。ポリブテンは、ポリマー中に組み込まれても組み込まれなくてもよい少量のブタジエンを含んでもよい。イソブテン単位はポリマー中における単位の80%、好ましくは少なくとも90%を構成することが非常に多い。これらのポリブテンは、容易に入手できる市販の材料である。

少なくとも1つの実施形態において、オレフィンのポリマー(A3)を使用して製造された材料は、例えば、本願に引用して援用する米国特許第3445386号、第3912764号、第4110349号、および第5041622号に記載されたポリイソブテニルコハク酸無水物(PIBSA)である。そのような材料、例えば、分子量1000および1300のポリブテンから誘導される材料は、Chevron Oronite Company(テキサス州)から、商品名OLOA15500およびOLOA15667としてそれぞれ入手可能である。適当なPIBSA材料はまた、Lubrizol Corporation(オハイオ州)から、商品名Addconate H、Addconate S、Lubrizol 5620などとして入手可能であり、それらの任意の組合せでもある。

構成成分2として適当な界面活性剤は、イオン性、非イオン性の界面活性剤、またはイオン性および非イオン性界面活性剤の混合物、ならびにそれらの任意の組合せであってもよい。

本発明の組成物における界面活性剤(surface-active agent)は、典型的には、約0.1から40重量パーセント、好ましくは約0.5から約20重量パーセント、より好ましくは約1から約20重量パーセントの量で使用される。

好ましい界面活性剤は、それら自体でまたはイオン性界面活性剤との混合物中のいずれかで存在してよい非イオン性界面活性剤である。非イオン性界面活性剤の典型的な例は、脂肪族アルコールのポリグリコールエーテル、アルキルフェノールのポリグリコールエーテル、脂肪酸のポリグリコールエステル、脂肪酸アミドのポリグリコールエーテル、脂肪アミンのポリグリコールエーテル、アルコキシル化されたトリグリセリド、アルキル(アルケニル)オリゴグルコシド、脂肪酸−N−アルキルグルカミド、タンパク質の加水分解物(さらに特定すると、ダイズに基づく植物性生成物)、ポリオールの脂肪酸エステル、糖エステル、ソルビタンエステルおよびポリソルベート、ならびにそれらの任意の組合せである。

非イオン性界面活性剤には、ポリオキシエチレンアルキルエーテルおよびポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルなどのエーテルを含む、エチレンオキシドの付加重合により調製されたエチレンオキシドが縮合した界面活性剤;ポリエチレングリセロール脂肪酸エステルなどのエーテルエステル;およびポリエチレングリコール脂肪酸エステルなどのエステル、ならびにそれらの任意の組合せが含まれ;特に、POE(10)モノラウレート、POE(10、25、40、45または55)モノステアレート、POE(21または25)ラウリルエーテル、POE(15、20、23、25、30または40)セチルエーテル、POE(20)ステアリルエーテル、POE(2、3、5、7、10、15、18または20)ノニルフェニルエーテル(POEはポリオキシエチレンを表し、括弧内の数は付加されたエチレンオキシドのモル数である)が含まれる。

最も好ましい非イオン性界面活性剤は、Nalco company(イリノイ州、米国)から入手可能なポリグリコールの脂肪酸エステル、Uniqema(ニュージャージー州、米国)から入手可能なTweenおよびSPANというソルビタン脂肪酸エステル、Dow Chemical Company(ミシガン州、米国)から入手可能なTergitolという第1級および第2級アルコールのエトキシレートである。

少なくとも1つの実施形態において、イオン性界面活性剤は、親油性基、好ましくは8から18個の炭素原子を含有する線状アルキルまたはアルキレン基と、水中で解離するイオン性基(好ましくはそれらの末端に結合している)とにより特徴づけられる。アニオン性基は、例えば、硫酸基、スルホン酸基、リン酸基またはカルボン酸基、およびそれらの任意の組合せであってもよい。

イオン性界面活性剤は、好ましくはアニオン性界面活性剤である。アニオン性界面活性剤の典型的な例は、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、オレフィンスルホン酸塩、アルキルエーテルスルホン酸塩、グリセリンエーテルスルホン酸塩、α−メチルエステルスルホン酸塩、スルホ脂肪酸、アルキル硫酸塩、モノグリセリド(エーテル)硫酸塩、脂肪酸アミド(エーテル)硫酸塩、モノおよびジアルキルスルホコハク酸塩、モノおよびジアルキルスルホコハク酸塩、スルホトリグリセリド、アミド石鹸、エーテルカルボン酸およびそれらの塩、脂肪酸イセチオネート、脂肪酸サルコシネート、脂肪酸タウリド、アシルラクチレート、酒石酸アシル、グルタミン酸アシル、アスパラギン酸アシル、アルキルオリゴグルコシド硫酸塩、タンパク質と脂肪酸の縮合物(さらに特定すると、小麦に基づく植物性生成物)およびアルキル(エーテル)リン酸塩、ならびにそれらの任意の組合せである。アニオン性界面活性剤がポリグリコールエーテル鎖を含有すれば、それらは従来の同族体分布を有することができるが、狭い同族体分布を有することが好ましい。好ましいアニオン性界面活性剤は、アルキル硫酸塩、脂肪族アルコールエーテル硫酸塩、アルカンスルホン酸塩および/またはエーテルカルボン酸であり、脂肪族アルコールエーテル硫酸塩が特に好ましい。

構成成分3は、ソルバトロープまたはカップリング剤、例えば、水および油に混和性の有機溶媒、例えば、アルコール、ケトン、カルボン酸もしくはカルボン酸のエステル、ならびにそれらの任意の組合せの群から選択することができる。構成成分3の存在によりエマルション形成が容易になり、配合物がスラリーに添加されると、組成物の凝固点も下がる。

構成成分3は、脂肪族、テルペン系、パラフィン系、イソパラフィン系およびオレフィン系炭化水素、アルコールおよびグリコールエーテル、ならびにそれらの任意の組合せからなる群から選択することができる。

多くの石炭生産設備が、異なった炭鉱および山積みの石炭からの石炭を処理する「toll」浮選操業(operator)として機能することは周知である。石炭の浮遊性には本来相違があるので、浮選操業では、石炭供給源が変化すると、試薬の消費を各回調節せざるを得ない。一般的な場合、その操業時にはそれらの隔室へのディーゼル留分またはケロシン捕収剤の流れを増減する。時には、ディーゼル留分またはケロシン捕収剤の流速を可能な最高速度に上げても、特定の石炭については、許容される浮選収率および回収率を生じさせることができないこともある。少なくとも1つの実施形態において、本組成物は、炭化水素のベース液(ディーゼル留分またはケロシンなどであるがこれらに限定されない)とその場で直接ブレンドされる。少なくとも1つの実施形態において、原料供給装置は、特定の石炭供給に対する消費の要求に従って上記の混合比を調節するように構成されて配置される。

前述のことは、以下の実施例を参照することにより、さらによく理解することができる。実施例は、例示の目的で提示するのであって、本発明の範囲を限定することを意図しない。

浮選分離に添加される組成物のための多数の配合物を、表1にリストにしたように調製した。リストに挙げた試料の1つをスラリーに添加して、インドの炭鉱からの粉砕された原石炭を浮選分離にかけた。配合物は石炭1トン当たり270グラムの比で添加した。浮選時間は2.5分であった。濃縮物の収率と濃縮物の燃焼から生じた灰分の両方を測定した。浮選分離をしない鉱石の燃焼の結果、材料の約31%が灰となり、したがって浮選された材料が有する31%未満の灰分含有率の程度は、浮選分離の有効性の尺度である。図1、2、3、および4にこれらの配合物の有効性を示す。

さらなる他の例において、浮選分離に添加される組成物のための2種の配合物を調製して表2のリストに挙げた。

北米の炭鉱からの粉砕された石炭を、リストの試料の1種をスラリーに添加して、浮選分離にかけた。配合物を石炭1トン当たり200グラムの比で添加した。浮選時間は45秒であった。濃縮物の収率および濃縮物の燃焼から生じた灰分の両方を測定した。ディーゼル留分#2を使用して浮選された浮選濃縮物の回収率は63.6%であったが、それは、本発明の生成物が利用されたときは、68.4%および68.9%に増加した。

これらの実施例の結果は、本発明の組成物が、石炭の浮選を容易にすることにおいて少なくともディーゼル留分と同様に有効であり、場合によってはそれより有効であることを示す。結果は、ディーゼル留分は1種以上の上記構成成分で、有効性を失わずに希釈され得ることも示す。これは、使用者が、特定の性質を有する鉱石の特定の試料に対する性能、コストおよび/または入手の可能性のような条件に基づいて、ディーゼル留分または他の材料の比を、調節することができることを意味する。結果が低灰含有率であることは、配合物がスラリーの有意な量の浮選分離に効果を及ぼすことだけでなく、分離がスラリー中の不燃性材料ではなく石炭のために適正に選択されていることを示す。

本発明は、多くの異なった形態で具体化することができるが、本願においては、本発明の特に好ましい実施形態が詳細に記載されている。本開示は、本発明の原理の例示であって、例示した特定の実施形態に本発明を限定することは意図しない。本願において言及された全ての特許、特許出願、科学的論文、および任意の他の引用された材料は、それらの全体を引用して援用する。さらに、本発明は、本願に記載されたおよび/または本願に組み込まれた種々の実施形態の一部または全部の任意の可能な組合せを包含する。それに加えて、本発明は、本願に記載されたおよび/または本願に組み込まれた種々の実施形態の任意の1つまたは幾つかを特定して除外する任意の可能な組合せも包含する。

上の開示は、例示的であることを意図し、網羅的であることは意図しない。この記載は多くの改変および代替を当業者に示唆するであろう。これら全ての代替および改変は、特許請求の範囲の範囲内に含まれることが意図され、請求項において、「を含む」という用語は、「を含むが、それらに限定されない」を意味する。当業者は、本明細書に記載された特定の実施形態に当価の他の事物を認識し得るが、その当価の事物も、特許請求の範囲により包含されることが意図される。

本願で開示された全ての範囲およびパラメータは、その中に組み入れられた任意のおよび全ての部分範囲、および端点間のあらゆる数を包含すると理解される。例えば、「1から10」と述べられた範囲は、最小値の1と最大値の10との間(それらを含む)の任意のおよび全ての部分範囲を含むと考えられるべきである。すなわち、全ての部分範囲は1以上(例えば1から6.1)の最小値で始まり、最大値10以下(例えば2.3から9.4、3から8、4から7)で終わり、結局、各数1、2、3、4、5、6、7、8、9、および10はこの範囲に含まれる。本願における全てのパーセンテージ、比および比率は、特に断りのない限り重量による。

これで本発明の好ましいおよび代替的実施形態の説明を終わる。当業者は、本明細書において記載された特定の実施形態に当価の他の事物を認識し得るが、その当価の事物は、添付の特許請求の範囲により包含されることが意図される。