CA1187212A

CA1187212A - Purification of calcite group minerals through flottation of their impurities

Info

Publication number: CA1187212A
Application number: CA000401549A
Authority: CA
Inventors: Gennard Delisle; Remi Tremblay
Original assignee: Quebec Gouvernement
Current assignee: Quebec Gouvernement
Priority date: 1982-04-23
Filing date: 1982-04-23
Publication date: 1985-05-14

Abstract

La divulgation décrit la séparation des minéraux indésirables dans des carbonates. Pour ce faire, on broye le minerai de carbonate à la finesse nécessaire pour libérer les minéraux à séparer, à l'intérieur des limites de l'art pour flotter. On enlève les schlamms, notamment entre 0 et environ 15 micromètres par exemple par un hydrocyclone, en conditionnant de préférence à pH naturel, la pulpe de minerai broyée en présence d'un collecteur tel qu'une amine du groupe diméthyl dialkyl (8 à 16 atomes de C), diméthyl alkyl benzyl (10 à 22 atomes de C), bis-imidazoline (12 à 18 atomes de C) et les sels dérivés de ces produits et en flottant les impuretés présentes dans le minerai de carbonates. On obtient ainsi un produit de meilleure blancheur grâce à une sélectivité améliorée.The disclosure describes the separation of unwanted minerals into carbonates. To do this, the carbonate ore is ground to the fineness necessary to release the minerals to be separated, within the limits of the art of floating. The schlamms are removed, in particular between 0 and about 15 micrometers for example by a hydrocyclone, preferably conditioning at natural pH, the pulp of ore crushed in the presence of a collector such as an amine of the dimethyl dialkyl group (8 to 16 C atoms), dimethyl alkyl benzyl (10 to 22 C atoms), bis-imidazoline (12 to 18 C atoms) and the salts derived from these products and by floating the impurities present in the carbonate ore. A better whiteness product is thus obtained thanks to an improved selectivity.

Description

L'invention concerne un procédé de purification des minéraux notamment du groupe de la calcite par flottation des irnpuretés.
On sait que la calcite est utilisée comme matière de remplissage, de charge, surtout parce qu'elle est reconnue pour sa blancheur. C'est ainsi qu'on s'en sert abondamment dans la fabrication du papier, du plastique, de la peinture, etc.
D'autre part, en plus de l'intér~t marqué pour que la calcite soit aussi blanche que possible, les impuretés présentes dans la calcite brisent les machines dans lesquelles elle est utili-sée, surtout à cause de leurs propriétés abrasives.
Il est aussi connu que les dépôts de calcite contien-nent souvent des minéraux qui en font un produit impropre pour les usages où la calcite a la plus grande valeur marchande. Les impuretés trouvées sont surtout des silicates des sulfures et du graphite. Les sulfures et le graphite peuvent être flottés de façon conventionnelle par un xanthate et du moussant. De nos jours, plusieurs minéraux de la famille des silicates sont flot~
tés par des amines primaires, secondaires ou tertiaires. On sait de plus que la blancheur du produit final de calcite peut etre réduite à cause de la corrosion de fer par les amines utilisées.
C'est donc que les agents de flottation connus pour la calcite ne possèdent pas toute la sélectivité désirée pour en faire un produit d'une blancheur plus que satisfaisante et débarrass~ des impuretés nuisibles.
Thompson-Weimann and Company dans le brevet américain 3 990 966 utilise des réactifs cationiques de la famille des glyoxalidines et des imidazolines et de leurs sels pour flotter les impuretés de la calcite qui sont des silicates, des micas et des sulfures. La sélectivité des réactifs de ce brevet n'est pas tout à fait satisfaisante.

Plusieurs amines quaternaires sont déjà reconnues pour ne pas flotter la calcite, mais leur sélectivité n'est pas satis-faisante. Levinsky, B.V. et al,"Propriétés de flottation des sels d'ammonium quaternaires", ~auch. tr. Irkutsk, nauch. -issled. inst. redk. tsvet. metal., 1970, ~o. 20 p. 234-248, en cite plusieurs. D'autres amines quaternaires tel le chlorure N
(lauroyl-colamino-formyl-méthyl) de pyridinium,"La flottabilité
de vingt et un minéraux non métalliques", Wyman, R.A., Bulletin technique T.B. 108, Energie, Mines et Ressources, Ottawa, flotte la calcite et plusieurs silicates en meme temps, il n'y a pas de sélectivité. Levinsky rapporte que le chlorure de diméthyl di-alkyl ammonium avec un radical ayant 17 à 20 carbonesflotte le mica sans flotter la calcite.
James B. Dukes dans le brevet U.S. 2 578 790 utilise le chlorure de triméthyl alkyl (7 à 19 carhone) ammonium pour flotter les impuretés ferrugineuses sans flotter le quartz et le feldspath.
Le brevet U.S. 2 380 698 concerne un agent de flotta-tion basé sur un imida7olinium. Le brevet U.S. 2 494 132 décrit la flottation de silice ou de silicate de la calcite en utilisant des polyalkylènes polyamines. Encore une fois la sélectivité
n'est pas tout à fait satisfaisante.
Le but de l'invention est de séparer les minéraux in-désirables dans des carbonates. Le but sera atteint en broyant le minerai de carbonate à la finesse nécessaire pour libérer les minéraux à séparer, à l'intérieur des limites de l'art pour flot-ter, en enlevant les schlamms, notamment entre O et environ 15 micromètres par exemple par un hydrocyclone, en conditionnant, de préférence à pH naturel, la pulpe de rninerai broyée avec un collecteur tel que les amines du groupe diméthyl dialkyl ( 8 à
16 atomes de C), diméthyl alkyl henzyl (10 à 22 atomes de C), Lf~
bis-imidazoline (12 à 18 atomes de C) et les sels dérivés de ces produits et en flottant les impuretés présentes avec les carbonates.
Les carbonates purifiés peuvent être rebroyés à sec ou sous forme de pulpe pour obtenir le produit à la finesse dé-slrée .
Le minerai qu'il convient de traiter contient princi-palement de la calcite, de la dolomie, de la magnésite ou un mélange de ces minéraux.

Les silicates présents dans le minerai incluent d'ha-bitude des amphiboles, des feldspaths, de l'olivine, des pyro-xènes, du quartz, de la tourmaline et du zircon. Des sulfures et du graphite sont aussi présents. La roche est broyée par voie sèche ou par voie humide avec des appareils reconnus pour ces usages. Les schlamms sont enlevés de préférence par un hy-drocyclone.
Normalement, le réactif cationique est employé à rai-son de 125 à 1000 grammes par tonne de minerai soumis à la flot-tation.
Une pulpe normale de 20% à 40% solide et 4C à 50C
est soumise à la flottation en présence des réactifs chimiques choisis. Le temps de conditionnement de la pulpe avec les ré-actifs est inférieur à 10 minutes. Le temps de flottation est inférieur à 15 minutes. Les silicates et les sulfures flottent et le matériel purifié est récupéré comme produit de cellule.
Le concentré des impuretés peut être nettoyé en flottant à
nouveau.
L'invention va maintenant être illustrée par les ex-emples qui suivent, donnés sans caractère limitatif.
Exemple 1 Le minerai analyse 63% moins 200 mailles (74 micro-mètres) après un broyage humide. On utilise un hydrocyclone pour séparer et rejeter la fraction inférieure à 13 micro-mètres. La pulpe à 32% solide est conditionnée l minute, à
22C, en présence d'un collecteur, soit 250 g/t de chlorure d'ammonium diméthyl alkyl (14 C) benzyl. 1e temps de ~lotta-tion est de l minute. La deuxième étape du traitement de la pulpe dans la cellule comprend un conditionnement de l minute avec 250 g/t du même collecteur suivi par une minute de ~lotta-tion. Le matériel flotté durant les deux étapes est combiné
pour être nettoyé sans ajouter de réacti~s: le temps de con-ditionnement est alors de l minute et la flottation dure aussil minute. La densité au nettoyage est de 15% solide. Tout l'essai se fait à pH naturel qui se situe à 8,0. La cellule de flottation utilisée est la Denver Sub A, modèle D-l.
Le minerai de calcite contient 7, 0/0 d'insolubles et la blancheur est de 85% avant le traitement.
% Poids % Insol.
Surverse du cyclone 6,4 4,16 -13 micromètres Concentré de calcite 56,8 0,16 Rejet de nettoyage l9,l 0,64 (calcite) Impuretés nettoyées 17,7 37,20 Souche lO0,0 7,00 Calcite récupérable 75,9 0,28 La blancheur de la calcite récupérable est de 94,5% après rebroyage à 50% -lO micromètres.
Exemple 2 Le meme minerai que dans l'exemple l est traité
de ~açon sem~lable mais le collecteur est un sulfate de méthyl bis-imidazolinium de suif. Les groupes alkyls contiennent 18 atomes de carbone. Les impuretés qui flottent sont: des amphiboles, des feldspaths, des micas, de llolivine, des pyroxènes, du quartz, de la tourmaline, du zircon, des sulfures et du graphite. Il n Ty a pas de nettoyage du concentré d'impuretés.
% Poids % Insol.
Surverse du cyclone 6,4 4,16 -13 micromètres Concentré de calcite 77,2 0,11 Concentré d'impuretés 16,4 42,2 Souche 100,0 7,3 Le concentré de calcite est broyé à 50% moins 2,5 micromètres et a alors une blancheur de 97~0~/O. La calcite peut etre broyée à la finesse désirée.
Exemple 3 .
La procédure de llexemple 1 est utilisée pour traiter un minerai de carbonates qui contient environ 62%
de calcite et 34% de dolomie, Les insolubles titrent 1,7%.
Le collecteur est un chlorure de diméthyl dialkyl avec 20 12 carbones dans les ~roupes alkyls. 1e pH naturel de la pulpe est de 8,6.
% Poids % Insol.
Surverse du cyclone 8,2 1,9 -13 micromètres Concentré de carbonates 73,4 0,26 Rejet de nettoyage 11,9 0,58 (carbonates) Impuretés nettoyées 6,5 20,9 Souche 100,0 1,77 Carbonates récupérables85,3 0,30 La blancheur du minerai passe de 93% à 96% après purification. Les irnpuretés flottées sont des amphiboles, des pyroxènes, de la musconite et du quartz.
Exemple 4 Nous répétons l'exemple 3 en utilisant un collecteur différent: le sulfate de méthyl bis-imidazolinium de suif à raison de 375 g/t à chaque étape où le temps de flottation est de 2 minutes. Il n'y a pas de réactifs d'ajoutésaunettoyage qui dure 2 minutes.
% Poids % Insol.
Surverse du cyclone8,2 1,9 -13 micromètres Concentré de carbonates 83,7 0,20 Rejet de nettoyage3,9 0,74 (carbonates) Impuretés nettoyées4,2 27,6 Souche 100,0 1,5 Carbonates récupérables 87,6 0,22 La blancheur des carbonates récupérables est de 96%.
Exemple 5 La procédure de l'exemple 1 est utilisée pour traiter un minerai de carbonates qui contient 90/O de magnésite 1,4% d'insolubles sous forme de quartz finement dispersé. Le collecteur est un sulfate de méthyl bis-imidazolinium de suif. Les groupes alkyls contiennt 18 atomes de carbone. Seulement 4% en poids de matériel flotte avec les impuretés. La magnésite purifiée contient encore 1,2% d'insolubles qui ne flo~tent pas parce qu~ils ne sont pas libérés. On peut conclure que la magnésite ne flotte pas avec le collecteur utilisé.

Le tableau suivant contient d'autres exemples qui ont été réalisés en suivant la procédure de l'exemple 1. La quantité de carbonate flotté est toujours très faible, ce qui répond aux objectifs.

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Collecteurs C dans radical Nom chimique alkyl A- 12 chlorure de diméthyl dialkyl ammonium B- 14 chlorure de diméthyl alkyl benzyl ammonium C- 16 chlorure de diméthyl alkyl benzyl an~monium D- 18 chlorure de diméthyl alkyl benzyl ammonium E- 16 sù-ifate de méthyl bis-imidazolinium de suif Minerai Le minerai de calcite contient 7,0/0 d'insolubles.
Le minerai de dolomie contient 1,5% d'insolubles. The invention relates to a method for purifying minerals in particular from the calcite group by flotation of impurities.
We know that calcite is used as a material for filling, charging, especially because it is recognized for its whiteness. This is how it is used abundantly in the paper, plastic, paint, etc.
On the other hand, in addition to the interest marked for calcite as white as possible, the impurities present in calcite breaks the machines in which it is used especially because of their abrasive properties.
It is also known that calcite deposits contain often contain minerals that make it unsuitable for the uses where calcite has the greatest market value. The impurities found are mainly silicates of sulfides and graphite. Sulfides and graphite can be floated from conventional way with a xanthate and foaming agent. Of our days, several minerals from the silicate family are afloat ~
ted by primary, secondary or tertiary amines. We know moreover, the whiteness of the final calcite product may be reduced due to iron corrosion by the amines used.
So the known flotation agents for calcite do not have all the selectivity desired to make one product of a more than satisfactory whiteness and rid of ~
harmful impurities.
Thompson-Weimann and Company in the US patent 3,990,966 uses cationic reagents from the family of glyoxalidines and imidazolines and their salts to float impurities of calcite which are silicates, micas and sulfides. The selectivity of the reagents of this patent is not entirely satisfactory.

Several quaternary amines are already recognized for do not float calcite, but their selectivity is not satisfied doing. Levinsky, BV et al, "Flotation properties of quaternary ammonium salts ", ~ auch. tr. Irkutsk, nauch. -issled. inst. redk. tsvet. metal., 1970, ~ o. 20 p. 234-248, in cites several. Other quaternary amines such as N chloride (lauroyl-colamino-formyl-methyl) pyridinium, "Buoyancy of twenty-one non-metallic minerals ", Wyman, RA, Bulletin technical TB 108, Energy, Mines and Resources, Ottawa, fleet calcite and several silicates at the same time, there is no selectivity. Levinsky reports that dimethyl chloride di-alkyl ammonium with a radical having 17 to 20 carbons floats the mica without floating calcite.
James B. Dukes in US Patent 2,578,790 uses trimethyl alkyl (7 to 19 carhone) ammonium chloride for float ferruginous impurities without floating quartz and feldspar.
US Patent 2,380,698 relates to a float agent tion based on an imida7olinium. US Patent 2,494,132 describes flotation of silica or calcite silicate using polyalkylene polyamines. Again selectivity is not entirely satisfactory.
The object of the invention is to separate the minerals desirable in carbonates. The goal will be achieved by grinding carbonate ore to the fineness necessary to release the minerals to be separated, within the limits of the art for flow-ter, removing the schlamms, especially between O and around 15 micrometers for example by a hydrocyclone, by conditioning, preferably at natural pH, the pulp of ground mineral crushed with a collector such as the amines of the dimethyl dialkyl group (8 to 16 atoms of C), dimethyl alkyl henzyl (10 to 22 atoms of C), Lf ~
bis-imidazoline (12 to 18 C atoms) and salts derived from these products and by floating the impurities present with the carbonates.
Purified carbonates can be dry regrind or in the form of pulp to obtain the product with finesse streaked.
The ore to be processed contains mainly calcite, dolomite, magnesite or a mixture of these minerals.

The silicates present in the ore include ha-bitude of amphiboles, feldspars, olivine, pyro-xenes, quartz, tourmaline and zircon. Sulfides and graphite are also present. The rock is crushed by dry or wet with devices recognized for these uses. The schlamms are preferably removed by a hy-drocyclone.
Normally, the cationic reagent is used to bran from 125 to 1000 grams per tonne of ore subject to the flow tation.
A normal pulp of 20% to 40% solid and 4C to 50C
is subjected to flotation in the presence of chemical reagents choose. The conditioning time of the pulp with the active is less than 10 minutes. Flotation time is less than 15 minutes. Silicates and sulfides float and the purified material is recovered as a cell product.
The concentrate of impurities can be cleaned by floating new.
The invention will now be illustrated by the ex-jobs that follow, given without limitation.
Example 1 The ore analyzes 63% minus 200 meshes (74 micro-meters) after wet grinding. We use a hydrocyclone to separate and reject the fraction less than 13 micro-meters. The 32% solid pulp is conditioned for 1 minute, at 22C, in the presence of a collector, i.e. 250 g / t of chloride ammonium dimethyl alkyl (14 C) benzyl. 1st time of ~ lotta-tion is 1 minute. The second step in the treatment of pulp in the cell includes a conditioning of l minute with 250 g / t from the same collector followed by one minute of ~ lotta-tion. The material floated during the two stages is combined to be cleaned without adding reagents:

addition is then one minute and the flotation lasts for one minute. The cleaning density is 15% solid. All the test is carried out at natural pH which is 8.0. The cell flotation used is the Denver Sub A, model Dl.
Calcite ore contains 7.0% insoluble matter and the whiteness is 85% before the treatment.
% Weight% Insol.
Cyclone overflow 6.4 4.16 -13 micrometers Calcite concentrate 56.8 0.16 Cleaning reject l9, l 0.64 (calcite) Impurities cleaned 17.7 37.20 Strain 10.0 7.0 Recoverable Calcite 75.9 0.28 The whiteness of the recoverable calcite is 94.5% after re-grinding to 50% -10 micrometers.
Example 2 The same ore as in example l is treated of ~ ace sem ~ lable but the collector is a sulfate of tallow methyl bis-imidazolinium. The alkyl groups contain 18 carbon atoms. The impurities that float are: amphiboles, feldspar, micas, llolivine, pyroxenes, quartz, tourmaline, zircon, sulfides and graphite. There is no cleaning of the dirt concentrate.
% Weight% Insol.
Cyclone overflow 6.4 4.16 -13 micrometers Calcite concentrate 77.2 0.11 Impurity concentrate 16.4 42.2 Strain 100.0 7.3 Calcite concentrate is ground to 50% minus 2.5 micrometers and then has a whiteness of 97 ~ 0 ~ / O. Calcite can be ground to the desired fineness.
Example 3 .
The procedure in Example 1 is used to process a carbonate ore which contains about 62%
of calcite and 34% of dolomite, The insolubles account for 1.7%.
The collector is a dimethyl dialkyl chloride with 20 12 carbons in ~ alkyl groups. 1st natural pH of pulp is 8.6.
% Weight% Insol.
Cyclone overflow 8.2 1.9 -13 micrometers Carbonate concentrate 73.4 0.26 Cleaning reject 11.9 0.58 (carbonates) Impurities cleaned 6.5 20.9 Strain 100.0 1.77 Recoverable carbonates 85.3 0.30 The whiteness of the ore goes from 93% to 96% after purification. The floated impurities are amphiboles, pyroxenes, musconite and quartz.
Example 4 We repeat Example 3 using a different collector: methyl bis-imidazolinium sulfate tallow at a rate of 375 g / t at each stage where the flotation is 2 minutes. There are no reagents added to a cleaning that lasts 2 minutes.
% Weight% Insol.
Cyclone overflow 8.2 1.9 -13 micrometers Carbonate concentrate 83.7 0.20 Cleaning rejection 3.9 0.74 (carbonates) Impurities cleaned 4.2 27.6 Strain 100.0 1.5 Recoverable carbonates 87.6 0.22 The whiteness of the recoverable carbonates is 96%.
Example 5 The procedure in Example 1 is used to process a carbonate ore that contains 90 / O of magnesite 1.4% insoluble in the form of finely quartz scattered. The collector is a bis- methyl sulfate tallow imidazolinium. The alkyl groups contain 18 carbon atoms. Only 4% by weight of fleet material with impurities. Purified magnesite still contains 1.2% insoluble matter that does not float because it is not not released. We can conclude that magnesite does not float not with the collector used.

The following table contains other examples which were carried out by following the procedure of Example 1. The amount of carbonate floated is always very low, which meets the objectives.

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Dolomite ore contains 1.5% insoluble matter.

Claims

The embodiments of the invention, about which an exclusive right of property or privilege is claimed, are defined as follows:

1. Process for the purification of a mineral based of carbonate by flotation of the silicates, according to which subject the ore to grinding to a sufficient fineness to release the impurities, we remove the schlamms we prepare a pulp, we condition the pulp with a collector and the impurities present in the ore are floated, characterized by the fact that the collector is a cationic reagent chosen from the group consisting of quaternary amines following:
a) dimethyl dialkyl with 8 to 16 carbon atoms in alkyl radicals, said alkyl radicals being saturated or unsaturated, normal or branched aliphatics;
b) dimethyl alkyl benzyl with 10 to 22 atoms of carbon in the alkyl radical which is a normal aliphatic;
c) bis-imidazoline containing 12 to 18 atoms of C in alkyl radicals which are normal aliphatics saturated or unsaturated;
d) salts derived from quaternary amines (a), (b) and (c).

2. Method according to claim 1, characterized by the fact that the floating impurities are silicates which include amphiboles, feldspars, micas, de olivine, pyroxenes, quartz, tourmaline and zircon.

3. Method according to claim 1, characterized by the fact that the ore is chosen from the group consisting of calcite, dolomite, magnesite, and a mixture of these.

4. Method according to claim 1, characterized by the fact that we remove the schlamms between 0 and about 15 micrometers per treatment in a hydrocyclone.

5. Method according to claim 1, characterized by the fact that the pulp is conditioned to natural pH.

6. Method according to claim 1, characterized in that the cationic reagent is used correctly from 125 to 1000 grams of cationic reagent per tonne of ore subject to flotation.

7. Method according to claim 1, characterized by the fact that the cationic reagent is a dimethyl salt dialkyl ammonium with aliphatic alkyl groups saturated or unsaturated, normal or trendy and contain 8 to 16 carbon atoms.

8. Method according to claim 1, characterized by the fact that the cationic reagent is a dimethyl salt alkyl benzyl in which the alkyl group is a saturated aliphatic or unsaturated, normal and which contains from 10 to 22 atoms of carbon.

9. Method according to claim 1, characterized by the fact that the cationic reagent is a methyl salt bis-imidazoline in which the alkyl radicals are aliphatics saturated or unsaturated, normal with 12 to 18 carbon atoms.

10. Method according to claim 1, characterized by the fact that the ore is ground dry.

11. Method according to claim 1, characterized by the fact that the ore is crushed wet.

12. Method according to claim 1, characterized by the fact that a pulp of 20% to 40% is prepared solid.

13. Method according to claim 1, characterized by the fact that the flotation takes place between 4 ° C and 50 ° C.

14. Method according to claim 1, characterized by the fact that the conditioning time of the pulp is less than 10 minutes and the flotation time is less than 15 minutes.

15. Method according to claim 1, characterized by the fact that the collector is ammonium chloride dimethyl alkyl (14C) benzyl.

16. Method according to claim 1, characterized by the fact that the collector is methyl sulfate tallow bis-imidazolinium.

17. Method according to claim 1, characterized by the fact that the collector is dimethyl chloride dialkyl with 12 carbons in the alkyl groups.

18. Method according to claim 1, characterized by the fact that the collector is ammonium chloride dimethyl alkyl (16C) benzyl.

19. Method according to claim 1, characterized by the fact that the collector is ammonium chloride dimethyl alkyl (18C) benzyl.