CN101088623A - 一种矿物浮选捕收剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种矿物浮选用的捕收剂及其制备方法。该捕收剂为阳离子捕收剂，含有多个烷基、胺基及醚基，烷基碳链长度为C₈～C₁₈，－NH₂个数为1～4个。该捕收剂的制备方法是：先将脂肪醇与氢氧化钠或氢氧化钾在无水条件下，加温反应制备醇钠或醇钾，以醇钠或醇钾作催化剂，使丙烯腈与脂肪醇聚合，生成醚腈，使醚腈在非晶态金属催化剂的作用下，加氢反应，冷却放料，再以此中间体为原料与丙烯腈聚合反应，然后再在非晶态催化剂作用下，加氢使腈基变为胺基，经多次聚合加氢即可。该捕收剂有良好捕收力和选择性捕，耐低温，形成的泡沫较脆、易消泡，泡沫产品可以扫选或精选，生物降解性优，并且制备工艺简单和容易操作。

Description

一种矿物浮选捕收剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及矿物加工领域，特别是涉及一种矿物浮选用的捕收剂及其制备方法。

背景技术

在矿物加工工业中，浮选是分离有用矿物和脉石矿物最有效的方法和技术。而浮选中，起关键作用的是浮选捕收剂；特别是本发明针对的目的矿物是氧化矿，如赤铁矿、磁铁矿，褐铁矿、胶磷矿、硅酸盐、石英、氧化锌等。此类矿物属天然亲水强的矿物，不加捕收剂或加捕收力弱的捕收剂，都不可能实现浮选。必须添加可以在这些目的矿物吸附，形成表面疏水膜，使目的矿物随泡沫上浮，从而实现目的矿物与非目的矿物的分离。

就氧化矿的浮选而言，所使用的捕收剂种类较多，有阴离子型的、阳离子型、两性型、螯合型的等。目前国内、外，在铁矿和磷矿浮选中用得较为普遍的是阴离子型捕收剂，一般为脂肪酸、脂肪酸的衍生物、脂肪酸的改性物。它们在铁矿浮选中可以作为正浮选捕收剂，也可以作为反浮选捕收剂。一般反浮选比正浮选效果要好。但也存在明显的缺点：使用阴离子捕收剂时，要搭配使用铁矿抑制剂、pH值调整剂、石英活化剂。药剂品种多，相互之间协调困难，并且要加温浮选。

在磷矿浮选中，正浮选和脱镁反浮选用阴离子型捕收，基本上也可以达到浮选分离的目的；但是对于原矿中含长石、云母硅酸盐矿物较高的矿石，传统的药剂已不能满足生产要求。不能使含铝硅酸盐降到满意的程度，往往导致磷精矿中有害杂质Al、Si、Fe含量高。不利于后序磷酸的制取。

而传统的阳离子捕收剂，如十二胺、季胺等也曾试验研究作为铁矿和磷矿反浮脱硅的捕收剂。但是在试验和生产过程上发现，十二胺类药剂在矿浆中细粒较多时，泡沫粘性极强，有时根本无法消泡，它虽对石英、硅酸盐矿物有捕收作用，但因无法消泡、操作困难，无法在工业上实现有效应用。另外，十二胺的选择性分离效果也不尽如意，正浮选精矿品位不高，反浮选泡沫产品即尾矿品位高。

随着我国钢铁工业的快速发展，对铁精矿的需求也在年年增加；而我国优质铁矿资源已经开发差不多了。因此面临着处理贫、细、杂铁矿原矿巨大难题，要开发利用这些劣质矿，浮选技术是一项特别关键的技术。例如，对于赤铁矿，当粒度较粗时，有磁选尚有一定效果；但当粒度细到-40μm时，单靠磁选是无法获得合格精矿，必须要浮选，去除夹带在铁矿中细粒脉石矿物，特别是石英、硅酸盐类，才能提高精矿品位。而采用阳离子捕收剂反浮选铁矿中脉石矿物，符合浮选抑多浮少的原则，再者，若能开发克服传统阳离子捕收剂缺点—泡沫量大、难消散，就可以实现大规模工业应用，从而解决我国钢铁工业的原料供应问题。同样，对低品位磷矿的利用，也期盼有好的阳离子捕收剂可以有效脱除精矿中的长石和硅酸盐类矿物，从而提高精矿品质。所以，研制符合铁矿和磷矿浮选脱硅要求，成分稳定、捕收力强、选择性好的捕收剂具有较大现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：合成一种结构新、成分稳定、有良好捕收力和选择性的阳离子捕收剂，以满足磁铁矿、赤铁矿脱硅和胶磷矿反浮选脱除含铝硅酸盐的实用性要求。同时提供容易操作的制备该捕收剂的生产合成方法。

本发明解决其技术问题须采用的技术方案是：

本发明提供的阳离子捕收剂与现有技术相比，具有以下的主要优点：

1.较易溶于水，分散性好。

2.对硅酸盐矿物、石英、长石等氧化矿，有较强的捕收力和良好的选择性；可以作为铁矿和胶磷矿反浮选去除脉石的有效捕收剂。

3.耐低温，在5℃仍可以正常浮选。

4.与十二胺比较，其泡沫量相对较少、泡沫易消散，有利于实现泡沫产品的精、扫选。

5.与阴离子捕收剂比较，浮选铁矿时药剂制度简单，只需加捕收剂即可，有些也加入少量的抑制剂。

6.由于醚键的存在，生物降解性好，优于十二胺等现用胺类药剂。

7.与十二烷基伯胺比较，有如下优点：捕收性强、选择性好、耐低温，形成的泡沫较脆、易消泡，泡沫产品可以扫选或精选。生物降解性优。

本发明提供的阳离子捕收剂的制备方法具有工艺简单和容易操作等优点。

附图说明

图1是实例1制备捕收剂反浮某赤铁矿流程。

图2是实例2某胶磷矿用该捕收剂脱硅铝反浮流程。

图3是实例3某磁铁矿用该发明的捕收剂反浮选流程。

具体实施方式

本发明提供的矿物浮选用的捕收剂为阳离子捕收剂(烷基多胺醚产品)，主要成分是多烷基多胺醚，烷基碳链长度为C₈～C₁₈，-NH₂个数为1～4个；次要成分是醚和醇，醚特征是芳醚，醇是C₈、C₁₀脂肪醇。

本发明提供的制备上述矿物浮选用的捕收剂的方法是：先将脂肪醇与氢氧化钠或氢氧化钾在无水条件下，加温反应制备醇钠或醇钾，以醇钠或醇钾作催化剂，使丙烯腈与脂肪醇聚合，生成醚腈，使醚腈在非晶态金属催化剂的作用下，加氢反应，冷却放料，再以此中间体为原料与丙烯腈聚合反应，然后再在非晶态催化剂作用下，加氢使腈基变为胺基，经多次聚合加氢，由此获得所述矿物浮选用的捕收剂。

本发明针对不同用途，控制聚合加氢次数；聚合加氢一次得一胺醚，聚合加氢二次得二胺醚，依次类推，获得需要的烷基多胺醚产品。本捕收剂控制在烷基四胺醚以内。

本发明可以采用以下步骤的制备方法：

(1)将一部分的C₈～C₁₈脂肪醇与NaOH或KOH反应，获得醇钠或醇钾催化剂；

(2)以醇钠或醇钾为催化剂，使余下的C₈～C₁₈脂肪醇与丙烯腈在40～50℃范围聚合反应，得到聚合产物；

(3)非晶态金属镍合金催化剂的制备；

(4)将所得的聚合产物投到高压釜中，在非晶态金属镍合金的催化作用下，控制压力2.0～3.0MPa、温度140～180℃，加氢反应2小时，分离得中间产品；

(5)所得的中间产品再经多次与丙烯腈聚合和加氢反应，得到烷基多胺醚；

(6)将烷基多胺醚与芳醚和脂肪醇充分混合，三者质量配比为1∶0.05∶0.05，即得到矿物浮选用的捕收剂产品。

本发明提供的捕收剂用于铁矿反浮脱硅和胶磷矿反浮选脱硅。

下面结合制备方法实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明。

实施例1：用于赤铁矿反浮选的捕收剂

药剂合成经过是：先用10％投料量的C₁₂～C₁₄脂肪醇与投料量3～5％的NaOH反应，反应温度80±5℃、反应时间0.5～1.0小时，由此制得醇钠。以此物质作催化剂，在反应釜内，先加入C₁₂～C₁₄脂肪醇，滴加相同摩尔丙烯腈，控制反应温度40～50℃、反应时间2.5～3.0小时，取样分析聚合反应完成情况，当聚合反应率达95％时，表示反应完成，过滤得聚合物。将聚合物投料到高压釜内，添加非晶态金属合金催化剂，控制反应条件加氢，压力2.0～3.0MPa、温度140～180℃、加氢反应2小时，取样分析成品含量，直到合格再停止反应。然后将此中间产品再与丙烯腈聚合，加氢反应。如此重复2次即可获得需要的烷基多胺醚产品。该捕收剂用于浮选某赤铁矿，采用的流程如图1所示。

当原矿TFe含41.56％左右，可获得浮选指标如表1所示。从表1的试验指标可看出：对含硅酸盐矿物的赤铁矿，本发明捕收剂有良好分选性，可以生产优质铁精矿。

实施例2：用于磷矿反浮脱硅铝的捕收剂

药剂的合成步骤是：先用10％投料量的C₁₀～C₁₄脂肪醇与投料量3～5％的NaOH反应，反应温度80±5℃、反应时间0.5～1.0小时，制得醇钠。以醇钠作催化剂，在反应釜内，先加入C₁₀～C₁₄脂肪醇，滴加相同摩尔数丙烯腈，控制反应温度40～50℃、反应时间2.5～3.0小时，取样分析聚合反应完成情况，当聚合反应率达95％时，停止反应，过滤产物。将清液投料到高压釜内，添加非晶态金属镍合金催化剂，控制反应条件加氢。条件是：压力2.0～3.0MPa、温度140～180℃、加氢反应2小时，取样分析成品含量，直到产品合格停止加氢。然后将此中间产品再与丙烯腈聚合，并进行加氢反应。如此重复2次即可获得需要的烷基多胺醚产品。

该捕收剂浮选胶磷矿的流程如图2、浮选指标如表2所示。

当原矿P₂O₅ 25.07％、MgO 2.70％、SiO₂ 12.82％、Al₂O₃ 2.29％，经双反浮选后，第一段阴离子反浮脱镁，第二段用本发明捕收剂脱硅、铝。获得精矿P₂O₅品位32.96％、回收率91.80％。

实施例3：用于反浮磁铁矿脱硅的捕收剂

药剂合成步骤同实施例2。脂肪醇的配料区间改为C₁₀～C₁₂。

用该捕收剂浮选国内磁铁矿，磁选精矿脱硅。其流程为某磁铁矿脱硅流程见图3、浮选指标见表3所示。

磁铁矿精矿经反浮选流程处理后，很好地实现了脱硅的目标，最终精矿品位TFe 69.22％。

运用实例3合成的捕收剂，反浮选磁铁矿基本不受温度影响，且可以获得铁精矿品位和回收率都满意的选矿结果。

附表

表1    本发明捕收剂浮选某赤铁矿的结果

产品名称	产率/％	TFe品位/％	TFe回收率/％
				精矿尾矿原矿	51.9248.08100.00	67.1214.2641.56	83.5516.45100.00

表2    本发明捕收剂反浮胶磷矿的结果

产品名称	产率/％	P2O5品位/％	P2O5回收率/％
				精矿	68.82	32.96	91.80
尾矿1	14.99	6.08	3.64
				尾矿2	15.19	7.53	4.56
原矿	100.00	25.07	100.00

表3    本发明捕收剂反浮磁铁矿的浮选结果

浮选温度/℃	产品名称	产率/％	TFe品位/％	TFe回收率/％
					25	铁精矿	91.93	69.22	97.90
尾矿	8.07	14.13	2.10
				8		铁精矿	91.65	69.17	97.53
尾矿	8.35	15.20	2.47

Claims (5)

1.一种矿物浮选用的捕收剂，其特征在于：捕收剂为阳离子捕收剂，含有多个烷基、胺基及醚基，烷基碳链长度为C₈～C₁₈，-NH₂个数为1～4个。

2.根据权利要求1所述的矿物浮选用的捕收剂，其特征在于：捕收剂还含有醚和醇，醚特征是芳醚，醇是C₈、C₁₀脂肪醇。

3.一种矿物浮选用的捕收剂的制备方法，其特征在于：先将脂肪醇与氢氧化钠或氢氧化钾在无水条件下，加温反应制备醇钠或醇钾，以醇钠或醇钾作催化剂，使丙烯腈与脂肪醇聚合，生成醚腈，使醚腈在非晶态金属催化剂的作用下，加氢反应，冷却放料，再以此中间体为原料与丙烯腈聚合反应，然后再在非晶态催化剂作用下，加氢使腈基变为胺基，经多次聚合加氢，由此获得所述矿物浮选用的捕收剂，该捕收剂为阳离子捕收剂，含有多个烷基、胺基及醚基，烷基碳链长度为C₈～C₁₈，-NH₂个数为1～4个。

4.根据权利要求3所述的矿物浮选用的捕收剂的制备方法，其特征是具体采用以下步骤的制备方法：

(1)将一部分的C₈～C₁₈脂肪醇与NaOH或KOH反应，获得醇钠或醇钾催化剂；

(2)以醇钠或醇钾为催化剂，使余下的C₈～C₁₈脂肪醇与丙烯腈在40～50℃范围聚合反应，得到聚合产物；

(3)非晶态金属镍合金催化剂的制备；

(4)将所得的聚合产物投到高压釜中，在非晶态金属镍合金的催化作用下，控制压力2.0～3.0MPa、温度140～180℃，加氢反应2小时，分离得中间产品；

(5)所得的中间产品再多次与丙烯腈聚合和加氢反应，得到烷基多胺醚；

(6)将烷基多胺醚与芳醚和脂肪醇充分混合，三者质量配比为1∶0.05∶0.05，即得到矿物浮选用的捕收剂产品。

5.根据权利要求3或4所述的矿物浮选用的捕收剂的制备方法，其特征在于：捕收剂用于铁矿反浮脱硅和胶磷矿反浮选脱硅。

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