CN102776358B

CN102776358B - 一种脱磷剂及其制备方法

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Publication number: CN102776358B
Application number: CN2012103010218A
Authority: CN
Inventors: 邵金堤; 梅丹宇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-08-22
Filing date: 2012-08-22
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2032-08-22
Also published as: CN102776358A

Abstract

本发明公开了一种脱磷剂及其制备方法以及用途。本发明的脱磷剂包括:油脂;长链脂肪酸盐、长链脂肪酸或者二者的组合;其中，按重量百分比计，油脂与长链脂肪酸盐、长链脂肪酸或者二者的组合之间的比例为2:1～2:5。本发明的脱磷剂的用量仅为矿石量的0.2～0.45%，可有效去除赤铁矿中的磷，处理过程中不造成铁成分的损失，处理后的矿粉中的铁含量为60～64%，脱磷率达到70～85%，磷含量小于等于0.4%；同时还可以去除其中的二氧化硅。同时，本发明的脱磷剂不是通过对油脂的水解得到，而是通过物理方法对各组分进行配比以及乳化得到，制备的脱磷剂的成分以及成分的含量都可以准确控制，从而保证了脱磷剂的应用效果，同时还缩短了制备的时间，简化了制备工艺过程。

Description

一种脱磷剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及脱磷剂，尤其涉及一种脱磷剂及其制备方法及其用途。

背景技术

赤铁矿的化学成分为Fe2O3，晶体属三方晶系的氧化物矿物。赤铁矿是自然界分布极广的铁矿物，是重要的炼铁原料，也可用作红色颜料。多数重要的赤铁矿矿床是变质形成的，也有一些赤铁矿是热液形成的，或大型水盆地中风化和胶体沉淀形成的。高磷铁矿是赤铁矿的一种，富含磷元素。磷是钢铁冶炼过程中主要的有害元素之一，主要是因为磷进入金属中，使钢材在冷却过程中变脆，从而严重影响了生铁和钢的质量。由高磷铁矿直接生产的铁矿产品不能满足钢铁工业的技术指标，而传统的赤铁矿脱磷技术由于受设备、效果、成本等条件限制，也难以在实际生产中解决脱磷这一重要问题。自上世纪五六十年代发现至今，人们一直在探索技术上可靠、经济上合理的工艺方法，以将赤铁矿中的磷含量降低到一定程度，提高矿石品位(铁含量:55％～75％，磷含量:0.2％～0.4％)，使得赤铁矿可以作为高炉炼铁的原料。

目前，高磷铁矿石的脱磷方法主要有选矿法、化学法、微生物法及冶炼法。比如采用物理方法即增加磨矿细度再经强磁分离，或用化学浮选捕收剂细粒脱磷，或是改善高炉内化学反应脱磷，或是采用氧化亚铁硫杆菌生物浸出脱磷，或在炼铁后炉外脱磷等，这些脱磷技术还处于探索阶段，而且在设备、成本、能源、投资、效率、环保等方面都存在许多问题。酸法脱磷也是目前被广泛采用的一种脱磷技术，该技术可以使用不同种类的酸对铁矿石进行处理，以将其所含的磷溶出。但是酸是比较强烈的溶解剂，由于铁矿粉颗粒较小，而且为氧化物，对酸类反应敏感，在酸溶剂溶胶过程中铁成分同时也会被溶解，从而造成了铁成分的流失。显然，酸法脱磷并不能达到去硅除磷同时保留铁成分的目的;并且，用酸处理还产生大量的工业废水，长期以来，我国赤铁矿选矿工业一直普遍存在着耗水量大，废水量多，废水污染严重的问题。

在发明专利CN101078048A中公开了一种用于赤铁矿选矿的脱磷剂及其制备方法。该发明的脱磷剂包括有油脂(50～90％)、脂肪酸盐(以C18硬脂酸钠计)(4～20％)以及游离有机酸(2～15％)。该发明中脱磷剂的制备方法为用含脂肪酶的微生物进行处理，用脂肪酶进行处理，用酸进行处理，或者用碱进行处理，即利用酸、碱、脂肪酶或者含脂肪酶的微生物对油脂进行水解，从而得到脂肪酸盐和游离有机酸。但是上述方法所得到的脱磷剂中的各项成分以及成分的含量都难以精确的控制，脱磷剂的应用效果也难以准确的把握。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于赤铁矿脱磷的脱磷剂。本发明的脱磷剂包括油脂以及长链脂肪酸盐、长链脂肪酸或者二者的组合，且油脂与长链脂肪酸盐、长链脂肪酸或者二者的组合之间的比例为2:1～2:5。上述脱磷剂可以有效去除赤铁矿中的磷，处理过程中不造成铁成分的损失，处理后的矿粉中的铁含量为60～64％，脱磷率达到70～85％，磷含量小于等于0.4％;同时还可以去除其中的二氧化硅。

本发明的目的在于提供一种脱磷剂的制备方法。本发明的脱磷剂不是通过对油脂的水解得到，而是通过物理方法对各组分进行配比以及乳化得到，制备的脱磷剂的成分以及成分的含量都可以准确控制，从而保证了脱磷剂的应用效果，同时还缩短了制备的时间，简化了制备工艺过程。

本发明提供的技术方案为:

一种脱磷剂，包括:

油脂;

长链脂肪酸盐、长链脂肪酸或者二者的组合;

其中，按重量百分比计，长链脂肪酸盐、长链脂肪酸或者二者的组合与油脂之间的比例为2:5～2:1。

优选的是，所述的脱磷剂中，长链脂肪酸盐、长链脂肪酸或者二者的组合与油脂之间的比例为2:3～8:7。

优选的是，所述的脱磷剂中，长链脂肪酸盐为碳原子数在12～20之间的长链脂肪酸盐，长链脂肪酸为碳原子数在12～20之间的长链脂肪酸。

优选的是，所述的脱磷剂，还包括:

发泡剂;

其中，按重量百分比计，长链脂肪酸盐、长链脂肪酸或者二者的组合与油脂以及发泡剂之间的比例为2:5:1～20:10:1。

制备所述的脱磷剂的方法，将长链脂肪酸盐、长链脂肪酸或者二者的组合以及油脂混合后，经过乳化处理。

优选的是，制备所述的脱磷剂的方法中，所述油脂包括动物油脂、植物油脂、回收的食用油和回收的工业用油中的一种或者几种，其中，植物油脂的来源选自大豆、棉籽、花生、棕榈、椰子、菜籽、玉米、葵花籽、橄榄、葡萄籽、核桃和它们的组合，动物油脂的来源选自猪、牛、羊、鸡种它们的组合。

优选的是，所述的方法中，包括以下步骤:

步骤一、将溶剂加热，向溶剂中加入长链脂肪酸盐、长链脂肪酸或者二者的组合;

步骤二、调节步骤一得到的溶液的pH值至8～9;

步骤三、向步骤二得到的溶液内加入油脂，乳化。

所述的脱磷剂的用途，所述脱磷剂以赤铁矿石的重量的0.2～0.45％的比例加入至赤铁矿矿石，进行脱磷处理。

优选的是，所述的脱磷剂的用途中，所述脱磷剂还用于脱除赤铁矿中的二氧化硅。

本发明具有以下有益效果:

(1)本发明的脱磷剂包括油脂以及长链脂肪酸盐、长链脂肪酸或者二者的组合，上述脱磷剂可以有效去除赤铁矿中的磷，处理过程中不造成铁成分的损失，处理后的矿粉中的铁含量为60～64％，脱磷率达到70～85％，磷含量小于等于0.3％；如在脱磷处理后，再进行选矿，则脱磷率可以达到85％以上。同时还可以去除其中的二氧化硅，经过选矿，硅的分选率大于等于60％。

(2)本发明的脱磷剂不是通过对油脂的水解得到，而是通过物理方法对各组分进行配比以及乳化得到，制备的脱磷剂的成分以及成分的含量都可以准确控制，从而保证了脱磷剂的应用效果，同时还缩短了制备的时间，简化了制备工艺过程。

(3)本发明的脱磷剂以与所处理的赤铁矿矿石重量的0.2～0.45％添加，就可以取得良好的除磷效果，具有良好的处理能力。

(4)本发明的脱磷剂可以采用植物油脂、动物油脂、回收的食用油或者工业用油的一种或者几种，尤其是可以采用回收的食用油和工业用油，从而实现了对资源的再利用，解决了食品工业和制革工业的废物处理问题，且也保证了本发明的成本低廉。

(5)本发明避免了传统的选矿工艺中大量使用无机酸碱，不会造成环境污染。

(6)利用本发明的脱磷剂处理后，得到的选矿废物可以作为农业肥料利用。

具体实施方式

下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本发明提供一种脱磷剂，包括:油脂;长链脂肪酸盐、长链脂肪酸或者二者的组合;其中，按重量百分比计，长链脂肪酸盐、长链脂肪酸或者二者的组合与油脂之间的比例为2:5～2:1。

所述的脱磷剂中，长链脂肪酸盐、长链脂肪酸或者二者的组合与油脂之间的比例为2:3～8:7。

所述的脱磷剂中，长链脂肪酸盐为碳原子数在12～20之间的长链脂肪酸盐，长链脂肪酸为碳原子数在12～20之间的长链脂肪酸。

所述的脱磷剂，还包括:发泡剂;其中，按重量百分比计，长链脂肪酸盐、长链脂肪酸或者二者的组合与油脂以及发泡剂之间的比例为2:5:1～20:10:1。

制备所述的脱磷剂的方法中，所述油脂包括动物油脂、植物油脂、回收的食用油和回收的工业用油中的一种或者几种，其中，植物油脂的来源选自大豆、棉籽、花生、棕榈、椰子、菜籽、玉米、葵花籽、橄榄、葡萄籽、核桃和它们的组合，动物油脂的来源选自猪、牛、羊、鸡和它们的组合。

所述的方法中，包括以下步骤:

步骤二、调节步骤一得到的溶液的pH值至8～9;

步骤三、向步骤二得到的溶液内加入油脂，乳化。

所述的脱磷剂的用途，所述脱磷剂以赤铁矿石的重量的0.2～0.4％的比例加入至赤铁矿矿石，进行脱磷处理。

所述的脱磷剂的用途中，所述脱磷剂还用于脱除赤铁矿中的二氧化硅。

赤铁矿中的Fe、P、Ca、Mg、Si等各种成矿物质在高温热熔状态下会结合形成胶体，因此在赤铁矿矿石中，上述各种成矿物质实际是以胶体的形式存在的。

酸是一种比较强烈的溶解剂，酸的种类较多，不同种类的酸及其用量都会直接影响到胶体的大小、溶胶粘度以及溶胶的流变性等性能。当加入适量的酸或者碱时，H⁺或OH^-吸附在胶体粒子的表面形成双电子层，并引起粒子之间产生排斥作用，当排斥力大于粒子之间吸引力时，团聚的胶体粒子就会分散成小粒子。但是在上述破胶的过程中，对于大多数种类的酸而言，由于赤铁矿中的铁矿粉颗粒较小，而且为氧化物，容易与酸发生反应，从而导致铁成分的流失。

研究发现，长链脂肪酸或者长链脂肪酸盐可以与胶体中的Ca²⁺、Mg²⁺结合，生成钙镁脂肪酸盐，导致Ca²⁺、Mg²⁺从胶体中脱离，从而破坏了胶体体系的平衡，当胶体体系被破坏，胶体内的

就会被释放出来，从而实现了

与Fe₂O₃的分离;同时上述过程中，SiO₂也会得到释放。在一定范围内，长链脂肪酸或者长链脂肪酸盐的浓度与

被释放的效果成正比。长链脂肪酸指的是碳原子数大于12的脂肪酸;对于碳原子数更少的脂肪酸或者其他的游离的有机酸，当其碳链较短时，无法起到破坏胶体的作用。

因此，本发明的脱磷剂包括有油脂以及长链脂肪酸、长链脂肪酸盐或者二者的组合，其中，油脂的含量为30～50％，长链脂肪酸、长链脂肪酸盐或者二者的组合的含量为20～60％；并且，优选的是，油脂的含量在35～45％，长链脂肪酸、长链脂肪酸盐或者二者的组合的含量在30～40％。

本发明中的长链脂肪酸优选的是碳原子数12～20的脂肪酸;且本发明的长链脂肪酸可以是游离的长链脂肪酸，如棕榈酸、硬脂酸、油酸以及亚油酸等。长链脂肪酸盐优选的是碳原子数12～20的脂肪酸;且本发明的长链脂肪酸盐可以是游离的长链脂肪酸盐，如棕榈酸盐、硬脂酸盐、油酸盐以及亚油酸盐等。在本发明中，使用长链脂肪酸、或者长链脂肪酸盐、或者由二者以任意比例所组成的组合都可以。

油脂的作用在于吸附钙镁脂肪酸盐，以便将钙镁脂肪酸盐除去。油脂包括动物油脂、植物油脂、回收的食用油以及回收的工业用油中的一种或者几种。其中，植物油脂的来源选自大豆、棉籽、花生、棕榈、椰子、菜籽、玉米、葵花籽、橄榄、葡萄籽、核桃和它们的组合，且优选大豆、棉籽、油菜、花生以及它们的组合。动物油脂选自猪、牛、羊、鸡和它们的组合，且优选牛、羊以及它们的组合。回收的食用油的来源的包括食品工业和餐饮业废弃物回收油脂。回收的工业用油的来源包括皮革鞣制前处理工序产生的油脂。

在脱磷的过程中油脂在搅拌的作用下会形成泡沫，并对钙镁脂肪酸盐产生吸附作用，发泡剂的作用就在于，促进上述油脂形成泡沫的过程，以改善对钙镁脂肪酸盐的去除效果。发泡剂可以是表面活性剂，如十二烷基苯磺酸钠、季铵化物、氨基酸型表面活性剂、甜菜碱型表面活性剂、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦(司盘)、聚山梨酯(吐温)等，且优选改性烷基糖苷(APG)类表面活性剂，如烷基糖苷(APG-C08/10)。在不使用发泡剂的情况下，还可以通过提高搅拌速度来达到上述目的。

以下给出本发明的实施例。

实施例一

本实施例中取长链脂肪酸盐20千克、发泡剂10千克以及油脂50千克用于制备脱磷剂。

首先向生物反应器内加入2％工业食盐水100L，加热升温至90℃，缓慢加入长链脂肪酸盐搅拌混合均匀，加入碳酸钠调节pH值至8.0;然后在搅拌下加入油脂，加90℃水至总量190L充分乳化;充分乳化;然后降温至55℃左右，加入发泡剂烷基糖苷(APG-C08/10)10千克，缓慢搅拌至均匀。对上述溶液进行冷却，凝固，即得膏状脱磷剂，其中，膏状脱磷剂中含有长链脂肪酸盐含量为10±1％，油脂的含量为25±1％，此时，膏状脱磷剂内还含有水分。

实施例二

本实施例中取长链脂肪酸盐60千克、油脂30千克用于制备脱磷剂。

首先向生物反应器内加入2％工业食盐水100L，加热升温至90℃，缓慢加入长链脂肪酸盐搅拌混合均匀，加入碳酸钠调节pH值至8.5;然后在搅拌下加入油脂，加90℃水至总量200L充分乳化;然后降温至55℃左右，即得膏状脱磷剂(该膏状脱磷剂中含有水分)。对上述膏状脱磷剂进行组分含量的测定:长链脂肪酸盐含量(以C18硬脂酸钠计)为30±1％、油脂含量达15±1％。

实施例三

本实施例中取长链脂肪酸30千克以及油脂45千克用于制备脱磷剂。

首先向生物反应器内加入2％工业食盐水100L，加热升温至90℃，缓慢加入长链脂肪酸搅拌混合均匀，加入碳酸钠调节pH值至8.5;然后在搅拌下加入油脂，加90℃水至总量195L充分乳化;然后降温至55℃左右，缓慢搅拌至均匀。对上述溶液进行冷却，凝固，即得膏状脱磷剂，其中，膏状脱磷剂中含有长链脂肪酸盐的含量为30±1％，油脂的含量为45±1％，此时，膏状脱磷剂内还含有水分。在加入长链脂肪酸的过程中，通过加入碳酸钠调节溶液的pH值偏碱性，使得长链脂肪酸以长链脂肪盐的形式存在于溶液中，所最终得到的膏状脱磷剂中也体现为长链脂肪酸盐的形式。

实施例四

本实施例中取长链脂肪酸40千克以及油脂35千克用于制备脱磷剂。

首先向生物反应器内加入2％工业食盐水100L，加热升温至90℃，缓慢加入长链脂肪酸搅拌混合均匀，加入碳酸钠调节pH值至8.5;然后在搅拌下加入油脂，加90℃水至总量195L充分乳化;充分乳化;然后降温至55℃左右，加入发泡剂烷基糖苷(APG-C08/10)10千克，缓慢搅拌至均匀。对上述溶液进行冷却，凝固，即得膏状脱磷剂，其中，膏状脱磷剂中含有长链脂肪酸盐的含量为25±1％，油脂的含量为22±1％，此时，膏状脱磷剂内还含有水分。

上述实施例中，对膏状脱磷剂中长链脂肪酸盐、长链脂肪酸或者二者的组合以及油脂的测定(该测定是在冷却、凝固成膏后进行)，是通过以下方法得到的:

油脂含量的测定:按国标植物油脂测定方法进行;

长链脂肪酸的测定:提取油脂，并在三氟化硼存在下，进行甘油脂的皂化和游离脂肪酸的酯化，然后进气相色谱仪，用面积归一化法测其组成。

长链脂肪酸盐的测定:按国标方法，以C18硬脂酸钠计量。

本发明的脱磷剂在对赤铁矿矿石进行脱磷处理的工艺过程如下:

步骤一、对赤铁矿矿石进行预先粉碎，矿石颗粒的粒度在180～200目；

步骤二、对矿石颗粒进行高频均化，并将矿石颗粒置于洗矿槽内;

步骤三、将脱磷剂加热熔化后，以赤铁矿矿石重量的0.2～0.4％的比例连续注入洗矿槽内，搅拌，使脱磷剂与矿石颗粒发生溶胶反应以及吸附作用。

在对赤铁矿矿石进行脱磷处理之后，还需要做进一步的选矿处理，选矿处理完成后，分析所得精矿粉的成分。以下实施例中选矿处理的过程为，首先用SLON立环脉动高梯度磁选机对经过脱磷处理的矿石进行不同规格反复磁选，再通过改装式的双波摇床扫选，得到精矿粉。但是本发明的脱磷剂在应用过程中并不仅限于以下实施例中给出的选矿工艺。

实施例五实施例一制备的脱磷剂的应用效果

矿石来源:江西省吉安地区赤铁矿2000吨，其中含铁40.86～42.72％，含磷1.12～1.58％，硅13.1～22.7％，铝1.97～3.26％。矿石预先粉碎。利用脱磷剂进行处理，该实施例中的脱磷剂为实施例一中的脱磷剂，脱磷剂的用量为赤铁矿矿石的重量的0.3％。脱磷处理后，再用SLON立环脉动高梯度磁选机对经过脱磷处理的矿石进行不同规格反复磁选，最后通过改装式的双波摇床扫选，得到的精矿粉是1002吨，其中含铁是60.28～64.36％，磷是0.078～0.17％，硅是3.1～4.62％，铝是0.04～0.29％，尾矿是988吨，尾矿平均含铁是20.98％。尾矿粉满足水泥厂辅料的要求。

实施例六实施例二制备的脱磷剂的应用效果

矿石来源:江西省吉安地区赤铁矿2000吨，其中含铁40.86～42.72％，含磷1.12～1.58％，硅13.1～22.7％，铝1.97～3.26％。矿石预先粉碎。利用脱磷剂进行处理，该实施例中的脱磷剂为实施例二中的脱磷剂，脱磷剂的用量为赤铁矿矿石的重量的0.45％。脱磷处理完成后，再用SLON立环脉动高梯度磁选机对经过脱磷处理的矿石进行不同规格反复磁选，最后通过改装式的双波摇床扫选，得到的精矿粉是986吨，其中含铁是60.2～63.6％，磷是0.09～0.18％，硅是3.5～4.8％，铝是0.05～0.30％，尾矿是1003吨，尾矿平均含铁是21.68％。尾矿粉满足水泥厂辅料的要求。

实施例七实施例三制备的脱磷剂的应用效果

矿石来源:湖南省石门县赤铁矿原矿2000吨，其中含铁40.3～42.86％，磷0.92～1.63％，硅14～23.7％，铝2.1～3.47％。矿石预先粉碎。利用脱磷剂进行处理，该实施例中的脱磷剂为实施例三中的脱磷剂，脱磷剂的用量为赤铁矿矿石的重量的0.25％。脱磷处理完成后，再用SLON立环脉动高梯度磁选机对经过脱磷处理的矿石进行不同规格反复磁选，最后通过改装式的双波摇床扫选，得到的精矿粉是1006吨，其中含铁是60.60～64.65％，磷是0.07～0.12％，硅是3～6％，铝是0.06～0.30％，尾矿是992吨，其中含铁是20.80％，符合水泥厂要求含氧化铁20％以上。

实施例八实施例四制备的脱磷剂的应用效果

矿石来源:湖南省石门县赤铁矿原矿2000吨，其中含铁40.3～42.86％，磷0.92～1.63％，硅14～23.7％，铝2.1～3.47％。矿石预先粉碎。利用脱磷剂进行处理，该实施例中的脱磷剂为实施例四中的脱磷剂，脱磷剂的用量为赤铁矿矿石的重量的0.4％。脱磷处理完成后，再用SLON立环脉动高梯度磁选机对经过脱磷处理的矿石进行不同规格反复磁选，最后通过改装式的双波摇床扫选，得到的精矿粉是1012吨，其中含铁是61.32～65.25％，磷是0.04～0.09％，硅是4～7％，铝是0.05～0.46％，尾矿是977吨，其中含铁是21.22％，符合水泥厂要求含氧化铁20％以上。

上述实施例的试验结果表明:磷分解剔除率达到54％一60％，磷含量已控制在0.3％的标准以下;硅分选率达到60％以上，铁品位富集增加18％以上。生产出的精赤铁矿矿粉铁品位可以达到65％，磷含量0.2～0.24％，其指标均达到钢铁工业原料的TFe:二级(≥62％);P:II级标准(0.20-0.40％)。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims

1.一种脱磷剂，其特征在于，包括:

油脂;

长链脂肪酸盐或者长链脂肪酸;

其中，按重量百分比计，长链脂肪酸盐或者长链脂肪酸与油脂之间的比例为2:5～2:1。

2.如权利要求1所述的脱磷剂，其特征在于，长链脂肪酸盐或者长链脂肪酸与油脂之间的比例为2:3～8:7。

3.如权利要求1或2所述的脱磷剂，其特征在于，长链脂肪酸盐为碳原子数在12～20之间的长链脂肪酸盐，长链脂肪酸为碳原子数在12～20之间的长链脂肪酸。

4.如权利要求1所述的脱磷剂，其特征在于，还包括:

发泡剂;

其中，按重量百分比计，长链脂肪酸盐或者长链脂肪酸与油脂以及发泡剂之间的比例为2:5:1～20:10:1。

5.一种脱磷剂的制备方法，其特征在于，将长链脂肪酸盐、长链脂肪酸或者二者的组合以及油脂混合后，经过乳化处理，得到脱磷剂;

所述脱磷剂包括:

油脂;

长链脂肪酸盐、长链脂肪酸或者二者的组合;

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述油脂包括动物油脂、植物油脂、回收的食用油和回收的工业用油中的一种或者几种，其中，植物油脂的来源选自大豆、棉籽、花生、棕榈、椰子、菜籽、玉米、葵花籽、橄榄、葡萄籽、核桃和它们的组合，动物油脂的来源选自猪、牛、羊、鸡和它们的组合。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，包括以下步骤:

步骤一、将2%工业食盐水加热，向2%工业食盐水中加入长链脂肪酸盐、长链脂肪酸或者二者的组合;

步骤二、调节步骤一得到的溶液的pH值至8～9;

步骤三、向步骤二得到的溶液内加入油脂，乳化。