CN107520057B - 一种新型阳离子型煤泥浮选捕收剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型阳离子型煤泥浮选捕收剂，以十二胺、柴油和四乙二醇单月桂酸酯为原料，通过超声处理、热酸溶液处理、热处理和减压冷凝等操作得到该新型的低阶煤/氧化煤浮选捕收剂。本发明提供了一种新型阳离子型煤泥浮选捕收剂，特别针对低阶煤/氧化煤及氧化矿物的浮选，在浮选过程中，捕收剂中的阳离子部分会通过静电引力作用优先吸附至矿物颗粒表面，将疏水基团朝向水中；同时捕收剂的非离子烃类油通过极性相互作用在含氧的颗粒表面发生黏附及铺展，从而大大提高了煤泥颗粒的疏水性，气泡得到高效矿化，从而大大提高了回收率。

Description

一种新型阳离子型煤泥浮选捕收剂

技术领域

本发明涉及一种新型阳离子型煤泥浮选捕收剂，属于矿物浮选领域。

背景技术

随着我国经济的快速发展，对煤炭的需求持续上扬，优质的煤炭资源逐步显现枯竭的现象。然而我国目前已经勘探得到大量的低阶煤、氧化煤，这部分煤炭资源的有效利用将会大大缓解我国面临的日益增长的能源威胁。

目前浮选是处理细粒煤泥最主要的手段之一，在常规的浮选过程中，煤泥颗粒在与捕收剂作用后其疏水性得到提高，进而与气泡发生碰撞粘附在气泡上最终成为泡沫精煤，然而对于含泥量高的氧化煤泥，一方面在水溶液环境下细泥会罩盖在低灰颗粒的表面，使得低灰颗粒难以被气泡俘获，造成精煤产率低，同时，高灰细泥容易通过细泥罩盖或者水流夹带的方式进入浮选精煤产品中，污染了浮选精煤，恶化了浮选效果；另一方面，氧化煤泥颗粒由于其表面较厚的水化膜导致其难以与药剂发生黏附，常常需要较高的药耗来保证其回收率，成本较高。因此在常规的浮选手段下，高含泥难选氧化煤泥的分选提质难以保证回收率和产品质量。

发明内容

针对上述现有浮选技术存在的问题及其造成的严重矛盾，本发明提供了一种新型阳离子型煤泥浮选捕收剂，该捕收剂在制取过程中引入了含氧官能团，其能够有效的与煤表面的亲水位点发生极性相互作用，从而大大提高黏附及铺展效率，并且四乙二醇单月桂酸酯四乙二醇单月桂酸酯的加入大大保证了混合物的稳定性。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种新型阳离子型煤泥浮选捕收剂。其制备过程包括以下步骤：

步骤1：首先将十二胺加入到搅拌桶中，准确称取乙醇按照一定的配比置于搅拌桶中，缓慢搅拌直至十二胺完全溶解；

步骤2、将一带有两个出口的锥形瓶用电热套加热，至250度并保持恒温。将柴油用蠕动泵缓缓由锥形瓶的一入口给入锥形瓶中，同时锥形瓶的另外一出口管径外加冷却装置，柴油预热瞬间变成油气并在包裹在出口管径外层的冷却装置作用下冷凝，制成冷凝柴油；

步骤3、将上述步骤2所得到的冷凝柴油加入步骤1的搅拌桶中，继续搅拌20min，得到乳浊液；

步骤4：将步骤3得到的乳浊液缓慢加热至60°并保持恒温的条件下超声处理30min，使乳浊液液滴分布更加趋于均匀；

步骤5：将步骤4所得混合液置于反应釜中密闭静置30min，并迅速升高至5个大气压，30min后缓慢降低压力；然后超声处理30min，同时进行强力搅拌，搅拌转速为2000r/min;

步骤6：将四乙二醇单月桂酸酯按照一定的质量比加入步骤5中所得混合液，同时再次开启搅拌装置，搅拌时间为30min；

步骤7：将质量分数为10%的盐酸水溶液加入该混合液中，搅拌5min；

步骤8：使用HCl/NaOH溶液调节PH至5.0；

步骤9：将步骤8所得混合物冷却至室温，即得浮选捕收剂。

有益效果:本发明提供了一种新型阳离子型煤泥浮选捕收剂，特别针对低阶煤/氧化煤及氧化矿物的浮选，在浮选过程中，捕收剂中的阳离子部分会通过静电引力作用优先吸附至矿物颗粒表面，将疏水基团朝向水中；同时捕收剂的非离子烃类油通过极性相互作用在含氧的颗粒表面发生黏附及铺展，从而大大提高了煤泥颗粒的疏水性，气泡得到高效矿化，从而大大提高了回收率。

具体实施方式

实施例1：称取十二胺、柴油、四乙二醇单月桂酸酯按照2:7:2的质量比，按照如下步骤混合制取：

步骤1：首先将2份十二胺加入到搅拌桶中，准确称取10份乙醇按照一定的配比置于搅拌桶中，缓慢搅拌直至十二胺完全溶解；

步骤2、将一带有两个出口的锥形瓶用电热套加热，至250度并保持恒温，将7份柴油用蠕动泵缓缓由锥形瓶的一入口给入锥形瓶中，同时锥形瓶的另外一出口管径外加冷却装置，柴油预热瞬间变成油气并在包裹在出口管径外层的冷却装置作用下冷凝，制成冷凝柴油；

步骤3、将上述步骤2所得到的冷凝柴油加入搅拌桶中，继续搅拌20min，得到的乳浊液；

步骤4：将步骤2得到的乳浊液缓慢加热至60°并保持恒温的条件下超声处理30min，使乳浊液液滴分布更加趋于均匀；

步骤5：将步骤4所得混合液置于反应釜中密闭静置30min，并迅速升高至5个大气压，30min后缓慢降低压力；然后超声处理30min，同时进行强力搅拌，搅拌转速为2000r/min;

步骤6：将2份四乙二醇单月桂酸酯加入步骤5中所得混合液，同时再次开启搅拌装置，搅拌时间为30min；

步骤7：将质量分数为10%的盐酸水溶液加入该混合液中，搅拌5min；

步骤8：使用HCl/NaOH溶液调节PH至5.0；

步骤9：将步骤8所得混合物冷却至室温，即得浮选捕收剂。

实施例2：按照2:7:1称取十二胺、柴油和四乙二醇单月桂酸酯，按照实施例1所述步骤，制取所述浮选捕收剂。

实施例3：按照2:5:3称取十二胺、柴油和四乙二醇单月桂酸酯，按照实施例1所述步骤，制取所述浮选捕收剂。

实施例4：按照2:4:4称取十二胺、柴油和四乙二醇单月桂酸酯，按照实施例1所述步骤，制取所述浮选捕收剂。

实施例5：按照3:6:1称取十二胺、柴油和四乙二醇单月桂酸酯，按照实施例1所述步骤，制取所述浮选捕收剂。

实施例6：按照3:5:2称取十二胺、柴油和四乙二醇单月桂酸酯，按照实施例1所述步骤，制取所述浮选捕收剂。

实施例7：按照3:4:3称取十二胺、柴油和四乙二醇单月桂酸酯，按照实施例1所述步骤，制取所述浮选捕收剂。

实施例8：按照1:6:3称取十二胺、柴油和四乙二醇单月桂酸酯，按照实施例1所述步骤，制取所述浮选捕收剂。

实施例9：按照1:7:2称取十二胺、柴油和四乙二醇单月桂酸酯，按照实施例1所述步骤，制取所述浮选捕收剂。

实施例10

实施例1：称取十二胺、柴油、四乙二醇单月桂酸酯按照2:7:2的质量比，按照如下步骤混合制取：

步骤1：首先将2份十二胺加入到搅拌桶中，准确称取10份乙醇按照一定的配比置于搅拌桶中，缓慢搅拌直至十二胺完全溶解；

步骤2、将一带有两个出口的锥形瓶用电热套加热，至250度并保持恒温，将7份柴油用蠕动泵缓缓由锥形瓶的一入口给入锥形瓶中，同时锥形瓶的另外一出口管径外加冷却装置，柴油预热瞬间变成油气并在包裹在出口管径外层的冷却装置作用下冷凝，制成冷凝柴油；

步骤3、将上述步骤2所得到的冷凝柴油加入搅拌桶中，继续搅拌20min，得到的乳浊液；

步骤4：将步骤2得到的乳浊液缓慢加热至60°并保持恒温的条件下超声处理30min，使乳浊液液滴分布更加趋于均匀；

步骤5：将步骤4所得混合液置于反应釜中密闭静置30min，并迅速升高至5个大气压，30min后缓慢降低压力；然后超声处理30min，加入0.8份乳酸-Al-KIT1-硼化膨润土活性材料，同时进行强力搅拌，搅拌转速为2000r/min;

步骤6：将2份四乙二醇单月桂酸酯加入步骤5中所得混合液，同时再次开启搅拌装置，搅拌时间为30min；

步骤7：将质量分数为10%的盐酸水溶液加入该混合液中，搅拌5min；

步骤8：使用HCl/NaOH溶液调节PH至5.0；

步骤9：将步骤8所得混合物冷却至室温，即得浮选捕收剂。

其中上述乳酸-Al-KIT1-硼化膨润土活性材料制备方法如下：

首先制备Al-KIT1粉末：

步骤1、首先将硅酸铝和十六烷基三甲基溴化铵,乙二胺四乙酸钠在超声波震荡下100℃油浴超声3h除杂;

步骤2、将5份硅酸铝,1份乙二胺四乙酸钠和1份十六烷基三甲基溴化铵加入到20份去离子水中磁力搅拌油浴加热100℃3h;

步骤3、然后在经过微波处理2h;

步骤4、将上述溶液通过引流器倒入聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，然后将反应釜放入到高压反应釜里于373K恒温24h后冷却,用2mol/L的氢氧化钠调节混合物的pH为10.5～11.0,恒温2次晶化；

步骤5、取出晶化物后用蒸馏水反复洗涤至滤液的pH为7,自然晾干,然后在813K、N2气氛中焙烧1h,再于空气中焙烧10h，得Al-KIT1粉末；

然后制备乳酸-Al-KIT1-硼化膨润土活性材料

步骤1、将20份硝酸硼、30份钠基膨润土溶于100份水中得到混合盐溶液,将6份氢氧化钠和4份碳酸钠溶于50份中，配制成混合碱溶液，将混合碱溶液缓慢滴加到剧烈搅拌的混合盐溶液中，当混合盐完全沉淀后停止滴加混合碱溶液，取底部沉淀物在70℃下搅拌晶化24h后水洗过滤，干燥得到硼化膨润土材料；

步骤2、将上述硼化膨润土材料与15份Al-KIT粉末、20份盐酸混合充分反应后蒸发过量盐酸，加入过量水，再加入氨水至稀土完全沉淀，过滤，水洗至无氯离子，加入离子水，得到悬浮液，加热至60℃后边搅拌边加入乳酸水溶液保温反应5h，蒸发过量水析出产物过滤干燥得到乳酸-Al-KIT1-硼化膨润土材料。

对照例1：称取柴油和四乙二醇单月桂酸酯按照实施例1的质量比，不添加十二胺，其余步骤同实施例1；

对照例2：称取十二胺和四乙二醇单月桂酸酯按照实施例1的质量比，不添加柴油，其余步骤同实施例1；

对照例3：称取十二胺和柴油按照实施例1的质量比，不添加四乙二醇单月桂酸酯，其余步骤同实施例1；

对照例4：称取十二胺、柴油和四乙二醇单月桂酸酯按照实施例1的质量比，柴油不闪蒸处理，其余步骤同实施例1；

实验测试：

浮选测试：准确称取80g弱粘煤煤泥，置于1L的挂槽浮选机中进行浮选实验，充气速率为0.15m³/h，叶轮转速为1600r/min，，调浆3min和1min后分别加入捕收剂、起泡剂，捕收剂、起泡剂用量分别为600g/t和230g/t，15s后充气刮泡，刮泡时间为3min，分析精煤产率和灰分。

实验结果表明：对比上述得到的实验结果发现，实施例1-9可以看出，实施例1得到的捕收剂效果最好，说明该原料配比和处理工艺最有利，即更好的捕收性能。改变原料配比，相同工艺条件下制得的捕收剂捕收性都有所降低，相应的，实施例1得到的捕收剂剂在浮选中精矿产率最高，灰分也最低，实施例2-9及对照例所得精矿产率和回收率均低于实施例1，说明在实施例1获得的捕收剂有最佳的捕收性能。另外对照例1、2和3、4的不同浮选结果说明了十二胺、柴油的加入对该浮选捕收剂的捕收性能均有有重大的影响，而四乙二醇单月桂酸酯和柴油的闪蒸处理对该捕收剂的性能也起着一定的作用。

实施例1和10可以看出，加入了乳酸-Al-KIT1-硼化膨润土活性材料后，制备得到的浮选捕收剂其捕收性能得到大幅度的提高。

Claims (1)

1.一种新型阳离子型煤泥浮选捕收剂，其特征在于，所述的煤泥浮选捕收剂制备方法如下：

步骤1：首先将2份十二胺加入到搅拌桶中，准确称取10份乙醇按照一定的配比置于搅拌桶中，缓慢搅拌直至十二胺完全溶解；

步骤2、将一带有两个出口的锥形瓶用电热套加热，至250度并保持恒温，将7份柴油用蠕动泵缓缓由锥形瓶的一入口给入锥形瓶中，同时锥形瓶的另外一出口管径外加冷却装置，柴油预热瞬间变成油气并在包裹在出口管径外层的冷却装置作用下冷凝，制成冷凝柴油；

步骤3、将上述步骤2所得到的冷凝柴油加入搅拌桶中，继续搅拌20min，得到的乳浊液；步骤4：将步骤3得到的乳浊液缓慢加热至60°并保持恒温的条件下超声处理30min，使乳浊液液滴分布更加趋于均匀；

步骤5：将步骤4所得混合液置于反应釜中密闭静置30min，并迅速升高至5个大气压，30min后缓慢降低压力；然后超声处理30min，加入0.8份乳酸-Al-KIT1-硼化膨润土活性材料，同时进行强力搅拌，搅拌转速为2000r/min;

步骤6：将2份四乙二醇单月桂酸酯加入步骤5中所得混合液，同时再次开启搅拌装置，搅拌时间为30min；

步骤7：将质量分数为10%的盐酸水溶液加入该混合液中，搅拌5min；

步骤8：使用HCl/NaOH溶液调节PH至5.0；

步骤9：将步骤8所得混合液冷却至室温，即得浮选捕收剂；

所述乳酸-Al-KIT1-硼化膨润土活性材料制备方法如下：

首先制备Al-KIT1粉末，方法如下：步骤1、首先将硅酸铝和十六烷基三甲基溴化铵,乙二胺四乙酸钠在超声波震荡下100℃油浴超声3h除杂;

步骤2、将5份硅酸铝,1份乙二胺四乙酸钠和1份十六烷基三甲基溴化铵加入到20份去离子水中磁力搅拌油浴加热100℃3h;

步骤3、然后再经过微波处理2h;

步骤4、将上述溶液通过引流器倒入聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，然后将反应釜放入到高压反应釜里于373K恒温24h后冷却,用2mol/L的氢氧化钠调节混合物的pH为10.5～11.0,恒温2次晶化；

步骤5、取出晶化物后用蒸馏水反复洗涤至滤液的pH为7,自然晾干,然后在813K、N2气氛中焙烧1h,再于空气中焙烧10h，得Al-KIT1粉末；

然后制备乳酸-Al-KIT1-硼化膨润土活性材料：方法如下：步骤1、将20份硝酸硼、30份钠基膨润土溶于100份水中得到混合盐溶液,将6份氢氧化钠和4份碳酸钠溶于50份水中，配制成混合碱溶液，将混合碱溶液缓慢滴加到剧烈搅拌的混合盐溶液中，当混合盐完全沉淀后停止滴加混合碱溶液，取底部沉淀物在70℃下搅拌晶化24h后水洗过滤，干燥得到硼化膨润土材料；

步骤2、将上述硼化膨润土材料与15份Al-KIT粉末、20份盐酸混合充分反应后蒸发过量盐酸，加入过量水，再加入氨水至稀土完全沉淀，过滤，水洗至无氯离子，加入离子水，得到悬浮液，加热至60℃后边搅拌边加入乳酸水溶液保温反应5h，蒸发过量水析出产物过滤干燥得到乳酸-Al-KIT1-硼化膨润土材料。