CN108435433A - 一种羟基磺基硬脂酸皂捕收剂及其制备方法 - Google Patents

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周红
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Abstract

本发明涉及一种羟基磺基硬脂酸皂捕收剂及其制备方法，所述羟基磺基硬脂酸皂捕收剂的结构式为：所述C8H17为直链八碳烷基。本发明提供的捕收剂与现有的捕收剂相比，对白云石具有高效的选择性，载矿能力强，药剂用量在1.32～1.56kg/t胶磷矿，泡沫流动性好，刮泡时间约5～8min，消泡时间约3～5min，具有良好的捕收性能，原料易得，选矿成本低，而且在常温和低温下溶解性好，适用于胶磷矿浮选领域。

Description

一种羟基磺基硬脂酸皂捕收剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种捕收剂，具体涉及一种羟基磺基硬脂酸皂捕收剂及其制备方法。
背景技术
胶磷矿是磷肥和磷酸盐的基础原料，对农业生产和粮食安全具有十分重要的作用。我国的磷矿“丰而不富”，目前采出胶磷矿的品位一般在17～18％P2O5。而直接加工生产磷肥和磷酸盐的磷矿的品位必须大于28％P2O5，因此这些采出的胶磷矿必须经过浮选富集后才能加工利用。而且，这些胶磷矿中胶磷矿和白云石嵌壤关系复杂，要求磨矿细度高，选矿生产成本大幅度增加，近年来浮选药剂的研制主要集中于亲水端的多官能团化，而目前常用的脂肪酸类捕收剂泡沫流动性不好导致分选效率低，且选择性差、水溶性差、低温易凝结形成胶体，造成管道堵塞，选矿药剂无法输送，不能满足这类胶磷矿的选矿要求。因此，研究分选效率高、泡沫流动性好、常温及低温水溶性好且无环境污染的新型捕收剂具有重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种新型的羟基磺基硬脂酸皂捕收剂及其制备方法，该捕收剂常温及低温水溶性好，泡沫流动性好，选择性高，可在酸性条件下对胶磷矿反选脱镁，原料易得，制备工艺简单易行。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种羟基磺基硬脂酸皂捕收剂，所述羟基磺基硬脂酸皂捕收剂的结构式为：
所述C8H17为直链八碳烷基。
本发明还提供上述羟基磺基硬脂酸皂捕收剂的制备方法，具体步骤如下：
1)制备环氧硬脂酸：将油酸与乙酸、浓硫酸、双氧水混合，然后搅拌升温至60～100℃反应4～8小时，反应结束后分离出有机相得到环氧硬脂酸；
2)制备羟基磺基硬脂酸：将步骤1)所得环氧硬脂酸与亚硫酸氢钠、水混合，然后加热至60～80℃搅拌反应4～8小时，反应结束后分离出有机相得到羟基磺基硬脂酸；
3)制备羟基磺基硬脂酸皂捕收剂：将步骤2)所得羟基磺基硬脂酸与氢氧化钠、水和苯二甲酸二乙酯混合，加热到110～140℃搅拌反应3～6小时，反应结束后出料、冷却后得到羟基磺基硬脂酸皂捕收剂。
优选的是，步骤1)所述浓硫酸浓度为98％。
按上述方案，步骤1)所述油酸与乙酸、浓硫酸、双氧水摩尔比为1：0.10～0.50：0.01～0.08：1.0～1.50。
按上述方案，步骤2)所述环氧硬脂酸与亚硫酸氢钠、水的质量比为1：0.1～0.2：0.3～0.4。
按上述方案，步骤3)所述苯二甲酸二乙酯为邻苯二甲酸二乙酯、对苯二甲酸二乙酯中的一种或两种的混合物。
按上述方案，步骤3)所述羟基磺基硬脂酸与氢氧化钠、水、苯二甲酸二乙酯的质量比为1：0.2～0.48：0.6～1.2：0.005～0.02。
本发明还提供上述羟基磺基硬脂酸皂捕收剂在胶磷矿浮选中的应用。
上述羟基磺基硬脂酸皂捕收剂的使用方法为：将胶磷矿磨矿至磨矿细度-0.074mm质量分数达85～90％，倒入浮选槽，加水得到质量浓度为30～40％的矿浆，用稀硫酸调节矿浆pH值为4～5，并加入磷抑制剂，然后将所述羟基磺基硬脂酸皂捕收剂加入到矿浆中，加入量为1.32～1.56kg/t胶磷矿，充分搅拌均匀，再在浮选槽中采用一粗二扫工艺进行浮选。
本发明通过对脂肪酸的改性，引入羟基增强了药剂的亲水性，从而改善了泡沫的流动性，同时引入的磺基增强了药剂对碳酸盐矿物的捕收能力，从而提高了药剂浮选效果。
本发明的有益效果在于：1、本发明提供的捕收剂与现有的捕收剂相比，对白云石具有高效的选择性，载矿能力强，药剂用量在1.32～1.56kg/t胶磷矿，泡沫流动性好，刮泡时间约5～8min，消泡时间约3～5min，具有良好的捕收性能，原料易得，选矿成本低(约为7.92～9.36元/t矿)，而且在常温和低温下溶解性好(2％
的捕收剂溶液不结冻)，适用于胶磷矿浮选领域。2、本发明提供的捕收剂制备工艺简单，反应条件温和，易于工业化生产，并且制备和使用的过程中没有“三废”
的排放，环境友好。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备的所得的羟基磺基硬脂酸皂捕收剂的红外光谱图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
实施例1
制备羟基磺基硬脂酸皂捕收剂，具体步骤如下：
取40g油酸于烧杯中，缓慢加入0.8g 98％的浓硫酸和3.20g乙酸(99.5wt％)，加入16.04g双氧水(30wt％)，搅拌升温至60℃反应4小时，反应结束后再将反应液转入分液漏斗中，分出下层水溶液，有机相用水洗涤数次，得到环氧硬脂酸。
取45g上述制备的环氧硬脂酸于反应器中，加入9g亚硫酸氢钠和18g水，搅拌升温65℃反应4小时，静置后分出水相，有机相用水洗涤数次，得到羟基磺基硬脂酸。
称取50g上述制备的羟基磺基硬脂酸、10g氢氧化钠、39g水和1g邻苯二甲酸二乙酯加入烧瓶中，混合均匀，加热至140℃搅拌反应4小时，反应结束后出料、冷却后得到羟基磺基硬脂酸皂胶磷矿捕收剂。
图1为本实施例所得的羟基磺基硬脂酸皂捕收剂的红外光谱图。如图1，在3421cm-1宽吸收峰为-O-H的吸收带，表示有醇羟基和羧基羟基存在。在2923cm-1和2853cm-1的吸收峰为甲基和亚甲基的C-H伸缩振动峰。在1563cm-1和1447cm-1的吸收峰为键长平均化羧基的特征吸收带。在1424cm-1～1345cm-1是亚甲基的吸收峰。在1200cm-1、1073cm-1、967cm-1、723cm-1磺酸基的特征吸收带，证明产物中存在磺酸基。可以推测出制备的捕收剂的结构式如下(C8H17为直链八碳烷基)：
实施例2
制备羟基磺基硬脂酸皂捕收剂，具体步骤如下：
取200g油酸于烧杯中，缓慢加入4.0g 98％的浓硫酸和16g乙酸(99.5wt％)，加入80.2g双氧水(30wt％)，搅拌升温至60℃反应4小时，反应结束后再将反应液转入分液漏斗中，分出下层水溶液，有机相用水洗涤数次，得到环氧硬脂酸。
取230g上述制备的环氧硬脂酸于反应器中，加入45g亚硫酸氢钠和90g水，搅拌升温65℃反应4小时，静置后分出水相，有机相用水洗涤数次，得到羟基磺基硬脂酸。
称取250g上述制备的羟基磺基硬脂酸、50g氢氧化钠、195g水和5g苯二甲酸二乙酯(邻苯二甲酸二乙酯、对苯二甲酸二乙酯的混合物)加入烧瓶中，混合均匀，加热至140℃搅拌反应4小时，反应结束后出料、冷却后得到羟基磺基硬脂酸皂胶磷矿捕收剂。
实施例3
分别用实施例1和实施例2制备的羟基磺基硬脂酸皂胶磷矿捕收剂作为捕收剂，采用反浮选工艺对贵州芭田磷化工有限公司提供的胶磷矿进行浮选，该胶磷矿主要元素的化学组成见表1：
表1
具体浮选方法为：将胶磷矿磨矿至磨矿细度-0.074mm质量分数达85～90％，倒入浮选槽，加水得到质量浓度为33.3％的矿浆，用10％的稀硫酸调节矿浆pH值为4～5，并加入磷抑制剂(磷酸)，然后将捕收剂加入到矿浆中，加入量为1.56kg/t胶磷矿(捕收剂成本约为9.36元/t矿)，充分搅拌均匀，再在浮选槽中采用一粗二扫工艺将白云石浮选出来。
浮选过程中，刮泡时间约5～8min，消泡时间约3～5min，泡沫流动性好。
浮选前后数据如表2所示：
表2
P2O5/％ 回收率/％ MgO/％
实验例1 精矿 30.81 69.75 1.06
中矿 19.31 23.44
尾矿 4.89 6.81
实验例2 精矿 31.19 84.09 0.94
中矿 20.03 10.11
尾矿 4.56 5.80
通过上述数据可以看出，反浮选后精矿的品位和回收率都较高，对磷品位的提高在10％以上，实施例1中经过一粗一扫得到精矿品位30.81％，中矿品位19.31％的浮选指标。实施例2中经过一粗一扫得到精矿品位31.19％，中矿品位20.03％的浮选指标。
白云石晶体属三方晶系的碳酸盐矿物，化学成分为CaMg(CO3)2，所选胶磷矿原矿MgO含量5.83％，从表2精矿MgO含量可以看出，采用实施例1和2合成的捕收剂浮选后，精矿MgO含量减少至0.94～1.06％，品位提高了10个百分点，说明本实施例提供的捕收剂对白云石选择性好。
另外，上述其余浮选工艺不变、浮选温度为10℃下进行浮选，结果表明实施例1和实施例2制备的捕收剂溶解性良好(2％的捕收剂溶液不结冻)，浮选效果与常温差别不大，说明该类捕收剂在10℃左右低温下也适用。

Claims (9)

1.一种羟基磺基硬脂酸皂捕收剂，其特征在于，所述羟基磺基硬脂酸皂捕收剂的结构式为：
所述C8H17为直链八碳烷基。
2.一种权利要求1所述的羟基磺基硬脂酸皂捕收剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)制备环氧硬脂酸：将油酸与乙酸、浓硫酸、双氧水混合，然后搅拌升温至60～100℃反应4～8小时，反应结束后分离出有机相得到环氧硬脂酸；
2)制备羟基磺基硬脂酸：将步骤1)所得环氧硬脂酸与亚硫酸氢钠、水混合，然后加热至60～80℃搅拌反应4～8小时，反应结束后分离出有机相得到羟基磺基硬脂酸；
3)制备羟基磺基硬脂酸皂捕收剂：将步骤2)所得羟基磺基硬脂酸与氢氧化钠、水和苯二甲酸二乙酯混合，加热到110～140℃搅拌反应3～6小时，反应结束后出料、冷却后得到羟基磺基硬脂酸皂捕收剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述浓硫酸浓度为98％。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述油酸与乙酸、浓硫酸、双氧水摩尔比为1：0.10～0.50：0.01～0.08：1.0～1.50。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述环氧硬脂酸与亚硫酸氢钠、水的质量比为1：0.1～0.2：0.3～0.4。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3)所述苯二甲酸二乙酯为邻苯二甲酸二乙酯、对苯二甲酸二乙酯中的一种或两种的混合物。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3)所述羟基磺基硬脂酸与氢氧化钠、水、苯二甲酸二乙酯的质量比为1：0.2～0.48：0.6～1.2：0.005～0.02。
8.一种权利要求1所述的羟基磺基硬脂酸皂捕收剂在胶磷矿浮选中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，具体使用方法为：将胶磷矿磨矿至磨矿细度-0.074mm质量分数达85～90％，倒入浮选槽，加水得到质量浓度为30～40％的矿浆，用稀硫酸调节矿浆pH值为4～5，并加入磷抑制剂，然后将所述羟基磺基硬脂酸皂捕收剂加入到矿浆中，加入量为1.32～1.56kg/t胶磷矿，充分搅拌均匀，再在浮选槽中采用一粗二扫工艺进行浮选。
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