CN109847945A - 一种利用阳离子捕收剂进行赤铁矿反浮选的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铁矿阳离子捕收剂的技术领域，具体涉及一种利用阳离子捕收剂进行赤铁矿反浮选的方法。一种利用阳离子捕收剂进行赤铁矿反浮选的方法，将待选别的赤铁矿矿样与水混合搅拌均匀得矿浆，在矿浆自然pH值下，加入阳离子捕收剂进行反浮选，所述阳离子捕收剂为下述通式I所示化合物，其中，n为6～16。本发明利用阳离子捕收剂进行赤铁矿反浮选的方法，使用N‑(2‑羟基‑1,1‑二甲基乙基)烷基胺可用作阳离子捕收剂，该捕收剂的捕收能力较强，选择性好，其采用一步法合成，原料来源广泛。
Description
技术领域
本发明涉及铁矿阳离子捕收剂的技术领域，具体涉及一种利用阳离子捕收剂进行赤铁矿浮选的方法。
背景技术
赤铁矿反浮选工艺因选别效率高，适应性强，容易获得高品位铁精矿等优点广泛的应用于铁矿石的提铁降杂领域。赤铁矿反浮选工艺常根据捕收剂的类型分为阴离子反浮选工艺和阳离子反浮选工艺。阴离子反浮选技术在我国应用广泛，在国内选厂形成了成熟的“连续磨矿、弱磁选-高梯度强磁选-阴离子反浮选”、“阶段磨矿、粗细分选、重选-磁选-阴离子反浮选”以及“阶段磨矿、粗细分选、磁选-重选-阴离子反浮选”等工艺。但是其药剂制度复杂，药耗大，对温度敏感，精矿脱水过滤困难，缺少高效抑制剂等缺点。阳离子捕收剂反浮选工艺的药剂制度单一，对温度不敏感，操作简单可靠，提质效果明显等优点，越来越受研究人员的关注。但是目前阳离子捕收剂种类较少，常见的阳离子捕收剂在现场使用中往往需要加酸配制，导致药剂配制不便，设备腐蚀，浮选泡沫粘度大，选择性较差等生产实际问题。因此，开发溶解性能良好的新型高效阳离子捕收剂对于我国铁矿资源的综合回收利用具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用阳离子捕收剂进行赤铁矿反浮选的方法，该方法采用N-(2-羟基-1,1-二甲基乙基)烷基胺作为捕收剂，该捕收剂具有良好的捕收能力、选择性好、浮选效率高、泡沫流动性好、耐低温的特性。
一种利用阳离子捕收剂进行赤铁矿反浮选的方法，将待选别的赤铁矿矿样与水混合搅拌均匀得矿浆，在矿浆自然pH值下，加入阳离子捕收剂进行反浮选，所述阳离子捕收剂为下述通式I所示化合物
优选地，所述阳离子捕收剂为下述通式I所示化合物
优选地，所述n为8、10、12。
本发明所述“矿浆自然pH”指矿样与水混合后所得矿浆未经任何处理后测的矿浆pH值。
优选地，所述捕收剂的用量为5～20mg/L。
优选地，本发明所述浮选方法中在进行反浮选时可加入抑制剂，具体地：将待选别的赤铁矿矿样与水混合搅拌均匀得矿浆，在矿浆自然pH值下，加入阳离子捕收剂和抑制剂后进行反浮选。
进一步地，所述抑制剂为淀粉，其用量为0～12mg/L；
优选地，本发明所述反浮选方法在5～40℃温度下进行；反浮选时间为3～6min；
优选地，本发明所述反浮选方法所述矿浆浓度为20～35％。
本发明所述浮选方法所用阳离子捕收剂为N-(2-羟基-1,1-二甲基乙基)烷基胺，其优选按下述方法制得：
将2-氨基-2-甲基-1-丙醇、任选地缚酸剂及任选地有机溶剂混合均匀，得反应液；在40～70℃下将C8～C18的卤代烷和任选地有机溶剂按照10s/滴的速度滴加到所得反应液中，滴加完毕后，控制反应温度为40～70℃搅拌回流6～12小时，过滤，蒸馏，重结晶得到N-(2-羟基-1,1-二甲基乙基)烷基胺。
上述技术方案中，所述“将2-氨基-2-甲基-1-丙醇、缚酸剂及任选地有机溶剂混合均匀”步骤中，可选用有机溶剂，也可不选用有机溶剂；可选用缚酸剂，也可不选用缚酸剂。
上述技术方案中，所述“在40～70℃下将C8～C18的卤代烷和任选地有机溶剂按照10s/滴的速度滴加到三口烧瓶中”步骤中，可选用有机溶剂，也可不选用有机溶剂。
进一步地，上述技术方案中，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、异丙醇、丙酮；最优选为乙醇。
上述技术方案中，所述C8～C18的卤代烷:2-氨基-2-甲基-1-丙醇:缚酸剂:有机溶剂的质量比为1:1～5:0～2:0～20；最优选为1:1.1:1:10
进一步地，所述缚酸剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、三乙胺中的一种；最优选为碳酸钾。
进一步地，所述卤代烷为C8～C18的1-氟代烷、1-氯代烷、1-溴代烷、1-碘代烷。更进一步地，所述的C8～C18的卤代烷为1-溴代癸烷、1-溴代十二烷、1-氯代十二烷。
最优选地，在40～70℃下，将C8～C18的卤代烷缓慢的滴加到2-氨基-2-甲基-1-丙醇中，滴加完毕后，控制反应温度为40～70℃搅拌回流6～12小时，过滤，蒸馏，重结晶得到N-(2-羟基-1,1-二甲基乙基)烷基胺。
上述技术方案中，所述C8～C18的卤代烷:2-氨基-2-甲基-1-丙醇的质量比为1:1～2.5。最优选为1:2.5。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：
本发明利用阳离子捕收剂进行赤铁矿反浮选的方法，使用N-(2-羟基-1,1-二甲基乙基)烷基胺可用作阳离子捕收剂，该捕收剂的捕收能力较强，选择性好，其采用一步法合成，原料来源广泛。本发明所述的阳离子捕收剂N-(2-羟基-1,1-二甲基乙基)烷基胺含有羟基，亲水性好，与十二胺相比，溶解性好。本发明所述的阳离子捕收剂N-(2-羟基-1,1-二甲基乙基)烷基胺用于浮选时，其不需要添加调整剂及起泡剂，药剂制度简单，无需加热处理，在5～40℃均可进行选别作业，流程简单，易操作，泡沫产品的流动性好、易消泡，节约生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例1制得的阳离子捕收剂的红外光谱图。
图2为本发明实施例3制得的阳离子捕收剂的红外光谱图。
图3为本发明实施例4和实施例5所述赤铁矿反浮选工艺流程图。
图4为本发明实施例6所述赤铁矿反浮选工艺流程图。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
下述实施例中的矿样混合矿矿样由赤铁矿和石英纯矿物按照3:2配制而成。
下述实施例中的矿样实际矿取自鞍钢集团鞍千矿业有限公司选矿厂浮选给矿，TFe品位为51.43％。
下述实施例中，一种N-(2-羟基-1,1-二甲基乙基)烷基胺的制备方法，将2-氨基-2-甲基-1-丙醇、任选地缚酸剂和任选地有机溶剂加入三口烧瓶中搅拌混合均匀，在40～70℃条件下将C8～C18的卤代烷和任选地有机溶剂的混合液缓慢的滴加到三口烧瓶中，滴加完毕后，控制反应温度为40～70℃，搅拌回流6～12小时，过滤除去不溶物，滤液蒸馏去除反应溶剂和未反应的反应物，重结晶得到N-(2-羟基-1,1-二甲基乙基)烷基胺。
所述N-(2-羟基-1,1-二甲基乙基)烷基胺为下述通式I所示化合物
其中，n＝10，其制备方法如下：
实施例1
一种N-(2-羟基-1,1-二甲基乙基)烷基胺的制备方法包含以下步骤：
(1)称取0.21mol的2-氨基-2-甲基-1-丙醇加入装有回流冷凝装置和恒压滴定装置的三口烧瓶中，加入50mL无水乙醇作为溶剂，称取0.1mol的碳酸钾加入三口烧瓶中，在45℃条件下，磁力搅拌10min后，称取0.2mol的溴代十二烷和50mL的无水乙醇用恒压滴定管按照10s/滴的速度滴加到三口烧瓶中，之后加热到80℃冷凝回流反应8小时，之后趁热过滤除去不溶物，对沉淀用无水乙醇清洗三次，合并有机相，之后旋蒸除去溶剂和未反应的原料，冷却后得到白色固体，即为本发明所述的N-(2-羟基-1,1-二甲基乙基)烷基胺，其产率为92％。
本发明所制的阳离子捕收剂的红外光谱图见图1，从图中可以看出，在3421cm-1附近有一宽的吸收峰，这分子内的缔合羟基，3277cm-1附近有尖峰是N-H的伸缩振动峰，2849cm-1是-CH2-的对称伸缩振动，而2921cm-1是-CH2-的不对称伸缩振动；2960cm-1是-CH3的对称伸缩振动吸收峰；1633cm-1是N-H的面内弯曲振动峰，1468cm-1是-CH2-的不对称弯曲振动(面内摇摆振动)峰；1380cm-1和1365cm-1是CH3的剪式对称伸缩峰；1188cm-1和1137cm-1是C-N键的伸缩振动吸收峰；1077cm-1是C-O键的伸缩振动吸收峰；862cm-1是-NH的变形振动吸收峰；772cm-1是N-H弯曲振动吸收峰；721cm-1是-CH2-面内摇摆振动吸收峰。
实施例2
称取0.21mol的2-氨基-2-甲基-1-丙醇加入装有回流冷凝装置和恒压滴定装置的三口烧瓶中，加入50mL无水乙醇作为溶剂，称取0.2mol的氢氧化钠加入三口烧瓶中，在45℃条件下，磁力搅拌10min后，称取0.2mol的氯代十二烷和50mL的无水乙醇用恒压滴定管以10s/滴的速度滴加到三口烧瓶中，之后加热到80℃冷凝回流反应12小时，之后趁热过滤除去不溶物，对沉淀用无水乙醇清洗三次，合并有机相，之后旋蒸除去溶剂和未反应的原料，冷却后得到白色固体，即为本发明所述的N-(2-羟基-1,1-二甲基乙基)烷基胺，其产率为85％。
实施例3
称取0.5mol的2-氨基-2-甲基-1-丙醇加入装有回流冷凝装置和恒压滴定装置的三口烧瓶中，在65℃条件下，称取0.2mol的溴代十二烷用恒压滴定管以10s/滴的速度滴加到三口烧瓶中，反应12小时，之后旋蒸回收未反应的2-氨基-2-甲基-1-丙醇，冷却后得到白色固体，重结晶三次后即为本发明所述的N-(2-羟基-1,1-二甲基乙基)烷基胺，其产率为90％。
本发明所制的阳离子捕收剂的红外光谱图见图2，从图中可以看出，在3302cm-1附近有一宽的吸收峰，这分子内的缔合羟基，2862cm-1是-CH2-的对称伸缩振动，而2927cm-1是-CH2-的不对称伸缩振动；2973cm-1是-CH3的对称伸缩振动吸收峰；1603cm-1是N-H的面内弯曲振动峰，1462cm-1是-CH2-的不对称弯曲振动(面内摇摆振动)峰；1380cm-1和1337cm-1是CH3的剪式对称伸缩峰；1188cm-1和1089cm-1附近是C-N键的伸缩振动吸收峰；1050cm-1是C-O键的伸缩振动吸收峰；882cm-1是-NH的变形振动吸收峰；770cm-1是N-H弯曲振动吸收峰；722cm-1是-CH2-面内摇摆振动吸收峰。
实施例4
将实施例1中制备的产物用于配置好的赤铁矿样的分选，选择的流程见图3，采用蒸馏水将本发明所述的阳离子捕收剂配成浓度为1g/L的溶液。称取5.0g配置好的矿样置于XFGII5型挂槽浮选机，在10℃条件下，调节矿浆浓度为30wt％，加入15mg/L的本发明所述捕收剂进行浮选。收集所得到的泡沫产品和槽内产品，分别进行烘干、称重、取样化验，结果表明在10℃低温条件下，精矿产品的品位为65.08％，回收率为78.40％。在相同条件下，十二胺作为捕收剂时，其精矿产品的品位为49.23％，回收率为32.59％。
将实施例3中制备的产物用于配置好的赤铁矿样的分选，选择的流程见图3，采用蒸馏水将本发明实施例3所述的阳离子捕收剂配成浓度为1g/L的溶液。称取5.0g配置好的矿样置于XFGII5型挂槽浮选机，在10℃条件下，调节矿浆浓度为30wt％，加入15mg/L配置好捕收剂进行浮选。收集所得到的泡沫产品和槽内产品，分别进行烘干、称重、取样化验，结果表明在10℃低温条件下，精矿产品的品位为65.38％，回收率为70.22％。
实施例5
将实施例1所得N-(2-羟基-1,1-二甲基乙基)烷基胺作为阳离子捕收剂用于实际矿石的分选，称取200g实际矿样置于XFD型0.75L单槽浮选机，常温下(20℃)，调节矿浆浓度为30wt％，加入100g/t的本发明所述捕收剂进行浮选。收集所得到的泡沫产品和槽内产品，分别进行烘干、称重、取样化验，结果表明，精矿产品的品位为67.12％，回收率为83.01％。在相同条件下，十二胺作为捕收剂时，其精矿产品的品位为61.21％，回收率为87.10％。
实施例6
将实施例1所得N-(2-羟基-1,1-二甲基乙基)烷基胺作为阳离子捕收剂用于配置好的赤铁矿样的分选，选择的流程见图4，称取5.0g配置好的矿样置于XFGII5型挂槽浮选机，常温下(20℃)，调节矿浆浓度为30wt％，分别加入4mg/L淀粉和15mg/L实施例1所得N-(2-羟基-1,1-二甲基乙基)烷基胺进行浮选。可以得到精矿品位为67.79％，回收率为91.26％的选别指标。
或常温下(20℃)，分别加入6mg/L淀粉和15mg/L所得N-(2-羟基-1,1-二甲基乙基)烷基胺进行浮选。可以得到精矿品位为67.43％，回收率为93.32％的选别指标。
或常温下(20℃)，分别加入6mg/L淀粉和10mg/L所得N-(2-羟基-1,1-二甲基乙基)烷基胺进行浮选。可以得到精矿品位为64.57％，回收率为91.06％的选别指标。
或常温下(20℃)，分别加入6mg/L淀粉和5mg/L所得N-(2-羟基-1,1-二甲基乙基)烷基胺进行浮选。可以得到精矿品位为59.44％，回收率为92.72％的选别指标。
由此可知适当的添加抑制剂可提高选别指标，同时低用量的捕收剂即可取得较好的选别指标。
与传统的捕收剂十二胺相比，本发明制得的捕收剂具有良好的捕收能力和选择性，耐低温性能良好可节约加温费用；其含有羟基，水溶性相对较好，泡沫流动性好、易消除，综上所述本发明所得的阳离子捕收剂浮选效果优于十二胺，且涉及的合成工艺简单，可用于铁矿反浮选领域。
Claims (10)
1.一种利用阳离子捕收剂进行赤铁矿反浮选的方法，其特征在于：将待选别的赤铁矿矿样与水混合搅拌均匀得矿浆，在矿浆自然pH值下，加入阳离子捕收剂进行反浮选，所述阳离子捕收剂为下述通式I所示化合物
其中，n为6～16。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：n为8、10、12。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将待选别的赤铁矿矿样与水混合搅拌均匀得矿浆，在矿浆自然pH值下，加入阳离子捕收剂和抑制剂后进行反浮选。
4.根据权利要求1～3任选一项所述的方法，其特征在于：所述抑制剂为淀粉，其用量为0～12mg/L；所述捕收剂的用量为5～20mg/L。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述反浮选在5～40℃温度下进行；反浮选时间为3～6min；所述反浮选方法所述矿浆浓度为20～35％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述阳离子捕收剂按下述方法制得：将2-氨基-2-甲基-1-丙醇、任选地缚酸剂及任选地有机溶剂混合均匀，得反应液；在40～70℃下将C8～C18的卤代烷和任选地有机溶剂按10s/滴的速度滴加到所得反应液中，滴加完毕后，控制反应温度为40～70℃搅拌回流6～12小时，过滤，蒸馏，重结晶得到N-(2-羟基-1,1-二甲基乙基)烷基胺。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述C8～C18的卤代烷:2-氨基-2-甲基-1-丙醇:缚酸剂:有机溶剂的质量比为1:1～5:0～2:0～20。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述缚酸剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、三乙胺中的一种。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：在40～70℃下，将C8～C18的卤代烷缓慢的滴加到2-氨基-2-甲基-1-丙醇中，滴加完毕后，控制反应温度为40～70℃搅拌回流6～12小时，过滤，蒸馏，重结晶得到N-(2-羟基-1,1-二甲基乙基)烷基胺。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述C8～C18的卤代烷:2-氨基-2-甲基-1-丙醇的质量比为1:1～2.5。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190607 |