CN111346737A - 正十四烷基异丙醇胺作为捕收剂在白钨矿浮选中的应用 - Google Patents

正十四烷基异丙醇胺作为捕收剂在白钨矿浮选中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于选矿技术领域,特别涉及正十四烷基异丙醇胺作为捕收剂在白钨矿浮选中的应用。在本发明中,所述捕收剂正十四烷基异丙醇胺低毒无污染,与白钨矿之间存在较强的静电吸附、氢键吸附和物理吸附,针对白钨矿和脉石矿物方解石的混合矿具有高选择性,且无需与其他捕收剂复配,使用工艺简便,药剂制度简单。测试结果表明,本发明提供的胺类捕收剂正十四烷基异丙醇胺用于白钨矿矿物浮选捕收,白钨矿回收率达96.89%,方解石回收率仅8.68%,具有高选择性,且使用工艺简单、药剂制度简单,具有良好的浮选效果。

Description

正十四烷基异丙醇胺作为捕收剂在白钨矿浮选中的应用
技术领域
本发明属于选矿技术领域,特别涉及正十四烷基异丙醇胺作为捕收剂在白钨矿浮选中的应用。
背景技术
捕收剂,是改变矿物表面疏水性,使浮游的矿粒黏附于气泡上的浮选药剂中最重要的一类浮选药剂。它具有两种最基本的性能:(1)能选择性地吸附在矿物表面上;(2)能提高矿物表面的疏水程度,使之易于在气泡上粘附,从而提高矿物可浮性。白钨矿同含钙脉石矿物的分离一直是矿物加工领域公认的难题。钨在地壳中被发现存在于20余种含钨矿物中,绝大部分为钨酸盐,其中只有白钨矿CaWO4(含WO380.60%)和黑钨矿(Fe、Mn)WO4(含WO376.56%)具有开发的经济价值。对于白钨矿,重选、磁选由于选别效率太低,选别能力有限,化学选矿则由于选矿成本较高,通常都不会单独使用,而是作为浮选的辅助手段与浮选联合使用。浮选方法设备成本低,产品品位和回收率较高,但通常药剂制度复杂,药剂成本高且有污染。因此,开发高效高选择性、低毒无污染的白钨矿浮选用捕收剂对钨选矿领域的重要内容。
与传统阴离子型捕收剂油酸钠相比,阳离子捕收剂对白钨矿的选择性更强,但挑选出既能实现白钨矿和脉石矿物方解石高效分离,又能保证白钨矿回收率有所提高的捕收剂并不容易,如直链烷基伯胺盐一十二胺、十四胺和十八胺的醋酸盐在白钨矿、方解石和萤石的浮选作业中,对白钨矿的浮选效果均不太明显,说明烷基伯胺盐对白钨矿与方解石和萤石的分离效果不太理想(李仕亮.阳离子捕收剂浮选分离白钨矿与含钙脉石矿物的试验研究[D].中南大学,2013);又如,在试验所用的五种季铵盐中,除阳离子表面活性剂1231外,其他季铵盐对白钨矿、方解石和萤石都具有一定的选择性,都具有实现白钨矿与方解石和萤石浮选分离的潜力,但对混合矿的浮选分离效果有待进一步提高(李仕亮.阳离子捕收剂浮选分离白钨矿与含钙脉石矿物的试验研究[D].中南大学,2013)。
针对满足可浮选分离白钨矿和脉石矿物方解石的需求,目前的浮选作业普遍存在药剂制度和浮选工艺复杂的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供正十四烷基异丙醇胺作为捕收剂在白钨矿浮选中的应用,所述正十四烷基异丙醇胺作为捕收剂可高效满足对白钨矿和脉石矿物方解石的分离浮选需求,且具有高效高选择性、低毒无污染、使用工艺简便和药剂制度简单的特点。
为了实现上述发明的目的,本发明提供以下技术方案:
本发明提供了正十四烷基异丙醇胺作为捕收剂在白钨矿浮选中的应用。
优选的,所述正十四烷基异丙醇胺以正十四烷基异丙醇胺溶液的形式使用,所述正十四烷基异丙醇胺溶液的浓度为10mg/L~100mg/L。
优选的,所述应用包括以下步骤:
提供白钨矿矿浆;
将所述白钨矿矿浆与正十四烷基异丙醇胺混合后进行浮选,得到精矿和尾矿。
优选的,所述白钨矿矿浆的pH值为6~11。
优选的,所述白钨矿矿浆中白钨矿矿样的质量与水的体积的比为1g:(15~20)mL。
优选的,所述白钨矿矿样的粒度为0.038~0.074mm。
优选的,所述捕收剂相对于白钨矿矿浆的用量为1~300mg/L。
优选的,所述浮选的时间为2~5min。
本发明提供了正十四烷基异丙醇胺作为捕收剂在白钨矿浮选中的应用。在本发明中,正十四烷基异丙醇胺低毒无污染,作为捕收剂时与白钨矿之间存在较强的静电吸附和氢键吸附,针对白钨矿和脉石矿物方解石具有高选择性,且无需与其他捕收剂或抑制剂复配,使用工艺简便,药剂制度简单。
测试结果表明,本发明提供的捕收剂正十四烷基异丙醇胺用于矿物浮选捕收,白钨矿回收率达96.89%,方解石回收率仅8.68%,对白钨矿和脉石矿物方解石的混合矿具有高效性、高选择性,且使用工艺简单、药剂制度简单,具有良好的浮选效果。
附图说明
图1为本发明制备例所得正十四烷基异丙醇胺的红外谱图;
图2为本发明制备例所得正十四烷基异丙醇胺的氢谱图;
图3为本发明实施例提供的浮选工艺流程图。
具体实施方式
本发明提供了正十四烷基异丙醇胺作为捕收剂在白钨矿浮选中的应用。
在本发明中,所述正十四烷基异丙醇胺优选为市售购买或自主制备得到。
在本发明中,所述正十四烷基异丙醇胺的制备方法优选包括以下步骤:
将环氧丙烷和无水乙醇的混合液滴加入液态十四胺中,进行加成反应,得到粗正十四烷基异丙醇胺;
将所述粗正十四烷基异丙醇胺依次进行减压蒸馏、重结晶、过滤、冷冻和干燥,得到所述正十四烷基异丙醇胺。
在本发明中,如无特殊说明,所述药剂均为本领域技术人员熟知的市售商品。
本发明优选将环氧丙烷和无水乙醇的混合液滴加入液态十四胺中,进行加成反应,得到粗正十四烷基异丙醇胺。在本发明中,当十四胺为固态时,所述液态十四胺的获取方法优选为恒温水浴法;所述恒温水浴法的水浴温度优选为38℃;所述恒温水浴法优选在搅拌的条件下进行;本发明对所述搅拌的速率和时间没有特殊限定,以能够使固态十四胺融化为液态十四胺即可。在本发明中,当十四胺为液态时,优选直接将所述液态十四胺用于所述加成反应中。在本发明中,所述液态十四胺与环氧丙烷的摩尔比优选为20:21;所述环氧丙烷的摩尔量和无水乙醇的体积的比优选为0.21mol:(40~70)mL,更优选为0.21mol:(45~60)mL,最优选为0.21mol:50mL。
在本发明中,所述滴加的速率优选为5mL/h。在本发明中,所述滴加优选在搅拌的条件下进行;本发明对所述搅拌没有特殊限定,采用本领域技术人员熟知的搅拌即可。
在本发明中,所述加成反应的温度优选为38~42℃,更优选为39~41℃;时间优选为10h~16h,更优选为11~15h,再优选为12~14h。
得到粗正十四烷基异丙醇胺后,本发明将所述粗正十四烷基异丙醇胺依次进行减压蒸馏、重结晶、过滤、冷冻和干燥,得到所述正十四烷基异丙醇胺。
在本发明中,所述减压蒸馏的温度优选为80℃;所述减压蒸馏的压力优选为80℃时饱和水蒸气气压;本发明对所述减压蒸馏的时间没有特殊限定,以能够蒸发掉未完全反应的环氧丙烷和无水乙醇为准。在本发明中,所述减压蒸馏的设备优选为旋转蒸发仪。
所述重结晶前,本发明优选还包括将所述减压蒸馏的产物进行冰水浴;本发明通过冰水浴实现减压蒸发产物迅速凝结为固态。
在本发明中,所述重结晶用试剂优选为乙酸乙酯和乙醇。本发明对所述乙酸乙酯和乙醇的用量没有特殊限定,采用本领域技术人员熟知的重结晶试剂用量即可。
在本发明中,所述冷冻的温度优选小于等于-20℃,时间优选为3~5h。在本发明中,所述干燥优选为真空干燥;所述真空干燥的温度≤40℃,时间优选为12h。
在本发明中,所述应用优选包括以下步骤:
提供白钨矿矿浆;
将所述白钨矿矿浆与正十四烷基异丙醇胺混合后进行浮选,得到精矿和尾矿。
在本发明中,所述白钨矿矿浆的pH值优选为6~11,更优选为6~9,再优选为6~8。在本发明中,所述白钨矿矿浆的制备方法优选包括将矿样与水混合后进行调浆,得到所述白钨矿矿浆。
本发明优选将白钨矿矿样与水混合后进行调浆,得到所述白钨矿矿浆。在本发明中,所述白钨矿矿样的粒度优选为0.038~0.074mm,更优选为0.042~0.070mm,再优选为0.046~0.066mm。在本发明中,所述白钨矿矿样优选为纯矿样;所述纯矿样的纯度优选为95~99%,更优选为95.5~98.5%,再优选为96~98%。本发明对所述水没有特殊限定,采用本领域技术人员熟知的水即可,具体的,如自来水、去离子水或蒸馏水。在本发明中,所述白钨矿矿样的质量与水的体积的比优选为1g:(15~20)mL,更优选为1g:(16~19)mL,再优选为1g:(16~18)mL。在本发明中,所述调浆的方式优选为搅拌;所述搅拌的速率优选为1702~1904rpm,更优选为1750~1850rpm,再优选为1780~1820rpm;所述调浆的时间优选为1~3min,更优选为1.2~2.8min,再优选为1.6~2.4min。在本发明中,所述调浆的设备优选为挂槽浮选机。
当所述调浆所得产物的pH值不满足6~11时,本发明优选还包括将所述调浆所得产物依次进行pH值调整和再调浆。
在本发明中,所述pH值调整用pH调节剂优选为HCl或NaOH。在本发明中,所述pH调节剂优选以溶液的形式提供;所述pH调节剂的溶液的浓度优选为1mol/L。在本发明中,所述pH值调整对调浆所得产物的浓度忽略不计。在本发明中,所述再调浆的方式优选为搅拌;所述搅拌的速率优选为1702~1904rpm,更优选为1750~1850rpm,再优选为1780~1820rpm;所述再调浆的时间优选为2~3min,更优选为2.2~2.8min,再优选为2.4~2.6min。在本发明中,所述再调浆的设备优选为挂槽浮选机。
得到白钨矿矿浆后,本发明将所述白钨矿矿浆与正十四烷基异丙醇胺混合后进行浮选,得到精矿和尾矿。在本发明中,所述正十四烷基异丙醇胺相对于所述白钨矿矿浆的用量优选为1~300mg/L,更优选为10~200mg/L,再优选为10~100mg/L。在本发明中,所述正十四烷基异丙醇胺优选以正十四烷基异丙醇胺溶液的形式使用,所述正十四烷基异丙醇胺溶液的浓度优选为10~100mg/L,更优选为30~70mg/L,再优选为30~50mg/L。在本发明中,所述浮选的时间优选为2~5min,更优选为2.5~4.5min,再优选为3~4min。本发明对所述浮选的具体工艺没有特殊限定,采用本领域技术人员熟知的选矿工艺即可。
下面结合实施例对本发明提供的胺类捕收剂在白钨矿浮选的应用进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
制备例
将0.21mol环氧丙烷和50mL无水乙醇的混合液以5mL/h的滴加速率滴入0.20mol液态十四胺中,于40℃条件下进行加成反应13h,得到粗正十四烷基异丙醇胺;
将所述粗正十四烷基异丙醇胺在80℃时饱和水蒸气气压的压力、80℃条件下减压蒸馏后,蒸馏产物以乙酸乙酯和乙醇进行重结晶,将所得产物进行过滤,过滤所得固体产物在-20℃条件下冷冻4h后,于35℃真空条件下干燥12h,得到所述正十四烷基异丙醇胺。
对制备例所得正十四烷基异丙醇胺进行红外测试,所得测试图见图1。对制备例所得正十四烷基异丙醇胺进行核磁共振,所得氢谱图见图2。由图1和图2可见,本发明制备例成功得到了正十四烷基异丙醇胺。
实施例1
将2g白钨矿矿样放入浮选槽中,按照白钨矿矿样的质量与去离子水的体积的比为1g:18mL加入去离子水,采用挂槽浮选机,在1704rpm的条件下搅拌2min,得到初级浆料;室温下以1mol/L的HCl溶液和NaOH溶液为pH调节剂将所述初级矿浆的pH值调整至6,在1704rpm的条件下搅拌2min,使pH值保持在6,得到白钨矿矿浆;
按照50mg捕收剂/1L白钨矿矿浆,向所得白钨矿矿浆中加入捕收剂正十四烷基异丙醇胺,在1704rpm的条件下搅拌2min后进行矿物浮选刮泡,浮选2min后,得到精矿(泡沫产品)和尾矿(槽内产品);工艺流程图见图3。
实施例2~6
除所述白钨矿矿浆的pH值外,实施例2~6其余工艺与实施例1相同,条件见表1。
将实施例1~6所得精矿和尾矿分别放入真空干燥箱内烘干并称重,依据式I计算回收率。
R=M1/(M1+M2)×100% 式I;
式I中,R为回收率,单位为%;
M1为精矿质量,单位为g;
M2为尾矿质量,单位为g。
实施例1~6所得白钨矿矿浆的pH值与所得白钨矿回收率见表1。
表1实施例1~6白钨矿矿浆pH值和白钨矿回收率
Figure BDA0002436498930000061
Figure BDA0002436498930000071
对比例1
将2g方解石矿矿样放入浮选槽中,按照方解石矿样的质量与去离子水的体积的比为1g:18mL加入去离子水,采用挂槽浮选机,在1704rpm的条件下搅拌2min,得到初级浆料;室温下以1mol/L的HCl溶液和NaOH溶液为pH调节剂将所述初级矿浆的pH值调整至6,在1704rpm的条件下搅拌2min,使pH值保持在6,得到方解石矿浆;
按照50mg捕收剂/1L方解石矿矿浆,向所得方解石矿浆中加入捕收剂正十四烷基异丙醇胺,在1704rpm的条件下搅拌2min后进行矿物浮选刮泡,浮选2min后,得到精矿(泡沫产品)和尾矿(槽内产品)。
对比例2~6
除所述方解石矿浆的pH值外,对比例2~6其余工艺与对比例1相同,条件见表2。
将对比例1~6所得精矿和尾矿分别放入真空干燥箱内烘干并称重,依据式I计算回收率。
对比例1~6所得白钨矿矿浆的pH值与所得方解石矿回收率见表2。
表2对比例1~6方解石矿矿浆pH值和方解石矿回收率
方解石矿矿浆pH值 方解石矿回收率/%
对比例1 6 6.86
对比例2 7 8.68
对比例3 8 10.61
对比例4 9 3.90
对比例5 10 6.13
对比例6 11 2.87
由表1和表2可见,本发明提供的捕收剂正十四烷基异丙醇胺在相同的捕收剂用量、不同的pH值的条件下,对白钨矿具有高效浮选作用,而不会浮选出大量方解石矿,说明本发明提供的捕收剂正十四烷基异丙醇胺对白钨矿和方解石具有不同的浮选行为,可在不添加抑制剂的条件下实现白钨矿和方解石矿的分离,选择性高。
实施例7~12
除所述捕收剂与白钨矿矿浆的相对用量外,实施例7~12其余工艺与实施例1相同,条件见表3。
将实施例7~12所得精矿和尾矿分别放入真空干燥箱内烘干并称重,依据式I计算回收率。
实施例7~12所用捕收剂与白钨矿矿浆的相对用量以及所得白钨矿回收率见表3。
表3实施例7~12捕收剂与白钨矿矿浆的相对用量以及所得白钨矿回收率
捕收剂与白钨矿矿浆的相对用量/(mg/L) 白钨矿回收率/%
实施例7 10 73.31
实施例8 30 91.69
实施例9 40 95.48
实施例10 50 95.21
实施例11 70 94.01
实施例12 100 97.19
对比例7~12
除所述捕收剂与方解石矿矿浆的相对用量外,对比例7~12其余工艺与对比例1相同,条件见表4。
将对比例7~12所得精矿和尾矿分别放入真空干燥箱内烘干并称重,依据式I计算回收率。
对比例7~12所用捕收剂与方解石矿矿浆的相对用量以及所得方解石矿回收率见表4。
表4对比例7~12捕收剂与方解石矿矿浆的相对用量以及所得方解石矿回收率
捕收剂与方解石矿矿浆的相对用量/(mg/L) 方解石矿回收率/%
对比例7 10 3.75
对比例8 30 5.68
对比例9 40 9.99
对比例10 50 10.19
对比例11 70 25.98
对比例12 100 40.63
由表3和表4可见,本发明提供的捕收剂正十四烷基异丙醇胺在相同的矿浆pH值、不同捕收剂用量的条件下,对白钨矿具有高效浮选作用,而不会浮选出大量方解石矿,说明本发明提供的捕收剂正十四烷基异丙醇胺对白钨矿和方解石具有不同的浮选行为,可在不添加抑制剂的条件下实现白钨矿和方解石矿的分离,选择性高。
由上述实施例可见,本发明提供的胺类捕收剂正十四烷基异丙醇胺用于白钨矿矿物浮选捕收,白钨矿回收率达96.89%,方解石回收率仅8.68%,具有高效浮选性能和对白钨矿的高选择性,可实现白钨矿和脉石矿物方解石的浮选分离,且使用工艺简单、药剂制度简单,具有良好的浮选效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.正十四烷基异丙醇胺作为捕收剂在白钨矿浮选中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述正十四烷基异丙醇胺以正十四烷基异丙醇胺溶液的形式使用,所述正十四烷基异丙醇胺溶液的浓度为10~100mg/L。
3.根据权利要求1或2所述的应用,其特征在于,所述应用包括以下步骤:
提供白钨矿矿浆;
将所述白钨矿矿浆与正十四烷基异丙醇胺混合后进行浮选,得到精矿和尾矿。
4.根据权利要求3所述的应用,其特征在于,所述白钨矿矿浆的pH值为6~11。
5.根据权利要求3所述的应用,其特征在于,所述白钨矿矿浆中白钨矿矿样的质量与水的体积的比为1g:(15~20)mL。
6.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,所述白钨矿矿样的粒度为0.038~0.074mm。
7.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,所述正十四烷基异丙醇胺相对于白钨矿矿浆的用量为1~300mg/L。
8.根据权利要求3所述的应用,其特征在于,所述浮选的时间为2~5min。
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