CN112495589A - 一种低共熔溶剂阳离子捕收剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低共熔溶剂阳离子捕收剂及其制备方法和应用，属于浮选药剂领域。该低共熔溶剂阳离子捕收剂以乳酸为氢键供体，以甲基三辛基氯化铵为氢键受体。通过将乳酸和甲基三辛基氯化铵加热搅拌至澄清溶液得到。将待选别的铁矿和水混合均匀得矿浆，然后加入该低共熔溶剂阳离子捕收剂，在矿浆自然pH下进行浮选。本发明的阳离子捕收剂制备简单，产品纯度高，无需进一步纯化，在铁矿反浮选脱硅过程中具有较好的效果，能够取得高的铁精矿品位和回收率，具有广阔的应用前景。

Description

一种低共熔溶剂阳离子捕收剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及选矿药剂，具体涉及一种低共熔溶剂阳离子捕收剂及其制备方法和应用。
背景技术
我国的铁矿资源基本属于贫铁矿，具有低铁高硅的特点，磁铁矿中脉石矿物主要为石英。磁选难以去除磁铁矿和石英的连生体，因此，有必要通过反浮选脱硅工艺来减少磁选后铁精矿中的含硅脉石矿物。
使用阳离子捕收剂进行反浮选工艺已经被许多国家所采用，主要是因为其具有药剂制度简单，所用药剂种类少，药剂消耗量小，可适应低温浮选适宜于在低温地区生产，工艺操作简捷，与其他选矿工艺一起使用可改善选别指标等优点。十二胺，分子式为C12H27N，是反浮选工艺常用的阳离子捕收剂,如用于反浮选捕收石英等，但是存在药剂配制不便、浮选泡沫粘度大、选择性较差等生产实际问题。为解决这些问题，近年来提出了浮选药剂制度简单且浮选性能优异的离子液体，但由于其制备过程涉及混合、洗涤、旋蒸等多个步骤，因而在实际应用中未得到广泛使用，因此,仍需要寻找和开发一种制备工艺简单、药剂制度简单、浮选性能优异的新型阳离子捕收剂。
低共熔溶剂作为一种新型绿色离子液体不但具备离子液体的一切优点，而且还具有原材料易得、制备简单、成本低、无需进一步纯化、可生物降解等优点。除此之外，由于低共熔溶剂的可设计性，其理化特性可以根据化学比和原料分子结构进行调整,以适应不同的需求。目前其主要应用在酸性气体的分离、金属氧化物或者盐的分离、天然产物中活性组分的萃取分离等领域，但在浮选领域却鲜报道。因此，将低共熔溶剂应用于浮选，既是浮选药剂制备的一项突破，同时也是改善现有浮选药剂性能的重要进展，具有重要现实意义和应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备工艺简单、药剂制度简单、浮选性能优异的新型阳离子捕收剂，并提供其制备方法和应用。
为了解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案：
一种低共熔溶剂阳离子捕收剂，以乳酸为氢键供体，以甲基三辛基氯化铵为氢键受体。
按上述方案，所述甲基三辛基氯化铵和乳酸的摩尔比为1:2～1:6。
一种上述低共熔溶剂阳离子捕收剂的制备方法，具体步骤如下：
将甲基三辛基氯化铵和乳酸混合，在25～50℃温度条件下加热搅拌直至形成澄清的液体，即得低共熔溶剂阳离子捕收剂。
提供上述低共熔溶剂阳离子捕收剂在铁矿反浮选脱硅中的应用。
按上述方案，所述应用具体方法为：
将待选别的铁矿和水混合均匀得矿浆，然后加入所述低共熔溶剂阳离子捕收剂，在矿浆自然pH下进行浮选。
按上述方案，所述铁矿矿浆的质量百分浓度为10～25％。
按上述方案，所述低共熔溶剂阳离子捕收剂在矿浆中的浓度为0.15～0.23mol/L。
按上述方案，浮选时间为4～6min。
本发明的有益效果为：
1.本发明提供的低共熔溶剂阳离子捕收剂包含甲基三辛基氯化铵和乳酸两种组分，其中甲基三辛基氯化铵富含氨基功能基团，能够与石英相互作用实现良好的捕收作用，而乳酸则具有亲金属阳离子的羧基功能基团，因此可以优先与磁铁矿吸附，进一步提高甲基三辛基氯化铵组分的捕收选择性，该低共熔溶剂捕收剂制备工艺简单，产品纯度高，无需进一步纯化。
2.本发明提供的低共熔溶剂阳离子捕收剂用于铁矿反浮选脱硅中，浮选选择性好，捕收性强，所得精矿品位为66.8％，回收率为84.68％，而同条件下传统捕收剂十二胺仅能获得铁精矿产品品位65.24％，回收率73.06％。。
附图说明
图1是实施例1制备得到的甲基三辛基氯化铵/乳酸低共熔溶剂的红外光谱图。
具体实施方式
以下通过实施例详述本发明，这些实施例只为更好地解释本发明，不作为对本发明的限制。
以下实施例中提及的人工混合铁矿即使用石英和磁铁矿的人工混合矿，石英和磁铁矿比例为1:3，其化学成分分析分别见表1。
表1石英和磁铁矿化学成分分析结果表(％)
Figure BDA0002765121420000031
实施例1
提供一种低共熔溶剂阳离子捕收剂的制备方法，具体步骤为：
按摩尔比1:2称取甲基三辛基氯化铵和乳酸，混合后在水浴锅中以35℃磁力搅拌，直至得到无色均一澄清的低共熔溶剂。
制备得到的低共熔溶剂阳离子捕收剂红外图谱见图1。其中甲基三辛基氯化铵分别在2924.98cm-1、2885.82cm-1、1461.78cm-1和1374.11cm-1处出现CH3，CH2和CH的对称，反对称和弯曲振动的峰值，C-N的特征是在1634.39cm-1、1046.72cm-1和726.24cm-1处的峰。乳酸在3355.54cm-1和1731.41cm-1处的峰分别对应于C-OH和C＝O的振动，而其余的吸收峰与C-OH的振动，CH的结构有关。与单一化合物相比，合成的低共熔溶剂中的吸收峰有不同程度的偏移。CH3，CH2和CH的振动会发生一些变形，例如从1454.68cm-1变为1459.80cm-1，这表明在甲基三辛基氯化铵和乳酸中会发生一些构象变化。此外，在C＝O和C-OH的振动键处分别观察到从1731.41cm-1到1742.78cm-1的向上偏移和从3355.54cm-1到3283.92cm-1的向下偏移，这表明氢键的出现是导致构象变化的原因。因此，通过红外光谱可以确认，所合成的产物即是目标产物低共熔溶剂阳离子捕收剂。
将本实施例制备得到的产物低共熔溶剂阳离子捕收剂用于人工混合铁矿反浮选脱硅，包括以下步骤：
称取2.0g矿物置于XFGII5-35G挂槽浮选机25ml浮选槽中并保持矿浆浓度为10％，在室温25℃下设定搅拌速度为1300转/分，加入捕收剂(捕收剂在矿浆中的浓度为0.15mmol/L)搅拌2分钟，经过4分钟浮选后，将泡沫产品(铁精矿)和槽内产品(铁尾矿)烘干称重计算回收率，获得铁精矿产品品位66.8％，回收率84.68％。
实施例2
提供一种低共熔溶剂阳离子捕收剂的制备方法，具体步骤如下：
按摩尔比1:4称取甲基三辛基氯化铵和乳酸，混合后在水浴锅中以35℃磁力搅拌，直至得到无色均一澄清的低共熔溶剂。
将上述制备得到的低共熔溶剂阳离子捕收剂用于人工混合铁矿反浮选脱硅，具体步骤同实施例1。
浮选结束后将泡沫产品(铁精矿)和槽内产品(铁尾矿)烘干称重计算回收率，获得铁精矿产品品位65.86％，回收率83.88％。
实施例3
提供一种低共熔溶剂阳离子捕收剂的制备方法，具体步骤如下：
按摩尔比1:6称取甲基三辛基氯化铵和乳酸，混合后在水浴锅中以35℃磁力搅拌，直至得到无色均一澄清的低共熔溶剂。
将上述制备得到的低共熔溶剂阳离子捕收剂用于人工混合铁矿反浮选脱硅，具体步骤同实施例1。
浮选结束后将泡沫产品(铁精矿)和槽内产品(铁尾矿)烘干称重计算回收率，获得铁精矿产品品位64.59％，回收率82.68％。
对比例
十二胺阳离子捕收剂，分子式为C12H27N，用于人工混合铁矿反浮选脱硅，具体步骤同实施例1。
浮选结束后将泡沫产品(铁精矿)和槽内产品(铁尾矿)烘干称重计算回收率，获得铁精矿产品品位65.24％，回收率73.06％。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低共熔溶剂阳离子捕收剂，其特征在于，所述低共熔溶剂阳离子捕收剂以乳酸为氢键供体，以甲基三辛基氯化铵为氢键受体。
2.根据权利要求1所述的所述低共熔溶剂阳离子捕收剂，其特征在于，所述甲基三辛基氯化铵和乳酸的摩尔比为1:2～1:6。
3.一种权利要求1或2任一项所述的低共熔溶剂阳离子捕收剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
将甲基三辛基氯化铵和乳酸混合，在25～50℃温度条件下搅拌直至形成澄清的液体，即得低共熔溶剂阳离子捕收剂。
4.一种权利要求1或2任一项所述的低共熔溶剂阳离子捕收剂在铁矿反浮选脱硅中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述应用具体方法为：
将待选别的铁矿和水混合均匀得矿浆，然后加入所述低共熔溶剂阳离子捕收剂，在矿浆自然pH下进行浮选。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述铁矿矿浆的质量百分浓度为10～25％。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述低共熔溶剂阳离子捕收剂在矿浆中的浓度为0.15～0.23mol/L。
8.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，浮选时间为4～6min。
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