CN114273086B - 非极性烃类油浮选捕收剂、利用β-环糊精的制备方法及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非极性烃类油浮选捕收剂、利用β‑环糊精的制备方法及使用方法，适用于矿物浮选。首先将非极性烃类油与水自来水混合，其中水的体积百分数52％～90％，然后在油水混合物中添加0.002g/L浓度的环糊精，最后采用高剪切分散乳化机进行高速搅拌制得，转速19000～2000rpm，搅拌时间0.5～1.02min，浮选捕收剂中的纳米级β‑环糊精作为稳定粒子吸附在油水混合物经过高剪切乳化形成的气液界面上，有效降低非极性烃类油的油滴大小。其配比优秀，成本低廉，能够明显提高浮选效果，借助纳米级β‑环糊精实现非极性捕收剂乳化，降低油滴大小。
Description
技术领域
本发明涉及一种浮选捕收剂、制备方法及使用方法，尤其适用于矿物浮选尤其是石墨浮选中使用的一种利非极性烃类油浮选捕收剂、利用β-环糊精的制备方法及使用方法。
背景技术
非极性烃类油(如煤油、柴油等)是常用的煤炭、石墨等天然疏水性矿物的捕收剂。油滴粒度对于捕收剂用量和浮选效果影响显著。油滴越小，比表面积越大，越容易在矿物表面铺展，有利于提高矿物表面疏水程度，降低捕收剂用量。然而，油的极性很小，而水是极性溶剂，油在水中溶解度几乎为零。为克服这个技术难题，使用表面活性剂、即乳化剂是当前常用的技术手段。乳化剂是由亲水端和亲油端构成的两亲分子，亲油端可以溶解在油相，亲水端可以溶液在水相中，从而可以降低油水两相之间界面张力，形成单分子界面膜使分散的油滴稳定。同时，表面活性剂还能形成空间的或静电阻挡层，防止油滴兼并，提高油相在水中分散的稳定性。非极性油捕收剂的乳化可以显著降低油滴的大小，降低捕收剂用量，提高浮选效率。乳化剂在烃类油乳化过程中的使用量通常较小，已被广泛用于食品、药品和化妆品等附加值较高的行业。然而，矿物浮选中药剂使用量巨大，相对应的乳化剂的累计使用量非常大。其次，由于乳化剂通常是人工合成药剂，其成本远远高于煤油、柴油等捕收剂。因此使用乳化剂带来的浮选效率提高而增加的经济效益难以抵消其高昂的使用成本，这是制约非极性烃类油捕收剂乳化剂在矿物浮选领域推广使用的瓶颈。
除了乳化药剂，超细的固体颗粒可用作水包油或油包水型乳化剂，这类乳状液被称为Pickering乳状液。相较于常用的用于分散非极性烃类油捕收剂的乳化剂，β-环糊精是一种常见、廉价、环保的纳米颗粒，可以用于制备Pickering乳液。然而，β环糊精分子结构中存在大量亲水的羟基，这些亲水基团通过氢键作用吸附于矿物表面，导致矿物表变得亲水，不利于疏水矿粒的浮选。因此，β环糊精用量的精确调配及β环糊精/煤油Pickering乳状液的制备工艺的优化是确保新型捕收剂可以提高浮选富集效率的关键。
发明内容
技术问题：针对现有技术的不足之处，提供一种配比优化，生产简单、成本低、浮选效果好非极性烃类油浮选捕收剂、利用β-环糊精的制备方法及使用方法，借助纳米颗粒在油水界面的吸附来降低界面张力，从而实现油滴在水中的稳定分散，降低油滴大小，降低浮选捕收剂用量，提高浮选效率。
为实现上述技术目的，本发明的非极性烃类油浮选捕收剂，包括油水混合物和β-环糊精，每升油水混合物添加0.002g的β-环糊精；所述油水混合物包含体积百分比为52％～90％的水，其余为非极性烃类油。
一种利用β-环糊精制备非极性烃类油浮选捕收剂的方法，步骤为：首先按照体积比为52％～90％的水，其余为非极性烃类油的体积比准备水和非极性烃类油，然后根据水和非极性烃类油的总体积按照0.002g/L的浓度准备纳米级β-环糊精；将纳米级β-环糊精投入准备的水中，使纳米级β-环糊精在水中分散形成β-环糊精悬浮液，然后把β-环糊精悬浮液和非极性烃类油一起放入高剪切分散乳化机中进行乳化分散，高速搅拌使β-环糊精作为稳定粒子吸附在油水混合物经过高剪切乳化形成的油水界面上以稳定油滴，有效降低非极性烃类油的油滴大小，能够促进了捕收剂在被浮选物表面的铺展，从而提高浮选产率。
进一步，高剪切分散乳化机乳化转速19000～20000rpm，搅拌时间0.5min～1.02min。
进一步，所述非极性烃类油为C12-C22烃类混合物，包括煤油、柴油的任意一种及两者混合物。
一种非极性烃类油浮选捕收剂的使用方法，步骤为：将将浮选捕收剂应用在隐晶质石墨浮选中，浮选捕收剂中的纳米级β-环糊精作为稳定粒子吸附在油水混合物经过高剪切乳化形成的气液界面上，有效降低非极性烃类油的油滴大小，促进了捕收剂在隐晶质石墨表面的铺展，从而提高隐晶质石墨的浮选产率。
有益效果：
本发明使用纳米级β-环糊精进行非极性烃类油的乳化，借助纳米颗粒在油水界面的吸附，稳定了油滴，降低油滴大小，成本低廉，使用效果好，相较于传统捕收剂，本发明的非极性烃类油浮选捕收剂配方可以提高隐晶质石墨浮选效率：同等灰分条件下新型捕收剂的浮选产率提比传统捕收剂提高了6％左右。相较于传统的乳化剂，有利于非极性烃类油乳化
附图说明
图1是非极性烃类油和β-环糊精在水中分散形式的示意图；
图2是本发明所述非极性烃类油浮选捕收剂和常规捕收剂中油滴大小的对比结果示意图。
图3是本发明所述隐晶质石墨浮选流程图。
图4是本发明的非极性烃类油浮选捕和常规捕收剂隐晶质石墨浮选结果对比示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步说明：
本发明的一种非极性烃类油浮选捕收剂是一种新型捕收剂，包括油水混合物和β-环糊精，每升油水混合物添加0.002g的β-环糊精；所述油水混合物包含体积百分比为52％～90％的水，其余为非极性烃类油。
一种利用β-环糊精制备非极性烃类油浮选捕收剂的方法，步骤为：首先按照体积比为52％～90％的水，其余为非极性烃类油的体积比准备水和非极性烃类油，非极性烃类油为C12-C22烃类混合物，包括煤油、柴油的任意一种及两者混合物；然后根据水和非极性烃类油的总体积按照0.002g/L的浓度准备纳米级β-环糊精；将纳米级β-环糊精投入准备的水中，使纳米级β-环糊精在水中分散形成β-环糊精悬浮液，然后把β-环糊精悬浮液和非极性烃类油一起放入高剪切分散乳化机中进行乳化分散，转速19000～20000rpm，搅拌时间0.5min～1.02min，高速搅拌使β-环糊精作为稳定粒子吸附在油水混合物经过高剪切乳化形成的油水界面上以稳定油滴，而不会直接吸附在石墨颗粒表面，妨碍非极性烃类油的浮选捕收效果，有效降低非极性烃类油的油滴大小，能够促进了捕收剂在被浮选物表面的铺展，从而提高浮选产率。
一种非极性烃类油浮选捕收剂的使用方法，步骤为：将将浮选捕收剂应用在隐晶质石墨浮选中，浮选捕收剂中的纳米级β-环糊精作为稳定粒子吸附在油水混合物经过高剪切乳化形成的气液界面上，有效降低非极性烃类油的油滴大小，促进了捕收剂在隐晶质石墨表面的铺展，从而提高隐晶质石墨的浮选产率。
实施例一、
所述非极性烃类油浮选捕收剂包含52％体积的非极性烃类油和48％体积的水，β-环糊精用量是0.002g/mL油水混合物。
所述的新型捕收剂中油滴和β-环糊精在水中的分散形式见附图1。
所述非极性烃类油为C12-C22烃类混合物，如煤油、柴油的任意一种及其混合物。
制备方法包括以下步骤：
S1、将β-环糊精溶解于去离子水中，利用磁力搅拌器搅拌分散1min。
S2、将β-环糊精溶液和非极性烃类油放入锥形容器中；
S3、开启高剪切分散乳化机搅拌分散后获得油水混合物，即新型浮选捕收剂。
提供所述方法获得的新型浮选捕收剂在隐晶质石墨浮选中的应用，其在隐晶质石墨浮选中的应用仅是举例，其实际应用包括非极性烃类油作为捕收剂的矿物和煤炭浮选场景。
非极性烃类油使用的是煤油。制备的新型捕收剂和常规捕收剂的中油滴大小对比结果见附图2。油滴大小的测量过程如下：将制备的新型捕收剂和煤油分别放入RK/FD-II5机械搅拌式浮选机中进行分散，然后采用聚焦光束反射测量技术测量获得本发明所述的新型捕收剂和常规捕收剂的油滴大小。附图2的对比结果说明，本发明制备的新型捕收剂的油滴粒度明显低于常规条件下的油滴大小。
原矿平均粒度(d80)为14μm、灰分含量43.37％。分步释放浮选流程如附图3所示：浮选物料中投入捕收剂搅拌3min，之后投入起泡剂搅拌2min，之后进行粗选，获得尾矿1和精选矿1，重复分选那步骤将精选矿1继续进行分选，分选出尾矿2、尾矿3和尾矿4，挺通过获得尾矿4的精选矿4分选出尾矿5和精矿。捕收剂用量为5000g/t煤油，起泡剂用量为2500g/t仲辛醇。随着浮选次数的增加，矿浆的固体浓度降低。必要时添加补充水，以保持恒定的矿浆液位。对浮选产品进行过滤和干燥，进行称重和灰分分析，以获得产率和灰分含量。使用质量为150g的石墨样品作为浮选入料。附图4是常规捕收剂和本发明所制备的新型捕收剂隐晶质石墨浮选结果对比。为了进一步考察β环糊精的存在对于隐晶质石墨浮选的影响，图4中还给出了煤油乳化过程条件下煤油+β环糊精的浮选试验结果作为对比，可以看出本申请效果明显由于常规捕收剂以及添加了β环糊精但未乳化的常规捕收剂：当不存在乳化作业时，β环糊精+煤油组合的浮选富集效率比常规捕收剂条件下的浮选富集效率还差。相同累计灰分条件下，无乳化作业时，β环糊精的存在使得浮选产率下降了大约9％。β环糊精引起的浮选产率下降主要原因是亲水性的β环糊精吸附在了石墨表面，导致石墨疏水性变差，煤油难以在石墨表面铺展，从而导致大量石墨损失在尾矿中，浮选富集效率变差。相较于传统捕收剂，新型捕收剂的制备方法通过高剪切乳化方式，将β环糊精作为一种稳定粒子吸附在气液界面上，降低了非极性烃类油的油滴大小，促进了捕收剂在石墨表面的铺展，从而提高了石墨的浮选产率。同等灰分条件下，新型捕收剂浮选产率比常规捕收剂产率高6％左右。
Claims (4)
1. 一种非极性烃类油浮选捕收剂，其特征在于：其包括油水混合物和b-环糊精，每升油水混合物添加0.002 g的b-环糊精；所述油水混合物包含体积百分比为52%～90%的水，其余为非极性烃类油；
非极性烃类油浮选捕收剂的制备方法：首先按照体积比为52%～90%的水，其余为非极性烃类油的体积比准备水和非极性烃类油，然后根据水和非极性烃类油的总体积按照0.002 g/L的浓度准备纳米级b-环糊精；将纳米级b-环糊精投入准备的水中，使纳米级b-环糊精在水中分散形成b-环糊精悬浮液，然后把b-环糊精悬浮液和非极性烃类油一起放入高剪切分散乳化机中进行乳化分散，高速搅拌使b-环糊精作为稳定粒子吸附在油水混合物经过高剪切乳化形成的油水界面上以稳定油滴，有效降低非极性烃类油的油滴大小，能够促进了捕收剂在被浮选物表面的铺展，从而提高浮选产率。
2. 根据权利要求1所述的非极性烃类油浮选捕收剂，其特征在于：高剪切分散乳化机乳化转速19000～20000 rpm，搅拌时间0.5min～1.02min。
3.根据权利要求1所述的非极性烃类油浮选捕收剂，其特征在于：所述非极性烃类油为C12-C22烃类混合物，包括煤油、柴油的任意一种及两者混合物。
4.一种权利要求1所述非极性烃类油浮选捕收剂的使用方法，其特征在于：将浮选捕收剂应用在隐晶质石墨浮选中，促进了捕收剂在隐晶质石墨表面的铺展，从而提高隐晶质石墨的浮选产率。
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Non-Patent Citations (1)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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