CN1151001C - 以茶叶为原料制备选矿药剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种以茶叶为原料制备选矿有机调整剂的方法。本发明以茶叶为原料，通过碱液蒸煮，固液分离得到以小分子有机物、可溶性的茶纤维素和木质素盐为主的选矿药剂。本发明原料来源广泛，利用率达到100%，是一项生态环保型技术；同时本发明具有生产工艺简单，工艺流程短，投资少，所生产的产品无毒性，在矿物加工中使用不存在二次污染等优点；可以显著提高目的矿物与非目的矿物之间的分离选择性，在提高主要矿物的品位和收率的同时，提高伴生有价元素的回收率。

Description

以茶叶为原料制备选矿药剂
技术领域
本发明涉及一种以茶叶为原料制备选矿有机调整剂和抑制剂的方法。
背景技术
在多金属硫化矿、氧化矿、非金属矿的浮选分离过程中，为了使目的矿物与非目的矿物浮选分离，提高浮选精矿的质量，要使用调整剂，其目的在于增大非目的矿物表面亲水性，提高目的矿物与非目的矿物浮选分离的选择性。目前，在矿物加工工业中应用的调整剂大都是一些化工产品如无机盐以及石油化工产品，这些产品在矿物加工中的应用存在原料范围小的缺点，特别是某些药剂还具有一定的毒性，精制的化学品价格昂贵，其应用受到一定的限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备高效、低毒、低用量、廉价的有机调整剂的方法，用于有色多金属硫化矿、氧化矿、非金属矿的浮选分离。
原茶中含有大量的小分子有机化合物及纤维素类物质，见表1。
表1：茶叶中主要化学成分分布表
化合物种类           新梢          老叶         嫩茎        老茎       含量幅值％
茶多酚                ++             +           +           +           25～40
氨基酸                ++             +           +           +           1.5～4
核苷酸                +              +           +           +
磷酯                  +              +           -           -
咖啡碱                ++             +           +           +           2.5～5.5
可可碱                ++             +           +           +
糖类                  +              +           +           +           0.8-4
脂质                  +              +           +           -
有机酸                +              +           +           +           1.7-2.6
叶绿素                +              +           +           +
茶维生素类            +              +           +           +           ～1mg/g
无机物                +              +           +           +           ～5
挥发性物质            +              +           +           +           ～0.01
粗纤维                +              +           +           +           8～20
这些有机化合物中，大多可作为矿物加工过程中可作为浮选的高效调整剂，茶多酚类、有机酸类、磷脂类等可直接作为抑制剂使用，纤维素类可通过转化，形成可溶性的如磺化纤维素、羧甲基纤维素等，可作为矿物加工过程中的良好抑制剂和分散剂。茶多酚俗称茶单宁，其主要成分是儿茶素类，见表2，它们都具有还原性，是性能优良的有机调整剂。
表2：茶叶中儿茶素主要成分
名称                           分子量                 含量(％)
表儿茶素EC                       290                   1-3
表儿茶素没食子酸脂ECG            442                   3-6
表儿茶素双没食子酸脂ECG          594                   -
表没食子儿茶素EGC                306                   3-6
表没食子儿茶素没食子酸脂EGCG     458                   9-13
表没食子儿茶素没食子酸脂EGCG2    610                   -
儿茶素C                          290                   1-2
没食子儿茶素GC                   306                   3-4
茶渣是茶叶精制过程的下脚料以及茶叶高价值成分提取后的残渣或茶叶冲饮后的残茶，仍残留少量的有机小分子物质和大量的纤维素类物质，如茶叶水浸出物含量一般为茶叶中可溶出物的30-47％，各种成份在茶渣中的残留率见表3。
表3：绿茶冲泡一次主要成分的泡出率
茶汤中的主要化学成分                 泡出率(％)                残留率
多酚类物质总量                        44.96                     55.04
表没食子儿茶素                        55.88                     44.12
表没食子儿茶素没食子酸脂              38.21                     61.79
游离氨基酸总量                        81.58                     18.42
精氨酸                                75.42                     24.58
谷氨酸                                89.49                     10.51
茶氨酸                                81.16                     18.84
咖啡碱                                66.71                     33.29
可溶糖                                35.61                     64.39
这些残留物质经处理后可得到优质的矿物加工有机抑制剂和调整剂。
本发明以茶叶为原料，通过粉碎、碱液蒸煮溶出，对溶出液进行固液分离，得到以小分子有机物、可溶性的茶纤维素和木质素盐为主的混合物和残渣，所得到的混合物可用作选矿药剂，残渣部分用于后续工序继续处理。
所述的碱为纯碱或烧碱，碱液浓度为0～50％，碱液与原料的重量比为0.5～300∶1，碱液蒸煮溶出温度为5℃--100℃，时间大于或等于10分钟。
碱液浓度越大，所得混合物中小分子有机物含量越小，可溶性的茶纤维素和木质素盐含量越大；碱液浓度越小，所得混合物中小分子有机物含量越大，可溶性的茶纤维素和茶木质素盐含量越小；当碱液浓度为零即采用清水溶出时，所得混合物中主要为小分子有机物。
对固液分离后得到的残渣，进行磺化或羧基化。
磺化：将残渣与磺化剂共煮可得以茶纤维或茶木质素磺酸盐为主的选矿药剂，磺化剂为亚硫酸盐、发烟硫酸或浓硫酸、氯磺酸中的一种。
羧基化：将残渣与固体氢氧化钠作用，使茶纤维素转化为醇钠，再在40-60℃，用一氯乙酸进行醚化反应，将醚化产物中和，洗涤，干燥，得到以茶羧甲基纤维素为主的选矿药剂。
所述的小分子有机物包括茶多酚类，有机酸类等。
所述的原料茶叶包括原茶、茶叶、茶叶下脚料中的一种或二种的混合物或三种的混合物为原料。
将本发明得到的选矿药剂在矿物加工过程中使用，一般都配成0.1％-5％的水溶液，用量为：在作为有色金属硫化矿浮选抑制剂使用时，用量为10-500g/t；作为金属氧化矿或非金属氧化矿物的抑制剂使用时，用量为50-5000g/t。
本发明充分利用我国充足的茶叶资源，原料可以是青茶、茶叶、精制茶后的下脚料，还可以是茶叶高价值成分如茶多酚提取后或茶叶经冲泡饮用后的茶渣，原料利用率达到100％，是一项生态环保型发明。同时本发明具有生产工艺简单，工艺流程短，投资少，见效快，所生产的产品无毒性，在矿物加工中使用效果好，不存在二次污染等优点。可以显著提高目的矿物与非目的矿物之间的分离选择性，在提高主要矿物的品位和收率的同时，提高伴生有价元素的回收率，为企业创造巨大的经济效益和社会效益。
附图说明
图1：本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
1.以某产地的绿茶为原料，所用碱液浓度为零即经清水蒸煮，100克茶叶，加清水500毫升，加温蒸煮，温度100℃，时间1小时，固液分离后，可得液体选矿药剂产品565克，残渣干燥称重32克。所得选矿药剂主要成分为小分子有机物包括茶多酚类，有机酸类等，该产品是硫、砷等硫化矿的优良抑制剂，用于铜硫混合精矿的浮选分离，与原生产工艺相比，大幅度降低石灰用量，矿浆碱度降低，伴生金、银、钼等有价元素回收率提高。
2.以某地生产速溶茶的茶渣为原料，经碱液蒸煮100克残茶，加5％浓度氢氧化钠溶液300ml，在温度为60℃左右，反应1小时，蒸煮后固液分离，可得主要成分为可溶性的茶纤维素和茶木质素盐及少量小分子有机物的选矿药剂产品376克，残渣干燥称重18克。
3.以某地产茶叶为原料，碱液浸出：茶叶100克，加5％浓度氢氧化钠溶液400ml，在温度60℃左右，反应1小时，固液分离后，得以小分子有机物和可溶性的茶纤维素和木质素盐为主的选矿药剂产品483克。
4.以实例1生产选矿药剂所得到的残茶为原料，磺化：将残茶100克，加10％氢氧化钠溶液400ml在150℃左右蒸煮1.5小时，冷却至60℃左右，加入固体无水亚硫酸钠20克，共煮2小时，得以茶纤维或茶木质素磺酸盐为主的选矿药剂。
5.以实例1生产选矿药剂所得到的残茶为原料，羧基化：残茶100克，与固体氢氧化钠作用，使茶纤维素转化为醇钠，再在40-60℃，用一氯乙酸进行醚化反应，将醚化产物中和，洗涤，干燥，得到以茶羧甲基纤维素为主的选矿药剂。
6.将实施例1所得选矿药剂用于江西省某铜矿，进行铜硫混合精矿的浮选分离，用量为15-100g/t，实现铜硫分离，与原石灰生产工艺相比，降低石灰用量矿浆碱度大幅度降低，伴生金、银、钼等有价元素回收率分别提高3.38％，2.56％，4.35％，经济效益2000万元/年。
7.将实施例2所得选矿药剂用于湖南省某矿的锌硫分离，用量80g/t，降低锌硫分离石灰用量2.78kg/t，在实现锌硫分离的同时，降低了选矿尾矿水排放的pH值，保护了生态环境。
8.将实施例1所得选矿药剂用于云南省某铜矿，用量120g/t，可以有效抑制黄铁矿，毒砂及碳质脉石矿物，实现铜砷硫的分离，铜精矿品位和回收率分别提高3％和2.6％。
9.原料：山西铝土矿区某综合矿样，其主要化学成分为(％)
    Al2O3     SiO2    Fe2O3     铝硅比
    60.40     13.43     4.67     4.50
采用以茶纤维或茶木质素磺酸盐为主即实施例4所得选矿药剂作调整剂，用量粗选作业60g/t，精选作业每次20g/t。用脂肪酸作捕收剂，进行泡沫浮选。
流程为：磨矿细度为-0.074mm占75％，一次粗选、一次扫选、三次精选后产出浮选精矿，浮选尾矿。
选矿脱硅结果：精矿铝硅比11.02，Al2O3回收率85.35％。
10.原料：河南铝土矿区某综合矿样，其主要化学成分为(％)
    Al2O3     SiO2     Fe2O3     铝硅比
    64.69     11.39     4.93     5.68
采用以茶羧甲基纤维素为主即实施例5所得选矿药剂作调整剂，用量粗选作业80g/t，精选作业每次20g/t。用脂肪酸作捕收剂，进行泡沫浮选。
流程为：磨矿细度为-0.074mm占68％，两次粗选，三次精选，一次扫选后产出浮选精矿，浮选尾矿，精选尾矿。精选尾矿分级，分出的细粒级与浮选尾矿合并直接作为尾矿，分出的粗粒级与浮选精矿合并为最终精矿。选矿脱硅结果：精矿铝硅比11.85，Al2O3回收率90.63％。

Claims (5)

1.一种制备选矿用药剂的方法，其特征在于：本发明以茶叶为原料，通过粉碎、碱液蒸煮溶出，对溶出液进行固液分离，得到以小分子有机物、可溶性的茶纤维素和木质素盐为主的混合物和残渣，所得到的混合物可用作选矿药剂，残渣部分用于后续工序继续处理；
所述的碱为纯碱或烧碱，碱液浓度为0～50％，碱液与原料的重量比为0.5～300∶1，碱液蒸煮溶出温度为5℃--100℃，时间大于或等于10分钟。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将残渣与磺化剂共煮可得以茶纤维或茶木质素磺酸盐为主的选矿药剂，磺化剂为亚硫酸盐、发烟硫酸或浓硫酸、氯磺酸中的一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将残渣与固体氢氧化钠作用，使茶纤维素转化为醇钠，再在40-60℃，用一氯乙酸进行醚化反应，将醚化产物中和，洗涤，干燥，得到以茶羧甲基纤维素为主的选矿药剂。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的小分子有机物包括茶多酚类，有机酸类。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的原料茶叶包括原茶、茶叶、茶叶下脚料中的一种或二种的混合物或三种的混合物为原料。
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