混合的捕收劑組合物的制作方法
【專利說明】混合的捕收劑組合物 技術(shù)領(lǐng)域 本文描述的實施方案一般地涉及捕收劑組合物，和使用該捕收劑組合物回收一種或多 種凈化的材料的方法。更特別地，這種實施方案涉及含一種或多種醚胺和一種或多種酰胺 基胺的捕收劑組合物，和使用該捕收劑組合物從含硅酸鹽的鐵礦石中富集鐵礦物的反向泡 沫浮選方法。 【背景技術(shù)】 泡沫浮選是一種利用待分離的礦物在疏水性方面的天然和/或產(chǎn)生的差別的物理化 學礦物濃縮方法。為了在礦物表面上提高已有的或者產(chǎn)生新的拒水性，將稱為捕收劑的某 些異極或非極性化學品加入到待分離或凈化的含礦物的水性漿料中。設(shè)計這些化學品， 選擇性固定待分離的一種或多種礦物，在它們的表面上形成疏水單層。形成疏水單層使 得當碰撞時礦物更加可能固定氣泡。組合的氣泡/礦物顆粒的質(zhì)量不如礦漿的移位巖體 (displaced mass)致密，這將引起氣泡/礦物顆粒浮動到表面上，在此它們形成可從浮選 單元中撇去的富含礦物的泡沫，同時其他礦物保持浸沒在礦漿內(nèi)?？墒褂藐栯x子捕收劑，實 現(xiàn)從礦漿中浮選具有表面負電荷的礦物，例如二氧化硅，硅酸鹽，長石，云母，粘土，硅孔雀 石，鉀堿和其他。在鐵和磷酸鹽的富集工藝中，雜質(zhì)典型地被浮選開，從而留下有價值的組 分，這一方法稱為"反向浮選"。陽離子捕收劑是當在水性環(huán)境內(nèi)時，具有正電荷的有機分 子。典型地，陽離子捕收劑具有存在不成對電子的氮基。 在反向浮選中，雜質(zhì)從有價值的礦物中浮選離開。特別地，鐵礦石，碳酸鈣，磷酸鹽和長 石經(jīng)常按照這一方式富集。在許多情況下，含有硅酸鹽的礦物是這些雜質(zhì)的主要組分，這將 引起成品品質(zhì)下降。含有硅酸鹽的礦物包括石英，云母，長石，白云母和黑云母。高硅酸鹽 含量降低鐵礦石濃縮物的品質(zhì)，在巴西，所述濃縮物例如使用烷基醚胺和烷基醚二胺，通過 浮選凈化，以便可由低硅酸鹽濃縮物生產(chǎn)高品質(zhì)的鋼。然而，現(xiàn)有技術(shù)中描述的用于硅酸鹽 浮選的捕收劑就選擇性和產(chǎn)率來說，顯示出不足的結(jié)果。 因此，需要改進的捕收劑組合物及其在礦石富集工藝中的用途。
【發(fā)明內(nèi)容】
提供捕收劑組合物及其制造與使用方法。在至少一個具體的實施方案中，富集礦石 (ore)的方法可包括接觸含一種或多種粒狀物的液體懸浮液或漿料與捕收劑，生產(chǎn)處理過 的混合物。該捕收劑可包括具有式（I)的一種或多種酰胺基胺：
其中R1可以是（C1-C24)烷基，（C1-C 24)鏈烯基，或（C1-C24)二鏈烯基；R2和R 3可以獨立 地選自氫，（C1-C6)烷基，鹵素-(C1-C6)烷基，苯基，（C 1-C6)鏈烯基，雜環(huán)基，未取代的芳基， 和被選自下述中的一個或多個取代基取代的芳基：鹵素，（C 1-C6)烷基，和鹵素-(C1-C6)烷 基；和R 4和R5可以獨立地選自氫和（C「C6)烷基，和具有式（II)的一種或多種醚胺：
其中R6可以是氫，（C1-C18)烷基，鹵素-(C1-C 18)烷基，苯基，（C1-C6)鏈烯基，雜環(huán)基， 未取代的芳基，或被選自下述中的一個或多個取代基取代的芳基：鹵素，（C1-C18)烷基，和鹵 素-(C 1-C18)烷基；和R7可以是氫，（C「C6)烷基，1?素-(C 1-C6)烷基，苯基，（C1-C6)鏈烯基， 雜環(huán)基，未取代的芳基，或被選自下述中的一個或多個取代基取代的芳基：鹵素，（C 1-C6)烷 基，和鹵素-(C1-C6)烷基，或具有式（III)的一種或多種醚胺：
其中R8可以是氫，（C1-C18)烷基，鹵素-(C1-C 18)烷基，苯基，（C1-C18)鏈烯基，雜環(huán)基， 未取代的芳基，或被選自下述中的一個或多個取代基取代的芳基：鹵素，（C1-C18)烷基，和鹵 素-(C 1-C18)烷基；和R9和R 1(1可以獨立地選自氛，（C「C6)烷基，1?素-(C1-C 6)烷基，苯基， (C1-C6)鏈烯基，雜環(huán)基，未取代的芳基，和被選自下述中的一個或多個取代基取代的芳基： 鹵素，（C「C 6)烷基，和1?素-(C1-C6)烷基，其中酰胺基胺與醚胺的重量比可以是從約99:1 到約1:99。該方法也可包括從處理過的混合物中回收產(chǎn)物，凈化的粒狀物產(chǎn)物或這二者，所 述產(chǎn)物包括相對于處理過的混合物，粒狀物濃度下降的凈化液體，所述凈化的粒狀物產(chǎn)物 具有相對于處理過的混合物，降低濃度的液體。在至少一個具體的實施方案中，該方法可進 一步包括使空氣穿過處理過的混合物。 在至少一個其他的具體實施方案中，富集礦石的方法可包括接觸含一種或多種污染物 和一種或多種有價值的材料的水性懸浮液或漿料與捕收劑組合物，提供處理過的混合物。 該捕收劑可包括具有式（I)的一種或多種酰胺基胺：
其中R1可以是（C1-C24)烷基，（C1-C 24)鏈烯基，或（C1-C24)二鏈烯基；R2和R 3可以獨立 地選自氫，（C1-C6)烷基，鹵素-(C1-C6)烷基，苯基，（C 1-C6)鏈烯基，雜環(huán)基，未取代的芳基， 和被選自下述中的一個或多個取代基取代的芳基：鹵素，（C 1-C6)烷基，和鹵素-(C1-C6)烷 基；和R 4和R5可以獨立地選自氫和（C「C6)烷基，和具有式（II)的一種或多種醚胺：
其中R6可以是氫，（C1-C18)烷基，鹵素-(C1-C 18)烷基，苯基，（C1-C6)鏈烯基，雜環(huán)基， 未取代的芳基，或被選自下述中的一個或多個取代基取代的芳基：鹵素，（C1-C18)烷基，和鹵 素-(C 1-C18)烷基；和R7可以是氫，（C「C6)烷基，1?素-(C 1-C6)烷基，苯基，（C1-C6)鏈烯基， 雜環(huán)基，未取代的芳基，或被選自下述中的一個或多個取代基取代的芳基：鹵素，（C 1-C6)烷 基，和鹵素-(C1-C6)烷基，或具有式（III)的一種或多種醚胺：
其中R8可以是氫，（C1-C18)烷基，鹵素-(C1-C 18)烷基，苯基，（C1-C18)鏈烯基，雜環(huán)基， 未取代的芳基，或被選自下述中的一個或多個取代基取代的芳基：鹵素，（C1-C18)烷基，和鹵 素-(C 1-C18)烷基；和R9和R 1(1可以獨立地選自氛，（C「C6)烷基，1?素-(C1-C 6)烷基，苯基， (C1-C6)鏈烯基，雜環(huán)基，未取代的芳基，和被選自下述中的一個或多個取代基取代的芳基： 鹵素，（C「C 6)烷基，和1?素-(C1-C6)烷基，其中酰胺基胺與醚胺的重量比可以是從約99:1 到約1:99。該方法也可包括使空氣穿過處理過的混合物和從處理過的混合物中回收產(chǎn)物， 所述產(chǎn)物包括相對于處理過的混合物，污染物濃度下降的有價值的材料。 具體實施方案 現(xiàn)已令人驚奇地且預(yù)料不到地發(fā)現(xiàn)，在純化含鐵礦石的分離工藝中，與單獨使用含酰 胺基胺或醚胺的捕收劑相比，使用含有一種或多種酰胺基胺和一種或多種醚胺的組合的捕 收劑組合物得到較大的鐵回收率。可混合，共混或在其他情況下接觸捕收劑與含有粒狀物 或固體的水性懸浮液或漿料，生產(chǎn)處理過的混合物。醚胺和酰胺基胺的組合可在浮選中提 供硅酸鹽的良好的選擇性和高的產(chǎn)率，同時底部部分含有高產(chǎn)率的鐵礦物和低的硅酸鹽含 量。例如，與使用僅僅含單獨的醚胺的捕收劑相比，含有酰胺基胺和醚胺二者的捕收劑可增 加鐵的回收率約0. 2%，約0. 5%，約1%，約2%，約3%，約4%，約5%，約6%，約7%或更 大。在另一實例中，與使用僅僅含單獨的酰胺基胺的捕收劑相比，含有酰胺基胺和醚胺二者 的捕收劑可增加鐵的回收率約〇. 5%，約1 %，約2%，約3%，約4%，約5%，約6%，約7%或 更大。分離工藝可以是或者包括泡沫浮選，顛倒（inverted)或反向泡沫浮選，凝集，絮凝， 過濾和/或沉降。 該酰胺基胺可具有下式：
其中R1可以選自（C「C24)烷基，（C1-C24)鏈烯基，和（C 1-C24)二鏈烯基；R2和R 3可以獨 立地選自氫，（C1-C6)烷基，鹵素-(C1-C6)烷基，苯基，（C 1-C6)鏈烯基，雜環(huán)基，未取代的芳 基，和被選自下述中的一個或多個取代基取代的芳基：鹵素，（C 1-C6)烷基，和鹵素-(C1-C6) 烷基；和R 4和R 5可以獨立地選自氫和（C1-C6)烷基，和被選自鹵素，（C1-C 6)烷基，和鹵 素-(C1-C6)烷基中的一個或多個取代基取代的（C 1-C6)烷基。 (C1-C24)烷基的實例可包括，但不限于，含有1-24個碳原子的支鏈和直鏈單價飽和 脂族徑基，例如甲基，乙基，丙基，異丙基，丁基，異丁基，叔丁基，戊基異構(gòu)體，己基異構(gòu)體， 十五烷基，十八烷基，十七烷基，十八烷基，十九烷基，^十烷基，^十一烷基，^十^烷基， 二十三烷基。雜環(huán)基團的示意性實例可包括，但不限于，雜芳基，例如吡啶基，噠嗪基，嘧啶 基，噻唑基，噁唑基，異噻唑基，異噁唑基，噻吩基，呋喃基，吡唑基，吲哚基，苯并[b]噻吩 基，4, 5, 6, 7-四氫-苯并[b]噻吩基，苯并呋喃基，4, 5, 6, 7-四氫-苯并噻唑基，氨基吡啶 基，氨基噠嗪基，氨基嘧啶基，氨基噻吩基，氨基吡唑基，氨基噻唑基，氨基異噻唑基，氨基異 嚼挫基，2_氛基啦啶 _3_基，3_氛基啦啶_2_基，4_氛基啦啶_3_基，3_氛基啦啶_4_基， 3-氨基-噠嗪-2-基，4-氨基噠嗪-3-基，5-氨基噠嗪-4-基，3-氨基噠嗪-4-基，4-氨 基-嘧啶-5-基，5-氨基嘧啶-4-基，5-氨基噻唑-4-基，5-氨基異噻唑-4-基和3-氨 基異嚼挫 _4_基，2_氛基噻吩_3_基，3_氛基噻吩_2_基，3_氛基噻吩_4_基，5_氛基P比 唑-4-基。雜環(huán)基團可以未取代或者被1-3個選自鹵素，烷基，鹵代烷基和環(huán)烷基中的取代 基取代，所述取代基可再次未取代或者被一個或多個以上提及的取代基取代。 R2和R3可以連接或鍵合到彼此上，形成（C4-Cltl)亞烷基連接基，且該連接基任選地引入 1或2個雜原子，所述雜原子各自獨立地選自N，0和S。例如，4-到10-元環(huán)氨基是指可含 有氮原子，氧原子和/或硫原子的環(huán)狀氨基。氨基的示意性實例可包括，但不限于，吡咯烷 基，哌啶基，哌嗪基，N-甲基哌嗪基，N-苯基哌嗪基，嗎啉基，硫代嗎啉基，六亞甲基亞氨基， 3, 3, 5-三甲基六氫吖庚因基和類似基團。環(huán)狀氨基也可形成被（C1-C6)烷基，取代的（C 1-C6) 烷基，芳烷基或取代的芳烷基進一步取代的季型堿。實例可包括，但不限于，甲基吡咯烷鑰 堿，甲基哌啶鑰堿，甲基嗎啉鑰堿和類似物。 如式I所描繪的，R4和R 5鍵合到氮上并組成氨基。氨基可以是伯氨基，仲胺基，或叔氨 基。R4和R5可以連接或鍵合到彼此上，形成（C4-Cltl)亞烷基連接基，且該連接基任選地引入 1或2個雜原子，所述雜原子各自獨立地選自N，0和S。例如，4-到10-元環(huán)氨基是指可含 有氮原子，氧原子和/或硫原子的環(huán)狀氨基。示意性實例可包括，但不限于，甲基氨基，二甲 基氣基，乙基氣基，^乙基氣基，甲基乙基氣基，丙基氣基，^丙基氣基，異丙基氣基，^異丙 基氨基，丁基氨基，二丁基氨基和類似基團。被選自（C 1-C6)烷基中的兩個基團取代的氨基 可被（C1-C6)烷基，取代的（C 1-C6)烷基，芳烷基或取代的芳烷基進一步取代。 可借助縮合反應(yīng)，通過使一種或多種羧酸和/或一種或多種羧酸衍生物與多胺反應(yīng)， 合成酰胺基胺。羧酸和多胺的示意性的縮合反應(yīng)可以如反應(yīng)I中所描繪的。
羧酸通過胺經(jīng)歷親核進攻。親核進攻可通過任何多胺的氨基發(fā)生；然而，具有不同相鄰 基的氨基將相對于其他氨基具有不同的化學選擇性。 羧酸衍生物的反應(yīng)物可具有下式：
其中R1可以如以上針對式I所討論并描述的一樣，和X是羥基?？伤庠擊人幔纬?羧酸鹽，其中X是〇Li，ONa，或OK。該羧酸可以是羧酸衍生物，例如酰氯，其中X是Cl。X也 可以是OR，其中R是（C 1-C6)烷基，從而使得式II的化合物為酯。 羧酸反應(yīng)物可以是或者包括脂肪酸，脂肪酸的混合物，脂肪酸酯，脂肪酸酯的混合物， 或者一種或多種脂肪酸和一種或多種脂肪酸酯的混合物。羧酸可以是或者包括一種或多種 妥爾油脂肪酸。本文中所使用的"妥爾油脂肪酸"或"TOFA"與工業(yè)標準一致，涵蓋包括不 僅脂肪酸，而且松香酸和/或不可皂化物的組合物。TOFAs -般地以粗妥爾油的蒸餾餾分 形式生產(chǎn)，和因此含有飽和與不飽和脂肪酸的混合物，松香酸，及其混合物。代表性脂肪酸 包括油酸，月桂酸，亞油酸，亞麻酸，棕櫚酸，硬脂酸，蓖麻油酸，肉豆蔻酸，阿魏酸，二十二烷 酸及其混合物。正如熟練妥爾油工化學的技術(shù)人員所認識的，在粗妥爾油中的這三種主要 成分的實際