專利名稱：適用于原生及次生礦泥的礦泥分散劑制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種適用于原生及次生礦泥的礦泥分散劑制備方法，屬于 工業(yè)用精細化工助劑領域，采用本方法制備的礦泥分散劑可廣泛用于各種 金屬、非金屬礦選礦過程中對原生及次生礦泥的分散，消除或減少礦泥對 目的礦物選礦富集和分離的影響，改善選礦富集和分離的效率，提高目的 礦物的精礦質量和回收率；也可用于地質鉆探、石油開采中的礦泥分散， 提高作業(yè)效率和出油率。
背景技術：
目前各種金屬、非金屬礦山企業(yè)在開發(fā)利用礦產資源，綜合回收目的 礦物的過程中，通常通過浮選、重選、磁選、電選等選礦作業(yè)對目的礦物 進行分離、富集、拋尾除雜，得到合格精礦產品進行冶煉或直接使用，選 礦作業(yè)往往都要經過破碎、磨礦，將礦石磨到一定細度，才能得到有效的 分離富集。許多礦石中不同程度地含有一些粘土質礦物，而在氧化、風化 程度較深的礦石中粘土質礦物含量更高，在礦石磨礦作業(yè)中，粘土質礦物 很容易被磨成細泥狀，成為原生礦泥，同時一些硬度較低的礦物也會被磨 成細泥狀，成為次生礦泥。礦漿中礦泥含量較高時，會嚴重污染目的礦物 的表面、增大礦漿的粘度、吸附消耗大量的浮選藥劑，嚴重影響選別作業(yè) 的效率，大量的目的礦物得不到富集分離回收，而大量的礦泥又進入到精 礦產品中，嚴重影響了目的礦物精礦質量和回收率，更嚴重的情況是有些 選別作業(yè)無法正常進行。
為了有效消除或減輕礦泥對選礦作業(yè)的不好影響，添加六偏磷酸鈉、 磷酸鹽、硅酸鈉、氟硅酸鈉、碳酸鈉等無機調整劑對礦泥進行分散抑制， 被證明是一種行之有效的技術措施，并被廣泛采用，在大多情況下都產生 了較好的效果，使選礦作業(yè)能夠正常進行，得到了較好的選別指標。但是 這些無機調整劑對礦泥的分散抑制效果比較有限，在選別氧化、風化程度 較深粘土質礦物含量更高的礦石或磨礦細度較高時，大量的原生及次生礦 泥使選別作業(yè)無法正常進行，不得不在工藝流程中增加脫泥作業(yè)，先行脫 除礦泥，再進行后面的選別作業(yè)，而礦泥中往往也含有一定的有價目的礦 物，這部分有價目的礦物得不到回收利用，從而降低了礦產資源利用率。 我國的礦產資源很豐富，但富礦、易選礦較少，貧、雜、細復雜難選礦多， 為了更好的合理綜合利用礦產資源，研究開發(fā)高效的新型選冶技術和選礦 藥劑，包括高效的新型礦泥分散劑具有極其重要的現實意義。地質鉆探、 石油開采中往往也需要加入礦泥分散劑分散礦泥，以提高作業(yè)效率和出油 率。

發(fā)明內容
為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種適用于各種原生及次生礦泥 的礦泥分散劑制備方法，采用本方法制備的礦泥分散劑對各種金屬、非金 屬礦選礦過程中的原生及次生礦泥的具有很好的分散效果，可有效消除或 減少礦泥對目的礦物選礦富集和分離的影響，改善選礦富集和分離的效率， 提高目的礦物的精礦質量和回收率，也可用于石油開采、鉆探過程中對礦 泥的分散。 _ 「
本發(fā)明是通過如下技術方案實現的
一種適用于原生及次生礦泥的礦泥分散劑制備方法，其特征在于選 取丙烯磺酸鈉、順丁烯二酸酐和丙烯酸三種單體，其中丙烯磺酸鈉占單體
總量的5 20%，順丁烯二酸酐占單體總量的40 65%，丙烯酸占單體總
量的25 45%;并經下述步驟處理
a、 首先分別配制好濃度為15 25%的丙烯磺酸鈉水溶液、濃度為50 70%丙烯酸水溶液，和相當于單體總量3 10%的且濃度為10 30%的過 硫酸銨水溶液，將三種溶液分別置于高位槽中；
b、 在聚合反應釜中加入相當于單體總量80 150%的水(水量根據產 品含固量而定)，開動攪拌，并通夾套蒸汽加熱，同時加入全部的順丁烯 二酸酐、相當于單體總量2 5%的分子量調節(jié)劑和相當于單體總量2 10 %的巰基乙酸；
c、 溫度達到82r后，開始加入過硫酸銨水溶液，稍后開始同時加入 丙烯磺酸鈉水溶液和丙烯酸水溶液，并關掉蒸汽加熱；
d、 控制單體丙烯磺酸鈉水溶液和丙烯酸水溶液的加入速度，使聚合 反應釜內的反應溫度保持在S2 88'C，并有適當的回流(分子量調節(jié)劑蒸 發(fā)，經冷凝器冷卻后回流)，單體在2 2. 5h內加完；
e、 單體丙烯磺酸鈉水溶液和丙烯酸水溶液加完后，繼續(xù)加入過硫酸 銨水溶液10 20分鐘；
f、 保溫反應lh，通入冷卻水降溫至45。C以下，放入中和反應釜，開 始加入31%的工業(yè)燒堿進行中和，通冷卻水的同時控制燒堿的加入速度， 使釜內溫度保持低于50°C，至PH值等于6 8，中和完成，降溫至35'C以 下出料得到礦泥分散劑成品。
所述的丙烯磺酸鈉為工業(yè)一級品含量》95%，順丁烯二酸酐為工業(yè)一 級品含量>99.0% ，丙烯酸為工業(yè)聚合級含量》99.5% 。 所述c步驟中，過硫酸銨水溶液為勻速加入。
所述分子量調節(jié)劑是聚合體系中添加少量鏈轉移常數大的物質，例如 異丙醇。
所述異丙醇的工業(yè)級含量>99.5%。
所述f步驟中，出料后的礦泥分散劑成品還經包裝、取樣送化驗步驟。 所述的聚合反應釜為1 3M3的不銹鋼反應釜或搪玻璃反應釜，內設置
5不銹鋼盤管，夾套可通蒸汽加熱、內置的盤管可通冷卻水以方便準確控制 聚合反應溫度；反應釜蓋上安裝快開式手孔，以便于固體物料順丁烯二酸 酐的加料，同時裝配列管式不銹鋼冷凝器，以達到進行回流反應、不損失 物料的目的。
所述的中和反應釜為1 3M3不銹鋼反應釜或搪玻璃反應釜，夾套可通 冷卻水。
所述的產品質量控制標準為-
含固量30 40%， PH = 6 8，單體轉化率》99.5%，相對分子量1000 4000 ，鈣螯合值》750mgCaCO3 / g ，對二氧化錳粉的分散力值》 820mgMnO2 / L。
本方法的原理如下
由丙烯磺酸鈉、順丁烯二酸酐、丙烯酸三種聚合單體，在巰基乙酸一 過硫酸銨氧化還原引發(fā)體系下，在水溶液中進行自由基聚合反應，通過較 大的引發(fā)劑用量、較高的反應溫度、和加入分子量調節(jié)劑異丙醇來控制聚 合物的分子量，得到低分子量的三元共聚物水溶液。反應完成后，用液體
工業(yè)燒堿中和至PH二6 8，得到最終的有機酸三元共聚礦泥分散劑。 與現有技術相比本發(fā)明的優(yōu)點表現在-
1、 采用本方法制備的礦泥分散劑對各種金屬、非金屬礦選礦過程中的 原生及次生礦泥的具有很好的分散效果，可有效消除或減少礦泥對目的礦 物選礦富集和分離的影響，改善選礦富集和分離的效率，提高目的礦物的 精礦質量和回收率；將采用本方法制備的礦泥分散劑應用于"粘土釩礦的 加藥擦洗選礦富集方法"(已同日申報專利)中，可將低品位含釩粘土礦中 的釩有效富集在精礦產品中，并除去大量尾礦，對采用本方法得到的第一 釩精礦產品和第二釩精礦產品進行濕法冶煉提釩，能使低品位含釩粘土礦 成為可開發(fā)利用的資源，可有效提高濕法提釩的回收率，并能顯著降低濕 法提釩所需酸堿等各種輔助材料的消耗和生產成本，減少了粘土型釩礦提 釩對環(huán)境的污染。
2、 本發(fā)明釆用巰基乙酸一過硫酸銨氧化還原引發(fā)體系，在水溶液中 進行丙烯磺酸鈉、順丁烯二酸酐、丙烯酸三元自由基共聚反應，得到低分 子量的有機酸三元共聚物水溶液礦泥分散劑產品，合成工藝簡單，可控性 好，產品質量穩(wěn)定。所有原料全部進入產品中，工藝過程中沒有三廢產生， 對環(huán)境無污染，產品中沒有有毒有害成份，符合綠色合成工藝的要求。
3、 本發(fā)明通過合理的單體配比、較大的引發(fā)劑用量、較高的反應溫 度、和加入分子量調節(jié)劑異丙醇來控制聚合物的分子量，合成低分子量有 機酸三元共聚物水溶液礦泥分散劑產品，產品相對分子量低只有1000 4000，含固量高達到30 40%，單體轉化率高于99.5%，對鈣鎂的螯合力 強，鈣螯合值^750mgCaCO3/g，分散能力強，對二氧化錳粉的分散力值 >820mgMnO2 / L。
64、 選礦應用試驗表明，本發(fā)明合成的低分子量有機酸三元共聚物水 溶液礦泥分散劑產品，對多種金屬、非金屬礦選礦過程中的原生及次生礦 泥都有很好的分散效果，可有效消除或減少礦泥對目的礦物選礦富集和分 離的影響，改善選礦富集和分離的效率，提高目的礦物的精礦質量和回收 率，、也可用于石油開采、鉆探過程中對礦泥的分散。 —
5、 本發(fā)明采用不銹鋼或搪玻璃反應釜進行間歇式生產，釜內加不銹 鋼盤管，夾套盤管分別通蒸汽和冷卻水，可快速準確地控制反應溫度，有 利于產品質量的穩(wěn)定；反應釜蓋上安裝快開式手孔，方便于固體物料順丁 烯二酸酐的加料；裝配列管式不銹鋼冷凝器，以達到進行回流反應、穩(wěn)定 反應溫度、不損失物料的目的。
6、 本發(fā)明所提供的含固量較高的中性水溶液產品，方便于直接添加 使用，不需再進一步干燥成粉狀固體產品，生產時間短、能耗低。
具體實施例方式
實施例1
稱量單體合計320公斤，其中丙烯磺酸鈉40公斤，順丁烯二酸酐160 公斤，丙烯酸120公斤。用清水配制好濃度為50%的丙烯酸水溶液、濃度 為20%的過硫酸銨水溶液、濃度為20%的丙烯磺酸鈉水溶液，用真空分別 備于各自的高位槽中，備好過硫酸銨15公斤，在1M3搪玻璃反應釜內加入 320公斤水，開動攪拌，夾套通蒸汽加熱。加入全部的順丁烯二酸酐、12 公斤異丙醇和16公斤巰基乙酸，升溫至82。C時停蒸氣，開始通過轉子流 量計加入過硫酸銨溶液，稍后同時通過轉子流量計加入丙烯磺酸鈉和丙烯 酸溶液，保持反應溫度在82 88'C并有少量回流，約2. 5小時加完全部的 丙烯磺酸鈉和丙烯酸，15分鐘后停加過硫酸銨，保溫反應60分鐘。通冷卻 水降溫至45'C以下，全部放入3M3搪玻璃反應釜內，通冷卻水的情況下逐 漸加入30%的工業(yè)液體燒堿，控制中和溫度低于50°C，至PH二6 8中和 結束，降溫至35'C以下出料包裝，并取樣送分析檢驗。
實施例2
某低品位氧化金礦，含金1.67克/噸，含硫0.0037%，含硅62.3%， 含鐵4.46%，其它金屬礦物含量甚微，只有金具有綜合回收利用價值。該 礦石為典型的高硅低硫高度氧化的礦石，粘土礦物含量高，金以微細粒、 次顯微粒級賦存于粘土礦物和褐鐵礦中，金無法通過重選、磁選、或浮選 硫化礦或氧化礦的方法得到有效富集，通常只能通過氰化堆浸提取金。盡 管磨礦后攪拌氰化浸出金的浸出率可達到94%，但因原礦品位較低，氰化 堆浸提取金的經濟效益不會好，現有的技術水平下該礦的開發(fā)利用價值較 低。
采用本發(fā)明合成的有機酸三元共聚物礦作為泥分散劑，用量400g / t， 對礦泥進行高效分散，通過常規(guī)浮選，經一粗、 一精、三掃，獲得了精礦 產率6.14%，精礦金品位21.7克/噸，金回收率78.46%的閉路試驗指標，浮選精礦攪拌氰化浸出，金浸出率97.6%，為該礦的開發(fā)利用提供了 更經濟合理的技術方案，顯著提升了該低品位金礦的開發(fā)利用價值。 實施例3
我國粘土釩礦資源分布廣泛，但品位較低，采用浮選、重選、磁選都 無法得到富集，現階段企業(yè)只能選用含V205品位高于1.2%的原礦，采用 原礦氧化焙燒一濕法浸出提釩，原礦處理量大、輔助材料消耗量及能耗很 高、環(huán)境污染嚴重，釩的回收率只有40 50%，提釩成本高、經濟效益差， 低品位粘土釩礦得不到有效開發(fā)利用，資源浪費嚴重。
本發(fā)明針對國內某原礦含V2Os品位0.84%的粘土釩礦，破碎至一 3mm，用1.5升的擦洗機攪拌線速度2.3m/s。加水調漿，礦漿濃度50%， 加入有機酸三元共聚物礦泥分散抑制劑1300克/噸原礦，擦洗20分鐘，篩 分出+ 0.15mm品位0.37%的粗粒級尾礦1產率46%，離析15分鐘后，分 離出品位0.49%的細粒級尾礦2產率21.5%，尾礦合計產率67.5%，品位 0.41%，得到產率32.5%、品位1.74%的釩精礦產品,釩的選礦回收率67.2 %，釩的富集比為2.07，可為濕法提釩提供高品位原料，使低品位粘土釩 礦得到有效開發(fā)利用。
實施例4
本發(fā)明一最佳實施方式如下
選取丙烯磺酸鈉、順丁烯二酸酐和丙烯酸三種單體，其中丙烯磺酸鈉 占單體總量的5 20%，順丁烯二酸酐占單體總量的40 65%，丙烯酸占 單體總量的25 45%;并經下述步驟處理
a、 首先分別配制好濃度為15 25%的丙烯磺酸鈉水溶液、濃度為50 70%丙烯酸水溶液，和相當于單體總量3 10%的且濃度為10 30%的過 硫酸銨水溶液，將三種溶液分別置于高位槽中；
b、 在聚合反應釜中加入相當于單體總量80 150%的水(水量根據產 品含固量而定)，開動攪拌，并通夾套蒸汽加熱，同時加入全部的順丁烯 二酸酐、相當于單體總量2 5%的分子量調節(jié)劑和相當于單體總量2 10 %的巰基乙酸；
c、 溫度達到82'C后，開始加入過硫酸銨水溶液，稍后開始同時加入 丙烯磺酸鈉水溶液和丙烯酸水溶液，并關掉蒸汽加熱；
d、 控制單體丙烯磺酸鈉水溶液和丙烯酸水溶液的加入速度，使聚合 反應釜內的反應溫度保持在82 88°C，并有適當的回流，單體在2 2. 5h 內加完；
e、 單體丙烯磺酸鈉水溶液和丙烯酸水溶液加完后，繼續(xù)加入過硫酸 銨水溶液10 20分鐘；
f、 保溫反應lh，通入冷卻水降溫至45。C以下，放入中和反應釜，開 始加入31%的工業(yè)燒堿進行中和，通冷卻水的同時控制燒堿的加入速度， 使釜內溫度保持低于50°C，至PH值等于6 8，中和完成，降溫至35。C以下出料包裝、取樣送化驗得到礦泥分散劑成品。
所述的丙烯磺酸鈉為工業(yè)一級品含量>95%，順丁烯二酸酐為工業(yè)一 級品含量>99.0%，丙烯酸為工業(yè)聚合級含量>99.5%。所述c步驟中，過 硫酸銨水溶液為勻速加入。所述分子量調節(jié)劑是聚合體系中添加少量鏈轉 移常數大的物質，例如異丙醇。所述異丙醇的工業(yè)級含量》99.5%。所述 的聚合反應釜為1 3M3的不銹鋼反應釜或搪玻璃反應釜，內設置不銹鋼盤 管，夾套可通蒸汽加熱、內置的盤管可通冷卻水以方便準確控制聚合反應 溫度；反應釜蓋上安裝快開式手孔，以便于固體物料順丁烯二酸酐的加料， 同時裝配列管式不銹鋼冷凝器，以達到進行回流反應、不損失物料的目的。 所述的中和反應釜為1 3M3不銹鋼反應釜或搪玻璃反應釜，夾套可通冷卻 水。所述的產品質量控制標準為含固量30 40%， PH = 6 8，單體轉化 率》99.5%，相對分子量1000 4000，鈣螯合值》750mgCaCO3 / g，對二 氧化錳粉的分散力值^820mgMnO2 / L。
本發(fā)明不限于上述實施方式，有機酸三元共聚物礦泥分散抑制劑可廣 泛用于多種金屬、非金屬礦選礦工藝中對原生及次生礦泥的分散抑制，根 據上述實施例的描述，本領域的普通技術人員還可作出一些顯而易見的改 變，并用于多種金屬、非金屬礦選礦工藝中對原生及次生礦泥的分散抑制， 也可用于地質鉆探、石油開采中的礦泥分散，提高作業(yè)效率和出油率，但 這些改變均應落入本發(fā)明權利要求的保護范圍之內。
權利要求
1、一種適用于原生及次生礦泥的礦泥分散劑制備方法，其特征在于選取丙烯磺酸鈉、順丁烯二酸酐和丙烯酸三種單體，其中丙烯磺酸鈉占單體總量的5～20％，順丁烯二酸酐占單體總量的40～65％，丙烯酸占單體總量的25～45％；并經下述步驟處理a、首先分別配制好濃度為15～25％的丙烯磺酸鈉水溶液、濃度為50～70％丙烯酸水溶液，和相當于單體總量3～10％的且濃度為10～30％的過硫酸銨水溶液；b、在聚合反應釜中加入相當于單體總量80～150％的水，開動攪拌，并通夾套蒸汽加熱，同時加入全部的順丁烯二酸酐、相當于單體總量2～5％的分子量調節(jié)劑和相當于單體總量2～10％的巰基乙酸；c、溫度達到82℃后，開始加入過硫酸銨水溶液，稍后開始同時加入丙烯磺酸鈉水溶液和丙烯酸水溶液，并關掉蒸汽加熱；d、控制單體丙烯磺酸鈉水溶液和丙烯酸水溶液的加入速度，使聚合反應釜內的反應溫度保持在82～88℃，單體在2～2.5h內加完；e、單體丙烯磺酸鈉水溶液和丙烯酸水溶液加完后，繼續(xù)加入過硫酸銨水溶液10～20分鐘；f、保溫反應1h，通入冷卻水降溫至45℃以下，放入中和反應釜，開始加入31％的工業(yè)燒堿進行中和，通冷卻水的同時控制燒堿的加入速度，使釜內溫度保持低于50℃，至PH值等于6～8，中和完成，降溫至35℃以下出料得到礦泥分散劑成品。
2、 根據權利要求1所述的適用于原生及次生礦泥的礦泥分散劑制備 方法，其特征在于所述分子量調節(jié)劑是聚合體系中添加少量鏈轉移常數 大的異丙醇。
3、 根據權利要求1所述的適用于原生及次生礦泥的礦泥分散劑制備 方法，其特征在于所述c步驟中，過硫酸銨水溶液為勻速加入。
4、 根據權利要求1或2或3所述的適用于原生及次生礦泥的礦泥分散劑制備方法，其特征在于所述f步驟中，出料后的礦泥分散劑成品還經包裝、取樣送化驗步驟。
5、 根據權利要求1所述的適用于原生及次生礦泥的礦泥分散劑制備方法，其特征在于所述的丙烯磺酸鈉為工業(yè)一級品含量>95%,順丁烯二酸酐為工業(yè)一級品含量》99.0%，丙烯酸為工業(yè)聚合級含量》99.5%。
6、 根據權利要求2所述的適用于原生及次生礦泥的礦泥分散劑制備 方法，其特征在于所述異丙醇的工業(yè)級含量>99.5%。
7、 根據權利要求1所述的適用于原生及次生礦泥的礦泥分散劑制備 方法，其特征在于所述的聚合反應釜為1 3M3的不銹鋼反應釜或搪玻璃反應釜，內設置通冷卻水的不銹鋼盤管和通蒸汽加熱的夾套；反應釜蓋上安裝有快開式手孔，同時裝配列管式不銹鋼冷凝器。 -
8、 根據權利要求1所述的適用于原生及次生礦泥的礦泥分散劑制備 方法，其特征在于所述的中和反應釜為1 3M3的不銹鋼反應釜或搪玻璃 反應釜，內設置通冷卻水的夾套。
9、 根據權利要求1或2或3所述的適用于原生及次生礦泥的礦泥分 散劑制備方法，其特征在于所述礦泥分散劑成品的產品質量控制標準為含固量30 40%， PH=6 8，單體轉化率>99.5%，相對分子量1000 4000 ，鈣螯合值》750mgCaCO3 / g ,對二氧化錳粉的分散力值》 820mgMnO2 / L。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于原生及次生礦泥的礦泥分散劑制備方法，由丙烯磺酸鈉、順丁烯二酸酐、丙烯酸三種聚合單體，在巰基乙酸—過硫酸銨氧化還原引發(fā)體系下，在水溶液中進行自由基聚合反應，通過較大的引發(fā)劑用量、較高的反應溫度、和加入分子量調節(jié)劑異丙醇來控制聚合物的分子量，得到低分子量的三元共聚物水溶液。反應完成后，用液體工業(yè)燒堿中和至pH＝6～8，得到礦泥分散劑。采用本方法制備的礦泥分散劑對各種金屬、非金屬礦選礦過程中的原生及次生礦泥的具有很好的分散效果，可有效消除或減少礦泥對目的礦物選礦富集和分離的影響，改善選礦富集和分離的效率，提高目的礦物的精礦質量和回收率，也可用于石油開采、鉆探過程中對礦泥的分散。
文檔編號C08F220/06GK101538344SQ20091005909
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月27日 優(yōu)先權日2009年4月27日
發(fā)明者劉厚明, 楊進忠, 毛益林, 王秀芬, 陳曉青, 陳炳炎 申請人:中國地質科學院礦產綜合利用研究所