專利名稱：一種礦物浮選捕收劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及礦物加工領(lǐng)域，特別是涉及一種礦物浮選用的捕收劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
在礦物加工工業(yè)中，浮選是分離有用礦物和脈石礦物最有效的方法和技術(shù)。而浮選中，起關(guān)鍵作用的是浮選捕收劑；特別是本發(fā)明針對的目的礦物是氧化礦，如赤鐵礦、磁鐵礦，褐鐵礦、膠磷礦、硅酸鹽、石英、氧化鋅等。此類礦物屬天然親水強(qiáng)的礦物，不加捕收劑或加捕收力弱的捕收劑，都不可能實現(xiàn)浮選。必須添加可以在這些目的礦物吸附，形成表面疏水膜，使目的礦物隨泡沫上浮，從而實現(xiàn)目的礦物與非目的礦物的分離。
就氧化礦的浮選而言，所使用的捕收劑種類較多，有陰離子型的、陽離子型、兩性型、螯合型的等。目前國內(nèi)、外，在鐵礦和磷礦浮選中用得較為普遍的是陰離子型捕收劑，一般為脂肪酸、脂肪酸的衍生物、脂肪酸的改性物。它們在鐵礦浮選中可以作為正浮選捕收劑，也可以作為反浮選捕收劑。一般反浮選比正浮選效果要好。但也存在明顯的缺點使用陰離子捕收劑時，要搭配使用鐵礦抑制劑、pH值調(diào)整劑、石英活化劑。藥劑品種多，相互之間協(xié)調(diào)困難，并且要加溫浮選。
在磷礦浮選中，正浮選和脫鎂反浮選用陰離子型捕收，基本上也可以達(dá)到浮選分離的目的；但是對于原礦中含長石、云母硅酸鹽礦物較高的礦石，傳統(tǒng)的藥劑已不能滿足生產(chǎn)要求。不能使含鋁硅酸鹽降到滿意的程度，往往導(dǎo)致磷精礦中有害雜質(zhì)Al、Si、Fe含量高。不利于后序磷酸的制取。
而傳統(tǒng)的陽離子捕收劑，如十二胺、季胺等也曾試驗研究作為鐵礦和磷礦反浮脫硅的捕收劑。但是在試驗和生產(chǎn)過程上發(fā)現(xiàn)，十二胺類藥劑在礦漿中細(xì)粒較多時，泡沫粘性極強(qiáng)，有時根本無法消泡，它雖對石英、硅酸鹽礦物有捕收作用，但因無法消泡、操作困難，無法在工業(yè)上實現(xiàn)有效應(yīng)用。另外，十二胺的選擇性分離效果也不盡如意，正浮選精礦品位不高，反浮選泡沫產(chǎn)品即尾礦品位高。
隨著我國鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，對鐵精礦的需求也在年年增加；而我國優(yōu)質(zhì)鐵礦資源已經(jīng)開發(fā)差不多了。因此面臨著處理貧、細(xì)、雜鐵礦原礦巨大難題，要開發(fā)利用這些劣質(zhì)礦，浮選技術(shù)是一項特別關(guān)鍵的技術(shù)。例如，對于赤鐵礦，當(dāng)粒度較粗時，有磁選尚有一定效果；但當(dāng)粒度細(xì)到-40μm時，單靠磁選是無法獲得合格精礦，必須要浮選，去除夾帶在鐵礦中細(xì)粒脈石礦物，特別是石英、硅酸鹽類，才能提高精礦品位。而采用陽離子捕收劑反浮選鐵礦中脈石礦物，符合浮選抑多浮少的原則，再者，若能開發(fā)克服傳統(tǒng)陽離子捕收劑缺點—泡沫量大、難消散，就可以實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，從而解決我國鋼鐵工業(yè)的原料供應(yīng)問題。同樣，對低品位磷礦的利用，也期盼有好的陽離子捕收劑可以有效脫除精礦中的長石和硅酸鹽類礦物，從而提高精礦品質(zhì)。所以，研制符合鐵礦和磷礦浮選脫硅要求，成分穩(wěn)定、捕收力強(qiáng)、選擇性好的捕收劑具有較大現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是合成一種結(jié)構(gòu)新、成分穩(wěn)定、有良好捕收力和選擇性的陽離子捕收劑，以滿足磁鐵礦、赤鐵礦脫硅和膠磷礦反浮選脫除含鋁硅酸鹽的實用性要求。同時提供容易操作的制備該捕收劑的生產(chǎn)合成方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題須采用的技術(shù)方案是本發(fā)明提供的陽離子捕收劑與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的主要優(yōu)點1.較易溶于水，分散性好。
2.對硅酸鹽礦物、石英、長石等氧化礦，有較強(qiáng)的捕收力和良好的選擇性；可以作為鐵礦和膠磷礦反浮選去除脈石的有效捕收劑。
3.耐低溫，在5℃仍可以正常浮選。
4.與十二胺比較，其泡沫量相對較少、泡沫易消散，有利于實現(xiàn)泡沫產(chǎn)品的精、掃選。
5.與陰離子捕收劑比較，浮選鐵礦時藥劑制度簡單，只需加捕收劑即可，有些也加入少量的抑制劑。
6.由于醚鍵的存在，生物降解性好，優(yōu)于十二胺等現(xiàn)用胺類藥劑。
7.與十二烷基伯胺比較，有如下優(yōu)點捕收性強(qiáng)、選擇性好、耐低溫，形成的泡沫較脆、易消泡，泡沫產(chǎn)品可以掃選或精選。生物降解性優(yōu)。
本發(fā)明提供的陽離子捕收劑的制備方法具有工藝簡單和容易操作等優(yōu)點。


圖1是實例1制備捕收劑反浮某赤鐵礦流程。
圖2是實例2某膠磷礦用該捕收劑脫硅鋁反浮流程。
圖3是實例3某磁鐵礦用該發(fā)明的捕收劑反浮選流程。
具體實施例方式
本發(fā)明提供的礦物浮選用的捕收劑為陽離子捕收劑(烷基多胺醚產(chǎn)品)，主要成分是多烷基多胺醚，烷基碳鏈長度為C8～C18，-NH2個數(shù)為1～4個；次要成分是醚和醇，醚特征是芳醚，醇是C8、C10脂肪醇。
本發(fā)明提供的制備上述礦物浮選用的捕收劑的方法是先將脂肪醇與氫氧化鈉或氫氧化鉀在無水條件下，加溫反應(yīng)制備醇鈉或醇鉀，以醇鈉或醇鉀作催化劑，使丙烯腈與脂肪醇聚合，生成醚腈，使醚腈在非晶態(tài)金屬催化劑的作用下，加氫反應(yīng)，冷卻放料，再以此中間體為原料與丙烯腈聚合反應(yīng)，然后再在非晶態(tài)催化劑作用下，加氫使腈基變?yōu)榘坊?，?jīng)多次聚合加氫，由此獲得所述礦物浮選用的捕收劑。
本發(fā)明針對不同用途，控制聚合加氫次數(shù)；聚合加氫一次得一胺醚，聚合加氫二次得二胺醚，依次類推，獲得需要的烷基多胺醚產(chǎn)品。本捕收劑控制在烷基四胺醚以內(nèi)。
本發(fā)明可以采用以下步驟的制備方法(1)將一部分的C8～C18脂肪醇與NaOH或KOH反應(yīng)，獲得醇鈉或醇鉀催化劑；(2)以醇鈉或醇鉀為催化劑，使余下的C8～C18脂肪醇與丙烯腈在40～50℃范圍聚合反應(yīng)，得到聚合產(chǎn)物；(3)非晶態(tài)金屬鎳合金催化劑的制備；(4)將所得的聚合產(chǎn)物投到高壓釜中，在非晶態(tài)金屬鎳合金的催化作用下，控制壓力2.0～3.0MPa、溫度140～180℃，加氫反應(yīng)2小時，分離得中間產(chǎn)品；(5)所得的中間產(chǎn)品再經(jīng)多次與丙烯腈聚合和加氫反應(yīng)，得到烷基多胺醚；(6)將烷基多胺醚與芳醚和脂肪醇充分混合，三者質(zhì)量配比為1∶0.05∶0.05，即得到礦物浮選用的捕收劑產(chǎn)品。
本發(fā)明提供的捕收劑用于鐵礦反浮脫硅和膠磷礦反浮選脫硅。
下面結(jié)合制備方法實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不限定本發(fā)明。
實施例1用于赤鐵礦反浮選的捕收劑藥劑合成經(jīng)過是先用10％投料量的C12～C14脂肪醇與投料量3～5％的NaOH反應(yīng)，反應(yīng)溫度80±5℃、反應(yīng)時間0.5～1.0小時，由此制得醇鈉。以此物質(zhì)作催化劑，在反應(yīng)釜內(nèi)，先加入C12～C14脂肪醇，滴加相同摩爾丙烯腈，控制反應(yīng)溫度40～50℃、反應(yīng)時間2.5～3.0小時，取樣分析聚合反應(yīng)完成情況，當(dāng)聚合反應(yīng)率達(dá)95％時，表示反應(yīng)完成，過濾得聚合物。將聚合物投料到高壓釜內(nèi)，添加非晶態(tài)金屬合金催化劑，控制反應(yīng)條件加氫，壓力2.0～3.0MPa、溫度140～180℃、加氫反應(yīng)2小時，取樣分析成品含量，直到合格再停止反應(yīng)。然后將此中間產(chǎn)品再與丙烯腈聚合，加氫反應(yīng)。如此重復(fù)2次即可獲得需要的烷基多胺醚產(chǎn)品。該捕收劑用于浮選某赤鐵礦，采用的流程如圖1所示。
當(dāng)原礦TFe含41.56％左右，可獲得浮選指標(biāo)如表1所示。從表1的試驗指標(biāo)可看出對含硅酸鹽礦物的赤鐵礦，本發(fā)明捕收劑有良好分選性，可以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鐵精礦。
實施例2用于磷礦反浮脫硅鋁的捕收劑藥劑的合成步驟是先用10％投料量的C10～C14脂肪醇與投料量3～5％的NaOH反應(yīng)，反應(yīng)溫度80±5℃、反應(yīng)時間0.5～1.0小時，制得醇鈉。以醇鈉作催化劑，在反應(yīng)釜內(nèi)，先加入C10～C14脂肪醇，滴加相同摩爾數(shù)丙烯腈，控制反應(yīng)溫度40～50℃、反應(yīng)時間2.5～3.0小時，取樣分析聚合反應(yīng)完成情況，當(dāng)聚合反應(yīng)率達(dá)95％時，停止反應(yīng)，過濾產(chǎn)物。將清液投料到高壓釜內(nèi)，添加非晶態(tài)金屬鎳合金催化劑，控制反應(yīng)條件加氫。條件是壓力2.0～3.0MPa、溫度140～180℃、加氫反應(yīng)2小時，取樣分析成品含量，直到產(chǎn)品合格停止加氫。然后將此中間產(chǎn)品再與丙烯腈聚合，并進(jìn)行加氫反應(yīng)。如此重復(fù)2次即可獲得需要的烷基多胺醚產(chǎn)品。
該捕收劑浮選膠磷礦的流程如圖2、浮選指標(biāo)如表2所示。
當(dāng)原礦P2O525.07％、MgO 2.70％、SiO212.82％、Al2O32.29％，經(jīng)雙反浮選后，第一段陰離子反浮脫鎂，第二段用本發(fā)明捕收劑脫硅、鋁。獲得精礦P2O5品位32.96％、回收率91.80％。
實施例3用于反浮磁鐵礦脫硅的捕收劑藥劑合成步驟同實施例2。脂肪醇的配料區(qū)間改為C10～C12。
用該捕收劑浮選國內(nèi)磁鐵礦，磁選精礦脫硅。其流程為某磁鐵礦脫硅流程見圖3、浮選指標(biāo)見表3所示。
磁鐵礦精礦經(jīng)反浮選流程處理后，很好地實現(xiàn)了脫硅的目標(biāo)，最終精礦品位TFe 69.22％。
運用實例3合成的捕收劑，反浮選磁鐵礦基本不受溫度影響，且可以獲得鐵精礦品位和回收率都滿意的選礦結(jié)果。
附表表1本發(fā)明捕收劑浮選某赤鐵礦的結(jié)果

表2本發(fā)明捕收劑反浮膠磷礦的結(jié)果

表3本發(fā)明捕收劑反浮磁鐵礦的浮選結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種礦物浮選用的捕收劑，其特征在于捕收劑為陽離子捕收劑，含有多個烷基、胺基及醚基，烷基碳鏈長度為C8～C18，-NH2個數(shù)為1～4個。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦物浮選用的捕收劑，其特征在于捕收劑還含有醚和醇，醚特征是芳醚，醇是C8、C10脂肪醇。
3.一種礦物浮選用的捕收劑的制備方法，其特征在于先將脂肪醇與氫氧化鈉或氫氧化鉀在無水條件下，加溫反應(yīng)制備醇鈉或醇鉀，以醇鈉或醇鉀作催化劑，使丙烯腈與脂肪醇聚合，生成醚腈，使醚腈在非晶態(tài)金屬催化劑的作用下，加氫反應(yīng)，冷卻放料，再以此中間體為原料與丙烯腈聚合反應(yīng)，然后再在非晶態(tài)催化劑作用下，加氫使腈基變?yōu)榘坊?，?jīng)多次聚合加氫，由此獲得所述礦物浮選用的捕收劑，該捕收劑為陽離子捕收劑，含有多個烷基、胺基及醚基，烷基碳鏈長度為C8～C18，-NH2個數(shù)為1～4個。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦物浮選用的捕收劑的制備方法，其特征是具體采用以下步驟的制備方法(1)將一部分的C8～C18脂肪醇與NaOH或KOH反應(yīng)，獲得醇鈉或醇鉀催化劑；(2)以醇鈉或醇鉀為催化劑，使余下的C8～C18脂肪醇與丙烯腈在40～50℃范圍聚合反應(yīng)，得到聚合產(chǎn)物；(3)非晶態(tài)金屬鎳合金催化劑的制備；(4)將所得的聚合產(chǎn)物投到高壓釜中，在非晶態(tài)金屬鎳合金的催化作用下，控制壓力2.0～3.0MPa、溫度140～180℃，加氫反應(yīng)2小時，分離得中間產(chǎn)品；(5)所得的中間產(chǎn)品再多次與丙烯腈聚合和加氫反應(yīng)，得到烷基多胺醚；(6)將烷基多胺醚與芳醚和脂肪醇充分混合，三者質(zhì)量配比為1∶0.05∶0.05，即得到礦物浮選用的捕收劑產(chǎn)品。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的礦物浮選用的捕收劑的制備方法，其特征在于捕收劑用于鐵礦反浮脫硅和膠磷礦反浮選脫硅。
全文摘要
本發(fā)明是一種礦物浮選用的捕收劑及其制備方法。該捕收劑為陽離子捕收劑，含有多個烷基、胺基及醚基，烷基碳鏈長度為C
文檔編號B03D103/02GK101088623SQ20071005258
公開日2007年12月19日 申請日期2007年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月28日
發(fā)明者葛英勇 申請人:武漢理工大學(xué)