赤鐵礦反浮選抑制劑複合變性澱粉及其製備方法
2023-06-25 20:26:26
專利名稱：赤鐵礦反浮選抑制劑複合變性澱粉及其製備方法
技術領域：
本發明屬於選礦工程中反浮選藥劑製備技術領域，尤其涉及赤鐵礦反浮選抑制劑複合變性澱粉及其製備方法。
背景技術：
赤鐵礦是在氧化條件下形成的一種氧化型礦，它主要賦存於沉積型、風化林濾型及部分受變質沉積型、與火山-侵入活動有關鐵礦中。我國赤鐵礦的儲量現已探明約佔全國鐵礦總儲量的18. 1%，具有貧、雜、細，伴生礦比例高等特點。據統計，我國赤鐵鐵礦石平均品位31. 27%，與澳大利亞、巴西進口礦比較，我國鐵精礦質量尚有明顯差距。例如，澳大利亞多為赤鐵富礦，粉礦品位62%、塊礦品位64%，SiO2含量39Γ4% ；巴西也主要是赤鐵富礦， 礦品位65% 66%、塊礦品位66% 67%，SiO2含量1%1%。因此，進一步提高鐵礦品位、降低雜質含量，依然是我國選礦工作者面臨的重要任務。從提高鐵精礦質量角度看，陰離子反浮選工藝起到了巨大的作用。鞍鋼齊大山鐵礦為我國最大的鐵選礦廠，年處理原礦品位為29% 的赤鐵礦800萬噸，2001年前採用重-磁-正浮選工藝，精礦品位達63%，而2002年後改用重-磁-反浮選工藝，精礦品位達到67. 4%以上。在赤鐵礦反浮選工藝中，玉米澱粉是氧化鐵礦的典型抑制劑。普通澱粉抑制赤鐵礦的基本原理是澱粉在赤鐵礦表面吸附後，澱粉本身存在的許多親水性官能團在赤鐵礦物表面形成親水層，可減弱捕收劑與赤鐵礦粒的表面作用力，阻隔赤鐵礦粒與浮選氣泡結合，降低赤鐵礦的可浮性，從而對赤鐵礦產生抑制作用。然而，在赤鐵礦物與脈石礦物之間， 兩者的表面物理和化學性質有一定的差異，但也具有一些相似的特點，因此，在用普通澱粉作為抑制劑時，其抑制選擇性受到一定限制。為了提高澱粉抑制劑的選擇性，有研究者曾提出採用改性後的變性澱粉作為赤鐵礦的抑制劑。還有研究表明，當用陽離子澱粉作為赤鐵礦抑制劑時，在ΡΗ=7 11範圍內， 石英等脈石比赤鐵礦帶有更多的負電荷，陽離子澱粉在石英礦物表面的吸附是赤鐵礦的3 倍，而陰離子澱粉在赤鐵礦上的吸附比在石英上大得多。因此，在反浮選工藝中，選用陰離子澱粉可有效提高抑制劑的選擇性。如，專利申請號200610124741. 6公開了一種鮞狀高磷赤鐵礦的選礦方法，採用磺化澱粉抑制鮞狀高磷赤鐵礦，通過反浮選將磷、矽等雜質除去， 獲得鐵品位63%以上、鐵回收率大於75%的鐵精礦。然而，在使用磺酸根或羧酸根等陰離子澱粉作為抑制劑時，依然存在以下問題 (1)澱粉粘度高，導致蒸煮操作和管道輸送困難；(2)浮選體系中含有一些鈣、錳、鐵等雜陽離子，對澱粉中的陰離子有一定「中和」作用，降低了陰離子澱粉的使用效果；(3)隨著鐵礦細磨程度越來越高，加上礦漿本身具有較高的黏度，鐵精礦過濾困難依然難以解決。
發明內容
本發明的目的是解決上述技術中的不足，提供一種赤鐵礦反浮選抑制劑複合變性澱粉及其製備方法，該複合變性澱粉冷水可溶，低粘度，可增加赤鐵精礦的產率和改善鐵精礦漿的過濾條件。為了實現上述目的，本發明採用的技術方案是
一種赤鐵礦反浮選抑制劑複合變性澱粉，由澱粉為原料，次氯酸鈉為氧化劑，亞硫酸鈉和亞硝酸鈉為酯化劑，3-氯-2-羥丙基三甲基季銨鹽為陽離子化試劑，苛性鹼為催化劑和水製成，其配比按重量份數計為原料澱粉100份，次氯酸鈉0. 5^10份，亞硫酸鈉1. 2 7. 0 份，亞硝酸鈉0. 2^1. 2份，3-氯-2-羥丙基三甲基季銨鹽0. 5^3. 5份，苛性鹼3. (Γ7. 0份，水 25 40份。所述澱粉選自木薯澱粉和玉米澱粉中任意一種。所述苛性鹼選自氫氧化鈉和氫氧化鉀中任意一種。一種赤鐵礦反浮選抑制劑複合變性澱粉的製備方法，包括如下步驟
(1)物料混合將澱粉100份，次氯酸鈉0.5^10份，亞硫酸鈉1. 2^7. 0份，亞硝酸鈉 0. 2 1. 2份，3-氯-2"羥丙基三甲基季銨鹽0. 5 3. 5份，苛性鹼3. 0 7· 0份和水25 40份加入混合器，攪拌混合廣3小時；
(2)擠壓反應採用雙螺杆擠壓機對混合後的物料進行擠壓反應2 10分鐘，反應包括氧化、酯化和醚化反應；
(3)後處理將反應後的產物冷卻至室溫，粉碎，通過100目篩，即得到產品。所述混合器攪拌的轉速為5(T200 r/min。所述雙螺杆擠壓機的工作參數為螺杆長徑比25，雙螺杆的壓縮比3. 0，螺杆轉速 50 250 r/min，前段溫度為5(T80°C，中段溫度為13(Tl70°C，尾段溫度為19(T240°C，擠出口正向壓力2· (Γ3. 5MPa。其產品複合變性澱粉呈白色或微黃色粉末狀，包含羧酸根、磺酸根陰離子和季銨基陽離子，冷水可溶，粘度為5 35mPa. s (6%，95 °C )，羧基(-C00H)質量百分率為 0. 0129Γ0. 3%，硫(S)的質量百分率為0. 18% 2. 0%，氮(N)的質量百分率為0. 029Γ0. 25%。與現有技術相比，本發明的有益效果如下
本發明通過擠壓技術，經一步反應製備一種冷水可溶，低粘度，含有羧酸根、磺酸根陰離子基團和季銨基陽離子基團的複合變性澱粉，該產品具有以下特點
(1)排斥礦漿中的鈣、鐵等雜陽離子，保護羧酸根、磺酸根陰離子基團，有選擇性地吸附赤鐵礦石；
(2)對極細赤鐵礦石能起到絮聚作用，可增加赤鐵精礦的產率和改善鐵精礦漿的過濾條件；
(3)冷水可溶，粘度低，使用時免除了蒸煮工序，管道流動性好，解決了堵塞管道的問題。該產品即適用於陰離子捕收劑反浮選工藝，也適用於陽離子捕收劑反浮選工藝。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式並不局限於實施例表示的範圍。實施例1
取木薯澱粉100份，次氯酸鈉0. 5份，亞硫酸鈉1. 2份，亞硝酸鈉0. 2份，3-氯-2-羥丙
4基三甲基季銨鹽0. 5份，水25份，氫氧化鈉3份，加入混合器，攪拌混合1小時，控制擠壓膨化前段溫度為50°C，中段溫度為130°C，尾段溫度為190°C，將以上混合均勻的物料餵入擠壓機以螺杆轉速250 r/min擠壓反應2分鐘。本實施例獲得的產品羧基(-C00H)質量百分率為0.01%，硫(S)的質量百分率為 0. 25%，氮(N)的質量百分率為0. 026%,粘度為22mPa*s (6%，95°C )，冷水可溶的複合變性澱粉產品。該產品作為赤鐵礦抑制劑在添加量為0. mcg/t，對經重-磁分選後鐵品位為43. 5% 的赤鐵礦，在石灰活化後，採用油酸脂肪酸作為捕收劑對赤鐵礦開路反浮選，獲得鐵品位為
67.8%、回收率為83. 5%的鐵精礦。實施例2
取玉米澱粉100份，次氯酸鈉3. 0份，亞硫酸鈉5. 5份，亞硝酸鈉1. 0份，3-氯-2-羥丙基三甲基季銨鹽0. 8份，水25份，氫氧化鉀6份，在混合器中混合2小時，控制擠壓膨化前段溫度為70°C，中段溫度為155°C，尾段溫度為220°C，將以上混合均勻的物料餵入擠壓機以螺杆轉速125 r/min擠壓反應5分鐘。本實施例獲得的產品羧基(-C00H)質量百分率為0. 024%，硫(S)的質量百分率為
0.91%，氮(N)的質量百分率為0. 05 。，粘度為13mPa*S(6%，95°C)，冷水可溶的複合變性澱粉產品。該產品作為赤鐵礦抑制劑在添加量為0. mcg/t，對經重-磁分選後鐵品位為43. 5% 的赤鐵礦，在石灰活化後，採用油酸脂肪酸作為捕收劑對赤鐵礦開路反浮選，獲得鐵品位 >68. 6%、回收率>86. 5%的鐵精礦。實施例3
取木薯澱粉100份，次氯酸鈉10份，亞硫酸鈉7. 0份，亞硝酸鈉1. 2份，3-氯-2-羥丙基三甲基季銨鹽3. 5份，水40份，氫氧化鈉3. 5份，加入混合器，攪拌混合3小時，控制擠壓膨化前段溫度為80°C，中段溫度為170°C，尾段溫度為240°C，將以上混合均勻的物料餵入擠壓機以螺杆轉速50 r/min擠壓反應10分鐘。本實施例獲得的產品羧基(-C00H)質量百分率為0. 17%，硫(S)的質量百分率為
1.35%，氮(N)的質量百分率為0. 175%，粘度為8 mPa-s (6%，95°C )，冷水可溶的複合變性澱粉產品。該產品作為赤鐵礦抑制劑在添加量為0. mcg/t，對經重-磁分選後鐵品位為43. 5% 的赤鐵礦，在石灰活化後，採用油酸脂肪酸作為捕收劑對赤鐵礦開路反浮選，獲得鐵品位為
68.3%、回收率為85. 5%的鐵精礦。
權利要求
1.一種赤鐵礦反浮選抑制劑複合變性澱粉，其特徵在於由澱粉為原料，次氯酸鈉為氧化劑，亞硫酸鈉和亞硝酸鈉為酯化劑，3"氯-2-羥丙基三甲基季銨鹽為陽離子化試劑，苛性鹼為催化劑和水製成，其配比按重量份數計為原料澱粉100份，次氯酸鈉0. 5^10份，亞硫酸鈉1. 2^7. 0份，亞硝酸鈉0. 2^1. 2份，3-氯-2-羥丙基三甲基季銨鹽0. 5^3. 5份，苛性鹼3. (Γ7.0份，水25 40份。
2.根據權利要求1所述的赤鐵礦反浮選抑制劑複合變性澱粉，其特徵在於所述澱粉選自木薯澱粉和玉米澱粉中任意一種。
3.根據權利要求1所述的赤鐵礦反浮選抑制劑複合變性澱粉，其特徵在於所述苛性鹼選自氫氧化鈉和氫氧化鉀中任意一種。
4.根據權利要求1所述的赤鐵礦反浮選抑制劑複合變性澱粉，其特徵在於產品包含羧酸根、磺酸根陰離子和季銨基陽離子。
5.根據權利要求1所述的赤鐵礦反浮選抑制劑複合變性澱粉，其特徵在於產品的-COOH質量百分率為0. 0129Γ0. 3%，S的質量百分率為0. 189Γ2. 0%，N的質量百分為 0. 029Γ0. 25%。
6.根據權利要求1所述的赤鐵礦反浮選抑制劑複合變性澱粉，其特徵在於產品冷水可溶，在質量百分比為6%，溫度95°C條件下粘度為5 35mPa · s。
7.—種如權利要求1所述的赤鐵礦反浮選抑制劑複合變性澱粉的製備方法，其特徵在於包括如下步驟(1)物料混合將澱粉100份，次氯酸鈉0.5^10份，亞硫酸鈉1. 2^7. 0份，亞硝酸鈉 0. 2 1. 2份，3-氯-2-羥丙基三甲基季銨鹽0. 5 3. 5份，苛性鹼3. 0 7· 0份和水25 40份加入混合器，攪拌混合廣3小時；(2)擠壓反應採用雙螺杆擠壓機對混合後的物料進行擠壓反應2 10分鐘，反應包括氧化、酯化和醚化反應；(3)後處理將反應後的產物冷卻至室溫，粉碎，通過100目篩，即得到產品。
8.根據權利要求7所述的赤鐵礦反浮選抑制劑複合變性澱粉的製備方法，其特徵在於所述混合器攪拌的轉速為5(T200 r/min。
9.根據權利要求7所述的赤鐵礦反浮選抑制劑複合變性澱粉的製備方法，其特徵在於所述雙螺杆擠壓機的工作參數為螺杆長徑比25，雙螺杆的壓縮比3. 0，螺杆轉速5(Γ250 r/min，前段溫度為5(T80°C，中段溫度為13(Tl70°C，尾段溫度為19(T240°C，擠出口正向壓力 2· 0 3· 5MPa0
全文摘要
本發明公開了一種赤鐵礦反浮選抑制劑複合變性澱粉及其製備方法，其產品由原料澱粉，次氯酸鈉為氧化劑，亞硫酸鈉和亞硝酸鈉為酯化劑，3-氯-2-羥丙基三甲基季銨鹽為陽離子化試劑，苛性鹼為催化劑和水製成，其配比按重量份數計為原料澱粉100份，次氯酸鈉0.5~10份，亞硫酸鈉1.2~7.0份，亞硝酸鈉0.2~1.2份，3-氯-2-羥丙基三甲基季銨鹽0.5~3.5份，苛性鹼3.0~7.0份，水25~40份。產品複合變性澱粉包含羧酸根、磺酸根陰離子和季銨基陽離子，具有冷水可溶，低粘度，可增加赤鐵精礦的產率和改善鐵精礦漿的過濾條件等優點。
文檔編號B03D101/06GK102443071SQ201110362410
公開日2012年5月9日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者劉潔, 劉紹秀, 張友全, 梁露峰, 玉瓊廣, 謝新玲 申請人:廣西農墾明陽生化集團股份有限公司, 廣西大學