一種改性脂肪酸螢石浮選捕收劑及其製備方法與流程
2023-05-29 01:32:56 1
本發明屬於螢石浮選捕收技術領域，具體涉及一種改性脂肪酸螢石浮選捕收劑及其製備方法。
背景技術：
螢石是工業氟產品中氟元素的主要來源，在冶金和化工領域具有廣泛的應用。經過改革開放以來幾十年的過度開採，我國螢石礦產資源已逐漸貧乏。目前螢石原礦中的高品位易選礦數量越來越少，因此對於那些低品位、顆粒細和成分雜的難選螢石的開發利用迫在眉睫。
目前脂肪酸類的捕收劑是螢石浮選中通常用到的捕收劑，此外有機磺酸鹽、烴基硫酸鹽、妥爾油、烷基磺酸鹽等在螢石浮選過程中也有一定的應用。現在工業上普遍應用的螢石浮選捕收劑以油酸、油酸鈉和氧化石蠟皂為主，這類捕收劑在常溫條件下分散性能差，選擇效率低，使用時藥劑用量大，需要進行加溫浮選方能提高回收率。面臨如此諸多的問題，新型高效的螢石浮選捕收劑的開發成為一種必然的趨勢。通過對脂肪酸類捕收劑進行改性、復配，能大大提高其選擇性、分散性，達到較理想的浮選效果。因此，改善現有藥劑性能、提高生產指標、降低成本、解決生產實際問題對於低品位難選螢石礦的開發具有重大意義。
技術實現要素：
本發明的目的在於解決現有脂肪酸類捕收劑存在的常溫分散性差、選擇效率低、藥劑使用量大等不足，提供一種改性脂肪酸螢石浮選捕收劑及其製備方法。該方法通過在不飽和脂肪酸的雙鍵位置引入硫酸氫根使捕收劑帶有兩個活性官能團，同時利用磺化皂的鈣鹽(或鎂鹽)溶解度大對硬水適應性強的特點，將兩者進行復配優化，得到綜合性能較好的組合浮選捕收劑。本發明解決上述問題的技術方案如下：
一種改性脂肪酸螢石浮選捕收劑，由以下原料製備而成：磺化油酸、高級飽和脂肪酸以及氫氧化鉀或氫氧化鈉，所述磺化油酸由油酸與濃硫酸按照1:0.3-1的摩爾比製備而成，所述磺化油酸與高級飽和脂肪酸以及氫氧化鉀或氫氧化鈉的質量比為3-10:1-6:0.45-4.2。
上述螢石浮選捕收劑的製備方法，包括以下步驟：a將油酸和濃硫酸混合均勻並攪拌反應一定時間，冷卻得磺化油酸；b將磺化油酸、高級飽和脂肪酸、強鹼按照一定比例混合，在攪拌條件下反應得到基本物質；c將基本物質與水按一定比例混合均勻即得。
步驟a中油酸與濃硫酸按照1:0.3-1的摩爾比在70-100℃混合均勻，接著攪拌反應1-3h。
步驟b中磺化油酸、高級飽和脂肪酸、強鹼的質量比為3-10:1-6:0.45-4.2，反應溫度為70-95℃，反應時間2-5h。
步驟c中基本物質與水混合時的質量比為1:50。
所述高級飽和脂肪酸為月桂酸、軟脂酸和硬脂酸中的一種，所述強鹼為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
所述濃硫酸質量分數為98％。
本發明具有以下有益效果：(1)在不飽和脂肪酸的雙鍵位置引入-SO4H，增強了藥劑與Ca2+、Mg2+等離子的絡合能力，使其絡合形成穩定的配合物，能有效提高對Ca2+、Mg2+等離子的選擇性；(2)達到相同選礦效果，浮選劑使用量大幅降低；(3)組合反浮選捕收劑具有常溫分散性好，選擇性強；(4)明顯提高了低品位螢石礦浮選的綜合選礦效率。
具體實施方式
為了更好的理解本發明的內容，下面結合具體實施例來進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅只局限於下面的實施例。
實施例1
取油酸3mol置於2L的三口燒瓶中，油浴鍋加熱，溫度控制在70℃；然後慢速向燒瓶中滴加0.9mol質量分數為98％的濃硫酸，滴加完畢後繼續攪拌反應3h，即得黑色的磺化油酸中間產物。取上述磺化油酸0.40kg，硬脂酸0.8kg，氫氧化鈉0.18kg於反應器中在90℃條件下機械攪拌反應2.0h即得到基本物質。取1.0kg基本物質加水50kg攪拌均勻後即得到捕收劑，代號YZ-1。
以廣水螢石礦礦樣進行了浮選實驗，其原礦化學組成為：
利用此捕收劑對該礦樣進行粗選，浮選工藝條件如下：
(1)礦石前處理：對原礦進行破碎，其磨礦細度小於-200目的佔53.28％。
(2)正浮選富集：向浮選槽中加入166g原礦，加一定量的自來水調漿，充分攪勻後，先加pH調整劑碳酸鈉1.2kg/t並攪拌2min，再加入水玻璃4.8kg/t並攪拌2min，然後加入上述所制的捕收劑0.72kg/t並攪拌5min，充氣鼓泡後，常溫浮選富集目標礦物，刮板時間為4min。
在常溫下，按照上述粗選工藝採用油酸作為捕收劑進行了一次對比實驗，結果如下：
表格中選礦效率等於回收率減去產率，它是評價捕收劑優劣的一個重要指標，選礦效率越高，說明藥劑性能越好。採用本發明實施例1製備的YZ-1捕收劑對廣水某礦進行粗選後，CaF2品位由原礦的31.53％提升至75.65％，回收率95.88％，綜合選礦效率55.92％。在相同的工藝條件下用常規的油酸作為正浮選捕收劑，藥劑用量仍為0.72kg/t時，CaF2品位提升至77.28％，回收率74.17％，綜合選礦效率43.91％。綜合選礦效率數據，不難看出YZ-1捕收劑明顯要優於傳統螢石捕收劑油酸。
進一步的，採用YZ-1作為螢石浮選捕收劑對粗選產物進行6次精選(一粗六精)，得到了CaF2含量98.25％的酸級螢石，開路回收率高達67.53％。
實施例2
取油酸3.0mol置於2L的三口燒瓶中，油浴鍋加熱，溫度控制在85℃；然後慢速向燒瓶中滴加1.5mol質量分數為98％的濃硫酸，滴加完畢後繼續攪拌反應3h，即得黑色的磺化油酸中間產物。取上述磺化油酸0.50kg，硬脂酸0.50kg，氫氧化鈉0.20kg於反應器中在90℃條件下機械攪拌反應2.5h即得到基本物質。取1.0kg基本物質加水50kg攪拌均勻後即得到捕收劑，代號YZ-2。
以上述廣水螢石礦礦樣進行浮選實驗，利用此捕收劑採用上述浮選工藝條件對該礦樣進行粗選。在常溫下，採用相同粗選工藝利用油酸作為捕收劑進行了一次對比實驗，結果如下：
採用本發明實施例2製備的YZ-2捕收劑對廣水某礦進行粗選後，CaF2品位由原礦的31.53％提升至76.12％，回收率90.87％，綜合選礦效率53.23％。在相同的工藝條件下用常規的油酸作為正浮選捕收劑，藥劑用量仍為0.72kg/t時，CaF2品位提升至77.28％，回收率74.17％，綜合選礦效率43.91％。綜合選礦效率數據，不難看出YZ-2捕收劑明顯要優於傳統螢石捕收劑油酸。
實施例3
取油酸3.0mol置於2L的三口燒瓶中，油浴鍋加熱，溫度控制在100℃；然後慢速向燒瓶中滴加3.0mol質量分數為98％的濃硫酸，滴加完畢後繼續攪拌反應3h，即得黑色的磺化油酸中間產物。取上述磺化油酸1.0kg，硬脂酸0.1kg，氫氧化鈉0.42於反應器中在95℃條件下機械攪拌反應5h即得到基本物質。取1.0kg基本物質加水50kg攪拌均勻後即得到捕收劑，代號YZ-3。
以廣水螢石礦尾礦樣進行了浮選實驗，利用此捕收劑對該礦樣進行粗選，浮選工藝條件如下：
(1)礦石前處理：對原礦進行破碎，其磨礦細度小於-200目的佔53.28％。
(2)正浮選富集：向浮選槽中加入166g原礦，加一定量的自來水調漿，充分攪勻後，先加pH調整劑碳酸鈉1.4kg/t並攪拌2min，再加入水玻璃2.4kg/t並攪拌2min，然後加入上述所制的捕收劑0.72kg/t並攪拌5min，充氣鼓泡後，常溫浮選富集目標礦物，刮板時間為4min。
在常溫下，按照上述粗選工藝採用油酸作為捕收劑進行了一次對比實驗，結果如下：
採用本發明實施例3製備的YZ-3捕收劑對廣水某礦進行粗選後，CaF2品位提升至78.32％，產率34.52％，選礦效率51.22％。綜合選礦效率數據，不難看出YZ-3捕收劑明顯要優於傳統螢石捕收劑油酸。
實施例4
取油酸3.0mol置於2L的三口燒瓶中，油浴鍋加熱，溫度控制在75℃；然後慢速向燒瓶中滴加0.9mol質量分數為98％的濃硫酸，滴加完畢後繼續攪拌反應3h，即得黑色的磺化油酸中間產物。取上述磺化油酸1.0kg，硬脂酸0.1kg，氫氧化鈉0.25kg於反應器中在90℃條件下機械攪拌反應4h即得到基本物質。取1.0kg基本物質加水50kg攪拌均勻後即得到捕收劑，代號YZ-4。
以萬隆某螢石礦礦樣進行了浮選實驗，其原礦化學組成為：
利用此捕收劑對該礦樣進行粗選，浮選工藝條件如下：
(1)礦石前處理：對原礦進行破碎，其磨礦細度小於-200目的佔55.64％。
(2)正浮選富集：向浮選槽中加入166g原礦，加一定量的自來水調漿，充分攪勻後，先加pH調整劑碳酸鈉1.4kg/t並攪拌2min，再加入水玻璃2.4kg/t並攪拌2min，然後加入上述所制的捕收劑0.72kg/t並攪拌5min，充氣鼓泡後，常溫浮選富集目標礦物，刮板時間為4min。
在常溫下，按照上述粗選工藝採用油酸作為捕收劑進行了一次對比實驗，結果如下：
採用本發明實施例4製備的YZ-4捕收劑對萬隆某礦進行粗選後，CaF2品位由原礦的40.12％提升至81.52％，綜合選礦效率47.82％，產率46.34％。在相同的工藝條件下用常規的油酸作為正浮選捕收劑，CaF2品位提升至84.25％，產率為35.64％，綜合選礦效率39.20％。綜合選礦效率數據，不難看出YZ-4捕收劑明顯要優於傳統螢石捕收劑油酸。
實施例5
準確稱取油酸3.0mol置於2L的三口燒瓶中，油浴鍋加熱，溫度控制在70-100℃；然後慢速向燒瓶中滴加0.9kg質量分數為98％的濃硫酸，滴加完畢後繼續攪拌反應3h，即得黑色的磺化油酸中間產物。取上述磺化油酸1.0kg，月桂酸0.1kg，氫氧化鈉0.28kg於反應器中在95℃條件下機械攪拌反應3.0h即得到基本物質。取1.0kg基本物質加水50kg攪拌均勻後即得到捕收劑，代號YZ-5。
以萬隆某螢石礦礦樣進行了浮選實驗，利用此捕收劑對該礦樣進行粗選，浮選工藝條件如下：
(1)礦石前處理：對原礦進行破碎，其磨礦細度小於-200目的佔55.64％。
(2)正浮選富集：向浮選槽中加入166g原礦，加一定量的自來水調漿，充分攪勻後，先加pH調整劑碳酸鈉1.4kg/t並攪拌2min，再加入水玻璃2.4kg/t並攪拌2min，然後加入上述所制的捕收劑0.72kg/t並攪拌5min，充氣鼓泡後，常溫浮選富集目標礦物，刮板時間為4min。
在常溫下，按照上述粗選工藝採用油酸作為捕收劑進行了一次對比實驗，結果如下：
採用本發明實施例5製備的YZ-5捕收劑對廣水某礦進行粗選後，CaF2品位提升至80.38％，產率48.64％，綜合選礦效率48.81％。綜合選礦效率數據，不難看出YZ-5捕收劑明顯要優於傳統螢石捕收劑油酸。
實施例6
取油酸3.0mol置於2L的三口燒瓶中，油浴鍋加熱，溫度控制在80℃；然後慢速向燒瓶中滴加1.5mol質量分數為98％的濃硫酸，滴加完畢後繼續攪拌反應3h，即得黑色的磺化油酸中間產物。取上述磺化油酸0.5kg，軟脂酸0.5kg，氫氧化鉀0.38kg於反應器中在85℃條件下機械攪拌反應2.5h即得到基本物質。取1.0kg基本物質加水50kg攪拌均勻後即得到捕收劑，代號YZ-6。
以萬隆某螢石礦礦樣進行了浮選實驗，利用此捕收劑對該礦樣進行粗選，浮選工藝條件如下：
(1)礦石前處理：對原礦進行破碎，其磨礦細度小於-200目的佔55.64％。
(2)正浮選富集：向浮選槽中加入166g原礦，加一定量的自來水調漿，充分攪勻後，先加pH調整劑碳酸鈉1.4kg/t並攪拌2min，再加入水玻璃2.4kg/t並攪拌2min，然後加入上述所制的捕收劑0.72kg/t並攪拌5min，充氣鼓泡後，常溫浮選富集目標礦物，刮板時間為4min。
在常溫下，按照上述粗選工藝採用油酸作為捕收劑進行了一次對比實驗，結果如下：
採用本發明實施例6製備的YZ-6捕收劑對廣水某礦進行粗選後，CaF2品位提升至81.42％，產率45.42％，綜合選礦效率46.76％。綜合選礦效率數據，不難看出YZ-6捕收劑明顯要優於傳統螢石捕收劑油酸。