用於鐵礦石中矽酸鹽的泡沫浮選的季銨化合物的製作方法

2023-05-11 23:55:21

專利名稱：用於鐵礦石中矽酸鹽的泡沫浮選的季銨化合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種泡沫浮選法，其中在含有帶兩個脂族基和/或帶含有6-14個碳原子的醯基的季銨化合物的浮選促集劑存在下，將矽酸鹽從鐵礦石中分離出來。這種浮選促集劑對於富集泡沫產品中的矽酸鹽有很高的選擇性，同時在底部富集體或富集體中保持了很高的鐵礦石產率。
在泡沫浮選中常常使用季銨化合物作為浮選促集劑。因此，在WO94/26419中已公開了在含季銨化合物和烷基胺的烯化氧加合物作為浮選促集劑組分的混合物存在的情況下，用泡沫浮選法處理方解石礦。WO97/26995中描述了四酯(esterquat)作為非硫化(nonsulphidic)礦物的浮選促集劑的用途。季銨化合物含有6-24個碳原子的醯基。在操作實例中，用沒有限定特徵的四酯、二椰油烷基二甲基氯化銨或三甲基牛油烷基氯化銨作為高鎂含量的富矽酸鹽方解石礦的浮選促集劑。US 3 960 715涉及在包括季胺，例如十二烷基三甲基氯化銨在內的陽離子浮選促集劑存在的情況下從鐵礦石中分離出矽脈石組分的泡沫浮選法。
文章「Cationic Flotation of Silica From Magnetic Iron-oreConcentrates」H.C.Hedberg，MAOCS，U7(19705，177-179)中，比較了不同陽離子浮選促集劑的影響。測試表明，季銨化合物、三甲基椰油烷基氯化銨、三甲基月桂基氯化銨和三甲基牛油烷基氯化銨沒有用作標準的乙酸椰油烷基伯胺有效。
美國專利US 4 995 998公開了在非硫化礦浮選中用憎水基團封端的脂肪醇聚乙二醇醚與陽離子或兩性表面活性劑一起作為共浮選促集劑的用途。其實施例4中，在月桂基三甲基氯化銨存在的情況下將純石英砂用於泡沫浮選法。
儘管這種浮選法有積極的影響，但也存在一個明顯的趨勢，即富集的鐵礦石中矽酸鹽水平太高(常超過1重量％)或鐵產率太低。因此，本發明的主要目的是開發一種矽酸鹽含量低且鐵含量高的選擇性更好的泡沫浮選法。
根據本發明，已發現在鐵礦石沉澱劑和季銨化合物存在的情況下，且含矽酸鹽鐵礦石水懸浮液的pH值為7-11的條件下進行反向泡沫浮選可達到該目的，該季銨化合物的分子式為R1R1N+R3R41/z Xz-(I)，其中R1獨立為烴基，優選為含6-14個碳原子的脂族基和/或R2-(OR7)m-OR8-，其中R2獨立為含6-14個碳原子的醯基，R7獨立為含2-4個碳原子的亞烷基，R8獨立為含2-3個碳原子的亞烷基，m為0-5的數字，R3和R4獨立為含1-4個碳原子的烷基或(R5O)p，其中R5獨立為含2-4個碳原子的亞烷基，p為1-4的數字，X為負離子基團，且z為負離子X的電荷數，每千克鐵礦石需季銨化合物的量為10-500毫克。
優選R1為含6-10個碳原子的直鏈脂族基或含8-13個碳原子的支鏈脂族基，且R2為含6-10個碳原子的直鏈醯基或含8-13個碳原子的支鏈醯基。
這種帶有兩個相對小的脂族基和/或醯基的季銨化合物，即使以很低的劑量也會表現出意想不到的高的矽酸鹽選擇性，並且得到高純度的含鐵富集體和非常低的矽酸鹽含量。優選每千克鐵礦石加入15-200毫克的季銨化合物，最優選每千克鐵礦石加入15-100毫克。
因為由粗浮選所得的泡沫產品可含有大量的鐵礦石，在加水以後，且如果需要，另外再加入季銨化合物、沉澱劑和/或其它浮選化學製劑以後，可以對泡沫產品進行一次或多次的泡沫浮選(清洗步驟)，例如1到5次。通常，沒有必要再補充加入任何浮選促集劑。將由粗浮選所得的底部富集體和由泡沫產品進行隨後泡沫浮選所得的底部富集體適當混合為鐵產率高且矽酸鹽含量低的最終富集體。
優選季銨化合物為那些，其中R5、R7和R8為-C2H4-，且至少R3和R4之一為烷基，優選為甲基。這些化合物易於生產且性能很好。R1優選為正辛基、正癸基、2-丙基庚基和/或含9-13個碳原子的甲基取代的烷基。R2優選為2-乙基己醯基、正辛醯基、2-丙基庚醯基和含9-13個碳原子的甲基取代的醯基。陰離子X適宜地為滷化物，例如氯化物；烷基硫酸鹽，例如甲基硫酸鹽；硫酸；或羧酸鹽，例如乙酸鹽。浮選法中所用的季銨化合物已熟知，並且有公開其製備方法的文獻綜述.
根據本發明的所述的浮選法，可以將鐵礦石與水一起碾碎為所需的尺寸。原則上，至少50重量％的礦粉顆粒尺寸在5到200μm之間。然後將礦粉懸浮在水中，並用通常的方法，例如過篩、沉澱或離心分離等方法將細料脫礦泥。然後，由細料礦石製備水漿(漿)，並且正常加入鐵礦石沉澱劑。沉澱劑可以是親水的多糖，例如澱粉，例如用鹼和糊精活化處理的玉米澱粉。其它的合適的親水多糖實例是纖維素衍生物，例如羧甲基纖維素，磺甲基纖維素，甲基纖維素，羥乙基纖維素和乙基羥乙基纖維素；親水樹膠，例如阿拉伯樹膠，刺梧桐樹膠，黃蓍樹膠，印度膠；藻酸鹽；和澱粉衍生物，例如羧甲基澱粉和磷酸鹽澱粉。沉澱劑正常的加入量為每噸礦石約10到約1000克。此外，鹼的加入量通常足以使pH值達到7-11，優選地為9-11。將漿料準備好以後，可加入季銨化合物，並且在進行泡沫浮選以前將混合物進一步穩定一會兒。如果需要，在泡沫浮選以前可以在方便的時候加入泡沫調節劑。適當的泡沫調節添加劑的實例為甲基異丁基甲醇和任選地用環氧乙烷和/或環氧丙烷烷氧基化的帶有6-12個碳原子的醇。
下面進一步通過實施例解釋本發明。
表1浮選促集劑
表2浮選結果
從該結果可見，本發明所述的富集體有很強的矽酸鹽選擇性和親和力。通過泡沫產品的重複清洗，與現有技術相比，本方法也可能獲得優異的Fe2O3產率且SiO2含量非常低的底部富集體混合物。此外，該泡沫浮選法所需的浮選促集劑用量驚人地低。
表3浮選促集劑
表4浮選結果
浮選結果與實施例1相似。本發明所述的浮選促集劑，特別是帶有短的脂族基或醯基的浮選促集劑，加入很少的量就有很強的矽酸鹽選擇性和親和力。
權利要求
1.一種從富矽酸鹽鐵礦中富集鐵礦石的方法，其通過在含季銨化合物和鐵礦石沉澱劑且pH值為7-11的條件下，對鐵礦石水懸浮液反向泡沫浮選，其特徵在於下式的浮選促集劑R1R1N+R3R41/z Xz-(I)，其中R1獨立為烴基，優選為含6-14個碳原子的脂族基和/或R2-(OR7)m-OR8-，其中R2獨立為含6-14個碳原子的醯基，R7獨立為含2-4個碳原子的亞烷基，R8獨立為含2-3個碳原子的亞烷基，m為0-5的數字，R3和R4獨立為含1-4個碳原子的烷基或(R5O)p，其中R5獨立為含2-4個碳原子的亞烷基，p為1-4的數字，X為負離子基團，且z為負離子X的電荷數，每千克鐵礦石需季銨化合物的量為10-500毫克。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，R1獨立為含6-10個碳原子的直鏈脂族基或含8-13個碳原子的支鏈脂族基或R2-(OR7)m-OR8-，其中R7，R8，m的含意同權利要求1，並且R2獨立為含6-10個碳原子的直鏈醯基或含8-13個碳原子的支鏈醯基。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，R5、R7和R8為-C2H4-，且至少R3和R4之一為烷基。
4.根據權利要求1、2或3所述的方法，其特徵在於，每千克鐵礦石需季銨化合物15-200毫克。
5.根據權利要求1-4任一項所述的方法，其特徵在於，R1獨立為正辛基、正癸基、2-丙基庚基和/或含9-13個碳原子的甲基取代的烷基。
6.根據權利要求1-4任一項所述的方法，其特徵在於，R2獨立為2-乙基己醯基、正辛醯基、2-丙基庚醯基和含9-13個碳原子的甲基取代的醯基。
7.根據權利要求1-6任一項所述的方法，其特徵在於，在加入季銨化合物之前，將親水多糖作為鐵礦石沉澱劑加入到水懸浮液中。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，將由鐵礦石的水懸浮液浮選所得的泡沫產品至少進行一次額外泡沫浮選。
9.如權利要求1-6所定義的季銨化合物用作浮選促集劑的用途，該浮選促集劑用於通過反向泡沫浮選法從富矽酸鹽鐵礦石中富集鐵礦石。
全文摘要
本發明涉及一種泡沫浮選法,其中在含季銨化合物的浮選促集劑存在的情況下,將矽酸鹽從鐵礦石中分離出來,其中季銨化合物的分子式為R
文檔編號B03D1/02GK1347345SQ0080646
公開日2002年5月1日 申請日期2000年4月10日 優先權日1999年4月20日
發明者M·斯溫森, J·O·格斯塔弗森, A·克凌彼爾格 申請人:阿克佐諾貝爾公司