鐵礦浮選用失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚的合成及應用的製作方法

2023-06-28 23:48:16 1

專利名稱：鐵礦浮選用失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚的合成及應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及選礦用表面活性劑，具體涉及鐵礦浮選用失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚及其在鐵礦浮選中的應用。
背景技術：
隨著我國鋼鐵工業迅速發展，對鐵礦石的高質量開發利用已成為目前的研究重點。對於鐵礦石，如赤鐵礦等，浮選是常用的有效選礦方法。浮選是指根據礦物顆粒表面物理化學性質的不同，按礦物可浮性的差異進行分選的方法我國赤鐵礦採用陰離子反浮選工藝雖然能夠獲得較好的分選指標，但浮選溫度 高、需加溫浮選、能耗大，導致費用高。目前常用的赤鐵礦浮選藥劑脂肪酸鈉在溶液中低溫時容易生成膠束，不易與礦石顆粒接觸順利浮選，只能進行加熱破壞膠束，因此選礦能耗很聞。為了提高赤鐵礦的選礦效率，需要開發新型浮選藥劑。目前，已有相關報導。例如，中國專利CN 101618369A公開了一種赤鐵礦低溫浮選藥劑及製備方法，合成的2-羥基-5- 丁基苯甲醯胺鈉與十二酸鈉混合選鐵。不過，應用所得浮選藥劑，精礦品位僅為50. 8%，升高到28°C時精礦品位僅為58. 8%，達不到煉鐵廠66-68%的基本要求，難於用於高爐的原料。為了改進赤鐵礦的選礦效率，需要進一步開發浮選藥劑。

發明內容
鑑於上述問題，本發明人進行了銳意研究，結果發現，對於具有特定酯化度的失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚，其作為非離子表面活性劑，可使脂肪酸鈉的臨界膠束濃度提高，從而提高脂肪酸鈉的分散性，顯著降低鐵礦選礦溫度，在低溫下即能實現優異的選礦效果，從而完成本發明。本發明的目的在於提供以下方面根據本發明的第一方面，提供一種鐵礦浮選用失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚的合成方法，所述失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚以失水山梨醇中羥基計的酯化度Y為I. O ^ y ^ I. 7,該方法包括以下步驟(I)失水山梨醇油酸酯的合成在反應器中投入原料失水山梨醇和油酸，並投入催化劑，在惰性氣體氣氛下，在190°c -240°C溫度下，進行失水反應和酯化反應，當產物的酸值彡6mgK0H/g時降溫結束反應，得到失水山梨醇油酸酯，其中，所用原料的重量配比為山梨醇20-35份油酸60-80 份；
(2)失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚的合成向步驟(I)中所得的產物中加入NaOH溶液，在惰性氣體氣氛下升溫，當溫度升至100-130°C時，通入環氧乙烷氣體，繼續升溫至140-150°C，保溫反應完全。根據本發明的第二方面，提供上述鐵礦浮選用失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚的合成方法，其中，所述失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚以失水山梨醇中羥基計的酯化度Y為:
I.3 彡 Y ^ I. 7 ；所述失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚以聚氧乙烯計的聚合度為20。根據本發明的第三方面，提供上述鐵礦浮選用失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚的合成方法，其中，在步驟(I)中，所述催化劑為鹼和亞磷酸的組合，其中所述鹼選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉和碳酸鉀，用量分別為 鹼O. 2-0. 4 重量份亞磷酸 O. 1-0. 2重量份。根據本發明的第四方面，提供上述鐵礦浮選用失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚的合成方法，其中，在步驟(I)中，在190°c -210°C溫度下，進行失水反應和酯化反應。根據本發明的第五方面，提供上述鐵礦浮選用失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚的合成方法，其中，在步驟(2)中，當溫度升至120°C時，通入環氧乙烷氣體。根據本發明的第六方面，提供上述鐵礦浮選用失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚的合成方法，其中，在步驟(2)中通入的環氧乙烷氣體的摩爾量為步驟(I)中所用山梨醇摩爾量的20倍。根據本發明的第七方面，提供上述鐵礦浮選用失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚的合成方法，其中，在步驟(2)中，在145-150°C的溫度下保溫反應。根據本發明的第八方面，提供上述鐵礦浮選用失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚的合成方法，其中，在步驟(2 )中，在壓力彡O. 4Mpa下進行保溫反應。根據本發明的第九方面，提供一種鐵礦浮選方法，其中使用根據上述第一至第八方面中所述方法合成的鐵礦浮選用失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚。根據本發明的第十方面，提供如第九方面所述的鐵礦浮選方法，其中，作為捕收齊U，使用下述物質的組合根據上述第一至第八方面中所述方法合成的鐵礦浮選用失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚，與脂肪酸鈉。根據本發明合成的鐵礦浮選用失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚，具有特定的酯化度，其能顯著改善脂肪酸鈉的分散性和水溶性，提高脂肪酸鈉的臨界膠束濃度，通過其與脂肪酸鈉的組合作為捕收劑，能顯著降低鐵礦浮選溫度，改善浮選效果。


圖I示出油酸的IR譜圖。圖2示出根據本發明實施例I中所得失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚的IR譜圖。
具體實施例方式以下通過示例性具體實施方式
對本發明進行詳細說明，本發明的特點和優點將隨著這些說明變得更為清楚、明確。根據本發明提供的鐵礦浮選用失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚的合成方法中，所述失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚以失水山梨醇中羥基計的酯化度Y為1.0 < Y <1.7，優選I. 3 < Y < I. 7。在此酯化度範圍內的失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚具有顯著降低鐵礦浮選溫度的效果。酯化度低於I. O或高於I. 7的失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚，其對鐵礦浮選效果改善並不明顯。本發明的機理可能具有特定酯化度的失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑改善脂肪酸鈉類捕收劑的分散性和水溶性，可使脂肪酸鈉的臨界膠束濃度提高，使游離的脂肪酸根與CaOH+. SiO2形成的離子締合體數量增多，在有氣泡存在的條件下，締合體隨氣泡上浮，實現鐵礦與石英的分離，從而增強脂肪酸(皂)類捕收劑在低溫下的選擇性能和捕收性能。不過以上僅是對本發明機理的可能性推測，本發明並不限於此。
根據本發明提供的鐵礦浮選用失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚的合成方法中，所述失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚以山梨醇、油酸和環氧乙烷為原料合成，合成過程包括山梨醇失水、酯化以及與環氧乙烷聚合三個階段。其中，在第一階段，即山梨醇失水，山梨醇在加熱下失水形成失水山梨醇，其為混合物，反應過程如下
權利要求
1.一種鐵礦浮選用失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚的合成方法，所述失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚以失水山梨醇中羥基計的酯化度Y為1. O < Y < I. 7， 該方法包括以下步驟 (O失水山梨醇油酸酯的合成在反應器中投入原料山梨醇和油酸，並投入催化劑，在惰性氣體氣氛下，在190°C _240°C溫度下，進行失水反應和酯化反應，當產物的酸值(6mgK0H/g時降溫結束反應,得到失水山梨醇油酸酯， 其中，所用原料的重量配比為 山梨醇20-35份 油酸 60-80份； (2)失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚的合成向步驟(I)中所得的產物中加NaOH溶液，在惰性氣體氣氛下升溫，當溫度升至100-130°C時，通入環氧乙烷氣體，繼續升溫至140-150°C，保溫反應完全。
2.根據權利要求I所述合成方法，其中，所述失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚以失水山梨醇中羥基計的酯化度Y為1. 3 < Y < I. 7 ; 所述失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚以聚氧乙烯計的聚合度為20。
3.根據權利要求I或2所述合成方法，其中，在步驟(I)中，所述催化劑為鹼和亞磷酸的組合，所述鹼選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉和碳酸鉀，用量分別為 喊O. 2-0. 4重量份 亞磷酸 O. 1-0. 2重量份。
4.根據權利要求1-3中任一項述合成方法，其中，在步驟(I)中，在190°C-210°C溫度下，進行失水反應和酯化反應。
5.根據權利要求1-4中任一項述合成方法，其中，在步驟(2)中，當溫度升至120°C時，通入環氧乙烷氣體。
6.根據權利要求1-5中任一項述合成方法，其中，在步驟(2)中通入的環氧乙烷氣體的摩爾量為步驟(I)中所用山梨醇摩爾量的20倍。
7.根據權利要求1-6中任一項述合成方法，其中，在步驟(2)中，在145-150°C的溫度下保溫反應。
8.根據權利要求1-7中任一項述合成方法，其中，在步驟(2)中，在壓力<O. 4Mpa下進行保溫反應。
9.一種鐵礦浮選方法，其中使用根據上述第一至第八方面中所述方法合成的鐵礦浮選用失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚。
10.根據權利要求9中所述的鐵礦浮選方法，其中，作為捕收劑，使用下述物質的組合 根據上述第一至第八方面中所述方法合成的鐵礦浮選用失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚，與脂肪酸鈉。
全文摘要
本發明涉及一種鐵礦浮選用失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚的合成方法，所述失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚以失水山梨醇中羥基計的酯化度γ為1.0＜γ≤1.7，該方法包括以下步驟(1)失水山梨醇油酸酯的合成；和(2)失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚的合成。根據本發明合成的鐵礦浮選用失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚，具有特定的酯化度，其能顯著改善脂肪酸鈉的分散性和水溶性，提高脂肪酸鈉的臨界膠束濃度，通過其與脂肪酸鈉的組合作為捕收劑，能顯著降低鐵礦浮選溫度，改善浮選效果。
文檔編號B03D1/016GK102875793SQ20121035891
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月24日 優先權日2012年9月24日
發明者姜效軍, 蘇曉媛, 王雲錦, 徐紅波, 王艦 申請人:遼寧科技大學