一種鈣鎂質膠磷礦反浮選捕收劑及其製備方法與流程
2023-12-04 15:56:01 2
本發明涉及一種新型磷礦反浮選捕收劑，特別是涉及鈣鎂質膠磷礦反浮選捕收劑及其製備方法。
背景技術：
磷礦是我國重要的戰略資源，它既是製取磷肥和生產黃磷、磷酸的重要化工礦物原料，又是精細磷化工的物質基礎，在國民經濟和社會發展中具有重要的地位和作用。我國磷礦資源豐而不富，中低品位礦多，其中mgo的含量大於4％的屬於難選的鈣鎂質膠磷礦，mgo含量大於2％的磷精礦難以直接用於磷化工生產。由於鈣鎂質膠磷礦中磷酸鹽礦物與碳酸鹽礦物緊密共生，且兩類礦物都含有相同的陽離子而具有相似的表面物理化學性質，導致兩類礦物難以實現分選。因此，鈣鎂質膠磷礦中磷酸鹽礦物與碳酸鹽礦物的分選，是我國開發利用中低品位磷礦的關鍵，尋找高效的捕收劑成為亟待解決的重要問題。
技術實現要素：
本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種新型鈣鎂質膠磷礦反浮選捕收劑及其製備方法，所得的捕收劑具有良好的水溶性和分散性，溫度適用範圍廣，可以實現常溫浮選。
本發明的技術方案具體如下：一種鈣鎂質膠磷礦反浮選捕收劑，為α-磺酸基脂肪酸鈉，其化學結構式是：
一種鈣鎂質膠磷礦反浮選捕收劑的製備方法，以飽和脂肪酸為反應原料，選用氯磺酸為磺化劑進行磺化反應，再將磺化產物進行漂白和中和反應製得。
按上述方案，飽和脂肪酸與氯磺酸的物質的量之比為1.0:1.0～1.8。
按上述方案，磺化反應溫度為85℃～95℃，磺化反應時間為2h～6h。
按上述方案，磺化反應後85℃～95℃恆溫陳化1h～2h，再降溫至60℃。
按上述方案，所述的漂白是加入飽和脂肪酸質量3％～5％的雙氧水於磺化產物溶液中，調節溫度為恆溫45℃～65℃下回流漂白1h～2h。
按上述方案，漂白之後還包括有重結晶，所述的重結晶是加入水-丙酮混合液於磺化產物漂白後的溶液中，水與丙酮按體積比為1.0:1.0～3.0，加熱至55～65℃，溶解後靜置冷卻，大量的晶體析出，傾出濾液，繼續加熱，反覆用水-丙酮混合液洗滌，直到晶體呈現白色為止，自然乾燥後，得α-磺基脂肪酸。
按上述方案，所述的中和反應是將α-磺基脂肪酸置於反應容器中，調節溫度為60℃，緩慢滴加質量濃度為20％～40％的氫氧化鈉溶液進行中和反應，調整ph＝7～8後反應2h～4h。
按上述方案，所述雙氧水的質量百分比濃度為30％～50％。
按上述方案，所述飽和脂肪酸為硬脂酸、棕櫚酸和肉豆蔻酸中的任意一種。
其化學反應原理如下：
本發明方法製備的捕收劑與現有反浮選捕收劑相比，具有以下有益效果：
(1)本發明提供的捕收劑選擇了極性較強的磺基為捕收劑的極性基團，增強了捕收劑對磷酸鹽礦物與碳酸鹽礦物的分選性；選擇飽和脂肪酸為捕收劑的非極性基團，提高了捕收劑對碳酸鹽礦物的捕收性能，而且產品原料來源廣泛、價格低廉，具有一定的成本價格優勢和廣闊的工業化產業化優勢。
(2)本發明提供的鈣鎂膠磷礦反浮選捕收劑製備工藝簡單，易於操作，生產成本低易於實現工業化生產，同時生產中沒有三廢排放，屬於綠色環保無汙染。
(3)本發明提供的鈣鎂質膠磷礦反浮選捕收劑針對鈣鎂質膠磷礦的特點，選擇性高、載礦能力強，可以實現常溫浮選，減少選礦成本。
(4)本發明提供的捕收劑對磷酸鹽礦物和碳酸鹽礦物具有良好的分選性，能夠將p2o5品位為20％～24％、mgo品位4％以上的鈣鎂質膠磷礦通過單一反浮選工藝後得到的精礦p2o5品位提升到30％，mgo品位降低至2％以下，且p2o5的回收率大於85％。
附圖說明
圖1為本發明的工藝圖；
圖2為本發明的的ft-ir圖譜。
具體實施方式
下面通過實施例對本發明作進一步詳細說明。
實施例1
如圖1，鈣鎂質膠磷礦反浮選捕收劑按如下步驟製備：
(1)將18.08g硬脂酸置於裝有回流冷凝管、攪拌器、溫度計和恆壓滴液漏鬥的四口燒瓶中，調節溫度為60℃，待硬脂酸熔化完全，均勻攪拌，逐滴加氯磺酸，氯磺酸滴加速率為1秒/滴，硬脂酸與氯磺酸的物質的量之比為1.0:1.2，氯磺酸滴加完畢後，0.5h內升溫至90℃，磺化反應6h，然後90℃恆溫陳化1h，降溫至60℃。
(2)加入硬脂酸質量5％的雙氧水於磺化產物溶液中，恆溫60℃下回流漂白1h，所得到的漂白產物呈粘稠淡黃色液體。
(3)再加入水-丙酮混合液於磺化產物溶液中，水與丙酮按體積比為1.0:3.0，加熱至60℃，溶解後靜置冷卻，大量的晶體析出，傾出濾液，繼續加熱，反覆用水-丙酮混合液洗滌，直到晶體呈現白色為止，自然乾燥後，得α-磺基硬脂酸。
(4)將α-磺基脂肪酸置於圓底燒瓶中，調節溫度為60℃，恆壓滴液漏鬥緩慢滴加質量濃度為20％的氫氧化鈉溶液進行中和反應，調整ph＝8後反應4h，即得到捕收劑產品，產品α-磺酸基硬脂酸鈉(a)和硬脂酸(b)的ft-ir圖譜見圖2。
實施例2
捕收劑按如下步驟製備：
(1)將18.08g硬脂酸置於裝有回流冷凝管、攪拌器、溫度計和恆壓滴液漏鬥的四口燒瓶中，調節溫度為65℃，待硬脂酸熔化完全，均勻攪拌，逐滴加氯磺酸，氯磺酸滴加速率為1秒/滴，硬脂酸與氯磺酸的物質的量之比為1.0:1.8，氯磺酸滴加完畢後，0.5h內升溫至90℃，磺化反應2h，然後90℃恆溫陳化2h，降溫至60℃。
(2)加入硬脂酸質量3％的雙氧水於磺化產物溶液中，恆溫60℃下回流漂白1h，所得到的漂白產物呈粘稠淡黃色液體。
(3)再加入水-丙酮混合液於磺化產物溶液中，水與丙酮按體積比為1.0:2.5，加熱至60℃，溶解後靜置冷卻，大量的晶體析出，傾出濾液，繼續加熱，反覆用水-丙酮混合液洗滌，直到晶體呈現白色為止，自然乾燥後，得α-磺基硬脂酸。
(4)將α-磺基硬脂酸置於圓底燒瓶中，調節溫度為60℃，恆壓滴液漏鬥緩慢滴加質量濃度為40％的氫氧化鈉溶液進行中和反應，調整ph＝8後反應4h，即得到捕收劑產品。
實施例3
捕收劑按如下步驟製備：
(1)將16.31g棕櫚酸置於裝有回流冷凝管、攪拌器、溫度計和恆壓滴液漏鬥的四口燒瓶中，調節溫度為60℃，待硬脂酸熔化完全，均勻攪拌，逐滴加氯磺酸，氯磺酸滴加速率為3秒/滴，棕櫚酸與氯磺酸的物質的量之比為1.0:1.4，氯磺酸滴加完畢後，0.5h內升溫至90℃，磺化反應3h，然後90℃恆溫陳化1h，降溫至60℃。
(2)加入棕櫚酸質量5％的雙氧水於磺化產物溶液中，恆溫55℃下回流漂白2h，所得到的漂白產物呈粘稠淡黃色液體。
(3)再加入水-丙酮混合液於磺化產物溶液中，水與丙酮按體積比為1.0:2.0，加熱至60℃，溶解後靜置冷卻，大量的晶體析出，傾出濾液，繼續加熱，反覆用水-丙酮混合液洗滌，直到晶體呈現白色為止，自然乾燥後，得α-磺基棕櫚酸。
(4)將α-磺基棕櫚酸置於圓底燒瓶中，調節溫度為60℃，恆壓滴液漏鬥緩慢滴加質量濃度為40％的氫氧化鈉溶液進行中和反應，調整ph＝7後反應2h，即得到捕收劑產品。
實施例4
捕收劑按如下步驟製備：
(1)將14.52g肉豆蔻酸置於裝有回流冷凝管、攪拌器、溫度計和恆壓滴液漏鬥的四口燒瓶中，調節溫度為60℃，待硬脂酸熔化完全，均勻攪拌，逐滴加氯磺酸，氯磺酸滴加速率為3秒/滴，肉豆蔻酸與氯磺酸的物質的量之比為1.0:1.0，氯磺酸滴加完畢後，0.5h內升溫至90℃，磺化反應2h，然後90℃恆溫陳化1h，降溫至60℃。
(2)加入肉豆蔻酸質量3％的雙氧水於磺化產物溶液中，恆溫55℃下回流漂白2h，所得到的漂白產物呈粘稠淡黃色液體。
(3)再加入水-丙酮混合液於磺化產物溶液中，水與丙酮按體積比為1.0:2.2，加熱至60℃，溶解後靜置冷卻，大量的晶體析出，傾出濾液，繼續加熱，反覆用水-丙酮混合液洗滌，直到晶體呈現白色為止，自然乾燥後，得α-磺基肉豆蔻酸。
(4)將α-磺基肉豆蔻酸置於圓底燒瓶中，調節溫度為60℃，恆壓滴液漏鬥緩慢滴加質量濃度為35％的氫氧化鈉溶液進行中和反應，調整ph＝7後反應2h，即得到捕收劑產品。
實施例5
分別採用實施例1、實施例2製備的捕收劑對四川省馬邊地區鈣鎂質膠磷礦進行反浮選，浮選工藝流程如附圖所示。礦石中p2o5含量為24.47％，主要雜質元素：cao含量為34.04％，mgo含量為5.62％，sio2含量為9.25％，屬於鈣鎂質膠磷礦。按照1200克/噸礦石的藥劑量添加捕收劑如附圖所示的工藝流程進行閉路循環浮選，直至最終只得到精礦和尾礦。本實施例的浮選測試結果見表1。由表1可見，實施例1和實施例2製備的捕收劑對磷酸鹽礦物和碳酸鹽礦物具有很好的分選性，礦石通過「一粗兩掃」的循環浮選閉路流程可獲得p2o5品位為32％以上，mgo含量為1％以下的精礦，完全符合溼法磷酸生產工藝的要求品質，且尾礦p2o5品位僅為7.5％左右，工業上可以直接進行「拋尾」。
表1實施例1、實施例2所得捕收劑反浮選結果
實施例6
分別採用實施例3、實施例4製備的捕收劑對湖北省宜昌地區鈣鎂質膠磷礦進行反浮選，浮選工藝流程如附圖所示。礦石中p2o5含量為23.97％，主要雜質元素：cao含量為32.76％，mgo含量為4.29％，sio2含量為12.83％，屬於鈣鎂質膠磷礦。按照960克/噸礦石的藥劑量添加捕收劑如附圖所示的工藝流程進行閉路循環浮選，直至最終只得到精礦和尾礦。本實施例的浮選測試結果見表2。由表2可見，實施例3和實施例4製備的捕收劑對磷酸鹽礦物和碳酸鹽礦物具有很好的分選性，礦石通過「一粗兩掃」的循環浮選閉路流程可獲得p2o5品位為28％以上，mgo含量為1.2％左右的精礦，完全符合溼法磷酸生產工藝的要求品質，且尾礦p2o5品位僅為7％以下，工業上可以直接進行「拋尾」。
表2實施例3、實施例4所得捕收劑反浮選結果