一种咪唑啉季铵盐类化合物及其制备方法与用途技术

本发明专利技术公开了一种咪唑啉季铵盐类化合物，其特征在于，该化合物具有如式（I）所示的结构。本发明专利技术还公开了前述咪唑啉季铵盐类化合物的制备方法，该方法首先以酸化油、多胺化合物为原料合成咪唑啉中间体，再将合成的咪唑啉中间体与氯化苄进行季铵化反应，得到咪唑啉季铵盐类化合物。本发明专利技术咪唑啉季铵盐类化合物可以在磷矿反浮选脱除倍半氧化物反应中作为捕收剂，捕收剂为含N杂环化合物，N核外层所带有的孤对电子具备向金属d轨道提供电子的能力，能够与金属形成稳定化合物，苯环带有π电子，能够进入金属表面d轨道，提高对金属离子的螯合能力。该捕收剂对磷矿中的倍半氧化物具有好的选择性，且合成原料来源较广成本较低，易于工业化生产。

An imidazoline quaternary ammonium salt compound and its preparation method and Application

The invention discloses an imidazoline quaternary ammonium salt compound, characterized in that the compound has a structure as shown in formula (I). The invention also discloses the preparation method of the imidazoline quaternary ammonium salts. Firstly, the imidazoline intermediates are synthesized from acidified oil and polyamine compounds, and then the imidazoline intermediates are quaternized with benzyl chloride to obtain imidazoline quaternary ammonium salts. The imidazoline quaternary ammonium salt compound of the invention can be used as collector in the reaction of removing sesquioxide by reverse flotation of phosphate rock. The collector is N-containing heterocyclic compound. The lone pair electrons in the outer layer of N core have the ability to provide electrons to metal D orbit, can form stable compound with metal, and benzene ring has pion electrons, and can enter the metal D orbit. The metal surface d-orbit improves the chelating ability of metal ions. The collector has good selectivity for sesquioxide in phosphate rock, and has a wide range of raw materials, low cost, and is easy to industrialize production.

【技术实现步骤摘要】
一种咪唑啉季铵盐类化合物及其制备方法与用途
本专利技术属于磷矿浮选领域，涉及一种用作反浮选脱除磷矿倍半氧化物捕收剂的咪唑啉季铵盐类化合物及其制备方法与用途。
技术介绍
在我国已探明的磷矿储量中，占绝大数的是中低品位硅钙磷矿。而目前，我国大部分磷矿选矿厂采用单一反浮选处理高镁低硅磷矿，该工艺简单、分离效率高、实现了常温和低温浮选。但随着开采，高镁低硅矿的储量越来越少，可能几年后就会竭尽，且在开采过程中存在采富弃贫的现象，造成了大量高硅磷矿的堆积，这部分高硅磷矿中，倍半氧化物的含量（Fe2O3和Al2O3）较高，倍半氧化物是磷肥生产过程中的有害杂质，会严重降低生产能力和磷的回收率。目前，我国磷矿企业面临如何降低磷精矿中倍半氧化物的问题。降低磷矿中倍半氧化物的工艺主要有正浮选和反浮选，正浮选主要通过抑制剂脉石将磷矿选出，使用的捕收剂主要脂肪酸类，中国专利（CN106111346A）使用椰子油、棕榈油、米糠油和低碳醇作为正浮选脱除倍半氧化物的捕收剂。但是正浮选精矿上浮量大，药剂用量高，流程循环量大，不易操控，回水问题难以解决。反浮选脱除倍半氧化物是处理硅钙质磷矿比较理想的工艺流程，反浮选符合“浮少抑多”的浮选原则，可在常温、较粗粒度的条件下进行浮选操作。为此，选矿研究者对磷矿反浮选脱除倍半氧化物进行了大量的研究。中国公开专利文献（CN104907183A）使用两性捕收剂反浮选脱除倍半氧化物，中国公开专利文献（CN104858067A）使用脂肪胺或醚胺类作为捕收剂反浮选脱除倍半氧化物，中国公开专利文献（CN102716806A）使用油酸胺、十二胺和烷基第一胺为捕收剂反浮选脱除倍半氧化物，中国公开专利文献（CN102179308A）使用混合脂肪胺和混合醇为捕收剂反浮选脱除倍半氧化物。上述专利文献中使用捕收剂均为反浮选除去硅酸盐的广用捕收剂，并不是针对倍半氧化物浮选的专有捕收剂，虽然也能反浮选脱除磷矿中倍半氧化物，但是选择性不高，分选效率较差。针对磷矿中倍半氧化物，开发高效的反浮选捕收剂具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种新的用于脱除磷矿中倍半氧化物的捕收剂的咪唑啉季铵盐，其在磷矿反浮选过程，可实现目的矿与倍半氧化物的高效浮选分离。本专利技术的另一目的旨在提供所述捕收剂的制备方法。本专利技术的再一目的旨在提供咪唑啉季铵盐作为捕收剂的用途。本专利技术的目的是通过以下的技术方案来实现的：本专利技术是一种咪唑啉季铵盐类化合物，具有式()所述结构，可以用作磷矿反浮选脱除倍半氧化物的捕收剂：式（1）中R1为C11~C23烃基，R2选自H、CH2CH2OH、CH2CH2NH2、CH2CH2NHCH2CH2NH2或(CH2CH2NH)2CH2CH2NH2。本专利技术还提供一种用作磷矿反浮选脱除倍半氧化物捕收剂的咪唑啉季铵盐化合物的制备方法，咪唑啉季铵盐类化合物主要由酸化油、多胺化合物和氯化苄制备而成，各原料的摩尔比为：酸化油：多胺化合物：氯化苄=1.0:1.0~2.0:1.0~2.0。各原料的优选摩尔比为，酸化油：多胺化合物：氯化苄=1.0:1.1:1.0。所述的多胺化合物选自乙二胺、羟乙基乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。优选的咪唑啉季铵盐类化合物的制备方法步骤如下：（1）酸化油、多胺化合物和带水剂，在120~160℃下回流反应2~5小时，再将温度升至170~220℃下回流反应3~6小时，冷却至120℃以下，减压蒸馏带水剂和副产物，得到咪唑啉中间体；（2）将氯化苄与咪唑啉中间体进行季铵化反应，反应温度80~120℃，反应3~5小时，得到式1所示咪唑啉季铵盐化合物。步骤（1）中所述的带水剂优选为苯、甲苯、二甲苯或环已烷。最优选方案中带水剂为二甲苯。步骤（1）中咪唑啉中间体合成过程中的2次升温反应温度分别为140℃和200℃，反应时间分别为3小时和4小时。步骤（2）中季铵化反应的优选反应温度为100℃，反应时间4小时。本专利技术所述的咪唑啉季铵盐类化合物可以作为有效成份在磷矿反浮选脱除倍半氧化物反应中作为捕收剂的用途。作为倍半氧化物浮选捕收剂，是在磷矿反浮选脱除铁铝的硅酸盐杂质。使用时可和其它阳离子捕收剂如：脂肪胺、醚胺和季铵盐化合物中的一种或多种组合使用；也可作为硅质脉石的捕收剂单独使用。与现有技术相比，本专利技术提供了一种新的咪唑啉季铵盐类化合物，它可以用来作浮选捕收剂时，由于含N杂环上N原子，其核外层所带有的孤对电子具备向金属d轨道提供电子能力，可与倍半氧化物中铁和铝结合形成稳定的化合物。在捕收剂分子中引入苯环，苯环上大π键带有π电子，能进入金属表面空的d轨道，反π轨道可同时接受d轨道的电子，形成多中心的化学吸附。咪唑啉季铵盐类化合物用作磷矿反浮选脱除倍半氧化物捕收剂与常规的脱硅捕收剂脂肪胺、醚胺相比具有更好的浮选性能。此外，本专利技术咪唑啉季铵盐类化合物捕收剂还具有水溶好，用量低，使用方便等特点。附图说明图1为实施例方法合成的咪唑啉季铵盐化合物的红外光谱图。具体实施方式本专利技术由以下实施例进一步说明，但不受这些实施例的限制。实施例中所有份数和百分数除另有规定外均指质量。实施例1，一种咪唑啉季铵盐类化合物，该化合物具有如下式（I）所示的结构：其（I）中：R1为C11~C23烃基，R2选自H、CH2CH2OH、CH2CH2NH2、CH2CH2NHCH2CH2NH2或(CH2CH2NH)2CH2CH2NH2。其制备方法步骤如下：（1）酸化油、多胺化合物和带水剂，在120℃下回流反应5小时，再将温度升至170℃下回流反应6小时，冷却至120℃以下，减压蒸馏带水剂和副产物，得到咪唑啉中间体；（2）将氯化苄与咪唑啉中间体进行季铵化反应，反应温度80℃，反应5小时，得到式（I）所示咪唑啉季铵盐化合物；各原料的摩尔比为：酸化油：多胺化合物：氯化苄=1.0:1.0:1.0；所述的多胺化合物选自乙二胺、羟乙基乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。步骤（1）中所述的带水剂为苯、甲苯、二甲苯或环已烷。实施例2，一种咪唑啉季铵盐类化合物，该化合物具有如下式（I）所示的结构：其（I）中：R1为C11~C23烃基，R2选自H、CH2CH2OH、CH2CH2NH2、CH2CH2NHCH2CH2NH2或(CH2CH2NH)2CH2CH2NH2。其制备方法步骤如下：（1）酸化油、多胺化合物和带水剂，在160℃下回流反应2小时，再将温度升至220℃下回流反应3小时，冷却至120℃以下，减压蒸馏带水剂和副产物，得到咪唑啉中间体；（2）将氯化苄与咪唑啉中间体进行季铵化反应，反应温度120℃，反应3小时，得到式（I）所示咪唑啉季铵盐化合物；各原料的摩尔比为：酸化油：多胺化合物：氯化苄=1.0:2.0:2.0；所述的多胺化合物选自乙二胺、羟乙基乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。步骤（1）中所述的带水剂为苯、甲苯、二甲苯或环已烷。实施例3，一种咪唑啉季铵盐类化合物，该化合物具有如下式（I）所示的结构：其（I）中：R1为C11~C23烃基，R2选自H、CH2CH2OH、CH2CH2NH2、CH2CH2NHCH2CH2NH2或(CH2CH2NH)2CH2CH2NH2。其制备方法步骤如下：（1）酸化油、多胺化合物和带水剂，在140℃下回流反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种咪唑啉季铵盐类化合物，其特征在于，该化合物具有如下式（I）所示的结构：

【技术特征摘要】
1.一种咪唑啉季铵盐类化合物，其特征在于，该化合物具有如下式（I）所示的结构：其（I）中：R1为C11~C23烃基，R2选自H、CH2CH2OH、CH2CH2NH2、CH2CH2NHCH2CH2NH2或(CH2CH2NH)2CH2CH2NH2。2.一种如权利要求1所述的咪唑啉季铵盐类化合物的制备方法，其特征在于：咪唑啉季铵盐类化合物主要由酸化油、多胺化合物和氯化苄制备而成，各原料的摩尔比为：酸化油：多胺化合物：氯化苄=1.0:1.0~2.0:1.0~2.0。3.根据权利要求2所述的咪唑啉季铵盐类化合物的制备方法，其特征在于，各原料的摩尔比为，酸化油：多胺化合物：氯化苄=1.0:1.1:1.0。4.根据权利要求2或3所述的咪唑啉季铵盐类化合物的制备方法，其特征在于：所述的多胺化合物选自乙二胺、羟乙基乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。5.根据权利要求2或3所述的咪唑啉季铵盐类化合物的制备方法，其特征在于，其步骤如下：（1）酸化油、多胺化合物和带水...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘养春，宋文义，杨勇，朱孔金，冯春晖，
申请(专利权)人：中蓝连海设计研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32