一种环境友好型胺类阳离子捕收剂及其使用方法技术

本发明专利技术是一种易生物降解的胺类阳离子捕收剂及使用方法。该捕收剂ＺＪ为含酯基的季铵盐阳离子表面活性剂，含有多个烷基，其中Ｒ烷基碳链长度为Ｃ６～Ｃ１８，Ｒ１烷基碳链长度为Ｃ１～Ｃ４，酯基个数为１～２个，季铵基个数为１个。该捕收剂通过酯化反应和季铵化反应得到。该捕收剂因疏水链中含有羰基结构很容易水解成非表面活性片段，是一类生物降解性好、毒性小、性能卓越的表面活性剂。在矿物浮选中首次作为捕收剂使用显示了其良好的捕收能力和选择性，形成的泡沫细而脆，耐低温，在矿浆ｐＨ值为中性条件下即可使用，不易腐蚀设备，并且制备工艺简单，易操作，同时易生物降解，环境友好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及选矿药剂，具体的说是一种易生物降解的胺类阳离子捕收剂，并阐述 了其在选矿浮选中的使用方法。
技术介绍
就铁矿石浮选而言，国内外使用较为普遍的是阴离子型捕收剂，它们在铁矿石浮 选中可以作为正浮选捕收剂，也可以作为反浮选捕收剂，但存在的缺点是阴离子反浮选工 艺除使用捕收剂以外，还需要抑制剂、活化剂及PH值调整剂，药剂品种多、耗量大、费用高。 阳离子反浮选与其相比，药剂制度简单，仅使用阳离子捕收剂就可以实现脱硅的目的，同时 还具有良好的耐低温性能，可在10°C左右实现工业生产。采用阳离子反浮选工艺可以节省 大笔加温费用，降低生产成本。所以，对于追求利润最大化的国内外企业来说，大多采用阳 离子反浮选工艺。目前，国内外常用的胺类阳离子捕收剂主要有酰胺、醚胺、多胺、缩合胺及其盐等。 国内外近些年来也研制了不少高效选矿药剂，但往往因生产成本较高而不被矿山采用。但 这些药剂用量少，并可改善选矿指标，生产成本不一定比用老药剂大，如果再考虑到环保方 面的意义，这些新药剂就该大力推广使用。我国矿山所使用的选矿药剂大部分是高毒、高污 染的低档次品种，阳离子反浮选在我国相对较少。近年来，随着我国大力提倡发展集约型经 济，降低能耗、友好环境，阳离子捕收剂在我国得到了迅速的发展。但目前国内外常用的胺 类阳离子捕收剂存在以下缺点常规的胺类阳离子捕收剂浮选前需用酸中和，以提高它在 水中的增浴作用，而在实际工业生产中，酸性环境一个明显缺点是易腐蚀设备；浮选时起泡 量大，泡沫发粘、难消泡、流动性差、泡沫产品难处理；胺类捕收剂的氨氮对水质有一定的污 染，在水体中难以自然降解。因此，积极开展高效低毒低污染生态型胺类阳离子捕收剂的研 究具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是合成一种易生物降解，环境友好，药剂制度简单， 不易腐蚀设备，有良好捕收力和选择性的新型胺类阳离子捕收剂。提供易操作的制备该药 剂的合成方法，满足铁矿石反浮选除杂的实用性要求。本专利技术解决其技术问题采用以下的技术方案本专利技术提供的环境友好型胺类阳离子捕收剂为ZJ，其为含双酯基的氯化铵阳离子表面活性剂，其通式为<formula>formula see original document page 3</formula>ο通式中R烷基碳链长度为C6 C18，Rl烷基碳链长度为C1 C4,酯基个数为2个， 季铵基个数为1个。本专利技术提供的上述环境友好型胺类阳离子捕收剂ZJ，其制备方法的步骤包括第一步进行酯化反应先将装入容器中的脂肪酸在氮气的保护下升温到70 80°C，再取出脂肪酸与三乙醇胺和催化剂一起一次性投入反应釜中，三者质量配比为 1 (1.4 2. 2) (0.005 0. 15)，然后缓慢升温至160 180°C，反应4 6h，当测得 生成物中无残余胺值时即为反应终点，得到淡黄色透明液体，并且将反应生成的水在氮气 的保护下带出，得到酯化产物；所述的脂肪酸可以采用硬脂酸。所述的催化剂可以采用次磷酸。第二步进行季铵化反应将酯化产物与氯乙烷反应，二者摩尔比为1 (0.9 1)，再将得到的产物(脂肪酸双酯基季铵盐)降温至50 65°C，开始滴加氯乙烷，滴加时间 2. 5h 3. 5h，此过程是放热反应，滴加完毕后再升温至70 90°C，在回流状态下继续反应 8 10h，降至室温，排料，得到所述捕收剂。本专利技术提供的上述环境友好型胺类阳离子捕收剂ZJ，其用于铁矿石的浮选。将所述捕收剂用于铁矿石浮选的方法是取矿样150 250g，得到矿浆浓度为 25 30%，然后加入淀粉250 350g/t作为铁矿石抑制剂，再加入捕收剂ZJ750 1250g/ t，最后在常压下通空气充分搅拌反浮选，获得品位为69%的精铁矿。本专利技术可以采用二氧化碳生成量法即二氧化碳生成量作为所述捕收剂ZJ和传统 药剂十二胺的生物降解性的评价指标，结果是ZJ生物降解的最终降解率为> 83. 32%，而 十二胺的降解率则彡60. 27%。本专利技术提供的胺类阳离子捕收剂为含酯基的氯化铵阳离子表而活性剂ZJ(以下 简称ZJ或药剂ZJ)，与传统胺类阳离子捕收剂药剂十二胺相比具有以下主要的优点其一.耐低温可在10°C左右进行浮选，可以节省大笔加温费用。其二.易生物降解ZJ的生物降解最终降解率为83. 32%，十二胺的最终降解率为 60. 27%。体现了其良好的生物降解性能，是一种环境友好的胺类阳离子捕收剂，并且没有 刺激性气味，从而可以改善选矿厂的工作环境。其三.实用性强选择性好，捕收能力强，价格低廉，起泡性能好。其四.易于操作合成工艺路线简单，原料来源广泛，浮选前无需用酸中和，不易 腐蚀设备，在中性条件下即可进行浮选。附图说明图1为实施例1中ZJ在选矿中的使用流程图。图2为实施例2中ZJ在选矿中的使用流程图。图3为ZJ生物降解性试验装置示意图。具体实施例方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步说明，但不限定本专利技术。实施例1 称取一定量的硬脂酸加入到250mL的三口烧瓶中，在N2保护下升至80°C，待其全部熔化后，按比例加入0.5%的次磷酸作催化剂，再加入三乙醇胺，摩尔比为硬脂酸三 乙醇胺=1 0.2，升温至170°C，反应6h，得到淡黄色透明液体。将上述反应混合物降温至60°C，停止通入N2，加入一定量的有机溶剂异丙醇，按酯化产物和氯乙烷的摩尔比为 1.0 0.99的比例缓慢滴加氯乙烷进行季铵化反应，滴加过程中不需加热，因为该反应是 放热反应。滴加完毕后，加热到80°C在回流状态下反应8h。即得到胺类阳离子捕收剂ZJ， 用于太钢尖山铁矿样进行反浮选，采用的流程如图1所示。对太钢尖山铁矿样进行处理，发现该矿石中有回收价值的元素只有铁，铁品位 为64. 00%，主要杂质为硅酸盐类。在浮选过程中，称取铁矿样200g/t，将矿浆浓度调至 28. 57%、ZJ浮选药剂用量为1000g/t、温度8 10°C，为提高浮选药剂的选择性，采取分段 加药的方式，在给矿铁品位为64. 00%的条件下，可获浮选指标如表1所示。从表1的试验 指标可看出得到精矿铁品位67. 28%，铁回收率79. 63%，选矿效率10. 78%的优良指标， 与使用传统药剂十二胺浮选指标相近，但传统药剂十二胺浮选前需用酸中和，以提高它在 水中的增溶作用，在实际工业生产中易腐蚀设备，浮选时起泡量大，泡沫发粘、难消泡、流动 性差、泡沫产品难处理，而药剂ZJ水溶性好，并且无需加入NaOH调整剂，减少了其他药剂消 耗，与传统药剂相比易生物降解，环境友好，同时由于药剂ZJ在低温下即可进行浮选，节省 加温费用。实施例2 称取一定量的硬脂酸加入到250mL的三口烧瓶中，在N2保护下升至80°C，待其 全部熔化后，按比例加入0.5%的次磷酸作催化剂，再加入三乙醇胺，摩尔比为硬脂酸三 乙醇胺=1 0.2，升温至170°C，反应6h，得到淡黄色透明液体。将上述反应混合物降 温至60°C，停止通入N2,加入一定量的有机溶剂异丙醇，按酯化产物和氯乙烷的摩尔比为 1.0 0.99的比例缓慢滴加氯乙烷进行季铵化反应，滴加过程中不需加热，因为该反应是 放热反应。滴加完毕后，加热到80°C在回流状态下反应8h。即得到胺类阳离子捕收本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环境友好型胺类阳离子捕收剂，其特征在于该捕收剂为ＺＪ，其为含双酯基的氯化铵阳离子表面活性剂，其通式为：＊＊＊通式中：Ｒ烷基碳链长度为Ｃ↓［６］～Ｃ↓［１８］，Ｒ↓［１］烷基碳链长度为Ｃ↓［１］～Ｃ↓［４］，酯基个数为２个，季铵基个数为１个。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梅光军，翁孝卿，李莹雪，刘晓晔，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]