CN108816523A - 一种α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂及其制备方法与应用 - Google Patents

一种α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种α‑氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂及其制备方法和应用，所述α‑氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂的结构式为：所述C8H17为直链八碳烷基。本发明提供的捕收剂对白云石具有高效的选择性，载矿能力强，药剂用量小，泡沫流动性好，既能用于正选脱硅，又能用于反选脱镁，对Ca2+、Mg2+离子有较好的分选性，具有良好的捕收性能，选矿综合效率82.91～84.64％，原料易得，选矿成本低，而且可10℃左右低温浮选，适用于胶磷矿浮选领域。

Description

一种α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种捕收剂，具体涉及一种α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂及其制备方法。
背景技术
胶磷矿是磷肥和磷酸盐的基础原料，对农业生产和粮食安全具有十分重要的作用。我国的磷矿“丰而不富”，目前采出胶磷矿的品位一般在17～18％P2O5。而直接加工生产磷肥和磷酸盐的磷矿的品位必须大于28％P2O5，因此这些采出的胶磷矿必须经过浮选富集后才能加工利用。而且，这些胶磷矿中胶磷矿和白云石嵌壤关系复杂，要求磨矿细度高，选矿生产成本大幅度增加，近年来浮选药剂的研制主要集中于亲水端的多官能团化，而目前常用的脂肪酸类捕收剂泡沫流动性不好导致分选效率低，且选择性差、不耐硬水、水溶性差、低温性能差，不能满足这类胶磷矿的选矿要求。因此，研究分选效率高、泡沫流动性好、耐硬水、水溶性好、低温性能良好且无环境污染的新型捕收剂具有重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种新型的α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂及其制备方法，该捕收剂水溶性好，选择性高，泡沫流动性好，可在酸性条件下对胶磷矿反选脱镁，原料易得，制备工艺简单易行。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂，所述α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂的结构式为：
所述C8H17为直链八碳烷基。
本发明还提供上述α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂的制备方法，具体步骤如下：
1)制备α-氨基环氧脂肪酸：将α-氨基油酸与过氧乙酸、浓硫酸混合，然后搅拌升温至60～100℃反应4～8小时，反应结束后分离出有机相得到α-氨基环氧脂肪酸；
2)制备α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂：将步骤1)所得α-氨基环氧脂肪酸与硬脂酸、氢氧化钠、水、苯二甲酸二乙酯混合，然后加热至80～120℃搅拌反应4～8小时，反应结束后出料、冷却得到α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂。
优选的是，步骤1)所述浓硫酸浓度为98％。
按上述方案，步骤1)所述搅拌升温速率为1～2℃/min。
按上述方案，步骤1)所述α-氨基油酸与过氧乙酸、浓硫酸的质量比为40：10.2～15：0.8～1.2。
按上述方案，步骤2)所述苯二甲酸二乙酯为邻苯二甲酸二乙酯、对苯二甲酸二乙酯中的一种或两种的混合物。
按上述方案，步骤2)所述α-氨基环氧脂肪酸与硬脂酸、氢氧化钠、水、苯二甲酸二乙酯的质量比为60：20～50：6～15：20～50：0.1～0.3。
本发明还提供上述α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂在胶磷矿浮选中的应用。
上述α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂的使用方法，采用正-反浮选法进行浮选，具体步骤如下：
1)正浮选：将胶磷矿磨矿至磨矿细度-0.074mm质量分数达85～90％，倒入浮选槽，加水得到质量浓度为20～35％的矿浆，用碳酸钠调节矿浆pH值为9～10，并加入硅酸钠抑制硅酸盐，然后将所述α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂加入到矿浆中，加入量为0.8-1.2Kg/t胶磷矿，充分搅拌均匀，在浮选槽中进行一粗二精一扫浮选，得到精矿浆；
2)反浮选：将步骤1)所得精矿浆倒入浮选槽，加水得到质量浓度为20～35％的矿浆，用稀硫酸调节矿浆pH值到4～5，并加入磷抑制剂(磷酸)，将所述α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂加入到矿浆中，加入量为0.8-1.2Kg/t胶磷矿，充分搅拌均匀，采用一粗二扫工艺进行浮选。
本发明提供的α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂由于脂肪酸羧基的α-位被氨基取代，在溶液中亲水端可以形成内盐，增加了亲水端的极性，提高了捕收剂与矿物表面金属离子的静电作用力，增加了溶液的导电率，降低了表面张力；并且，由于在疏水端引入了疏水性较弱的羟基，可以提高泡沫的流动性；另外羧基上的O原子和氨基上的N原子能发生协同作用与矿物表面的金属离子形成稳定的五元环螯合物，提高捕收剂的捕收能力，NH2基对Ca2+、Mg2+离子相互作用力的差别较羧基大，能提高捕收剂对Ca2+、Mg2+离子的分选能力。
本发明的有益效果在于：1、本发明提供的捕收剂与现有的捕收剂相比，对白云石具有高效的选择性，载矿能力强，药剂用量小(药剂用量在0.8-1.2Kg/t胶磷矿)，泡沫流动性好，刮泡时间约5～7min，消泡时间约7～10min，既能用于正选脱硅，又能用于反选脱镁，对Ca2+、Mg2+离子有较好的分选性，具有良好的捕收性能，选矿综合效率82.91～84.64％，原料易得，选矿成本低(约为4.8-7.2元/t矿)，而且可10℃左右低温浮选，适用于胶磷矿浮选领域。2、本发明提供的捕收剂制备工艺简单，反应条件温和，易于工业化生产，并且制备和使用的过程中没有“三废”的排放，环境友好。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备的所得的α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂的红外光谱图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
实施例1
制备α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂，具体步骤如下：
取42.2gα-氨基油酸于烧杯中，缓慢加入0.8g 98％的浓硫酸和10.8g过氧乙酸，以1℃/min的升温速率搅拌升温至60℃反应8小时，反应结束后再将反应液转入分液漏斗中，分出下层水溶液，有机相用水洗涤数次，得到α-氨基环氧脂肪酸。
按重量百分比配料，取25gα-氨基环氧脂肪酸、10g硬脂酸、5g氢氧化钠、20g水和0.04g邻苯二甲酸二乙酯置于烧瓶中，混合均匀，加热至120℃搅拌反应6小时，反应结束后出料、冷却后得到α-氨基双羟基脂肪酸皂胶磷矿捕收剂。
图1为本实施例所得的α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂的红外光谱图。如图1，在1563.06cm-1和1447.18cm-1的强吸收峰是COO—的吸收带，由于内盐的形成，是羧基C-O键长平均化。722附近的两个峰为C-N键的吸收带。1240.26cm-1和1072.64cm-1的强吸收峰为C-OH的吸收带，在3421.47cm-1宽吸收峰为CO-H的吸收带，在3332.15cm-1的吸收峰为N-H的吸收带，被强的羟基峰所掩盖。在2923.05cm-1和2653.08cm-1的强吸收峰甲基和亚甲基的吸收带，可以推测出制备的捕收剂的结构式如下(C8H17为直链八碳烷基)：
实施例2
制备α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂，具体步骤如下：
取211gα-氨基油酸于烧杯中，缓慢加入6g 98％的浓硫酸和75g过氧乙酸，以2℃/min的升温速率搅拌升温至100℃反应4小时，反应结束后再将反应液转入分液漏斗中，分出下层水溶液，有机相用水洗涤数次，得到α-氨基环氧脂肪酸。
按重量百分比配料，取100gα-氨基环氧脂肪酸、83.33g硬脂酸、25g氢氧化钠、83.33g水和0.5g邻苯二甲酸二乙酯置于烧瓶中，混合均匀，加热至80℃搅拌反应8小时，反应结束后出料、冷却后得到α-氨基双羟基脂肪酸皂胶磷矿捕收剂。
实施例3
分别用实施例1和实施例2制备的α-氨基双羟基脂肪酸皂胶磷矿捕收剂作为捕收剂，采用反浮选工艺对湖北大峪口某胶磷矿进行正-反浮选，主要元素的化学组成见表1：
表1
具体浮选方法为：
1.正浮选：将胶磷矿磨矿至磨矿细度-0.074mm质量分数达85～90％，倒入浮选槽，加水得到质量浓度为35％的矿浆，用10％的碳酸钠溶液调节矿浆pH值为9～10，并加入硅酸钠抑制硅酸盐，然后加入少量六偏磷酸钠起分散剂的作用，阻止矿粒聚集成团，与此同时抑制其他金属离子，然后将α-氨基双羟基脂肪酸皂胶磷矿捕收剂加入到矿浆中，加入量为0.8Kg/t胶磷矿(选矿成本约为4.8元/t矿)，充分搅拌均匀，在浮选槽中进行一粗二精一扫浮选，得到精矿浆；
2.反浮选：将所得精矿浆倒入浮选槽，加水得到质量浓度为20～35％的矿浆，加稀硫酸调节矿浆pH值到4～5，再加入磷酸抑制胶磷矿，最后加入α-氨基双羟基脂肪酸皂胶磷矿捕收剂，加入量为1.2Kg/t胶磷矿(选矿成本约为7.2元/t矿)，充分搅拌均匀，采用一粗二扫工艺将白云石浮选出来。
浮选过程中，刮泡时间约7min，消泡时间约10min，泡沫流动性好。
浮选前后数据如表2所示：
表2
P2O5/％ 回收率/％ MgO/％
实验例1 精矿 29.36 84.64 0.81
尾矿 4.16
实验例2 精矿 29.85 82.91 0.83
尾矿 4.34
通过上述数据可以看出，反浮选后精矿的品位和回收率都较高，实施例1中经过正选一粗二精一扫，反选经过一粗二扫得到精矿品位29.36％。实施例2中通过同样的选矿工艺得到精矿品位29.85％的浮选指标。
白云石晶体属三方晶系的碳酸盐矿物，化学成分为CaMg(CO3)2，所选胶磷矿原矿MgO含量5.16％，从表2精矿MgO含量可以看出，采用实施例1和2合成的捕收剂浮选后，精矿MgO含量减少至0.81～0.83％，说明本实施例提供的捕收剂对白云石选择性好。
另外，上述其余浮选工艺不变、浮选温度为10℃下进行浮选，结果表明浮选效果差别不大，说明该类捕收剂在10℃左右低温下也适用。

Claims (9)

1.一种α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂，其特征在于，所述α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂的结构式为：
所述C8H17为直链八碳烷基。
2.一种权利要求1所述的α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)制备α-氨基环氧脂肪酸：将α-氨基油酸与过氧乙酸、浓硫酸混合，然后搅拌升温至60～100℃反应4～8小时，反应结束后分离出有机相得到α-氨基环氧脂肪酸；
2)制备α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂：将步骤1)所得α-氨基环氧脂肪酸与硬脂酸、氢氧化钠、水、苯二甲酸二乙酯混合，然后加热至80～120℃搅拌反应4～8小时，反应结束后出料、冷却得到α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述浓硫酸浓度为98％。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述搅拌升温速率为1～2℃/min。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述α-氨基油酸与过氧乙酸、浓硫酸的质量比为40：10.2～15：0.8～1.2。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述苯二甲酸二乙酯为邻苯二甲酸二乙酯、对苯二甲酸二乙酯中的一种或两种的混合物。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述α-氨基环氧脂肪酸与硬脂酸、氢氧化钠、水、苯二甲酸二乙酯的质量比为60：20～50：6～15：20～50：0.1～0.3。
8.一种权利要求1所述的α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂在胶磷矿浮选中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，采用正-反浮选法进行浮选，具体步骤如下：
1)正浮选：将胶磷矿磨矿至磨矿细度-0.074mm质量分数达85～90％，倒入浮选槽，加水得到质量浓度为20～35％的矿浆，用碳酸钠调节矿浆pH值为9～10，并加入硅酸钠抑制硅酸盐，然后将所述α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂加入到矿浆中，加入量为0.8-1.2Kg/t胶磷矿，充分搅拌均匀，在浮选槽中进行一粗二精一扫浮选，得到精矿浆；
2)反浮选：将步骤1)所得精矿浆倒入浮选槽，加水得到质量浓度为20～35％的矿浆，用稀硫酸调节矿浆pH值到4～5，并加入磷抑制剂，将所述α-氨基双羟基脂肪酸皂捕收剂加入到矿浆中，加入量为0.8-1.2Kg/t胶磷矿，充分搅拌均匀，采用一粗二扫工艺进行浮选。
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