CN115228621A - 一种混合捕收剂及其在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用 - Google Patents

一种混合捕收剂及其在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种混合捕收剂及其在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用，包括十六烷基磷酸酯钾、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵，可提高对钙镁碳酸盐矿物的捕收能力，同时浮选泡沫具有更优异的性能，与单一捕收剂相比，本发明提供的混合捕收剂对钙镁碳酸盐矿物浮选具有更佳的作用效果，大大降低了捕收剂的成本，能获得更好浮选分离效果。

Description

一种混合捕收剂及其在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用
技术领域
本发明涉及碳酸盐矿物浮选技术领域，尤其涉及一种混合捕收剂及其在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用。
背景技术
菱镁矿(MgCO3)、白云石(CaMg(CO3)2)和方解石(CaCO3)都是重要的钙镁资源，广泛用于冶金、镁、耐火材料、建材、化工、农业、环保等领域中，具有重要的工业应用价值。随着高品质钙镁碳酸盐矿物资源的不断开发，中低品级钙镁碳酸盐矿物已逐步成为我国生产镁质材料的主要原料。浮选法是实现矿石富集提纯的有效手段，而捕收剂是影响浮选分离效果的关键因素，针对钙镁碳酸盐矿物浮选开展高效捕收剂研究具有理论和实际意义。
菱镁矿、白云石和方解石同属钙镁碳酸盐类矿物，含有完全相同的阴离子(CO3 2-)和部分相同的阳离子(Ca2+或Mg2+)，具极其相似的晶体结构、较大的溶解度，类似的表面性质和浮选性能。国内外对低品位钙镁碳酸盐类矿物浮选做了大量研究，但是还不能很好地实现大规模的工业应用。
传统的浮选药剂常用油酸钠作为捕收剂，但是油酸钠在矿浆中分散性差，分选效果不理想，处理过程的药剂使用量大，经济性差等问题导致低品位菱镁矿、白云石和方解石还不能得到高效的开发利用。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种混合捕收剂及其在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用，捕收剂的分散性及溶解度高、浮选分离钙镁碳酸盐矿物的效果好。
为达到上述技术目的，本申请采用以下技术方案：
第一方面，本申请提供一种混合捕收剂，包括十六烷基磷酸酯钾、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵。
优选地，十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵的分子式为C12H25-(OC2H4)n-O-SO3NH4，其中的n为1-4的自然数。
优选地，十六烷基磷酸酯钾与十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵的摩尔比为1-10:10。
第二方面，本申请提供一种混合捕收剂在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用。
优选地，钙镁碳酸盐矿物为菱镁矿单矿、白云石单矿或方解石单矿。
优选地，具体应用步骤如下：
S1.将待处理矿样研磨至-150μm，而后加入去离子水，搅拌混合，得到矿浆；
S2.调整矿浆的pH值至5-12，搅拌均匀后，加入的混合捕收剂，得到混合物；
S3.搅拌混合物，并通入恒定流速的空气，进行浮选刮泡，得到目标矿样。
优选地，矿浆的浓度为25-50g/L。
优选地，混合捕收剂的浓度为20-150mg/L。
优选地，空气流速为35±5ml/min。
优选地，浮选刮泡时间为3-5min。
本申请的有益效果如下：本方案利用十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵和十六烷基磷酸酯钾进行组合形成混合捕收剂，十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵其中含有的聚氧乙烯基团亲水性较强，且亲水基团带有部分负电荷，提高了十六烷基磷酸酯钾的分散性与溶解度，使捕收剂以及其他浮选药剂在矿浆中分散均匀，增强浮选的效率，达到在较少药剂用量的情况下还可以保持较好回收率，对菱镁矿、白云石或方解石等钙镁碳酸盐类单矿物均有较好的分离浮选效果。
附图说明
图1为本方案浮选分离的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本申请提供一种混合捕收剂，包括十六烷基磷酸酯钾、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵的组合物，十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵的分子式为C12H25-(OC2H4)n-O-SO3NH4，其中的n为1-4的自然数，例如1、2、3、4；合适但非限制性的，十六烷基磷酸酯钾与十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵的摩尔比为1-10:10，合适但非限制性的，例如1:1、1:2、1:3、1:5、1:6、1:8、1:10。
本方案中，十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵和十六烷基磷酸酯钾形成组合捕收剂，其中含有的聚氧乙烯基团亲水性较强，且亲水基团带有部分负电荷，提高了捕收剂的分散性与溶解度，使捕收剂以及其他浮选药剂在矿浆中分散均匀，增强浮选的效率，达到在较少药剂用量的情况下还可以保持较好回收率，对钙镁碳酸盐类单矿物具有更佳的作用效果。
如本文所示，“钙镁碳酸盐矿物单矿”包括工业菱镁矿、工业白云石或工业方解石中的一种。
同时，本申请提供一种混合捕收剂在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用，如图1所示，具体应用步骤如下：
S1.将待处理矿样研磨至-150μm，而后加入去离子水，搅拌混合，得到矿浆；
S2.采用盐酸、氢氧化钠或碳酸钠溶液调整矿浆的pH值至5-12，合适但非限制性的，例如5、6、8、10、12，搅拌均匀后，加入的混合捕收剂，得到混合物；
S3.搅拌混合物，并通入恒定流速的空气，进行浮选刮泡，得到目标矿样。
优选地，矿浆的浓度为25-50g/L，合适但非限制性的，例如25g/L、30g/L、40g/L、50g/L，更为优选地，矿浆的浓度为28g/L。
优选地，混合捕收剂的浓度为20-150mg/L，合适但非限制性的，例如20mg/L、40mg/L、60mg/L、80mg/L、100mg/L、120mg/L、150mg/L，更为优选地，混合捕收剂的浓度为60mg/L。
优选地，空气流速为35±5ml/min。
优选地，浮选刮泡时间为3-5min。
其中，步骤S3中，矿浆搅拌采用磁转子和磁力搅拌器进行，转速设定为900-1200rpm。
根据钙镁碳酸盐矿物原料的选择不同得到不同的目标精矿，例如选择工业菱镁矿为待处理矿样经浮选分离得到菱镁矿精矿，选择工业白云石为待处理矿样经浮选分离得到白云石精矿，选择工业方解石为待处理矿样经浮选分离得到方解石精矿。
本申请中浮选方法对钙镁碳酸盐矿物为正浮选，该方法可于现有技术公开的可用于矿石正浮选的装置中进行，如在现有技术公开的浮选机、浮选柱等装置中进行。
本方案中，浮选工艺进行后所得产品为泡沫产品和浮选管底部产品，其中，泡沫产品为所需精矿，底部产品为尾矿。
下述实施例中试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。其中，菱镁矿和白云石取自辽宁鞍山地区，方解石取自湖南长沙。三种矿物均为经过手选纯度较高的天然矿石。以下实施例中使用四种不同聚合度的十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵进行试验，均购于美国Colonial Chemical公司(美国田纳西州)，其有效成分为24～26％。
实施例1
一种混合捕收剂在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用，具体步骤包括：
采用颚式破碎机将菱镁矿单矿物原矿破碎至-2mm，然后通过陶瓷球磨机将单矿物快速干磨至-150μm，最后利用泰勒标准筛湿式筛分出目标粒级的产品并保存在干燥器中，将待处理菱镁矿矿样与去离子水混合一同加入到浮选管内，混合均匀，调浆至矿浆中固体浓度为28g/L；
调整矿浆的pH至8，矿浆搅拌采用磁转子和磁力搅拌器进行，转速设定为1100rpm，搅拌2min后，分别加入混合捕收剂A1、混合捕收剂A2、混合捕收剂A3、混合捕收剂A4，进行浮选，其中混合捕收剂的浓度均为60mg/L，混合捕收剂均为摩尔比为1:1的十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵和十六烷基磷酸酯钾的混合物，十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵的分子式为C12H25-(OC2H4)n-O-SO3NH4，其中，混合捕收剂A1中十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵n＝1，混合捕收剂A2中十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵n＝2，混合捕收剂A3中十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵n＝3，混合捕收剂A4中十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵n＝4；
向浮选管中开始通入恒定流量的空气后开始刮泡，空气流速设定为35±5ml/min，浮选刮泡持续时间为3min，将泡沫产品和底部产品分别过滤，得到菱镁矿精矿。
实施例2
一种混合捕收剂在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用，其具体步骤与实施例1相同，所不同的是十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵和十六烷基磷酸酯钾的摩尔比为3:10。
实施例3
一种混合捕收剂在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用，其具体步骤与实施例1相同，所不同的是十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵和十六烷基磷酸酯钾的摩尔比为1:10。
实施例4
一种混合捕收剂在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用，具体步骤包括：
采用颚式破碎机将白云石单矿物原矿破碎至-2mm，然后通过陶瓷球磨机将单矿物快速干磨至-150μm，最后利用泰勒标准筛湿式筛分出目标粒级的产品并保存在干燥器中，用于浮选试验，将待处理白云石单矿物与去离子水混合一同加入到浮选管内，混合均匀，调浆至矿浆中固体浓度为30g/L；
调整矿浆的pH至7，矿浆搅拌采用磁转子和磁力搅拌器进行，转速设定为1100rpm，搅拌2min后进行浮选，分别加入混合捕收剂A1、混合捕收剂A2、混合捕收剂A3、混合捕收剂A4，进行浮选，其中混合捕收剂的浓度均为80mg/L，混合捕收剂均为摩尔比为1:1的十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵和十六烷基磷酸酯钾的混合物，十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵的分子式为C12H25-(OC2H4)n-O-SO3NH4，其中，混合捕收剂A1中十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵n＝1，混合捕收剂A2中十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵n＝2，混合捕收剂A3中十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵n＝3，混合捕收剂A4中十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵n＝4；
向浮选管中开始通入恒定流量的空气后开始刮泡，空气流速设定为35±5ml/min，浮选刮泡持续时间为4min。
实施例5
一种混合捕收剂在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用，其具体步骤与实施例4相同，所不同的是十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵和十六烷基磷酸酯钾的摩尔比为3:10。
实施例6
一种混合捕收剂在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用，其具体步骤与实施例4相同，所不同的是十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵和十六烷基磷酸酯钾的摩尔比为1:10。
实施例7
一种混合捕收剂在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用，具体步骤包括：
采用颚式破碎机将方解石单矿物原矿破碎至-2mm，然后通过陶瓷球磨机将单矿物快速干磨至-150μm，最后利用泰勒标准筛湿式筛分出目标粒级的产品并保存在干燥器中，用于浮选试验，将待处理矿样与去离子水混合一同加入到浮选管内，混合均匀，调浆至矿浆中固体浓度为25g/L；
调整矿浆的pH至9，矿浆搅拌采用磁转子和磁力搅拌器进行，转速设定为1100rpm，搅拌2min后进行浮选，分别加入混合捕收剂A1、混合捕收剂A2、混合捕收剂A3、混合捕收剂A4，进行浮选，其中混合捕收剂的浓度均为80mg/L，混合捕收剂均为摩尔比为1:1的十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵和十六烷基磷酸酯钾的混合物，十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵的分子式为C12H25-(OC2H4)n-O-SO3NH4，其中，混合捕收剂A1中十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵n＝1，混合捕收剂A2中十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵n＝2，混合捕收剂A3中十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵n＝3，混合捕收剂A4中十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵n＝4；
向浮选管中开始通入恒定流量的空气后开始刮泡，空气流速设定为35±5ml/min，浮选刮泡持续时间为5min。
实施例8
一种混合捕收剂在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用，其具体步骤与实施例7相同，所不同的是十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵和十六烷基磷酸酯钾的摩尔比为3:10。
实施例9
一种混合捕收剂在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用，其具体步骤与实施例7相同，所不同的是十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵和十六烷基磷酸酯钾的摩尔比为1:10。
对比例1
一种捕收剂在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用，其他步骤与实施例1相同，所不同的是捕收剂为60mg/L的十六烷基磷酸酯钾。
对比例2
一种捕收剂在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用，其他步骤与实施例1相同，所不同的是捕收剂为60mg/L的n＝3的十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵。
对比例3
一种捕收剂在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用，其他步骤与实施例1相同，所不同的是捕收剂为60mg/L的油酸钠。
对比例4
一种捕收剂在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用，其他步骤与实施例4相同，所不同的是捕收剂为80mg/L的十六烷基磷酸酯钾。
对比例5
一种捕收剂在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用，其他步骤与实施例4相同，所不同的是捕收剂为80mg/L的n＝3的十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵。
对比例6
一种捕收剂在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用，其他步骤与实施例4相同，所不同的是捕收剂为80mg/L的油酸钠。
对比例7
一种捕收剂在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用，其他步骤与实施例7相同，所不同的是捕收剂为80mg/L的十六烷基磷酸酯钾。
对比例8
一种捕收剂在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用，其他步骤与实施例7相同，所不同的是捕收剂为80mg/L的n＝3的十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵。
对比例9
一种捕收剂在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用，其他步骤与实施例7相同，所不同的是捕收剂为80mg/L的油酸钠。
评价测试
分别对实施例1-9所得将泡沫产品和底部产品分别过滤，并置于60℃真空干燥箱中烘干、称重，计算矿物的回收率，其中，菱镁矿的浮选效果见表1，白云石的浮选效果见表2，方解石的浮选效果见表3。
表1不同捕收剂浮选分离菱镁矿的回收率
A1 A2 A3 A4
实施例1 82％ 85％ 79％ 77％
实施例2 91％ 92％ 90％ 89％
实施例3 69％ 74％ 72％ 68％
表2不同捕收剂浮选分离白云石的回收率
A1 A2 A3 A4
实施例4 68％ 70％ 67％ 65％
实施例5 72％ 73％ 70％ 69％
实施例6 64％ 66％ 63％ 60％
表3不同捕收剂浮选分离方解石的回收率
A1 A2 A3 A4
实施例7 69％ 71％ 66％ 64％
实施例8 76％ 78％ 75％ 73％
实施例9 65％ 67％ 63％ 61％
对对比例1-6所得将泡沫产品和底部产品分别过滤，并置于60℃真空干燥箱中烘干、称重，计算矿物的回收率，结果见表4。
表4单一捕收剂对钙镁碳酸盐矿物浮选分离的回收率
Figure BDA0003751270110000091
可见，单独使用十六烷基磷酸酯钾、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵、油酸钠与使用十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵和十六烷基磷酸酯钾的组合捕收剂浮选钙镁碳酸盐矿物，组合捕收剂对钙镁碳酸盐矿物单矿具有更佳的浮选效果，二者具备协同作用。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种混合捕收剂，其特征在于，包括十六烷基磷酸酯钾、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵。
2.根据权利要求1所述的混合捕收剂，其特征在于，所述十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵的分子式为C12H25-(OC2H4)n-O-SO3NH4，其中，n为1-4的自然数。
3.根据权利要求1所述的混合捕收剂，其特征在于，所述十六烷基磷酸酯钾与十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵的摩尔比为1-10:10。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的混合捕收剂在浮选分离钙镁碳酸盐矿物中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述钙镁碳酸盐矿物为菱镁矿单矿、白云石单矿或方解石单矿。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，具体应用步骤如下：
S1.将待处理矿样研磨至-150μm，而后加入去离子水，搅拌混合，得到矿浆；
S2.调整所述矿浆的pH值至5-12，搅拌均匀后，加入所述混合捕收剂，得到混合物；
S3.搅拌所述混合物，并通入恒定流速的空气，进行浮选刮泡，得到目标矿样精矿。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述矿浆的浓度为25-50g/L。
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述混合捕收剂的浓度为20-150mg/L。
9.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，空气流速为35±5ml/min。
10.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述浮选刮泡的时间为3-5min。
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