水溶性阳离子捕收剂及其制备方法及用途

1.一类水溶性阳离子捕收剂，其特征在于为N,N-双（2-羟丙基）烷基胺，即NL1，其为含有羟丙基的阳离子表面活性剂，其通式为：

通式中，R为碳链长度为C10～C16烷烃基，羟丙基个数为2个，所述的N,N-双（2-羟丙基）烷基胺，即NL1，由以下方法制备：
在容器中加入脂肪胺并在连续搅拌下加入无水乙醇将其溶解，然后控制反应温度为25℃；
在回流状态下缓慢加入环氧丙烷，脂肪胺与环氧丙烷的物质的摩尔比为1:(2～3)，滴加时间为2.5-3.5h，滴加完成后继续连续反应10h；
将反应物转移至蒸馏系统中，在35℃下连续蒸馏1h，以蒸去未反应的环氧丙烷；
然后将温度升至79℃，蒸去未反应的无水乙醇；反应完成后降至室温，可得无色透明状高粘性液体，即为所需捕收剂。
2.一类水溶性阳离子捕收剂，其特征在于为N,N-双（3-氯-2-羟丙基）烷基胺，即NL2，其为含有氯代羟丙基的阳离子表面活性剂，其通式为：

通式中，R1为碳链长度为C10～C16烷烃基，氯代羟丙基个数为2个，所述的N,N-双（3-氯-
2-羟丙基）烷基胺，即NL2，由以下方法制备：
在容器中加入脂肪胺并在连续搅拌下加入无水乙醇将其溶解，然后控制反应温度为25℃，在回流状态下缓慢加入环氧氯丙烷，脂肪胺与环氧氯丙烷的物质的摩尔比为1:(2～3)，滴加时间为2.5-3.5h，滴加完成后继续连续反应10h；
将反应物转移至减压蒸馏系统中，调节真空度为0.065MPa，在65℃下连续蒸馏1h，以蒸去无水乙醇；
然后将温度升至78℃，蒸去未反应的环氧氯丙烷；反应完成后降至室温，可得无色透明状高粘性液体，即为所需捕收剂。
3.权利要求1或2所述水溶性阳离子捕收剂的用途, 其特征在于作为铁矿石反浮选脱硅或硅酸盐矿物浮选捕收剂使用，其中用于赤铁矿和石英按质量比3:2组成的人工混合矿浮选的工艺流程为：在矿浆自然pH条件下，取矿样50g，得到矿浆浓度为25%～30%，然后加入淀粉200-240g/t作为铁矿石抑制剂，再加入捕收剂200-300g/t，在常温下搅拌反浮选，可得铁品位大于65%的铁精矿。

水溶性阳离子捕收剂及其制备方法及用途\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种选矿药剂，特别是涉及一种水溶性好的胺类阳离子捕收剂及其制备方法及用途，属选矿药剂的制备技术领域。本发明给出的这种水溶性阳离子捕收剂具有水溶性好、泡沫量适宜、不腐蚀设备、有良好捕收能力和选择性等特点。\n背景技术\n[0002] 矿业是国民经济可持续发展不可或缺的重要基础产业。随着我国矿产资源匮乏程度的日益加深以及我国有用矿产资源贫、细、杂的赋存特点，矿物加工的难度将日益加大。\n浮选作为一项专门的分选技术，具有适应性强，分选效率高，适于细粒、复杂物料的处理等优点，应用该技术分选的矿物种类和数量在逐年增加。\n[0003] 浮选技术最关键、最核心的就是浮选药剂的研究与运用。浮选药剂的应用及发展直接关系到浮选工艺发展效果的好坏，其中捕收剂是浮选药剂中最重要的一种，其合理应用使充分挖掘多金属难选矿利用潜力、进一步提高精矿质量成为可能。阳离子捕收剂绝大部分都是含氮的有机化合物，只有极少部分是含硫、磷或硅的有机化合物。阳离子表面活性剂1933年开始用于浮选硅酸盐矿物，但由于其合成成本高这一根本问题未能解决，直到\n1950年以后，脂肪胺作为浮选药剂才真正在选矿工业上得到应用，其通常作为硅酸盐矿物、碳酸盐矿物、氧化矿等的捕收剂。阳离子反浮选流程应用过程中具有以下突出优点：①能比较容易地得到高品质的精矿；②与阴离子反浮选工艺相比药剂制度简单，仅使用阳离子捕收剂就可以实现脱硅的目的，药剂品种少、耗量小；③阳离子捕收剂具有良好的耐低温性能，可在10℃左右实现工业生产，节省大笔加温费用，降低生产成本。\n[0004] 近年来，随着我国大力提倡发展集约型经济、节约成本、降低能耗，阳离子捕收剂在我国得到了迅速发展。但目前国内外常用的胺类阳离子捕收剂在浮选前需要用酸中和，以提高其在水中的溶解度，而在实际工业生产中，酸性环境一个明显的缺点是易腐蚀设备，严重阻碍了阳离子浮选工艺的应用。因此，开发水溶性好、泡沫易碎的新型阳离子捕收剂，完善阳离子浮选工艺，对发展集约型经济、节约成本、降低能耗具有重要意义。\n发明内容\n[0005] 本发明的目的就在于解决现有技术存在的上述问题，经过大量试验和筛选后，提供一类水溶性好、泡沫量适宜、不腐蚀设备、有良好捕收能力和选择性的水溶性阳离子捕收剂及其制备方法及用途，以满足矿物浮选脱硅的要求。\n[0006] 本发明给出的技术解决方案是。\n[0007] 这种水溶性阳离子捕收剂为N,N-双（2-羟丙基）烷基胺（NL1）或N,N-双（3-氯-2-羟丙基）烷基胺（NL2），其为含有羟丙基或氯代羟丙基的阳离子表面活性剂，其通式为：\n[0008] 或 。\n[0009] 通式中，R和R1为碳链长度为C10 C16烷烃基，羟丙基或氯代羟丙基个数为2个。\n~\n[0010] 本发明提供的上述水溶性阳离子捕收剂NL1，其制备方法的步骤为。\n[0011] 在容器中加入脂肪胺并在连续搅拌下加入无水乙醇将其溶解，然后控制反应温度为25℃；在回流状态下缓慢加入环氧丙烷，脂肪胺与环氧丙烷的物质的量比（摩尔比）为1:\n(2 3)，滴加时间为2.5-3.5h，滴加完成后继续连续反应10h；将反应物转移至蒸馏系统中，~\n在35℃下连续蒸馏1h，以蒸去未反应的环氧丙烷；然后将温度升至79℃，蒸去未反应的无水乙醇；反应完成后降至室温，可得无色透明状高粘性液体，即为所需捕收剂。\n[0012] 本发明提供的上述水溶性阳离子捕收剂NL2，其制备方法的步骤为。\n[0013] 在容器中加入脂肪胺并在连续搅拌下加入无水乙醇将其溶解，然后控制反应温度为25℃，在回流状态下缓慢加入环氧氯丙烷，脂肪胺与环氧氯丙烷的物质的量比（摩尔比）为1:(2 3)，滴加时间为2.5-3.5h，滴加完成后继续连续反应10h；将反应物转移至减压蒸馏~\n系统中，调节真空度为0.065MPa，在65℃下连续蒸馏1h，以蒸去无水乙醇；然后将温度升至\n78℃，蒸去未反应的环氧氯丙烷；反应完成后降至室温，可得无色透明状高粘性液体，即为所需捕收剂。该捕收剂使用时，根据质量比配置成1% 10%的溶液后按剂量添加剂可。\n~\n[0014] 本发明所述水溶性阳离子捕收剂对石英具有强捕收能力，可作为铁矿石反浮选脱硅或硅酸盐矿物浮选捕收剂使用。上述水溶性阳离子捕收剂用于赤铁矿和石英按质量比3:\n2组成的人工混合矿浮选的工艺流程为：在矿浆自然pH条件下，取矿样50g，得到矿浆浓度为\n25% 30%，然后加入淀粉200-240g/t作为铁矿石抑制剂，再加入捕收剂200-300g/t，在常温~\n下搅拌反浮选，可得铁品位大于65%的铁精矿。\n[0015] 与现有技术相比，本发明提供的水溶性阳离子捕收剂具有以下有益效果：\n[0016] （1）合成路线简单，易于操作；\n[0017] （2）水溶性好，能与水形成乳浊液，使用前不需要用酸中和；\n[0018] （3）耐低温，可在10℃-20℃实现浮选过程；\n[0019] （4）实用性强，泡沫粘度小，易消泡。\n附图说明\n[0020] 图1为本发明的水溶性阳离子捕收剂分选人工混合矿的流程示意图。其中，混合矿为赤铁矿纯矿物（TFe 67.66%）和石英纯矿物按质量比3:2混合（混合矿TFe 40.60%）。\n具体实施方案\n[0021] 下面结合具体实例对本发明作进一步说明。\n[0022] 实施例1。\n[0023] 将0.10mol癸胺和100mL无水乙醇加入装有温度计和回流冷凝管的250mL 三口瓶中，把三口瓶固定在装有恒温磁力搅拌器的25℃水浴锅中；加热、搅拌，并在3h内缓慢滴加\n0.2mol环氧丙烷液体，滴加完成后连续搅拌10 h；待反应完成后，将三口瓶中的反应物转移到旋转蒸发仪的圆底烧瓶中进行蒸馏，蒸去未反应环氧丙烷和乙醇；先调节水浴锅温度为\n35度，蒸去未反应的环氧丙烷，再调节水浴锅温度为79度，蒸去无水乙醇；停止加热，将体系冷却，将圆底烧瓶中的反应物倒入烧杯中，可得到透明的高黏性液体，即为新型捕收剂N,N-双（2-羟丙基）癸胺。\n[0024] 实施例2。\n[0025] 将0.10mol月桂胺和100mL无水乙醇加入装有温度计和回流冷凝管的250mL 三口瓶中，把三口瓶固定在装有恒温磁力搅拌器的25℃水浴锅中；加热、搅拌，并在3.5h缓慢滴加0.25mol环氧丙烷液体，滴加完成后连续搅拌10 h；待反应完成后，将三口瓶中的反应物转移到旋转蒸发仪的圆底烧瓶中进行蒸馏，蒸去未反应环氧丙烷和乙醇；先调节水浴锅温度为35度，蒸去未反应的环氧丙烷，再调节水浴锅温度为79度，蒸去无水乙醇；停止加热，将体系冷却，将圆底烧瓶中的反应物倒入烧杯中，可得到透明的高黏性液体，即为新型捕收剂N,N-双（2-羟丙基）十二烷基胺。\n[0026] 实施例3。\n[0027] 将0.10mol棕榈胺和100mL无水乙醇加入装有温度计和回流冷凝管的250mL 三口瓶中，把三口瓶固定在装有恒温磁力搅拌器的25℃水浴锅中；加热、搅拌，并在2.5h内缓慢滴加0.3mol环氧丙烷液体，滴加完成后连续搅拌10 h；待反应完成后，将三口瓶中的反应物转移到旋转蒸发仪的圆底烧瓶中进行蒸馏，蒸去未反应环氧丙烷和乙醇；先调节水浴锅温度为35度，蒸去未反应的环氧丙烷，再调节水浴锅温度为79度，蒸去无水乙醇；停止加热，将体系冷却，将圆底烧瓶中的反应物倒入烧杯中，可得到透明的高黏性液体，即为新型捕收剂N,N-双（2-羟丙基）十六烷基胺。\n[0028] 实施例4。\n[0029] 准确称取0.10mol月桂胺和100mL无水乙醇加入装有温度计和回流冷凝管的250mL 三口瓶中；把三口瓶固定在装有恒温磁力搅拌器的水浴锅中，加热、搅拌，使水浴温度控制在25℃，在2.5h内缓慢滴加0.3mol环氧氯丙烷液体，滴加完成后连续搅拌10 h；将三口瓶中的反应物转移到旋转蒸发仪的圆底烧瓶中进行减压蒸馏，关闭通气阀，调节真空度为\n0.067MPa，调节转速80r/min，回流搅拌；先调节水浴锅温度65度，蒸去无水乙醇，待蒸汽口无液体滴出时，再调节水浴锅温度78度，蒸去未反应的环氧氯丙烷；反应完成后，停止加热，将体系冷却，将圆底烧瓶中的反应物倒入烧杯中，可得到透明的高黏性液体N,N-双（3-氯-\n2-羟丙基）十二烷基胺。\n[0030] 实施例5。\n[0031] 准确称取0.10mol癸胺和100mL乙醇加入装有温度计和回流冷凝管的250mL 三口瓶中；把三口瓶固定在装有恒温磁力搅拌器的水浴锅中，加热、搅拌，使水浴温度控制在25℃，在2.5h内缓慢滴加0.25mol环氧氯丙烷液体，滴加完成后连续搅拌10 h；将三口瓶中的反应物转移到旋转蒸发仪的圆底烧瓶中进行减压蒸馏，关闭通气阀，调节真空度为\n0.067MPa，调节转速80r/min，回流搅拌；先调节水浴锅温度65度，蒸去无水乙醇，待蒸汽口无液体滴出时，再调节水浴锅温度78度，蒸去未反应的环氧氯丙烷；反应完成后，停止加热，将体系冷却，将圆底烧瓶中的反应物倒入烧杯中，可得到透明的高黏性液体N,N-双（3-氯-\n2-羟丙基）癸胺。\n[0032] 实施例6。\n[0033] 准确称取0.10mol棕榈胺和100mL乙醇加入装有温度计和回流冷凝管的250mL 三口瓶中；把三口瓶固定在装有恒温磁力搅拌器的水浴锅中，加热、搅拌，使水浴温度控制在\n25℃，在2.5h内缓慢滴加0.3mol环氧氯丙烷液体，滴加完成后连续搅拌10 h；将三口瓶中的反应物转移到旋转蒸发仪的圆底烧瓶中进行减压蒸馏，关闭通气阀，调节真空度为\n0.067MPa，调节转速80r/min，回流搅拌；先调节水浴锅温度65度，蒸去无水乙醇，待蒸汽口无液体滴出时，再调节水浴锅温度78度，蒸去未反应的环氧氯丙烷；反应完成后，停止加热，将体系冷却，将圆底烧瓶中的反应物倒入烧杯中，可得到透明的高黏性液体N,N-双（3-氯-\n2-羟丙基）十六烷基胺。\n[0034] 实施例7。\n[0035] 准确称取赤铁矿和石英组成的人工混合矿50g放入200ml浮选槽中，在室温下加水、搅拌；调浆2min后加入淀粉抑制剂，再搅拌2min后加入捕收剂，搅拌3min 后浮选3min。\n浮选结束后，对泡沫产品和槽内产品分别烘干、计量，计算回收率。分别对上述合成的捕收剂进行浮选试验，在一次粗选的条件下可得到以下分选指标。\n[0036]