[发明专利]一种用于矿物浮选的双子表面活性剂

说明书

本发明提供一种用于矿物浮选的双子星座表面活性剂，属于选矿技术领域。在钾盐矿、锂云母矿石浮选或铁矿石、铝土矿反浮选脱硅除杂中使用如式Ⅰ所示的双子星座表面活性剂作为捕收剂。式Ⅰ中：R¹和R²为具有8～20个碳的烃基；X为Cl、Br或I。该双子星座表面活性剂作为捕收剂，其分子中具有两个亲矿物基团，与矿物表面的作用能力更强，对目标矿物的选择性更好；具有两个疏水性基团，增加捕收剂的疏水能力，对目标矿物的捕收能力更强，相对现有技术中常用浮选捕收剂能有效提高浮选效率和回收率等特点；同时，由于分子中含有酰胺基，其具有生物降解性能好、毒性小、对环境友好的特点。

技术领域

本发明涉及选矿技术领域，特别是指一种用于矿物浮选的双子表面活性剂

背景技术

续黄药和脂肪酸被开发利用之后，阳离子表面活性剂于1935年首次在浮选工业中应用。在浮选领域中，阳离子表面活性通常用作氯化钾、硅酸盐矿物、碳酸盐矿物等矿物的捕收剂，因此其在钾盐矿、锂云母矿石浮选或铁矿石、铝土矿反浮选脱硅除杂中应用广泛，取得了较理想的选别效果。

目前，国内外常用的阳离子捕收剂大多数为胺类捕收剂，主要包括脂肪胺、季铵盐、醚胺、胍类化合物。Laskowski等综述了用于钾盐矿浮选的长链脂肪伯胺(见结构式a)阳离子捕收剂。他们指出，长链脂肪伯胺捕收剂在饱和盐溶液的存在形态和烃链长度对其浮选性能影响很大(International Journal of Mineral Processing,2015,144:50-55；Minerals Engineering,2013,45:170-179)。曹沁波等研究了脂肪伯胺对氯化钾与氯化钠的浮选分离，并通过光谱学和分子动力学模拟研究了其在矿物表面的吸附模型(MineralsEngineering,2011,24(2):108-114；Minerals Engineering,2010,23(5):365-373)。Vieceli等研究了十二烷基伯胺在锂云母矿浮选中的应用(International Journal ofMinerals,Metallurgy and Materials,2016,23(7):731-742)。陈明星等采用椰油胺为捕收剂，考察了其在宜春钽铌矿锂云母浮选的工业应用(有色金属(选矿部分),2005,(2):6-8)。邓海波等研究了三种烷基季铵盐(见结构式b)和十二胺对锂云母浮选行为的影响(非金属矿，2012，35(6)：23-25)。Lima等应用烷基醚胺(见结构式c)对铁矿石进行反浮选脱硅(Minerals Engineering,2013,45:180-184)。黄志强等采用新型双季铵盐类化合物乙烷-1,2-双(十二烷基二甲基溴化铵)对铁矿石进行反浮选脱硅，并对比了其与传统捕收剂十二胺浮选性能的差异。研究表明，新型双季铵盐类化合物乙烷-1,2-双(十二烷基二甲基溴化铵)对铁矿石的反浮选脱硅效果强于十二胺。双季铵类捕收剂的极性基团-CH₂N⁺(CH₃)₂(CH₂)₂(CH₃)₂N⁺CH₂-很高的正的净电荷值，以及强表面活性，使其对铁矿石具有更好的反浮选脱硅能力(Chemical Engineering Journal，2014，257：218-228)。钟宏等系统研究了十二烷基胍(见结构式d)、十二烷基三甲基氯化铵和十二胺三种阳离子捕收剂对铝土矿的反浮选脱硅行为和作用机理。结果显示，十二烷基胍对铝土矿反浮选脱硅的效果优于十二烷基三甲基氯化铵和十二胺，三种阳离子捕收剂对铝硅酸盐矿物的作用主要是静电作用(Minerals Engineering，2008，21：1055-1061)。王毓华等以十六烷基三甲基溴化铵为捕收剂，对铝土矿进行反浮选脱硅，在捕收剂用量为500g/t，矿浆pH为6-7的条件下，可得到铝硅比超过9.3的精矿，其中氧化铝的回收率可达76％(Journal of Central SouthUniversity of Technology，2003，10(4)：324-328)。专利CN102259062A公开了有机硅季铵盐类化合物(见结构式e)的制备方法，以及其在氯化钾与氯化钠的浮选分离和铁矿石、铝土矿反浮选脱硅除杂中的应用。专利CN101337204公开了双季铵盐类化合物(见结构式f)在铝土矿、铁矿石反浮选脱硅中作为浮选捕收剂的应用。上述文献公开的有关阳离子捕收剂在钾盐矿、锂云母矿石浮选或铁矿石、铝土矿反浮选脱硅除杂中的应用各有特点，但尚存在一定的不足，主要表现为捕收剂生物降解性能差，毒性较大，容易对环境造成污染。