《武汉工程大学学报》 2008年02期
15-17
出版日期：2008-02-28
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
新型α取代脂肪酸衍生物类磷矿浮选捕收剂（Ⅰ）
0引言磷酸盐矿石的浮选多采用脂肪酸类捕收剂［1］，常见脂肪酸浮选捕收剂的缺点是选择性差、对浮选温度敏感、温度低时浮选指标低，尤其是浮选中低品味磷矿时，加温增加大量能耗而导致磷精矿价格不具备竞争力.针对脂肪酸浮选的这些缺点，国内外浮选研究工作者做了不少工作，其中衍生化以改善浮选捕收剂水溶性及选择性是磷矿浮选重要的一个进步［2］，其主要趋向是研制或选用多官能团化合物［3］，如通过α取代基化、异极性化等手段合成具有多官能团的捕收剂，引入适当极性基团后，有利于降低浮选温度、增强药剂的选择性，降低磷矿浮选成本.因此研究一种较适合工业化生产低成本浮选的α取代脂肪酸衍生物磷矿浮选捕收剂，具有广阔的市场前景和社会意义.本文研究进行了一种α取代脂肪酸衍生物磷矿浮选捕收剂的合成与浮选性能测试.1捕收剂的合成以工业棉子油或其下脚料为原料经碱炼提纯得到高级脂肪酸，再进行氯代，酰化，酯化后转化成钠盐得最终产品.其合成路线如下：
RCH2COOHP，Cl2RCHCICOOHSOCl2
RCHCICOCIHOCOOHCOOHCOOHRCHCICOOCOOHCOOHCOOH具体合成路线为：a. 将棉子油或其下脚料经皂化得到淡黄色皂化物A，将A酸化得到深棕色油状高级脂肪酸B.b. 将B置于三口烧瓶中加入催化量的红磷，100℃机械搅拌下通氯气进行α单氯代，通过转子流量计控制通入氯气的量至反应结束得黑色粘稠膏状物C.c. 将C冷却至室温，剧烈搅拌下缓慢滴加SOCl2进行酰化，滴加完毕升温至75℃继续反应1小时，用水泵抽气至无明显气体冒出，再用油泵抽气半小时得酰化产物D.d. 用环己烷溶解无水柠檬酸，搅拌下加入到D中，升温回流反应至无明显酸性气体冒出，结束反应，加少量水溶解剩余的柠檬酸，分液除去水层.蒸出环己烷得棕色粘稠膏状物DSOA，用NaOH可将其皂化得其钠盐DSOB.2实验2.1药剂和仪器浮选捕收剂（自制），碳酸钠（分析纯），硅酸钠（分析纯），六偏磷酸钠（分析纯），XFD363型单槽浮选机.2.2矿石特性和化学组成矿石采自云南某矿，该矿石属硅质磷矿，矿石自然类型为层纹状含水云母硅质磷块岩，脉石矿物主要为泥质白云岩、含水云母粉砂、泥质岩、页岩石.矿石化学组成见表1.表1原矿化学多元素分析结果
Table 1Chemical composition of the ore
组分质量分数P2O50.203 9MgO0.025 6SiO20.263 4Al2O30.030 8Fe2O30.025 02.3浮选条件试验针对云南某磷矿的开路粗选实验，在磨矿细度-0.074 mm 为75%条件下，XFD363型单槽浮选机中进行浮选条件试验.
2.3.1碳酸钠用量碳酸钠用于调整矿浆的pH值，抑制矿浆中钙、镁等离子对浮选的有害影响［4］.如图1所示，碳酸钠用量在5~7 kg/t时，精矿品位和回收率较高，用量小于5 kg/t时，精矿品位及回收率低，用量大于6 kg/t时，精矿品位下降，大于8 kg/t 时，抑制浮选，浮选回收率下降，精矿品位增加，综合精矿品位和回收率考虑，碳酸钠最佳用量确定为7 kg/t.
图1碳酸钠用量对浮选影响
Fig.1Emendation test for the best dosage of Na2CO32.3.2硅酸钠用量如图2所示，用于抑制硅酸盐的硅酸钠用量从1 kg/t到4 kg/t精矿的品位上升，回收率稍有上升，超过4 kg/t品位和回收率都有下降，大于5 kg/t对磷矿浮选起抑制效果，回收率下降，但精矿品位上升，综合精矿品位和回收率考虑，抑制剂硅酸钠用量定为4 kg/t.硅酸钠是硅酸盐类矿物的有效抑制剂，对碳酸盐类矿物也有一定的抑制作用，同时对矿泥具有良好的分散效应.
图2硅酸钠用量对浮选影响
Fig.2Emendation test for the best dosage of Na2SiO3第2期黄齐茂，等：新型α取代脂肪酸衍生物类磷矿浮选捕收剂（Ⅰ）
武汉工程大学学报第30卷
2.3.3六偏磷酸钠用量对浮选影响如图3所示，六偏磷酸钠对品位的上升作用效果不是很明显，但抑制浮选作用比较明显，特别是当用量大于1.5 kg/t时回收率急剧下降.抑制剂六偏磷酸钠用量定为1.5 kg/t.分析其原因主要是因为六偏磷酸钠能与Ca2+、Fe2+、Mg2+、Ni2+等反应生成亲水而稳定的络合物，使它能对晶格中含有这些金属阳离子的矿物产生抑制作用.六偏磷酸钠吸附在矿物的表面后还能增加表面的负电性，使矿物与荷负电的其他矿物在静电斥力的作用下相互分离［5］.可使带负电的矿泥处于悬浮分散状态，避免对其他矿物可浮性的影响.图3六偏磷酸钠用量对浮选影响
Fig.3Emendation test for the best dosage of （NaPO3）62.4浮选温度为了找出α位取代脂肪酸衍生物捕收剂的最佳效果，在最优条件下进行浮选温度试验.如图4，在磨矿细度-0.074 mm为75%；pH调节剂碳酸钠7.0 kg/t，抑制剂硅酸钠和六偏磷酸钠分别为4.0 kg/t和1.5 kg/t，捕收剂用量2.6 kg/t.图4粗选流程图
Fig.4Opened circuit flow of experiment表2为不同浮选温度下，DSOB磷矿浮选剂粗选结果，精矿品位，产率和回收率均随温度的上升而提高，温度在35℃时品位和收率最佳，低温浮选效果有待改善.
表2不同浮选温度试验结果
Table 2Result of the floatation at different temperature
捕收剂t/℃精矿品位/%尾矿品位/%回收率/%12023.3319.3922.222524.8418.3035.933026.6315.9052.743527.4514.7862.754027.3712.6760.52.5不同捕收剂对比试验为了考察α位取代脂肪酸衍生物的浮选性能，矿浆温度为35℃，其他试验条件同2.4，选择没进行α取代的同类脂肪酸衍生物M以及没有和柠檬酸进行脂化反应的产物C的钠盐HP1做对比试验，结果如表3所示.由表3可知有α位取代的捕收剂DSOB比M高1个百分点，比HP1多2个百分点，但回收率相对低一些.
表3不同捕收剂对比试验结果
Table 3Result of the floatation at different collector
捕收剂t/℃精矿品位/%尾矿品位/%回收率/%M3526.411.875.4DSOB3527.4514.862.7HP13525.0212.475.543结语a. α取代脂肪酸衍生物磷矿浮选捕收剂有比较好的分散性和水溶性，精矿品位高于α位未取代的其他长链脂肪酸类捕收剂，在中低品位磷矿的浮选方面有广阔的应用前景.b. 浮选捕收剂原料来自棉子油及其下脚料，价格低廉，物尽其用，对于资源的合理利用有实际的意义.捕收剂生产工艺简单，成本低，易实现工业化，有广阔的开发前景.c. α取代脂肪酸衍生物磷矿浮选捕收剂之所以取的较好的效果，原因可能在于α取代基化，可提高捕收剂的成螯能力，α位引入亲水极性基后， 增加了化合物的溶解度和对Ca2+， Mg2+等离子的适应性，目标药剂分子中含有两个以上极性基， 可增强药剂的选择性.
致谢：参加本研究的还有吴元欣、向平、罗惠华等人，在此表示感谢.