专利名称：一种双季铵盐类化合物在硅酸盐矿物浮选上的应用的制作方法
专利说明一种双季铵盐类化合物在硅酸盐矿物浮选上的应用 [技术领域] 本发明涉及一种新颖的硅酸盐矿物浮选捕收剂，特别是涉及双季铵盐类化合物在铝土矿或铁矿石反浮选脱硅中的应用。
[背景技术] 在铁矿石和铝土矿的反浮选脱硅工艺中，研究新型高效的硅酸盐矿物浮选捕收剂是提高选别指标的关键因素。传统的硅酸盐矿物浮选捕收剂包括脂肪酸类阴离子捕收剂和脂肪胺类阳离子捕收剂。目前，使用脂肪酸类阴离子型捕收剂进行铁矿石反浮选脱硅时，需调矿浆pH值至11以上，用钙离子活化石英等硅酸盐矿物，用淀粉、木质素磺酸盐或糊精等抑制铁矿物，存在着药剂种类多，用量大，生产成本较高等缺点，一般只适合于原矿品位高、矿物组成简单、且硅酸盐脉石矿物易浮的矿石。阳离子捕收剂反浮选脱硅是在淀粉、糊精等抑制剂存在的情况下添加脂肪胺类捕收剂浮选硅酸盐矿物，使用的阳离子捕收剂主要有十二胺和十二烷基三甲基季铵盐类等化合物，其特点是药剂用量较少，浮选效率较高，目的矿物回收率以及精矿质量均比阴离子捕收剂反浮选高，但存在着捕收剂对细粒硅酸盐矿物捕收能力较弱，对矿泥敏感，一般需进行脱泥处理等缺点。
目前，研究开发新型高效的阳离子捕收剂是实现铝土矿和铁矿石反浮选脱硅的关键所在。专利US3960715公开了使用十二烷基三甲基季铵盐等阳离子捕收剂从铁矿石中浮选分离硅矿物的泡沫浮选方法；专利ZL02113999.7公开了一种用于铝土矿反浮选的取代胺类化合物，其结构式为RY(CH2)2NH2其中Y为O或NH、R为含1～20个碳原子的直、支链烷基、环烷基、烯基或芳香基；专利ZL02139837.2公开了一种用于铁矿石及铝土矿反浮选的复合型季铵盐类阳离子表面活性剂。上述公开的专利技术各有特点，但尚存在一定的不足，主要表现为捕收剂对细粒级硅酸盐矿物捕收能力较差，影响了反浮选脱硅效果的进一步提高。
本发明提供了一种新颖的硅酸盐矿物浮选捕收剂，涉及双季铵盐类化合物在铝土矿和铁矿石反浮选脱硅中的应用。双季铵盐类化合物是两个传统的季铵盐表面活性剂分子通过特殊的连接基团，以化学键方式连接而成一种新型的阳离子表面活性剂，又称为二聚表面活性剂或Gemini表面活性剂。因其特有的双疏水长碳链和双亲水基构型，与传统表面活性剂相比，呈现出许多独特的性能，可用作为润湿剂、增溶剂、杀菌剂、模板剂、抗粘接剂以及缓蚀驱油剂，但未见其应用于硅酸盐矿物浮选领域的报道。
[发明内容] 本发明的目的是提供一种新的阳离子捕收剂应用于铝土矿和铁矿石反浮选脱硅过程，用以增强对铝土矿和铁矿石中硅酸盐矿物的捕收能力，从而实现目的矿物与其脉石矿物的反浮选分离。
本发明的目的是通过下述方式实现的。
本发明将具有式I结构式的双季铵盐类化合物应用于硅酸盐矿物浮选，用作铝土矿和铁矿石反浮选脱硅的阳离子捕收剂。
式I 式I中R1和R2为具有6～18个碳的烃基；R3、R4、R5、R6选自甲基、乙基、-(CH2CH2O)nH或为-(CH(CH3)CH2O)nH，其中n＝1～6；R7为含2～6个碳原子的亚烃基；X为Cl、Br或I。R3、R4、R5、R6可相同也可不同。
本发明所述的双季铵盐化合物通常可采用以下几种方法合成以二卤代烷和烷基二甲胺为原料合成；以二卤代烷和烷基二羟乙胺为原料合成；以N，N，N’，N’-四甲基烷基二胺和卤代烷为原料合成。
下述实例可进一步说明双季铵盐类化合物的结构及其制备方法。
实例1当R1和R2为十二烷基，R3、R4、R5、R6为甲基，R7为亚乙基，X为Br时，所述的双季铵盐类化合物为乙基-α，β-双(二甲基十二烷基溴化铵)，其合成反应式如下
实例2当R1和R2为十二烷基，R3、R4、R5、R6为甲基，R7为亚丁基，X为Cl时，所述的双季铵盐类化合物为丁基-α，ω-双(二甲基十二烷基氯化铵)，其合成反应式如下
实例3当R1和R2为十八烷基，R3、R4、R5、R6为羟乙基，R7为亚乙基，X为Br时，所述的双季铵盐类化合物为乙基-α，β-双(二羟乙基十八烷基溴化铵)，其合成反应式如下
实例4当R1和R2为苄基，R3、R4、R5、R6为甲基，R7为亚乙基，X为Cl时，所述的双季铵盐类化合物为乙基-α，β-双(二甲基苄基氯化铵)，其合成反应式如下
本发明将双季铵盐类化合物用于作为石英、高岭石、叶腊石、伊利石等硅酸盐矿物浮选的阳离子捕收剂，适合于从铝土矿、铁矿石中反浮选分离硅酸盐矿物，适用的浮选矿浆酸碱度范围为pH5～13；矿石粒度为-0.074mm60～100％，无需预先脱泥处理；根据所处理矿石性质及其硅酸盐矿物含量的变化，可添加或不添加其它调整剂(如淀粉、糊精)，捕收剂用量在50～500克/吨之间。
本发明将双季铵盐类化合物应用作为铝土矿和铁矿石反浮选脱硅中硅酸盐浮选的捕收剂，其对石英、高岭石、叶腊石、伊利石等硅酸盐矿物具有优良的捕收能力，尤其是对细粒硅酸盐矿物具有强的捕收能力，可在不脱泥的条件下用于铝土矿和铁矿石的反浮选脱硅；同时可适应更宽的矿浆酸碱度范围，尤其是在弱碱性或碱性条件下能取得较好的浮选脱硅效率。
[具体实施方式
] 以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例1将粒度为-0.074mm的硅酸盐矿物(高岭石、伊利石、叶腊石和石英)分别置于50mL浮选槽中，加入30mL蒸馏水，搅拌1min使其混合均匀，在pH值8.0，捕收剂用量为150g/t的条件下进行浮选。本发明中的四种双季铵盐类阳离子捕收剂与常用的两种捕收剂十二胺、十二烷基三甲基氯化铵的浮选对比试验结果见表1。由表可见，双季铵盐类化合物对高岭石、伊利石、叶腊石和石英的捕收剂能力明显强于常用的两种阳离子捕收剂。
表1捕收剂对比实验结果
实施例2河南某铝土矿矿样，原矿含Al2O362.63％，SiO210.68％，铝硅比为5.86；将矿石磨矿至-0.074mm占80％，浮选矿浆浓度27％，用碳酸钠调整矿浆pH为10；采用一次粗选三次精选流程，粗选加入可溶性淀粉300g/t，加入捕收剂丁基-α，ω-双(二甲基十二烷基氯化铵)200g/t，精选加入捕收剂20g/t，可获得Al2O368.51％，SiO26.09％的浮选精矿，精矿铝硅比达到11.36，Al2O3回收率82.48％。
实施例3东北某磁铁矿矿石，磨至-0.074mm占78％，加水调浆至25％的质量浓度，添加碳酸钠调节矿浆pH值为9.0左右，再添加十二胺、十二烷基三甲基氯化铵和本发明的双季铵盐类化合物化合物，经一粗一精两次反浮选开路试验，得到如表2所示的结果。
表2铁矿反浮选试验结果
对比试验结果说明，采用双季铵盐类阳离子表面活性剂作为铝土矿和铁矿反浮选捕收剂，对脉石矿物高岭石、伊利石、叶腊石和石英的浮选指标明显优于其它阳离子表面活性剂，可实现铝土矿和铁矿的高效反浮选脱硅。
权利要求
1、一种双季铵盐类化合物在硅酸盐矿物浮选上的应用，其特征是将具有式I结构式的双季铵盐类化合物用作铝土矿或铁矿石反浮选脱硅的捕收剂，
式I
式I中R1和R2为具有6～18个碳的烃基；R3、R4、R5、R6选自甲基、乙基、-(CH2CH2O)nH或为-(CH(CH3)CH2O)nH，其中n＝1～6；R7为含2～6个碳原子的亚烃基；X为Cl、Br或I。
2、根据权利要求1所述的一种双季铵盐类化合物在硅酸盐矿物浮选上的应用，其特征在于将式I的化合物用于作为石英、高岭石、叶腊石、伊利石矿物浮选的捕收剂，适合于从铝土矿或铁矿石中反浮选分离出硅酸盐矿物，适宜的浮选矿浆酸碱度范围为pH5～13，由矿石中硅酸盐矿物含量的变化，其用量在50～500克/吨之间。
3、一种硅酸盐矿物浮选捕收剂，其特征在于，铝土矿或铁矿石反浮选脱硅的捕收剂含有式I结构式的双季铵盐类化合物
式I
式I中R1和R2为具有6～18个碳的烃基；R3、R4、R5、R6选自甲基、乙基、-(CH2CH2O)nH或为-(CH(CH3)CH2O)nH，其中n＝1～6；R7为含2～6个碳原子的亚烃基；X为Cl、Br或I。
全文摘要
一种双季铵盐类化合物在硅酸盐矿物浮选上的应用，将具有式I结构式的双季铵盐类化合物用作铝土矿或铁矿石反浮选脱硅的捕收剂。式I中R1和R2为具有6～18个碳的烃基；R3、R4、R5、R6分别为甲基、乙基、-(CH2CH2O)nH或为-(CH(CH3)CH2O)nH，其中n＝1～6；R7为含2～6个碳原子的亚烃基；X为Cl、Br或I。本发明的捕收剂对石英、高岭石、伊利石、叶腊石具有强捕收能力，适合于从铝土矿或铁矿石中反浮选分离出硅酸盐矿物，适宜的浮选矿浆酸碱度范围为pH5～13，根据矿石中硅酸盐矿物含量的变化，其用量在50～500g/t之间。
文档编号B03D1/004GK101337204SQ200810032069
公开日2009年1月7日 申请日期2008年8月13日 优先权日2008年8月13日
发明者宏 钟, 刘广义, 夏柳荫 申请人:中南大学