一种功能化粒子捕收剂及其制备方法与在微细粒锡石浮选中的应用

本发明属于矿物浮选，涉及一种捕收剂的制备方法及其应用，具体涉及一种功能化粒子捕收剂及其制备方法与在微细粒锡石浮选中的应用。

背景技术：

1、锡石是我国最主要的含锡矿物，我国2/3的金属锡是以锡石为原料冶炼而成。自然界的锡石原矿品位很低，需经选矿富集目的矿物，达到最低品位要求才可以进行冶炼。浮选是锡石选别最主要的方式，然而锡石性脆易碎，随着易选锡矿消耗殆尽，微细粒难选锡石的入选比重越来越大。目前羟肟酸为锡石浮选最常用的捕收剂，然而矿石入选粒度过细导致浮选药剂消耗大、选择性减弱，且过低的质量导致矿物颗粒惯性小，易受流体裹挟，与气泡碰撞黏附的概率低。这些问题使得微细粒锡石浮选回收率低、精矿品位不高。如何提高微细粒锡石的浮选效率是目前亟待解决的一个难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种功能化粒子捕收剂及其制备方法与在微细粒锡石浮选中的应用，以解决微细粒锡石浮选效率不高的问题。

2、本发明提供的这种功能化粒子捕收剂，其原料按质量份数计，包括有：主体单体40～60份，乳化剂0.6～2份，引发剂0.5～1.5份，功能单体5～10份。

3、优选地，所述主体单体为苯乙烯；乳化剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠和op-10中的一种；引发剂为2，2’-偶氮二异丁基脒二盐酸盐和过硫酸钠中的一种；功能单体为带不饱和键的短链羟肟酸。

4、优选地，所述带不饱和键的短链羟肟酸为丙烯羟肟酸、2-丁烯羟肟酸、3，3-二甲基-4-戊烯羟肟酸中的一种。

5、优选地，利用羟胺-酯法制备所述带不饱和键的短链羟肟酸，具体包括如下步骤：向反应容器中加入去离子水和酯，控制反应温度，搅拌15～20min后加入盐酸羟胺，待其溶解后缓慢滴加质量浓度为25wt％～35wt％的naoh水溶液，滴加完成后继续反应1～2h，反应结束后，除杂，得到所述带不饱和键的短链羟肟酸。

6、优选地，所述酯为丙烯酸甲酯、2-丁烯酸甲酯、3,3-二甲基-4-戊烯酸甲酯中的一种；所述反应温度为25～35℃。

7、优选地，所述酯、盐酸羟胺与naoh的摩尔比为1:(1～1.2):(2.0～2.4)，所述去离子水的质量为酯的1.5～2倍；所述搅拌的速度为350～450r/min。

8、优选地，所述功能化粒子捕收剂为表面具有羟肟酸基团的聚苯乙烯乳胶粒子，其粒度为20～40nm。

9、本发明提供的这种功能化粒子捕收剂的制备方法，包括如下步骤：

10、1)预乳化阶段：向反应容器内依次加入去离子水、部分主体单体和乳化剂，搅拌混匀，并通入惰性气体进行冲扫，升温至反应温度后加入引发剂，并密闭反应容器，预反应20～30min；

11、2)乳液聚合阶段：将剩余主体单体和功能单体混合后在4～5h内缓慢匀速加入反应容器，继续反应15～20h，反应结束后将制得的乳液在去离子水中透析纯化2～3天，纯化后的乳液即为功能化粒子捕收剂。

12、优选地，步骤1)中，所述反应温度为60～80℃，搅拌速度为350～450r/min。

13、优选地，所述预乳化阶段的部分主体单体和乳液聚合阶段的剩余主体单体的质量份数之比为1：9。

14、本发明提供的这种功能化粒子捕收剂在微细粒锡石浮选中的应用。

15、在一些实施例中，所述功能化粒子捕收剂在微细粒锡石浮选中的应用，浮选流程为一粗一扫两精闭路浮选，药剂制度分别为：

16、一粗：功能化粒子捕收剂900～1000g/t，分散剂水玻璃200～250g/t，起泡剂2#油30～40g/t；

17、一扫：功能化粒子捕收剂450～500g/t；

18、一精：分散剂水玻璃20g/t。

19、本发明的有益效果：

20、本发明以羟肟酸系药剂作为功能单体，羟肟酸基团上的氧原子和氮原子与锡石表面的sn2+螯合后可以形成稳定的四元环或五元环络合物，而聚苯乙烯粒子具有易于修饰改性的特点，在制备过程中加入该功能单体使其与苯乙烯发生共聚反应，从而使粒子表面具有羟肟酸基团，具备对锡石的选择性。使用分批次饥饿入料的方式，在初始入料完成后进行一段时间的预反应，形成胶核，过后缓慢加入剩余主体单体和功能单体，使单体浓度始终维持在较低水平，有利于合成粒度更小的胶粒并提高反应转化率。功能化粒子捕收剂尺寸比传统分子捕收剂大一到两个数量级，其吸附在目的矿物表面后不会因为微细粒脉石矿物的罩盖而失去捕收能力，对微细粒矿物的浮选具有天然优势。功能化粒子捕收剂吸附后可以在颗粒表面形成粗糙的微纳结构，有利于气泡和颗粒间疏水膜的破裂以及气-液-固三相接触线的扩展，从而提高颗粒与气泡的黏附概率。相较于传统小分子型捕收剂，功能化粒子捕收剂可以实现对微细粒锡石浮选更高的回收率。

技术特征：

1.一种功能化粒子捕收剂，其特征在于，所述功能化粒子捕收剂，其原料按质量份数计，包括有：主体单体40～60份，乳化剂0.6～2份，引发剂0.5～1.5份，功能单体5～10份。

2.根据权利要求1所述的功能化粒子捕收剂，其特征在于，所述主体单体为苯乙烯；乳化剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠和op-10中的一种；引发剂为2，2’-偶氮二异丁基脒二盐酸盐和过硫酸钠中的一种；功能单体为带不饱和键的短链羟肟酸。

3.根据权利要求2所述的功能化粒子捕收剂，其特征在于，所述带不饱和键的短链羟肟酸为丙烯羟肟酸、2-丁烯基羟肟酸、3，3-二甲基-4-戊烯羟肟酸中的一种。

4.根据权利要求3所述的功能化粒子捕收剂，其特征在于，所述带不饱和键的短链羟肟酸的制备方法，具体包括如下步骤：向反应容器中加入去离子水和酯，控制反应温度，搅拌15-20min后加入盐酸羟胺，待其溶解后缓慢滴加质量浓度为25％-35％wt的naoh水溶液，滴加完成后继续反应1～2h，反应结束后，除杂，得到所述带不饱和键的短链羟肟酸。

5.根据权利要求4所述的功能化粒子捕收剂，其特征在于，所述酯为丙烯酸甲酯、2-丁烯酸甲酯、3，3-二甲基-4-戊烯酸甲酯中的一种；所述酯、盐酸羟胺与naoh的摩尔比为1：(1～1.2)：(2.0～2.4)；所述去离子水的质量为反应物酯的1.5～2倍；所述反应温度为25～35℃，搅拌速度为350～450r/min。

6.根据权利要求1～5任一项所述的功能化粒子捕收剂，其特征在于，所述功能化粒子捕收剂为表面具有羟肟酸基团的聚苯乙烯乳胶粒子，其粒度为20～40nm。

7.一种根据权利要求1～5任一项所述功能化粒子捕收剂的制备方法，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述反应温度为60～80℃，搅拌速度为350～450r/min。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述预乳化阶段部分主体单体和乳液聚合阶段剩余主体单体的质量份数之比为1：9。

10.一种如权利要求1～5任一项所述功能化粒子捕收剂在微细粒锡石浮选中的应用，其特征在于，浮选流程为一粗一扫两精闭路浮选，药剂制度分别为：

技术总结
本发明公开了一种功能化粒子捕收剂及其制备方法与在微细粒锡石浮选中的应用。所述功能化粒子捕收剂，其原料按质量份数计，包括有：主体单体40～60份，乳化剂0.6～2份，引发剂0.5～1.5份，功能单体5～10份。本发明首先在水溶剂中利用羟胺‑酯法合成带不饱和键的短链羟肟酸，再将其作为功能单体同主体单体苯乙烯一起进行乳液聚合，聚合时先加入部分主体单体、乳化剂、引发剂预乳化，再将剩余主体单体同功能单体一起缓慢匀速加入，制得的乳液经透析纯化后即为功能化粒子捕收剂。所述功能化粒子捕收剂为表面具有羟肟酸基团的聚苯乙烯乳胶粒子，特殊的分子结构使其兼具选择性和捕收性，在微细粒锡石浮选方面具有很好的应用前景。

技术研发人员：覃文庆,焦芬,符力文,李卫,王旭,张政权,关智文
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15