一种反浮选脱硅用捕收剂及其制备方法 [技术领域]本发明涉及一种反浮选脱硅用捕收剂及其制备方法，特别是针对磁铁矿、赤铁矿及钛铁矿等铁矿石和铝上矿的反浮选脱硅。
[背景技术]传统的反浮选工艺包括阴离子反浮选和阳离子捕收剂反浮选。阴离子反浮选用氢氧化钠或碳酸钠调整pH到11以上，用钙离子(氯化钙或氢氧化钙)活化石英类硅酸盐矿物，用脂肪酸类捕收剂进行浮选，用淀粉(木薯淀粉、橡子淀粉和栗子淀粉等)、磺化木素和糊精等抑制目的矿物。该法的缺点是药剂种类多，成本高，环境污染严重，且只适用于品位较高，硅酸盐脉石较易浮起的矿石。阳离子捕收剂反浮选方案，主要用水玻璃、单宁、淀粉和磺化木素等抑制目的矿物。在pH为8～9时，用胺类捕收剂浮选石英等硅酸盐脉石。此法的特点是：目的矿物回收率和精矿质量均较阴离子反浮选高，且一般可免去脱泥作业。但常规阳离子反浮选工艺的药剂种类较多，药剂成本高，生产过程复杂。寻找和开发新型高效阳离子捕收剂是反浮选技术的关键所在。其中，以季铵盐类表面活性剂的研究较为突出。目前，关于使用季铵化合物作捕收剂的实例主要有：
(1)US 3 960 715中公开了涉及在包括季胺，例如十二烷基三甲基氯化铵在内的阳离于浮选捕收剂存在的情况下从铁矿石中分离出硅脉石组分的泡沫浮选法。
(2)CN 1347345A中公布了在存在铁矿石沉淀剂，且pH值为7～11的情况下，采用具有R1R2N+R3R4 1/Z XZ-结构的季铵盐化合物作反浮选捕收剂。
在上述公开的专利技术中尚存在一定不足，或得到地精矿中硅酸盐含量太高，或得到的精矿产率太低，或者适用于矿石中含硅量较低的情况，且浮选过程中均需要添加其它辅助调整剂。
[发明内容]针对已有季铵盐阳离子反浮选工艺存在的问题，本发明提供一种在不添加任何调整剂(如淀粉、糊精及单宁等)的前提下，具有高选择性、强捕收能力的季铵盐阳离子高效硅酸盐矿物捕收剂，以用于反浮选硅酸盐矿物。
本发明所述的反浮选脱硅捕收剂属于复合型季铵盐类阳离子表面活性剂，该阳离子表面活性剂含有多种功能团，其中，主要包含以下功能团：
和/或其阴离子可为卤化物如Br、Cl等的化合物。外观为浅黄至白色膏状，常温加水即溶，无需加酸或加热处理。
本发明所述捕收剂的制备方法是：将含碳12至18的三甲基卤化物中的任一种，在80℃至100℃的条件下，保温15至20分钟，然后冷却并搅拌10至15分钟，使其变成浅黄色至白色膏状物，再按0～3∶1的比例加入含碳12至18的二甲基苄基卤化物中的任一种，在常温下均匀搅拌10至20分钟，得到本发明所述捕收剂。所加入含碳12至18的二甲基苄基卤化物的比例，根据所处理的矿石性质不同而相应变化。
本发明所述反浮选脱硅捕收剂具有以下特点：其烃基优选含碳12至18的碳链，主要功能团为：
和/或
对硅酸盐矿物的浮选同时具备高选择性和强捕收能力，弥补了已有同类药剂只具备高选择性或强捕收能力的单一性能的缺陷；无毒副作用、属环保型选矿药剂。
本发明所述反浮选脱硅捕收剂的制备方法具有以下特点：制备过程简单，根据生产原料成份的不同，本发明的捕收剂的外观为浅黄色至白色粘稠膏状，其转化产率为78％～90％；药剂的配制简单，常温下加水即溶，无需加酸或加热配制。
采用本发明所述反浮选脱硅捕收剂的浮选过程具有以下特点：适用于4℃至35℃环境下的浮选过程；适应的矿浆酸碱度范围为pH＝4～11，物料粒度为-0.074mm 70％至95％，无需预先脱泥处理；视所处理矿石性质的不同，可添加或不添加其他调整剂(如淀粉等)；根据矿石中硅酸盐矿物含量的变化，其用量在80～500克/吨之间。
[具体实施方式]
实施例1：
捕收剂的制备：将十二烷基三甲基卤化物在80℃下恒温15分钟，然后再冷却10分钟并搅拌，得到膏状物，然后，按重量比为1∶1比例加入十二烷基二二甲基苄基卤化物，搅拌10分钟，得到本发明捕收剂。
将磁铁矿矿石磨至-0.074mm粒级含量为70％至95％，在自然pH条件下，仅添加本发明的捕收剂进行反浮选。在试验室条件下，用量为100～200克/吨时，经一粗一精两次反浮选的开路试验，得到如表1所示的结果。
表1 试验室试验结果 方案 药剂用量 克/吨 产品名称 产率 (％) 品位(％) 回收率(％) TFe SiO2 TFe SiO2 本发明的 捕收剂 100 铁精矿 88.46 69.74 4.33 92.16 52.61 泡沫产品 11.54 45.51 29.89 7.94 47.39 原矿 100.0 66.94 7.28 100.0 100.0 150 铁精矿 82.83 70.62 2.90 87.45 31.77 泡沫产品 17.17 48.90 30.04 12.55 68.23 原矿 100.0 66.89 7.56 100.0 100.0 200 铁精矿 77.79 71.97 1.45 83.95 14.65 泡沫严品 22.21 48.20 29.59 16.05 85.35 原矿 100.0 66.69 7.70 100.0 100.0 十二烷基 三甲基溴 化铵 150 铁精矿 92.48 68.84 4.94 95.71 58.50 泡沫产品 7.52 37.99 43.10 4.29 41.50 原矿 100.0 66.52 7.81 100.0 100.0 十二烷基 二甲基苄 基溴化铵 150 铁精矿 79.54 71.20 2.27 84.41 23.00 泡沫产品 20.46 51.09 29.55 15.59 77.00 原矿 100.0 67.09 7.85 100.0 100.0
表1中的结果表明，在用量均为150克/吨时，与本发明所述反浮选脱硅捕收剂相比，十二烷基三甲基溴化铵的反浮选体现出良好的选择性，浮选泡沫产品含硅达到43.10％，但捕收能力相对较弱，铁精矿中硅含量偏高。相反，十二烷基二甲基苄基溴化铵则体现出较强的捕收能力，但选择相对较差。
实施例2：捕收剂制备同实施例1，将捕收剂应用于工业生产。经一粗、二精、一扫的闭路流程，取得了优异的浮选指标，其反浮选部分的指标见表2。反浮选的泡沫产品可进一步采用磁选方法回收铁矿物，并经再磨后返回至反浮选系统，以提高铁矿物的回收率。
表2 工业试验结果编号 产品名称 产率(％) 品位(％) 回收率(％) Tfe SiO2 TFe SiO2 1 铁精矿 79.72 69.54 3.12 88.72 19.37 泡沫产品 20.28 34.73 45.92 11.28 80.63 原矿 100.0 62.48 11.20 100.0 100.0 2 铁精矿 78.53 69.89 3.01 86.49 21.67 泡沫产品 21.47 39.94 39.80 13.51 78.33 原矿 100.0 63.46 10.91 100.0 100.0 3 铁精矿 80.02 69.47 3.17 87.70 23.04 泡沫产品 19.98 39.04 42.40 12.30 76.96 原矿 100.0 63.39 11.01 100.0 100.0
实施例3：
捕收剂的制备：将十二烷基三甲基卤化物在80℃下恒温15分钟，然后再冷却10分钟并搅拌，得到膏状物，然后，按重量比为0.5∶1比例加入十二烷基二甲基苄基卤化物，搅拌10分钟，得到试验用的本发明捕收剂。
将铝土矿矿石磨碎至75％-0.074mm，加水调浆至20％的重量浓度时，添加硫酸调节pH值为6～7，再添加本发明所述反浮选脱硅捕收剂，其浮选结果见表3。
表3 铝土矿反浮选试验结果 方案 药剂用量 克/吨 产品名称 产率 (％) 品位(％) 回收率(％) Al2O3 /SiO2 Al2O3 SiO2 Al2O3 SiO2 本发明的捕 收剂 400 精矿 76.79 69.23 6.84 81.90 47.71 10.12 泡沫产品 23.21 50.62 24.81 18.10 52.29 原矿 100.0 64.91 11.01 100.0 100.0 5.90 十二烷基三 甲基溴化铵 400 精矿 79.94 68.04 7.06 84.88 52.31 9.64 泡沫产品 20.06 48.37 25.67 15.12 47.69 原矿 100.0 64.08 10.79 100.0 100.0 5.94 十二烷基二 甲基苄基溴 化铵 400 精矿 66.28 69.76 6.57 71.54 39.16 10.62 泡沫产品 33.72 54.56 20.05 28.46 60.84 原矿 100.0 64.63 11.12 100.0 100.0 5.81
表3的试验结果同样表明，与十二烷基三甲基溴化铵和十二烷基二甲基苄基溴化铵相比，本发明的捕收剂具有较好的选择性和较强的捕收能力。