[发明专利]一种用作起泡剂的无环化合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于矿物浮选制剂技术领域，具体涉及用作起泡剂的几种具有良好流体动力学特征值的含羟基连接碳原子的无环化合物的制备方法。

背景技术

泡沫浮选是用气泡将厌水性矿粒从矿浆深处运到矿浆表面，并在泡沫层中使其进一步净化以提高精矿品位的选矿方法。由此可见生成具有适当大小和寿命的矿粒载体-气泡，是提高浮选设备的功效和选矿指标的重要途径。而在浮选过程中使充气浮选矿浆中的气泡能附着于选择性上浮的矿物颗粒的一类重要的表面活性剂-起泡剂的加入，不仅能够在矿物浮选的捕收区中防止起泡兼并减少气泡尺寸，而且可以在精选区中促进泡沫形成，使浮选效率得到提高。这种重要的浮选药剂-起泡剂，可以防止起泡兼并的原理是其在气液界面的吸附过程能使气液界面富有弹性，即气泡表面张力能够随着表面的扩大或收缩相应的增大或减少，进而阻止气泡的破灭或气泡间的兼并。另一个原因是起泡剂分子在气液界面发生定向排列，其极性基指向水并吸引着水分子(极性基水化)，所以能降低泡壁中水分子的下流和蒸发速度，使泡壁难以破裂。

具有起泡性质的有机化合物很多，而只有具备以下性质的有机物才可称作是起泡剂：1)为表面活性剂，能够降低水的表面张力；2)起泡剂的分子结构是异极性有机物质，即一端是极性基，另一端是非极性基。极性基亲水，非极性基厌水但亲气，此结构可以使起泡剂分子在空气与水的界面上产生定向排列；3)具备在水中的一定的溶解度。一般0.2-5g/L；4)不应同时具有捕收性或对浮游矿物有抑制作用。

在过去的浮选工艺研究中，对于起泡剂的注意力远远不如捕收剂。目前国际范围内有工业价值的大多数起泡剂，都属于两个广泛的化合物家族范畴：一类是脂肪醇(化学通式为C_nH_2n+1OH)和另外一类醚醇类(化学通式C_nH_2n+1(C₃H₆O)_mOH或者C_nH_2n+1(C₂H₄O)_lOH)。在醇类起泡剂中，最著名的是甲基戊醇(即异丁基甲基苄必醇，MIBC)，其化学结构为C₆H₁₃OH，工业上已大量生产，特点是选择性好因而广泛用于金属矿浮选，在国际市场上已占到起泡剂用量的一半。而美国道化学(Dow Chemicals)公司生产的DowFroth250做为在醚醇类起泡剂中最驰名的一种，在选矿界享誉甚众。它的特点是用量少、浮选速度快、起泡性能更稳定。国际市场上醚醇类和脂肪醇类起泡剂的生产量占金属矿浮选起泡剂总用量的90％以上。两类起泡剂可以共用一个通式代表其化学结构：R(X)_nOH，其中R代表H或者烷链C_nH_2n+1，X代表环氧丙烷(PO，或者C3H6O)或者环氧乙烷(EO，或者C₂H₄O)。

起泡剂的化学结构，即它的异极性结构，和浮选性能有直接关系。起泡剂的极性基团中一般为含氧基团，主要是羟基-OH和醚基-O-。醇类和醚类的极性基，能水化、不解离、没有捕收作用，另外起泡速度快、泡沫脆、消泡容易，有利于提高精矿回收率；而其它极性基有可能赋予起泡剂分子具有一定的捕收性，虽也有可能具备起泡性但并不是主流起泡剂所使用的基团。起泡剂分子里的含氧基团种类数量和气泡大小、水回收量有直接关系。例如：起泡剂的起泡性随着极性基团(比如羟基)集团数的增加而迅速增强。

在极性基固定的情况下，起泡剂非极性基的长短影响起泡剂的溶解性和表面活性。在一定限度内，非极性基越长，表面活性越大，溶解度越小，用量也越小。越容易使气泡表面因变形而引起的吸附浓度变化趋于平衡。以醇类起泡剂C₅、C₆、C₇、C₈(即戊醇、己醇、庚醇、辛醇)为例，烷链越长，阻止气泡兼并能力越强，水回收量越大，选择性越差。常用起泡剂非极性基长度有一定范围，一般6-8个碳，其后碳原子数增大，非极性基过长，易导致起泡性过强泡沫黏度过大，引起精矿含水率和脉石等废矿夹杂率增高。由此可见，分析药剂性质，必须要把起泡剂分子视为整体，而以分子内极性和非极性基团为研究个体，充分意识到基团的种类和数量变化引起的起泡剂分子结构差异对浮选参数造成的影响。