[发明专利]一种用于矿物浮选的吗啉季铵盐型Gemini表面活性剂

说明书

本发明提供一种用于矿物浮选的吗啉季铵盐型Gemini表面活性剂，属于选矿技术领域。在氯化钠与光卤石的浮选分离、锂云母矿石浮选或铝土矿、铁矿石反浮选脱硅除杂中使用如式Ⅰ所示的吗啉季铵盐型Gemini表面活性剂作为捕收剂。式Ⅰ中：R¹和R²为具有8～20个碳的烃基；R³为具有2～10个碳原子的亚烃基；X为Cl、Br或I。该吗啉季铵盐型Gemini表面活性剂，其分子由一个联结基团将两个含吗啉杂环的亲水头基连接起来，双吗啉杂环的存在提高了捕收剂的表面活性和自聚集倾向，能促进捕收剂分子在矿物表面的吸附；其分子中具有两个疏水性基团、两个亲矿物基团，对目标矿物的捕收能力更强；相对现有技术中常用浮选捕收剂能有效提高浮选效率和矿物回收率等特点。

技术领域

本发明涉及选矿技术领域，特别是指一种用于矿物浮选的吗啉季铵盐型Gemini表面活性剂。

背景技术

阳离子浮选工艺被普遍认为是氯化钠与光卤石的分离、锂云母矿石或铝土矿、铁矿石脱硅除杂最高效经济的分离方法之一，而阳离子捕收剂是实现其浮选回收的技术核心。

目前，常用的阳离子捕收剂主要包括烷基吗啉、脂肪胺、季铵盐、醚胺。Titkov等进行了烷基吗啉(见结构式a)对光卤石矿反浮选脱除氯化钠的研究(Minerals Engineering,2003,16(11):1161-1166)。华东理工大学的于建国教授课题组研究了十二烷基吗啉对氯化钠和光卤石的反浮选分离，并采用分子动力学模拟解释了十二烷基吗啉选择性吸附氯化钠的机理(化工学报,2011,62(2):439-443；物理化学学报,2009,25(5):963-969)。Vieceli等研究了十二烷基伯胺(见结构式b)在锂云母矿浮选中的应用(International Journal ofMinerals,Metallurgy and Materials,2016,23(7):731-742)。邓海波等研究了三种烷基季铵盐(见结构式c)和十二胺对锂云母浮选行为的影响(非金属矿,2012,35(6):23-25)。钟宏等系统研究了十二烷基三甲基氯化铵和十二胺阳离子捕收剂对铝土矿的反浮选脱硅行为和作用机理。结果显示，十二烷基三甲基氯化铵对铝土矿反浮选脱硅的效果优于十二胺，十二烷基三甲基氯化铵对铝硅酸盐矿物的作用主要是静电作用。(Minerals Engineering，2008，21：1055-1061)。王毓华等以十六烷基三甲基溴化铵为捕收剂，对铝土矿进行反浮选脱硅，在捕收剂用量为500g/t，矿浆pH为6-7的条件下，可得到铝硅比超过9.3的精矿，其中氧化铝的回收率可达76％(Journal of Central South University of Technology，2003，10(4)：324-328)。Lima等应用烷基醚胺(见结构式d)对铁矿石进行反浮选脱硅(Minerals Engineering,2013,45:180-184)。黄志强等采用新型双季铵盐类化合物乙烷-1,2-双(十二烷基二甲基溴化铵)对铁矿石进行反浮选脱硅，并对比了其与传统捕收剂十二胺浮选性能的差异。研究表明，新型双季铵盐类化合物乙烷-1,2-双(十二烷基二甲基溴化铵)对铁矿石的反浮选脱硅效果强于十二胺。双季铵类捕收剂的极性基团-CH₂N⁺(CH₃)₂(CH₂)₂(CH₃)₂N⁺CH₂-很高的正的净电荷值，以及强表面活性，使其对铁矿石具有更好的反浮选脱硅能力(Chemical Engineering Journal，2014，257：218-228)。专利CN101337204公开了双季铵盐类化合物(见结构式e)在铝土矿、铁矿石反浮选脱硅中作为浮选捕收剂的应用。

(结构式a：烷基吗啉)

C₁₂H₂₅-NH₂(结构式b：十二烷基伯胺)

(结构式c：烷基季铵盐)