第5-6期
矿ア保与用
2011年12月
CONSERVATION AND UTILIZATION OF MINERAL RESOURCES
Dec.2011
季铵盐类表面活性剂在矿物浮选中应用
杨耀辉,张裕书,刘淑君
(中国地质科学院矿产综合利用研究所,四川成都,610041)
摘要:
季铵盐是一类选择性能很好的阳离子捕收剂,可广泛应用于铝土矿和磷矿中
硅酸盐分选、钾钠盐分
选、氧化铁矿中石英及硅酸盐的分选等。从季铵盐的结构、捕收性能、作用机理等方面对近几年来季铵盐类
捕收剂的应用及发展情况进行了探讨,并指出了今后的发展方向。
关键词:季铵盐;阳离子捕收剂;浮选;发展前景
中图分类号:TD9231.13文献标识码;A文章编号:1001-0076(2011)06-0108-05
Application of Quaternary Ammonium Salt in Minerals Flotation
YANG Yao-hui, ZHANG Yu-shu, LIU Shu-jun
(Institue of Multpurpose ilization of Mineral Resources, CAGS, Chengdu 610041, China)
Abstract: Quaternary ammonium salt is a kind of cationic collectors which has good selectivity. It
is widely used in the flotation of bauxite, phosphorite, sylvinite, ferric oxide ore and so on. In this
paper, we summarized the application and development of quaternary ammonium salt in the aspect
of structure, collecting capability and functional mechanism, and discussed the development pros-
pect of quaternary ammonium salt
Key words: quaternary ammonium salt cationic collectors; flotation; development prospect
1前言
oH值适用范围宽等特点,被人们广泛研究和开发。
进入21世纪,随着药剂吸附作用机理与浮选特性的
在化学工业中,季铵盐类阳离子表面活性剂随深入研究,季铵盐在矿物浮选中得到了较好的应用,
着其表面活性和用途逐步被认识而促进了它的发新型季铵盐浮选药剂作为硅酸盐等矿物的捕收剂,
展。特别是在纺织印染及医药工业上,它已被用作具有最著的优越性。
为润湿剂、均染剂、杀菌剂、抗腐蚀剂等1别。季铵
盐类阳离子表面活性剂在矿物加工、三废治理和环2季铵盐捕收剂的制备
境生态保护中的应用正在不断深入发展。它不仅可
作为浮选药剂的季铵盐类主要有两类表面活性
作为矿物浮选捕收剂,还可作为矿山循环水、冷却水剂,即烷基季铵盐与烷基吡唑盐,通式分别为
和生活生产废水的水处理剂、离子沉淀剂,废纸脱
R
剂“?等
季铵盐捕收剂在20世纪早期就已被研究出来,
R1-N--R,1Z-、R-
l。式中
由于其具有良好的吸附性、高效元毒、选择能力强
收稿日期:2011-09-02;修回日期:2011-10-30
基金项目:中国地质大调查计划项目“复杂难选冶矿产资源综合利用技术研究”工作项目(121201110317)
作者简介:杨耀辉(1985-),男,工程师,工学硕士,主要从事有色金属、黑色金属选矿药剂及工艺研究工作。
第5-6期
杨耀辉,等;季铵盐类表面活性剂在矿物浮选中应用
R1为C12-18烷基;R2为甲基、羟乙基、苄基或其它含
烷基苄基吡啶系一种糊状黄色物质,易溶于水,
碳长键;Z为CI1、Br或NO3等。
有效成分占90%,水分占7%。
烷基季铵盐类化合物一般从叔胺季铵化反应制
季铵盐类捕收剂在矿物浮选中的应
得,这类季铵盐类化合物又分为单长链烷基季铵盐
和双长链烷基季铵盐。
用
2.1烷基季铵盐类化合物的制备
季铵盐作为阳离子捕收剂的特点(与其它胺类
1)单长链烷基季铵盐的制备
比较)是在水中的溶解度较高,一般为无色或淡黄
色的固体或液体。选择性较强,对碱性介质不敏感
60~90℃
C12H25 N( CH)2 CICH
性能较稳定,主要用于可溶性盐矿的浮选,如铝土矿
H20,缩合
和磷矿中硅酸盐分选、钾钠盐分选、从氧化铁矿分选
出石英及硅酸盐)等。
iHxN'-CH2〈
3.1作为一种反浮选脱硅用捕收剂
据专利报道?,一种反浮选脱硅用捕收剂属于
C1 H25N(CH3)2 CH; CL
压力総,△
NAOH
复合型季铵盐类阳离子表面活性剂,其烃链长度为
12~18个碳,含有多种功能团。该捕收剂对硅酸盐
C2HxN'-CH、
矿物的浮选具有高选择性和强捕收能力,在矿浆pH
CH?
为4~11范围内有着较好的捕收效果,且可在10℃
以下环境进行浮选,具有较好的耐低温性能;根据矿
(2)双长链烷基季铵盐的制备
石中硅酸盐矿物含量的变化,其用量在80~500g/t
之间。适合于从磁铁矿、赤铁矿及钛铁矿等铁矿石
Cg H,)2 NCH, +CH, CI
0.3~0.5MPa
和铝土矿等含硅酸盐矿物的矿石中反浮选分离硅酸
盐矿物。
在含硅酸盐杂质的碳酸盐矿物的浮选中,采用
一~种季铵盐化合物作捕收剂浮选。这种捕收剂的通
从叔胺类化合物合成季铵盐时,四级化反应的式为R,R2RANA,式中R1~R,有一个或者两个是
难易与铵的碱性强弱有关,碱性愈强,四级化速度愈Cs-1c的烃基,其余的是C1.2的烃基,或者是C2-的
快。合成季铵盐的原料可以用合成脂肪酸Co-2x,羟烷基,C2.的烷氧基,总的碳数为10~40,A为阳
Cy-如馏分制成的伯胺及仲胺,比较经济。
离子。实际是用C3?烃基取代聚乙烯胺,或聚丙烯
2.2烷基叱啶盐的制备
犹胺的季铵盐化合物(质量比为3:2~11:1)进
另一类重要的季铵盐是烷基吡啶盐。例如烷基行浮选,使硅酸盐富集于浮选泡洣产品中。
赵声贵等在常压下合成了十六烷基二甲基
苄基吡啶,曾被推荐为阳离子捕收剂,用于从铁矿及
苄基氯化铵,其代号为1627。用1627作捕收剂对
磷矿中分选石英,以及用于浮选铍矿、云母、氧化锌
水铝石、高岭石进行了单矿物及其人工混合矿浮选
矿及水溶性盐等。制造过程?为
试验,并研究了1627捕收剂与这些矿物的作用机
3HCI
3R-
理。混合矿浮选试验结果表明,精矿铝/硅比达到
+(HCHO)2
15.02,铝回收率43.07%。这表明1627是从铝土
(式中R=C12
3R
CH2Cl+3H20矿中反浮选除去铝硅酸盐矿物较有希望的捕收剂。
用十烷基溴化叱啶研究其在石英及方铅矿吸
CH CI
附作用?的报