一種可兼具高選擇性和高起泡性特性的新型起泡劑組合配置的方法
【專利摘要】本發(fā)明具體涉及了一種兼有良好選擇性和起泡性的起泡劑-表面活性劑組合物的組合方法。其特征在于1-丁醇(C4H10O)為浮選主起泡劑，決定捕收區(qū)氣泡4??；四甘醇(C8H18O5)做為輔起泡劑，影響捕收區(qū)氣泡上升速度和精選區(qū)的起泡能力。兩種組分的設(shè)定濃度分別是1-丁醇60ppm，四甘醇120ppm。添加順序是先1-丁醇后四甘醇。本發(fā)明所述的起泡劑-表面活性劑組合通過一系列試驗驗證了其選擇性和起泡性的雙優(yōu)，并且在實踐中能獲得良好收益。
【專利說明】一種可兼具高選擇性和高起泡性特性的新型起泡劑組合配置的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于礦物加工領(lǐng)域，涉及一種起泡劑-表面活性劑組合物的組合方法。
【背景技術(shù)】
[0002]泡沫浮選是通過不同礦物的表面性質(zhì)差異對礦漿中液體和氣體的不同作用而實現(xiàn)分選的。其中氣泡是載體，礦物顆粒是承載物。通過浮選藥劑的一種也就是起泡劑獲得穩(wěn)定氣泡是浮選能夠高效進行的前提。浮選機或浮選柱的處理能力以及經(jīng)濟指標，與捕收區(qū)中的流體動力學(xué)參數(shù)如充氣速率、充其量、氣泡大小及分布情況和精選區(qū)中的泡沫層厚度或水回收量有直接關(guān)系。盡管上述參數(shù)和浮選設(shè)備的發(fā)泡方式、發(fā)泡器孔徑、液體流態(tài)、空氣質(zhì)量等物理特征有關(guān)聯(lián)，但浮選藥劑的使用尤其是起泡劑的種類，對于兩區(qū)內(nèi)的各浮選性能參數(shù)有著更加直接的作用。起泡劑的種類、數(shù)量在泡沫浮選中的重要性在近年越來越得到認可。
[0003]起泡劑是一種異極性表面活性劑，有極性基和非極性基兩部分組成，因而能在氣液界面上定向吸附和排列。起泡劑和這兩個基團的性質(zhì)密切相關(guān)。在浮選中起泡劑主要有兩個用途:在捕收區(qū)提供良好的流體動力學(xué)參數(shù)(即高選擇性)和在精選區(qū)中提供充足的泡沫厚度和水回收量(即高起泡性)。目前國際范圍內(nèi)有工業(yè)價值的大多數(shù)起泡劑，都屬于兩個廣泛的化合物家族范疇:一類是脂肪醇(化學(xué)通式為CnH2n+10H)和另外一類醚醇類(化學(xué)通式CnH2n+1 (C3H6O) m0H或者CnH2n+1 (C2H4O) ^H)。在醇類起泡劑中，最著名的是甲基戊醇(即異丁基甲基芐必醇，MIBC)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)為C6H13OH,工業(yè)上已大量生產(chǎn)，特點是選擇性好因而廣泛用于金屬礦浮選，在國際市場上已占到起泡劑用量的一半。而美國道化學(xué)(DowChemicals)公司生產(chǎn)的DowFroth250做為在醚醇類起泡劑中最馳名的一種,在選礦界享譽甚眾。它的特點是用量少、浮選速度快、起泡性能更穩(wěn)定。國際市場上醚醇類和脂肪醇類起泡劑的生產(chǎn)量占金屬礦浮選起泡劑總用量的90%以上。兩類起泡劑可以共用一個通式代表其化學(xué)結(jié)構(gòu):R(X)nOH,其中R代 表H或者烷鏈CnH2n+1，X代表環(huán)氧丙烷(PO，或者C3H6O)或者環(huán)氧乙烷(E0，或者C2H4O)。
[0004]鑒定起泡劑的功效好壞，應(yīng)主要取決于它的選擇性和起泡性。選擇性好的表現(xiàn)特征是氣泡穩(wěn)定、氣泡大小可控易控、起泡上升速度較慢；起泡性好的表現(xiàn)特征是泡沫層穩(wěn)定、水回收量大。盡管MIBC和DoWFroth250等起泡劑使用廣泛，但怎樣兼顧高選擇性和高起泡性，或者說怎樣使兩種特性集于一身，并能跟據(jù)需求通過調(diào)整其中一種起泡劑劑量達到獨立控制選擇性或起泡性，一直是起泡劑研究和選擇方面的難點。一般來說，脂肪醇類起泡劑對選擇性方面控制較好但起泡性較差；而醚醇類起泡劑的起泡性較好但選擇性不強。兩者不能兼顧就不能使浮選指標達到最優(yōu)化。但是，大量實驗證明只是簡單的添加組合兩種不同類型的起泡劑，如混合DowFroth250和MIBC,并不能起到1+1的作用；相反，甚至可明顯降低浮選效率。盡管如此，自1945年斯德哥爾摩國際選礦會議上提出藥劑的混合(或組合)使用這一可能的研發(fā)應(yīng)用方向以來，作為一個簡單、易行、見效快的方式，藥劑的混合使用引起了人們的關(guān)注并迅速得到發(fā)展。
[0005]浮選藥劑的混合使用(也叫組合用藥)，目的是提高藥劑之間的協(xié)同效應(yīng)。
[0006]而藥劑的協(xié)同效應(yīng)可以定義為:在兩種或兩種以上浮選藥劑組成的多元體系中，浮選指標顯著大于每一種藥劑在相同條件下單獨使用的指標之和。比起捕收劑，起泡劑的混用研究較晚。在國外的礦山浮選車間混用起泡劑較為廣泛，如美國的銅礦浮選車間有50%以上同時使用兩種起泡劑；贊比亞某車間使用三乙氧基丁烷與甲基戊醇混合劑。一部分實踐證明了藥劑的混用一般比單獨使用能獲得更好的效果。需要注意的是，并不是所有藥劑混用的實踐都是成功的；大部分情況下，起泡劑混用呈現(xiàn)的是無協(xié)同效應(yīng)或反協(xié)同效應(yīng)。加拿大某車間曾經(jīng)試用過聚丙烯乙二醇和甲基戊醇的混合起泡劑，導(dǎo)致組浮選槽中前兩槽出現(xiàn)嚴重‘跑槽’現(xiàn)象而最后兩槽則礦液面下降無泡沫生成，極大影響了最終經(jīng)濟和生產(chǎn)指標。我國起泡劑使用的種類相對較少，起泡劑混用還處于研究和起步階段。
[0007]混用起泡劑研究近年來發(fā)展迅速并形成體系。主流觀點是，在混合起泡劑中主起泡劑決定氣泡的基本性質(zhì)，輔助起泡劑則影響浮選的其他性質(zhì)如水回收量。在用量調(diào)整中起泡劑總量可以變化，但主、輔起泡劑的比例一般不變。還有一些新研究發(fā)現(xiàn)，在一種特定起泡劑的環(huán)境下，加入一些本身并無起泡能力的表面活性劑，能產(chǎn)生較好的協(xié)同效應(yīng)，如起泡能力比單獨使用此種起泡劑時大得多。很多分選實踐證明，藥劑組合后，與單獨使用相tt,結(jié)果呈現(xiàn)有的可以提聞回收率，有的可以提聞精礦品位，有的可以提聞浮選速率。起泡劑混用因為產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)還可以降低其藥劑耗量。
[0008]盡管如此，現(xiàn)有的起泡劑混用研究還有諸多不足，一是沒有進行起泡劑分子結(jié)構(gòu)-浮選性能之間關(guān)系的系統(tǒng)研究。只有在此基礎(chǔ)上，才能根據(jù)目的用途合理提出混用起泡劑種類的候選方案并驗證；二是沒有廣泛意義上能表征起泡劑對浮選性能影響的手段和參數(shù)?，F(xiàn)有大部分研究只能用非量化手段證明其推薦的混用起泡劑方案在某個具體的礦物樣本試驗中可產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，和通過最終獲得的礦樣測算出精礦品位、回收率等來側(cè)面印證結(jié)論。此方法局限性強，不具備推廣意義；三是起泡劑之間相互作用的機理的研究非常少。
[0009]直觀上，起泡劑的選擇性和起泡性的評估應(yīng)從起泡劑分子對浮選氣泡的影響入手，即:1)控制氣泡大小，減緩氣泡兼并；2)延長氣泡上升速度和在礦漿中的停留時間；3)增強泡沫層穩(wěn)定和水回收量。對應(yīng)以上起泡劑性能的測量和表征手段，通過I)氣泡觀察分析艙，測量起泡大小D32 ；2)氣液比率測定儀，測定氣液比Eg來反映氣泡上浮速度；3)水回收自動測量器，監(jiān)測水回收量Jw()來完成。
[0010]研究起泡劑混用的目的是找到一種起泡劑組合方法，可以兼顧其高選擇性和高起泡性兩方面。在一些極端情況下甚至可以通過調(diào)整主、輔起泡劑/表面活性劑的劑量，來實現(xiàn)獨立控制其選擇性或起泡性的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于，提出一種起泡劑/表面活化劑的組合方案。所述起泡劑組合可以因地制宜，根據(jù)處理礦石的粒度、浮選設(shè)備的充氣率等條件的變化，通過調(diào)整組合中各單個起泡劑劑量，來分別獨立控制優(yōu)化起泡劑的選擇性和起泡性。
[0012]為實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明提供的藥劑混和以及驗證的技術(shù)方案如下:[0013]步驟1:分別安裝氣泡觀察艙、氣液比率測定儀和水回收自動測量器在3.5mx0.1m浮選柱的頂部、中部和底部，通過在水-氣兩相系統(tǒng)中逐漸增加浮選柱內(nèi)1-丁醇(C4HltlO)的濃度的方式測量其臨界兼并濃度(見圖1);
[0014]布驟2:由低到高挑選一部分有代表性的1-丁醇濃度作為浮選柱初始濃度；逐步增加四甘醇(C8H18O5)濃度；在各個濃度條件下，測量氣泡大小(圖2)、氣液比(圖3)和水回收量(圖4);
[0015]步驟3:采集測量數(shù)據(jù)并加以分析。測試結(jié)果證明:1)四甘醇濃度的升高對氣泡大小無影響；2)四甘醇濃度的增加和氣液比，以及水回收量的增大成正比；3)在1-丁醇濃度為臨界兼并濃度時，四甘醇濃度大于120ppm時氣液比和水回收量均無明顯提升；4)在相同四甘醇濃度條件下，增加1-丁醇濃度使其大于臨界兼并濃度，氣液比和水回收量無明顯提升;
[0016]步驟4:根據(jù)結(jié)果并考慮到藥劑成本，確定1- 丁醇為主起泡劑，決定在捕收區(qū)中的氣泡大小；四甘醇為輔起泡劑，影響捕收區(qū)內(nèi)氣泡的上浮速度和精選區(qū)內(nèi)的泡沫層厚度；在大多數(shù)情況下，1- 丁醇濃度80ppm，四甘醇120ppm可達到最佳效果(即高選擇性和高起泡性)；在礦物顆粒較大、礦物含泥量高等極端情況下，主、輔起泡劑的用量可調(diào)；
[0017]步驟5:使用同樣的浮選條件和過程，以流體動力學(xué)參數(shù)為依據(jù)，和國際市場上最廣泛使用的幾種商用起泡劑作比較，結(jié)果驗證了 1-丁醇和四甘醇的組合的優(yōu)越性(結(jié)果詳見表一)，即氣液比更大(映射氣泡上升速度更小，選擇性更好)和水回收量更大(映射起泡性能更好)。
[0018]表11- 丁醇/四甘醇組合和其它商用起泡劑在浮選中的應(yīng)用評估結(jié)果表
【權(quán)利要求】
1.一種用作可兼具高選擇性和高起泡性特性的組合起泡劑的組合方法，其特征在于1-丁醇(C4HltlO)為浮選主起泡劑，決定捕收區(qū)氣泡大?。凰母蚀?C8H18O5)做為輔起泡劑，影響捕收區(qū)氣泡上升速度和精選區(qū)的起泡能力。添加順序是先1-丁醇后四甘醇。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種起泡劑-表面活性劑組合物的組合方法，其特征在于，所說的組合物的最佳添加濃度為1- 丁醇80ppm,四甘醇120ppm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種起泡劑-表面活性劑組合物的組合方法，其特征在于，根據(jù)加工礦物的性質(zhì)條件的差異，所說的組合物的添加濃度的可調(diào)整范圍是1- 丁醇60_100ppm,四甘醇 90_150ppm。
【文檔編號】B03D1/008GK103721854SQ201310744548
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】張煒 申請人:張煒