一种多羟基脂肪酸钠皂及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及磷矿捕收剂技术领域，具体而言，涉及一种多羟基脂肪酸钠皂及其制备方法与应用。

背景技术

磷矿是一种战略性的非金属矿产资源，是磷肥生产的关键，磷资源的稳定供应关系到世界粮食供应安全问题。我国磷矿资源储量较丰富，但随着多年的开采利用，剩下的磷资源均为中低品位磷矿，且大部分为胶磷矿，矿石开采、分选较困难，经济处理成本高，必须经过矿物加工分选提纯之后才能供下游使用。因此，加强磷资源开发利用技术研究，尤其是针对中低品位胶磷矿资源开发利用技术研究，对于实现我国磷资源利用的可持续发展，保障国家粮食安全以及国民经济平稳健康发展具有重大意义。

磷矿石浮选作为一种高效可行的选别工艺已广泛应用于磷矿选矿工业，而捕收剂是分选有用矿物与脉石的核心。目前工业上应用最广泛的是以脂肪酸皂化产物或以其他改性助剂加入改性脂肪酸制成的复合捕收剂，对脂肪酸类捕收剂进行复配或改性是提高该类捕收剂性能的主要研究方向。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种多羟基脂肪酸钠皂及其制备方法与应用，以解决现有捕收剂对胶磷矿具有高效的选择性、载矿能力强的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种多羟基脂肪酸钠皂，按质量比计，所述多羟基脂肪酸钠皂包括：30％-80％的混合脂肪酸钠，5％-40％二羟基硬脂酸钠，2％-40％四羟基脂肪酸钠。

本发明另一目的在于提供一种上述所述的多羟基脂肪酸钠皂的制备方法，包括如下步骤：

S1、将混合脂肪酸与甲酸、过氧化氢混合制备多羟基脂肪酸，其中，所述混合脂肪酸包含不饱和脂肪酸；

S2、将所述多羟基脂肪酸与氢氧化钠、水混合，在第一预设条件下反应，反应结束后出料冷却，即得到多羟基脂肪酸钠皂。

可选地，步骤S1中，所述将混合脂肪酸与甲酸、过氧化氢混合制备多羟基脂肪酸，包括步骤：

将所述混合脂肪酸、所述甲酸以及所述过氧化氢混合，在第二预设条件下反应，反应结束后除去水层，即得到所述多羟基脂肪酸。

可选地，步骤S1中，所述混合脂肪酸、所述甲酸和所述过氧化氢的质量比在4:7:5至8:7:5范围内。

可选地，步骤S1中，所述第二预设条件包括：反应温度在65℃至80℃范围内、反应时间在4h至8h范围内、升温速率在1℃1min至2℃1min范围内。

可选地，步骤S1中，所述混合脂肪酸中所述不饱和脂肪酸的含量在5％至70％范围内，所述过氧化氢的浓度在28％至32％范围内。

可选地，步骤S2中，所述第一预设条件包括：反应温度在70℃至120℃范围内、反应时间在1h至4h范围内。

可选地，步骤S2中，所述多羟基脂肪酸、所述氢氧化钠和所述水的质量比在60:8:30至60:12:120范围内。

本发明第三目的在于提供一种上述所述的多羟基脂肪酸钠皂的应用，将多羟基脂肪酸钠皂应用于磷矿浮选。

可选地，具体使用方法包括：将胶磷矿研磨后倒入浮选槽，加水搅拌成矿浆；向所述矿浆中加入磷抑制剂和所述多羟基脂肪酸钠皂，搅拌均匀；最后在所述浮选槽中采用粗选工艺进行浮选。

相对于现有技术，本发明提供的多羟基脂肪酸钠皂及其制备方法与应用具有以下优势：

(1)本发明采用一锅多步法直接合成多羟基脂肪酸，再皂化合成多羟基脂肪酸钠皂，由于增加了多个疏水性较弱的羟基，使得制备的多羟基脂肪酸钠皂应用于磷矿的浮选中能有效提高选矿效益和分选性。

(2)本发明制备方法简单、耗能低、产率高，具有市场化推广的潜力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述多羟基脂肪酸的红外光谱图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

应当说明的是，在本申请实施例的描述中，术语“一些具体实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本实施例所述的“在...范围内”包括两端的端值，如“在1至100范围内”，包括1与100两端数值。

本发明实施例提供了一种多羟基脂肪酸钠皂，按质量比计，多羟基脂肪酸钠皂包括：30％-80％的混合脂肪酸钠，5％-40％二羟基硬脂酸钠，2％-40％四羟基脂肪酸钠。

可以理解的是，浮选是通过添加的浮选药剂改变矿物表面的疏水、亲水性能，然后根据需要浮选得到目的矿物。常规使用的捕收剂主要有MOS、ROB、HO、R-2、R-3、氧化石腊皂与乳化塔尔油，但是这些捕收剂存在价格高、适应的PH值范围窄、浮选指标稳定性差、捕收剂耗量大、浮选指标不理想等缺点。

本发明提供的新型的磷矿捕收剂多羟基脂肪酸钠皂，由于含有多个疏水性较弱的羟基，使得作为捕收剂应用于磷矿浮选时，能有效增加选矿效益，提高捕收剂的分选性。

本发明另一实施例提供了一种上述的所述多羟基脂肪酸钠皂的制备方法，包括如下步骤：

S1、将混合脂肪酸与甲酸、过氧化氢混合制备多羟基脂肪酸，其中，混合脂肪酸包含不饱和脂肪酸；

S2、将多羟基脂肪酸与氢氧化钠、水混合，在第一预设条件下反应，反应结束后出料冷却，即得到多羟基脂肪酸钠皂。

本发明采用一锅多步法直接合成多羟基脂肪酸，再皂化合成多羟基脂肪酸钠皂，制备方法简单、耗能低、产率高，具有市场化推广的潜力。

具体地，步骤S1中，将混合脂肪酸与甲酸、过氧化氢混合制备多羟基脂肪酸，包括步骤：将混合脂肪酸、甲酸以及过氧化氢混合，在第二预设条件下反应，反应结束后除去水层，即得到多羟基脂肪酸。

其中，混合脂肪酸、甲酸和过氧化氢的质量比在4:7:5至8:7:5范围内。

混合脂肪酸、甲酸以及过氧化氢混合后反应的第二预设条件包括：反应温度在65℃至80℃范围内、反应时间在4h至8h范围内、升温速率在1℃1min至2℃1min范围内。优选地，升温速率为1℃1min，在70℃下反应6h。

进一步地，混合脂肪酸中不饱和脂肪酸的含量在5％至70％范围内，过氧化氢的浓度在28％至32％范围内。

具体地，步骤S2中，多羟基脂肪酸与氢氧化钠、水混合后反应的第一预设条件包括：反应温度在70℃至120℃范围内、反应时间在1h至4h范围内。优选地，在95℃下反应2.5h。

其中，多羟基脂肪酸、氢氧化钠和水的质量比在60:8:30至60:12:120范围内。

本发明又一实施例提供了一种上述所述的多羟基脂肪酸钠皂的应用，将多羟基脂肪酸钠皂应用于磷矿浮选。

其中，本发明实施例所用胶磷矿为湖北松滋某胶磷矿，主要元素的化学组成见表1：

表1.某胶磷矿主要元素组成

具体使用方法包括：

将制得的多羟基脂肪酸钠皂配制成2％的捕收剂溶液，将胶磷矿研磨后倒入浮选槽，加水搅拌成矿浆；向矿浆中加入磷抑制剂和多羟基脂肪酸钠皂，搅拌均匀；最后在浮选槽中采用粗选工艺进行浮选。

优选地，胶磷矿磨至磨矿细度-0.074mm，质量分数达75-90％，倒入浮选槽，加水得到质量浓度为20-35％的矿浆，并加入磷抑制剂，然后将所捕收剂溶液加入到矿浆中，加入量为0.65-1.2Kg1t胶磷矿，充分搅拌均匀，再在浮选槽中采用粗选工艺进行浮选。

本发明提供的羟基脂肪酸钠皂捕收剂与现有的捕收剂相比，对胶磷矿具有高效的选择性，载矿能力强,药剂用量在0.65-1.2Kg1t胶磷矿，泡沫流动性好，刮泡时间短，消泡快，不存在泡沫难消导致溢槽的问题。经测试，刮泡时间约2-4min，消泡时间约1-5min，具有良好的捕收性能，而且对Ca

在上述实施方式的基础上，本发明给出如下多羟基脂肪酸钠皂的制备方法和应用的具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按质量计算。

实施例1

本实施例提供了一种多羟基脂肪酸钠皂的制备方法，包括如下步骤：

1)制备多羟基脂肪酸：将混合脂肪酸、过氧化氢和甲酸按m(不饱和脂肪酸含量):m(30％H

2)将所得的多羟基脂肪酸与氢氧化钠、水以质量比为60：9：80放入反应瓶中，然后加热到90℃搅拌反应1h，反应结束后出料冷却，即得捕收剂多羟基脂肪酸钠皂。

应用：将实施例1制备的多羟基脂肪酸钠皂制备成2％的溶液，并用于磷矿的反浮选小试，结果如表2所示。

对实施例1步骤1)制得的多羟基脂肪酸用红外光谱进行表征，得到如图1所示的结果图；从图1可知，表征C＝C存在位于处的不饱和碳氢伸缩振动峰不显示(一般为不大于3000的小尖峰)，而出现了位于3345cm

实施例2

本实施例提供了一种多羟基脂肪酸钠皂的制备方法，与实施例1的区别在于：

步骤1)中，将混合脂肪酸、过氧化氢和甲酸按m(不饱和脂肪酸含量)：m(30％H

其余步骤和参数均与实施例1相同。

将实施例2制备的多羟基脂肪酸钠皂制备成2％的溶液，并用于磷矿的反浮选小试，结果如表2所示。

实施例3

本实施例提供了一种多羟基脂肪酸钠皂的制备方法，与实施例1的区别在于：

步骤1)中，将混合脂肪酸、过氧化氢和甲酸按m(不饱和脂肪酸含量)：m(30％H

其余步骤和参数均与实施例1相同。

将实施例3制备的多羟基脂肪酸钠皂制备成2％的溶液，并用于磷矿的反浮选小试，结果如表2所示。

对比例1

市售产品：武汉强盛科技有限公司提供捕收剂FS；将FS制备成2％溶液并用于磷矿的反浮选小试，结果如表2所示。

表2.实施例1-3、对比例1进行粗选试验结果

由表2数据分析可知，与传统捕收剂相比，本发明制备的多羟基脂肪酸钠皂捕收剂性能要明显优异，有良好的应用前景。

虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。