脂肪酸的深度氧化及浮选机理研究

论文摘要

随着我国钢产量和钢消费量的高速增长,对铁矿石的需求越来越大。而国内铁矿资源丰而不富,复杂难选矿物储量大。复杂难选矿石选矿技术及选矿工艺的研究对提高我国铁矿资源综合利用率具有重要的现实意义。本文根据国内外利用阴离子捕收剂反浮选铁矿与石英的研究现状,针对现当前我国药剂的开发应用情况,结合单矿物和实际矿石浮选,研究合成了新型高效捕收剂MG-2,实现了药剂的工业化生产,并成功的在河北钢铁司家营选矿厂进行了工业试验,获得了良好的试验指标。以脂肪酸为原料,在催化剂紫外光催化条件下进行氧化反应;根据系统条件试验探索,确定MG-2的合成条件为:氧化剂用量为脂肪酸的15%,且氧化剂浓度为50%为宜;合成温度80℃,时间4-5h最佳;经红外光谱分析和碘值测试表明:合成产物为α-过氧羟基脂肪酸。单矿物试验表明:MG-2具有比脂肪酸更强的捕收性能和更好的选择性,药剂的捕收性随PV值的增大而增加;过氧羟基脂肪酸在水溶液中的CMC较高,具有很好的分散性,其耐低温能力较原脂肪酸有了较大的提高,与常用的药剂相比,具有耐低温的特点。以司家营铁矿为浮选给矿,通过正交试验确定各个药剂条件,在此基础上进行药剂比较试验、开路实验、闭路试验:试验表明,MG-2是司家营氧化矿的良好的捕收剂,与原脂肪酸相比,在铁精矿产率相当的前提下,精矿品位、回收率分别提高1.5%、3%,尾矿品位降低3%,且药剂用量减少30%左右:现场试验室小试与工业试验结果表明,用MG-2为捕收剂时,可以在满足司家营矿业公司对浮选精矿质量（＞65%）要求的前提下,显著降低了浮选药剂用量,且浮选状态稳定,泡沫密且实,降低了出现泡沫跑槽的几率,解决了司家营铁矿浮选药剂用量大,成本高的缺点。氧化机理研究分析表明:脂肪酸氧化是典型的游离基反应,影响氧化反应的主要因素是游离基的存在与数量,因此,无论是催化剂、温度、时间和氧化剂的使用都是通过改变反应溶液中的游离基的存在和数量来控制反应进程的。石英Zeta研究表明,Ca2+作为石英浮选的活化剂,其主要作用是起压缩石英表面双电层厚度,在高碱度区域内,MG-2与含钙离子的石英作用较强,适合于反浮选。通过红外光谱分析,对比有无用去离子水清洗的条件下,MG-2与石英作用机理,证明了在有钙离子活化时,MG-2与石英发生了化学吸附。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 世界铁矿资源概况
• 1.3 我国难选铁矿石类型及其选矿工艺
• 1.3.1 微细粒嵌布的鞍山式贫磁铁矿石选矿
• 1.3.2 微细粒嵌布的鞍山式赤铁矿石选矿
• 1.3.3 菱铁矿选矿
• 1.3.4 褐铁矿石选矿
• 1.3.5 细粒嵌布的高磷赤、褐铁矿石选矿
• 1.3.6 高磷鲕状赤铁矿石选矿
• 1.4 脂肪酸类捕收剂的改性
• 1.4.1 脂肪酸的特点
• 1.4.2 脂肪酸的硫酸化皂
• 1.4.3 磺化脂肪酸类
• 1.4.4 卤代脂肪酸
• 1.4.5 羟基酸
• 1.4.6 脂肪酸与氨基酸的缩合产物
• 1.4.7 醚酸
• 1.4.8 多元酸
• 1.4.9 脂肪酸的聚合、缩合及其他
• 1.5 课题的目标和研究内容
• 第2章 试样、药剂、仪器及研究方法
• 2.1 矿样
• 2.1.1 单矿物
• 2.1.2 实际矿石
• 2.2 试验仪器与药剂
• 2.2.1 试验所用设备
• 2.2.2 试验药剂
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 药剂合成研究路线
• 2.3.2 浮选试验
• 2.3.3 测试方法
• 2.3.3.1 PV值得测定
• 2.3.3.2 碘值的测定—用Hanus法
• 2.3.3.3 酸值的测定
• 2.3.3.4 红外光谱测试
• 2.3.3.5 Zeta电位测试
• 第3章 捕收剂的合成
• 3.1 氧化的方式与方法
• 3.1.1 空气液相氧化
• 3.1.2 空气的气—固相接触反应
• 3.1.3 化学氧化
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 反应温度T对PV值的影响
• 3.2.2 氧化剂用量对药剂合成影响
• 3.2.3 氧化剂浓度对药剂合成反应的影响
• 3.2.4 紫外光对合成反应的影响
• 3.2.5 反应时间
• 3.3 合成产物分析
• 3.4 PV值对合成产物物化性能影响
• 3.4.1 PV值对药剂酸值的变化的影响
• 3.4.2 PV值对药剂碘值的影响
• 3.4.3 PV值对药剂CMC的影响
• 3.5 小结
• 第四章 浮选试验
• 4.1 单矿物浮选试验
• 4.1.1 药剂
• 4.1.2 单矿物浮选流程图
• 4.1.3 矿浆pH对浮选性能的影响
• 4.1.4 药剂用量对捕收剂性能的影响
• 4.1.5 PV值与捕收剂性能的关系
• 4.1.6 温度对捕收剂性能的影响
• 4.2 实际矿物试验
• 4.2.1 药剂
• 4.2.2 实际矿物浮选试验工艺流程
• 4.2.3 药剂条件试验
• 4.2.4 捕收剂对比试验
• 4.2.5 小型开路试验
• 4.2.6 小型闭路实验
• 4.3 司家营铁矿工业试验
• 4.3.1 现场实验室药剂对比试验
• 4.3.2 工业试验
• 4.4 小结
• 第五章 机理研究
• 5.1 氧化反应机理研究
• 5.1.1 氧化反应历程
• 5.1.2 游离基对氧化反应的影响
• 5.2 ZATA电位测定
• 5.3 捕收剂作用机理研究
• 5.2.1 石英的红外光谱图
• 5.2.2 捕收剂的红外光谱图
• 5.2.3 捕收剂作用在石英上的红外光谱图
• 5.4 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录