二聚酸副產物單體酸對鞍山式赤鐵礦浮選試驗研究

梅建庭，曹　翠，陳　敏，楊　威

(1.大連艦艇學院，遼寧 大連 116018；2.鞍山市天翔油脂有限公司，遼寧 鞍山 114032 )

二聚酸副產物單體酸對鞍山式赤鐵礦浮選試驗研究

梅建庭1，2，曹翠2，陳敏2，楊威2

(1.大連艦艇學院，遼寧 大連 116018；2.鞍山市天翔油脂有限公司，遼寧 鞍山 114032 )

摘要：為了提高二聚酸副產物單體酸的價值，分析了單體酸成分，主要含有飽和、不飽和和異構脂肪酸。采用尿素包合法獲得含量較高的異構脂肪酸，分別與原料、油酸復配后構成了一系列捕收劑，并用于鞍山齊大山鐵礦石浮選試驗。通過實驗室開路和閉路浮選試驗結果表明：浮選溫度為25℃時，精礦鐵品位66.38%，尾礦鐵品位14.90%，鐵回收率84.19%。與KS-Ⅱ浮選藥劑相比，在降尾、鐵回收率和降低藥劑用量方面有優勢。

關鍵詞：鐵礦石；單體酸；反浮選

二聚酸(DimerAcid)是C18 不飽和脂肪酸二聚酸的簡稱，工業生產過程中會產生大量的副產物-單體酸(也叫單酸)，據統計某些工廠每生產1t二聚酸就會產生0.45t左右的單體酸，每年大約會產生萬余噸的單體酸副產品。目前，這些單體酸副產品主要用于肥皂和化妝品生產過程中的中間體，其價格低，使用量及其有限，從而造成單體酸的積壓庫存和資源浪費[1-2]。隨著對單體酸組分分析的深入，單體酸中含有多種飽和、異構化和不飽和的脂肪酸，這些脂肪酸具有作為捕收劑的基團，可以用于陰離子反浮選捕收劑。特別是近年來鐵礦石呈現“貧、細、雜”難選的趨勢，對鐵礦石浮選藥劑的要求越來越高，迫切希望開發具有浮選溫度低、抗泥化、選擇性高和捕收能力強等特點的捕收劑[3-4]。采用價格昂貴的精細化學品合成的捕收劑雖然具有一定的性能優勢，但由于成本問題難以在工業上推廣應用。本文通過分析發現單體酸中含有異構化的脂肪酸，在以前的研究中未發現使用該種脂肪酸用于浮選試驗，通過研究單體酸及其復配物作為鞍山式鐵礦石捕收劑進行實驗室開路和閉路浮選試驗，該類捕收劑具有浮選溫度低、藥劑用量少等特點，可以作為鐵礦石捕收劑使用。

1單體酸捕收劑和試驗礦樣組成分析

1.1單體酸來源及成分

單體酸由江蘇永林化工有限公司提供的二聚酸副產物，外觀呈乳白色的柔軟狀膏體，將單體酸甲酯化后用GC-MS分析其組成，共鑒定出十多種脂肪酸，采用色譜圖進行面積歸一化法測定了各組分的含量，結果見表1。

表1　單體酸中脂肪酸成分分析及相對含量

1.2尿素包合法處理單體酸

為了降低單體酸的凝固點，提高單體酸捕收劑的浮選性能，采用尿素包合法除去單體酸中的飽和脂肪酸，提高單體酸中異構酸、不飽和酸等含量，最后得到外觀呈淡黃色的透明液體[5]。該方法所用尿素量較少，溶劑可以循環使用，費用方面增加20%左右，總成本低于油酸的價格，具有一定的價格優勢。

1.3鐵礦石結構特點

鞍鋼齊大山鐵礦石屬于貧鐵、高硅、微量硫、磷和錳的鞍山式難選赤鐵礦石，地表氧化程度較深，其鐵礦石以赤鐵礦、假象赤鐵礦、半假象赤鐵礦和磁鐵礦為主，脈石主要以石英為主，另有少量的硅酸鹽類礦物，這種礦物以綠泥石為主[6]。齊大山鐵礦石平均全鐵含量30.62%，其中表內礦平均全鐵含量31.57%，表外礦(低品位礦石)平均全鐵含量23.83%[7]。隨著礦山開采的不斷深入，綠泥石和褐鐵礦的含量有所增加，并引起了磨礦過程中的泥化現象。試驗礦樣化學多元素分析如表1所示，鐵物相分析見表2。

表1　齊大山浮選給礦的化學多元素分析結果/%

表2　浮選給礦鐵物相分析結果/%

1.4浮選試驗

實驗室浮選試驗依照工業現場采用的“一粗一精三掃”浮選工藝流程(圖1)。浮選過程所用的調整劑是NaOH，抑制劑是苛化玉米淀粉，活化劑是CaO。

圖1　鐵礦石“一粗一精三掃”浮選工藝流程

2浮選試驗

2.1低溫開路浮選試驗

采用齊大山混磁精給礦，控制浮選礦漿溫度為25℃，對捕收劑、抑制劑、活化劑和調節劑等開展了系統的優化試驗。首先開展了單因素條件試驗，在此基礎上開展了適宜范圍內的優化試驗，每個影響因素設三個水平。條件試驗的流程為“一粗一精三掃”的開路流程，最后獲得浮選試驗最佳條件。單體酸、尿素處理、單體酸:油酸、尿素處理:油酸捕收劑對齊大山鐵礦石開路浮選結果見表3。單體酸直接用于低溫浮選試驗，存在精礦不高、尾礦偏高和藥劑用量大等不足，主要原因是單體酸中硬脂酸的含量太高所致。采用尿素包合處理后，硬脂酸的含量大幅度降低，捕收劑的選擇性和捕收能力明顯提高，初步分析是由于異構酸的含量提高引起的。

2.2低溫閉路浮選試驗

根據開路浮選條件優化試驗結果，采用齊大山混磁精給礦，依照工業現場采用的“一粗一精三掃”浮選工藝流程，對捕收劑開展閉路流程試驗。浮選礦漿溫度為25℃，調整劑為NaOH、抑制劑為玉米淀粉、活化劑為CaO，對單體酸、尿素處理、單體酸:油酸、尿素處理:油酸捕收劑進行了閉路浮選試驗，結果如表4所示。齊大山選礦廠現場使用的KS-Ⅱ捕收劑，浮選礦漿溫度為40℃左右。閉路試驗結果表明：單體酸直接作為捕收劑使用，浮選指標比尿素包合處理、工業油酸等差一些，經尿素包合處理浮選指標有明顯提高。特別是與工業油酸復配后，精礦品位達到66.38%、尾礦品位達到14.90%，回收率為84.19%。

表3　單體酸、尿素包合處理及與油酸復配后的開路浮選結果

表4　單體酸與尿素包合處理后的單體酸閉路浮選結果

2.3單體酸藥劑浮選性能分析

單體酸中含有大量飽和脂肪酸、異構脂肪酸和不飽和脂肪酸，由于異構脂肪酸支鏈的存在，空間位阻使得捕收劑分子之間不能緊密靠攏，烴鏈間相互吸引的范德華力減弱，與直鏈脂肪酸相比，異構脂肪酸具有更好的溶解性。這一特性有利于改善藥劑的分散性、水溶性和耐低溫性能。因此，含單體酸的藥劑能適應低溫浮選，有較強的捕收能力。另外，異構脂肪酸的烴基橫斷面較大，在礦物表面吸附罩蓋的面積較寬，無選擇性地增大捕收劑的罩蓋面積，使捕收劑用量降低的同時，也降低了捕收劑的選擇性[8]。

3結論

生產二聚體過程中的單體酸可以作為捕收劑使用，特別是單體酸中的異構脂肪酸，可以作為捕收劑的主要功能成分，改進捕收劑的發泡分散性能，提高捕收劑的捕收能力和選擇性，以適應捕收劑低溫化的趨勢。為二聚體副產品單體酸的綜合利用開辟一條新的道路，有助于減少單體酸的庫存，提高資源的利用率。

參考文獻

[1]朱雷，陳坤雄、趙素英，等.CO2環境下油酸聚合制二聚酸的工藝[J].化工進展，2013，13(32)：2216-2220.

[2]劉小風，曹曉燕，滿瑞林.二聚酸生產副產物—單體酸組成分析及應用研究[J].輕金屬，2008(4)：60-65.

[3]宋乃斌，李維兵.鞍山地區鐵礦石選礦技術研究綜述[J].礦業工程，2006，4(6)：37-39.

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[5]張金廷.脂肪酸及其深加工手冊[M].北京：化學工業出版社，2002.

[6]馬曉雯，紀新，張冰.鞍鋼齊大山選礦廠工藝流程優化研究[J].礦業工程，2004，2(2)：35-37.

[7]宋乃斌.齊大山鐵礦石選礦技術研究綜合評述[J].金屬礦山，2007，2007(3)：1-5.

[8]李建.新編礦用藥劑選制使用方法與藥劑效能用量檢測及污染毒害治理實用手冊[M].北京：中國冶金科技出版社，2009.

Study on flotation experiments of monomer acid from dimmer acid byproduct for Anshan iron ores

MEIJian-ting1，2，CAOCui1，CHENMin1，YANGWei1

(1.DalianNavalInstitute，Dalian116018，China；2.AnshanTianxiangOilCo.，Ltd.，Anshan114032，China)

Abstract:To improve the value of monomer acid from dimmer acid byproduct，the compositions of the monomer acid，which are mixed by saturated，unsaturated and isomeric fatty acid compose，are analyzed.Isomeric fatty acid by wraping urea is mixed with monomer acid，oleic acid to form some flotation reagents，which is used in Anshan iron ores flotation tests.The results of open circuit and close circuit shows that，when the temperature is 25℃，the Fe concentration was enriched to a concentration of 66.38%.The Fe concentration in tailing was reduced to only 14.90%.The recovery of Fe is 84.19%.Compared with KS-Ⅱflotation reagents，it can improve Fe recovery，decrease Fe in tailing and reduce the consumption of collector.

Key words：iron ores；monomer acid；reverse flotation

收稿日期：2015-05-22

作者簡介：梅建庭(1962-)，男，教授，從事選礦藥劑設計和合成工作。

中圖分類號：TD951

文獻標識碼：A

文章編號：1004-4051(2016)04-0126-03