二聚酸副产物单体酸对鞍山式赤铁矿浮选试验研究

梅建庭，曹　翠，陈　敏，杨　威

(1.大连舰艇学院，辽宁 大连 116018；2.鞍山市天翔油脂有限公司，辽宁 鞍山 114032 )

二聚酸副产物单体酸对鞍山式赤铁矿浮选试验研究

梅建庭1，2，曹翠2，陈敏2，杨威2

(1.大连舰艇学院，辽宁 大连 116018；2.鞍山市天翔油脂有限公司，辽宁 鞍山 114032 )

摘要：为了提高二聚酸副产物单体酸的价值，分析了单体酸成分，主要含有饱和、不饱和和异构脂肪酸。采用尿素包合法获得含量较高的异构脂肪酸，分别与原料、油酸复配后构成了一系列捕收剂，并用于鞍山齐大山铁矿石浮选试验。通过实验室开路和闭路浮选试验结果表明：浮选温度为25℃时，精矿铁品位66.38%，尾矿铁品位14.90%，铁回收率84.19%。与KS-Ⅱ浮选药剂相比，在降尾、铁回收率和降低药剂用量方面有优势。

关键词：铁矿石；单体酸；反浮选

二聚酸(DimerAcid)是C18 不饱和脂肪酸二聚酸的简称，工业生产过程中会产生大量的副产物-单体酸(也叫单酸)，据统计某些工厂每生产1t二聚酸就会产生0.45t左右的单体酸，每年大约会产生万余吨的单体酸副产品。目前，这些单体酸副产品主要用于肥皂和化妆品生产过程中的中间体，其价格低，使用量及其有限，从而造成单体酸的积压库存和资源浪费[1-2]。随着对单体酸组分分析的深入，单体酸中含有多种饱和、异构化和不饱和的脂肪酸，这些脂肪酸具有作为捕收剂的基团，可以用于阴离子反浮选捕收剂。特别是近年来铁矿石呈现“贫、细、杂”难选的趋势，对铁矿石浮选药剂的要求越来越高，迫切希望开发具有浮选温度低、抗泥化、选择性高和捕收能力强等特点的捕收剂[3-4]。采用价格昂贵的精细化学品合成的捕收剂虽然具有一定的性能优势，但由于成本问题难以在工业上推广应用。本文通过分析发现单体酸中含有异构化的脂肪酸，在以前的研究中未发现使用该种脂肪酸用于浮选试验，通过研究单体酸及其复配物作为鞍山式铁矿石捕收剂进行实验室开路和闭路浮选试验，该类捕收剂具有浮选温度低、药剂用量少等特点，可以作为铁矿石捕收剂使用。

1单体酸捕收剂和试验矿样组成分析

1.1单体酸来源及成分

单体酸由江苏永林化工有限公司提供的二聚酸副产物，外观呈乳白色的柔软状膏体，将单体酸甲酯化后用GC-MS分析其组成，共鉴定出十多种脂肪酸，采用色谱图进行面积归一化法测定了各组分的含量，结果见表1。

表1　单体酸中脂肪酸成分分析及相对含量

1.2尿素包合法处理单体酸

为了降低单体酸的凝固点，提高单体酸捕收剂的浮选性能，采用尿素包合法除去单体酸中的饱和脂肪酸，提高单体酸中异构酸、不饱和酸等含量，最后得到外观呈淡黄色的透明液体[5]。该方法所用尿素量较少，溶剂可以循环使用，费用方面增加20%左右，总成本低于油酸的价格，具有一定的价格优势。

1.3铁矿石结构特点

鞍钢齐大山铁矿石属于贫铁、高硅、微量硫、磷和锰的鞍山式难选赤铁矿石，地表氧化程度较深，其铁矿石以赤铁矿、假象赤铁矿、半假象赤铁矿和磁铁矿为主，脉石主要以石英为主，另有少量的硅酸盐类矿物，这种矿物以绿泥石为主[6]。齐大山铁矿石平均全铁含量30.62%，其中表内矿平均全铁含量31.57%，表外矿(低品位矿石)平均全铁含量23.83%[7]。随着矿山开采的不断深入，绿泥石和褐铁矿的含量有所增加，并引起了磨矿过程中的泥化现象。试验矿样化学多元素分析如表1所示，铁物相分析见表2。

表1　齐大山浮选给矿的化学多元素分析结果/%

表2　浮选给矿铁物相分析结果/%

1.4浮选试验

实验室浮选试验依照工业现场采用的“一粗一精三扫”浮选工艺流程(图1)。浮选过程所用的调整剂是NaOH，抑制剂是苛化玉米淀粉，活化剂是CaO。

图1　铁矿石“一粗一精三扫”浮选工艺流程

2浮选试验

2.1低温开路浮选试验

采用齐大山混磁精给矿，控制浮选矿浆温度为25℃，对捕收剂、抑制剂、活化剂和调节剂等开展了系统的优化试验。首先开展了单因素条件试验，在此基础上开展了适宜范围内的优化试验，每个影响因素设三个水平。条件试验的流程为“一粗一精三扫”的开路流程，最后获得浮选试验最佳条件。单体酸、尿素处理、单体酸:油酸、尿素处理:油酸捕收剂对齐大山铁矿石开路浮选结果见表3。单体酸直接用于低温浮选试验，存在精矿不高、尾矿偏高和药剂用量大等不足，主要原因是单体酸中硬脂酸的含量太高所致。采用尿素包合处理后，硬脂酸的含量大幅度降低，捕收剂的选择性和捕收能力明显提高，初步分析是由于异构酸的含量提高引起的。

2.2低温闭路浮选试验

根据开路浮选条件优化试验结果，采用齐大山混磁精给矿，依照工业现场采用的“一粗一精三扫”浮选工艺流程，对捕收剂开展闭路流程试验。浮选矿浆温度为25℃，调整剂为NaOH、抑制剂为玉米淀粉、活化剂为CaO，对单体酸、尿素处理、单体酸:油酸、尿素处理:油酸捕收剂进行了闭路浮选试验，结果如表4所示。齐大山选矿厂现场使用的KS-Ⅱ捕收剂，浮选矿浆温度为40℃左右。闭路试验结果表明：单体酸直接作为捕收剂使用，浮选指标比尿素包合处理、工业油酸等差一些，经尿素包合处理浮选指标有明显提高。特别是与工业油酸复配后，精矿品位达到66.38%、尾矿品位达到14.90%，回收率为84.19%。

表3　单体酸、尿素包合处理及与油酸复配后的开路浮选结果

表4　单体酸与尿素包合处理后的单体酸闭路浮选结果

2.3单体酸药剂浮选性能分析

单体酸中含有大量饱和脂肪酸、异构脂肪酸和不饱和脂肪酸，由于异构脂肪酸支链的存在，空间位阻使得捕收剂分子之间不能紧密靠拢，烃链间相互吸引的范德华力减弱，与直链脂肪酸相比，异构脂肪酸具有更好的溶解性。这一特性有利于改善药剂的分散性、水溶性和耐低温性能。因此，含单体酸的药剂能适应低温浮选，有较强的捕收能力。另外，异构脂肪酸的烃基横断面较大，在矿物表面吸附罩盖的面积较宽，无选择性地增大捕收剂的罩盖面积，使捕收剂用量降低的同时，也降低了捕收剂的选择性[8]。

3结论

生产二聚体过程中的单体酸可以作为捕收剂使用，特别是单体酸中的异构脂肪酸，可以作为捕收剂的主要功能成分，改进捕收剂的发泡分散性能，提高捕收剂的捕收能力和选择性，以适应捕收剂低温化的趋势。为二聚体副产品单体酸的综合利用开辟一条新的道路，有助于减少单体酸的库存，提高资源的利用率。

参考文献

[1]朱雷，陈坤雄、赵素英，等.CO2环境下油酸聚合制二聚酸的工艺[J].化工进展，2013，13(32)：2216-2220.

[2]刘小风，曹晓燕，满瑞林.二聚酸生产副产物—单体酸组成分析及应用研究[J].轻金属，2008(4)：60-65.

[3]宋乃斌，李维兵.鞍山地区铁矿石选矿技术研究综述[J].矿业工程，2006，4(6)：37-39.

[4]梅建庭，乌兰图雅，赫荣安，等.东鞍山难选铁矿石捕收剂的合成及工业应用[J].金属矿山，2009(9)：74-77.

[5]张金廷.脂肪酸及其深加工手册[M].北京：化学工业出版社，2002.

[6]马晓雯，纪新，张冰.鞍钢齐大山选矿厂工艺流程优化研究[J].矿业工程，2004，2(2)：35-37.

[7]宋乃斌.齐大山铁矿石选矿技术研究综合评述[J].金属矿山，2007，2007(3)：1-5.

[8]李建.新编矿用药剂选制使用方法与药剂效能用量检测及污染毒害治理实用手册[M].北京：中国冶金科技出版社，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

作者简介：梅建庭(1962-)，男，教授，从事选矿药剂设计和合成工作。

中图分类号：TD951

文献标识码：A

文章编号：1004-4051(2016)04-0126-03