盧可可 施卓雄

(1.廣東省礦產(chǎn)應(yīng)用研究所；2.國(guó)土資源部放射性與稀有稀散礦產(chǎn)綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

用廢油脂合成高效鐵礦石捕收劑

盧可可1，2施卓雄1，2

(1.廣東省礦產(chǎn)應(yīng)用研究所；2.國(guó)土資源部放射性與稀有稀散礦產(chǎn)綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

利用餐飲業(yè)的廢棄油脂進(jìn)行脂肪酸類捕收劑的制備，既可以減少環(huán)境污染，又實(shí)現(xiàn)了廢物的綜合利用。在催化劑用量為0.6%、反應(yīng)溫度為19 ℃、合成時(shí)間為2 h時(shí)，通過(guò)皂化反應(yīng)合成了鐵礦物捕收劑k-1。采用k-1與油酸鈉分別對(duì)鄂西某赤鐵礦、尖山鐵礦磁選精礦進(jìn)行捕收性能比較試驗(yàn)，結(jié)果表明：k-1的浮選性能優(yōu)于常規(guī)捕收劑油酸鈉。

鐵礦石捕收劑 廢油脂 皂化反應(yīng) k-1 耐低溫性

每年我國(guó)礦石浮選需用脂肪酸類捕收劑50～80萬(wàn)t[1]。近年來(lái)隨著浮選藥劑成本的增加，選擇廢棄物進(jìn)行脂肪酸的制備日益受到重視。目前在利用廢棄原料制取礦物脂肪酸類捕收劑的研究中，利用的原料主要有煉制植物油、酸化油生產(chǎn)過(guò)程中拋棄的油腳料及其中間產(chǎn)物，而利用廢油脂制備脂肪酸類捕收劑尚不多見。由于廢油脂主要是來(lái)自餐飲的廢棄油脂，其成分主要為脂肪酸甘油酯，如果能利用其制備脂肪酸類捕收劑，既可以減少其對(duì)環(huán)境的污染，又實(shí)現(xiàn)了廢物的綜合利用[2-5]。

1 k-1合成試驗(yàn)

1.1 合成方法

將廢油脂與一定濃度的氫氧化鈉溶液按一定比例混合后置于500 mL的三口燒瓶中進(jìn)行皂化反應(yīng)，皂化反應(yīng)完全后將所得皂化物進(jìn)行鹽析—水洗—酸化—干燥，制得混合脂肪酸。將50 g混合脂肪酸置于500 mL的三口燒瓶中，用恒壓滴液漏斗緩慢滴加一定量的催化劑M(注意避免添加過(guò)快而引起溫度急劇升高，催化劑M添加量用其占混合脂肪酸的質(zhì)量比表示)，恒溫?cái)嚢? h，所得產(chǎn)物水洗后進(jìn)行皂化反應(yīng)，即可制得捕收劑k-1。測(cè)定k-1的酸值(油脂中所含脂肪酸的量度，酸值越大表示—COOH含量越高)和碘值(反應(yīng)油脂的不飽和度的量度，碘值越小表明有效離子與之進(jìn)行加成反應(yīng)越多)。

1.2 反應(yīng)溫度試驗(yàn)

固定催化劑用量為0.6%、反應(yīng)時(shí)間為1 h，進(jìn)行反應(yīng)溫度對(duì)k-1合成影響試驗(yàn)，結(jié)果見表1。

表1 反應(yīng)溫度對(duì)k-1合成的影響

由表1可知，隨著反應(yīng)溫度升高，k-1合成率降低，這可能是因?yàn)闇囟壬?，催化劑與混合脂肪酸發(fā)生副反應(yīng)的幾率增大，導(dǎo)致合成產(chǎn)物的產(chǎn)率下降。低溫雖可以提高反應(yīng)物產(chǎn)率，但會(huì)延長(zhǎng)合成時(shí)間，增加合成成本。綜合考慮，確定反應(yīng)溫度為19 ℃。

1.3 反應(yīng)時(shí)間試驗(yàn)

固定催化劑用量為0.6%，反應(yīng)溫度為19 ℃，進(jìn)行反應(yīng)時(shí)間對(duì)k-1合成影響試驗(yàn)，結(jié)果見表2。

表2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)k-1合成的影響

由表2可以看出，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，k-1合成率逐漸增大，但是增大幅度逐漸降低，同時(shí)酸值、碘值變化也較小。綜合考慮，選擇反應(yīng)時(shí)間為2 h。

1.4 催化劑用量試驗(yàn)

固定反應(yīng)溫度為19 ℃，反應(yīng)時(shí)間為2 h，進(jìn)行催化劑用量對(duì)k-1合成影響試驗(yàn)，結(jié)果見表3。

表3 不同投料比對(duì)k-1合成的影響

由表3可知：隨著催化劑用量的增加，k-1的合成率不斷加大，與此同時(shí)，酸值升高，碘值降低。當(dāng)催化劑用量為0.6%時(shí)，k-1合成率已趨于平衡[6]。綜合考慮，確定催化劑用量為0.6%。

1.5 k-1紅外光譜分析

對(duì)在最佳條件下合成的k-1進(jìn)行紅外光譜分析，結(jié)果見圖1。

圖1 k-1紅外光譜分析結(jié)果

由圖1可知：2 922 cm-1處較強(qiáng)的吸收峰是長(zhǎng)鏈烷基的—CH，—CH2，—CH3的非對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，2 851 cm-1處稍弱的吸收峰代表—CH，—CH2，—CH3箭式振動(dòng)吸收峰。3 444 cm-1處為 —OH吸收峰，1 456 cm-1處為甲基C—H面內(nèi)彎曲振動(dòng)，722 cm-1處為—(CH2)n—骨架振動(dòng)。1 561 cm-1處的波峰表明羧基—COOH的存在[7-8]。綜上，k-1含有脂肪酸原有的羧基和部分雙鍵。1 378 cm-1處強(qiáng)吸收峰代表—SO基的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)，1 132 cm-1處強(qiáng)吸收峰代表—SO基的對(duì)稱伸縮振動(dòng)。886 cm-1處強(qiáng)吸收峰代表硫酸基—S—O基的伸縮振動(dòng)。在1 063 cm-1處為硫酸根的強(qiáng)吸收峰，表明合成產(chǎn)物即為目標(biāo)產(chǎn)物。

2 k-1應(yīng)用試驗(yàn)

分別采用鄂西某-0.074 mm含量為94.16%、鐵品位為53.86%的鮞狀赤鐵礦和太鋼尖山 -0.074 mm含量為88%、鐵品位為65.39%的磁選精礦進(jìn)行k-1與油酸鈉浮選效果對(duì)比試驗(yàn)。

2.1 對(duì)鄂西某赤鐵礦浮選指標(biāo)影響

k-1與油酸鈉對(duì)鄂西某鮞狀赤鐵礦浮選指標(biāo)對(duì)比試驗(yàn)流程見圖2。

2.1.1 捕收劑對(duì)比試驗(yàn)

按圖2所示流程，在礦漿溫度為25 ℃條件下，分別采用k-1和油酸鈉為捕收劑進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見表4。

表4 k-1與油酸鈉對(duì)鄂西某鐵礦捕收性能對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知：采用k-1作為浮選捕收劑與油酸鈉作為捕收劑獲得的精礦鐵品位相近，但采用k-1時(shí)的精礦鐵回收率較使用油酸鈉提高了13.42個(gè)百分點(diǎn)，尾礦鐵品位降低了3.59個(gè)百分點(diǎn)。因此，新合成藥劑k-1的捕收性能較傳統(tǒng)藥劑油酸鈉捕收性能有了較大改善。

2.1.2 溫度影響試驗(yàn)

礦漿溫度對(duì)陰離子捕收劑反浮選鐵礦物的影響較大，浮選時(shí)礦漿溫度越高，捕收劑的水溶性越好，捕收劑對(duì)礦物表面的吸附作用越強(qiáng)，所以提高礦漿溫度可以較大程度地改善浮選效果。按圖2所示流程進(jìn)行溫度對(duì)捕收劑k-1與油酸鈉捕收性能對(duì)比條件試驗(yàn)，結(jié)果見表5。

表5 溫度對(duì)k-1與油酸鈉對(duì)顎西鐵礦捕收性能對(duì)比

由表5可知：相同溫度時(shí)，采用k-1浮選所得精礦鐵品位略高于采用油酸鈉時(shí)指標(biāo)；采用k-1時(shí)精礦鐵回收率指標(biāo)遠(yuǎn)高于使用油酸鈉時(shí)指標(biāo)。因此，k-1較油酸鈉浮選效果好。

2.2 對(duì)尖山磁選精礦浮選指標(biāo)影響

k-1與油酸鈉對(duì)尖山磁選精礦浮選指標(biāo)對(duì)比試驗(yàn)流程見圖3。

2.2.1 捕收劑對(duì)比試驗(yàn)

按照?qǐng)D3所示流程進(jìn)行k-1和油酸鈉在各自最佳浮選條件下的浮選指標(biāo)進(jìn)行比較(采用k-1時(shí)，NaOH用量為500 g/t、k-1為400 g/t；采用油酸鈉時(shí)，NaOH用量為1 500 g/t、油酸鈉為500 g/t)，結(jié)果如表6所示。

圖3 對(duì)尖山磁選精礦浮選試驗(yàn)流程

表6 k-1與油酸鈉對(duì)尖山磁選精礦捕收性能對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果 %

捕收劑產(chǎn)品產(chǎn)率鐵品位鐵回收率k-1精礦87.5670.1493.72尾礦12.4433.086.28油酸鈉精礦87.4670.1093.55尾礦12.5433.746.45

由表6可知：兩種捕收劑在各自最佳浮選條件下獲得的浮選指標(biāo)相近；而采用k-1時(shí)的氫氧化鈉用量為500 g/t，采用油酸鈉時(shí)的氫氧化鈉用量為 1 500 g/t，即捕收劑k-1在弱堿性條件下即可得到較好的浮選指標(biāo)。

2.2.2 溫度影響試驗(yàn)

進(jìn)行低溫條件下兩種捕收劑對(duì)尖山磁選精礦浮選指標(biāo)的影響試驗(yàn)(采用k-1時(shí)，NaOH用量為500 g/t、k-1為400 g/t；采用油酸鈉時(shí)，NaOH用量為1 500 g/t、油酸鈉為500 g/t)，考察k-1對(duì)溫度的適應(yīng)性。試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 k-1與油酸鈉對(duì)尖山磁選精礦低溫浮選精礦指標(biāo)影響

由表7可知：k-1在5、15 ℃的條件下鐵精礦鐵品位和回收率均高于使用油酸鈉時(shí)的指標(biāo)，因此，與傳統(tǒng)捕收劑油酸鈉相比，捕收劑k-1對(duì)溫度的適應(yīng)性較優(yōu)。

3 結(jié) 論

(1)新型捕收劑k-1的合成條件試驗(yàn)結(jié)果表明：催化劑用量為0.6%、反應(yīng)溫度為19 ℃、反應(yīng)時(shí)間2 h時(shí)，k-1合成率最佳。

(2)通過(guò)對(duì)鄂西赤鐵礦和尖山磁鐵礦在最佳浮選條件下使用k-1和油酸鈉作為捕收劑的浮選指標(biāo)比較可知，k-1的選擇性、對(duì)溫度的適應(yīng)性以及耐低溫性都較常規(guī)捕收劑油酸鈉好。

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廣東發(fā)布礦山環(huán)境保護(hù)與治理規(guī)劃

廣東省國(guó)土資源廳近日發(fā)布《廣東省礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理規(guī)劃(2015—2020年)》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》)，提出力爭(zhēng)到2020年，建成國(guó)家級(jí)綠色礦山14個(gè)、國(guó)家礦山公園10個(gè)，全省礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量整體向好。

根據(jù)《規(guī)劃》，到2020年，廣東將進(jìn)一步查明礦山地質(zhì)環(huán)境狀況，初步建成礦山地質(zhì)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)體系，突出的礦山地質(zhì)環(huán)境問題得到基本整治，對(duì)歷史遺留礦山地質(zhì)環(huán)境治理率達(dá)70%以上，建成礦山地質(zhì)環(huán)境管理信息系統(tǒng)。

2015-05-18)

盧可可(1988—),女,工程師,512000廣東省韶關(guān)市芙蓉東路108號(hào)。