阳离子捕收剂M-331的合成与浮选性能研究

武汉理工大学毕业设计（论文）阳离子捕收剂M-331的合成与浮选性能研究学院（系）：资源与环境工程学院专业班级：矿物加工工程0702班学生姓名：刘文均指导教师：梅光军教授武汉理工大学毕业设计（论文）1学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密囗，在年解密后适用本授权书2、不保密囗。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：年月日导师签名：年月日武汉理工大学毕业设计（论文）2本科生毕业设计（论文）任务书学生姓名：刘文均专业班级：矿物加工工程0702指导教师：梅光军教授工作单位：武汉理工大学资环学院设计（论文）题目：阳离子捕收剂M-331的合成与浮选性能研究设计（论文）主要内容：成功开发研制易降解的环保型浮选药剂，解决的关键问题有：（1）确定合成工艺的最佳反应条件和浮选最佳条件。（2）使用新药剂反浮选铁矿石中的石英和硅酸盐,选择性好，捕收能力强。（3）药剂合成过程要求实现清洁生产，产品无毒或微毒，原料来源广泛，易合成。要求完成的主要任务：（1）查阅不少于40篇的相关资料，其中英文文献不少于10篇，完成开题报告。（2）在实验室合成M-331确定最佳合成条件以及浮选性能研究。（3）完成不少于5000字的英文文献翻译。（4）完成毕业设计论文和答辩。必读参考资料：[1]A.M.维艾拉,等.胺的种类、pH和矿粒粒度对石英浮选的影响[J].国外金属矿选矿，2007/12.P31-35.[2]任建伟.铁矿石高效反浮选药剂理论和应用研究[D].长沙:中南大学资源加工与生物工程学院,2004.[3]衣洪筑,丁峰,辛峰,廖晖.3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵的合成进展[J].精细化工,2003,(12):743-745[4]D.R.Nagaraj.Reagentselectionandoptimization—thecaseforaholisticapproach.MineralsEngineering18(2005)151-158.指导教师签名系主任签名院长签名（章）武汉理工大学毕业设计（论文）3武汉理工大学本科学生毕业设计（论文）开题报告1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）1．课题研究的目的、意义；选矿废水中含有的浮选药剂会对环境造成很大的污染。传统的化学表面活性剂作为选矿药剂在选矿中已有了很广泛的应用，我国选矿药剂的年消耗量为百万吨级，大量的选矿药剂残留在选矿废水中，而盲目用药与不合理用药导致近年来许多矿区生态环境的恶化，周边水体与土壤受到严重污染，对人身健康、农业生产和渔业都带来很大的危害，随着近年来，人们对环境保护越来越重视，为寻求更好的选矿废水治理方法，开发研制药剂制度简单，添加量少，易降解，环境友好，脱硅效果好，耐低温的新型阳离子捕收剂，越来越受到人们的重视。二十一世纪是人类改善地球环境的世纪,减少矿山对环境的污染是当务之急。积极开展高效低毒低污染药剂的研究具有重要意义。本课题提出合成一种环境友好的新型阳离子捕收剂，通过系统研究，建立该类浮选药剂的定量构效关系，并研究其反浮选脱硅效果与作用机理。2．和本课题有关的国内外研究现状分析，包括发展水平和存在的问题等；我国铁精矿铁品位较低,尤其是SiO2含量高,一般国内铁精矿含SiO2在5%～11%。脂肪胺类阳离子捕收剂近年来在铁矿等矿石脱硅反浮选中得到广泛应用。在硅酸盐矿物的浮选中常用脂肪胺类的捕收剂有主要有胺、醚胺、羟肟胺等。在早期美国矿业局(USBM)在密歇根和明尼苏达开发了阳离子捕收剂反浮选流程,该工艺以后成为美国和其它西方国家十分流行的铁矿浮选方法，如加拿大SePtnes选矿厂、巴西萨马尔科选矿厂、美国EmPire选矿厂均采用阳离子胺类反浮选硅酸盐脉石的浮选工艺。阳离子捕收剂反浮选的第一次应用主要依赖于脂肪胺,后来用更有效的醚胺替代。用乙酸部分中和的醚胺(R-(OCH2)3-NH2)浮选石英。实践证明，阳离子捕收剂反浮选得到的铁精矿的回收率和质量均较阴离子反浮选高。我国矿山所使用的选矿药剂大部分是较原始的低档次品种。这些品种用量大,武汉理工大学毕业设计（论文）4效率低,高毒、高污染。国外选矿药剂的品种远远多于我国。特别是高效选矿药剂的使用比较普遍,由于高效选矿药剂选择性好,用量少,从而不需要大量的石灰和硫化钠等抑制剂,因此药剂对环境的污染也大大减少。国内近些年来也研制了不少高效选矿药剂如Z-200、PAC,BK-301等等。但往往因生产成本较高而不被矿山采用。但这些药剂用量少,并可改善选矿指标,生产成本不一定比用老药剂大,如果再考虑到环保方面的意义,这些新药剂就该大力推广使用。国外选矿药剂的发展趋势是采用复配组合药剂或采用改性药剂和螯合药剂,来提高药剂的选矿性能,以提高选矿指标,减少药剂消耗,减轻药剂对环境的污染,最终使药剂对环境的污染减到最小程度。国内近些年来虽然开发了一些高效新药剂,但品种远远不够。由于矿山的矿石性质千差万别,因此药剂应根据不同的矿山,特别是大型特大型矿山,研制特殊的高效药剂。我国大型特大型矿山多。一个大矿山每年需求的捕收剂上百吨,调整剂的需求数量更大。因此环保型选矿药剂具有极大的市场潜力。环保型选矿药剂的开发及推广应用是大有前途的。目前国内外选矿药剂存在的问题是普遍使用的这几种脂肪胺类捕收剂在水体中难以自然降解，浮选泡沫发粘，容易导致矿山环境污染，因此，本课题提出合成一种新型阳离子浮选捕收剂，对开发与研制环境友好型浮选药剂具有重要的理论意义。3．研究目标、研究内容和拟解决的关键问题；研究目标成功开发研制易降解的环保型浮选药剂，必须弄清选矿废水中残余浮选药剂的降解规律与机理。使该产品达到如下要求：（1）使用新药剂反浮选铁矿石中的石英和硅酸盐,选择性好，捕收能力强。（2）药剂合成过程要求实现清洁生产，产品无毒或微毒，原料来源广泛，易合成。（3）合成的新型药剂易降解，环境友好。（4）价格低廉。合成的成本低，原料来源简单。研究内容（1）药剂合成研究；①合成工艺的选择及确定；②合成过程中原料配比、温度对产品产率的影响；（2）选矿试验研究；主要包括有：磨矿粒度确定；浮选pH调整剂，捕收剂；开路流程工艺。武汉理工大学毕业设计（论文）5（3）药剂作用机理研究；测定铁矿表面的ξ-电位和药剂吸附，初步探索新型捕收剂作用机理。拟解决的关键问题（1）找到技术上和经济上均可行的最佳合成工艺。（2）确定合成工艺的最加反应条件。（3）确定需要添加的表面活性剂的种类及用量。2、基本内容和技术方案1．拟采取的研究方法、技术路线；拟采取的研究方法（1）浮选捕收剂的选择及用量，捕収机理的研究；（2）分别采用各种不同方法进行季铵盐类的合成，确定最佳合成工艺。（3）确定最佳合成工艺后，通过改变反应时间、温度、原料配比等逐步摸索出该含酯基季铵盐类捕收剂的最佳合成条件。（4）开路流程的试验效果。（5）对新药剂进行选矿实验评价，寻找药剂缺陷，分析原因。对合成条件做进一步的调整和改进。（6）确定表面活性剂添加的种类及用量，对产品做最终的选矿比较评价及药剂性能、浮选机理实验评价。技术路线选择最佳药剂合成工艺改变条件进行药剂合成实验浮选评价实验发现药剂缺陷，找出原因确定添加的表面活性剂的种类及用量对新药剂进行最终选矿比较评价和性能评价武汉理工大学毕业设计（论文）62．预期的研究成果和创新点；研制出捕收性强，选择性好，环境友好的胺类阳离子捕收剂捕收剂，在选矿试验中获得较好的选矿指标，使原矿硅酸盐含量较高的磁铁矿在降磷技术方面获得重大技术突破，逐步实现从源头上控制阳离子浮选药剂对矿山环境的污染。3、进度安排1、第三周查阅相关的文献资料，了解和本课题有关的国内外研究现状进行简单的探索性实验，确定方案，完成开题报告。2、第四周到第五周确定新型胺类阳离子捕收剂合成的最佳原料配比、最佳反应条件、其它表面活性剂的添加种类及添加量等，并对每个合成实验做出的产品做药剂性能评价和选矿实验评价。通过正交试验，确定最佳合成工艺。3、第六周到第是一周确定在浮选时药剂的用量、抑制剂用量、矿浆温度等条件以及与传统药剂十二胺在用量、浮选效果、稳定性、环保性能等的对比。3、第十二周到第十三周整理实验数据，完成并修改毕业论文。5、第十六周准备论文答辩4、指导教师意见指导教师签名：年月日武汉理工大学毕业设计（论文）7目录摘要.............................................................................................................................................................8ABSTRACT.........................................................................................................................................................91绪论................................................................................................................................................................101.1国内外研究现状分析和存在的问题................................................................................................101.2本研究的目的、意义.........................................................................................................................111.3阳离子捕收剂M-331在矿物浮选方向的应用与前景.................................................................111.4捕收剂简介.........................................................................................................................................111.5捕收剂与矿物相互作用的几个问题................................................................................................122新型阳离子捕收剂M-331的合成...........................................................................................................142.1药剂合成的几个概念性的问题........................................................................................