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螯合型稀土捕收剂及其制备方法与流程

470   编辑:中冶有色技术网   来源:鞍山市天翔工业科技有限公司  
2023-09-27 14:33:46
一种螯合型稀土捕收剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种螯合型稀土捕收剂及其制备方法,属于选矿药剂技术领域。

背景技术:

2.目前,在稀土矿物捕收剂工业应用中,主要分为二类:一类为烷烃类羟肟酸,如c5-9烷基羟肟酸、c7-9烷基羟肟酸、环烷基羟肟酸等;另一类是芳香烃类羟肟酸,如苯甲羟肟酸、水杨羟肟酸、h205(3-羟基-2-萘甲羟肟酸)等。这两类捕收剂对稀土矿物的选择性和捕收能力有一定的差别,烷烃类羟肟酸的性能比芳香类羟肟酸的性能差一些,国内稀土矿物捕收剂中以h205为主,浮选时需要增加起泡剂提高捕收能力,增加蒸汽提高浮选温度。稀土捕收剂在包钢稀土的浮选温度为70℃以上,温度低,浮选稀土精矿品位和回收率达不到要求。随着我国“双碳”战略的实施,需要进一步降低稀土矿物浮选的温度,同时提高稀土精矿品位和回收率。本发明合成一种含有叔丁基、苯基、羟基和羟肟酸的稀土捕收剂,这种捕收剂通过捕收剂分子中的二个羟基和羟肟酸,与稀土矿物表面形成多个螯合环,增强表面作用力和选择性,叔丁基能提高捕收剂分子的发泡能力,同时降低捕收剂的浮选温度。

技术实现要素:

3.本发明的目的在于合成一种结构新、性能稳定、能与稀土矿物表面形成多个螯合环的稀土捕收剂,提高了稀土矿物的精矿品位和回收率,降低了稀土浮选温度。

4.本发明解决其技术问题采取的技术方案是:

5.(1)甲苯在三氯化铁催化下与一氯三甲基甲烷反应生成对-叔丁基甲苯,加入硝酸和硫酸,生成2,5-二硝基-4-叔丁基甲苯;

6.(2)用高锰酸钾氧化生成2,5-二硝基-4-叔丁基苯甲酸,用铁粉和盐酸还原硝基生成2,5-二氨基-4-叔丁基苯甲酸;

7.(3)甲酯化反应生成2,5-二硝基-4-叔丁基苯甲酸甲酯,重氮化反应,酸性水解,生成2,5-二羟基-4-叔丁基苯甲酸甲酯;

8.(4)羟肟化反应生成目的产物2,5-二羟基-4-叔丁基苯甲羟肟酸。

9.本发明提供的稀土捕收剂具有合成工艺简单、易操作等特点。

附图说明

10.图1是稀土捕收剂制备的工艺流程。

具体实施方式

11.本发明提供的稀土矿物用捕收剂,主要成分为2,5-二羟基-4-叔丁基苯甲羟肟酸,分子中含有叔丁基、苯基、羟基和羟肟酸。

12.本发明提供的稀土捕收剂的制备方法是:甲苯在三氯化铁催化下与一氯三甲基甲烷反应生成对-叔丁基甲苯,加入硝酸和硫酸,生成2,5-二硝基-4-叔丁基甲苯;用高锰酸钾

氧化生成2,5-二硝基-4-叔丁基苯甲酸,用铁粉和盐酸还原硝基生成2,5-二氨基-4-叔丁基苯甲酸;甲酯化反应生成2,5-二硝基-4-叔丁基苯甲酸甲酯,重氮化反应,酸性水解,生成2,5-二羟基-4-叔丁基苯甲酸甲酯;羟肟化反应生成目的产物2,5-二羟基-4-叔丁基苯甲羟肟酸。

13.本发明采取以下步骤的合成方法:

14.(1)甲苯在三氯化铁催化下与一氯三甲基甲烷反应生成对-叔丁基甲苯,加入硝酸和硫酸,生成2,5-二硝基-4-叔丁基甲苯;

15.(2)用高锰酸钾氧化生成2,5-二硝基-4-叔丁基苯甲酸,用铁粉和盐酸还原硝基生成2,5-二氨基-4-叔丁基苯甲酸;

16.(3)甲酯化反应生成2,5-二硝基-4-叔丁基苯甲酸甲酯,重氮化反应,酸性水解,生成2,5-二羟基-4-叔丁基苯甲酸甲酯;

17.(4)羟肟化反应生成目的产物2,5-二羟基-4-叔丁基苯甲羟肟酸。

18.本发明的稀土矿物捕收剂与现有技术相比,具有以下优点:

19.(1)捕收能力强、选择性高;

20.(2)提高捕收剂的气泡能力;

21.(3)易溶于水、分散性好;

22.(4)能减少捕收剂的用量。

23.本发明中在浮选时,水玻璃的质量百分含量为2.5%;二号油的质量百分含量为2%;稀土捕收剂水溶液的质量百分含量为2%。

24.下面结合合成方法对本发明作进一步的说明,但不限定本发明。

25.实施例1

26.取1mol甲苯于500ml烧瓶中,加入1mol一氯三甲基甲烷,再加入2g三氯化铁,升温到50℃~55℃搅拌反应3小时,冷却至室温,加入2mol硝酸/硫酸混酸,升温到50℃~52℃搅拌反应1小时,加入0.1mol高锰酸钾,升温到73℃~ 75℃搅拌反应2小时,冷却后,将反应混合物倒入分液漏斗中,分出酸层。有机层加入2mol铁粉和5mol浓盐酸,升温至78℃~80℃搅拌反应2小时,冷却后,脱水,分别加入1mol甲醇、0.2mol浓硫酸,升温至78℃~80℃搅拌反应2 小时。用冰盐浴冷却至0℃~2℃,慢慢滴入2mol亚硝酸钠溶液,振荡,加入 10ml稀硫酸,搅拌反应2小时生成2,5-二羟基-4-叔丁基苯甲酸甲酯,将反应混合物倒入分液漏斗中,分出水层。有机层加入1mol盐酸羟胺,滴加8ml20%氢氧化钠,控制温度45℃~50℃,继续搅拌下反应3小时,获得目的产物2,5-二羟基-4-叔丁基苯甲羟肟酸。

27.产品性能:与包钢工业使用稀土捕收剂相比,稀土浮选温度降低25℃,稀土精矿品位提高2.21%,尾矿品位降低0.89%,药剂单耗降低2.8%。

28.实施例2

29.取1mol甲苯于500ml烧瓶中,加入1.1mol一氯三甲基甲烷,再加入2g三氯化铁,升温到53℃~55℃搅拌反应3小时,冷却至室温,加入2mol硝酸/硫酸混酸,升温到51℃~52℃搅拌反应1小时,加入0.11mol高锰酸钾,升温到 73℃~75℃搅拌反应2小时,冷却后,将反应混合物倒入分液漏斗中,分出酸层。有机层加入2mol铁粉和5mol浓盐酸,升温至78℃~80℃搅拌反应2小时,冷却后,脱水,分别加入1mol甲醇、0.2mol浓硫酸,升温至78℃~80℃搅拌反应2小时。用冰盐浴冷却至0℃~2℃,慢慢滴入2.2mol亚硝酸钠溶液,振荡,加入10ml稀

硫酸,搅拌反应2小时生成2,5-二羟基-4-叔丁基苯甲酸甲酯,将反应混合物倒入分液漏斗中,分出水层。有机层加入1.2mol盐酸羟胺,滴加 10ml20%氢氧化钠,控制温度45℃~50℃,继续搅拌下反应3小时,获得目的产物2,5-二羟基-4-叔丁基苯甲羟肟酸。

30.产品性能:与包钢工业使用稀土捕收剂相比,稀土浮选温度降低25℃,稀土精矿品位提高2.15%,尾矿品位降低1.12%,药剂单耗降低3.16%。

31.实施例3

32.取1mol甲苯于500ml烧瓶中,加入1.2mol一氯三甲基甲烷,再加入2g三氯化铁,升温到54℃~56℃搅拌反应3小时,冷却至室温,加入2mol硝酸/硫酸混酸,升温到51℃~53℃搅拌反应1小时,加入0.12mol高锰酸钾,升温到 74℃~76℃搅拌反应2小时,冷却后,将反应混合物倒入分液漏斗中,分出酸层。有机层加入2mol铁粉和5mol浓盐酸,升温至78℃~80℃搅拌反应2小时,冷却后,脱水,分别加入1mol甲醇、0.2mol浓硫酸,升温至78℃~80℃搅拌反应2小时。用冰盐浴冷却至0℃~2℃,慢慢滴入2.1mol亚硝酸钠溶液,振荡,加入10ml稀硫酸,搅拌反应2小时生成2,5-二羟基-4-叔丁基苯甲酸甲酯,将反应混合物倒入分液漏斗中,分出水层。有机层加入1.1mol硫酸羟胺,滴加 12ml20%氢氧化钠,控制温度48℃~50℃,继续搅拌下反应3小时,获得目的产物2,5-二羟基-4-叔丁基苯甲羟肟酸。

33.产品性能:与包钢工业使用稀土捕收剂相比,稀土浮选温度降低23℃,稀土精矿品位提高2.0%,尾矿品位降低0.92%,药剂单耗降低2.4%。

34.实施例4

35.取1mol甲苯于500ml烧瓶中,加入1.1mol一氯三甲基甲烷,再加入2g三氯化铁,升温到54℃~56℃搅拌反应3小时,冷却至室温,加入2mol硝酸/硫酸混酸,升温到51℃~53℃搅拌反应1小时,加入0.13mol高锰酸钾,升温到 74℃~76℃搅拌反应2小时,冷却后,将反应混合物倒入分液漏斗中,分出酸层。有机层加入2mol铁粉和5mol浓盐酸,升温至78℃~80℃搅拌反应2小时,冷却后,脱水,分别加入1mol甲醇、0.2mol浓硫酸,升温至78℃~80℃搅拌反应2小时。用冰盐浴冷却至0℃~2℃,慢慢滴入2.2mol亚硝酸钠溶液,振荡,加入10ml稀硫酸,搅拌反应2小时生成2,5-二羟基-4-叔丁基苯甲酸甲酯,将反应混合物倒入分液漏斗中,分出水层。有机层加入1.2mol硫酸羟胺,滴加 14ml20%氢氧化钠,控制温度48℃~50℃,继续搅拌下反应3小时,获得目的产物2,5-二羟基-4-叔丁基苯甲羟肟酸。

36.产品性能:与包钢工业使用稀土捕收剂相比,稀土浮选温度降低23℃,稀土精矿品位提高2.12%,尾矿品位降低0.89%,药剂单耗降低2.0%。技术特征:

1.一种螯合型稀土捕收剂及其制备方法,其特征在于:制备的螯合型稀土捕收剂分子中含有叔丁基、苯基、羟基和羟肟酸。2.根据权利要求1所述的一种螯合型稀土捕收剂及其制备方法,其特征在于:螯合型稀土捕收剂分子中叔丁基位于羟肟酸的对位。3.根据权利要求1所述的一种螯合型稀土捕收剂及其制备方法,其特征在于:螯合型稀土捕收剂分子中二个羟基位于羟肟酸的邻位。4.根据权利要求1所述的一种螯合型稀土捕收剂及其制备方法,其特征在于:螯合型稀土捕收剂的制备方法采用以下步骤:(1)甲苯在三氯化铁催化下与一氯三甲基甲烷反应生成对-叔丁基甲苯,加入硝酸和硫酸,生成2,5-二硝基-4-叔丁基甲苯;(2)用高锰酸钾氧化生成2,5-二硝基-4-叔丁基苯甲酸,用铁粉和盐酸还原硝基生成2,5-二氨基-4-叔丁基苯甲酸;(3)甲酯化反应生成2,5-二硝基-4-叔丁基苯甲酸甲酯,重氮化反应,酸性水解,生成2,5-二羟基-4-叔丁基苯甲酸甲酯;(4)羟肟化反应生成目的产物2,5-二羟基-4-叔丁基苯甲羟肟酸。

技术总结

本发明是一种螯合型稀土捕收剂及其制备方法。该捕收剂含有叔丁基、苯基、羟基和羟肟酸。该捕收剂的制备方法:甲苯在三氯化铁催化下与一氯三甲基甲烷反应生成对-叔丁基甲苯,加入硝酸和硫酸,生成2,5-二硝基-4-叔丁基甲苯;用高锰酸钾氧化生成2,5-二硝基-4-叔丁基苯甲酸,用铁粉和盐酸还原硝基生成2,5-二氨基-4-叔丁基苯甲酸;甲酯化反应生成2,5-二硝基-4-叔丁基苯甲酸甲酯,重氮化反应,酸性水解,生成2,5-二羟基-4-叔丁基苯甲酸甲酯;羟肟化反应生成目的产物2,5-二羟基-4-叔丁基苯甲羟肟酸。该捕收剂与稀土矿物具有良好的捕收能力、选择性、耐低温性,能提高稀土矿物的精矿品位和回收率。位和回收率。

技术研发人员:梅建庭 杨威 刘养春 周喜来 李晓营 裴晓惠

受保护的技术使用者:鞍山市天翔工业科技有限公司

技术研发日:2021.07.05

技术公布日:2022/4/5
声明:
“螯合型稀土捕收剂及其制备方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究,如用于商业用途,请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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