一种复合异极性增溶胶束及其应用的制作方法
本发明属于矿物加工，具体涉及一种复合异极性增溶胶束及其应用。
背景技术：
1、长石和石英是地壳中最丰富的两种硅酸盐矿物。长石根据其k2o/na2o比例和颜色杂质的含量，被广泛用作玻璃、陶瓷、填料等产品的原料。石英根据不同的纯度水平被广泛用于玻璃、陶瓷、耐火材料等。它们通常作为主要成分存在于多种岩浆岩中。例如，酸性的花岗岩、中性的闪长岩、基性的辉长岩等火成岩中都含有长石和石英。这些矿物也常见于变质岩和沉积岩中，如碎屑岩中的石英和斜长石。此外，由于长石和石英的化学性质相对稳定，它们在风化和侵蚀过程中能够较好地保持原有形态，因此在沉积岩中也经常可以发现它们的踪迹。
2、复杂多样的脉石矿物和相互共生及蚀变导致石英与长石纯度水平低下，严重限制了它们的应用范围。为了满足工业应用的需求，必须对长石和石英矿物进行选矿加工处理以去除云母、绿泥石、磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、金红石和电气石等杂质。根据脉石矿物的出现分布和矿石性质，在分离长石和石英之前的预处理方法包括破碎、磨粉、脱泥、分级、重选、磁选和光电选矿等。石英和长石在颜色、形状、硬度、磁性、导电性和相对密度方面的物理性质相近，使用传统的选矿方法难以实现两者的有效分离。
3、目前，浮选是分离长石和石英最有效的方法，尤其是工业中广泛使用的“氢氟酸”法。然而，考虑到氢氟酸对环境和健康造成的严重危害，“无氟”和“无氟无酸”的方法逐渐成为研究焦点。传统上，石英和长石的分离常涉及使用单一的阳离子或阴离子捕收剂。例如，“氢氟酸”法使用hf作为长石的活化剂，并在矿浆ph值为2～3时使用胺基阳离子捕收剂选择性地浮选长石。碱性浮选分离方法是在ph值为10～11的碱性矿浆中使用金属离子作为活化剂和烷基磺酸盐之类的阴离子捕收剂来选择性地浮选石英。
4、专利cn 113926590a公开了一种从石英中分离长石的浮选药剂及浮选方法，浮选药剂由阴离子和阳离子混合形成，弱酸条件下浮选得到长石与石英，然而此方法得到的石英与长石回收率均较低，且得到的石英纯度低。专利cn 116174163a公开了一种从长石中分离石英的浮选药剂及其制备方法，浮选药剂由季胺盐、脂肪酸、非离子表面活性剂组成，浮选得到长石精矿和石英精矿，然而得到的长石k2o+na2o为10％～12％，石英精矿sio2为92％～98％，品位均不高。因此，针对性开发价格低廉、绿色环保、性能高效的长石与石英浮选分离药剂具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种复合异极性增溶胶束及其应用，旨在实现石英和长石的分离，满足工业上对石英和长石的需求，同时更高效，更环保和成本更低。
2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
3、一种复合异极性增溶胶束中异极性表面活性剂由阳离子表面活性剂烷基胺和阴离子表面活性剂烷基磺酸盐和用作增溶剂的c5～c16的中链烷烃混合。
4、进一步的，所述阳离子表面活性剂烷基胺为c12～c18范围的脂肪伯胺(r-nh2)，碳链长度为c12～c18范围的烷基季铵盐(r4n+x-)中的一种或多种。
5、进一步的，所述阴离子表面活性剂烷基磺酸盐为c12-c18范围的脂肪族磺酸盐、烷基芳基磺酸盐中的一种或多种。
6、进一步的，所述c5～c16的中链烷烃为戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、十五烷、十六烷中的一种或多种混合。
7、进一步的，所述脂肪伯胺为十二胺、十四胺、十六胺、十八胺中的一种或多种，所述烷基季铵盐为十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。
8、进一步的，所述脂肪族磺酸盐为十二烷基磺酸钠、十四烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十八烷基磺酸钠中的一种或多种；烷基芳基磺酸盐为十二烷基苯磺酸钠、十四烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十八烷基苯磺酸钠中的一种或多种。
9、进一步的，所述胶束组分烷基胺浓度为5×10-4mol/l～5×10-3mol/l，烷基磺酸盐浓度为1×10-4mol/l～1×10-3mol/l，增溶剂浓度为1×10-3mol/l～1×10-1mol/l。
10、本发明还提供一种复合异极性增溶胶束的制备方法：先将烷基胺和烷基磺酸盐加热到60～80℃溶解为水溶液，按不同浓度混匀，再将增溶剂加入，通过高剪切乳化机10000转/min乳化30s。
11、上述任一项制备的复合异极性增溶胶束，应用于石英与长石浮选分离时，ph应为2～3，胶束浓度应高于其临界胶束浓度，且小于其两倍的临界胶束浓度。调节ph的酸可为盐酸、硫酸、草酸等。
12、进一步地，上述任一项制备的复合异极性增溶胶束，应用于石英与长石浮选分离时，复合异极性增溶胶束在长石和石英矿物中的添加浓度为2～20ml/g。
13、进一步地，上述任一项制备的复合异极性增溶胶束，应用于石英与长石浮选分离时，长石浮选上浮率能达到95.8～97.5％，同时石英上浮率为5.5～11.8％，浮选差异为88～90.2％。
14、本发明所述一种复合异极性增溶胶束有如下技术特征：
15、所述一种复合异极性增溶胶束由烷基胺盐、烷基磺酸盐及非极性长链增溶剂组成，当三者在水溶液中混合时，烷基胺盐、烷基磺酸盐的疏水端与增溶剂因相同的疏水性组成胶束，朝向胶束中心，而带电的亲水头部则朝向水相。
16、所述一种复合异极性增溶胶束，在石英及长石表面均会产生吸附，但其吸附方式存在差异，是其石英和长石有效分离的基础。经测定，在含增溶胶束的溶液中，石英和长石的等电点较在水中的等电点值均增大，在实验中，通过调整溶液的ph值使其介于石英和长石的等电点之间，长石表面的负电荷较石英多，因此，从静电引力分析，烷基胺盐在长石表面吸附比石英多，且带正电的氨基又可与胶束中的磺酸根形成静电吸附，另外，长石表面的三价铝离子也可与磺酸根离子形成静电作用，使胶束在长石表面的吸附的数量远大于在石英表面的吸附，由于长石表面吸附的胶束浓度大，非极性端会随着气泡一起上浮。而石英表面因吸附的烷基胺少，使得其胶束浓度低，不足以随气泡上浮，这些被胶束吸附的石英颗粒的外表面的疏水区域形成了初级吸附层，与邻近的石英颗粒的疏水区在增溶剂作用下再以弱的范德华力结合，以端对端或侧对侧的方式堆积。这种堆积结构促进了石英的下沉，达到了石英长石分离的目的。
17、本发明的有益效果为：
18、该胶束在长石与石英表面形成不同自组装路径实现分选，具有高选择性，抗低温性和耐硬水性。其制备流程简单，生产成本低，应用中石英和长石浮选差异大，绿色环保，经济性强，具有广阔的应用前景。
技术特征：
1.一种复合异极性增溶胶束，其特征在于，所述复合异极性增溶胶束中异极性的表面活性剂包括阳离子表面活性剂烷基胺和阴离子表面活性剂烷基磺酸盐和用作增溶剂c5～c16的中链烷烃。
2.根据权利要求1所述的一种复合异极性增溶胶束，其特征在于，所述阳离子表面活性剂烷基胺为c12～c18范围的脂肪伯胺(r-nh2)、碳链长度为c12～c18范围的烷基季铵盐(r4n+x-)中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种复合异极性增溶胶束，其特征在于，所述阴离子表面活性剂烷基磺酸盐为c12～c18范围的脂肪族磺酸盐、烷基芳基磺酸盐中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种复合异极性增溶胶束，其特征在于，所述c5～c16的中链烷烃为戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、十五烷、十六烷中的一种或多种混合。
5.根据权利要求2所述的一种复合异极性增溶胶束，其特征在于，所述脂肪伯胺(r-nh2)为十二胺、十四胺、十六胺、十八胺中的一种或多种。
6.根据权利要求2所述的一种复合异极性增溶胶束，其特征在于，所述烷基季铵盐(r4n+x-)为十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。
7.根据权利要求3所述的一种复合异极性增溶胶束，其特征在于，所述脂肪族磺酸盐为十二烷基磺酸钠、十四烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十八烷基磺酸钠中的一种或多种；所述烷基芳基磺酸盐为十二烷基苯磺酸钠、十四烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十八烷基苯磺酸钠中的一种或多种。
8.根据权利要求1～7任一项所述的一种复合异极性增溶胶束，其特征在于，胶束组分烷基胺浓度为5×10-4mol/l～5×10-3mol/l，烷基磺酸盐浓度为1×10-4mol/l～1×10-3mol/l，增溶剂浓度为1×10-3mol/l～1×10-1mol/l。
9.根据权利要求8所述的一种复合异极性增溶胶束，其特征在于，制备方法为：先将烷基胺和烷基磺酸盐加热溶解为水溶液，按比例混匀，再将增溶剂加入，通过高剪切乳化机8000～12000转/min乳化25～35s。
10.一种复合异极性增溶胶束的应用，其特征在于，根据权利要求1～9任一项制备的复合异极性增溶胶束，应用于石英与长石浮选分离时，ph为2～3，胶束浓度高于其临界胶束浓度，且小于其两倍的临界胶束浓度。
技术总结
本发明涉及一种复合异极性增溶胶束及其应用，该发明属于矿物加工技术领域。一种复合异极性增溶胶束是由烷基胺、烷基磺酸盐和中链烷烃组成，在高于临界胶束浓度时形成。该胶束在长石与石英表面形成不同自组装路径实现分选，具有高选择性，抗低温性和耐硬水性。其制备流程简单，生产成本低，应用中石英和长石浮选差异大，绿色环保，经济性强，具有广阔的应用前景。
技术研发人员：周红,范旭阳,潘志权
受保护的技术使用者：长江资源新材料科技研发中心（湖北省）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23