一种组合捕收剂及其制备方法和应用

1.本发明属于矿物加工工程领域和铝电解槽废旧阴极炭块浮选分离技术领域，具体涉及一种组合捕收剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.在常用的工业原材料中铝占据着不可替代的地位，随着电解铝产量逐年增加，每年铝电解槽拆解的废旧阴极数量不可小觑。据相关数据统计，每电解生产一吨金属铝约产生5～10千克的废旧阴极炭块废旧阴极炭块的主要成分是炭，但由于电解铝工艺中阴极炭块在工作中处于高温状态，废弃的阴极炭块中炭基本高度石墨化，在一定程度上这一转变不仅有利于与其他成分分离，而且提升了废旧阴极炭块的回收利用价值。因此，采用一定技术手段对铝电解槽中废旧阴极中碳粉及其他有价组分加以回收利用，无论是从经济效益还是生态效益的角度考虑都有着十分重要的意义。
3.目前对废旧阴极的处理方法主要分为两大类：湿法处理和火法处理。细分为：浮选法、燃烧法、高温水解法、碱浸法、酸化法和热分解法等。与其他方法相比较，浮选法具有成本低、环保清洁等优点。捕收剂则是决定浮选效果的关键，一般选用煤油、柴油等单一组分作为捕收剂，但是在矿浆中分散性差，泡沫量大，得到分选效果不理想，处理过程的药剂使用量大，导致成本增加，经济性差。


技术实现要素：

4.为了解决电解铝行业大量废旧阴极炭块浮选存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种组合捕收剂及其制备方法和应用。本发明提出了一种由煤油、长链醇和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵组成的组合捕收剂，所述组合捕收剂应用于铝电解槽废旧阴极炭块浮选中。
5.本发明的目的通过以下技术方案实现：
6.一种组合捕收剂的制备方法，包括如下步骤：将煤油、长链醇和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵按照20～200：10～150：10～100的摩尔比混合均匀，即制得所述组合捕收剂。
7.优选的，长链醇为癸醇、十二烷醇和十四醇中的至少一种。
8.优选的，煤油、长链醇和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵的摩尔比为20～120：10～50：10～80，更优选的为100：40：50。
9.上述一种组合捕收剂的制备方法制备得到得组合捕收剂。
10.上述组合捕收剂作为捕收剂在浮选回收铝电解槽废旧阴极碳块中的应用。
11.所述组合捕收剂作为捕收剂在浮选回收铝电解槽废旧阴极碳块中的应用，包括如下步骤：将铝电解槽废旧阴极炭块破碎至2mm以下，然后加水后进行粉磨得到矿浆，将矿浆加入浮选槽中，再加入抑制剂、所述组合捕收剂和起泡剂进行浮选。
12.优选的，铝电解槽废旧阴极炭块与水的质量比为1：1。
13.优选的，粉磨为粉磨至细度为-0.074mm，粒级含量占55～95％。
14.优选的，抑制剂为水玻璃，所述起泡剂为松醇油。
15.优选的，组合捕收剂的用量为100～2500g/t。
16.优选的，抑制剂的用量为100～1500g/t。
17.优选的，起泡剂的用量为10～50g/t。
18.上述浮选方法对铝电解槽废旧阴极炭块为正浮选，浮选工艺进行后所得产品为泡沫产品和槽内产品，其中，泡沫产品为所需精矿(含碳量较高的高品质炭粉)，槽内产品为尾矿。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
20.本发明通过组合捕收剂之间相互协同作用，使捕收剂以及其他浮选药剂在矿浆中分散均匀，增强浮选的效率和效果，达到在较少药剂用量的情况下还可以保持较好炭粉的纯度和回收率，通过浮选得到炭粉精矿含碳量达72％以上，碳回收率达95％以上，该方法工艺流程简单，有助于解决铝电解槽废旧阴极炭块堆存所带来的问题，具有显著的经济和环保效益。
附图说明
21.图1为实施例1和2制备的4种组合捕收剂分别用于浮选回收铝电解槽废旧阴极碳块，其对应的精矿炭粉中固定碳含量和回收率的曲线对比图。
22.图2为实施例3和4制备的4种组合捕收剂分别用于浮选回收铝电解槽废旧阴极碳块，其对应的精矿炭粉中固定碳含量和回收率的曲线对比图。
23.图3为实施例5和6制备的4种组合捕收剂分别用于浮选回收铝电解槽废旧阴极碳块，其对应的精矿炭粉中固定碳含量和回收率的曲线对比图。
具体实施方式
24.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
25.下述实施例和对比例中采用的xfd-1.0l单槽浮选机，购自武汉探矿机械厂，选用0.25m3/h的充气量。四种十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵均购于美国colonial chemical公司(美国田纳西州)，其有效成分为24～26％。四种十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵的化学式分别为：(c
12h25-(oc2h4)
1-o-so3nh4)、(c
12h25-(oc2h4)
2-o-so3nh4)、(c
12h25-(oc2h4)
3-o-so3nh4)和(c
12h25-(oc2h4)
4-o-so3nh4)，分别记为a1、a2、a3和a4。
26.下述实施例和对比例中固定碳的含量和炭回收率计算方法分别如式(1)和式(2)所示。
[0027][0028]
式中:η为固定碳的含量，％；s为焚烧前样品的质量，g；q为焚烧后样品的质量，g。
[0029]
[0030]
式中:w为炭回收率，％；f为浮选出的炭的质量，g；ηf为浮选出的炭的固定碳的含量，％；y为原样的质量，g；ηy为原样的固定碳的含量。
[0031]
实施例1
[0032]
4种组合捕收剂的制备方法，步骤如下：将煤油、十二烷醇和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵按照150：100：100的摩尔比混合均匀，即制得所述组合捕收剂。其中，十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵分别取自a1、a2、a3和a4，对应的组合捕收剂为a11、a22、a33和a44。
[0033]
所述组合捕收剂作为捕收剂在浮选回收铝电解槽废旧阴极碳块中的应用，步骤如下：
[0034]
(1)破碎粉磨，使用破碎设备将铝电解槽废旧阴极炭块破碎至2mm以下，再将1kg废旧阴极炭块与水按质量比1:1加入棒磨机中粉磨至磨矿细度为-0.074mm粒级含量占80％，得到浆料。
[0035]
(2)浮选，将质量为167g的矿浆加入到浮选槽中搅拌调浆2min并依次在矿浆中按照300g/t的标准加入水玻璃作为抑制剂、按照500g/t的标准加入捕收剂、按照40g/t的标准加入松醇油，搅拌速度控制为1800r/min；所述捕收剂分别为a11、a22、a33和a44。
[0036]
(3)对泡沫产品和槽内产品分别烘干、称量，计算精矿炭粉中固定碳含量和回收率。
[0037]
实施例2
[0038]
4种组合捕收剂的制备方法，步骤如下：将实施例1中的“煤油、十二烷醇和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵按照150：100：100的摩尔比混合均匀”替换为“煤油、十二烷醇和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵按照100：40：50的摩尔比混合均匀”，其他同实施例1。
[0039]
所述组合捕收剂作为捕收剂在浮选回收铝电解槽废旧阴极碳块中的应用，步骤如下：同实施例1。
[0040]
对比例1
[0041]
煤油作为捕收剂在浮选回收铝电解槽废旧阴极碳块中的应用，步骤如下：
[0042]
(1)破碎粉磨，使用破碎设备将铝电解槽废旧阴极炭块破碎至2mm以下，再将1kg废旧阴极炭块与水按质量比1:1加入棒磨机中粉磨至磨矿细度为-0.074mm粒级含量占80％，得到浆料。
[0043]
(2)浮选，将质量为167g的矿浆加入到浮选槽中搅拌调浆2min并依次在矿浆中按照300g/t的标准加入水玻璃作为抑制剂、按照500g/t的标准加入煤油作为捕收剂、按照40g/t的标准加入松醇油，搅拌速度控制为1800r/min；
[0044]
(3)对泡沫产品和槽内产品分别烘干、称量，计算精矿炭粉中固定碳含量和回收率。经计算，浮选所得的精矿炭粉中固定碳含量为67.58％，炭的回收率为85.96％。
[0045]
对比例2
[0046]
将对比例1中的捕收剂替换为十二烷醇，其他步骤同对比例1。浮选所得的精矿炭粉中固定碳含量为43.52％，炭的回收率为56.31％。
[0047]
对比例3
[0048]
将对比例1中的捕收剂替换为a2，其他步骤同对比例1。浮选所得的精矿炭粉中固定碳含量为57.89％，炭的回收率为62.35％。
[0049]
对比例4
[0050]
将对比例1中的捕收剂替换为十二烷醇和煤油，两者摩尔比为40：100，其他步骤同对比例1。浮选所得的精矿炭粉中固定碳含量为68.11％，炭的回收率为87.52％。
[0051]
对比例5
[0052]
将对比例1中的捕收剂替换为十二烷醇和a2，两者摩尔比为100：100，其他步骤同对比例1。浮选所得的精矿炭粉中固定碳含量为61.47％，炭的回收率为78.64％。
[0053]
对比例6
[0054]
将对比例1中的捕收剂替换为煤油和a3，两者摩尔比为100：50，其他步骤同对比例1。浮选所得的精矿炭粉中固定碳含量为70.35％，炭的回收率为89.75％。
[0055]
实施例3
[0056]
4种组合捕收剂的制备方法，步骤如下：将实施例1中的“煤油、十二烷醇和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵按照150：100：100的摩尔比混合均匀”替换为“煤油、癸醇和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵按照150：100：100的摩尔比混合均匀”，将“按照300g/t的标准加入水玻璃作为抑制剂、按照500g/t的标准加入捕收剂、按照40g/t的标准加入松醇油”替换为“按照300g/t的标准加入水玻璃作为抑制剂、按照1000g/t的标准加入捕收剂、按照40g/t的标准加入松醇油”，其他同实施例1。
[0057]
所述组合捕收剂作为捕收剂在浮选回收铝电解槽废旧阴极碳块中的应用，步骤如下：同实施例1。
[0058]
实施例4
[0059]
4种组合捕收剂的制备方法，步骤如下：将实施例1中的“煤油、十二烷醇和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵按照150：100：100的摩尔比混合均匀”替换为“煤油、癸醇和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵按照100：40：50的摩尔比混合均匀”，将“按照300g/t的标准加入水玻璃作为抑制剂、按照500g/t的标准加入捕收剂、按照40g/t的标准加入松醇油”替换为“按照300g/t的标准加入水玻璃作为抑制剂、按照1000g/t的标准加入捕收剂、按照40g/t的标准加入松醇油”，其他同实施例1。
[0060]
所述组合捕收剂作为捕收剂在浮选回收铝电解槽废旧阴极碳块中的应用，步骤如下：同实施例1。
[0061]
对比例7
[0062]
煤油作为捕收剂在浮选回收铝电解槽废旧阴极碳块中的应用，步骤如下：
[0063]
(1)破碎粉磨，使用破碎设备将铝电解槽废旧阴极炭块破碎至2mm以下，再将1kg废旧阴极炭块与水按质量比1:1加入棒磨机中粉磨至磨矿细度为-0.074mm粒级含量占80％，得到浆料。
[0064]
(2)浮选，将质量为167g的矿浆加入到浮选槽中搅拌调浆2min并依次在矿浆中按照300g/t的标准加入水玻璃作为抑制剂、按照1000g/t的标准加入煤油作为捕收剂、按照40g/t的标准加入松醇油，搅拌速度控制为1800r/min；
[0065]
(3)对泡沫产品和槽内产品分别烘干、称量，计算精矿炭粉中固定碳含量和回收率。经计算，浮选所得的精矿炭粉中固定碳含量为65.68％，炭的回收率为75.67％。
[0066]
实施例5
[0067]
4种组合捕收剂的制备方法，步骤如下：将实施例1中的“煤油、十二烷醇和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵按照150：100：100的摩尔比混合均匀”替换为“煤油、十四醇和十二烷
基聚氧乙烯醚硫酸铵按照150：100：100的摩尔比混合均匀”，将“按照300g/t的标准加入水玻璃作为抑制剂、按照500g/t的标准加入捕收剂、按照40g/t的标准加入松醇油”替换为“按照300g/t的标准加入水玻璃作为抑制剂、按照300g/t的标准加入捕收剂、按照40g/t的标准加入松醇油”，其他同实施例1。
[0068]
所述组合捕收剂作为捕收剂在浮选回收铝电解槽废旧阴极碳块中的应用，步骤如下：同实施例1。
[0069]
实施例6
[0070]
4种组合捕收剂的制备方法，步骤如下：将实施例1中的“煤油、十二烷醇和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵按照150：100：100的摩尔比混合均匀”替换为“煤油、十四醇和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵按照100：40：50的摩尔比混合均匀”，将“按照300g/t的标准加入水玻璃作为抑制剂、按照500g/t的标准加入捕收剂、按照40g/t的标准加入松醇油”替换为“按照300g/t的标准加入水玻璃作为抑制剂、按照300g/t的标准加入捕收剂、按照40g/t的标准加入松醇油”，其他同实施例1。
[0071]
对比例8
[0072]
煤油作为捕收剂在浮选回收铝电解槽废旧阴极碳块中的应用，步骤如下：
[0073]
(1)破碎粉磨，使用破碎设备将铝电解槽废旧阴极炭块破碎至2mm以下，再将1kg废旧阴极炭块与水按质量比1:1加入棒磨机中粉磨至磨矿细度为-0.074mm粒级含量占80％，得到浆料。
[0074]
(2)浮选，将质量为167g的矿浆加入到浮选槽中搅拌调浆2min并依次在矿浆中按照300g/t的标准加入水玻璃作为抑制剂、按照300g/t的标准加入煤油作为捕收剂、按照40g/t的标准加入松醇油，搅拌速度控制为1800r/min；
[0075]
(3)对泡沫产品和槽内产品分别烘干、称量，计算精矿炭粉中固定碳含量和回收率。经计算，浮选所得的精矿炭粉中固定碳含量为63.45％，炭的回收率为70.23％。
[0076]
所述组合捕收剂作为捕收剂在浮选回收铝电解槽废旧阴极碳块中的应用，步骤如下：同实施例1。
[0077]
图1为实施例1和2制备的4种组合捕收剂分别用于浮选回收铝电解槽废旧阴极碳块，其对应的精矿炭粉中固定碳含量和回收率的曲线对比图，其中，横坐标代表a1～a4分别表示在制备组合捕收剂时所选用的不用化学式结构的十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵，每条曲线附近的箭头指示对应的纵坐标。
[0078]
由图1可知，当“煤油、十二烷醇和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵按照100：40：50的摩尔比混合均匀”，且“十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵选用a2时”，其浮选回收后，精矿中固定碳含量和回收率均最高。进一步的，同等添加量条件下，采用本发明所制备的组合捕收剂，其浮选回收效果还是要比单独使用煤油要好。
[0079]
图2为实施例3和4制备的4种组合捕收剂分别用于浮选回收铝电解槽废旧阴极碳块，其对应的精矿炭粉中固定碳含量和回收率的曲线对比图，其中，横坐标代表a1～a4分别表示在制备组合捕收剂时所选用的不用化学式结构的十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵，每条曲线附近的箭头指示对应的纵坐标。
[0080]
由图2可知，当“煤油、癸醇和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵按照100：40：50的摩尔比混合均匀”，且“十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵选用a2时”，其浮选回收后，精矿中固定碳含量
和回收率均最高。进一步的，同等添加量条件下，采用本发明所制备的组合捕收剂，其浮选回收效果还是要比单独使用煤油要好。
[0081]
图3为实施例5和6制备的4种组合捕收剂分别用于浮选回收铝电解槽废旧阴极碳块，其对应的精矿炭粉中固定碳含量和回收率的曲线对比图，其中，横坐标代表a1～a4分别表示在制备组合捕收剂时所选用的不用化学式结构的十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵，每条曲线附近的箭头指示对应的纵坐标。
[0082]
由图3可知：当“煤油、十四醇和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵按照100：40：50的摩尔比混合均匀”，且“十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵选用a2时”，其浮选回收后，精矿中固定碳含量和回收率均最高。进一步的，同等添加量条件下，采用本发明所制备的组合捕收剂，其浮选回收效果还是要比单独使用煤油要好。
[0083]
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。