[科普中国]-苯乙烯膦酸

简介

苯乙烯膦酸，为溶剂萃取法从含有金属盐的水溶液中提取、分离金属提供了一种新型萃取剂。膦酸单脂的合成关键是碳磷键的形成，已有的膦酸单脂类萃取剂的结构没有利用不饱合键的加成反应，而这个反应又是形成碳磷键的诸反应中很易进行的反应。本发明的出发点即在于利用不饱合键的加成反应形成碳磷键，以便制造一类较已有的膦酸单脂萃取剂成本低，而萃取性能又优良的新型萃取剂。

近十年来, 我国不少研究单位和矿山曾对苯乙烯麟酸的合成工艺及其在选矿领域中的应用进行广泛研究。现在这种药剂的合成工艺已日趋完善, 它所具有的毒性小、稳定性好、浮选效果优良、制造成本低等优点也得到了人们的普遍承认。

但由于该药剂工业试验产品中的杂质不但对选矿效果存在着一定的影响, 而且对药剂生产工艺也存在着一定的影响1。

苯乙烯麟酸中杂质对选矿的影响实验室提纯的苯乙烯麟酸是白色片状结晶, 熔点, 水溶液为无色透明液体。观察工业试验产品, 每批质量各不相同。纯度在之间。颜色有灰色、棕色、褐色。形状有片状、粒状或粉末状。

有的样品因含水分和油溶性杂质较多, 往往超过时即化为膏状。水溶液分三部分, 上面有油层漂浮, 下面有少量残渣沉积, 中间是乳浊不透明液体。这些杂质的存在对某些矿物的捕收性能有着明显的不利影响。例如, 将实验室产品和工业试验产品用于浒坑黑钨细泥的浮选, 在保证粗精矿品位基本相同的情况下, 工业试验产品用量较大, 并且钨精矿回收率降低了对西华山钨矿细泥而言, 回收率降低了见表, 这说明杂质影响了药剂的捕收性能。

苯乙烯麟酸中杂质的性质及排除方法苯乙烯麟酸中不同杂质有不同的成因。研究表明, 杂质的形成与反应条件、原料纯度尤其是含水以及操作工艺等因素有关。若按图的程序提取杂质, 可以发现其中易挥发组分所占比例很大一般为, 主要是水分和盐酸。这种杂质对选矿影响虽不很大, 但对简便的酸碱法含量测定却带来极不利的影响。

若将产品溶解于以上适量的热水中, 可以收集到漂浮在液面上的油溶性杂质, 其含量约为。它使产品的熔点降低, 影响干燥作业, 同时也影响它对某些矿物捕收性能。

在样品溶解状态下趁热过滤, 可以得到一部分灰色或黑色的酸不溶物, 含量约为。该物质能燃烧,并留下残碳, 说明它是一种有机杂质。因为它在酸性介质中不溶, 对选矿影响不会很大, 只能使产品纯度降低。

当样品从水溶液中结晶, 温度降到时, 立即进行抽滤。开始, 滤液明亮,随后便出现黄色发粘的细泡, 抱沫消散后,即成为棕色油状物沉积于抽滤瓶底, 重量约占样品的左右。若温度降到以下,这部分杂质号, 见图失去流动性,包含于样品结晶之中难以分离。将号杂质用大量水煮沸, 即有部分溶解。但经多次换水煮沸, 不溶物的重量便趋

于稳定, 约占号杂质的。溶于沸水的部分冷却后又析出。沸水难溶杂质冷却后具有可塑性, 用碱液或热碱液溶解时,可以得到红棕色的碱性溶液。此液用酸中和后即析出棕色团聚物。剩下碱不溶残余物冷却后为脆性固体。

显然号杂质是一组化学成分未详的混合物, 未详细探讨它对选矿的影响。实验发现, 苯乙烯磷酸样品用倍水溶解煮沸分钟, 这种杂质能自行聚结成胶团。

根据以上所述的性质, 可以将杂质逐一排除。水分和盐酸可用真空加热干燥法除去。油溶性杂质因比重小, 且难溶于水, 可用热水溶解后分出。酸性介质中难溶的号杂质与号杂质可用倍水煮沸过滤除去2。

杂质的脱除方法及产品质量的控制在年苯乙烯磷酸工业试验中发现,由于各种工艺因素相应放大, 原来在实验室中并不严重的杂质问题变得比较突出。一部分进入产品影响其质量, 另一部分则进入溶剂油, 影响其循环使用。随即对此问题进行研究, 试图从合成条件人手找到消除杂质的方法。后来虽然发现了一些产生杂质的原因尤其是原料含水, 但仍然未能完全消除反应过程中的杂质。

在一次试验中, 由于中间产品苯乙烯基二氯氧磷, 溶液未能及时水解而放置过夜, 发现中间产品结晶后, 杂质集中于瓶底。因此注意到杂质在水解前优先溶于中间产品而不是溶剂油的特性。从而推断有的杂质只是在水解以后由于难溶于水, 也难溶于产品才进入溶剂油的。中间产品的比重显然大于溶剂油而小于杂质。

随着溶液温度的降低,中间产品与溶剂油的比重差也逐渐增大, 于是从上层到下层其浓度便按照递增的趋势分布。杂质在中间产品中的分布规律也与之相似。故杂质总是集中在中间产品浓度最大的地方—容器的底部。

观察中间产品溶液放置分层的全过程发现, 在室温的空气中自然降温, 经过分钟以后, 溶液中心温度降到,这时降温缓慢, 开始出现杂质迅速分层的现象。持续分钟, 上部是黄色澄清溶液, 而黑色杂质则集中在下部的一小块地方。第二次用“ 水浴作强制降温, 很快降到了水浴的温度, 持续了分钟, 仍然不出现分层现象。遂改用水浴, 当溶液温度降到补充溶剂油时, 很快出现分层现象。

第三次一开始便用水浴降温, 结果仅分钟便降到, 并立即分层。利用杂质的这种分层特性, 不难制订出控制产品质量的工艺流程见图。显然分层持续时间愈长, 或含杂质部分分出愈多, 都会使中间产品纯度愈高, 水解后产品含量也愈高。但分出量多, 单程回收率会降低。故在满足产品质量的前提下, 应力求缩短分层持续时间和减少杂质部分分出量。

到达一定时间后要立即加热升温到,分出下面的黑色层。上层黄色溶液即可水解得到白色片状的结晶产品。黑色层不能弃去, 经若干次累积以后, 加人适量的溶剂油加热, 按上述程序再进行一次分离处理。结果发现其过程也具有相同的分层规律。从杂质中回收的产品, 苯乙烯磷酸含量仍然很高。

二次分出的黑色层还含有少量的中间产品, 可用大量水或结晶母液进行水解。水解液中产品含量很低, 可分出弃去。浮于上层的少量溶剂油因含杂质, 可分出作为燃料烧掉。含少量产品的水溶液可参加主流程的水解, 使之得到回收。

这样流程最大的优点是不但可以抛弃杂质、控制产品质量, 而且同时也提纯了溶剂油, 以达到长期循环使用的目的。

总结按上述方法制订的工艺流程作模拟生产试验, 其结果见表表明, 所得产品的含量都在以上, 单程回收率在以上。三次投料, 共用苯乙烯克分子克, 理论产量克, 实际产量为克, 平均回收率, 净得杂质克。

苯乙烯麟酸中的杂质对某些矿物的浮选是不利的, 对药剂生产工艺也有影响3。