[科普中国]-氧化石蜡皂

性质

红褐色，膏状物或粉状物溶于水，主要用有色金属矿和黑色金属矿及非金属矿做为捕收剂、起泡剂使用，适用于磷矿（火山岩、胶磷矿）、钨矿（黒钨、白钨）、萤石矿、锂辉石矿、辉钼石矿、赤铁矿、铝土矿等。还可用做混凝土发泡剂使用。

氧化石蜡皂因含有长链脂肪酸，能与多种矿物金属表面生成络合物，可大幅度提高矿表面的疏水性，同时也兼备起泡性，因而能取代多种脂肪酸皂类的阴离子捕收剂，用于多种矿产品的浮选工艺。

氧化石蜡皂的生产主要化学反应式为：RH+O2→RCOOH

一部分为：RH+O2→RCHOHCOOH及RCHO等，就是说石油腊经氧化作用生成脂肪酸，其中一部分可生产成羟基脂酸酸及脂肪酸酮、醛等。在反应过程中，石油腊的长链会断裂变短。

主要生产条件1.氧化：开始用较高的温度进行激发，并加入一定量的、促进反应，然后在150℃下通空气，至酸值达一定值时为止，（例如酸值到70左右）产率可在95%左右。
2.皂化分离：将氧化石腊皂的溶液打入皂化釜中，加入，温度90-95℃，皂化后，加入稀释、分离、得出第一不皂化物（上层），产率约为25-30%，主要成份是醛、酮及未反应的腊。
3.气化分离：将皂液置于气化炉中（可用管式炉），温度为360℃-400℃，分出每二不皂化物，产率为20%左右，主要成份是醇类，最后得到较为纯的氧化石蜡皂）。

生产工艺特点原料的选择(1)直链烷烃的碳链长度分布

一般说来，作为捕收剂的脂肪酸，碳链越长捕收能力越强，反之则弱。但过长的碳链会使它的水溶性降低，容易形成胶束，而使活性尽失，大量的实践表明，最适宜选矿的碳链长度为16～18个碳原子，但如果考虑到磨矿时的不平均性(在实际生产上，球磨机的工作结果，不可能把所有的矿物都磨成同一尺寸粘度的颗粒)氧化石蜡皂分子碳链分布应更宽一些，所以在选择原料时，40℃的皂蜡与蜡下油的混合物为首选，这不仅适应选矿要求，且还会降低原料成本。

(2)含油量的控制

对于石蜡来说，含油量的概念，一般是指正构烷烃以外的成份。在炼油厂，石蜡的生产一般有发汗、压榨和溶剂脱除等方法。但无论哪种方法，都不可避免的将一些非蜡成份残留其中，这些物质对石蜡氧化反应影响随着含量的增加而增大，对于合成脂肪酸来说，含油量越低的原料，氧化时间越短，成品酸的收率越高，而对于氧化石蜡皂而言，虽然氧化过程要受到一些影响，但考虑到产品应用特性这些所谓有”油”，在氧化反应过程中分子上也会有一些含氧官能团生成。在选矿过程中，这些含氧化合物会起到一些提高选矿速度，增强药剂的协同效应等积极作用。因此在氧化石蜡皂的生产上，原料的”含油量”指标应该控制在一个合理的范围内，根据实践，一般为10%~20%较好。

反应工艺条件(1)反应温度

在整个石蜡氧化的过程中，反应温度决定氧化产品质量。一般而言，石蜡的氧化反应在110-170℃都能进行。但由于产品目的不同，可选择不同的温度范围。对于合成脂肪酸的生产，要求产品中最大可能都是一元正构酸，所以温度控制低些，在实际生产中反应温度为120～130℃；作为选矿用的氧化石蜡皂，羟基酸或其它带含氧官能团的羧酸，会提高选矿性能，所以应该提高反应温度使反应朝着这一方向进行，实践中把正常氧化反应温度控制在140～145℃，收到了很好效果。

(2)风量

在石蜡的氧化反应中，氧气量决定氧化反应进行的先决条件。在工业上，用纯氧氧化，从成本角度考虑是不可行的，一般都利用空气直接氧化。在已固定的反应器中，通入空气量的大小会直接影响反应的进行速度和最终产品质量、空气量越大，反应速度越快，形成羟基酸的机会增多，对于氧化石蜡皂的生产是有利的，但空气中氧气的含量仅为21%左右，大部分是氮气等惰性气体(对氧化反应而言)，这些气体从液相中通过，会有一个“气提”效应，即带出一些石蜡分子，如果是在较高温度下生产，这种损失是明显的，所以风量的确定要综合考虑。

(3)催化剂

石蜡氧化反应的开始阶段是困难的，需要链引发过程(生产上一般称作“激发”)，如果是在较高温度(180℃)下，这种激发自行发生，但这需要大量的热能，在实际生产中难以达到，若想在较低的温度下“激发”，使石蜡碳链，首先形成自由基，这就要借助催化剂，目前，大多数氧化石蜡皂的生产厂家均采用高锰酸钾做催化剂，加入量为0.2%~0.3%。

(4)终点酸价

在工业生产上，石蜡氧化深度一般用终点酸价来表述，酸价越高，氧化的越深，在碳链上形成含氧官能团的机会也越多，对于合成脂肪酸的生产是不利的，但却适合氧化石蜡皂的产品特性。当然这种多官困的直链脂肪酸在氧化石蜡皂的应用上并非主流成份，起主要捕收作用的还是不同分子量的正构羧酸，这种多官能团的提法是基于与合成脂肪酸产品性能的对比而言。

氧化石蜡的皂化终点酸价为70的氧化蜡其中单酸的含量仅为30%～35%，酸值为90的氧化蜡羧酸含量也不大于50%，还含有大量的未反应的石蜡和一些中性氧化物，生产上通过皂化把它们分离开来。

产品的热处理与合成脂肪酸生产类似，氧化石蜡皂的生产也需在管式炉中完成热处理过程，但目的有所不同，脂肪酸生产的热处理是通过高温、高压的闪蒸作用，将非酸组分最大可能分离出去，以提高单酸纯度，而氧化石蜡皂热处理的目的是深度皂化，将酯类物质进一步皂化成脂肪酸盐。事实上，闪蒸出去的某些物质在选矿上是积极作用的。氧化蜡经过皂化分层后，大部分未反应的石蜡已被分离出，此时的分离主要是有一些中性氧化物，前已多次提及，这些物质对选矿是有用的2。

用途主要用于有色金属和黑色金属氧化矿做浮选药剂。对有色金属和氧化矿具有优良的浮选性能和捕收性能,兼有起跑性,易溶于水,有较强洗涤能力,无毒,并有较好的生物降解性。是目前浮选白钨矿使用面最广的产品之一,习惯名称为氧化石蜡皂或731浮选药剂,价格低廉,使用较为方便。

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