抑制劑對(duì)紅柱石與粉石英浮選分離效果研究

周海玲 劉永勝 梁爽

【摘 要】 文章以油酸鈉作為捕收劑，研究了磷酸氫二鈉、檸檬酸和硅酸鈉等抑制劑對(duì)紅柱石和粉石英浮選分離效果的影響。結(jié)果表明：以油酸鈉為捕收劑時(shí)，最佳的浮選條件為油酸鈉濃度為3.3×10-3mol/L，pH=8.5，磷酸氫二鈉濃度為4.7×10-3mol/L，兩種礦物的浮選回收率差可達(dá)到最大值，為47.86%。紅外光譜分析表明，油酸鈉對(duì)紅柱石有物理、化學(xué)兩種吸附，對(duì)粉石英僅有物理吸附，因而對(duì)紅柱石捕收能力更強(qiáng)，抑制劑磷酸氫二鈉對(duì)粉石英表面起解吸作用，能有效地分離抑制粉石英起浮，從而實(shí)現(xiàn)兩者的分離。

【關(guān)鍵詞】 紅柱石;粉石英;油酸鈉;抑制劑

【中圖分類號(hào)】 TD923 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A

【文章編號(hào)】 2096-4102（2020）01-0100-03 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

目前，粉石英的提純方法有磁選、酸浸絡(luò)合、浮選等方法，粉石英和紅柱石都屬于硅酸鹽礦物，無磁性，硅氧四面體在粉石英中呈架狀結(jié)構(gòu)，而在紅柱石中為島狀結(jié)構(gòu)，二者在性質(zhì)方面較為接近，因而浮選是紅柱石與粉石英分離的唯一有效途徑。已有采用陰離子捕收劑油酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉等進(jìn)行二者的浮選分離。周海玲等研究表明：十六烷基三甲基溴化銨作為浮選劑時(shí)，硅酸鹽礦物比鋁硅礦物有更好的可浮性，無法實(shí)現(xiàn)彼此之間的浮選分離。檀杰等研究確定油酸鈉的濃度為3.33×10-3mol/L，PH=8.5為兩種礦物的最佳浮選條件。在此研究基礎(chǔ)上，本文選取油酸鈉進(jìn)行浮選實(shí)驗(yàn)，并且采用高效的調(diào)整劑硅酸鈉、檸檬酸、磷酸氫二鈉來抑制硅酸鹽礦物或活化鋁硅礦物的浮選。

1試樣及試驗(yàn)方法

測(cè)定紅柱石和粉石英浮選回收率所使用的紅柱石精礦來自河南省安陽市，其純度為95.00%以上，粉石英精礦來自廣西省，其純度達(dá)到99.90%。所用油酸鈉、檸檬酸、硅酸鈉、磷酸氫二鈉均為分析純?cè)噭?/p>

1.1單礦物浮選試驗(yàn)

浮選試驗(yàn)是在XFG型掛槽浮選機(jī)上進(jìn)行的，主軸轉(zhuǎn)速為1860r/min。浮選試驗(yàn)時(shí)，每次稱取2.0g礦物放入40ml浮選槽中，加入30ml一次蒸餾水，調(diào)漿1min后，加入一定濃度的捕收劑，攪拌3min，再用合適濃度的HCl或氨水溶液調(diào)節(jié)pH值，攪拌1min后開始浮選刮泡，浮選時(shí)間為5min。浮選結(jié)束后，將泡沫產(chǎn)品和槽內(nèi)產(chǎn)品分別過濾、烘干、稱重，以計(jì)算其浮選回收率。

1.2紅外光譜測(cè)試

試樣在FTIR-750型傅里葉變換紅外光譜分析儀上測(cè)定，波數(shù)范圍為400-4000cm-1。

2結(jié)果分析與討論

2.1不同的抑制劑對(duì)礦物浮選回收率的影響

抑制劑對(duì)礦物的主要作用表現(xiàn)為：①在礦物表面形成親水性化合物薄膜、離子吸附膜或親水性膠粒;②解析礦物表面的捕收劑;③增加或減少礦物表面的捕收劑活性位;④改變礦漿的離子、分子組成等。

本文研究抑制劑（檸檬酸、硅酸鈉、磷酸氫二鈉）對(duì)單礦物浮選行為的影響，為硅酸鹽礦物（粉石英）反浮選脫除紅柱石的高效調(diào)整劑的選擇及浮選工藝條件提供了理論依據(jù)。

圖1給出了油酸鈉作捕收劑，其濃度為3.3×10-3mol/L，pH=8.5時(shí)，抑制劑—檸檬酸濃度對(duì)礦物浮選回收率的影響。

由圖1可知，隨著檸檬酸濃度的增加，紅柱石的浮選回收率變化不大，都大于60%;而粉石英的回收率卻有一定程度的降低，由32.00%降低到15.77%。在實(shí)驗(yàn)的檸檬酸濃度范圍內(nèi)，當(dāng)濃度為1.39×10-3mol/L時(shí)，紅柱石與粉石英的浮選回收率差最大，為46.14%，可以有效地實(shí)現(xiàn)礦物的浮選分離。檸檬酸抑制粉石英的主要原理是促使吸附在石英表面的Fe3+和Al3+離子溶解，降低陰離子捕收劑油酸鈉的吸附活性點(diǎn)，從而降低粉石英的浮選回收率。

圖2給出了油酸鈉作捕收劑，其濃度為3.3×10-3mol/L，pH=8.5時(shí)，抑制劑—硅酸鈉濃度對(duì)礦物浮選回收率的影響。

由圖2可知，隨著硅酸鈉濃度的增加，紅柱石與粉石英的回收率基本呈下降的趨勢(shì)。對(duì)粉石英而言，當(dāng)硅酸鈉濃度大于2.7×10-3mol/L時(shí)，其回收率基本保持不變。當(dāng)硅酸鈉濃度為2.7×10-3mol/L時(shí)，紅柱石與粉石英的浮選回收率差最大，為42.94%。硅酸鈉對(duì)紅柱石的抑制效果更為明顯，不利于紅柱石與石英的浮選分離。

圖2給出了油酸鈉作捕收劑，其濃度為

3.3×10-3mol/L，pH=8.5時(shí)，抑制劑—磷酸氫二鈉濃度對(duì)礦物浮選回收率的影響。

由圖3可知，隨著磷酸氫二鈉濃度的增加，紅柱石與粉石英的浮選回收率均有不同程度的降低。隨著抑制劑濃度的增加，紅柱石浮選回收率基本維持在60%以上;而粉石英的回收率下降較為明顯。當(dāng)抑制劑濃度為4.7×10-3mol/L時(shí)，這兩種礦物的浮選回收率差最大，為47.86%。因此，選擇油酸鈉作捕收劑時(shí)，磷酸氫二鈉也是紅柱石與粉石英浮選時(shí)的一種良好的抑制劑，其最佳濃度為4.7×10-3mol/L。

有文獻(xiàn)研究，CTAB作捕收劑時(shí)，無論是使用硅酸鈉，還是磷酸氫二鈉作為抑制劑，均不能實(shí)現(xiàn)紅柱石與粉石英的浮選分離。綜上所述，最佳浮選條件為油酸鈉，濃度為3.3×10-3mol/L，pH為8.5，抑制劑選擇磷酸氫二鈉，濃度為4.7×10-3mol/L。

2.2浮選劑與硅酸鹽礦物作用的紅外光譜分析

2.2.1浮選劑與紅柱石作用的紅外光譜分析

圖4中：（a）：紅柱石;（b）：紅柱石+油酸鈉;（c）： 紅柱石+油酸鈉+檸檬酸;（d）：紅柱石+油酸鈉+磷酸氫二鈉;（e）：紅柱石+油酸鈉+硅酸鈉。

圖4為紅柱石以油酸鈉為捕收劑，加入各種抑制劑作用的紅外光譜。由圖可知，紅柱石在500～1100cm-1波段有強(qiáng)烈的吸收帶，根據(jù)紅柱石結(jié)構(gòu)，900～1100cm-1段（927cm-1、1003cm-1）的吸收帶應(yīng)歸于硅氧四面體的對(duì)稱和非對(duì)稱振動(dòng)，在500～800cm-1寬度上的強(qiáng)烈吸收譜群（689cm-1、775cm-1）則可能是由于硅氧四面體變形振動(dòng)和鋁氧八面體振動(dòng)所致。紅柱石與油酸鈉作用前后，紅柱石本身的Si-O鍵伸縮振動(dòng)（927cm-1、1003cm-1）和Al-O鍵伸縮振動(dòng)的特征峰（689cm-1、775cm-1）發(fā)生了明顯的變化，這說明油酸鈉在紅柱石表面發(fā)生了吸附，吸附方式為物理和化學(xué)吸附。選擇檸檬酸、磷酸氫二鈉和硅酸鈉作為抑制劑后，紅柱石的紅外光譜圖沒有發(fā)生明顯的變化，只是有些吸收峰的強(qiáng)度有一些變化，說明了檸檬酸、磷酸氫二鈉、硅酸鈉沒有改變紅柱石表面的吸附性質(zhì)，仍然為物理與化學(xué)吸附。這也說明抑制劑對(duì)紅柱石的抑制效果不明顯，對(duì)紅柱石的可浮性影響不大。這與研究抑制劑對(duì)紅柱石浮選回收率影響的結(jié)果一致。

2.2.2浮選劑與粉石英作用的紅外光譜分析

圖5中（a）：粉石英;（b）：粉石英+油酸鈉;（c）：粉石英+油酸鈉+檸檬酸;（d）：粉石英+油酸鈉+磷酸氫二鈉;（e）：粉石英+油酸鈉+硅酸鈉

圖5為粉石英與各種抑制劑作用前后的紅外光譜圖。由圖可知，油酸鈉在粉石英表面的吸附，導(dǎo)致圖5中（b）與粉石英的紅外光譜（694cm-1、776cm-1、1046cm-1）不一致;但以油酸鈉為捕收劑，加入檸檬酸、磷酸氫二鈉和硅酸鈉抑制劑后，500～1100cm-1范圍內(nèi)的特征峰與粉石英原料的極為相近，基本沒有變化。說明抑制劑的加入，對(duì)粉石英表面的活性具有很強(qiáng)的抑制作用，使油酸鈉從粉石英表面脫除，因此油酸鈉在粉石英表面的吸附為物理吸附。抑制劑的加入，在粉石英表面起解析作用，直接抑制粉石英的起浮，這與抑制劑對(duì)粉石英浮選回收率影響的結(jié)果一致。

3結(jié)論

（1）選擇油酸鈉作為捕收劑，研究不同抑制劑對(duì)紅柱石與粉石英回收率的影響。結(jié)果表明，最佳浮選條件為油酸鈉濃度為3.3×10-3mol/L，pH=8.5，磷酸氫二鈉濃度為1.7×10-3mol/L時(shí)，兩種礦物的浮選回收率差可達(dá)到最大值，為47.86%，能實(shí)現(xiàn)二者的分離。

（2）通過浮選產(chǎn)物的紅外光譜分析，研究了用油酸鈉作陰離子捕收劑與礦物的反浮選分離機(jī)理，確定油酸鈉對(duì)紅柱石有物理和化學(xué)吸附，對(duì)粉石英的作用為物理吸附，抑制劑磷酸氫二鈉對(duì)粉石英表面起解吸作用，因此能有效分離抑制粉石英起浮，從而實(shí)現(xiàn)兩者的分離。

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