浮選工藝中浮選藥劑吸附量的測定研究

賀金文，張藝馨，魏以和

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司煉鐵部，河北 唐山 063200）

浮選工藝在選礦行業最常見的工藝，浮選工藝使用的好壞直接關系到選礦廠的效率，而浮選主要靠浮選藥劑在浮選工藝中發揮作用，浮選藥劑的吸附量是體現藥劑是否發揮作用的標志；常用的浮選藥劑包括起泡劑、調整劑、捕收劑、活化劑四大類，通過藥劑的吸附發揮藥劑效果，捕收劑往往是吸附量做大，選擇性最強的藥劑，所以,研究捕收劑在浮選過程中的吸附現象,對探索浮選理論及指導浮選實踐均有重要意義[1]。

1 燃燒法測吸附量

基本原理是：在閉路裝置中，實驗樣品上吸附的捕收劑經管式電阻爐燃燒反應后產生二氧化碳，CO2傳感器記錄閉路裝置CO2的濃度，待燃燒完全，CO2傳感器的讀數穩定（不增加），根據（樣品燃燒完全時）測得的二氧化碳量推算出被吸附的捕收劑的量。

圖1 燃燒反應原理圖

燃燒設備的使用方法：因本套儀器經過多次改裝，（B、E是兩個高溫加熱爐，B、E兩個爐子里面各有一根1.5m長的石英管，B爐子中的石英管用來放催化劑，E爐子中的石英管用來加熱燃燒礦物），所以該儀器的使用方法也要調整，試驗前先將放礦樣的爐子E和放催化劑的爐子B加溫，待E爐升溫至400°，B爐升溫至600°。把待燃的礦樣放入E爐加溫的石英管內（礦樣不進入爐中）。開始排氣：關閉G閥門、打開A和F閥門，通氧氣（即用高純氧氣置換系統中的空氣等），待封閉容器體積中的CO2讀數在CO2傳感顯示器讀數為0時（計算機程序讀數在10以下）。排氣完畢后，再推動E加溫的石英管，使礦樣進入E爐中心位置加溫，開啟空氣蠕動泵D（80轉/分鐘），計算機記錄讀數，因為礦樣是直接進去400高溫E爐中的，所以礦樣完全燃燒和CO2氣體在封閉裝置中分散均勻只需要6到8分鐘時間，使計算機記錄讀數10分鐘（如無異常），可停止記錄，打開E爐加熱的石英管，推動石英管，冷卻礦樣（高溫，注意安全），待礦樣冷卻至60度以下，取出礦樣，將備好的下一份礦樣放入石英管中，排氣，燃燒，記錄。

2 測定捕收劑（油酸鈉）在白云石礦物表面的吸附量。

礦樣的制備：取3g白云石礦物溶于100ml水中，先用PH計監控加酸或堿來調節礦漿PH到所需要的PH，再加入一定量配制好的捕收劑溶液，攪拌吸附2分鐘后，過濾、烘干。

定容燃燒流程：用高精度天平稱取已烘干的吸附有捕收劑（油酸鈉）的礦樣1.000g，放入到已洗凈、烘干的瓷舟中。把該瓷舟放入封閉的高溫加熱爐中（石英管中），開始排氣（即用高純氧氣置換系統中的空氣等）。排氣排到整個裝置檢測不出CO2為止。把待燃礦樣（在石英管中）推入爐中燃燒，待全部燃燒，產生的CO2在封閉的容器中分布均勻后（大概10分鐘），取出已燃的礦樣，準備下次測試。

干凈瓷舟準備：將已用過的瓷舟用蒸餾水清洗，清洗干凈后，先在烘箱中烘干，然后放入耐高溫的瓷碗中，把該瓷碗放到高溫焙燒爐中（600℃）燒2小時。取出冷卻到室溫。裝入干凈的塑料袋中備用。

在各種條件下測定捕收劑油酸鈉在白云石表面的吸附量。取3g白云石礦物溶于100ml水中，用硫酸溶液將礦漿pH調至5.5，加入捕收劑（油酸鈉）溶液（0.5 kg/t），攪拌2分鐘，過濾、烘干，用高精度天平稱取已烘干的吸附有油酸鈉的礦樣0.5000g于烘干的瓷舟中，把裝有礦樣的瓷舟放入封閉的已排氣的高溫爐中燃燒，待礦樣全部燃燒，產生的CO2在封閉的容器中分布均勻后（大概10分鐘），取出已燃的礦樣進行下一條件試驗。用同樣的程序分別測定捕收劑用量為0.5kg/t，0.6kg/t，0.7kg/t，0.8kg/t，0.9kg/t時，油酸在白云石上的吸附量。各試驗條件下測得的二氧化碳讀數示于圖1。

在相同的試驗條件下，隨著捕收劑量的增加，白云石燃燒產生的CO2的量也隨著增加。說明吸附到礦物上的捕收劑（油酸鈉）的量是逐漸增加的。這個結果與浮選試論結果（后述5）是吻合的。

2.1 酸性條件下油酸在白云石上的吸附量

在捕收劑（油酸鈉的量0.8kg/t）條件下，只改變礦漿ph，分別用硫酸溶液調節礦漿ph使其分別等于2；3；4；5；5.5；6；7，測定油酸的吸附量。為減少試驗誤差，改放入瓷舟的礦樣量為1.0000g。各條件下測得的二氧化碳讀數示于圖2、圖3。

圖2 酸性條件下白云石上的吸附量

圖3 酸性條件白云石上的吸附量

通過試驗和數據整理可以從圖表上看出：隨著ph的增大，礦樣燃燒產生的CO2也越來越多，說明油酸在白云石上的吸附量越來越大，約在ph5.5時，達到最大值；再增大ph，燃燒出的CO2的量反而略微減少（吸附量變小）。吸附量在整個酸性條件下隨pH增加有先增后減的趨勢。

2.2 堿性條件下油酸在白云石上的吸附量

用NaOH溶液調節礦漿ph。分別調至礦漿ph等于8；9；10；11。分別加入0.8kg/t油酸鈉。取1.0000g礦樣燒礦整理數據得到如下結果得到圖4。

圖4 堿性條件白云石的吸附量

圖5 堿性條件白云石的吸附量

參照酸性條件下的吸附量的測定結果，在堿性條件下吸附燃燒產生的CO2的含量沒酸性條件的產生的含量多。在ph=8時吸附量較低，在ph=9時吸附量最大，ph在9以后隨著ph的增加，吸附量越來越低。

考察不同堿對油酸吸附的影響，用NaCO3溶液調節礦漿ph。分別將調礦漿ph等于8；9；10；11。加入0.8kg/t油酸鈉。取1.0000g礦樣燒礦整理數據得到如下結果圖5。

用NaCO3溶液調節礦漿ph吸附量測定出來的結果與NaOH溶液調節ph的結果相差不大，都是在ph=9時，吸附量最大，ph在9以后隨著ph的增加，吸附量越來越低。在ph大于9吸附量測定結果浮選結果（后述）是吻合的。

3 捕收劑用量對白云石浮選的影響

本浮選實驗采用100毫升浮選槽取3g干燥的礦樣倒入浮選槽中，加水至滿，開啟浮選機，待礦樣分散均勻，調節礦漿PH（需要的PH），加入一定量的脂肪酸類捕收劑（質量分數0.25%油酸鈉溶液），攪拌2分鐘，充氣，刮泡，刮泡3分鐘，停止試驗，關閉浮選機，將精礦過濾、烘干、稱量.

用硫酸調節PH，調節PH=5.5附近時，改變捕收劑的量得到浮選結果與重量，實驗結果表明：隨著捕收劑用量的增加，浮選出精礦的質量也隨之而增加。與吸附量測定實驗的結果一致。當捕收劑用量在1.2kg/t時，浮選出精礦的產率在90%以上。

如取捕收劑的用量為1或1.2kg/t，變化PH時,在各PH下浮選所得的效果差別不是很明顯。所以取加捕收劑0.8kg/t時，用各種酸、堿性物質來調節礦漿PH，來觀察分析比較各PH下同等質量捕收劑對浮選的影響。

表1 捕收劑用量的影響

3.1 在酸性條件下白云石的浮選效果

用硫酸和鹽酸作為PH調整劑調節礦漿PH，在捕收劑用量為0.8kg/t條件，測得各PH下精礦的浮選效果。

表2 酸性條件下白云石的浮選效果

實驗表明：在酸性條件下，隨著ph的增加，浮選出的精礦越多，ph=5.5附近時，浮選效果最好，可以說明在PH=5.5時，捕收劑的吸附效果最好,吸附量最大;當ph大于5.5時，ph越大浮選效果越差;但是用鹽酸和硫酸調節礦漿PH值的浮選效果還是有差別的，試驗結果表明硫酸調節PH的浮選效果比鹽酸要好。浮選實驗結果和吸附量的測定實驗的結果是一致的。通過浮選實驗和吸附量測定實驗得到：在酸性條件下，白云石表面油酸吸附量越多，浮選效果越好，浮選出的精礦越多。

3.2 堿性條件下白云石浮選效果

在堿性條件下，分別用NaCO3和NaOH作為PH調整劑來調節PH值,得到如下圖的浮選結果。

實驗結果表明：在堿性條件下，隨著PH的增加，浮選出的精礦質量逐漸減少，且最高值也比較低（浮選出精礦的產率在50%以下。），而在酸性條件下浮出的精礦比較多，在酸性PH=5.5附近時，浮選出精礦產率高達74.35，說明白云石礦物易在酸性條件下浮選。在堿性條件下浮選效果沒有酸性條件下好。

4 結論

燃燒法測定捕收劑在礦物表面的吸附量是一種很好的測礦物表面吸附量的方法，該方法是通過將吸附有捕收劑的樣品在適當的溫度下燃燒，然后收集所產生的氣體中的二氧化碳的含量，從產生的二氧化碳的量推算出樣品吸附的捕收劑的含量。這種方法簡單、易行，對浮選藥劑的吸附研究具有很重要的的價值。

通過浮選實驗和燃燒法測吸附量的實驗表明：脂肪酸類捕收劑油酸鈉在白云石礦物表面的吸附量越大，浮選效果越好，浮出的精礦的量也越多。白云石礦物在PH（硫酸或鹽酸做PH調整劑）等于5.5時，吸附吸附量最大，浮選效果最好。在酸性和堿性條件下吸附量都浮選效果有明顯的對應關系。