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混合捕收剂的应用及作用 起泡剂 浮选剂

时间:2021-4-26 9:56:59  信息来源:本站原创   点击:0

目前锂辉石浮选生产实践中多采用高碱不脱泥法,大大简化了浮选工艺,得到广泛推广和应用,此工艺中浮选药剂的选择性至关重要,因此锂辉石矿浮选捕收剂的研发和应用仍是众多研究者关注的焦点。由于锂辉石矿石品位较低,且锂辉石与脉石矿物表面性质相近,采用单一捕收剂,如油酸、环烷酸和氧化石蜡皂等难以实现锂辉石与脉石矿物的选择性分离。何建璋等采用新型螯合捕收剂YZB-17,较氧化石蜡皂对锂辉石及绿柱石浮选分离的捕收能力和选择性更强,浮选指标明显提高。王毓华采用油酸和螯合捕收剂组合使用替代氧化石蜡皂,提高了锂辉石与长石和石英之间的分选性,但螯合捕收剂普遍价格昂贵,导致生产成本升高。刘若华等采用油酸钠与脂肪酸甲酯磺酸钠、油酸钠和十二烷基琥珀酰胺这两种组合捕收剂浮选锂辉石,利用其表面的不均匀性及不同活性质点间的差异,对于锂辉石浮选均获得了较单一捕收剂更好的效果,增强了药剂的捕收性能。已有研究表明,采用组合捕收剂,既能发挥药剂之间的协同作用,又可降低药剂的用量。

然而,关于锂辉石矿浮选捕收剂研究的报道主要集中于提高捕收剂的捕收能力,以及锂辉石实际矿浮选应用等方面。在同时提高捕收剂的选择性和捕收能力,查明组合药剂与矿物间的作用机理等方面仍有待深入探讨。为此,本文考察了十二烷基磺酸钠等多种不同类型捕收剂对锂辉石等矿物浮选行为及实际矿石浮选指标的影响,发现油酸与十二胺的组合捕收剂在单矿物及实际矿浮选试验中体现出较优的综合性能。进而结合Zeta电位、红外光谱分析、吸附量测试和Materials Studio6.0分子动力学模拟,探讨了混合捕收剂的作用机理。

(一) 试验原料

锂辉石、石英和长石纯矿物取自新疆可可托海稀有金属矿,块矿经手选、破碎、陶瓷球磨机磨至粒级为<0.104 mm。对得到的细粒产品经磁选除铁后,再通过筛分分级得到0.038~0.104 mm和<0.038 mm粒级产品,分别用于浮选试验及分析检测。两种粒级的锂辉石、石英和长石单矿物样品的物质组成和表面性质相同,其中,0.038~0.104 mm粒级样品的化学全元素分析及锂辉石矿样X射线衍射分析结果分别见表1和图1。结果表明,试验矿样纯度均达到95%以上,满足单矿物试验的要求。

(二)  试剂和实验仪器

试验所用HCl、NaOH、Na2CO3、CaCl2、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠均为分析纯、油酸(油酸与氢氧化钠按摩尔比1:1皂化后使用)、731、环烷酸皂为工业品,油酸与十二胺的混合捕收剂(以下简称“混合捕收剂”)按二者摩尔比10:1在实验室自行配制。单矿物浮选试验及药剂作用机理研究所用水均为去离子水(电阻率为18.2 MΩ·cm),实际矿石浮选试验用水为长沙生活用自来水。

仪器设备包括:PHS-3C型精密pH计、JB50-D型磁力搅拌器、JY2002型电子天平、XFD挂槽式浮选机、740-FTIR型红外光谱仪、JS94H型微电泳仪、TOC-L CPH/CN型总有机碳分析仪、Smart-Q15型去离子纯水机。

(三)试验方法

1  浮选试验

单矿物浮选试验在XFG挂槽浮选机上进行,主轴转速为1890 r/min。每次称取3.0 g单矿物放入40 mL浮选槽中,加入适量去离子水,调浆2 min,再用HCl或NaOH调节pH值2 min后,加入捕收剂,随后搅拌2 min、浮选3 min后,将泡沫产品和槽内产品过滤、烘干、称量并计算矿物回收率。

实际矿石浮选试验每次称取矿样500 g,在球磨机中加入1000 g/t碳酸钠,将矿样磨至细度为 0.074 mm粒级占70%,在浮选槽容积为1.5 L的XFG挂槽式浮选机中,添加氢氧化钠1200 g/t,搅拌20 min;添加40 g/t CaCl2并搅拌3 min;再添加一定用量的捕收剂,搅拌5 min后充气浮选,得到的泡沫产品和槽内产品分别过滤、烘干、称量,制样送化验分析Li2O品位,并计算各产品产率及Li2O回收率。

2  Zeta电位测试

用玛瑙研钵将矿样磨至粒径5 μm以下后进行Zeta电位测试。每次称取矿样20 mg置于100 mL烧杯中,加入40 mL去离子水,用HCl或NaOH溶液调节矿浆pH值,加入一定浓度捕收剂,用磁力搅拌器搅拌10 min,静置5 min后,测定并记录此时矿浆pH值。之后抽取上层清液注入电泳池,在JS94H型微电泳仪上进行ζ电位测定,每个样品测量三次,取其平均值。

3  吸附量测试

每次取矿样3 g放入40 mL挂槽式浮选机中,加入适量去离子水,用HCl或NaOH溶液调节矿浆pH值,加入一定量已知浓度的捕收剂,再加水至40 mL。搅拌2 min后,将矿浆转移至塑料试管,放入高速离心机(6000 r/min,20 min)离心分离15 min后,抽取上层清液,用总有机碳分析仪(TOC)测有机碳的浓度c。采用式(1)计算捕收剂的吸附量。

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