菱镁矿、白云石和方解石的浮选第一性原理研究

为了更好地实现菱镁矿的浮选脱钙，基于密度泛函理论，通过Materials Studio（MS）软件模拟优化了菱镁矿、白云石和方解石的晶体结构、解理面、与常见浮选药剂的作用模型，计算了这3种矿物的能带结构、态密度、表面能、与常见浮选药剂的前线轨道以及相互作用能等参数，从微观角度研究了钙镁碳酸盐矿物的浮选机理。理论研究表明：菱镁矿、白云石和方解石均为绝缘体，六偏磷酸钠和水玻璃比油酸钠和十二胺更容易与这3种矿物结合；菱镁矿{104}、白云石{110}、方解石{104}是这3种矿物的完全解理面；这3种矿物的钙镁离子与油酸钠的羰基氧发生了化学吸附，与十二胺是物理吸附，N-H…O氢键起了重要作用；推测出十二胺对钙镁碳酸盐矿物浮选有一定的选择性。第一性原理的推测结果基本得到了纯矿物浮选试验的验证，因此，第一性原理对浮选分离药剂的选择和机理研究有一定的指导意义。     

油酸钠或十二胺体系中菱镁矿及其伴生矿物的浮选特性

为了给低品级菱镁矿矿石的选矿提纯提供参考,通过单矿物浮选试验考察了捕收剂油酸钠和十二胺用量、矿浆pH以及调整剂六偏磷酸钠和水玻璃对菱镁矿及其伴生矿物白云石、蛇纹石、滑石、石英可浮性的影响。根据试验结果,指出可以采取先在自然pH条件下通过十二胺反浮选除去石英、滑石和部分白云石,再在pH=11并添加适量六偏磷酸钠条件下通过油酸钠正浮选将菱镁矿与蛇纹石和剩余白云石分离的方法来有效降低菱镁矿矿石中杂质伴生矿物的含量。     

聚天冬氨酸对菱镁矿与白云石可浮性的影响

以油酸钠为捕收剂,在碱性条件下考察调整剂聚天冬氨酸(PASP)对菱镁矿与白云石可浮性的影响;通过接触角测量、红外光谱、XPS分析以及吸附量测试分析了聚天冬氨酸在两种矿物表面的作用机理。单矿物可浮性试验表明,油酸钠用量为160 mg/L、pH=11的条件下,PASP用量3 mg/L可以使菱镁矿与白云石之间获得80.78百分点的显著单矿物浮选差;在人工混合矿浮选试验中,发现PASP可以选择性抑制白云石实现菱镁矿与白云石的分离。接触角测量结果表明,PASP显著降低了白云石的接触角,增强了白云石的亲水性。红外光谱分析发现,PASP在白云石表面发生化学吸附,阻碍了油酸钠对白云石的捕收,但由于PASP在菱镁矿表面的吸附很弱,对菱镁矿的可浮性基本没有影响。XPS分析表明,PASP更容易吸附在白云石表面的Ca位点。吸附量测试结果显示,PASP能显著降低油酸钠在白云石表面的吸附量,而对油酸钠在菱镁矿表面的吸附影响较小。因此,聚天冬氨酸是一种对白云石选择性作用较强的调整剂,可以实现菱镁矿与白云石的浮选分离。     

几种金属阳离子对方解石与菱镁矿浮选的影响

金属阳离子对盐类矿物浮选具有重要影响。通过浮选试验和动电位测试,研究了油酸钠浮选体系中五种金属阳离子(Fe2+、Fe3+、Cu2+、Ca2+和Mg2+)对常见碳酸盐矿物方解石和菱镁矿浮选行为的影响。动电位测试结果表明,五种金属离子都在方解石和菱镁矿表面发生了吸附,但其对方解石和菱镁矿浮选行为的影响不同:Fe2+、Fe3+对方解石和菱镁矿具有明显抑制作用,Cu2+、Ca2+和Mg2+对菱镁矿有一定活化作用,Mg2+抑制了方解石浮选,而Cu2+和Ca2+对方解石浮选影响较小。     

水质对十二酸浮选分离菱镁矿与白云石的影响研究

为了给低品位级菱镁矿石的选矿提纯提供参考,在去离子水和自来水浮选环境中考察了十二酸用量及钙镁离子对菱镁矿及白云石纯矿物浮选的影响。根据结果可知,在去离子水介质中,十二酸在一定浓度下可实现菱镁矿与白云石的分离;钙镁离子对菱镁矿与白云石的浮选分离有较大影响。     

金属离子对菱镁矿浮选体系的影响研究进展

在菱镁矿浮选体系中,金属离子对矿石中碳酸盐矿物和含硅矿物的可浮性会产生较大影响。综述了金属离子对菱镁矿石中的碳酸盐矿物如菱镁矿、白云石和方解石,含硅矿物如石英、滑石和蛇纹石的可浮性影响,分析了金属离子对碳酸盐矿物和含硅矿物可浮性的影响机理。金属离子能够通过多种物理化学吸附方式改变矿物的部分表面性质,进而影响矿物的可浮性。为消除金属离子对菱镁矿浮选体系产生的不利影响,通常采取添加适当调整剂和设计新型高效浮选药剂等方法来实现。     

金属离子对菱镁矿浮选体系的影响研究进展

在菱镁矿浮选体系中，金属离子对矿石中碳酸盐矿物和含硅矿物的可浮性会产生较大影响。综述了金属离子对菱镁矿石中的碳酸盐矿物如菱镁矿、白云石和方解石，含硅矿物如石英、滑石和蛇纹石的可浮性影响，分析了金属离子对碳酸盐矿物和含硅矿物可浮性的影响机理。金属离子能够通过多种物理化学吸附方式改变矿物的部分表面性质，进而影响矿物的可浮性。为消除金属离子对菱镁矿浮选体系产生的不利影响，通常采取添加适当调整剂和设计新型高效浮选药剂等方法来实现。     

菱镁矿浮选体系中Fe3+对白云石的选择性活化及机理分析

通过单矿物浮选实验,研究了在十二胺浮选体系中菱镁矿、白云石的浮选行为及调整剂Fe3+对两种矿物可浮性的影响。依据傅里叶红外光谱（FTIR）、接触角测试研究了Fe3+的作用机理。浮选实验结果表明:十二胺体系中,在矿浆自然pH值条件下,白云石的可浮性优于菱镁矿,菱镁矿与白云石具有一定的浮游差,添加少量的Fe3+显著提升了两种矿物的浮游差。红外光谱测试结果表明:十二胺在白云石、菱镁矿表面的吸附主要是静电吸附,白云石-CH₃和-CH₂的对称和不对称拉伸振动的峰值增大。接触角测试结果表明:少量Fe3+的加入使得白云石接触角明显增大,疏水性增强,对菱镁矿可浮性影响不大,起到了选择性活化白云石的作用。      

木质素磺酸钠在磷矿正浮选脱镁中的应用及其机理研究

磷矿是不可再生的战略性矿产资源,在国民经济中具有重要的作用。我国磷矿资源储量位居全球第二,但平均品位仅有17%,且钙镁碳酸盐杂质含量高,分选难度大。本研究测试了一种高效的白云石抑制剂木质素磺酸钠对白云石、磷灰石单矿物和人工混合矿浮选行为的影响,并通过Zeta电位和XPS等分析测试手段研究其作用机理。试验结果表明,木质素磺酸钠可以有效地抑制白云石,而几乎不影响磷灰石的浮选;Zeta电位测试结果表明木质素磺酸钠能够阻碍油酸钠在白云石表面吸附,而几乎不影响油酸钠在磷灰石表面吸附;XPS测试结果表明木质素磺酸钠以化学吸附的形式作用在白云石钙、镁位点,而在磷灰石表面以O-H…F氢键形式进行吸附,因此油酸钠能够取代磷灰石表面的木质素磺酸钠而不影响木质素磺酸钠在白云石表面吸附。木质素磺酸钠作为一种易溶于水、选择性好、低毒环保的白云石抑制剂,对于实现磷矿正浮选脱镁具有重要的意义。     

新型绿色浮选体系中菱锰矿与碳酸盐脉石矿物的浮选行为研究

以菱锰矿与碳酸盐脉石矿物白云石、方解石和菱铁矿为研究对象,通过浮选试验和Zeta电位、FTIR和XPS分析,系统研究了在新型绿色浮选药剂体系中矿浆p H值与药剂用量对4种碳酸盐矿物浮选行为的影响和界面作用机理。结果表明,捕收剂ZJS与抑制剂JBS可以发挥协同作用,是菱锰矿与碳酸盐脉石矿物反浮选分离的最佳组合药剂;在ZJS用量为60 mg/L、JBS用量为20 mg/L时,菱锰矿的浮选回收率仅为10%,白云石的浮选回收率大于40%,方解石和菱铁矿的浮选回收率均超过55%。Zeta电位、FTIR和XPS分析结果表明,在ZJS捕收剂浮选体系中,抑制剂JBS均以物理吸附方式作用于4种碳酸盐矿物界面,且JBS在菱锰矿界面的吸附能力强于其他碳酸盐脉石矿物,使菱锰矿亲水性增强,有利用反浮选分离;该新型浮选体系有望实现中高品位碳酸锰矿石中部分钙、镁、铁碳酸盐的脱出,为碳酸锰矿石进一步提质、降杂提供依据。     

调整剂对隐晶质菱镁矿与白云石分离的影响

采用油酸钠作捕收剂进行了选择分离隐晶质菱镁矿和白云石的浮选试验研究 ,考察了水玻璃、六偏磷酸钠、氟硅酸钠等调整剂对钙镁分离的影响 ,并用人工混合的菱镁矿—白云石矿样进行了浮选试验。     

菱镁矿浮选特性研究

通过对菱镁矿单矿物动电位的测试以及单矿物的浮选试验,研究了在油酸钠或十二胺体系下六偏磷酸钠、水玻璃以及多种金属离子对菱镁矿单矿物可浮性的影响.结果表明,在油酸钠或十二胺体系中,六偏磷酸钠、水玻璃对菱镁矿具有一定抑制作用,在弱碱性条件下水玻璃抑制作用强,随着pH值升高,抑制作用减弱;金属阳离子使菱镁矿等电点向碱性方向移动,三价离子大幅度提高ξ-电位,在油酸钠或十二胺体系中,金属离子的添加在一定程度上均降低菱镁矿的回收率.     

抑制剂PBTCA对菱镁矿与白云石浮选分离的影响

菱镁矿与其主要伴生矿物白云石具有相似的晶体结构和表面性质,导致二者在常规浮选体系中难于有效分离。采用新型螯合抑制剂2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷(PBTCA)对菱镁矿和白云石进行单矿物和人工混合矿浮选研究,并通过动电位、接触角、红外光谱等检测手段对其选择性作用机理进行分析讨论。结果表明,油酸钠捕收剂体系PBTCA对白云石浮选具有较强的抑制作用,而对菱镁矿浮选的影响较小。在油酸钠用量80 mg/L、PBTCA用量40 mg/L、矿浆p H=9.3时,得到的混合矿浮选精矿MgO品位为46.95%、MgO回收率为82.21%,菱镁矿与白云石可实现有效分离。检测分析结果表明,PBTCA通过化学作用与油酸钠在白云石表面发生竞争吸附,显著降低了白云石表面的疏水性,对白云石表现出较强的抑制作用,从而实现菱镁矿与白云石的浮选分离。     

油酸钠体系中菱镁矿-白云石浮选试验研究

试验取用纯度均高于95%的菱镁矿和白云石进行破碎、筛分和磨矿流程,使-0.074 mm矿物粒度含量为80%左右。在油酸钠浮选体系中,经单矿物和混合矿物浮选试验,结果表明:菱镁矿和白云石可浮性极为相似,单矿物浮选,油酸钠用量为170 mg/L时,菱镁矿精矿产率最高为90%,白云石精矿产率最高为88%。加入Na OH调节pH值为碱性,进行混合矿物分离浮选试验,效果明显。菱镁矿和白云石的浮选分离临界pH值为11.0,此时菱镁矿精矿产率最高为82%,白云石精矿产率最低为48%。     

烷基硫酸盐捕收剂对菱镁矿和白云石的浮选性能研究

白云石是低品质菱镁矿中主要的含钙杂质，但是白云石与菱镁矿的晶体结构相似、组成相近，导致钙镁矿物浮选分离困难。开发新型高效脱钙捕收剂是提高白云石与菱镁矿分离效率的主要手段。基于此，探索性地将十二烷基硫酸钠(SDS)作为白云石的捕收剂进行钙镁分离，考察了矿浆pH值、SDS浓度以及可溶性离子Ca²⁺、Mg²⁺和Fe³⁺对菱镁矿与白云石浮选性能的影响，结果表明：在SDS浓度为20×10^-5mol/L、矿浆pH值为10时，白云石与菱镁矿有较好的浮选分离效果。Ca²⁺和Mg²⁺对菱镁矿与白云石均有抑制作用，对两种矿的浮选性差异影响较小。Fe³⁺对白云石的抑制作用较小，对菱镁矿的抑制作用较大，有利于两种矿的浮选分离。FTIR与Zeta电位结果表明，SDS在白云石表面的吸附量远远大于在菱镁矿表面的吸附量，且Fe³⁺可以促进SDS在白云石表面的吸附，抑制SDS在菱镁矿表面的吸附，从而增大白云石与菱镁矿间的可浮性差异。     

菱镁矿和白云石的脂肪酸浮选

在试验室进行了纯菱镁矿和白云石两种盐类矿物用油酸钠浮选可浮性的试验研究，借助于专门仪器测得吸附，接触角和ζ－电位后，研究了矿浆ｐＨ值和捕收剂浓度的影响。随后，根据单矿物研究结果进行了两种碳酸盐的人工混合矿的浮选试验，表明分离是有希望的。     

螯合抑制剂BAPTA在菱镁矿与方解石浮选分离中的作用机理

由于菱镁矿和方解石具有相似的晶体结构和化学性质，故通过浮选较难实现二者的有效分离。BAPTA作为一种Ca-选择性螯合剂，被用以改善菱镁矿与方解石的浮选分离。浮选试验结果表明，在油酸钠体系下，BAPTA能选择性地抑制方解石上浮，且在矿浆pH值11.0、BAPTA用量30 mg/L和油酸钠用量100 mg/L的条件下，可较好实现菱镁矿(回收率91.06%)与方解石(回收率7.37%)的浮选分离。利用Zeta电位、FTIR和XPS等检测方法研究了BAPTA的选择抑制机理，结果表明，BAPTA能选择性地与方解石表面的Ca发生反应，吸附并罩盖在方解石表面，阻止油酸钠在方解石表面吸附，消除油酸钠给方解石带来的零电点负移的影响，但BAPTA对菱镁矿表面的Mg作用较小，故对菱镁矿吸附油酸钠的影响较小。      

十二胺体系中金属离子对菱镁矿和白云石浮选行为的影响

随着菱镁矿资源的不断开发利用,高品质菱镁矿资源日益匮乏,低品质菱镁矿的高效开发利用越来越受到人们重视。菱镁矿中的主要脉石矿物为石英和白云石。现阶段,典型的菱镁矿除杂工艺脱硅效果良好,但钙质矿石的脱出仍是难题。鉴于此,为进一步分析反浮选脱硅过程中钙质脉石的脱除效果,探讨了在十二胺体系中,常见金属离子Ca2+、Mg2+、Fe3+对菱镁矿和白云石浮选的影响。单矿物浮选结果表明,十二胺对菱镁矿和白云石具有较好选择性,在矿浆pH值为8.5、十二胺用量为200 g/t时,白云石回收率78.33%、菱镁矿回收率24.68%;Ca2+和Mg2+对菱镁矿和白云石的浮选具有抑制性能,不利于菱镁矿和白云石的浮选分离;而Fe3+对菱镁矿和白云石的浮选具有活化性能,在用量小于200 g/t时,白云石活化效果明显,而菱镁矿回收率基本保持稳定。在Fe3+的用量为60 g/t时,十二胺对菱镁矿和白云石组成的人工混合矿分选性能得到提升,此时精矿中MgO品位可达38.83%,MgO回收率为58.13%,较不添加Fe3+相比,在精矿中MgO品位保持稳定的情况下,使精矿中菱镁矿回收率提高13个百分点。      

组合捕收剂浮选菱锌矿的分子头基尺寸响应

通过单矿物浮选、动电位测试以及荧光探针检测对比研究了不同头基尺寸捕收剂组合油酸钠/十二胺和油酸钠/溴代十六烷基吡啶在菱锌矿表面的吸附特性及其对矿物浮选行为的影响。单一捕收剂体系浮选试验结果表明,3种捕收剂体系下,随着捕收剂浓度增加,矿物浮选回收率均呈现先增加后下降的趋势,油酸钠、溴代十六烷基吡啶、十二胺分别在pH值为5.8、8.4和10.1处达到最大回收率,3种捕收剂对菱锌矿的捕收能力顺序为油酸钠>溴代十六烷基吡啶>十二胺。混合捕收剂体系中,固定油酸钠浓度为2×10^-4 mol/L,加入适量的十二胺可以大幅促进矿物浮选,而加入溴代十六烷基吡啶几乎没有影响。动电位测试结果表明,在pH=6时经2×10^-4 mol/L 油酸钠溶液处理的菱锌矿表面电位为-30.5 mV,随着十二胺用量增加,已吸附油酸钠的菱锌矿表面电位逐渐上升,在十二胺浓度2×10^-4 mol/L时其表面动电位升高到接近菱锌矿在纯水中的动电位值22.3 mV,这是由于十二胺阳离子在已吸附了油酸钠阴离子的菱锌矿表面发生吸附; 而溴代十六烷基吡啶的加入对菱锌矿表面电位几乎没有影响,说明溴代十六烷基吡啶阳离子基本没有在矿物表面吸附,这与浮选试验结果一致。矿物表面微极性测试结果验证了上述推论,在此基础上给出了两种组合捕收剂在菱锌矿表面的吸附模型。     

钙镁离子对胶磷矿、白云石及石英的浮选影响试验

以磷矿石中的主要矿物胶磷矿、白云石和石英为对象,研究钙镁离子对这3种矿物浮选的影响。试验结果表明：钙镁离子浓度为10 mg/L时便能活化石英,油酸钠在pH值为6～12时对胶磷矿、白云石及活化后石英有捕收作用,只是起浮浓度有差异。显然,石英的存在会影响磷矿浮选,钙镁离子达到一定浓度后,胶磷矿、白云石及活化后石英的浮选回收率下降,但其机理有待进一步研究。