复杂伟晶岩铝硅酸盐矿物晶体结构与表面特性和可浮性的关系

基于复杂伟晶岩铝硅酸盐矿物锂辉石、绿柱石、石榴子石、长石和云母晶体结构复杂,表面物理化学性质的各向异性显著,表面化学性质相似,表面活性质点皆为Al~(3+),与传统的脂肪酸类捕收剂作用的选择性差等特点,对复杂伟晶岩铝硅酸盐的晶体结构与可浮性关系进行分析,以期为复杂伟晶岩铝硅酸矿物浮选分离提供理论借鉴。研究表明,不同铝硅酸盐矿物解离时矿物表面的诸多性质如:化学键的断裂程度、暴露元素的数量和种类、Al~(3+)对Si~(4+)的替代程度及Al的配位方式等的不同直接影响着矿物的可浮性,而导致铝硅酸盐矿物解离时表面性质差异的深层次原因是它们晶体结构的差异。     

新型捕收剂浮选锂辉石的作用机理研究

通过浮选试验、表面张力测试、Zeta电位以及红外光谱分析,考察了油酸钠(NaOL)、脂肪酸甲酯磺酸钠(MES)两种捕收剂及其组合对锂辉石的浮选性能及作用机理。结果表明:单一捕收剂在一定浓度下都能较好的浮选锂辉石,其中MES的捕收性能强于NaOL,组合捕收剂浮选效果明显优于单一捕收剂。捕收剂用量为200 mg/L,NaOL∶MES=5∶1摩尔比组合的浮选效果相对最佳。红外光谱研究表明NaOL在锂辉石表面是以化学吸附为主,MES则是以物理吸附为主,两种捕收剂组合后并没有生成新物质,而是由于锂辉石矿物表面为非均质体,同时不同活性质点间的差异使其具有选择性地吸附在不同位置的矿物表面。     

锂辉石晶体结构及浮选药剂作用机理综述

锂资源作为当前新型能源矿产备受关注。锂辉石是典型的伟晶岩型锂矿，也是提取锂的主要原料，目前主要通过浮选法对锂辉石进行分离和提纯。对锂辉石矿石性质及其浮选药剂展开系统评述，介绍了锂辉石晶体结构和表面特性以及锂辉石浮选捕收剂、活化剂和抑制剂的作用机理。锂辉石碎磨后通过表面暴露出的Li⁺和Al³⁺与捕收剂发生吸附反应，金属离子活化剂Fe³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺主要通过增加锂辉石表面的捕收剂吸附位点来促进锂辉石浮选，而抑制剂主要通过阻碍矿物表面捕收剂的吸附或在矿物表面形成亲水性沉淀来达到浮选分离效果。通过分析前人对锂辉石浮选药剂作用机理研究成果，以期能够为锂资源的高效利用提供支撑，并对锂辉石浮选的未来发展方向进行了展望，为新型药剂的开发提供新思路。     

离子分子络合物的浮选机理

过去相当注意捕收剂在浮选液固界面上的吸附作用。人们主要用矿物表面的化学性质和电动特性来解释,而很少重视表面活性剂的化学性质。例如,在油酸盐一赤铁矿体系中,赤铁矿在中性pH区附近所获得的高度浮选,是由于油酸盐在中性表面-OH区的化学吸附的缘故,在这种情况下,油酸盐在中性表面-OH区的浓度很高。表面的这种高浓度的中性OH区归因于在中性区附近出现的赤铁矿的零电点(PZC)。相反,在中性pH范围内,油酸盐在赤铁矿上的吸附并没有呈现最大值。     

我国伟晶岩型锂铍稀有金属矿石及其浮选分离研究综述

伟晶岩型锂铍稀有金属矿是战略性矿产资源;锂铍稀有金属矿石的浮 选分离是目前锂矿研究的世界性 难题之一。 介绍了常见伟晶岩型锂铍稀有金属矿性质及矿物晶体特性,概 述了我国伟晶岩型含绿柱石的锂辉石矿石 锂铍浮选工艺、浮选药剂及浮选机理等方面研究现状。 目前基于浮选药剂 作用强化锂铍矿物与脉石表面特性差异, 实现锂辉石与绿柱石的高效分离是细粒浸染型含绿柱石伟晶岩型锂辉石矿 石主要的分选方法。 锂辉石、绿柱石与主 要脉石长石和石英均为硅酸盐矿物,矿物表面特性相近,实现锂铍分离的关 键是寻找合适浮选药剂,实现矿物表面选 择性溶蚀,扩大锂辉石与绿柱石、目的矿物与脉石矿物的可浮性差异,实现 锂铍的综合回收。 未来发展趋势是采用基 于密度泛函理论 Materials Studio 软件、AFM 等现代检测分析手段深化 研究伟晶岩型锂铍稀有金属矿矿石性质和矿物 晶体表面的基因特性,采用高效活化剂与抑制剂及联合浮选工艺实现锂辉石 和绿柱石的精细化高效分离;此外锂铍 浮选捕收剂的低温化、捕收剂阴阳离子混合复配化以及浮选机理研究更加 微观量化也是未来的研究发展方向。     

新型螯合剂对一水硬铝石和铝硅酸盐矿物浮选行为的研究

合成了含有羧基和肟基的新型螯合捕收剂HCMT并研究其对一水硬铝石、高岭石和伊利石的浮选行为。单矿物浮选试验表明,该捕收剂对一水硬铝石、铝硅酸盐矿物的捕收能力差别较大,能有效分离一水硬铝石与铝硅酸盐矿物。通过动电位、红外光谱和电镜扫描(SEM)等研究了捕收剂对矿物的吸附机理,结果表明捕收剂在一水硬铝石表面可能是通过COOH、-NHOH与Al-O形成双环螯合物的化学吸附,而在高岭石、伊利石表面主要是物理吸附。     

在长石与石英分离中阳离子捕收剂与阴离子捕收剂混合物在矿物表面上的吸附和浮选的选择性

对钠长石和石英纯矿物，用哈里蒙德浮选管、Zeta电位测定和漫射FTIR光谱评价了阳离子捕收剂与阴离子捕收剂混合物从石英中浮选分离钠长石的效果。用分批浮选试验研究了从希腊长石矿石中浮选分离钠长石的浮选药剂制度。单矿物浮选试验结果表明，在PH2时，用阳离子捕收剂二胺与阴离子捕收剂磺酸盐混合物或二胺—二油酸盐作捕收剂可以从石英中优先浮选钠长石。与在pH2时钠长石具有选择性可浮性形成鲜明对照的是，pH2时钠长石荷少量负电荷，石英的零电点位于该pH附近，Zeta电位测定和FTIR研究结果表明，混合捕收剂在两种矿物上的吸附行为类似。红外光谱不仅证明阴离子捕收剂磺酸盐或油酸盐与二胺一起在矿物表面上共吸附，而且证明，阴离子捕收剂的存在提高了二胺的吸附量。阴离子捕收剂闯入相邻表面烷基氨基离子之间降低了头—头静电斥力，由于疏水尾—尾缔合增强，而使二胺吸附量增大。pH2时矿物的可浮性与捕收剂吸附结果矛盾是由于在这两个试验中分别用粗粒矿物和细粒矿物进行试验引起的。可用除静电作用外，捕收剂中的氨离子通过氢键与矿物表面上的硅醇基团作用来解释，在pH2时捕收剂在细粒钠长石和石英颗粒上的吸附量相近。分批浮选试验结果表明，只在浮选给矿脱泥后，才可优先浮选钠长石。从含6．5％Na2O的给矿中浮选获得了含10％Na20的钠长石精矿，Na20含量高于9％的钠长石产后是有价值的。     

黑钨矿、白钨矿与含钙矿物异步浮选分离研究

通过单矿物浮选及人工混合矿浮选试验, 研究了黑钨矿、白钨矿与含钙矿物异步浮选分离。采用XPS及AAS测试手段并结合晶体化学与溶液化学分析, 初步探讨了异步浮选的作用机理。结果表明, 苯甲羟肟酸是黑钨矿、白钨矿与其它含钙矿物分离的选择性捕收剂, 矿物可浮性顺序为黑钨矿>白钨矿>其它含钙矿物。柠檬酸可作为黑钨矿优先浮选的选择性调整剂, 其选择性抑制作用在于: 柠檬酸在黑钨矿表面吸附并不牢固, 难以阻碍苯甲羟肟酸在其表面吸附; 柠檬酸能选择性络合白钨矿与其它含钙矿物表面Ca²⁺离子, 导致矿物表面与捕收剂作用的活性质点减少, 使矿物浮游受到抑制。     

机械搅拌预处理强化锂辉石和硅酸盐矿物浮选分离的研究

通过搅拌和浮选试验、电感耦合等离子体光谱（ICP-AES）检测分析，研究了锂辉石和硅酸盐矿物在不同机械搅拌预处理条件下，矿物表面组分溶出行为和浮选行为。结果表明，随着搅拌转速的提高和搅拌时间的延长，锂辉石浮选回收率提高，长石与石英回收率基本不变，人工混合矿浮选分离效率得到显著提高。锂辉石表面Si组分的溶出量＞长石＞石英，且锂辉石表面Si组分的溶出量大于Li和Al。预处理后锂辉石浮选速率常数与其表面Si组分的相对溶出速率成正比，其表面Si组分溶出速率是决定其浮选速率的关键。锂辉石矿物表面Si组分大量溶出，导致表面Al和Li组分相对含量增加，促进了油酸根在表面的吸附，提高了锂辉石的浮选回收率。     

矿物表面上阴离子捕收剂吸附层的形成和疏水化机理的理论分析

矿物表面的水化程度最小、捕收剂在矿物表面上化学吸附量最大、捕收剂分子及捕收剂离子对的物理吸附最佳化均在矿物表面零电点附近实现.该零电点值可由对矿物/水密闭体系平衡状态化学计算结果确定.当pH偏离这个最佳值时,矿物表面极化,捕收剂各种组分的吸附量降低,矿物可浮性变坏.矿粒表面疏水化的主要机理是捕收剂的化学吸附.化学吸附通过补偿极性键来提高矿粒向气泡上附着的几率.捕收剂的分子和捕收剂的离子对的物理吸附以液滴状态缩合在疏水的矿物表面上,它实际上不影响矿物表面的疏水性,而起到了在浮选紊流条件下使矿粒固着和保持在气泡上.借助范德华力和捕收剂疏水缔合力,保持在矿物粒上的具松散孔隙结构的价饱和的捕收剂化合物(金属黄原酸盐和油酸盐)的形成不会提高矿物表面的疏水性,但是可以阻止矿物因被疏水矿泥抑制机理而浮选.引起矿物表面疏水和决定矿物浮选所需捕收剂最小浓度随pH变化的规律性的主要反应是捕收剂化学吸附层中竞争矿物电位离子的竞争反应.此时可保证在疏水表面上形成物理吸附的液滴状的捕收剂分子和捕收剂离子对.