锂辉石、钾长石矿物基因特性及其可浮性分析

通过量子化学计算、X 射线光电子能谱分析、矿物表面动电位检测、单矿物浮选试验等分析测试手段研究了锂辉石、钾长石 2 种矿物的晶体结构和表面性质，揭示其矿物基因特性与可浮性的关系。研究结果表明：锂辉石晶体结构中 Li-O 键和 Al-O 键相对容易断裂，Li⁺、Al³⁺金属离子最易从矿物表面解离出来，矿物表面具有相对较高的零电点；而钾长石晶体结构中的 K-O 键和 Si-O 键容易断裂，解离后的矿物表面容易与水中羟基发生吸附作用，使得矿物表面电负性较强，矿物零电点相对较低；锂辉石在阴离子捕收剂体系下的可浮性高于同体系下钾长石的可浮性，而在阳离子捕收剂体系下，锂辉石的可浮性低于同体系下钾长石的可浮性，矿物基因特性与及可浮性之间存在着较强的对应关系。研究结果验证了基因矿物加工工程研究对矿物加工工程实践具有重要的指导意义。     

蓝晶石矿物的晶体结构与浮选行为研究

本文选取蓝晶石纯矿物为研究对象,研究其晶体结构与表面性质之间的关系及其对浮选行为的影响,从而为有效分选蓝晶石矿物提供理论指导。结果表明:金属离子Mn+-Xn-键的强弱顺序为Si-OAl-O,蓝晶石矿物解离后表面暴露大量的化合价和配位价不饱和的Al 3+离子,在水溶液中零电点相对较高,表明在强酸性环境中采用十二烷基磺酸钠作捕收剂浮选效果极好,在中强碱性环境中则采用油酸钠作捕收剂浮选时可浮性较好。     

钙离子对胶磷矿和白云石可浮性的影响研究

以白云石-胶磷矿体系为研究对象, 在无机阴离子存在的条件下, 研究了钙离子对胶磷矿和白云石浮选行为的影响。试验结果表明: F^-存在的条件下, Ca²⁺对两种矿物的可浮性影响并不大; 而CO₃^2-存在的条件下, 在强碱性环境中, Ca²⁺的加入使两种矿物的可浮性趋于一致。同时, 在Ca²⁺体系中, 当pH≈7时, SO₄^2-对胶磷矿的抑制效果较好; 在pH=5~7时, PO₄^3-对两种矿物有明显的选择性抑制作用。F^-和CO₃^2-混合体系中, Ca²⁺对两种矿物的浮选均有一定的活化作用, Ca²⁺对胶磷矿的活化作用要优于白云石。     

溶解离子对白云石和氟磷灰石浮选及表面性质的影响研究

采用纯矿物浮选、Zeta电位和接触角测试等方法研究了溶解离子Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、PO₄^3-对白云石和氟磷灰石浮选及表面性质的影响。结果表明，溶解离子会明显改变白云石和氟磷灰石的可浮性、表面电性和表面润湿性。Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、PO₄^3-会降低白云石和氟磷灰石的接触角，导致其疏水性减弱，使其上浮率降低。Ca²⁺、Mg²⁺会使白云石和氟磷灰石表面Zeta电位升高，SO₄^2-、PO₄^3-会降低矿物Zeta电位。研究可为下一步有针对性地去除磷矿浮选中有害离子提供参考。     

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。     

钙镁离子对磷矿浮选的界面反应机理探讨

磷矿资源是磷肥生产的主要原料,磷矿浮选过程中矿浆溶液含有大量的钙镁离子,钙镁离子改变矿物表面性质,导致含钙盐类矿物相互之间浮选分离的难度增加。通过矿物表面微观形貌、矿物表面接触角和捕收剂在矿物表面吸附量等分析方法,得到如下结论:钙镁离子对胶磷矿的浮选影响显著,对白云石的浮选影响微弱,钙镁离子在碱性介质中生成了碳酸盐沉淀或溶胶,粘附于胶磷矿的表面,改变了胶磷矿表面的疏水性,导致了胶磷矿的可浮性下降;但并未粘附与白云石的表面,呈自聚状态存在于矿浆中,对白云石可浮性的影响不大。     

酸化水玻璃对重晶石与白云石浮选分离行为的影响

通过单矿物浮选、接触角测量、浮选溶液化学计算、Zeta电位测试等手段研究了不同酸化程度的水玻璃对重晶石与白云石可浮性的影响以及其可能的作用原理。浮选结果表明:酸化程度为1的水玻璃(TS11)可以很好地抑制白云石的上浮,而对重晶石的可浮性影响较小。机理研究结果显示:在十二烷基磺酸钠浮选体系下,TS11水解生成具有很强亲水性的硅酸胶粒Si(OH)₄与白云石表面的Ca²⁺发生较强的化学吸附,并通过竞争吸附挤走吸附在白云石表面的C₁₂H₂₅OSO₃~-导致白云石的可浮性急剧降低,但因其难以在重晶石表面大量吸附导致重晶石的可浮性改变不大,表明TS11具有良好的选择性抑制作用。     

黄锑矿晶体及表面基因特性与可浮性关系研究

采用第一性原理计算了黄锑矿体相、（001）表面以及水分子在其表面吸附的结构性质,利用 XPS 和表面电位分析了黄锑矿单矿物表面特性,讨论了黄锑矿晶体结构、表面性质与可浮性之间的关系,并利用单矿物浮选试验进行了验证。结果表明,黄锑矿中氧原子的活性较强,锑原子的活性较弱,水分子容易在黄锑矿的表面吸附,导致常规阴离子捕收剂难以吸附于黄锑矿的表面,而需要通过金属阳离子活化。黄锑矿在 pH>2.4 的范围内带负电,阳离子捕收剂通过静电作用,容易在黄锑矿的表面吸附。单矿物浮选试验中,铜离子活化后的黄锑矿可以很好地被油酸钠捕收,十二胺离子也可以很好地浮选表面荷负电的黄锑矿。矿物表面基因特性与矿物可浮性有很好的对应关系。     

铝离子对长石和绿帘石浮选的影响及其作用机理

通过小型浮选试验、Zeta电位测试、吸附试验、红外光谱分析和X射线光电子能谱(XPS)研究了Al³⁺对油酸钠浮选长石和绿帘石矿物的影响。浮选试验结果表明,以油酸钠为捕收剂时,长石和绿帘石在纯水中的可浮性很差,加入Al³⁺后,矿物可浮性明显增强; Zeta电位测试和XPS研究结果表明,Al³⁺在矿物表面发生了静电吸附,油酸钠通过化学吸附作用在Al³⁺吸附后的矿物表面; 吸附试验以及XPS研究结果表明,Al³⁺以Al(OH)₃形式吸附在矿物表面并改变其表面环境使得油酸钠可以通过Al(OH)₃有效地吸附到矿物表面,活化了长石和绿帘石。     

油酸钠作用下红柱石和石英的浮选行为及作用机理

采用单矿物浮选试验、Zeta电位测量、红外光谱、荧光探针以及溶液化学分析, 研究了油酸钠作用下红柱石和石英的浮选行为及作用机理。结果表明, 在油酸钠作用下红柱石在pH值6～7范围内具有较好的可浮性, 石英可浮性较差;Fe³⁺能够显著提高红柱石和石英的可浮性。红柱石和石英浮选行为差异的主要原因在于红柱石表面的Al³⁺可化学吸附油酸根, 石英难以吸附油酸根离子, 因此以油酸钠作捕收剂可实现红柱石和石英的浮选分离。Fe³⁺主要以氢氧化物沉淀形式吸附于红柱石和石英表面促进油酸根在矿物表面的吸附。     

磨矿介质对闪锌矿浮选行为的影响研究

在湿式磨矿条件下分别以钢球和陶瓷球作为磨矿介质,以丁基黄药为捕收剂,研究闪锌矿在不同磨矿体系下的可浮性差异。结果表明,在相同药剂条件下,相比钢球介质湿磨环境,以陶瓷介质湿磨后闪锌矿可浮性较高;不同磨矿介质对闪锌矿的最佳浮选pH值几乎没有影响,最佳浮选pH值均保持在4~6之间;硫酸锌对闪锌矿的抑制作用受磨矿介质影响较小。借助扫描电镜和X射线光电子能谱检测考察磨矿介质对闪锌矿浮选行为的影响机理,陶瓷介质湿磨后闪锌矿表面较为平整,表面覆盖的金属氧化物较少;钢球介质湿磨后闪锌矿表面腐蚀较为严重,表面覆盖有大量白色絮状氧化物,降低了闪锌矿的可浮性;在钢球介质湿磨体系中,由于钢球介质的磨损脱落导致矿浆中存在大量的Fe³⁺;随着磨矿时间的延长,Fe³⁺及Zn²⁺不断与矿浆中OH^-结合生成金属氧化物覆盖在矿物表面,导致矿浆中金属离子含量不断下降。     

磷酸体系下白云石与脂肪酸类捕收剂作用研究

采用单矿物浮选试验、Zeta电位测试和分子模拟手段研究了磷酸对白云石表面吸附油酸阴离子的影响。浮选试验和Zeta电位测试结果显示,磷酸导致白云石电负性增强,可浮性降低。分子模拟结果显示,白云石表面形成CO₃^2-空位缺陷,磷酸离子与缺陷处的Ca、Mg原子形成桥位吸附,缺陷处剩余的Ca、Mg原子可以进一步吸附油酸阴离子。油酸阴离子和H₂PO₄^-可以共同吸附在白云石表面导致白云石疏水; H₂PO₄^-的预先作用导致油酸根离子吸附能减小可能是白云石可浮性下降的原因。     

霓石溶出金属离子对镜铁矿、霓石可浮性的影响

为了研究霓石表面溶出离子Fe³⁺、Na⁺对十二胺体系中镜铁矿和霓石可浮性的影响，以0.044~0.074 mm粒级镜铁矿和霓石单矿物为研究对象，进行单矿物浮选试验，并通过Zeta电位测量和溶液化学计算研究其作用机理。结果表明：十二胺对镜铁矿和霓石均具有较好的捕收作用；Fe³⁺对镜铁矿的抑制效果强于霓石，Na⁺对2种矿物可浮性均无明显影响；加入Fe³⁺、Na⁺均能使镜铁矿和霓石矿物表面电位发生右移，表面电位升高减弱了十二胺在矿物表面的静电吸附；Fe3+主要以亲水性Fe（OH）₃沉淀形式吸附在矿物表面，使矿物亲水性增大，从而对矿物产生抑制作用。     

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。      

磷酸盐对菱锌矿与白云石浮选分离影响

菱锌矿和白云石在以十二胺为捕收剂的体系中,可浮性差异较小,浮选分离困难。通过单矿物浮选实验,研究三聚磷酸钠、焦磷酸钠和六偏磷酸钠3种磷酸盐对菱锌矿和白云石浮选的影响,结果表明三聚磷酸钠用量为30mg/L时,对白云石产生强烈的抑制作用,对菱锌矿的抑制作用稍弱,实现了对白云石的选择性抑制。实际矿石试验结果表明使用三聚磷酸钠600g/t作为白云石抑制剂,经浮选分离可以得到锌品位36.49%,回收率为75.49%的锌精矿,实现菱锌矿和白云石的有效分离。通过Zeta电位测试和吸附量测试,探讨三聚磷酸钠对白云石的抑制作用机理,结果表明三聚磷酸钠能显著影响捕收剂十二胺在白云石表面的吸附,对菱锌矿表面的吸附过程影响小,增加捕收剂在菱锌矿和白云石表面的吸附差异,导致菱锌矿与白云石的可浮性差异。     

不同磨矿体系下新生阳离子存在行为及其对黄铜矿可浮性的影响

磨矿过程会使矿浆溶液中离子的种类及含量发生较大变化,进而对矿物浮选溶液化学性质及其可浮性 产生难免影响。 通过磨矿试验、原生离子和新生阳离子含量检测试验、单矿物浮选试验和浮选溶液化学计算,考察了 不同磨矿体系下新生阳离子的存在行为及其对黄铜矿可浮性的影响。 结果表明:黄铜矿不同磨矿体系下矿浆溶液中 存在的新生阳离子为 Cu²⁺、Fe²⁺和 Fe³⁺,且干式磨矿体系下产生的新生阳离子含量高于湿式磨矿体系;适量的 Fe²⁺和 Cu²⁺在黄铜矿表面能够形成新的活性位点,可增强黄铜矿表面与丁胺黑药的键合作用,从而提高黄铜矿的可浮性;适 量的 Fe³⁺在 pH 值为 5~ 7 时对黄铜矿有轻微活化作用,但过量的 Fe³⁺会增大 Fe( OH) ₃(aq) 和 Fe( OH) ₄ ^-组分在溶液中 的含量,使得矿物表面亲水性增强,从而对黄铜矿产生抑制作用。 研究结果可为黄铜矿不同磨矿体系的选择及其对 浮选环境的调控提供一定的借鉴。