苛化淀粉对磁铁矿和金云母浮选分离的影响及机理研究

以磁铁矿和金云母为研究对象,探讨在十二胺浮选体系下苛化淀粉对两种矿物浮选分离的影响及其作用机理。以十二胺为捕收剂,苛化阳离子醚化淀粉（CCES）、苛化羧甲基淀粉钠（CCMS）、苛化糊精（CD）为抑制剂,对磁铁矿和金云母进行浮选分离试验。采用单矿物浮选试验、Zeta电位分析、吸附量测定、红外光谱分析和人工混合矿浮选分离试验等方法分析苛化淀粉与矿物作用方式。结果表明:金云母和磁铁矿表面电性差异较小,十二胺对两种矿物选择性较差;CCES、CD、CCMS均能吸附在磁铁矿和金云母表面,苛化淀粉与磁铁矿的作用方式主要以化学吸附为主,同时存在静电吸附和氢键作用;而与金云母的吸附方式为静电吸附和氢键作用;三种苛化淀粉对磁铁矿的抑制强度为:CCES>CD>CCMS,对金云母的抑制效果较差。      

十二胺聚氧乙烯醚对石英的捕收性能

通过石英单矿物浮选试验和实际磁铁矿石磁选精矿反浮选试验,比较了十二胺聚氧乙烯醚与十二胺和十二烷基丙基醚胺对石英的捕收性能,并通过吸附热、吸附量和吸附过程焓变的测定比较了3种捕收剂与石英表面作用的强弱。单矿物浮选试验结果表明,3种捕收剂最适宜的矿浆pH条件均为6~8,但无论矿浆pH如何变化,十二胺聚氧乙烯醚对石英的捕收能力都强于另两种捕收剂。实际矿样反浮选试验结果显示,十二胺聚氧乙烯醚可在比另两种捕收剂更低的用量下获得比另两种捕收剂更好的分选指标,说明十二胺聚氧乙烯醚不仅捕收能力强,而且选择性好。吸附热、吸附量和吸附焓变测定结果显示,不同pH下3种捕收剂在石英表面的吸附都是自发进行的,且均为物理吸附,但十二胺聚氧乙烯醚在各pH下与石英表面的吸附作用都比另两种捕收剂强,从而有力地支持了浮选试验所得结果。     

十二胺浮选体系中金属离子对蓝晶石矿物浮选行为的影响

通过单矿物浮选试验,考察了十二胺体系中金属离子对蓝晶石矿物的浮选行为研究。试验结果表明:随着CaCl_2用量增加,蓝晶石的回收率呈快速增加的趋势,当CaCl_2用量为10 mg/L时,此时蓝晶石的回收率达到85.87%;Mg~(2+)对蓝晶石可浮性的影响规律与Ca~(2+)相比较有一定的相似处,但在相同药剂用量条件下,Mg~(2+)对蓝晶石矿物浮选的活化程度要低一些;随着AlCl_3用量的增加,蓝晶石的浮选回收率呈迅速下降的趋势,当矿浆中AlCl_3用量仅为5.5 mg/L时,此时蓝晶石浮选回收率降低到0,Fe~(3+)对蓝晶石的浮选也起到了较强的抑制作用。浮选溶液化学表明,Fe~(3+)在蓝晶石表面吸附后提高了矿物表面电性,使十二胺的静电吸附力减弱,同时在中性条件下Fe~(3+)可以在蓝晶石矿物表面生成Fe(OH)_3沉淀,使矿物浮选受到强烈的抑制;Ca~(2+)羟基络合物的存在导致蓝晶石矿物的零电点偏向低pH值方向移动,提高了十二胺的静电吸附力,活化了蓝晶石矿物浮选。     

柠檬酸对蓝晶石浮选行为的影响研究

通过纯矿物浮选试验,研究了柠檬酸对蓝晶石浮选的调整作用。结果表明,在油酸钠浮选体系中,柠檬酸在不同的pH值条件下能不同程度的抑制蓝晶石的上浮,在十二胺浮选体系中,柠檬酸在不同的pH值条件下能不同程度的活化蓝晶石的上浮。利用量子化学计算前线轨道能量和分子动力学模拟研究水和柠檬酸在蓝晶石表面的吸附差异,模拟结果表明柠檬酸与蓝晶石的作用强于水与蓝晶石的作用,通过浮选溶液化学计算,分析了柠檬酸对蓝晶石的调整机理,柠檬酸组分可以与蓝晶石表面的铝离子络合,其中C_6H_7O_7~-和C_6H_6O_7~(2-)的作用效果比C_6H_6O_7~(3-)明显,同时增强了蓝晶石表面的负电性,抑制油酸钠在蓝晶石表面的吸附,而有利于十二胺在蓝晶石表面的吸附。     

矿物浮选中阳离子捕收剂作用机理的理论基础和规律性

胺离子和胺分子原则上可在矿物表面上吸附.捕收剂的吸附能由决定捕收剂在溶液中存在状态和矿物表面带电状态的电场的静电分量,与矿物和捕收剂晶体结构参数有关的被吸附的捕收剂的烃链的缔合能,捕收剂的极性基与矿物表面之间的非静电作用能(通过弱的化学吸附形成氢键、通过牢固化学吸附形成二维金属胺络合物和通过化学反应形成价饱和的金属胺络合物)组成.在矿物表面上形成浮选所必需的捕收剂吸附层是捕收剂离子和分子形成氢键和二维金属胺络合物来中和矿物表面所带的负电荷,并使矿物表面疏水化,以保证矿物浮选所需要的热力学稳定性,创造捕收剂物理吸附的最佳条件,即通过烃基之间的色散作用,形成半胶束、缔合物和胶束簇,从而促使矿粒浮选.矿物浮选所需要的捕收剂吸附密度与矿物原来的疏水程度有关,但是,在矿物表面上形成价饱和的金属胺络合物时,捕收剂的吸附密度会提高,使得形成捕收剂吸附层最佳结构变得困难.随着捕收剂烃链分支化,浮选所需要的捕收剂浓度增大,     

阴离子淀粉对铝硅酸盐矿物浮选的影响及机理研究

通过浮选试验、动电位和吸附量的测定, 详细考察了阴离子淀粉(LSDZ)对高岭石、叶蜡石和伊利石浮选行为的影响及作用机理。单矿物浮选试验显示, 在整个pH范围内, 阴离子淀粉对高岭石、叶蜡石和伊利石均具有活化作用, 且在酸性条件下活化能力更强; 当pH=6, 捕收剂DTAC用量为3×10^-4 mol/L时, 低用量阴离子淀粉活化伊利石和高岭石的浮选试验结果表明, LSDZ用量较低时, 伊利石和高岭石被活化, 随着LSDZ用量增加, 伊利石和高岭石被抑制; 阴离子淀粉对叶蜡石浮选影响受阳离子捕收剂DTAC用量的制约。吸附量与动电位研究表明, 阴离子淀粉通过氢键与静电力作用吸附在铝硅矿物表面使矿物表面ζ电位负移, 低用量阴离子淀粉能促进捕收剂DTAC在矿物表面的吸附。     

无机阴离子调整剂对蓝晶石矿物浮选行为及溶液化学研究

通过蓝晶石、石英及黑云母的浮选试验,研究了无机阴离子调整剂对矿物浮选行为的影响。试验结果表明:以十二胺为捕收剂时,氟化钠与十二胺加入的顺序的不同对石英、黑云母两种矿物的浮选基本没有影响,对蓝晶石有活化作用;Na2SiO3与十二胺的添加顺序不同对黑云母的影响较小,对蓝晶石起到强的抑制作用,且Na2SiO3在十二胺之后添加对矿物的抑制作用更强;(NaPO3)6的添加对蓝晶石及石英均起到较强的抑制作用,对黑云母的抑制较弱;Na2S除了对蓝晶石起到轻微的活化作用外,对石英及黑云母两种矿物的浮选基本没有影响。通过浮选溶液化学计算,分析了Na2SiO3、Na2S、(NaPO3)6对蓝晶石、石英及黑云母矿物的抑制或活化作用的机理。     

蓝晶石、石英及黑云母的浮选动力学研究

以十二胺为捕收剂,淀粉为抑制剂,采用单矿物分批浮选的方法,研究了蓝晶石、石英及黑云母在自然pH条件下的可浮性随浮选时间的变化关系,并对三种矿物的浮选动力学特性进行了分析。结果表明,浮选速度常数在浮选过程中不是恒定不变的,抑制剂淀粉的加入可显著扩大矿物之间浮游速度的差异,采用经典一级动力学模型对浮选过程进行了模拟,拟合后的石英、黑云母及蓝晶石模型回收率拟合值与试验值相关性R2分别为0.97、0.98和0.96,表明模型拟合精度较高可模拟矿物的浮选过程。     

十二胺捕收剂在三种不同矿物表面吸附的分子动力学模拟

采用Materials Studio中的Forcite模块,对水分子和十二胺捕收剂分子在锂云母、长石和石英三种不同矿物表面的吸附过程进行了分子动力学模拟研究,分析了吸附前后水分子在三种矿物表面的浓度分布。结果表明,三种矿物均具有类似的亲水特性,水分子在三种不同矿物表面吸附没有选择性。相反,比较了十二胺捕收剂在锂云母、长石和石英三种不同矿物表面的吸附情况,结果表明十二胺捕收剂能够选择性吸附在锂云母表面,从而改变其表面亲水性,达到与长石、石英分离的目的,阐明了十二胺捕收剂的吸附对于锂云母表面的亲水性改变极为有效。从理论上通过模拟接触角的变化,验证了烷基胺捕收剂浮选锂云母的这一过程。     

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。     

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。     

油酸钠浮选体系中蓝晶石族矿物与石英的交互影响

对蓝晶石族矿物和石英进行浮选交互影响的规律研究,运用扩展DLVO理论分析、显微镜观察和TOC法测定药剂吸附量等手段对浮选交互影响的机理进行分析。结果表明：在pH值为8,当FeCl₃.6H₂O用量20mg/L、油酸钠用量150mg/L时,随着各粒级蓝晶石族矿物与石英颗粒间的界面力相互作用距离越小,总E-DLVO势能的负值越大,说明各粒级石英与不同粒级蓝晶石族矿物的作用力为吸引力,相互之间存在着粘附罩盖作用,又通过显微镜观察进一步验证了不同粒级蓝晶石族矿物与石英之间确实发生了粘附现象。蓝晶石族矿物与石英之间E-DLVO作用能顺序为：硅线石与石英>红柱石与石英>蓝晶石与石英。颗粒之间的粘附罩盖是造成蓝晶石族矿物与石英浮选过程中交互影响的主要原因之一,包括细粒级石英可以向粗粒级蓝晶石族矿物粘附,表现为矿泥罩盖;细粒级蓝晶石族矿物可以向粗粒级石英粘附;细粒级蓝晶石族矿物可以与细粒级石英粘附聚集。在油酸钠体系中,可以利用柠檬酸来有效削弱石英与蓝晶石族矿物之间的粘附罩盖作用。     

铁离子淀粉配合物在某铁矿石反浮选中的抑制行为及机理

将苛性淀粉溶液和三价铁离子溶液调配成铁离子淀粉配合物溶液,以其和苛性淀粉为抑制剂,考察他们在铁矿石反浮选中对铁矿物的抑制性能,并从动电位和红外光谱角度分析了抑制剂与赤铁矿和石英的作用情况。试验表明:(1)铁离子淀粉的抑制能力和选择性皆优于苛性淀粉。(2)在矿浆p H为中性、铁离子淀粉用量为1 000 g/t、十二胺用量为400 g/t情况下,采用1次粗选流程处理铁品位为20.50%的巴西某矿石,可得到铁品位为46.79%、铁回收率为79.36%的铁精矿,该指标明显优于苛性淀粉用量为1 000 g/t时的指标。(3)动电位测试表明,铁离子淀粉和苛性淀粉对赤铁矿都有较强的吸附作用,使赤铁矿动电位负值增大,但铁离子淀粉对石英表面动电位的影响明显小于苛性淀粉,因而铁离子淀粉在浮选中表现出更好的选择性抑制效果。(4)红外测试表明,铁离子淀粉中淀粉分子主要通过C=O与铁离子发生配位作用,同时也存在一定的氢键作用,β-Fe OOH特征吸收峰的出现,说明铁离子淀粉可能是以β-Fe OOH为胶核,淀粉分子通过配位和氢键作用吸附在胶核表面形成配合物,对十二胺在赤铁矿表面吸附具有更强的空间阻碍作用,抑制性能更好。     

锌离子对微细粒石英浮选活化的影响研究

通过纯矿物浮选试验、Zeta电位测试、浊度测试、红外光谱测试以及Zn~(2+)溶液水解平衡计算,系统研究了Zn~(2+)对微细粒石英可浮性的影响及其作用机理。结果表明:微细粒石英纯矿物在油酸钠体系下基本不可浮,Zn~(2+)作用后的石英在pH=9~11时的浮选性能最佳。Zn~(2+)主要是以Zn(OH)_2沉淀的形式吸附于微细粒石英表面并促进其聚团,油酸根离子可能与石英表面Zn(OH)_2发生反应生成了油酸锌,从而促进了石英的上浮。     

Utilization of soluble starch as a depressant for the reverse flotation of diaspore from kaolinite

The utilization of a non-toxic natural polysaccharide, soluble starch, in the flotation of diaspore and kaolinite with emphasis on depression of diaspore in the reverse flotation of bauxite ores by using a Gemini cationic collector, is reported in this work. Firstly, the depressant effect of soluble starch was studied by pure mineral micro-flotation of diaspore and kaolinite as functions of the depressant dosage and pulp pH. The results show that soluble starch depresses diaspore much better than kaolinite. When pH is over 10, a satisfactory separation of the alumina and the silicate minerals can be approached. Moreover, micro-flotation tests of artificial mixed minerals and bench scale reverse flotation of the diasporic bauxite ore was complementing conducted. The non-charged starch is highly proved to be an effective and selective depressant for the reverse flotation of diaspore from the gangue minerals like kaolinite. By zeta potential measurement, adsorption studies and D-IR spectra analysis, the mechanism of interaction between starch and the diaspore surfaces is established, which is the formation of a five membered ring complexes on mineral substrates. The number of broken Al–O bonds of diaspore is much more than that of kaolinite, so the selectivity separation of diaspore from kaolinite in this system is feasible.     

大红柳滩某低品位锂铍矿石表面清洗浮选工艺研究

以大红柳滩某锂铍多金属矿为研究对象,研究了N甲基9十七烯酰胺基乙磺酸钠和N-甲基脂肪酰胺基乙酸盐作清洗剂时,矿物表面清洗浮选对锂铍矿物可浮性及锂铍分离效果的影响,并对矿物表面清洗浮选的试验条件进行了优化。闭路试验的结果表明,在磨矿细度-0.074 mm含量占72%的条件下,清洗浮选可以获得锂精矿Li₂O品位为6.01%、Li₂O回收率为87.60%;铍精矿BeO品位6.57%、BeO回收率62.90%的良好指标。其中,锂精矿中BeO品位为0.049%、BeO回收率为31.20%,较好地实现了锂铍分离。