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.     

十二胺盐酸盐在长石石英表面的吸附机理及pH值对吸附的影响

胺类捕收剂的吸附主要是静电作用,矿物表面的水解和药剂的解离都由介质pH值所决定。本文通过ξ-电位测定、吸附量测定、红外光谱分析等手段,研究了十二胺在长石、石英表面的吸附情况及pH值对吸附的影响。研究表明,分子离子二聚物的形成大大提高了药剂在矿物表面的吸附量。在可能的条件下,应使矿浆保持在分子离子二聚物浓度较高的pH范围内,改善捕收剂的捕收能力。对零电点相近的长石和石英来说,采用静电吸附的胺类捕收剂时,浮选没有选择性。     

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,     

季铵盐捕收剂对铝硅矿物的浮选行为

通过单矿物浮选试验、动电位测定及红外光谱分析研究了十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵和十八烷基二甲基苄基氯化铵3种季铵盐捕收剂对铝硅矿物一水硬铝石、高岭石、叶蜡石和伊利石的浮选行为和作用机理.结果表明:在碱性条件下,以季铵盐为捕收剂可实现一水硬铝石与3种硅酸盐矿物的反浮选分离;一水硬铝石、高岭石、叶蜡石及伊利石的等电点分别为pH6.0、3.4、2.3、3.2,随着矿浆pH值提高,这些矿物的表面动电位均呈负增加;季铵盐捕收剂主要靠静电作用吸附在一水硬铝石、高岭石、叶蜡石及伊利石表面.     

氧化矿物浮选理论基础

氧化矿物浮选受很多因素控制,其中包括矿物的表面电位和可溶性、各种无机组分的浓度和种类、捕收剂的性质、pH、离子强度和温度。这些因素所起的作用决定了捕收剂、无机物和聚合物的吸附机理。其机理包括静电作用、化学吸附、吸附的捕收剂之间的链一链作用和无机物对矿物表面的改性。在实际体系中,浮选还受到另外一些过程影响,如矿物的陈化、捕收剂在矿物表面上沉淀以及徊种捕收剂组分之间的缔合作用（如离子－分子络合）,从而改变矿物的可浮性。本文将选择适当的实例对这些影响进行评述。     

CTAB与油酸钠混合捕收剂浮选分离磁铁矿与角闪石的研究

采用油酸钠(NaOL)与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)混合捕收剂进行磁铁矿与角闪石的浮选分离研究。分别考察了单一捕收剂CTAB、NaOL和混合捕收剂对单矿物和人工混合矿浮选的影响,借助Zeta电位、FTIR对捕收剂与矿物表面的吸附机理进行了研究。矿物浮选试验结果表明:在pH=5.5,CTAB与油酸钠的摩尔比为2∶1的条件下,混合捕收剂较单一捕收剂具有更好的选择性。Zeta电位和红外光谱结果表明,单一捕收剂CTAB和油酸钠分别以物理吸附与化学吸附的形式吸附在矿物表面,混合捕收剂中油酸钠的存在一定程度上抑制了CTAB在磁铁矿表面的吸附,但不影响CTAB在角闪石矿物表面的吸附。     

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。     

萤石浮选中捕收剂的吸附机理

测定了在不同pH下不同盐和捕收剂存在时萤石和方解石的Zeta电位和红外光谱。研究结果表明，萤石的零电点为pH3．6。CaCl2降低了萤石和方解石的Zeta电位，而增大了它们的零电点值。NaCl对萤石和方解石的零电点和Zeta电位影响不大。在碱性介质中，Na2Si03和Na2CO3增大了萤石和方解石表面负电荷。红外光谱测定表明，阴离子捕收剂(如油酸和油酸钠)以化学吸附方式吸附在萤石和方解石表面上。磺酸盐特效吸附在矿物表面上，阳离子捕收剂以物理吸附方式吸附在矿物表面上。油酸和油酸钠在不同pH值下以不同吸附量吸附在萤石和方解石表面上。     

铁矿胺浮选中矿物表面电性的影响

许多学者对胺类捕收剂与氧化物及硅酸盐矿物的作用机理曾进行大量研究,认为胺在这类矿物表面上的吸附属于物理吸附。美国学者D.W.Fuerstenau针对这种吸附作用于1956年提出了著名的浮选静电理论。由于物理作用而吸附在矿物表面的浮选捕收剂必须在矿物表面双电层中起配衡离子的作用。还表明,只有在介质pH值低于矿物表面零电点(PZC)时(此时矿物表面荷正电),阴     

Rhdococcus opacus菌作为方解石和菱镁矿生物捕收剂的基础研究

本工作评价了在方解石和菱镁矿浮选中,用Rhdococcus opacus菌(不透明红球菌)(缩写为R.opacus菌)作为生物捕收剂的可能性.测定了R.opacus菌与方解石和菱镁矿作用前后的电泳迁移率,试验结果表明,R.opacus菌在两种矿物表面上的附着使得矿物的Zeta电位曲线偏移,细菌附着试验结果证明,细菌对菱镁矿的亲合力比对方解石的亲合力要强.R.opacus菌在这两种矿物表面上的吸附速率试验结果表明,细菌在这两种矿物表面上的吸附速度很快.5min后吸附量就达到最大值.细菌在这两种矿物表面上的吸附等温线具有朗格缪尔L-Ⅱ类型特点.在pH5.0和R.opacus菌浓度为100·106时菱镁矿的浮选回收率为100%,在pH7.O和R.opacus菌浓度为220·106时方解石的浮选回收率为55%.根据所获得的附着试验结果解释了生物浮选结果.本浮选基础研究结果表明,应用R.opacus菌作为生物捕收剂具有很大的潜力,它们可以用于矿物浮选工业中.     

从多种铝硅酸盐矿物中选择性浮选锂辉石的表面晶体化学研究

常规工业浮选实践中以油酸盐为捕收剂，从白云母、长石、石英等伟晶岩铝硅酸盐矿物中选择性浮选分离锂辉石时，锂辉石表面晶体化学特性是产生选择性分离的决定性因素。晶体学研究认为，锂辉石{110}解理面上的Al晶格质点是油酸盐选择性化学吸附的最佳质点，而其他伟晶岩铝硅酸盐矿物的Al则位于晶胞内部，导致油酸盐不能对其吸附。由于晶面的不同，任何一种矿物特定表面上都含有许多不同的表而原子晶格质点，并且这些表面原子带有不同的断裂化学键。矿物存在的不同类型的晶格缺陷，或者本身固有的各向异性的晶体结构，都会导致矿物表面的不均一性。要正确理解矿物-捕收剂体系中的矿物表面电性、润湿性、捕收剂的吸附等一系列矿物表面化学性质，必须考虑到矿物特定的表面原子晶格质点。本文研究了油酸盐-锂辉石浮选体系的各种表面化学性质，内容包括：油酸盐捕收剂溶液化学、锂辉石-水体系溶液化学以及酸碱处理对锂辉石各种表面化学性质的影响。研究方法包括：X射线光电子能谱、电泳、油酸盐吸附研究、红外光谱、接触角测量和哈里蒙德管浮选试验等。研究结果表明，当pH8时，从其它铝硅酸盐矿物中浮选锂辉石可获得最佳的分离效果，此时锂辉石表面荷负电，油酸盐阴离子捕收剂与矿物表面Al晶格质点发生化学吸附。     

氨基硫代醋酸盐和戊基黄药浮选黄铁矿效果的对比及其在尾矿脱硫中的应用

本文提出了氨基硫代醋酸盐(AnnacC)捕收剂和常规黄药(戊基钾黄药，KAX)捕收剂在黄铁矿上吸附的机理。这些结果可以帮助我们很好地了解这两种捕收剂在黄铁矿浮选中的行为。绘出了在自然pH和碱性pH(11)时捕收剂的吸附等温线。应用光谱方法测定了溶液中KAX和Armac捕收剂的浓度。在氢氧化钠和石灰作为pH调整剂时，考虑了pH调整剂种类的影响。当捕收剂在矿物表面上的统计复盖密度(θ)大于0．9时，用漫反射富立叶变换红外光谱检测了捕收剂在黄铁矿表面上的吸附行为。结果表明，黄药捕收剂主要以戊基双黄药形式吸附。在碱性介质中，黄药对黄铁矿的吸附亲合力降低。在用KAX作捕收剂时，消石灰对黄铁矿的抑制作用比氢氧化钠要强。吸附等温线也表明在碱性pH范围，Armac对黄铁矿具有亲合力。与KAX作用不同，Armac捕收剂对黄铁矿的亲合力似乎与pH调整剂的种类关系不大。在统计表面复盖率大于0．3时才能检测出Armc分子，仅在0大于12时，才能观察到亲水官能团-C-C=S、-CNH-和-COH)。在捕收剂发生单层吸附时，未获得有关捕收剂吸附机理信息。用含硫化矿物的尾矿进行了浮选试验。试验结果验证了用纯黄铁矿样品获得的结果。     

Rhodococcus opacus菌作为方解石和菱镁矿生物捕收剂的基础研究

本工作评价了在方解石和菱镁矿浮选中,用Rhdococcus opacus菌(不透明红球菌)(缩写为R.opacus菌)作为生物捕收剂的可能性.测定了R.opacus菌与方解石和菱镁矿作用前后的电泳迁移率,试验结果表明,R.opacus菌在两种矿物表面上的附着使得矿物的Zeta电位曲线偏移,细菌附着试验结果证明,细菌对菱镁矿的亲合力比对方解石的亲合力要强.R.opacus菌在这两种矿物表面上的吸附速率试验结果表明,细菌在这两种矿物表面上的吸附速度很快.5min后吸附量就达到最大值.细菌在这两种矿物表面上的吸附等温线具有朗格缪尔L-Ⅱ类型特点.在pH5.0和R.opacus菌浓度为100·106时菱镁矿的浮选回收率为100%,在pH7.O和R.opacus菌浓度为220·106时方解石的浮选回收率为55%.根据所获得的附着试验结果解释了生物浮选结果.本浮选基础研究结果表明,应用R.opacus菌作为生物捕收剂具有很大的潜力,它们可以用于矿物浮选工业中.     

细粒黑钨矿捕收剂的选择及作用机理研究

以WO₃含量97%的黑钨矿为研究对象,通过单矿物实验考查了辛基异羟肟酸、苯甲羟肟酸、水杨羟肟酸等捕收剂对细粒黑钨矿的捕收性能; 通过Zeta电位、红外光谱及吸附量测试等方法研究了捕收剂与黑钨矿的作用机理。结果表明,辛基异羟肟酸、苯甲羟肟酸、水杨羟肟酸的浮选最佳pH值分别为10、9和9,捕收剂主要以阴离子形式在矿物表面发生化学吸附; 3种捕收剂中辛基异羟肟酸在细粒黑钨矿表面的吸附量最大,浮选效果最好。     

氟化钠在铝硅酸锌矿石物浮选新工艺试验研究

在季铵盐捕收剂体系中，氟化钠活化了层状硅酸盐矿物高岭石、伊利石和叶蜡石的浮选，而对一水硬铝石的浮选没有影响，可以作为铝土矿反浮选的有效调整剂。氟化钠在矿物表面上发生特性吸附作用，显著降低硅酸盐矿物的Zeta电位，而对一水硬铝石的电位影响不大。AES研究表明，氟离子扩散至硅酸盐矿物颗粒内部，使得其在硅酸盐矿物颗粒上的吸附量很高，而只在一水硬铝石表面发生较低量的吸附。氟离子在硅酸盐矿物颗粒的表面和内部的高吸附量显著降低矿物的动电位，增强捕收剂与矿物的静电作用，从而起到活化作用。     

淀粉对蓝晶石矿物浮选行为影响及机理研究

通过浮选试验、吸附量测定、动电位和红外光谱分析,考查了淀粉对蓝晶石、石英及黑云母浮选行为的影响及作用机理。单矿物浮选实验表明,在阳离子捕收剂十二胺体系中,淀粉在中性条件可以较好地抑制蓝晶石的浮选,当淀粉用量为22.5mg/L时,蓝晶石的浮选回收率仅为2.78%。结果表明:淀粉是蓝晶石反浮选的有效调整剂,淀粉对蓝晶石除了静电作用外,同时淀粉能与矿物表面的Al 3+发生化学键合作用,使淀粉吸附于蓝晶石矿物表面,从而使矿物表面亲水化,同时淀粉与十二胺能在蓝晶石矿物表面发生竞争吸附而减少捕收剂在矿物表面的吸附量。     

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。     

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。     

新型捕收剂AY对胶磷矿与石英表面特性影响研究

使用新型阳离子捕收剂AY对胶磷矿和石英进行了纯矿物浮选试验, 采用粉末接触角、Zeta电位、红外光谱及吸附量测定等方法对捕收剂AY在矿物表面的作用机理进行了研究。结果表明:在弱酸性条件下, 采用硫磷混酸作为胶磷矿抑制剂, AY作为捕收剂可实现胶磷矿和石英的分离。石英表面零电点小于胶磷矿, 捕收剂AY可使石英和胶磷矿表面电性正移, 石英正移幅度大于胶磷矿; 捕收剂AY在石英表面发生物理吸附, 混酸可以抑制捕收剂在胶磷矿表面上的吸附, 捕收剂AY在石英表面吸附量高于在胶磷矿表面上的吸附量。     

调整剂在浮选分离一水硬铝石和高岭石中的研究

单矿物浮选试验结果表明, 在阳离子捕收剂DTAL 作用下, 调整剂SFL 在pH=2～12 范围内活化高岭石的浮选, 而在弱酸性条件下对一水硬铝石的浮选影响较小。弱酸性条件下的人工混合矿分离试验表明, 随着原矿中一水硬铝石的含量的增加, 精矿铝硅比显著上升, 氧化铝的回收率也随着提高;在调整剂SFL 的作用下, 精矿铝硅比进一步提高。动电位测试研究表明, 与SFL 作用后的一水硬铝石和高岭石的负电位显著增加, 使得阳离子捕收剂通过静电作用力更容易吸附在矿物表面上吸附。吸附量的测试表明:SFL增加了在高岭石表面的捕收剂吸附量, 而在一水硬铝石表面的捕收剂吸附量有所减少。