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长石无氟浮选工艺

发布时间:2018-01-01    文章来源:山东浮选机厂家    作者:lynn

石英和长石同属架状结构硅酸盐矿物,在物化性质等方面相似,如均无磁性、密度接近,目前主要采用浮选法进行分离。虽然氢氟酸法能较好地分离石英和长石,但由于HF对环境和设备污染严重,因此目前研究和应用比较多的是无氟浮选。

无氟无酸法:一般是指在中性条件下加入阴阳离子混合捕收剂分选石英和长石。常用的捕收剂有胺和石油磺酸钠,其基本原理是在中性条件下,石英、长石表面均呈负电,捕收剂在二者表面都有静电吸附,只是在长石表面,由于A13+的存在,会形成特性吸附,当阴阳离子混合捕收剂浓度合适时,再辅以高浓度调浆等独特工艺,会使这种吸附加速进行,最终在长石表面生成一层难溶性的疏水性膜,使得长石表面由亲水变成亲气,易于浮出。

由于石英和长石的相似结构和性质,要使石英和长石有效分离,就需要寻找二者成分和结构上的微小差异,如何有效发挥长石表面Al3+的活性最为关键,主要包括以下几个方面。

当溶液pH=2-3时,长石表面呈负电,石英表面呈中性,带正电的胺类阳离子会优先吸附于长石表面负电荷区,其另一端再与阴离子捕收剂发生络合作用,这些络合物具有更高的表面活性,将大幅增强长石表面疏水性,使得长石上浮,当阴阳离子捕收剂的摩尔比小于1时,有利于矿物的疏水上浮。

中性条件下,石英与长石表面都带负电,油酸根离子在二者表面有不同的吸附。石英表面虽然总体呈负电,但仍有局部区域呈正电,正是这些呈正电的区域会与油酸根离子之间产生静电力和氢键作用等轻微的不稳定吸附,在加入抑制剂六偏磷酸钠之后这种吸附即可脱除。

长石与油酸根离子之间主要有3种作用,即Al3+与油酸根离子产生化学吸附生成油酸铝、静电吸附、氢键或分子吸附,虽然这3种吸附的作用力很强,但仍不能导致大量长石上浮,这时如果加入胺类阳离子捕收剂,可与油酸根离子发生吸附作用,形成类似氟化铝的络合物,使胺类捕收剂牢固吸附在长石上以分离石英和长石。

PH=11-12的条件下,以烷基磺酸钠为捕收剂,碱土金属离子为活化剂,可优先浮选出石英,如果再加入1-十二烷醇等非离子表面活性剂,可急剧提升石英回收率,且对长石影响不大。

其基本原理是金属阳离子与烷基磺酸钠可生成中性络合物,这些络合物再与游离磺酸盐离子结合在一起,共同吸附在石英表面,具有半胶束促进剂作用,使得石英上浮。因在高碱条件下,碱金属离子增多,高于酸性溶液中的碱金属离子含量,因此在高碱条件下,不利于外加金属阳离子的吸附。

在不同pH条件下,使用的捕收剂也不相同。以H2SO4作调整剂的酸性条件下,使用的正浮选长石的捕收剂有:

酸性条件下,石英正浮选的研究较少,主要是考虑到长石的零电点在1.5左右,在接近石英的零电点pH=2-3处,石英不荷电,长石表面荷负电,因此在该pH值条件下,长石优先浮选出的可能性较大。优先浮选石英所用的捕收剂有十二烷基二胺与十六烷基乙醚聚氧乙烯。

在碱性条件(NaOH为调整剂)下,以碱土金属离子为活化剂,烷基磺酸钠为捕收剂,先浮选出石英,目前只限于实验室研究。在自然中性条件下,常用胺和石油磺酸钠阴阳离子混合捕收剂优先浮选出长石[4]。

石英长石捕收剂种类的研究表明,单一的阳离子捕收剂在无氟条件下不可能有效分离石英和长石,或者效果很差,因此采用的捕收剂多以阴阳离子组合捕收剂为主。

矿物加工中加入抑制剂的主要目的是对已经吸附在矿物表面上的药剂进行解吸,或者是阻止捕收剂吸附到矿物表面。常用于抑制石英的有六偏磷酸钠和水玻璃,后者也有分散剂作用。

六偏磷酸钠对石英的抑制作用主要体现在对己经吸附在石英表面的油酸进行解吸,阻止捕收剂十二胺对石英的吸附。研究认为,六偏磷酸钠对石英的选择性抑制作用与油酸钠对长石的选择性活化是互为依存的。六偏磷酸钠对石英的抑制效果会在溶液pH高于某值后消失。鉴于六偏磷酸钠对石英的抑制作用,可用于石英提纯的反浮选作业。

除了六偏磷酸钠之外,如果各种药剂配比不当,也会对矿物产生抑制作用,如NaOH、过量的月桂酸、过量的油酸对于钙离子活化后的石英等有抑制作用,因为油酸会与吸附在石英表面的Ca2+发生反应,生成Ca-(OOCR)2。

在溶液中外加金属阳离子,可改善长石与石英的可浮性。石英和长石经Cu2+、Ca2+、Pb3+活化后,以油酸钠为捕收剂时,石英对Cu2+的吸附能力最弱,但比对Pb3+的吸附要稍好些,对Ca2+的吸附能力比Cu2+、Pb3+好,被这3种离子活化后的石英可浮性最好的是Ca2+。

这是因为Cu2+、Ca2+、Pb3+在水溶液中多呈羟基络合物八面体状态存在,更易稳定地与其他多面体共棱连接结合,而石英表面具有大量桥氧和Si-O官能团,只能以共角顶的方式结合金属离子,因此作用力较弱,这就是石英对这3种离子的吸附能力都不是很好的主要原因。而吸附于石英表面的Cu2+、Ca2+完全暴露在外,且有较强的剩余键价,与油酸根的结合力大于金属离子与石英表面的结合力,这是石英能被Cu2+、Ca2+很好活化的原因。配位能力很强的铅离子,更倾向于与金属离子氧多面体共棱相连,而石英表面不能满足其配位要求,因此石英不能很好地被铅离子活化。

长石对这3种离子的吸附和被活化的规律与石英类似,但效果均不及石英,特别是在铜离子活化下,笔者认为,这是由于长石在溶液中。有较多的金属离子溶出,如Al3+、K+、Na+等,这些溶出的离子会与吸附于长石表面的金属离子作用,一定程度上减少了与油酸根离子结合的吸附于长石表面的金属离子的数量和键价。

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