石英与长石浮选药剂种类及浮选机介绍

发布日期:2024-03-18 浏览次数:31

石英常与长石类硅酸盐矿物共生,由于两者相似的物化性质使其分离提纯难度较大。浮选法是石英与长石分离有效的方法,长石与石英浮选药剂可在浮选过程中有效调整长石与石英的表面电性、调控矿物的可浮性,并扩大长石与石英的浮选差异。

长石与石英浮选分离所用的药剂大致可分为捕收剂、调整剂(活化剂、抑制剂、pH调整剂等)。

1、捕收剂

捕收剂在长石与石英分离过程中起着决定性作用,其在长石或石英表面的吸附情况直接决定着两者分离效果的好坏。长石与石英分离过程中常用的捕收剂有石油磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、油酸钠和各类胺类捕收剂等。

在捕收剂的类型方面,长石与石英分离过程中的捕收剂又可分为石英正浮选药剂和反浮选药剂。

在氢氟酸法中,主要是以胺类为捕收剂实现石英的反浮选,胺类以十二胺、十八胺等为主。在无氟有酸法中,研究人员发现,阴阳离子组合捕收剂的作用效果要优于单一胺类捕收剂,因此药剂研究又主要集中在阴阳离子组合捕收剂优选长石方面。于福顺等以油酸和十二胺为阴阳离子组合捕收剂实现了长石与石英的有效分离。他们发现油酸分子可与十二胺离子形成分子离子缔合物,降低十二胺离子的表面张力、HLB值和CMC值,提高十二胺离子的疏水性。闫勇等人以十八胺和十二烷基磺酸钠为阴阳离子组合捕收剂优选长石,扩大两者的浮选回收率差值到66%,分离效果显著。汪敏等人以N-十二烷基-1,3-丙二胺和十二烷基磺酸钠为捕收剂优选长石,扩大两者的浮选回收率差值到62.35%。吴福初等以某钨锡尾矿为原料,以十八胺和十二烷基硫酸钠混合捕收长石,获得了SiO2品位为98.14%的石英精矿。张杰等人以某锂辉石浮选尾矿为原料,石油磺酸钠和十二胺为捕收剂,经“1粗2扫1精”获得SiO2含量为98.94%的石英精矿。雷绍民等以丙撑二胺和石油磺酸钠捕收长石,获得SiO2纯度为99984%的石英精矿。

在无氟无酸法中,韩增辉等研究了四种不同链长的季铵盐捕收剂在无氟无酸条件下对石英的浮选行为,结果表明季铵盐捕收剂在pH为6~8范围内对石英均具有较强的捕收能力,石英回收率可达99.85%。魏梦楠等研究了六种表面活性剂对石英浮选的影响,结果表明,在弱碱性条件下(pH=9~95),捕收剂聚醚胺以静电吸附或氢键吸附的方式吸附在石英表面,并获得SiO2含量为97.79%的石英精矿。郑翠红等以十二胺和油酸钠作混合捕收剂,在pH为8的条件下,使得长石与石英的浮选率差异达70%,效果显著。

除不同类型的阴阳离子组合捕收剂外,阴阳离子捕收剂的混合比例、浓度等因素对长石与石英的浮选行为有着重要作用。AVidyadhar等在使用阴阳离子捕收剂(N-牛脂-1,3-丙二酰胺和二酸油脂)分离长石和石英的研究中发现:当磺酸盐与胺类捕收剂摩尔比为1:1时,它们通过络合物的形式吸附在长石表面,而这种络合物对石英没有影响,即磺酸盐的存在增加了胺类捕收剂在长石表面的吸附,除了其共吸附外,还降低了胺类的静电斥力,增加了尾端疏水性。KH拉奥等研究了阴阳离子组合捕收剂在长石和石英浮选体系中的作用,作者认为阴阳离子捕收剂间可通过电荷中和形成具有更高表面活性的分子络合物;同时作者提出阴阳离子捕收剂的摩尔比在长石石英分离过程中发挥着重要作用,当阴/阳摩尔比<1时,捕收剂的极性基团都朝向矿物表面,疏水基团都朝向溶液,增大了矿物的疏水性,有利于长石和石英的浮选分离。因此,阴阳离子组合捕收剂虽可达到较好的作用效果,但是对阴/阳捕收剂摩尔比、用量、浓度等提出了较高的要求,需要更多的研究和机理分析。

2、调整剂

胺类等单一阳离子捕收剂或阴阳离子组合捕收剂的加入虽可较明显扩大长石与石英的浮选差异,但少量的捕收剂也会吸附在石英或长石表面,造成石英的损失并降低石英精矿的SiO2含量。调整剂的加入可有效调控矿浆体系,抑制石英或长石,进一步扩大长石与石英的可浮性差异。

在氢氟酸法中,主要是以氢氟酸为长石的活化剂,活化长石表面的Al微区,以硫酸、盐酸等为pH调整剂,实现长石的优选,从而实现二者的分离。Shimoiizaka等发现,仅加入胺类捕收剂无法实现长石与石英的有效分离,说明HF酸在浮选过程中起着关键作用。王杨等人以氢氟酸为活化剂、十二胺为捕收剂,通过反浮长石法从某金矿尾矿中获得SiO2含量为99.91%的石英产品。董宏等人以氢氟酸和盐酸为调整剂、混合胺为捕收剂浮选长石,经“一粗五扫”获得SiO2含量为99.31%的石英精矿。周亢等人以HF酸为活化剂、十二烷基胺醋酸为捕收剂浮选长石,获得SiO2含量为99.91%的石英精矿。

在无氟有酸法过程中,涉及到的调整剂通常为长石活化剂、石英抑制剂、pH调整剂等。刘宝贵等以草酸为调整剂、TS和盐酸十二胺为捕收剂,经“一粗五精”获得SiO2含量为99.62%、回收率为92.78%的石英精矿。丁亚卓等采用脱泥—反浮选—再磨—反浮选工艺,以草酸为调整剂、十二胺为捕收剂,获得SiO2品位为97.45%的石英精矿。他们发现,在强酸条件下以草酸为调整剂可有效活化长石,扩大长石与石英间的电位差,使十二胺优先吸附在长石表面,以有效分离长石与石英。Shehu等使用烷基-1,3-丙二胺盐-2-丙醇和石油磺酸钠作为阴阳离子捕收剂、乙二胺四乙酸(EDTA)作调整剂,实现了长石与石英的有效分离。于福家等以油酸钠和十二胺(DDA)阴阳离子混合捕收剂、氟硅酸钠为活化剂,获得SiO2含量为99.93%、产率为62%的石英精矿。

一些研究发现,在中性条件下,仍有少量的油酸根离子可吸附在长石和石英表面,并可与长石表面的Al(s)3+发生特性吸附。六偏磷酸钠可脱去石英表面吸附的油酸根,而长石表面吸附的油酸根可作为活性位点吸附阳离子捕收剂,提高长石的疏水性。陈琳璋以十二胺盐酸盐和十二烷基磺酸钠为捕收剂、油酸钠为活化剂、六偏磷酸钠为石英抑制剂,获得了SiO2含量为99.6%的石英精矿。

3、金属离子活化剂

除通过抑制石英强化浮选长石外,许多研究人员还提出可通过添加金属离子以抑制长石,从而实现石英的优选。黎小玲等在高碱性介质中,以碱土金属离子活化烷基磺酸盐并成功实现了优选石英。银锐明等发现,在pH值为110时,Mg2+可促进十二烷基磺酸钠在石英表面的吸附,提高石英回收率达82%。陈琳璋等研究了中性及碱性条件下长石和石英的浮选行为,结果表明,在碱性条件下,添加Ca2+、Mg2+、Al3+可强化十二烷基磺酸钠对石英的捕收作用。Ren等以烷基醚胺为捕收剂、CaCl2为长石抑制剂,在pH=10的条件下,实现了长石与石英的浮选分离,石英的回收率达94.17%。

多项研究表明,金属离子活化的作用机理主要是在高pH条件下,金属离子在体系中形成对应的一羟基化合物,并通过静电作用吸附在石英表面,并与捕收剂形成疏水薄膜,起到活化作用,促进捕收剂在石英表面的吸附,使得石英疏水上浮。但石云良等却提出,当pH<10时,Ca2+只能在Stern层内发生吸附,对活化石英浮选的效果较弱。而当pH>10后,Ca2+生成Ca(OH)2沉淀并与石英表面发生特性吸附,而油酸根会与石英表面的Ca(OH)2生成油酸钙,使得石英表面疏水上浮。

多价金属离子能吸附在长石表面,降低其表面电性,但多价金属离子也会吸附在石英表面,表现出与Al(s)3+相似的性质,使得两者分离困难。可添加水玻璃、六偏磷酸钠等抑制剂抑制石英的浮选,从而实现长石和石英的分离。4、浮选机

目前国内外使用的浮选机种类繁多,其差别主要在如下几个方面:充气方式不同、搅拌方式不同、转子和定子结构不同、槽体形状和深度不同、矿浆在槽体内的运动方式、循环方式以及由前一个浮选槽进入到后一个浮选槽的方式不同、泡沫产品的排出方式不同等等,但实际生产中使用的浮选机通常按充气和搅拌方式不同进行分类。大致可细分为以下四种基本类型。

①机械搅拌式浮选机:这类浮选机是靠机械搅拌器(转子和定子组)来实现对矿浆的充气和搅拌,属于对气自吸式浮选机,一般是下部气体吸入式,如:XJ型(A型)、SF型、BF型、JJF型浮选机。②充气机械搅拌式浮选机:这类浮选机的机械搅拌装置一般只起到搅拌矿浆和分散气流的作用,空气主要靠外部分级压入,矿浆充气和搅拌是分开的,如:XCF型、KYF型、XJC型浮选机。③充气式浮选机:这类浮选机的特点是既没有机械搅拌器,也没有传动机构,靠外部风源送入压缩空气对矿浆进行充气和搅拌,可细分为单纯充气式和气升式两类。如国内某矿冶研究院生产的浮选柱。④气体析出式(变压式)浮选机:这类浮选机是通过改变矿浆内气体压力的方法,使气体从矿浆内析出大量微泡,并使矿浆搅拌,可细分为抽气降压式和加压式两类。另外,按其槽体结构,可分深槽和浅槽式浮选机,按泡沫产品的排出方式有可分为刮板式和自缢式浮选机。