白云母与石英的浮选分离行为_陈飞.pdf

白云母与石英的浮选分离行为 陈飞何东升邓博纳胡洋王乾元 （武汉工程大学兴发矿业学院， 湖北 武汉 430074） 摘要预分选湿法提取是石煤提钒工艺最具潜力的发展方向。石煤中的钒主要存在于白云母中， 预分选 主要是采用浮选方法分离石煤中含钒白云母与石英等脉石矿物。为此， 分别以十二胺、 十八胺、 LU-1、 LU-3为阳 离子捕收剂考察其对白云母、 石英的浮选效果。结果表明 捕收剂浓度对白云母浮选有较大影响， 但对石英无明显 影响； 在酸性条件下， 十二胺、 十八胺和LU-1对白云母有良好捕收作用， 其中十二胺的捕收效果最好； 在弱碱性条 件下， LU-3对石英的捕收效果良好。石煤提钒预分选中可在酸性条件以十二胺为捕收剂浮选白云母或碱性条件 下以LU-3为捕收剂浮选石英， 分离白云母和石英， 以提高钒入浸品位， 并减少进入浸出工序物料量， 从而降低浸出 剂消耗。这有利于降低成本， 提高钒回收率。 关键词白云母石英阳离子捕收剂浮选 中图分类号TD923.7文献标志码A文章编号1001-1250 （2019） -08-108-05 DOI10.19614/ki.jsks.201908020 Flotation Separation Behavior of Muscovite and Quartz Chen FeiHe DongshengDeng BonaHu YangWang Qianyuan2 （Xingfa School of Mining Engineering， Wuhan Institute of Technology， Wuhan 430074， China） AbstractPre-separation-wet extraction is the most potential development direction of vanadium extraction from stone coal. Vanadium in stone coal mainly exists in muscovite. Pre-separation mainly uses flotation to separate vein minerals such as vanadium-bearing muscovite and quartz in stone coal. Therefore，dodecylamine，octadecylamine，LU-1 and LU-3 were used as cationic collectors to investigate their flotation effects on muscovite and quartz. The results show that the concen- tration of collector has a great influence on the flotation of muscovite，but has no obvious influence on quartz. Under acidic conditions，dodecylamine，octadecylamine and LU-1 have good collecting effect on muscovite，among which dodecylamine has the best collecting effect. Under weak alkaline condition，LU-3 has a good effect on quartz collection. In the pre-separa- tion of vanadium extraction from stone coal， dodecylamine can be used as collector to flotation muscovite or LU-3 can be used as collector to flotation quartz under acidic or alkaline conditions. The separation of muscovite and quartz can improve the leaching grade of vanadium and reduce the amount of material entering leaching process，thus reducing the consumption of leaching agent. The process is conducive to reducing costs and improving vanadium recovery. KeywordsMuscovite， Quartz， Cationic collectors， Flotation 收稿日期2019-07-05 基金项目国家自然科学基金面上项目 （编号 51674179） ， 武汉工程大学校长基金项目 （编号 2018164） 。 作者简介陈飞 （1998） ， 男， 本科生。通讯作者何东升 （1979） ， 男， 博士， 教授。 总第 518 期 2019 年第 8 期 金属矿山 METAL MINE Series No. 518 August 2019 钒是一种重要的战略性金属材料， 广泛应用于 钢铁、 航天、 化工和国防等尖端技术行业 ［1］。工业钒 矿床主要包括钾钒铀矿、 石墨型钒矿、 钒钛磁铁矿和 石煤型钒矿 ［2］。我国石煤型钒矿储量巨大， 石煤型 钒矿钒储量是钒钛磁铁矿中钒储量的6.7倍 ［3］。传 统石煤提钒工艺采用钠化焙烧水浸酸沉钒的流 程 ［4-5］， 钒回收率和转化率低， 且焙烧过程中产生大量 氯气和氯化氢等有害气体， 严重污染环境。近年来， 研究人员开发了不少新工艺， 特别是预分选湿法 提取工艺。向平等 ［6］采用湿式筛选联合浮选工艺预 分选， 使精矿 V2O5品位从原矿的 0.7％左右富集到 3.2％以上， 钒综合回收率大于74.5％。卫敏等 ［7］采用 了擦洗工艺预富集， 对原矿进行筛分分级， 先分离出 原矿中-0.045 mm粒级直接作为精矿， 再对筛分后粗 粒级矿物进行擦洗分级回收， 在原矿V2O5品位1.17 时， 可获得V2O5品位2.50、 回收率81.90的预富集 108 ChaoXing 钒精矿。何东升等 ［8］采用摇床重选浮选联合的方 法对某地石煤矿石进行预分选， 提前抛弃部分尾矿， 减少进入浸出工序的物料量， 降低了生产成本。王 丽等 ［5］通过沉降磁选联合选别流程， 可抛掉V 2O5品 位为0.15、 回收率为16.57的尾矿， 最终获得V2O5 品位为2.10、 回收率为83.43的钒精矿。预分选 湿法提取工艺通过预分选脱除部分脉石矿物 ［9］， 可减 少进入浸出工序的物料量， 提高钒入浸品位 ［10-11］， 进 而减少浸出试剂消耗， 降低成本。石煤中主要脉石 矿物是石英， 主要含钒矿物多为云母， 查明白云母与 石英浮选分离行为差异， 对指导石煤型钒矿浮选预 分选工艺具有重要意义。 1试验原料与试验方法 1. 1试样 白云母和石英均为单矿物， 白云母取自河北灵 寿， 石英取自湖北十堰。来样经钢锤锤碎至-3 mm， 然后用陶瓷球磨机再磨， 经湿式筛分分成若干粒级 后， 用去离子水多次清洗， 烘干后供试验使用。 1. 2试剂 pH调整剂分别为NaOH和H2SO4； 捕收剂为阳离 子型， 分别为十二胺、 十八胺、 LU-1和LU-3， 均配成 摩尔浓度为3.710-3mol/L的溶液使用； 试验用水为 去离子水。 1. 3浮选试验 单矿物浮选试验在 XFG3-35 挂槽浮选机中进 行， 主轴转速为2 100转/min。每次称取2 g矿样放入 100 mL的微型浮选槽中， 加入80 mL去离子水后， 用 NaOH或H2SO4调节pH， 再按浮选药剂制度加入各种 药剂， 每加入1种药剂则搅拌2 min， 浮选4 min。刮 出的泡沫产品经过烘干、 称重， 计算回收率。 1. 4动电位测定 试验采用Zeta-Meter 4.0型电泳仪来测定矿物表 面动电位。取纯矿物磨细至-2 μm以下， 每次称取5 mg 于烧杯中， 加入 100 mL 蒸馏水， 搅拌 2 min， 用 NaOH或H2SO4调节pH值， 依照研究需要加入各种药 剂， 每次加药后搅拌2 min， 然后将矿浆注入电泳杯 中， 进行测量。 2试验结果与讨论 2. 1十二胺作用下白云母与石英浮选行为 图1为十二胺浓度为4.610-5mol/L时， pH对 白云母和石英可浮性影响的关系曲线。 由图1可以看出 在试验pH范围内， 石英可浮性 均较差， 仅在pH为8～9的狭窄区间范围， 表现出一定 的可浮性， 回收率为40～60； 白云母可浮性较好， 且随pH变化不大； pH＜6范围内， 十二胺对白云母和 石英的捕收能力相差很大， 白云母浮选回收率较高， 可达70左右， 石英浮选回收率小于10， 二者浮选 分离较容易。 图2是pH6时， 十二胺用量对白云母和石英可 浮性影响的关系曲线。 由图2可以看出 十二胺用量对石英回收率基本 无影响， 回收率在20左右； 十二胺浓度由4.710-5 mol/L增加至9.410-5mol/L时， 白云母回收率随十 二胺用量的增加而增加， 在十二胺用量超过 9.4 10-5mol/L后， 白云母回收率基本不变， 保持在90左 右。十二胺浓度大于9.410-5mol/L时， 有利于二者 浮选分离。 2. 2十八胺作用下白云母与石英浮选行为 图3为十八胺浓度为4.610-5mol/L时， pH对白 云母和石英可浮性影响的关系曲线。 由图3可以看出 在试验pH范围内， 石英可浮性 均较差， 仅在pH为8～10的狭窄区间范围， 表现出一 定可浮性， 回收率为40～60； 白云母可浮性在弱酸 性条件下较好， 4＜pH＜6范围内， 十八胺对白云母和石 英的捕收能力相差很大， 白云母浮选回收率较高， 可 达45左右， 石英浮选回收率小于10， 此时较易实 现二者的浮选分离。 图4是pH6时， 十八胺用量对白云母和石英可 陈飞等 白云母与石英的浮选分离行为2019年第8期 109 ChaoXing 浮性影响的关系曲线。 由图4可以看出 十八胺用量的改变对石英回收 率基本无影响， 回收率在10左右； 在十八胺浓度为 4.710-5～11.7510-5mol/L时， 白云母回收率随十 八胺用量的增加而增加， 在十八胺用量超过11.75 10-5mol/L后， 白云母回收率小幅降低。因此， 十八胺 浓度为11.7510-5mol/L时， 有利于二者浮选分离。 2. 3LU-1作用下白云母与石英浮选行为 图5为LU-1浓度为4.610-5mol/L时， 矿浆pH 对白云母和石英可浮性影响的关系曲线。 由图5可以看出 在试验pH范围内， 石英可浮性 均较差， 仅在pH为8～10的狭窄区间范围， 表现出一 定可浮性， 回收率为30～40； 白云母可浮性较好但 随pH变化较大， 回收率在20～50之间； 在4＜pH＜6 范围内， LU-1对白云母和石英的捕收能力相差很大， 白云母浮选回收率较高， 可达45左右， 石英浮选回 收率小于10， 此时较易实现二者的浮选分离。 图6是pH6时， LU-1用量对白云母和石英可浮 性影响的关系曲线。 由图6可以看出 LU-1用量的改变对石英回收 率基本无影响， 回收率在10左右； 在LU-1浓度由 4.710-5mol/L增加至9.410-5mol/L时， 白云母回收 率随 LU-1 用量的增加而增加， 在 LU-1 用量超过 9.410-5mol/L后， 白云母回收率小幅降低， 保持在 60左右。LU-1浓度在9.410-5mol/L左右时二者 回收率差值最大， 故LU-1浓度在9.410-5mol/L左 右时， 较易实现二者的浮选分离。 2. 4LU-3作用下白云母与石英浮选行为 图7为LU-3浓度为4.610-5mol/L时， pH对白 云母和石英可浮性影响的关系曲线。 由图7可以看出 在pH6～9的范围内， LU-3对 白云母和石英的捕收能力相差很大， 石英的可浮性 很好， 在80～100之间， 回收率最高可达95， 白云 母的回收率较低， 在30～40之间； 6＜pH＜9时， LU- 3对白云母和石英的捕收能力相差较大， 有利于实现 金属矿山2019年第8期总第518期 110 ChaoXing 二者的浮选分离。 图8是pH6左右时， LU-3用量对白云母和石英 可浮性影响的关系曲线。 由图8可以看出 LU-3用量的改变对石英回收 率基本无影响， 回收率在90左右； 在LU-3浓度由 4.710-5mol/L增加到9.410-5mol/L时， 白云母回收 率随 LU-3 用量的增加而增加， 在 LU-3 用量超过 9.410-5mol/L后， 白云母回收率基本不变， 保持在 90左右； 在LU-3浓度小于7.0510-5mol/L时， LU- 3对白云母和石英的捕收能力相差很大， 可以实现二 者的有效分离。 对比图1～图8可以看出 4种捕收剂对白云母的 捕收能力顺序为十二胺＞LU-3＞十八胺＞LU-1， 对石 英的捕收能力强弱顺序为LU-3＞十二胺＞十八胺＞ LU-1。在pH呈酸性时， 以十二胺为捕收剂浮选白云 母， 在pH呈弱碱性时， 以LU-3为捕收剂浮选石英， 有利于实现二者有效分离。在此基础上， 探讨了十 二胺、 LU-3对矿物表面电位变化的影响规律。 3机理讨论 3. 1十二胺对白云母与石英动电位的影响 图9为十二胺浓度为9.410-5mol/L时， 白云母 和石英动电位随pH的变化关系曲线。 由图9可知 在十二胺作用下， 白云母和石英的 动电位均向正方向移动， 说明十二胺在白云母和石 英的表面都产生了吸附； 在pH4～6时， 十二胺对白 云母动电位改变最大； 在pH8～9时， 十二胺对石英 动电位改变最大， 这反映了在该pH范围有利于十二 胺的吸附。这与白云母在pH为4～6时浮选回收率较 高、 石英在pH为8～9时浮选回收率较高的现象相符。 3. 2LU-3对白云母与石英动电位的影响 图10为LU-3浓度为4.610-5mol/L时， 白云母 和石英动电位随pH的变化关系曲线。 由图 10 可以看出 白云母和石英动电位在与 LU-3作用后均向正方向移动； 石英表面动电位变化 比白云母大， 一定程度上说明LU-3更容易在石英表 面吸附， 这与LU-3浮选石英比浮选白云母效果好的 现象相符。 4结论 （1） 4种捕收剂对白云母的捕收能力的强弱顺序 为 十二胺＞LU-3＞十八胺＞LU-1， 十二胺对白云母的 捕收能力要远强于另外3种捕收剂； 对石英的捕收能 陈飞等 白云母与石英的浮选分离行为2019年第8期 111 ChaoXing ［1］ ［2］ ［3］ ［4］ ［5］ ［6］ ［7］ ［8］ ［9］ ［10］ ［11］ 力强弱顺序为 LU-3＞十二胺＞十八胺＞LU-1， LU-3 对石英的捕收能力要远大于其他3种捕收剂。 （2） 以十二胺为捕收剂， 白云母和石英浮选回收 率均随矿浆pH增加先增大后减小， 白云母的浮选pH 区间4～6， 石英的浮选pH区间8～9； 捕收剂浓度影响 白云母浮选行为， 但对石英无明显影响； 在pH呈酸 性时， 用十二胺作捕收剂浮选白云母。在pH弱碱性 pH为9～10时， 用LU-3作捕收剂浮选石英， 有利于实 现二者有效分离。 （3） 通过选择合适的捕收剂， 在适宜的浮选条件 下， 可能实现含钒白云母与石英的浮选分离， 以使含 钒矿物预富集， 提高钒入浸品位， 减少浸出试剂消 耗， 降低石煤提钒生产成本。 参 考 文 献 孙伟， 王丽， 曹学锋， 等.石煤提钒的浮选工艺及吸附机理 ［J］ .中国有色金属学报， 2012， 22 （7） 2069-2074. 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Metal Mine， 2018 （10） 92-97． （责任编辑王亚琴） 金属矿山2019年第8期总第518期 112 ChaoXing