无机阴离子对石英浮选的影响研究.pdf

第3 4 卷 2 0 1 4 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G D 咂凰R 矾G V 0 1 ．3 4 A u g u s t2 0 1 4 无机阴离子对石英浮选的影响研究① 周坤1 ’2 ”，崔伟勇1 ’2 ”，唐云1 ’2 ”，张覃1 ’2 ’3 1 ．贵州大学矿业学院，贵州贵阳5 5 0 0 2 5 ；2 ．贵州非金属矿产资源综合利用重点实验室，贵州贵阳5 5 0 0 2 5 ；3 ．贵州省优势矿产资源高效利用工程实 验室，贵州贵阳5 5 0 0 2 5 摘要通过纯矿物浮选试验、Z e t a - 电位测试和红外光谱测定，考察了无机阴离子F 一、P O 。3 ‘、S i O ，卜、S O 。2 。、C 0 32 - 对H A Y 捕收剂浮 选石英的影响。纯矿物浮选结果表明，在整个p H 范围内，F 一、P O ．} 、S i 0 3 2 - 对H A Y 浮选石英具有一定的抑制作用，s 0 ．2 。、C O ，2 一在酸 性条件下对H A Y 浮选石英具有一定抑制作用，在碱性条件下具有一定的活化作用；Z e t a ．电位测试结果表明，加入F 一、P O 。3 ‘、S i O ，2 。、 s 0 。2 。、C 0 ，2 。，再添加捕收剂H A Y ，石英Z e t a - 电位负移，说明H A Y 在石英表面通过与F 一、P O 。3 ．、S i 0 3 2 。、S O 。} 、C 0 3 2 - 在石英表面的吸 附产物发生静电作用而吸附；红外光谱测定结果表明，捕收剂H A Y 在石英表面产生的吸附为物理吸附，加入阴离子后的吸附仍为 物理吸附。 关键词无机阴离子；石英；纯矿物浮选；Z e t a ．电位；红外光谱 中图分类号T D 9 2 3文献标识码A d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 6 0 9 9 ．2 0 1 4 ．0 8 ．0 2 8 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 4 0 8 一0 1 1 卜0 4 含稀土硅钙质磷矿石中的主要矿物为胶磷矿，主 要脉石矿物为石英、白云石。降低磷矿石中硅含量一 直为磷矿选矿领域的研究重点，也是研究难点。磷矿 石在水中解离时，产生一定量的F 一、P O 。3 ’、S i O ，2 ‘、 s O 。2 ‘、C O ，2 一等，对浮选石英具有一定影响，国内外有 关无机阴离子对石英浮选影响研究工作开展较少。 本文采用捕收剂H A Y 浮选石英，通过纯矿物浮选 试验、Z e t a 一电位测试、红外光谱测试，研究无机阴离子 F 一、P O 。卜、S i O ，2 。、S O 。2 。、C O ，2 一对石英浮选的影响，为 磷矿石降低硅含量奠定理论基础。 1 试验方法 1 ．1 纯矿物浮选试验 采用4 0m L 挂槽浮选机进行纯矿物浮选试验。称 取试样2g 于浮选槽，加4 0m L 去离子水搅拌1m i n ， 采用H E l 和N a o H 溶液调p H 搅拌1r a i n ，再添加一定 量阴离子到溶液中搅拌3m i n ，最后添加捕收剂H A Y 搅拌3m i n ，采用手动刮泡，直至泡沫不带矿。浮选完 成后将所得产品烘干、称重并计算石英上浮率。 1 ．2 Z e t a 电位测试 将试样在玛瑙研磨中研磨，使其粒度小于2 0 斗m ， 称取0 ．1g 试样于烧杯，添加1 0 0m L 去离子水，采用 H C I 和N a O H 溶液调剂p H 并加入药剂，再用超声波震 荡1 0m i n ，取上清液于Z e t a - 电位分析仪进行测试。 1 ．3 红外光谱测试 将矿样溶解于烧杯中，加入一定浓度的药剂溶液， 搅拌2m i n ，然后离心分离，取固体产物于低温干燥箱 中烘干，再将矿样送红外检测。红外检测仪器为 V E R T E X7 0 型傅里叶变换红外光谱仪。 2 试验结果与讨论 2 ．1 石英Z e t a - 电位与p H 值的关系 石英属于氧化矿物，其化学式为S i O ，基本结构 单位为硅氧四面体，每个硅连接4 个氧，每个氧连接2 个硅。石英在水溶液中解离时，生成含羟基基团的两 性表面化合物，表面化合物电离而带负电，因此石英零 电点较低。图1 为石英Z e t a 一电位与p H 值的关系。 p H 值 图1 石英Z e t a - 电位与p H 值的关系 ①收稿日期2 0 1 4 0 7 1 2 基金项目国家自然科学基金项目 5 1 2 6 4 0 0 5 ；国家8 6 3 计划 2 0 1 3 A A 0 6 4 1 0 2 ；贵州省“1 2 5 计划”重大科技专项 黔教合重大专项字 [ 2 0 1 3 ] 0 1 9 作者简介周坤 1 9 8 9 - ，女，贵州瓮安人，硕士研究生，主要研究方向为难选矿石的选矿及资源综合利用。 通讯作者张覃 1 9 6 7 - ，女，贵州人，教授，博士，博士研究生导师，主要研究方向为难选矿石的选矿及资源综合利用。 万方数据 矿冶工程 第3 4 卷 由图1 可以看出，当p H 2 时，石英的Z e t a 一电位为 负值，且随着p H 值增大，石英Z e t a - 电位负移，且石英 零电点小于2 。国内外选矿专家研究了石英的零电点 在2 ．0 左右‘4 1 ，因此，一般采用阳离子捕收剂对石英 进行浮选。 2 ．2 无机阴离子对石英浮选的影响 图2 表示在捕收剂H A Y 用量为0 ．5g ／L 的条件 下，有无F 一、P 0 4 3 。、S i 0 3 2 ‘、S 0 4 2 。、C 0 3 2 - 离子存在下，石 英上浮率与p H 值的关系。由图2 可以看出，在整个 p H 范围内，加入F 一、P O 。3 ‘、s l ’u ，2 - 后，石英上浮率都相 对减小，F 一对石英上浮率减小程度最为明显，随着p H 值增大，减小程度减弱；S i 0 3 2 - 在酸性条件下的减小程 度明显，在碱性条件下不明显；P O 。3 ‘在整个p H 范围 内对石英上浮率的减小程度一致；加入C O ，2 一后，采用 捕收剂H A Y 浮选石英，随着p H 值增大，石英上浮率 增大，比较加入C O ，2 一前后，在酸性条件下，石英上浮 率相对减小，随着p H 值减小而降低程度增大，而在碱 性条件下，石英上浮率相对增加，随着p H 值增大而增 加程度增大；加入S O 。2 。，酸性条件下石英上浮率减小， 随着p H 值增大减小程度减小，在碱性条件下对石英 上浮有所增加，随着p H 值增大而增大程度增加。 p H | f f f 图2阴离子对石英上浮率的影响 根据以上试验结果分析可知，F 一、P O 。3 。、S i O ，扣、 s O 。2 。、c O ，2 一对捕收剂H A Y 浮选石英的影响分2 种情 况，一是在整个p H 范围内对石英浮选具有抑制作用 F 一、P O 。3 ‘、S i O ，卜，而F 一随着p H 值增大抑制作用减小， P O 。卜在整个p H 范围内对石英抑制作用几乎无变化， S i 0 3 2 - 在酸性条件下对石英抑制作用大于在碱性条件 下；- - 是在酸陛条件下具有抑制作用，而在碱性条件下 具有活化怍用S 0 4 2 ‘、C O ，扣，s o 。2 。在p H 8 时，随着p H 值增大活化作 用增大，c O ，2 。在酸性和弱碱性条件下对石英浮选具有一 定抑制作用，而在强碱条件下具有微小的活化作用。 2 ．3 无机阴离子对石英Z e t a - 电位的影响 图3 为有无F 一、P 0 4 3 ‘、S i 0 3 2 。、S 0 4 2 。、C 0 3 2 一时石英 Z e t a ．电位随p H 值的变化情况。 图3阴离子对石英Z e t a 电位的影响 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 周坤等无机阴离子对石英浮选的影响研究 由图3 可以看出，石英与捕收剂H A Y 作用后，在 整个p H 范围内，石英的Z e t a 一电位明显上升，这种变化 表明H A Y 在石英表面发生了静电吸附而使得石英 Z e t a 一电位正移。在添加F 一、P 0 4 3 。、S i 0 3 2 。、S 0 4 2 ‘、C 0 3 2 。 后，石英的Z e t a - 电位下降，使电位更负，这种变化说明 溶液离子吸附于石英表面，从而使得电位更负。在添 加S i O ，2 ‘、C 0 3 2 - 和P O 。3 。的体系中，再加入H A Y 后，石 英的Z e t a 一电位大幅度上升，且由负电位变为正电位， 这说明H A Y 在石英表面通过与F 一、P O 。3 。、S i O ，2 。、 S 0 。扣、C O ，2 一在石英表面的吸附产物发生作用而吸附。 2 ．4 红外光谱测定 图4 中 1 和 2 分别为捕收剂H A Y 作用于石英 前后的红外光谱图。由图4 可知，在36 1 9 、34 4 9c m 。1 处出现的O H 伸缩振动峰，是由S i O H 键中羟基的 伸缩振动引起的；18 4 0c m 叫处的峰为C C 伸缩振动 峰；15 0 8c m 。1 处的峰为N H 弯曲振动峰；16 4 0c m ’1 处出现一个宽的吸收峰，表明矿样中可能含有游离 水∞1 ；10 8 9 和10 2 9e m 。1 处的峰为s i O 键非对称伸 缩振动峰；7 8 7 和6 8 9e m 。1 处的峰为S i O 键对称伸缩 振动峰；5 2 5c m 。1 处的峰为s i O 键的弯曲振动峰； 10 8 9 、10 2 9 、7 8 7 、6 8 9 、5 2 5c m l 处的峰都属于S i O 键 的特征峰M J 。由图4 可以看出，石英与H A Y 作用前后 的红外光谱曲线只有微小的变化，其中在15 0 8c m 一 处的N H 弯曲振动峰和l8 4 0e m 。1 处的C O 伸缩 振动峰消失，29 0 4c m 。1 处出现C H 键伸缩振动引起 的峰，表明石英在15 0 8 、18 4 0 、29 0 4c m 叫处均产生吸 附；而石英特征光谱峰范围内几乎无变化，表明H A Y 在石英表面产生的是物理吸附。 波数／c m l 图4H A Y 作用前后的红外光谱 在图5 中， 1 、 2 分别为加入P O 。3 。、F 一、C O ，2 - 、 S i O ，2 。、S O 。2 一前后，H A Y 作用于石英的红外光谱图。 由图5 可以看出，15 0 8e m - 1 处的N H 弯曲振动峰重 新出现，表明P O 。3 。、F 一抑制石英在15 0 8c m 。1 处产生 吸附，对H A Y 浮选石英具有抑制作用；18 4 0e m 。1 处的 c O 伸缩振动峰和15 0 8c m 。1 处的N H 弯曲振动 峰重新出现，表明C O ，2 ‘、S i O ，2 ’、S O 。2 。抑制石英在 18 4 0c m _ 和15 0 8c m q 处产生吸附，对H A Y 浮选石英 具有抑制作用。图中的石英特征光谱峰范围内几乎无 变化，表明以上5 种阴离子作用于石英，再加入捕收剂 H A Y ，石英表面产生的吸附为物理吸附。 图5阴离子作用前后的红外光谱 万方数据 1 1 4 矿冶工程第3 4 卷 3 结论 1 纯矿物浮选试验表明，在整个p H 范围内，无 机阴离子F 一、P O 。} 、S i 0 3 2 - 对H A Y 浮选石英具有一定 抑制作用，而S O 。2 。、C O ，2 一在酸性条件下对H A Y 浮选 石英具有抑制作用，而在碱性条件下具有微小的活化 作用。 2 Z e t a - 电位测试结果表明，石英的零电点小于 2 ，当加入捕收剂H A Y 后，石英Z e t a 一电位正移，加入 F 一、P 0 4 卜、S i 0 3 2 。、S 0 4 2 。、C 0 32 - 后，石英Z e t a 一电位负移， 添加阴离子后，再加入H A Y 电位，大幅度正移，表明捕 收剂H A Y 、无机阴离子均在石英表面产生了静电吸附。 3 红外光谱测定结果表明，加入捕收剂H A Y 和 同时加入无机阴离子、捕收剂H A Y ，石英的红外光谱 特征吸收峰无变化，仅仅在某些峰发生微小的变化，表 明捕收剂H A Y 和无机阴离子在石英表面发生的吸附 为物理吸附。 参考文献 孙传尧，印万忠．硅酸盐矿物浮选原理[ M ] ．北京科学出版社， 2 0 0 1 ． 黄思捷．硫精矿降硅工艺与机理研究[ D ] ．长沙中南大学，2 0 1 0 ． 王淀佐，胡岳华．氢氧化物表面沉淀在石英浮选中的作用[ J ] ．中 南矿冶学院学报，1 9 9 0 ，2 1 3 2 4 8 - 2 5 3 ． 刘亚川，龚焕高，张克仁．石英长石矿物结晶化学特性与药剂作用 机理[ J ] ．中国有色金属学报，1 9 9 2 ，2 4 2 1 2 5 ． 刘长淼，曹学锋，陈臣，等．十二叔胺系列捕收剂对石英的浮选 性能研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 9 3 3 7 - 3 9 ． 郝保红．超细粉磨时粉石英化学键变化的红外光谱分析[ J ] ．矿 冶工程，2 0 0 l 4 6 4 6 6 ． 1；11 二- 心口 H 陋 № 万方数据