细粒浮选体系中界面极性相互作用理论及应用

本文系统讨论了界面极性相互作用理论及其在细粒浮选研究中的应用。亲水矿粒间水化排斥作用及疏水矿粒间疏水吸引作用主要归因于颗粒间界面极性相互作用。通过测定矿物在已知表面能参数的液体中的接触角,就可确定矿物的表面能参数值。由界面极性相互作用能确定水化或疏水相互作用能量常数,从而计算颗粒间水化或疏水相互作用能曲线,利用EDLVO理论能很好解释矿粒间的凝聚、分散行为。     

界面相互作用与石英、赤铁矿颗粒的凝聚行为

通过沉降试验、ξ电位检测、接触角的测定以及运用界面力的基本理论研究了－１０μｍ以下的赤铁矿和－２２μｍ以下的石英微粒之间的凝聚、分散行为．实验结果及理论计算证实了控制界面力对微粒凝聚状态的至关重要性，指出了经典的ＤＬＶＯ理论的适应范围及局限性，经典的ＤＬＶＯ理论只有被扩展才能准确地描述亲、疏水颗粒（因药剂作用）的分散、聚集行为．     

微细矿粒在水溶液中的疏水絮凝

本文着重讨论细微矿物颗粒的疏水絮凝行为及机理。对石英、菱锰矿、赤铁矿及金红石的实验研究表明,矿物润湿性的变化对矿粒悬浮液的分散稳定性有巨大影响。矿粒表面疏水化常与显著的絮凝现象伴生,这种絮凝现象无法用经典的DLVO理论解释。通过对石英-胺及菱锰矿-油酸体系疏水絮凝的理论探讨及势能计算,可以看出表面活性剂吸附而诱发的粒间疏水作用势能远远大干双电层作用或范德华作用势能,因此,疏水作用对此种絮凝行为具有支配地位。     

微细粒黑钨矿疏水絮凝浮选中聚团形成机制

通过疏水絮凝实验、原子力显微镜分析和数值模拟计算等方法,系统研究了微细粒黑钨矿的疏水聚团形成机制.结果表明：pH为8.0～8.5时,油酸钠诱导黑钨矿表面疏水并产生疏水絮凝行为,微细粒黑钨矿疏水聚团D₅₀与油酸钠的质量浓度和搅拌强度正相关;油酸钠体系中黑钨矿颗粒间具有较强的黏附力,疏水作用力是疏水聚团形成的主要贡献成分;搅拌装置中形成的强湍流流场环境有助于矿物颗粒的相互接触与能量传递,增加颗粒碰撞黏附概率;在流场高剪切力和油酸钠诱导疏水力共同作用下促进了微细粒黑钨矿形成大而稳固的聚团,与常规浮选相比,疏水絮凝浮选WO₃回收率提高了12.04%.     

聚团分选理论及技术研究现状及发展趋势

随着矿物粒度减小,矿粒的质量减小而比表面积增大,在常规的分选方法中存在矿粒碰撞几率减小与药剂的选择性变化引起的机械夹杂,最终导致选矿指标下降。同时由于粒度减小,细粒的表面电性和氧化程度增大,矿物间相互作用更为显著。介绍了微细粒矿物聚团分选理论,分析了电解质凝聚、高聚物絮凝、疏水团聚、磁团聚和复合聚团分选工艺的研究现状,展望了聚团分选在微细矿物加工方面的发展趋势。     

阳离子表面活性剂与高岭石的相互作用机理

采用十二胺阳离子表面活性剂为捕收剂,考察了高岭石的可浮性随pH值的变化情况.通过对高岭石不同解理面的化学组成分析及其与十二胺作用的量子化学计算分析,建立了高岭石在不同pH值条件下与十二胺的作用模型,解释了阳离子作用下高岭石的浮选行为.碱性矿浆中,高岭石颗粒的端面和层面均带负电,各解理面间产生静电斥力而使矿粒充分分散;阳离子十二胺在高岭石的(001)面优先吸附,使高岭石的各表面亲水性不同,从而在亲水力的作用下使颗粒发生疏水絮凝,减少了矿物的疏水表面,使矿物难以被浮选.在酸性条件下,矿浆中存在大量游离的离子,高岭石的(001)面吸附H 而使其表面性质与{001}面性质相似,十二胺能够较均匀地吸附在高岭石的各个解理面上.此外,高岭石颗粒的端面带正电,层面带负电,二者之间静电引力作用使矿粒发生絮凝,减少了高岭石矿粒的总表面积,增加了捕收剂的吸附密度.2种因素共同作用,使高岭石在pH值较低的矿浆中表现出较好的可浮性.     

辉钼矿浮选体系中的界面热力学

通过辉钼矿浮选体系中矿物与水、捕收剂与水、矿物与气泡、矿物与捕收剂之间等一系列界面相互作用自由能的计算,对各界面之间的范德华力、疏水引力、水化斥力等界面热力学行为进行了研究。研究结果表明:各矿物表面与水之间均存在范德华引力和疏水引力,其中辉钼矿与水之间的疏水引力低于脉石矿物与水之间的疏水引力;捕收剂与水分子之间的疏水引力是导致捕收剂在水溶液中分散的主要作用力;辉钼矿与气泡之间的强疏水引力是辉钼矿具备天然可浮性的根本原因;水介质中辉钼矿与捕收剂之间的范德华力为引力,但范德华力不是辉钼矿与捕收剂之间的主要作用力,起捕收作用的主要因素是由Lewis acid-base(AB)相互作用造成的疏水引力。浮选实验结果表明:对于辉钼矿的浮选,捕收剂在矿物表面的吸附强度并不是影响其浮选指标的决定性因素,而捕收剂在水相中的分散能力以及捕收剂对矿物浮选的选择性对矿物浮选的影响较大。     

细粒软锰矿磁-疏水联合聚团研究

为了研究细粒软锰矿在磁场中的聚团行为,采用在磁场中浮选细粒软锰矿的方法,研究细粒软锰矿的磁-疏水聚团。EDLVO理论计算结果表明:经捕收剂作用的软锰矿,颗粒间的疏水引力较小且为短程力,难以有效克服长程的静电排斥力,聚集困难;外加磁场后,软锰矿颗粒之间磁性引力的力程较疏水力长并随颗粒之间距离减小而急剧增加,它与疏水力联合,有利于颗粒间的团聚。显微镜观察和粒度测试表明:与单一疏水聚团的颗粒相比,磁-疏水联合聚团表观粒度大,比表面积小。磁场对于细粒软锰矿的回收及其与脉石的分离有利,磁化-浮选人工混合矿,在品位稍微提高的基础上,MnO2回收率提高23%。     

微细粒锡石的两液浮选

本文研究了-5微米锡石的两液浮选,并与相应条件下的常规浮选进行了比较。结果表明,两液浮选工艺优于泡沫浮选,锡石回收率可达99.3％,精矿含90.0％SnO_2。研究发现,捕收剂在两液浮选中起着三重作用:(1)使矿粒疏水;(2)使油相乳化;(3)影响油滴表面电性。油液表面的ζ-电位负值比矿粒-溶液间的ζ-电位还大,是两液浮选中的一个重要影响因素。两液浮选比泡沫浮选优越的原因:(1)两液浮选中产生的油/水界面较大,提高了细粒矿物的碰撞几率和附着面积;(2)油相体系的Hamaker常数比气相体系的Hamaker常数大,因而油滴比气泡更有利于疏水矿粒的粘附。     

强搅拌调浆对硫化镍矿浮选的作用

通过对单矿物和实际矿石的显微镜图像进行分析与浮选实验,研究浮选前强搅拌调浆对硫化矿物的疏水聚团作用及其与低品位硫化铜镍矿浮选的关系,通过显微镜图像分析搅拌时间与聚团粒度变化的关系。研究结果表明:强搅拌调浆产生的紊流条件能使矿物颗粒碰撞形成疏水聚团,而细粒矿物形成疏水聚团,表明矿物表面润湿性增加,可浮性变好;在搅拌转速为1 000 r/min时,随搅拌时间延长,聚团面积增大;浮选前的强搅拌调浆能提高磁黄铁矿单矿物和低品位硫化铜镍矿石中硫化铜镍矿物的浮选速率,硫化矿物的疏水聚团是强搅拌调浆提高低品位硫化矿浮选回收率的重要原因。