金属离子在氧化物矿物/水界面的吸附及浮选活化机理

本文评述了金属离子活化石英等矿物的-羟基络合物假说.从溶液化学的角度,考察了氧化物矿物/水界面特性、金属离子在界面的吸附及其对ζ-电位和浮选的影响.研究表明:金属离子对氧化矿浮选的活化作用,不能简单地归因子金属离子-羟基络合物的生成,在很多情况下,金属氢氧化物表面沉淀的生成起着更重要的作用.表面沉淀的形成受界面区域金属离子的活度、界面pH值及界面溶度积的控制.金属离子在氧化矿表面的吸附及其对氧化矿ζ-电位和浮选的影响,与表面沉淀的生成条件,有相对应的关系.     

阴阳离子捕收剂在长石与石英表面的吸附特性

采用单矿物浮选、ξ-电位和芘荧光探针,研究阳离子捕收剂十二胺(DDA)和阴离子捕收剂十二烷基磺酸钠(SDS)在长石和石英表面的吸附特性.单矿物浮选结果表明:pH=2.0时,相同浓度的单一或混合捕收剂溶液中长石的表面疏水性要强于石英的表面疏水性,混合捕收剂中矿物表面疏水性比单一捕收剂中的强.ζ-电位测定结果表明:在阴/阳离子单一捕收剂中长石和石英ζ-电位分别向负方向和正方向移动;阴阳离子混合捕收剂摩尔比接近1:1时,pH在2.0、2.5和9.0时长石和石英各自ζ-电位相差不大.芘荧光探针分析结果表明:pH=2.0时,捕收剂在低浓度时通过静电作用零星吸附于矿物表面,矿物表面极性与捕收剂浓度呈负相关,当矿物表面形成胶束后,单一捕收剂溶液中矿物表面极性有所增强,而混合捕收剂溶液中矿物表面极性继续降低;在相同条件下的混合捕收剂溶液中矿物表面的疏水性比单一捕收剂强,且在矿物表面形成胶束浓度要比单一捕收剂低;整体而言,相同浓度条件下单一和混合捕收剂溶液中长石表面疏水性比石英的强.     

铁离子和亚铁离子对滑石浮选的影响及作用机理

通过对滑石纯矿物的浮选实验和动电位的测试，结合水解金属离子溶液化学计算，研究铁离子和亚铁离子对滑石浮选的影响，并探讨其吸附机理。实验结果表明：在没有金属氢氧化物沉淀时溶液中存在的水解金属离子在滑石表面的吸附对滑石的非极性表面和极性端面产生不同的影响，使滑石ξ电位的符号由负变正，但滑石的天然可浮性不变；在金属氢氧化物沉淀的pH值与它的零电点之间，滑石的非极性表面变得亲水，导致滑石的浮选受到抑制。其疏水性的改变是由于在氢氧化物沉淀的pH值与它的零电点之间，在滑石的极性和非极性表面产生了氢氧化物沉淀的多相凝聚。     

安徽某地石英砂的加温反浮选试验

研究了温度从15℃升高到50℃时,安徽省某地石英砂矿物的反浮选特性。研究表明在矿浆pH值2～2.5时,温度为45℃,石英表面ζ电位的负值是试验温度范围内的最低值,此时长石的表面ζ电位的负值比在25℃时要大,有利于阳离子捕收剂在长石表面的吸附,从而提高长石与石英的浮选分离效果。     

烷基胺对盐类矿物捕收性能的溶液化学研究

根据溶液化学计算,确定了不同碳链长度的烷基胺形成沉淀的临界pH值及其与无机阴离子生成胺盐的顺序为WO_4~(2-)>SO_4~(2-)～PO_4~(3-)〉〉F~-～CO_3~(2-)。浮选实验结果表明,阳离子捕收剂浮选盐类矿物的临界pH值上限对应于生成胺沉淀的临界pH值。烷基胺浮选盐类矿物的捕收能力大小顺序为白钨矿>重晶石～磷灰石>萤石～方解石,与胺和相应矿物阴离子生成胺盐的顺序一致。动电位测定表明,烷基胺使带负电的盐类矿物表面ξ-电位变正,使带正电的萤石表面ξ-电位增加。因而,烷基胺浮选盐类矿物的作用机理主要归因于胺与矿物阴离子生成胺盐。无机阴离子对盐类矿物的胺浮选起活化作用。     

六偏磷酸钠的作用机理研究

本文通过吸附量和ζ-电位测定,以及单矿物浮选试验等手段,并结合捕收剂使用机理研究的一些结果,对六偏磷酸钠的作用机理进行了研究。发现六偏磷酸钠的作用主要在于对矿物表面的阴离子捕收剂进行解吸并吸附在表面使之亲水,从而达到对矿物的抑制。研究还发现pH对六偏磷酸钠的作用效果有明显影响。pH超过一定值后抑制作用消失。     

反浮选法分离粉石英和斜绿泥石及其机理

采用油酸作阴离子捕收剂,用反浮选的方法对粉石英的纯化进行研究,探讨粉石英和斜绿泥石的分离机理以及捕收剂的吸附机理。实验中测定粉石英和斜绿泥石的ζ电位、pH值、油酸浓度、浮选时间对SiO2回收率和纯度的影响;分析粉石英、斜绿泥石的晶体结构和表面性质以及油酸作阴离子捕收剂时的溶液化学。结果表明:在pH为8~10的碱性溶液中,粉石英难与金属阳离子缔合,所以,不与油酸根离子结合;而斜绿泥石解离后层间存在活性金属阳离子,可与油酸根离子发生化学吸附产生疏水作用,因而使用反浮选的方法能有效地实现二者的分离;当pH为9时,斜绿泥石的去除率最高,粉石英的纯度达99.86%,回收率为35%。     

油酸钠直接浮选孔雀石的机理研究

研究了油酸钠直接浮选孔雀石的浮选行为及作用机理.采用浮选试验、Zeta电位测试、傅里叶红外光谱测试、溶液化学计算及热力学计算进行吸附机理分析.浮选试验表明:当捕收剂油酸钠用量为160 mg/L、pH值范围7~10时,孔雀石浮选回收率可以达到70%以上;当pH=9.5时,回收率为88.67%,达到最高;动电位及溶液化学表明:油酸钠在矿浆中的组分为C_(17)H_(33)COOH·C_(17)H_(33)COO~-,C_(17)H_(33)COO~-和(C_(17)H_(33)COO)_2~(2-),油酸钠在孔雀石表面主要发生了化学吸附;根据吉布斯自由能的计算和红外光谱测试分析表明:在合适的p H值范围,油酸钠与孔雀石表面的铜离子作用生成油酸铜盐沉淀,改变了孔雀石的表面性质使它表面疏水从而容易浮选回收.     

硅藻土、钠长石及石英的可浮性研究

实验考察了十二胺对硅藻土、钠长石、石英的捕收能力.通过ζ-电位、红外光谱检测对十二胺与硅藻土、钠长石、石英的作用机理进行了分析.浮选实验结果表明,pH为5.5~10.5,十二胺浓度为2.38×10-4mol/L时,钠长石和石英单矿物浮选回收率分别在92%和97%以上,而硅藻土的回收率在5%以下.ζ-电位分析结果表明,pH为5.5~10.5时,十二胺在钠长石和石英表面的吸附明显强于在硅藻土表面的吸附,这与浮选结果一致.红外光谱分析结果表明,pH为5.5时,十二胺在硅藻土、钠长石、石英表面均存在物理吸附、氢键作用,且在硅藻土表面的吸附强度相对弱,导致其可浮性差.     

烷基羟丙基胺作用下石英和赤铁矿的浮选行为

通过浮选试验研究了新型捕收剂烷基羟丙基胺(NDIA)作用下石英和赤铁矿的浮选行为,并结合量子化学计算和zeta电位分析,考察了该捕收剂在矿物表面的吸附机理.单矿物浮选试验结果表明:当捕收剂用量为33.33 mg/L,p H值为4.50~8.00时,石英的回收率在92%以上,赤铁矿的回收率在50%左右.人工混合矿分选试验结果表明:当捕收剂用量为33.33 mg/L,淀粉用量为13.33 mg/L,p H值为4.50~8.00时,NDIA均可实现石英和赤铁矿的有效分离.量子化学计算结果表明,与十二胺相比,NDIA对石英具有更好的捕收性能.zeta电位测试结果表明:NDIA在石英和赤铁矿表面均发生了吸附,且在石英表面的吸附作用强于赤铁矿.     

钙离子对脂肪酸类捕收剂浮选石英的影响机理

为了探究脂肪酸类捕收剂在浮选石英过程中,钙离子活化石英的作用及机理,进行了浮选试验、动电位检测、红外光谱分析.结果显示石英被浮选需要钙离子的活化,钙离子能增加石英的表面动电位,以及改性脂肪酸捕收剂DWD-3能在被钙离子活化的石英表面发生吸附,且存在化学吸附、氢键吸附;量子力学模拟显示,Ca²⁺,Ca(OH)⁺,OH^-能在石英表面发生吸附,且Ca²⁺吸附作用最强,钙离子活化石英的过程是Ca²⁺优先在石英表面上的O处发生化学吸附,形成被Ca²⁺活化的表面,捕收剂DWD-3以单键氧O_Ⅰ与2个双键O_Ⅱ吸附在被活化的石英表面.     

矿浆中金属离子对蓝晶石矿物浮选行为的影响

通过蓝晶石、石英及黑云母的浮选实验,研究了金属离子对矿物浮选行为的影响.实验结果表明:Ca²⁺和Mg²⁺显著活化蓝晶石的浮选,Al³⁺及Fe³⁺对蓝晶石及石英表现很强的抑制作用.浮选溶液化学分析表明,Fe³⁺,Al³⁺可以在矿物表面生成Fe(OH)₃和Al(OH)₃,使矿物浮选受到强烈的抑制;Ca²⁺和Mg²⁺由于羟基络合物存在使蓝晶石的零电点向低pH方向发生漂移,使十二胺的静电吸附力增强,起到活化作用.根据波耳兹曼矢量场中的粒子分布理论,通过计算Fe³⁺对矿物作用前后在不同pH条件下液相内部胺离子(RNH⁺₃)浓度、界面层胺离子的浓度以及比例关系来分析金属离子的活化或抑制作用机理.     

油酸钠与微细粒黑钨矿的作用机理

通过浮选实验、溶液化学计算、吸附量测试、动电位和红外光谱分析等方法,系统研究了油酸钠对微细粒黑钨矿的浮选捕收机理.结果表明:黑钨矿可浮性与油酸钠吸附量正相关,微细粒黑钨矿可浮性较好的pH区间为7.0～9.0,溶液中油酸离子和离子-分子缔合物组分对黑钨矿浮选过程起主要作用.溶液化学计算表明:油酸钠的吸附量和黑钨矿的可浮性与金属阳离子形成的油酸盐组分浓度有直接关系;油酸钠的添加使荷负电的黑钨矿动电位负移.红外光谱分析表明油酸钠在黑钨矿表面发生化学吸附,生成金属油酸盐,进而增强了黑钨矿的可浮性.     

N，N-二(3-氯-2-羟丙基)十二胺对菱镁矿浮选脱硅性能的影响

通过浮选实验研究了N，N-二(3-氯-2-羟丙基)十二胺(NCDA)作用下石英、菱镁矿和白云石的浮选行为.通过zeta电位测试、基团电负性判据和量子化学计算等分析研究了NCDA的性能及作用机理.浮选实验结果表明:在矿浆自然pH值条件下，加入同等用量的捕收剂，NCDA对石英的捕收能力比十二胺(DDA)强，对菱镁矿和白云石的捕收能力明显弱于DDA.zeta电位测试结果表明，NCDA与石英表面发生静电吸附和氢键作用.基团电负性、水油度和前线轨道能计算结果表明，相比DDA，NCDA具有更好的捕收性能和起泡性能，更容易与石英表面发生相互作用.     

不同组成黑钨矿的可浮性

本文研究了含锰量不同的黑钨矿的可浮性、吸附行为及动电现象。用螯合剂1-亚硝基-2-萘酚及辛基羟肟酸作黑钨矿的捕收剂,结果表明螯合剂是细粒黑钨矿的有效捕收剂。有效浮选pH范围在pH=6.5到8.5之间,在该pH范围内,捕收剂在黑钨矿上的吸附量最大。含锰较高的黑钨矿在纯水中,具有较低的负ξ-电位,吸附捕收剂的能力较大,可浮性较好。根据实验结果和溶液化学平衡计算,讨论了捕收剂与锰、铁离子的相互作用及其差别,螯合捕收剂在黑钨矿上的化学吸附与锰离子螯合物的形成有更为密切的关系,表明锰离子与药剂离子的相互作用决定了黑钨矿的吸附及浮选行为。     

磨矿介质对典型硅酸盐矿物浮选的影响及机理

研究在湿式磨矿条件下,十二胺和油酸钠作为捕收剂时,锆球和铁球作为磨矿介质对典型硅酸盐矿物浮选的影响。通过对矿物表面动电位和X射线光电子能谱检测,分析磨矿介质对硅酸盐矿物浮选影响的机理。研究表明：十二胺作为捕收剂,低于最佳浮选pH值时,锆球湿磨锆英石、绿柱石、锂辉石和石英的浮选回收率均高于铁球湿磨,pH值继续升高,锆球湿磨和铁球湿磨这四种硅酸盐矿物的浮选回收率相近；在pH值2~12范围内,锆球湿磨和铁球湿磨长石的浮选回收率相近；油酸钠作为捕收剂,相同pH值条件下,锆球湿磨锆英石、绿柱石、锂辉石、长石和石英的浮选回收率大多低于铁球湿磨。检测结果表明：锆球湿磨时,低于最佳浮选pH值条件下,锆英石、绿柱石、锂辉石和石英表面电位低于铁球湿磨,因而十二胺作为捕收剂时这四种矿物的浮选回收率高于铁球湿磨；铁球湿磨时,油酸钠作为捕收剂,锆英石、绿柱石、锂辉石、长石和石英表面Fe含量明显增加,对这五种矿物起到活化作用,因而浮选回收率高于锆球湿磨。