王洪嶺,鐘 宏

(中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院,湖南長(zhǎng)沙 410083)

陽(yáng)離子捕收劑對(duì)菱鋅礦的浮選研究＊

王洪嶺,鐘 宏

(中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院,湖南長(zhǎng)沙 410083)

通過(guò)單礦物浮選實(shí)驗(yàn)考察了直鏈脂肪胺、常規(guī)季銨鹽和Gemini季銨鹽表面活性劑三類陽(yáng)離子捕收劑對(duì)菱鋅礦的浮選行為,利用動(dòng)電位測(cè)定和紅外光譜分析研究了十二胺浮選菱鋅礦的作用機(jī)理。結(jié)果表明:三類藥劑對(duì)菱鋅礦的浮選性能順序?yàn)?直鏈脂肪胺﹥Gemini陽(yáng)離子表面活性劑﹥常規(guī)季銨鹽,在直鏈脂肪胺中,十二胺的浮選效果最好;菱鋅礦的等電點(diǎn)是pH 8.0,十二胺主要靠靜電作用物理吸附在菱鋅礦表面。

陽(yáng)離子捕收劑;菱鋅礦;浮選

0 前言

氧化鋅礦是鋅的次生礦,是一類重要的含鋅礦物。隨著硫化鋅礦資源以及易選鋅礦物資源越來(lái)越少,人們更加重視氧化鋅礦以及難選礦物的回收與利用。氧化鋅礦石的物質(zhì)組成雖然比較單一,但是由于它與脈石礦物常呈復(fù)雜的微細(xì)粒共生,造成其結(jié)構(gòu)和構(gòu)造多樣化、復(fù)雜化,而且礦石中或多或少還存在氧化鐵和氫氧化鐵,以及粘土等,所以礦石成分復(fù)雜[1]。氧化鋅礦主要包括碳酸鋅礦石(主要是菱鋅礦(ZnCO3)和水鋅礦〔3Zn(OH)2·2ZnCO3〕),硅酸鋅礦石(主要異極礦(H2ZnSiO5)和硅鋅礦(ZnSiO4)),還少量的紅鋅礦(ZnO)。

本文通過(guò)單礦物浮選考察了直鏈脂肪胺、常規(guī)季銨鹽和Gemini季銨鹽表面活性劑等陽(yáng)離子捕收劑對(duì)菱鋅礦的浮選行為,通過(guò)動(dòng)電位測(cè)定和紅外光譜分析研究了十二胺浮選菱鋅礦的作用機(jī)理。

1 礦樣及試劑

試驗(yàn)所用菱鋅礦礦樣取自云南某礦高品位礦石,經(jīng)敲碎,手工挑選純的菱鋅礦礦物,化學(xué)分析和X射線衍射分析表明純度達(dá)到98%,用瓷球磨磨至-74mm備用。

捕收劑十二胺、十八胺、十二烷基三甲基氯化銨(1231)、十二烷基二甲基芐基氯化銨(1227)、Gemini季銨鹽表面活性劑31503、31527和31506均為化學(xué)純。pH調(diào)整劑為HCl或NaOH。浮選用水為蒸餾水。

2 浮選實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)方法

單礦物浮選試驗(yàn)是在XFG型掛槽式浮選機(jī)上進(jìn)行的,每次稱取3.0 g礦物放入40mL浮選槽中,加入30mL蒸餾水,攪拌1min,然后加入HCl或NaOH溶液調(diào)節(jié)礦漿的pH,攪拌1min后測(cè)定pH。加入捕收劑后攪拌2min,浮選3.5min。將浮選泡沫和槽內(nèi)產(chǎn)品烘干稱重計(jì)算回收率。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

圖1 采用陽(yáng)離子捕收劑時(shí)pH值對(duì)氧化鋅浮選影響

圖1所示是陽(yáng)離子捕收劑十二胺、十八胺、常規(guī)季銨鹽1231、1227以及Gemini季銨鹽表面活性劑31503、31506、31527在濃度為4×10-4mol/L時(shí),礦漿pH與菱鋅礦回收率的關(guān)系曲線。由圖1可以看出,隨著pH值得增加,菱鋅礦的浮選回收率先升高后降低,特別是在強(qiáng)堿條件下,回收率下降顯著。由此可知,在用陽(yáng)離子捕收劑浮選菱鋅礦時(shí),最佳的pH范圍是8～10。在廣泛的pH范圍內(nèi),直鏈脂肪胺對(duì)菱鋅礦的捕收性能明顯強(qiáng)于季銨鹽,并且直鏈脂肪胺的捕收性能隨著碳鏈的增長(zhǎng)而降低,十二胺的浮選效果最好。因此對(duì)于菱鋅礦的浮選采用十二胺作為捕收劑可以取得較好的效果。在pH=6～9范圍內(nèi),捕收劑濃度為4×10-4mol/L時(shí),菱鋅礦的浮選回收率達(dá)到95%。

3 機(jī)理研究

由以上單礦物浮選結(jié)果可知,采用十二胺作為浮選捕收劑,對(duì)菱鋅礦的捕收性能最好,因此通過(guò)菱鋅礦表面動(dòng)電位和紅外光譜的變化情況,研究十二胺對(duì)菱鋅礦的作用機(jī)理。

3.1 動(dòng)電位分析

將礦樣用瑪瑙研缽研磨至小于5μm,用一次蒸餾水配成固體濃度為0.01%的礦漿,調(diào)pH,加4×10-4mol/L十二胺,經(jīng)磁力攪拌器攪拌15min后在美國(guó)貝克曼庫(kù)爾特公司產(chǎn)Delsa-440SX動(dòng)電位儀上測(cè)礦物表面的動(dòng)電位。

圖2所示為菱鋅礦的動(dòng)電位以及和十二胺作用后的菱鋅礦的動(dòng)電位與pH的關(guān)系?？梢钥闯?菱鋅礦的等電點(diǎn)約為pH 8.0,與文獻(xiàn)報(bào)道值相近[2]; pH值大于等電點(diǎn)后,菱鋅礦的動(dòng)電位隨著pH值增大而迅速負(fù)增加。當(dāng)與十二胺作用后,在整個(gè)pH范圍內(nèi),菱鋅礦的動(dòng)電位大幅升高,菱鋅礦表面等電點(diǎn)明顯正偏,致使礦物的表面荷正電,說(shuō)明十二胺有很強(qiáng)的陽(yáng)離子性,且菱鋅礦與十二胺的作用方式為靜電吸附物理作用。

圖2 十二胺與菱鋅礦作用礦物表面的ζ-電位變化

3.2 紅外光譜分析

將菱鋅礦用瑪瑙研缽研磨至小于5μm,在一定溫度和pH值的條件下,用十二胺浸泡,靜置一段時(shí)間,固液分離,固體自然風(fēng)干,得到菱鋅礦與十二胺作用后的紅外測(cè)試樣,使用溴化鉀壓片法,在PE System 2000 FTI R儀上測(cè)定,結(jié)果如圖3所示。

圖3 菱鋅礦與十二胺作用前后的紅外光譜

從圖3可以看出:菱鋅礦與十二胺作用后的紅外光譜中除了出現(xiàn)相應(yīng)礦物的譜帶外,在2924.0 cm-1和2851.4 cm-1處還出現(xiàn)了甲基和亞甲基的伸縮振動(dòng)吸收峰,表明十二胺已在菱鋅礦表面發(fā)生了吸附;其他位置未見(jiàn)明顯的峰值變化,表明十二胺在菱鋅礦表面的吸附為物理吸附。

4 結(jié)論

(1)用脂肪胺、常規(guī)季銨鹽和Gemini陽(yáng)離子捕收劑浮選菱鋅礦時(shí),其中脂肪胺的浮選回收率最高, Gemini陽(yáng)離子捕收劑次之,常規(guī)季銨鹽最差;在直鏈脂肪胺中,十二胺的回收率高于十八胺。

(2)動(dòng)電位測(cè)定結(jié)果表明:菱鋅礦的等電點(diǎn)為pH 8.0,pH超過(guò)等電點(diǎn)后,菱鋅礦的表面動(dòng)電位呈負(fù)增長(zhǎng);十二胺能明顯改變菱鋅礦的表面電性,使等電點(diǎn)正偏至10.5;紅外光譜及動(dòng)電位測(cè)定結(jié)果表明:十二胺與菱鋅礦之間的相互作用為靜電吸附物理作用。

REFERENCES

[1] 石道民,等.氧化鉛鋅礦的浮選[M].昆明:云南科技出版社, 19961.

[2] 胡岳華,等.菱鋅礦/方解石胺浮選溶液化學(xué)研究[J].中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1995,(5):590-594.

Investigation on Flotation of Sm ithson ite by Using Cation ic surfactants as Collectors

WANG Hong-ling,ZHONG Hong
(Central-south University of Technology,Changsha 410083,Hu’nan,China)

The flotation behavior and mechanism of the pr imary amine(dodecylamine(DDA),octadecylamine(ODA)),quaternary amine salts(dodecyl trimethyl ammonium bromides(DTAB),dodecyl dimethyl benzyl ammonium bromide(DDBAB))and Gemini cationic surfactants(31503、31527、31506)for s mithsonite were studied through single mineral tests,electrokinetic potential measurement and infrared spectral analysis.The results show that collectorwith 12-carbon chain in the flotation of s mithsonite is better than thatwith 18,and the primary amine wasmuch more effective than the other types of amine collectors;the isoelectric point of smithsonite was at pH 8.0 and itwasmainly by static adsorption thatDDA was adsorbed on the surface on s mithsonite.

cationic collector;s mithsonite;flotation.

TD23+.13

:A

:1009-3842(2010)01-0043-03

2010-01-11

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目(2007CB613602-3)。

王洪嶺(1985-),男,山東菏澤人,碩士研究生,主要研究方向?yàn)檠趸\礦浮選。