油酸钠与十二胺作用下黑云母的浮选行为及作用机理研究-矿业114网 
首页 >> 文献频道 >> 矿业论文 >> 正文
油酸钠与十二胺作用下黑云母的浮选行为及作用机理研究
2017-01-19
通过纯矿物浮选试验,研究了黑云母在油酸钠和十二胺为捕收剂时的浮选行为。结果表明 ,油酸钠单 独作用时,对黑云母基本没有捕收作用;十二胺在强酸性条件下对黑云母有较强捕收作用;二者混合 使用对黑云母的 捕收作用最强,在中碱性条件下的浮选回收率可达80%以上。Zeta 电位、红外光谱测试及溶液化学 计算结果表明,十 二胺在黑云母表面发生了物理吸附作用;单一油酸钠在黑云母矿物表面不发生吸附作用;十二胺主 要以RNH+3 离子和 离子-分子缔合物RNH+3 ·RNH2 的形式吸附于黑云母表面;油酸的水解组分都不与黑云母矿物作用 ;油酸钠与十二胺 水解组分的电性中和,降低了捕收剂的临界胶束浓度,...
Series No. 487 ꢀ Januaryꢀ 2017 金ꢀ ꢀ 属ꢀ ꢀ 矿ꢀ ꢀ 山ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 总第 487期 METAL MINE 2017 年第 1 期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 油酸钠与十二胺作用下黑云母的 浮选行为及作用机理研究 1 ,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 程宏伟 ꢀ 刘长淼 ꢀ 董ꢀ 栋 ꢀ 方ꢀ 霖 ꢀ 冯安生 ꢀ 郭珍旭 ( 1. 中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所,河南 郑州 450006; 2. 国土资源部多金属矿评价与综合利用重点实验室,河南 郑州 450006) 摘ꢀ 要ꢀ 通过纯矿物浮选试验,研究了黑云母在油酸钠和十二胺为捕收剂时的浮选行为。 结果表明,油酸钠单 独作用时,对黑云母基本没有捕收作用;十二胺在强酸性条件下对黑云母有较强捕收作用;二者混合使用对黑云母的 捕收作用最强,在中碱性条件下的浮选回收率可达 80% 以上。 Zeta 电位、红外光谱测试及溶液化学计算结果表明,十 + 二胺在黑云母表面发生了物理吸附作用;单一油酸钠在黑云母矿物表面不发生吸附作用;十二胺主要以 RNH3 离子和 + 离子ꢁ分子缔合物 RNH3 ·RNH2 的形式吸附于黑云母表面;油酸的水解组分都不与黑云母矿物作用;油酸钠与十二胺 水解组分的电性中和,降低了捕收剂的临界胶束浓度,二者的共吸附效应可以改善黑云母表面的疏水性,从而使浮选 效果变好。 关键词ꢀ 黑云母ꢀ 浮选行为ꢀ 作用机理ꢀ 油酸钠ꢀ 十二胺 ꢀ ꢀ 中图分类号ꢀ TD923ꢀ ꢀ ꢀ 文献标志码ꢀ Aꢀ ꢀ ꢀ 文章编号ꢀ 1001-1250(2017)-01-099-05 Flotation Behavior and Mechanism of Biotite with Sodium Oleate and Dodecylamine as Combined Collector 1 ,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 Cheng Hongwei ꢀ Liu Changmiao ꢀ Dong Dong ꢀ Fang Lin ꢀ Feng Ansheng ꢀ Guo Zhenxun ( 1. Zhengzhou Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources,CAGS,Zhengzhou 450006,China; 2. Key Laboratory for Polymetallic Ores′ Evaluation and Utilization,MLR,Zhengzhou 450006,China) Abstractꢀ The behavior of biotite with sodium oleate and aodecylamine as combined collector is investigated by the single mineral flotation tests. Biotite can be scarcely collected with sodium oleate alone,while dodecylamine can strongly collect biotite in strongly acidic condition and the combined use have a better collecting effect. The flotation recovery can reach above 80% under medium alkaline condition. Zeta potential test,IR spectrum analysis,and solution chemistry calculations illustrate that physical adsorption of dodecylamine is occurred on the surface of biotite,and single sodium oleate cannot adsorb on biotite sur- + + face. Dodecylamine is absorbed on biotite in the form of RNH3 ion and ion-molecular association (RNH3 ·RNH2 ). The hy- drolysis component of oleic acid does not have a mineralized interact with biotite; The hydrolysis of components electrical neu- tralization between sodium oleate and dodecylamine can reduce the critical micelle concentration of collector,and both absorp- tion effects can improve the hydrophobicity of biotite and enhance its flotation effect. Keywordsꢀ Biotite,Flotation behavior,Mechanism,Sodium oleate,Dodecylamine ꢀ ꢀ 云母是一种分布极其广泛的造岩矿物,经常以脉 胺和椰油胺等。 但是,常规阳离子捕收剂如十二胺等 浮选云母时的泡沫发黏,长时间难以破裂,造成耗水 量和药剂用量增大。 在碱性条件下,云母浮选则需要 混合使用阴、阳离子捕收剂,实践中常用的是长碳链 的胺类阳离子捕收剂和脂肪酸类阴离子捕收剂,浮选 石矿物形式存在于各种矿石中,常需采用浮选方法使 [ 1-2] 。 其与有用矿物分离 不同种类的云母矿物,在不同的矿浆酸碱度下所 适用的浮选捕收剂也不尽相同。 在酸性条件下,阳离 子捕收剂比较有效,常用的有长碳链的胺类,如十二 [ 3] 指标较好 。 近年来,关于阴、阳离子混合捕收剂浮 收稿日期ꢀ 2016-11-14 基金项目ꢀ 国土资源部公益性行业科研专项项目(编号:201511062);国家自然科学基金项目(编号:U1304519)。 作者简介ꢀ 程宏伟(1991—),助理工程师,硕士。 通讯作者ꢀ 刘长淼(1981—),副研究员,博士。 · 99· 总第 487 期ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金ꢀ ꢀ 属ꢀ ꢀ 矿ꢀ ꢀ 山ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2017 年第 1 期 选白云母的试验和机理研究已有一些报道,但关于黑 的捕收剂,搅拌 1 min 后用 100 mL 容量瓶定容。 定 容后将溶液注入 ZetaꢁMeter 4. 0 型电位仪的矩形电 泳槽内,调节设备,测定样品的动电位,每个样品测量 10 次,取平均值。 [ 4-6] 云母浮选机理研究的报道却不多 。 本研究主要考 察以油酸钠和十二胺为阴、阳离子混合捕收剂时,黑 云母的浮选行为及其与药剂的作用机理。 1 ꢀ 试样及药剂 2. 3ꢀ 红外光谱分析 1 . 1ꢀ 试ꢀ 样 试验用黑云母取自青海上庄磷矿,经人工挑选, 白绸包裹锤头破碎,陶瓷圆盘粉碎机细磨,筛取 0. 15 0. 074 mm 粒级作为试验用黑云母浮选试样。 试样 黑云母试样与捕收剂作用前后的红外光谱在 Nicolet 5700 型傅里叶变换红外光谱仪上采用二次衰 减反射法测定。 在浮选槽内加入 2 g 矿物,并按照浮 选试验条件依次加入各种药剂并进行搅拌,过滤后在 50 ℃下烘干固体产物,然后进行红外光谱测试。 ~ 的 XRD 分析结果见图 1,主要化学成分分析结果见 表 1。 3ꢀ 试验结果与讨论 3. 1ꢀ 油酸钠浮选黑云母试验 3. 1. 1ꢀ 矿浆 pH 值试验 ꢁ 4 浮选矿浆中捕收剂油酸钠浓度为 2×10 mol/ L 情况下进行了 pH 值对黑云母浮选回收率影响试验。 结果表明,在整个试验 pH 范围内,浮选槽内几乎无 泡沫产生,黑云母的浮选回收率接近于零。 因此,在 ꢁ 4 试验 pH 范围内,2×10 mol/ L 的油酸钠对黑云母基 本无捕收能力。 图 1ꢀ 试样的 XRD 图谱 3 . 1. 2ꢀ 油酸钠浓度试验 Fig. 1ꢀ X-ray diffraction patterns of biotite 表 1ꢀ 试样主要化学成分分析结果 图 2 为自然 pH 条件下,油酸钠浓度对黑云母浮 选回收率影响试验结果。 Table 1ꢀ Chemical composition analysis results of biotite % 成分 K 2 O Fe 2 O 3 MgO Al 2 O 3 SiO 2 CaO Na 2 O TiO 2 MnO 2 含量 9. 31 11. 07 19. 57 13. 04 39. 02 0. 64 0. 16 1. 41 0. 07 ꢀ ꢀ 结合图 1 和表 1 可知,试样中杂质非常少,可认 为是黑云母纯矿物。 1 . 2ꢀ 药ꢀ 剂 pH 调整剂硫酸和氢氧化钠为分析纯试剂,捕收 剂油酸和十二胺均为化学纯, 试验用去离子水由 图 2ꢀ 油酸钠浓度对黑云母浮选回收率影响试验结果 Fig. 2ꢀ Flotation recovery of biotite under different sodium oleate concentration ꢁ 7 DG100 型自动净水机制得,电导率为 3 ×10 ~ 10 × ꢁ ꢁ1 ꢁ1 7 1 0 cm Ω 。 从图 2 可以看出,随着油酸钠浓度的升高,黑云 母的浮选回收率缓慢上升,但升幅微弱。 因此,油酸 钠不是黑云母的有效捕收剂。 2 ꢀ 试验方法 2 . 1ꢀ 浮选试验 浮选试验在 40 mL 的 XFGⅡ5 型挂槽式浮选机 3 . 2ꢀ 十二胺浮选黑云母试验 . 2. 1ꢀ 矿浆 pH 值试验 上进行,主轴转速为 1 989 r/ min。 每次称取 2 g 矿物 放入浮选槽内,加入 40 mL 去离子水,调浆 2 min,用 H2 SO4 和 NaOH 调节矿浆的 pH 值(测搅拌 3 min 后 的 pH 值),加入捕收剂并搅拌 3 min 后开始刮泡,将 泡沫产品和槽内产品分别烘干、称重,并计算回收率。 3 图 3 为浮选矿浆中捕收剂十二胺浓度为 2. 3 × ꢁ5 mol/ L 时矿浆 pH 值变化对黑云母浮选回收率影 1 0 响试验结果。 由图 3 可以看出,在试验 pH 范围内,十二胺对 2 . 2ꢀ 动电位测试 黑云母的捕收效果好于油酸钠,矿浆 pH 值从 2 升高 至 7,黑云母的浮选回收率明显下降;pH 值从 7 升高 至 10,黑云母的浮选回收率小幅上升;pH 值超过 10 以 后,黑云母的浮选回收率又呈现下降趋势。因此, 每次称取 5 mg 用玛瑙研钵研磨至ꢁ5 μm 的黑云 母试样置于盛有 95 mL 去离子水的 250 mL 烧杯中, 然后用 H2 SO4 或 NaOH 调节 pH 值,并加入相应浓度 · 100· ꢀ ꢀ ꢀ 程宏伟等:油酸钠与十二胺作用下黑云母的浮选行为及作用机理研究ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2017 年第 1 期 从图 5 可以看出,矿浆 pH 从 2 上升至 3,黑云母 的回收率维持在 5% 左右;矿浆 pH 从 3 上升至 6,黑 云母的回收率大幅度上升至 80% 以上;在近中性环 境,黑云母的回收率维持在高位;在强碱性环境下,黑 云母的回收率微幅下降。 可见油酸钠+十二胺可在 近中性环境下高效浮选黑云母。 3. 3. 2ꢀ 油酸钠与十二胺配合比试验 在矿浆自然 pH、油酸钠 +十二胺总浓度为 3 × 4 mol/ L 情况下,油酸钠与十二胺配合比对黑云母 图 3ꢀ 十二胺浮选体系下 pH 值对黑云母浮选 回收率影响试验结果 ꢁ 1 0 浮选回收率影响试验结果见图 6。 Fig. 3ꢀ Flotation recovery of biotite with octadecylamine as collector under different pH value 在十二胺浮选体系中,黑云母最适宜在强酸性环境下 浮选。 3 . 2. 2ꢀ 十二胺浓度试验 图 4 为自然 pH 情况下十二胺对黑云母浮选回 收率影响试验结果。 图 6ꢀ 油酸钠与十二胺配合比对黑云母 浮选回收率影响试验结果 Fig. 6ꢀ Flotation recovery of biotite under different ratio of mixed collectors 从图 6 可以看出,油酸钠与十二胺配合比为 2 ∶ 1 时,黑云母浮选回收率最高,即油酸钠与十二胺配 合比为 2 ∶ 1 时对黑云母的捕收能力最强。 图 4ꢀ 十二胺浓度对黑云母浮选回收率影响试验结果 Fig. 4ꢀ Flotation recovery of biotite under 3 . 3. 3ꢀ 油酸钠+十二胺总浓度试验 在矿浆自然 pH、油酸钠与十二胺浓度配合比为 ∶ 1 情况下,油酸钠+十二胺总浓度对黑云母浮选回 different dodecylamine concentration 2 从图 4 可以看出,黑云母浮选回收率随着十二胺 收率影响试验结果见图 7。 浓度的升高而增大,但黑云母的回收率并不高。 3 3 . 3ꢀ 油酸钠+十二胺浮选黑云母试验 . 3. 1ꢀ 矿浆 pH 值试验 ꢁ 4 图 5 为矿浆油酸钠+十二胺浓度为 2 ×10 +1 × 4 mol/ L 情况下 pH 值对黑云母浮选回收率影响试 ꢁ 0 1 验结果。 图 7ꢀ 油酸钠+十二胺总浓度对黑云母 浮选回收率影响试验结果 Fig. 7ꢀ Effect of the total concentration of mixed collectors on flotation recovery of biotite 从图 7 可以看出,随油酸钠+十二胺总浓度的升 高,黑云母的浮选回收率呈先快后慢的上升趋势。 图 5ꢀ 油酸钠+十二胺体系下 pH 值对黑云母浮选 4 ꢀ 作用机理研究 回收率影响试验结果 4. 1ꢀ 表面动电位分析 Fig. 5ꢀ Flotation recovery of biotite with sodium oleate and octadecylamine as collector under different pH 由于十二胺对黑云母的捕收能力远强于油酸钠, 因此研究了十二胺在黑云母表面的吸附情况。 图 8 · 101· 总第 487 期ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金ꢀ ꢀ 属ꢀ ꢀ 矿ꢀ ꢀ 山ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2017 年第 1 期 ꢁ 1 [10] 是黑云母在不同浓度的十二胺溶液中的动电位与 pH 值的关系。 吸收峰,2 364 cm 处出现了 C—N 键的吸收峰 。 [ 11] 王丽等 的研究表明,油酸钠的存在使十二胺在黑 云母表面的吸收增强。 这主要是因为十二胺主要以 + + RNH3 离子和离子ꢁ分子缔合物 RNH3 ·RNH2 的形 式吸附于黑云母表面;油酸钠与十二胺水解组分的电 性中和,降低了捕收剂的临界胶束浓度,二者的共吸 附效应改善了黑云母表面的疏水性,从而使浮选效果 变好。 5 ꢀ 结ꢀ 论 ( 1)阴离子捕收剂油酸钠对黑云母基本无捕收 图 8ꢀ 不同浓度的十二胺对黑云母动电位的影响 Fig. 8ꢀ Effect of different concentration of dodecylamine on Zeta potential of biotite 能力;在阳离子捕收剂十二胺浮选体系中,随着矿浆 pH 值的升高,黑云母的浮选回收率先明显下降,后小 幅上升,当 pH 值超过 10 以后,黑云母的浮选回收率 继续下降。 ꢁ 5 —4. 6×10ꢁ5 mol/ L —0; ▲ ● —2. 3×10 mol/ L; □ 从图 8 可以看出,与十二胺作用后,黑云母表面 的动电位负值显著减小,说明阳离子捕收剂十二胺能 够以静电作用方式吸附在带负电的黑云母表面,使其 表面电位正移;十二胺浓度越大,黑云母动电位正移 的幅度也越大,表现为对黑云母的浮选回收率越高; 溶液的 pH 值从 2 上升至 7 左右,与十二胺作用后的 黑云母表面动电位升高,溶液的 pH 值继续升高,与 十二胺作用后的黑云母表面电位开始下降,这与韩 (2)在油酸钠+十二胺体系中,矿浆 pH 值从 2 上 升至 6,黑云母的浮选回收率大幅度上升;继续提高 矿浆 pH 值,黑云母的浮选回收率微幅下降,但均维 持在 80% 以上;当油酸钠与十二胺的质量配合比为 2 ∶ 1 时,对黑云母的捕收能力最强;油酸钠+ 总浓度提高,黑云母浮选回收率也上升。 十二胺 (3)动电位测试及红外光谱分析结果表明,十二 胺通过静电方式吸附在黑云母表面,这种吸附为物理 吸附;油酸钠在黑云母表面不发生吸附作用。 十二胺 [ 7-8] 聪、Rao K H 等的研究结论类似 . 2ꢀ 红外光谱分析 图 9 为黑云母与阴离子捕收剂油酸钠溶液( 浓 。 4 + 3 + 分 子 缔 合 物 RNH3 · 主要以 RNH RNH 离 子 和 离 子 ꢁ ꢁ 4 度为 2×10 mol/ L、自然 pH)和阴阳离子混合捕收剂 的形式吸附于黑云母表面;油酸钠与十二胺水 2 ꢁ 4 ꢁ4 油酸钠+十二胺溶液(浓度为 2×10 +1×10 mol/ L、 pH=6)作用前后的红外光谱图。 解组分的电性中和,降低了捕收剂的临界胶束浓度, 二者的共吸附效应改善了黑云母表面的疏水性,从而 使浮选效果变好。 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 [ [ 1]ꢀ 邵厥年,陶维屏. 矿产资源工业要求手册[ M]. 北京:地质出版 社,2010. Shao Juenian, Tao Weiping. Mineral Resource Industry Handbook [ M]. Beijing:Geological Publishing House,2010. 2]ꢀ 龚先政,祖占良. 云母加工利用技术现状与发展动向[J]. 中国 非金属矿工业导刊,2000(5):18-21. 图 9ꢀ 与油酸钠和油酸钠+十二胺作用前后黑云母的红外光谱 Fig. 9ꢀ FT-IR spectra of biotite in the presence and absence of sodium oleate and anionic-cationic mixed collector Gong Xianzheng,Zu Zhanliang. Present situation, developing trend about processing and application technology of mica[J]. China Non- Metallic Mining Industry Herald,2000(5):18-21. [ [ 3]ꢀ 苏ꢀ 敏 ,陈建文. 尾矿中绢云母回收技术及绢云母应用实践 从图 9 可以看出,油酸钠与黑云母作用后的红外 光谱图中没有出现新的特征吸收峰,表明油酸钠没有 吸附在黑云母表面,这印证了单一油酸钠对黑云母几 [ J]. 中国非金属矿工业导刊,2000(5) :29-31. Su Min,Chen Jianwen. Practice of recovering technology of sericite in tailing and sericite′s application[J]. China Non-Metallic Mining Industry Herald,2000(5) :29-31. [ 9] 乎没有浮选效果的结论 ;阴阳离子混合捕收剂油 4]ꢀ 邓海波,张ꢀ 刚,任海洋,等. 季铵盐和十二胺对云母类矿物浮 选行为和泡沫稳定性的影响[J]. 非金属矿,2012(6) :23-25. Deng Haibo,Zhang Gang,Ren Haiyang,et al. Influence of quaterna- ry ammonium salt and dodecylamine on the flotation behavior and 酸钠+十二胺与黑云母作用后的红外光谱图中,3 330 ꢁ 1 cm 处出现了胺分子 N—H 键的伸缩振动吸收峰, ꢁ 1 2 926 cm 处出现了甲基 CH3 —的不对称伸缩振动 · 102· ꢀ ꢀ ꢀ 程宏伟等:油酸钠与十二胺作用下黑云母的浮选行为及作用机理研究ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2017 年第 1 期 froth stability of mica minerals[J]. Non-Metallic Mines,2012(6) : 3-25. 5]ꢀ 胡ꢀ 聪. 萤石与金云母浮选分离研究[ D]. 长沙:中南大学, 012. system[M]. New Delhi: Allied Publ,1995. 2 [9]ꢀ 蒋ꢀ 昊. 铝土矿浮选过程中阳离子捕收剂与铝矿物和含铝硅酸 盐矿物作用的溶液化学研究[D]. 长沙:中南大学,2004. Jiang Hao. Studies on Solution Chemistry of Interactions Between Cationic Collectors and Aliminasilicate Aluminum Minerals in Baux- ite Flotation Desilica [ D ]. Changsha: Central South University, 2004. [ [ 2 Hu Cong. Study on the Flotation Separation Between Fluorite and Phlogopite[D]. Changsha:Central South University,2012. 6]ꢀ 张开永. 混合捕收剂在硅线石与云母浮选分离中的应用研究 [ J]. 非金属矿,2003(6) :38-39. [10]ꢀ 刘亚川,张克仁. 十二胺盐酸盐在长石石英表面的吸附机理及 pH 值对吸附的影响[J]. 中国矿业,1992(2):89-93. Liu Yachuan,Zhang keren. Adsorption mechanism of dodecylamine hydrochloride on feldspar quartz surface and effect of ph on adsorp- tion[J]. China Mining Magazine,1992(2):89-93. Zhang Kaiyong. Research on application of mixed collecting agent for separation of sillimanite and mica in flotation [ J]. Non-Metallic Mines,2003(6):38-39. [ [ 7]ꢀ 韩ꢀ 聪,魏德洲,高淑玲,等. 十二胺体系中异极矿浮选行为的 研究[J]. 东北大学学报(自然科学版),2011(12):1774-1777. Han Cong,Wei Dezhou,Gao Shuling,et al. Investigation on the hem- imorphite′s flotation behavior in dodecylamine system[J]. Journal of Northeastern University(Natural Science),2011(12):1774-1777. 8]ꢀ Rao K H,Cases J,Barres O,et al. Flotation,electrokinetic and FT-IR studies of mixed anionic/ cationic collectors in muscovite – biotite [11]ꢀ 王ꢀ 丽. 云母类矿物和石英的浮选分离及吸附机理研究[ D]. 长沙:中南大学,2012. Wang Li. Study on the Mechanism and Flotation Separation of Mica and Quartz[D]. Changsha:Central South University,2012. ( 责任编辑ꢀ 罗主平) · 103·
  • 中矿传媒与您共建矿业文档分享平台下载改文章所需积分:  5
  • 现在注册会员立即赠送 10 积分


皖公网安备 34050402000107号