陽離子捕收劑對菱鋅礦的浮選研究＊

王洪嶺,鐘 宏

(中南大學資源加工與生物工程學院,湖南長沙 410083)

陽離子捕收劑對菱鋅礦的浮選研究＊

王洪嶺,鐘 宏

(中南大學資源加工與生物工程學院,湖南長沙 410083)

通過單礦物浮選實驗考察了直鏈脂肪胺、常規季銨鹽和Gemini季銨鹽表面活性劑三類陽離子捕收劑對菱鋅礦的浮選行為,利用動電位測定和紅外光譜分析研究了十二胺浮選菱鋅礦的作用機理。結果表明:三類藥劑對菱鋅礦的浮選性能順序為:直鏈脂肪胺﹥Gemini陽離子表面活性劑﹥常規季銨鹽,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。氧化鋅礦石的物質組成雖然比較單一,但是由于它與脈石礦物常呈復雜的微細粒共生,造成其結構和構造多樣化、復雜化,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)。

本文通過單礦物浮選考察了直鏈脂肪胺、常規季銨鹽和Gemini季銨鹽表面活性劑等陽離子捕收劑對菱鋅礦的浮選行為,通過動電位測定和紅外光譜分析研究了十二胺浮選菱鋅礦的作用機理。

1 礦樣及試劑

試驗所用菱鋅礦礦樣取自云南某礦高品位礦石,經敲碎,手工挑選純的菱鋅礦礦物,化學分析和X射線衍射分析表明純度達到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均為化學純。pH調整劑為HCl或NaOH。浮選用水為蒸餾水。

2 浮選實驗

2.1 實驗方法

單礦物浮選試驗是在XFG型掛槽式浮選機上進行的,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溶液調節礦漿的pH,攪拌1min后測定pH。加入捕收劑后攪拌2min,浮選3.5min。將浮選泡沫和槽內產品烘干稱重計算回收率。

2.2 試驗結果

圖1 采用陽離子捕收劑時pH值對氧化鋅浮選影響

圖1所示是陽離子捕收劑十二胺、十八胺、常規季銨鹽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,礦漿pH與菱鋅礦回收率的關系曲線。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,特別是在強堿條件下,回收率下降顯著。由此可知,在用陽離子捕收劑浮選菱鋅礦時,最佳的pH范圍是8～10。在廣泛的pH范圍內,直鏈脂肪胺對菱鋅礦的捕收性能明顯強于季銨鹽,并且直鏈脂肪胺的捕收性能隨著碳鏈的增長而降低,十二胺的浮選效果最好。因此對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,捕收劑濃度為4×10-4mol/L時,菱鋅礦的浮選回收率達到95%。

3 機理研究

由以上單礦物浮選結果可知,采用十二胺作為浮選捕收劑,對菱鋅礦的捕收性能最好,因此通過菱鋅礦表面動電位和紅外光譜的變化情況,研究十二胺對菱鋅礦的作用機理。

3.1 動電位分析

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pH,加4×10-4mol/L十二胺,經磁力攪拌器攪拌15min后在美國貝克曼庫爾特公司產Delsa-440SX動電位儀上測礦物表面的動電位。

圖2所示為菱鋅礦的動電位以及和十二胺作用后的菱鋅礦的動電位與pH的關系?？梢钥闯?菱鋅礦的等電點約為pH 8.0,與文獻報道值相近[2]; pH值大于等電點后,菱鋅礦的動電位隨著pH值增大而迅速負增加。當與十二胺作用后,在整個pH范圍內,菱鋅礦的動電位大幅升高,菱鋅礦表面等電點明顯正偏,致使礦物的表面荷正電,說明十二胺有很強的陽離子性,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,靜置一段時間,固液分離,固體自然風干,得到菱鋅礦與十二胺作用后的紅外測試樣,使用溴化鉀壓片法,在PE System 2000 FTI R儀上測定,結果如圖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相應礦物的譜帶外,在2924.0 cm-1和2851.4 cm-1處還出現了甲基和亞甲基的伸縮振動吸收峰,表明十二胺已在菱鋅礦表面發生了吸附;其他位置未見明顯的峰值變化,表明十二胺在菱鋅礦表面的吸附為物理吸附。

4 結論

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

(2)動電位測定結果表明:菱鋅礦的等電點為pH 8.0,pH超過等電點后,菱鋅礦的表面動電位呈負增長;十二胺能明顯改變菱鋅礦的表面電性,使等電點正偏至10.5;紅外光譜及動電位測定結果表明: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研究[J].中南工業大學學報,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

國家重點基礎研究發展規劃項目(2007CB613602-3)。

王洪嶺(1985-),男,山東菏澤人,碩士研究生,主要研究方向為氧化鋅礦浮選。