聚苯乙烯納米粒子浮選微細粒黑鎢礦的試驗

廖德華，曾維平，陳 向

（湖南有色金屬職業技術學院，湖南 株洲 412006）

細粒級有用礦物的浮選回收是現代礦物加工領域面臨的世界性難題。如何提高細粒級礦物的浮選回收問題，國內外相關研究[1]工作者通過增大細粒級礦物的表觀粒徑和減少浮選泡沫尺寸進行研究，但是這些方面的研究大部分還處于實驗室研究階段，很少有礦山有成功應用。此外，由于這些技術本身的不足、礦石性質復雜等問題，絕大部分細粒礦產資源都沒有被很好的回收利用，即使常規浮選成功應用的，其有用礦物的浮選回收率也是很低。

納米技術的研究是在原子、分子或超分子水平上（1nm～100nm）對物質進行制備、研究和推廣應用，以及利用納米尺度物質進行交叉研究和實現工業化。納米技術與礦物加工技術相結合，可以提高資源的利用效率、減少資源加工工程中的污染物排放。近年來，有國外有研究人員合成了疏水性納米乳膠作為捕收劑加入到礦物顆粒的浮選中，有效提高礦物顆粒的浮選回收效率。

本文設計合成了不同類型疏水性納米粒子，以細粒難選黑鎢礦為研究對象，通過黑鎢礦的純礦物浮選試驗，研究疏水性聚苯乙烯納米粒子作為浮選捕收劑對微細粒黑鎢礦浮選回收效率的影響，探索在復雜界面和溶液條件下納米粒子對細粒難選黑鎢礦顆粒的吸附聚集行為、形成納米粒子浮選微細粒黑鎢礦的浮選新技術。

1 微細粒黑鎢礦樣的制備

礦樣取自湖南某黑鎢礦山的純黑鎢礦，礦樣經鄂式破碎機粗碎后人工挑選除雜、再細碎、陶瓷球磨機細磨，然后進行干式篩分，粒度分析，制得-30um粒級的礦樣，用蒸餾水多次清洗晾干后，作為單礦物浮選試驗的原礦。

2 納米粒子制備

以苯乙烯、十六烷基三甲基溴化銨、氫氧化鈉、偶氮二異丁基脒

鹽酸鹽、氮氣等為試劑，采用乳液聚合的方法，通過改變制備條件和引入不同官能團制成不同結構、形貌、粒徑的聚苯乙烯納米粒子。

主要用到的分析純有以下幾種：苯乙烯;氫氧化鈉，十六烷基三甲基溴化銨，偶氮二異丁基脒鹽酸鹽，十二烷基硫酸鈉，過硫酸鉀。

采用一步聚合法[2-4]制備浮選用的納米粒子捕收劑，具體制備過程為：將適量乳化劑溶于去離子水，然后加入單體苯乙烯，在室溫下攪拌乳化20小時后通入氮氣、適量引發劑后升溫至恒溫，0.5h后關閉氮氣，并以適當的攪拌速度反應20h；冷卻至室溫即可得所需的納米粒子產品。制得兩種聚苯乙烯納米粒子產品，陽離子型納米粒子St-01和陰離子型納米粒子St-02。

3 浮選實驗

浮選試驗采用XFG型掛槽式浮選機，浮選機轉速為1650轉/min。

條件試驗中，每次礦樣為2.0g，浮選槽規格為40ml；試驗中加入30ml蒸餾水，攪拌調漿2min后，加入聚苯乙烯納米粒子攪拌3min，加入起泡劑，浮選刮泡。浮選過程采用手工刮泡，浮選完后將所得泡沫產品黑鎢精礦和槽內產品分別烘干、稱重，計算回收率、產率。浮選過程流程圖如下圖1。

圖1 浮選試驗流程圖

4 試驗結果與討論

4.1 陽離子型納米乳液對細粒黑鎢浮選影響

圖2 陽離子型納米粒子捕收劑用量對細粒黑鎢浮選的影響

圖2表明，隨著陽離子型納米乳液捕收劑用量的增大，細粒黑鎢浮選時的產率和回收率都不斷增大；當陽離子型納米乳液捕收劑用量為2.0kg.t-1時，細粒黑鎢礦的產率為48.2%、回收率為47.3%；當陽離子型納米乳液捕收劑用量大于2.0kg.t-1時，細粒黑鎢礦的產率為和回收率都不斷下降；因此，確定陽離子型納米乳液捕收劑用量為2.0kg.t-1。

4.2 陰離子型納米乳液對細粒黑鎢浮選影響

圖3表明，隨著陰離子型納米乳液捕收劑用量的增大，細粒黑鎢浮選時的產率和回收率都不斷增大；當陰離子型納米乳液捕收劑用量為2.0kg.t-1時，細粒黑鎢礦的產率為41.8%、回收率為42.2%；當陰離子型納米乳液捕收劑用量大于2.0kg.t-1時，細粒黑鎢礦的產率為和回收率都不斷下降。

圖3 陰離子型納米粒子捕收劑用量對細粒黑鎢浮選的影響

由圖2、圖3試驗結果可知：聚苯乙烯納米乳液作為捕收劑是可行的，具有較好的捕收性和選擇性。陽離子型捕收劑的浮選效果要優于陰離子型捕收劑，說明乳膠表面帶有的正電荷能夠進一步提升浮選效果。

5 結論

（1）疏水性的聚苯乙烯納米粒子能夠作為浮選捕收劑應用于細粒黑鎢礦的浮選，浮選試驗結果表明該類型捕收劑對微細粒黑鎢礦的浮選回收是有效的。陽離子型聚苯乙烯納米粒子捕收劑的浮選效果要優于陰離子型聚苯乙烯納米粒子捕收劑，這可能是陽離子型納米粒子與荷負電的細粒黑鎢之間具有較強的靜電作用，有利于納米粒子在黑鎢礦表面的吸附。

（2）通過改變制備條件和引入不同官能團制成不同結構、形貌、粒徑的聚苯乙烯納米粒子，從而優化細粒黑鎢礦的浮選效果是今后要進一步研究的工作；同時改技術的開發為細粒礦物的浮選回收提供技術參考。