阳离子捕收剂对菱锌矿的浮选研究＊

王洪岭,钟 宏

(中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙 410083)

阳离子捕收剂对菱锌矿的浮选研究＊

王洪岭,钟 宏

(中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙 410083)

通过单矿物浮选实验考察了直链脂肪胺、常规季铵盐和Gemini季铵盐表面活性剂三类阳离子捕收剂对菱锌矿的浮选行为,利用动电位测定和红外光谱分析研究了十二胺浮选菱锌矿的作用机理。结果表明:三类药剂对菱锌矿的浮选性能顺序为:直链脂肪胺﹥Gemini阳离子表面活性剂﹥常规季铵盐,在直链脂肪胺中,十二胺的浮选效果最好;菱锌矿的等电点是pH 8.0,十二胺主要靠静电作用物理吸附在菱锌矿表面。

阳离子捕收剂;菱锌矿;浮选

0 前言

氧化锌矿是锌的次生矿,是一类重要的含锌矿物。随着硫化锌矿资源以及易选锌矿物资源越来越少,人们更加重视氧化锌矿以及难选矿物的回收与利用。氧化锌矿石的物质组成虽然比较单一,但是由于它与脉石矿物常呈复杂的微细粒共生,造成其结构和构造多样化、复杂化,而且矿石中或多或少还存在氧化铁和氢氧化铁,以及粘土等,所以矿石成分复杂[1]。氧化锌矿主要包括碳酸锌矿石(主要是菱锌矿(ZnCO3)和水锌矿〔3Zn(OH)2·2ZnCO3〕),硅酸锌矿石(主要异极矿(H2ZnSiO5)和硅锌矿(ZnSiO4)),还少量的红锌矿(ZnO)。

本文通过单矿物浮选考察了直链脂肪胺、常规季铵盐和Gemini季铵盐表面活性剂等阳离子捕收剂对菱锌矿的浮选行为,通过动电位测定和红外光谱分析研究了十二胺浮选菱锌矿的作用机理。

1 矿样及试剂

试验所用菱锌矿矿样取自云南某矿高品位矿石,经敲碎,手工挑选纯的菱锌矿矿物,化学分析和X射线衍射分析表明纯度达到98%,用瓷球磨磨至-74mm备用。

捕收剂十二胺、十八胺、十二烷基三甲基氯化铵(1231)、十二烷基二甲基苄基氯化铵(1227)、Gemini季铵盐表面活性剂31503、31527和31506均为化学纯。pH调整剂为HCl或NaOH。浮选用水为蒸馏水。

2 浮选实验

2.1 实验方法

单矿物浮选试验是在XFG型挂槽式浮选机上进行的,每次称取3.0 g矿物放入40mL浮选槽中,加入30mL蒸馏水,搅拌1min,然后加入HCl或NaOH溶液调节矿浆的pH,搅拌1min后测定pH。加入捕收剂后搅拌2min,浮选3.5min。将浮选泡沫和槽内产品烘干称重计算回收率。

2.2 试验结果

图1 采用阳离子捕收剂时pH值对氧化锌浮选影响

图1所示是阳离子捕收剂十二胺、十八胺、常规季铵盐1231、1227以及Gemini季铵盐表面活性剂31503、31506、31527在浓度为4×10-4mol/L时,矿浆pH与菱锌矿回收率的关系曲线。由图1可以看出,随着pH值得增加,菱锌矿的浮选回收率先升高后降低,特别是在强碱条件下,回收率下降显著。由此可知,在用阳离子捕收剂浮选菱锌矿时,最佳的pH范围是8～10。在广泛的pH范围内,直链脂肪胺对菱锌矿的捕收性能明显强于季铵盐,并且直链脂肪胺的捕收性能随着碳链的增长而降低,十二胺的浮选效果最好。因此对于菱锌矿的浮选采用十二胺作为捕收剂可以取得较好的效果。在pH=6～9范围内,捕收剂浓度为4×10-4mol/L时,菱锌矿的浮选回收率达到95%。

3 机理研究

由以上单矿物浮选结果可知,采用十二胺作为浮选捕收剂,对菱锌矿的捕收性能最好,因此通过菱锌矿表面动电位和红外光谱的变化情况,研究十二胺对菱锌矿的作用机理。

3.1 动电位分析

将矿样用玛瑙研钵研磨至小于5μm,用一次蒸馏水配成固体浓度为0.01%的矿浆,调pH,加4×10-4mol/L十二胺,经磁力搅拌器搅拌15min后在美国贝克曼库尔特公司产Delsa-440SX动电位仪上测矿物表面的动电位。

图2所示为菱锌矿的动电位以及和十二胺作用后的菱锌矿的动电位与pH的关系。可以看出:菱锌矿的等电点约为pH 8.0,与文献报道值相近[2]; pH值大于等电点后,菱锌矿的动电位随着pH值增大而迅速负增加。当与十二胺作用后,在整个pH范围内,菱锌矿的动电位大幅升高,菱锌矿表面等电点明显正偏,致使矿物的表面荷正电,说明十二胺有很强的阳离子性,且菱锌矿与十二胺的作用方式为静电吸附物理作用。

图2 十二胺与菱锌矿作用矿物表面的ζ-电位变化

3.2 红外光谱分析

将菱锌矿用玛瑙研钵研磨至小于5μm,在一定温度和pH值的条件下,用十二胺浸泡,静置一段时间,固液分离,固体自然风干,得到菱锌矿与十二胺作用后的红外测试样,使用溴化钾压片法,在PE System 2000 FTI R仪上测定,结果如图3所示。

图3 菱锌矿与十二胺作用前后的红外光谱

从图3可以看出:菱锌矿与十二胺作用后的红外光谱中除了出现相应矿物的谱带外,在2924.0 cm-1和2851.4 cm-1处还出现了甲基和亚甲基的伸缩振动吸收峰,表明十二胺已在菱锌矿表面发生了吸附;其他位置未见明显的峰值变化,表明十二胺在菱锌矿表面的吸附为物理吸附。

4 结论

(1)用脂肪胺、常规季铵盐和Gemini阳离子捕收剂浮选菱锌矿时,其中脂肪胺的浮选回收率最高, Gemini阳离子捕收剂次之,常规季铵盐最差;在直链脂肪胺中,十二胺的回收率高于十八胺。

(2)动电位测定结果表明:菱锌矿的等电点为pH 8.0,pH超过等电点后,菱锌矿的表面动电位呈负增长;十二胺能明显改变菱锌矿的表面电性,使等电点正偏至10.5;红外光谱及动电位测定结果表明:十二胺与菱锌矿之间的相互作用为静电吸附物理作用。

REFERENCES

[1] 石道民,等.氧化铅锌矿的浮选[M].昆明:云南科技出版社, 19961.

[2] 胡岳华,等.菱锌矿/方解石胺浮选溶液化学研究[J].中南工业大学学报,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

国家重点基础研究发展规划项目(2007CB613602-3)。

王洪岭(1985-),男,山东菏泽人,硕士研究生,主要研究方向为氧化锌矿浮选。