1、Series No.368 February2007金屬礦山MET AL M I N E總第368期2007年第2期3國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項目(編號:2005CB623701。趙聲貴(1979,男,中南大學化學化工學院,碩士研究生,410083湖南省長沙市。季銨鹽捕收劑對鋁硅礦物的浮選行為趙聲貴鐘宏劉廣義(中南大學摘要通過單礦物浮選試驗、動電位測定及紅外光譜分析研究了十二烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨和十八烷基二甲基芐基氯化銨3種季銨鹽捕收劑對鋁硅礦物一水硬鋁石、高嶺石、葉蠟石和伊利石的浮選行為和作用機理。結(jié)果表明:在堿性條件下,以季銨鹽為捕收劑可實現(xiàn)一水硬鋁石與3種硅酸鹽礦物的反

2、浮選分離;一水硬鋁石、高嶺石、葉蠟石及伊利石的等電點分別為pH6.0、3.4、2.3、3.2,隨著礦漿pH值提高,這些礦物的表面動電位均呈負增加;季銨鹽捕收劑主要靠靜電作用吸附在一水硬鋁石、高嶺石、葉蠟石及伊利石表面。關(guān)鍵詞一水硬鋁石硅酸鹽礦物季銨鹽浮選Flot a ti on Effect of Qua ternary Amm on i u m Sa lt Collector on A lu m i n osili ca te M i n era lsZhao ShengguiZhong HongL iu Guangyi(Central South U niversityAbstractTh

3、e fl otati on behavi or and mechanis m of three quaternary a mmoniu m salt collect ors including dodecyl tri m2 ethyl a mmoniu m chl oride,hexadecyl tri m ethyl a mmonium br om ide and octadecyl di m ethyl benzyl a mmoniu m chl oride for alu m inosilicate m inerals such as dias pore,kaolinite,pyr op

4、hyllite and illite were studied by single m ineral tests,electr oki2 netic potential measure ment and infrared s pectral analysis.The results show that in alkaline mediu m,the separati on of dia2 s pore fr om the other three silicate m inerals by reverse fl otati on can be realized by using quaterna

5、ry a mmoniu m salts as col2 lect ors;the is oelectric points of dias pore,kaolinite,pyr ophyllite and illite are at pH6.0,3.4,2.3and3.2res pectively and the electr okinetic potential on their surface will negatively increase with the pH increase;and it is mainly by static ad2 s or p ti on that quate

6、rnary a mmoniu m salts are ads orbed on the surface on dias pore,kaolinite,pyr ophyllite and illite.KeywordsD ias pore,A lu m inosilicate m inerals,Quaternary a mmoniu m salts,Fl otati on我國鋁土礦資源豐富,但其中高鋁、高硅、低鋁硅比的一水硬鋁石型礦石占到全國總儲量的98%以上1。全國鋁土礦的平均A l2O3品位為62.98%、Si O2品位為11.32%,鋁硅比僅5.562。由于鋁硅比低,我國一般采用燒結(jié)法和

7、混聯(lián)法生產(chǎn)氧化鋁。與處理高鋁硅比鋁土礦的拜耳法相比,這2種技術(shù)存在著投資大、工藝復雜、能耗和成本高等缺點,嚴重地限制了我國氧化鋁工業(yè)的發(fā)展。為了更有效地利用我國的鋁土礦資源,需要采取經(jīng)濟合理的方法對一水硬鋁石型鋁土礦進行預脫硅處理,為拜爾法生產(chǎn)氧化鋁提供鋁硅比>8的優(yōu)質(zhì)原料。通過“八五”、“九五”、“十五”以及“973”科技攻關(guān),國內(nèi)開發(fā)出了選礦拜爾法生產(chǎn)氧化鋁的新工藝3。目前,采用正浮選脫硅已經(jīng)能夠使鋁土礦的鋁硅比達到拜爾法對原料的要求,但正浮選工藝存在藥耗高、泡沫量大、精礦脫水困難等不足4。我國鋁土礦一般一水硬鋁石礦物含量在65%左右,含硅礦物含量只有25%左右5,根據(jù)浮少抑多的原則

8、,反浮選脫硅應比正浮選脫硅更具有發(fā)展前景6。反浮選脫硅中,一水硬鋁石的選擇性抑制和含硅礦物的強化捕收是2個技術(shù)關(guān)鍵7。因此,尋求硅酸鹽礦物的高效捕收劑,對選礦拜爾法生產(chǎn)氧化鋁具有重要意義。本課題研究十二烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨和十八烷基二甲基芐基氯化銨3種季銨鹽捕收劑對一水硬鋁石、高嶺石、葉蠟石和伊利石的浮選行為和作用機理。1礦樣及試劑一水硬鋁石、高嶺石、葉蠟石和伊利石單礦物礦54樣分別取自河南小關(guān)、河南平頂山、浙江青田和浙江鷗海。塊礦經(jīng)手碎、手選后,用瓷球磨磨至<74m ?；瘜W分析和X 射線衍射分析表明一水硬鋁石、高嶺石、葉蠟石和伊利石4種礦物的純度均在90%以上。浮選試

9、驗在XFG3-35型掛槽浮選機中進行。每次稱取3g 礦樣放入50mL 浮選槽中,加入適量的一次蒸餾水后,用HCl 或Na OH 調(diào)節(jié)pH 值,再加季銨鹽捕收劑并攪拌3m in,然后浮選4m in 。泡沫產(chǎn)品過濾、烘干、稱重,計算礦物回收率。2.2試驗結(jié)果季銨鹽捕收劑濃度為2×10-4mol/L 時,不同pH 值條件下一水硬鋁石、高嶺石、葉蠟石和伊利石的浮選回收率見圖13 。圖11231為捕收劑時浮選回收率與pH 的關(guān)系-一水硬鋁石;-高嶺石;-伊利石;- 葉臘石圖21631為捕收劑時浮選回收率與pH 的關(guān)系-一水硬鋁石;-高嶺石;-伊利石;-葉臘石由圖1可知:以1231作捕收劑時,4

10、種礦物的浮選回收率均隨著pH 值的升高而降低,但高嶺石、葉蠟石和伊利石的浮選回收率降低得較少,而一水硬鋁石的浮選回收率在pH 值大于7后大幅度降低。圖31827為捕收劑時浮選回收率與pH 的關(guān)系-一水硬鋁石;-高嶺石;-伊利石;-葉臘石從圖2和圖3可以看出:以1631和1827作捕收劑時,在酸性和中性條件下,一水硬鋁石有很高的浮選回收率,但pH 值超過8以后,一水硬鋁石的浮選回收率直線下降;高嶺石的浮選回收率在礦漿由酸性變?yōu)橹行缘倪^程中略有降低,但此后基本維持不變;伊利石的浮選回收率隨pH 值升高很緩慢地下降;葉臘石則在整個pH 范圍內(nèi)均保持較高的浮選回收率?？傊?以季銨鹽作捕收劑時,在堿性條

11、件下,一水硬鋁石的可浮性很差,而3種硅酸鹽礦物的可浮性良好。因此,可通過調(diào)節(jié)pH 用季銨鹽實現(xiàn)一水硬鋁石與3種硅酸鹽礦物的反浮選分離。3機理研究以1631為例,通過考察礦物表面動電位和紅外光譜的變化情況研究季銨鹽捕收劑對幾種鋁硅礦物的作用機理。3.1動電位分析將礦樣用瑪瑙研缽研磨至約<5m ,用一次蒸餾水配成固體濃度為0.01%的礦漿,調(diào)pH 值,加(或不加5×10-4mol/L 1631,經(jīng)磁力攪拌器攪拌15m in 后在美國貝克曼庫爾特公司產(chǎn)Delsa -440SX 動電位儀上測礦物表面的動電位。圖4所示為未經(jīng)1631作用時一水硬鋁石、高嶺石、葉蠟石以及伊利石4種礦物的動電

12、位與pH 的關(guān)系?？梢钥闯?一水硬鋁石、高嶺石、葉蠟石和伊利石的等電點分別為pH6.0、3.4、2.3、3.2,與文獻報道值相近8;pH 值大于等電點后,4種礦物的動電位均先隨著pH 值增大而迅速負增加,然后一水硬鋁石的動電位在pH 值超過8后、高嶺石等3種硅酸鹽礦物的動電位在pH 值超過6后變化趨緩。圖5所示為4種鋁硅礦物經(jīng)捕收劑1631作用64總第368期金屬礦山2007年第2期 圖4與1631作用前礦物動電位與pH 的關(guān)系-一水硬鋁石;-高嶺石;-伊利石;-葉臘石后的動電位與pH 的關(guān)系。比較圖5與圖4可知:與季銨鹽1631作用后,在整個pH 范圍內(nèi),4種鋁硅礦物的動電位均大幅度升高,致

13、使礦物的表面均荷正電,說明季銨鹽捕收劑有很強的陽離子性,且鋁硅 礦物與季銨鹽捕收劑的作用方式為靜電吸附。圖5與1631作用后礦物動電位與pH 的關(guān)系-一水硬鋁石;-高嶺石;-伊利石;-葉臘石3.2紅外光譜分析將一水硬鋁石、高嶺石、葉蠟石和伊利石4種礦物分別用瑪瑙研缽研磨至<2m ,直接或與1631作用后用AVAT AR360紅外光譜儀按K B r 壓片法進行紅外光譜檢測, 結(jié)果如圖6所示。圖64種礦物與1631作用前后的紅外光譜-一水硬鋁石;-高嶺石;-伊利石;-葉臘石從圖6可以看到:高嶺石、葉蠟石和伊利石與1631作用后的紅外光譜中除了出現(xiàn)相應礦物的譜帶外,在30002800c m -

14、1處還出現(xiàn)了甲基和亞甲基的伸縮振動吸收峰,表明1631已在這3種礦物表面發(fā)生了吸附;其它位置未見明顯的峰值變化,說明1631在高嶺石、葉蠟石和伊利石表面的吸附是一種物理吸附,即靜電吸附。一水硬鋁石與1631作用后的紅外光譜中,一水硬鋁石在28003000c m -1處形成的寬峰掩蓋了1631在一水硬鋁石表面吸附后的甲基和亞甲基峰,而其它譜帶沒有發(fā)生明顯變化,這一現(xiàn)象說明1631在一水硬鋁石表面也應該是靜電吸附而不是化學吸附。4結(jié)論(1用季銨鹽陽離子捕收劑浮選一水硬鋁石、高嶺石、葉臘石及伊利石,在酸性條件下,4種礦物均有良好的可浮性;在堿性條件下,一水硬鋁石的浮選回收率大幅度下降,而3種硅酸鹽礦

15、物高嶺石、葉臘石和伊利石則保持較高的浮選回收率。因此,以季銨鹽為捕收劑,在堿性條件下可實現(xiàn)一水硬鋁石與硅酸鹽礦物的反浮選分離。(2動電位測定結(jié)果表明:一水硬鋁石、高嶺石、葉蠟石和伊利石的等電點分別為pH6.0、3.4、2.3、3.2,pH 值超過等電點后,4種礦物的表面動電位均呈負增加。季銨鹽捕收劑能明顯改變4種礦物的表面電性,使這些礦物在全pH 范圍內(nèi)均荷正電。(3紅外光譜及動電位測定結(jié)果表明:季銨鹽捕收劑與一水硬鋁石、高嶺石、葉臘石和伊利石4種礦物之間的相互作用為靜電吸附。參考文獻1劉廣義,盧毅屏,戴塔根.陽離子聚丙烯酰胺反浮選分離一水硬鋁石和高嶺石J .金屬礦山,2003,(2:48251.2陳建華,趙清杰.我國氧化鋁工業(yè)近十年來的技術(shù)進步及今后發(fā)展方向J .輕金屬,2000,(10:327.3選礦-拜耳法生產(chǎn)氧化鋁新技術(shù)研究技術(shù)經(jīng)濟論證報告鋁R .沈陽:沈陽鋁鎂設(shè)計研究院,1998.4黃傳兵,王毓華,陳興華,等.鋁土礦反浮選脫硅研究綜述J .金屬礦山,2005,(6:21224.5王秋霞,張克仁,陳國銘,等.我國鋁土礦資源開發(fā)與保護對策J .礦產(chǎn)保護與利用,2001(3:49254.6方啟學,黃國智.我國鋁土礦資源特征及其選礦脫硅技術(shù)J .國外金屬礦選礦,2000(5:11216.7胡岳華,蔣昊,邱冠周,等.一水硬鋁石