白云母與石英的浮選分離行為陳飛;何東升;鄧博納;胡洋;王乾元【期刊名稱】《《金屬礦山》》【年(卷)，期】2019(000)008【總頁數(shù)】5頁(P108-112)【關(guān)鍵詞】白云母;石英;陽離子捕收劑;浮選【作者】陳飛;何東升;鄧博納;胡洋;王乾元【作者單位】武漢工程大學(xué)興發(fā)礦業(yè)學(xué)院湖北武漢430074【正文語種】中文【中圖分類】TD923.7釩是一種重要的戰(zhàn)略性金屬材料，廣泛應(yīng)用于鋼鐵、航天、化工和國防等尖端技術(shù)行業(yè)［1］。工業(yè)釩礦床主要包括鉀釩鈾礦、石墨型釩礦、釩鈦磁鐵礦和石煤型釩礦［2］。我國石煤型釩礦儲(chǔ)量巨大，石煤型釩礦釩儲(chǔ)量是釩鈦磁鐵礦中釩儲(chǔ)量的6.7倍［3］。傳統(tǒng)石煤提釩工藝采用鈉化焙燒一水浸一酸沉釩的流程［4-5］,釩回收率和轉(zhuǎn)化率低，且焙燒過程中產(chǎn)生大量氯氣和氯化氫等有害氣體，嚴(yán)重污染環(huán)境。近年來，研究人員開發(fā)了不少新工藝，特別是預(yù)分選一濕法提取工藝。向平等［6］采用濕式篩選聯(lián)合浮選工藝預(yù)分選，使精礦V2O5品位從原礦的0.7%左右富集到3.2%以上，釩綜合回收率大于74.5%。衛(wèi)敏等［7］采用了擦洗工藝預(yù)富集，對(duì)原礦進(jìn)行篩分分級(jí)，先分離出原礦中-0.045mm粒級(jí)直接作為精礦，再對(duì)篩分后粗粒級(jí)礦物進(jìn)行擦洗分級(jí)回收，在原礦V2O5品位1.17%時(shí)，可獲得V2O5品位2.50%、回收率81.90%的預(yù)富集釩精礦。何東升等［8］采用搖床重選一浮選聯(lián)合的方法對(duì)某地石煤礦石進(jìn)行預(yù)分選，提前拋棄部分尾礦，減少進(jìn)入浸出工序的物料量，降低了生產(chǎn)成本。王麗等［5］通過沉降一磁選聯(lián)合選別流程，可拋掉V2O5品位為0.15%、回收率為16.57%的尾礦，最終獲得V2O5品位為2.10%、回收率為83.43%的釩精礦。預(yù)分選一濕法提取工藝通過預(yù)分選脫除部分脈石礦物［9］,可減少進(jìn)入浸出工序的物料量，提高釩入浸品位［10-11］,進(jìn)而減少浸出試劑消耗，降低成本。石煤中主要脈石礦物是石英，主要含釩礦物多為云母，查明白云母與石英浮選分離行為差異，對(duì)指導(dǎo)石煤型釩礦浮選預(yù)分選工藝具有重要意義。1試驗(yàn)原料與試驗(yàn)方法1.1試樣白云母和石英均為單礦物，白云母取自河北靈壽，石英取自湖北十堰。來樣經(jīng)鋼錘錘碎至-3mm，然后用陶瓷球磨機(jī)再磨，經(jīng)濕式篩分分成若干粒級(jí)后，用去離子水多次清洗，烘干后供試驗(yàn)使用。1.2試劑pH調(diào)整劑分別為NaOH和H2SO4；捕收劑為陽離子型，分別為十二胺、十八胺、LU-1和LU-3，均配成摩爾濃度為3.7x10-3mol/L的溶液使用；試驗(yàn)用水為去離子水。1.3浮選試驗(yàn)單礦物浮選試驗(yàn)在XFG3-35掛槽浮選機(jī)中進(jìn)行，主軸轉(zhuǎn)速為2100轉(zhuǎn)/min。每次稱取2g礦樣放入100mL的微型浮選槽中，加入80mL去離子水后，用NaOH或H2SO4調(diào)節(jié)pH，再按浮選藥劑制度加入各種藥劑，每加入1種藥劑則攪拌2min，浮選4min。刮出的泡沫產(chǎn)品經(jīng)過烘干、稱重，計(jì)算回收率。1.4動(dòng)電位測定試驗(yàn)采用Zeta-Meter4.0型電泳儀來測定礦物表面動(dòng)電位。取純礦物磨細(xì)至-2pm以下，每次稱取5mg于燒杯中，加入100mL蒸餾水，攪拌2min，用NaOH或H2SO4調(diào)節(jié)pH值，依照研究需要加入各種藥劑，每次加藥后攪拌2min，然后將礦漿注入電泳杯中，進(jìn)行測量。2試驗(yàn)結(jié)果與討論2.1十二胺作用下白云母與石英浮選行為圖1為十二胺濃度為4.6x10-5mol/L時(shí)，pH對(duì)白云母和石英可浮性影響的關(guān)系曲線。由圖1可以看出：在試驗(yàn)pH范圍內(nèi)，石英可浮性均較差，僅在pH為8~9的狹窄區(qū)間范圍，表現(xiàn)出一定的可浮性，回收率為40%-60%；白云母可浮性較好，且隨pH變化不大；pHv6范圍內(nèi)，十二胺對(duì)白云母和石英的捕收能力相差很大，白云母浮選回收率較高，可達(dá)70%左右，石英浮選回收率小于10%，二者浮選分離較容易。圖2是pH=6時(shí)，十二胺用量對(duì)白云母和石英可浮性影響的關(guān)系曲線。由圖2可以看出：十二胺用量對(duì)石英回收率基本無影響，回收率在20%左右；十二胺濃度由4.7x10-5mol/L增加至9.4x10-5mol/L時(shí)，白云母回收率隨十二胺用量的增加而增加，在十二胺用量超過9.4x10-5mol/L后，白云母回收率基本不變，保持在90%左右。十二胺濃度大于9.4x10-5mol/L時(shí)，有利于二者浮選分離。2.2十八胺作用下白云母與石英浮選行為圖3為十八胺濃度為4.6x10-5mol/L時(shí)，pH對(duì)白云母和石英可浮性影響的關(guān)系曲線。由圖3可以看出：在試驗(yàn)pH范圍內(nèi)，石英可浮性均較差，僅在pH為8~10的狹窄區(qū)間范圍，表現(xiàn)出一定可浮性，回收率為40%-60%；白云母可浮性在弱酸性條件下較好，4<pH<6范圍內(nèi)，十八胺對(duì)白云母和石英的捕收能力相差很大，白云母浮選回收率較高，可達(dá)45%左右，石英浮選回收率小于10%，此時(shí)較易實(shí)現(xiàn)二者的浮選分離。圖4是pH=6時(shí)，十八胺用量對(duì)白云母和石英可浮性影響的關(guān)系曲線。由圖4可以看出：十八胺用量的改變對(duì)石英回收率基本無影響，回收率在10%左右；在十八胺濃度為4.7x10-5~11.75x10-5mol/L時(shí)，白云母回收率隨十八胺用量的增加而增加，在十八胺用量超過11.75x10-5mol/L后，白云母回收率小幅降低。因此，十八胺濃度為11.75x10-5mol/L時(shí)，有利于二者浮選分離。2.3LU-1作用下白云母與石英浮選行為圖5為LU-1濃度為4.6x10-5mol/L時(shí)，礦漿pH對(duì)白云母和石英可浮性影響的關(guān)系曲線。由圖5可以看出：在試驗(yàn)pH范圍內(nèi)，石英可浮性均較差，僅在pH為8~10的狹窄區(qū)間范圍，表現(xiàn)出一定可浮性，回收率為30%~40%；白云母可浮性較好但隨pH變化較大，回收率在20%~50%之間；在4<pH<6范圍內(nèi)，LU-1對(duì)白云母和石英的捕收能力相差很大，白云母浮選回收率較高，可達(dá)45%左右，石英浮選回收率小于10%，此時(shí)較易實(shí)現(xiàn)二者的浮選分離。圖6是pH=6時(shí)，LU-1用量對(duì)白云母和石英可浮性影響的關(guān)系曲線。由圖6可以看出：LU-1用量的改變對(duì)石英回收率基本無影響，回收率在10%左右；在LU-1濃度由4.7x10-5mol/L增加至9.4x10-5mol/L時(shí)，白云母回收率隨LU-1用量的增加而增加，在LU-1用量超過9.4x10-5mol/L后，白云母回收率小幅降低，保持在60%左右。LU-1濃度在9.4x10-5mol/L左右時(shí)二者回收率差值最大，故LU-1濃度在9.4x10-5mol/L左右時(shí)，較易實(shí)現(xiàn)二者的浮選分離。2.4LU-3作用下白云母與石英浮選行為圖7為LU-3濃度為4.6x10-5mol/L時(shí)，pH對(duì)白云母和石英可浮性影響的關(guān)系曲線。由圖7可以看出：在pH=6~9的范圍內(nèi)，LU-3對(duì)白云母和石英的捕收能力相差很大，石英的可浮性很好，在80%~100%之間，回收率最高可達(dá)95%，白云母的回收率較低，在30%~40%之間；6vpHv9時(shí)，LU-3對(duì)白云母和石英的捕收能力相差較大，有利于實(shí)現(xiàn)二者的浮選分離。圖8是pH=6左右時(shí)，LU-3用量對(duì)白云母和石英可浮性影響的關(guān)系曲線。由圖8可以看出：LU-3用量的改變對(duì)石英回收率基本無影響，回收率在90%左右;在LU-3濃度由4.7x10-5mol/L增加到9.4x10-5mol/L時(shí)，白云母回收率隨LU-3用量的增加而增加，在LU-3用量超過9.4x10-5mol/L后，白云母回收率基本不變，保持在90%左右；在LU-3濃度小于7.05x10-5mol/L時(shí)，LU-3對(duì)白云母和石英的捕收能力相差很大，可以實(shí)現(xiàn)二者的有效分離。對(duì)比圖1~圖8可以看出：4種捕收劑對(duì)白云母的捕收能力順序?yàn)槭罚綥U-3＞十八胺〉LU-1,對(duì)石英的捕收能力強(qiáng)弱順序?yàn)長U-3＞十二胺＞十八胺＞LU-1。在pH呈酸性時(shí)，以十二胺為捕收劑浮選白云母，在pH呈弱堿性時(shí)，以LU-3為捕收劑浮選石英，有利于實(shí)現(xiàn)二者有效分離。在此基礎(chǔ)上，探討了十二胺、LU-3對(duì)礦物表面電位變化的影響規(guī)律。3機(jī)理討論3.1十二胺對(duì)白云母與石英動(dòng)電位的影響圖9為十二胺濃度為9.4x10-5mol/L時(shí)，白云母和石英動(dòng)電位隨pH的變化關(guān)系曲線。由圖9可知：在十二胺作用下，白云母和石英的動(dòng)電位均向正方向移動(dòng)，說明十二胺在白云母和石英的表面都產(chǎn)生了吸附；在pH=4~6時(shí)，十二胺對(duì)白云母動(dòng)電位改變最大；在pH=8~9時(shí)，十二胺對(duì)石英動(dòng)電位改變最大，這反映了在該pH范圍有利于十二胺的吸附。這與白云母在pH為4~6時(shí)浮選回收率較高、石英在pH為8~9時(shí)浮選回收率較高的現(xiàn)象相符。3.2LU-3對(duì)白云母與石英動(dòng)電位的影響圖10為LU-3濃度為4.6x10-5mol/L時(shí)，白云母和石英動(dòng)電位隨pH的變化關(guān)系曲線。由圖10可以看出：白云母和石英動(dòng)電位在與LU-3作用后均向正方向移動(dòng)；石英表面動(dòng)電位變化比白云母大，一定程度上說明LU-3更容易在石英表面吸附，這與LU-3浮選石英比浮選白云母效果好的現(xiàn)象相符。4結(jié)論4種捕收劑對(duì)白云母的捕收能力的強(qiáng)弱順序?yàn)椋菏罚綥U-3＞十八胺＞LU-1,十二胺對(duì)白云母的捕收能力要遠(yuǎn)強(qiáng)于另外3種捕收劑；對(duì)石英的捕收能力強(qiáng)弱順序?yàn)椋篖U-3＞十二胺＞十八胺＞LU-1,LU-3對(duì)石英的捕收能力要遠(yuǎn)大于其他3種捕收劑。以十二胺為捕收劑，白云母和石英浮選回收率均隨礦漿pH增加先增大后減小，白云母的浮選pH區(qū)間4~6，石英的浮選pH區(qū)間8~9；捕收劑濃度影響白云母浮選行為，但對(duì)石英無明顯影響；在pH呈酸性時(shí)，用十二胺作捕收劑浮選白云母。在pH弱堿性pH為9~10時(shí)，用LU-3作捕收劑浮選石英，有利于實(shí)現(xiàn)二者有效分離。通過選擇合適的捕收劑，在適宜的浮選條件下，可能實(shí)現(xiàn)含釩白云母與石英的浮選分離，以使含釩礦物預(yù)富集，提高釩入浸品位，減少浸出試劑消耗，降低石煤提釩生產(chǎn)成本。參考文獻(xiàn)【相關(guān)文獻(xiàn)】[1]孫偉，王麗，曹學(xué)鋒，等.石煤提釩的浮選工藝及吸附機(jī)理[J].中國有色金屬學(xué)報(bào)，2012,22(7):2069-2074.SunWei,WangLi,CaoXuefeng,etal.Flotationtechnologyandadsorptionmechanismofvanadiumextractionfromstonecoa[IJ].ChineseJournalofNonferrousMetals,2012,22(7):2069-2074.[2]何東升，謝志豪，胡洋，等.含釩云母工藝礦物學(xué)研究[J].有色金屬：選礦部分，2018(3):6-10.HeDongsheng,XieZhihao,HuYang,etal.Studyonthetechnologicalmineralogyofvanadium-bearingmica[J].NonferrousMetals:MineralProcessingSection,2018(3):6-10.[3]徐懋，黃憲法，桂林.黃山低釩低碳石煤處理新工藝研究[J].稀有金屬與硬質(zhì)合金，2010,38(1):34-37.XuMao,HuangXianfa,GuiLin.StudyonnewtechnologyoflowvanadiumandlowcarbonstonecoaltreatmentinHuangshan[J].RareMetalsandCementedCarbides,2010,38(1):34-37.[4]盧可可，薛俊杰，梅光軍，等.某低品位石煤釩礦選冶聯(lián)合提釩新工藝研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2012,32(6):64-66.LuKeke,XueJunjie,MeiGuangjun,etal.Studyonthenewtechnologyofcombinedextractionofvanadiumfromalow-gradestonecoalvanadiumminebybeneficiationandmetallurgy[J].MiningResearchandDevelopment,2012,32(6):64-66.[5]劉源超，王麗，孫偉，等.低品位硅質(zhì)石煤釩礦的選礦試驗(yàn)研究[J].有色金屬：選礦部分，2016(2):47-51.LiuYuanchao,WangLi,SunWei,etal.Beneficiationtestoflowgradesiliceousstonecoalvanadiumore[J].NonferrousMetals:MineralProcessingSection,2016(2):47-51.向平，馮其明，鈕因健，等.選礦富集阿克蘇石煤釩礦中的釩[J].材料研究與應(yīng)用，2010,4(1):65-70.XiangPing,FengQiming,NiuYinjian,etal.ConcentrationandenrichmentofvanadiuminAksustonecoalvanadiumore[J].MaterialResearchandApplication,2010,4(1):65-70.衛(wèi)敏，吳東印，張艷嬌.淅川釩礦擦洗選礦試驗(yàn)研究[J].礦產(chǎn)保護(hù)與利用，2007(2):34-36.WeiMin,WuDongyin,ZhangYanjiao.ExperimentalstudyonscrubbingbeneficiationofXichuanvanadiummine[J].ConservationandUtilizationofMineralResources,2007(2):34-36.[8]何東升，李巧雙，楊聰，等.含釩石煤預(yù)分選試驗(yàn)研究[J].有色礦冶，2013,29(6):23-25.HeDongsheng,LiQiaoshuang,YangCong,etal.Experimentalstudyonvanadium-bearingstonecoalpre-separation[J].NonferrousMinesandMetallurgy,2013,29(6):23-25.[9]王麗.云母類礦物和石英的浮選分離及吸附機(jī)理研