表面稳定性对中低品位磷矿石可浮性的影响研究

来源 :贵州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xia__1989
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钙镁质磷矿石中磷灰石与白云石由于表面物理化学性质相似,浮选分离十分困难。抑制剂是实现两者分离的关键,在其作用下含钙矿物表面稳定性差、物理化学性质复杂,对浮选分离有重要影响。本研究主要以磷灰石和白云石为研究对象,通过单矿物浮选试验和人工混合矿浮选试验,考察了无机抑制剂(盐酸、硫酸、磷酸、三聚磷酸钠)与有机抑制剂(柠檬酸、羟基乙叉双膦酸(HEDP))对磷灰石与白云石浮选行为的影响。在此基础上,开展了钙镁质磷矿石浮选研究。采用接触角测量、Zeta电位、表面吸附量、表面溶解测试结合X射线光电子能谱分析(XPS)、溶液化学分析、红外光谱分析及原子力显微镜(AFM)微纳形貌观测,分析了在抑制剂作用下,表面稳定性对磷灰石与白云石可浮性的影响研究。获得以下主要研究结果:油酸钠作用后,磷灰石与白云石可浮性增强,但可浮性接近,仅添加油酸钠不能实现两种矿物的有效分离,需要在浮选过程中添加抑制剂。几种抑制剂对磷灰石与白云石分离效果的促进作用顺序为:HEDP>磷酸>硫酸>盐酸>柠檬酸,三聚磷酸钠无选择性抑制效果。在浮选粒度范围内,磷灰石与白云石可浮性随粒度减小降低。钙镁质磷矿石浮选试验表明,HEDP能够与磷酸协同降镁提磷,在GJBW用量为750 g/t,磷酸和HEDP用量分别为5.5 kg/t和1.5 kg/t时,获得了P2O5含量30.70%、P2O5回收率88.41%、MgO含量1.35%的磷精矿。硫酸、磷酸、盐酸、柠檬酸及HEDP均可明显提高磷灰石表面亲水性,但是这几种抑制剂对白云石表面疏水性影响相对较弱,白云石表面仍保持较强的疏水性。在弱酸性条件下,硫酸与磷酸会分别在磷灰石表面生成Ca SO4,Ca HPO4和Ca(H2PO4)2,阻碍捕收剂吸附在磷灰石表面,导致磷灰石表面亲水。矿物表面的金属活性位点决定捕收剂的吸附效果。柠檬酸通过在磷灰石与白云石表面吸附与溶解的协同作用,使矿物表面钙活性位点数量减少。由于磷灰石溶解程度较低,表面钙活性位点数量少,一定量柠檬酸吸附在磷灰石表面,占据了磷灰石表面的金属活性位点,捕收剂难以吸附在磷灰石表面,导致磷灰石表面亲水。而白云石表面溶解度度较大,表面钙位点大量减少并且钙离子会大量消耗柠檬酸。但是由于白云石表面钙密度较大,使得白云石表面剩余的活性位点依然较多,因此捕收剂可以吸附在白云石表面,使白云石表面疏水;HEDP通过两个磷酸基团与磷灰石表面钙活性金属位点螯合,形成环状螯合物,影响矿物表面稳定性,占据表面活性位点。此外,强氢键作用力增强了HEDP与磷灰石表面的作用力,这两种作用阻止捕收剂吸附,使磷灰石表面亲水,而HEDP在白云石表面只有微弱的氢键作用,捕收剂可以吸附在白云石表面,导致白云石可浮性较好。综上所述,在抑制剂作用下,磷灰石与白云石表面稳定性变差,表面性质发生转变,从而捕收剂在矿物表面产生差异性吸附。无机抑制剂主要通过表面转化来影响表面疏水性。在磷灰石表面,溶解离子与无机抑制剂反应生成沉淀物,遮盖住磷灰石表面活性位点,影响捕收剂吸附,进而使磷灰石表面亲水。有机抑制剂影响矿物表面稳定性的作用方式与抑制剂有关,柠檬酸通过表面溶解与吸附的作用方式使捕收剂难以吸附在磷灰石表面,导致磷灰石表面亲水;HEDP通过化学吸附在磷灰石表面,影响表面稳定性,从而导致磷灰石表面更加亲水。
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