调整剂添加顺序对石英、长石浮选的影响

调整剂添加顺序对石英、长石浮选的影响
刘淑杰;代淑娟
【摘要】调整剂在捕收剂之前或之后添加,对石英及硅酸盐类矿物浮选产生的影响引起关注.在十二胺盐酸盐用量为70 mg/L的前提下,通过改变无机、有机调整剂与捕收剂的添加顺序,分别对石英与长石纯矿物进行了浮选试验.试验结果表明:六偏磷酸钠、淀粉先添加较后添加,对石英浮选抑制效果更好;对于长石,六偏磷酸钠先添加抑制效果更好,淀粉后添加比先添加抑制作用更强.红外光谱显示:十二胺盐酸盐与两种矿物均存在静电吸附、氢键作用,六偏磷酸钠只与长石存在吸附,淀粉对石英、长石无吸附作用.
【期刊名称】《矿产保护与利用》
【年(卷),期】2019(039)001
【总页数】4页(P44-47)
【关键词】石英;硅酸盐类矿物;调整剂;捕收剂
【作者】刘淑杰;代淑娟
【作者单位】辽宁科技大学矿业工程学院,辽宁鞍山114051;辽宁科技大学矿业工程学院,辽宁鞍山114051
【正文语种】中文
【中图分类】TD923+.14
传统的浮选流程中加药顺序一般为先调整剂后捕收剂，调整剂可以改变矿物的可浮
性，降低矿物与捕收剂的相互作用。

脉石矿物常常以石英及硅酸盐类矿物形式存在[1]，为了提高有用矿物的浮选回收率，探索调整剂的添加顺序对石英及硅酸盐类
矿物浮选影响很有意义。

张钊等[2]对阴阳离子捕收剂对石英与长石进行了浮选分离，其红外光谱显示捕收剂与矿物存在静电吸附和氢键作用；代淑娟、张坤等[3-4]用废菌、无机有机调整剂对铝土矿的抑制作用进行了系统阐述，说明改变矿物的可浮性可以实现矿物浮选分离；刘芳[5]对石英及典型硅酸盐类矿物系统地研究了调
整剂在捕收剂之前、之后添加，对矿物浮选所产生的影响，但没有具体分析其相互作用方式。

本文选用石英及典型硅酸盐类矿物长石，进行浮选试验，捕收剂选择典型的十二胺盐酸盐，调整剂分别选择无机六偏磷酸钠，有机可溶性淀粉，并对试验样品做了红外光谱，进一步分析调整剂在捕收剂之前或之后添加对矿物的作用方式。

1 试验原料及试验方法
1.1 原矿性质
石英纯矿物来自于内蒙自治区锡林浩特市西乌珠穆沁旗，天源矿业有限公司，呈乳白色，断面有玻璃光泽无解理，常伴生有含铁矿物。

典型的硅酸盐类矿物选用钾长石，钾长石纯矿物来自于湖北某公司，呈肉红色。

石英、钾长石化学多元素分析见表1、表2。

表1 石英原矿化学多元素分析结果Table 1 Analysis results of chemical multi-elements of quartz成分SiO2Fe2O3Al2O3CaOSO3K2O含量
/%92.403.340.520.150.040.05成分Cr2O3MnOMgOCuOWO3H2O含量
/%0.030.020.250.010.113.07
表2 钾长石原矿化学多元素分析结果Table 2 Analysis results of chemical
multi-elements of potash feldspar成分H2ONa2OMgOAl2O3SiO2SO3含量/%0.963.070.1318.3663.370.03成分K2OCaOTiO2Rb2OWO3Fe2O3含量
/%11.610.130.020.100.052.14
表1显示原矿中SiO2含量为92.40%，杂质主要以氧化物形式存在，杂质元素以铁、铝以及镁等为主。

表2显示原矿中SiO2含量为63.37%，K2O含量为
11.61%，Al2O3含量为18.36%，与钾长石各组分精准含量基本一致。

石英、钾长石原矿可作为纯矿物进行试验研究。

1.2 试验药剂
阳离子捕收剂十二胺与盐酸摩尔比为1:4制得十二胺盐酸盐，质量浓度为1%，用量为70 mg/L；无机调整剂使用六偏磷酸钠，有机调整剂选择可溶性淀粉，质量浓度均为1%，用量均采用0、70、140、210、280 mg/L。

1.3 试验方法
将块矿进行人工破碎，筛出的-2 mm矿物进行研磨、筛分。

每次称取3 g粒径为-0.037 mm矿物，加25 mL蒸馏水，进行浮选试验，其中浮选机转速为1 764
r/min。

对泡沫产品进行烘干、称重、计算回收率，取调整剂用量为0、140
mg/L时的部分泡沫产品做红外光谱。

浮选流程见图1。

图1 浮选流程Fig.1 Flowsheet of flotation
添加方式：(1)调整剂+捕收剂；(2)捕收剂+调整剂。

通过改变药剂添加顺序，探索对石英及长石矿物的浮选影响及作用方式。

2 试验结果及分析
2.1 六偏磷酸钠、淀粉对石英浮选行为的影响
六偏磷酸钠属于多磷酸盐类，能够抑制捕收剂与矿物的相互作用，同时由于其本身的分子结构能够分散矿物细颗粒之间的黏附。

淀粉含有C、H、O三种元素属于高分子聚合物，不属于离子型化合物[6-8]。

十二胺盐酸盐用量为70 mg/L，调整剂在十二胺盐酸盐前、后添加对石英浮选行为的影响见图2。

图2 调整剂在捕收剂先、后添加对石英浮选行为的影响Fig.2 The effect of different addition order (before or after the collector) of regulators on
quartz flotation behavior
由图2可以看出，两类调整剂在十二胺盐酸盐先、后添加，对石英浮选均起抑制
作用，但先添加抑制效果更强，符合传统浮选加药顺序。

在同等条件下，两类调整剂相对比，六偏磷酸钠对石英浮选的抑制效果比淀粉好，对十二胺盐酸盐的解吸作用更强烈。

2.2 六偏磷酸钠、淀粉对长石浮选行为的影响
十二胺盐酸盐用量为70 mg/L，无机、有机调整剂在十二胺盐酸盐前、后添加对
长石浮选行为的影响见图3。

图3 调整剂在捕收剂先、后添加对长石浮选行为的影响Fig.3 The effect of different addition order (before or after the collector) of regulators on feldspar flotation behavior
由图3可以看出，两类调整剂在十二胺盐酸盐先、后添加，对长石浮选均起抑制
作用，但六偏磷酸钠先添加对长石浮选的抑制效果非常强烈，而淀粉后添加较先添加抑制效果更好。

在同等条件下，两类调整剂相对比，六偏磷酸钠对长石浮选的抑制效果比淀粉好，对十二胺盐酸盐的解吸作用更强烈。

2.3 浮选药剂与石英作用的红外光谱
石英纯矿物、十二胺盐酸盐与石英单独作用、六偏磷酸钠先后添加及淀粉先后添加与石英作用的红外光谱见图4。

a-石英纯矿物；b-只添加捕收剂；c-六偏+捕收剂； d-捕收剂+六偏；e-淀粉+捕收剂；f-捕收剂+淀粉图4 浮选药剂与石英作用的红外光谱Fig.4 Infrared spectra of the interaction between flotation reagents and quartz
对于石英纯矿物红外光谱[9]，615 cm-1、511 cm-1及457 cm-1处为Si-O弯
曲振动峰，其中457 cm-1带为吸收谱的强吸收带；798 cm-1、694 cm-1处中
等强度窄带为Si-O-Si对称伸缩振动峰，其中798 cm-1处为石英族矿物的特征峰；
1 03
2 cm-1处为Si-O非对称伸缩峰，在1 170 cm-1附近有峰与1 032 cm-1
处构成Si-O非对称伸缩峰，其中1 032 cm-1处强带与1 170 cm-1附近弱带构
成的形状如肩状，吸收带宽而强，因1 170 cm-1附近为弱带容易消失，图4中部分有；1 612 cm-1处为水分子的弯曲振动吸收峰；1 877 cm-1处为Si-O四面体伸缩振动峰；石英最高频率的谱带3 442 cm-1处为Si-OH伸缩振动峰。

在1 650～1 550 cm-1带区为十二胺NH3+的非对称及对称弯曲振动峰，在3 509～3 300 cm-1带区为N-H伸缩振动峰[10-13]。

由b谱线可看出，在1 792～1 457 cm-1带区，出现一系列弱带，说明存在胺离子吸附；在3 908～3 440 cm-1带区出现一系列弱带，且在3 442 cm-1处的Si-OH伸缩振动峰的峰
值有偏移，说明不仅存在胺离子的静电吸附，还存在氢键作用。

由c、d、e、f谱线可看出，六偏磷酸钠、淀粉的添加，对石英没有吸附作用，起类似于蒸馏水冲洗作用，只是减小了捕收剂与矿物的相互作用，但对于两种调整剂先添加在上述两个带区弱峰数量明显多于后添加，对矿物浮选的抑制效果更好。

2.4 浮选药剂与长石作用的红外光谱
长石纯矿物、十二胺盐酸盐与长石单独作用、六偏磷酸钠先后添加及淀粉先后添加与长石作用的红外光谱见图5。

a-长石纯矿物；b-只添加捕收剂；c-六偏+捕收剂； d-捕收剂+六偏；e-淀粉+捕收剂；f-捕收剂+淀粉图5 浮选药剂与长石作用的红外光谱Fig.5 Infrared spectra of the interaction between flotation reagents and feldspar
对于长石纯矿物红外光谱[9]，420 cm-1处为Si-O-Si弯曲振动峰；534 cm-1处为O-Si-O弯曲振动与K(Na)-O伸缩振动之耦合；648 cm-1、606 cm-1、584 cm-1处为O-Si(Al)-O弯曲振动峰，其中606 cm-1处为微斜长石特有带；771 cm-1处为Si-Si伸缩振动峰，725 cm-1处为Si-Al(Si)伸缩振动峰，峰形尖锐，
为中等强度吸收带；1 007 cm-1处为Si(Al)-O伸缩振动峰，其中在1 140 cm-1、
1 039 cm-1附近应有弱带，图5中部分有，与透长石和正长石相比，此3个带为微斜长石特有带，且1 007 cm-1处为最强带较锐；长石最高频率的谱带3 459 cm-1处为-OH伸缩振动峰。

与石英相比，长石没有1 612 cm-1处的水分子弯曲振动吸收峰，但由b谱线可
以看出，在1 650～1 550 cm-1出现一系列弱带，说明十二胺盐酸盐对长石存在静电吸附，在3 459 cm-1附近有氢键作用。

由c、d谱线可以看出，六偏磷酸钠后加，长石在1 007 cm-1、584 cm-1、420 cm-1的特征峰漂移到987 cm-1、579 cm-1、438 cm-1处，606 cm-1弱带基本消失，结合试验分析，六偏磷酸
钠后加与长石虽有吸附作用，但对长石浮选的抑制效果弱。

由e、f谱线可以得到，淀粉后添加，弱带增多，对长石浮选的抑制效果更好，与试验结果一致，这可能是淀粉的亲固基对矿物化学活性低于十二胺盐酸盐亲固基，所以淀粉先添加对长石浮选的抑制效果稍弱，但淀粉后添加由于自身的大分子结构可有效降低十二胺盐酸盐与长石间的相互作用。

3 结论
(1)在十二胺盐酸盐用量为70 mg/L前提下，六偏磷酸钠、淀粉先添加较后添加，对石英浮选抑制效果更好；对于长石，六偏磷酸钠先添加抑制效果更好，淀粉后添加比先添加抑制作用更强。

在同等条件下，两类调整剂相对比，六偏磷酸钠对石英、长石浮选的抑制效果比淀粉好，对十二胺盐酸盐的解吸作用更强烈。

(2)十二胺盐酸盐与两种矿物均存在静电吸附、氢键作用。

六偏磷酸钠、淀粉的添加，对石英没有吸附作用，起类似于蒸馏水冲洗作用；但对于两种调整剂先添加弱峰数量多于后添加，对矿物浮选的抑制效果更好，与试验结果一致。

六偏磷酸钠后加与长石虽有吸附作用，但对长石浮选的抑制效果弱；淀粉后添加，弱带增多，对长石浮选的抑制效果更好，与试验结果一致。

(3)石英红外光谱中，在798 cm-1处为石英族矿物的特征峰，石英、钾长石的红
外光谱图，为两种矿物的成分和结构提供了依据。

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