四种表面活性剂对改性脂肪酸捕收剂的增效作用_周凤

Key words： rhodochrosite； flotation； surfactant； synergistic effect
现代泡沫浮选过程中， 脂肪酸仍然是一类最基 本的氧化矿浮选捕收剂。为了赋予这类化合物以更
［13 ］ ， 好的浮选性能， 国内外都作过大量工作 向其中 “增效剂” 。近年来人们对使用表面活性 加入所谓的
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3． 1
结果与讨论
浮选结果 21 作捕收剂， 采用 Dd对比了不加增效剂以及 使用不同的增效剂的粗选指标。 试验结果如图 1 。 21 中不添加增效剂 从图 1 可以看出， 在捕收剂 Dd时， 浮 选 回 收 率 只 有 49. 10% 左 右， 精矿的品位 （ 15. 28% ） 比原矿 （ 10. 40% ） 仅提高了 4. 78% ， 添加 了增效剂后， 精矿的品位可以提高 4. 64% ～ 6. 26% ， 回收率可以提高 6. 41% ～ 35. 07% 。 所用的增效剂不同， 增效作用 不 同。 使 用 TW
直接从仪器显示屏上读出来。测试对象为用 100 mL 含 2% 捕收剂的溶液。 2． 3 粒度测试 每次称 2 g 细粒级 （ 粒径在 200 nm 左右 ） 的锰 矿原矿样， 按照质量比 1∶ 400 加入去离子水， 随后加
入由捕收剂与增效剂按照质量比 3∶ 1 配成的乳浊液 并超声振荡 3 min， 之后进行测试。 2． 4 矿物表面动电位（ Zeta 电位） 的测试 将原矿矿样用研钵磨至 － 2 μm， 称取 20 mg 锰 矿原矿样放入烧杯中， 并在烧杯中加入 35 mL 去离
比使 用 其 他 三 种 增 效 剂 的 精 矿 回 收 率 要 高， 达到 84. 17% 。与单纯使用捕收剂相比， 效应更加显著。 少量的增效剂既可以增加精矿中锰的品位， 而且还
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有色金属（ 选矿部分）
2015 年第 6 期
极大地提高锰的回收率， 使捕收剂的捕收性能更好。
于是加入增效剂后的复配体系的 的疏水相互作用， 表面活性优于单一捕收剂。 3． 2． 2 不同混合捕收剂对菱锰矿的疏水团聚作用 阴离子型捕收剂吸附在矿物表面后， 可与矿粒
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试验方法
浮选试验 用 0. 5 L 的单槽浮选机进行浮选试验， 设定转速
3 充气量为 0. 20 m / min， 浮选浓度为 为 2 000 r / min， 20% ， 5 min ； pH ， 搅拌 加入碳酸钠调节 在 pH 为 9 时
5 min 后加入捕收剂或混合 加入抑制剂水玻璃溶液， 捕收剂对 菱 锰 矿 进 行 捕 收； 然 后 矿 浆 充 气， 浮选 6 min， 使菱锰矿浮选到泡沫产品中。 泡沫产品和槽内 产品分别过滤， 并在 60 °C 时干燥至恒重， 根据以下 公式计算出选矿产品的锰回收率 ： （ 1） 锰回收率 = C ·c / （ C + T） f·100 g； c 和 f 式中： C 和 T 分别为精矿和尾矿的质量， %。 分别为精矿和原矿锰品位， 2． 2 表面张力测定 采用白金板法进行溶液的表面张力测定， 具体 步骤如下： 当白金板接触到被测溶液后， 白金板就会 这种力来自于溶液的表面张 立即受到往下拉的力， 力。当这种向下拉的力及其他相关的力与平衡力达 到均衡时， 白金板就会立即停止向溶液内 部 浸 入。 ， 因此 表面张力仪的平衡感应器能够测量出白金板 的浸入深度， 并将深度值转化为表面张力的值。 可
2015 年第 6 期 分析（ XＲF） 结果见表 1 。 表1 Table 1
成分 含量 MnO 13. 8
周
凤等： 四种表面活性剂对改性脂肪酸捕收剂的增效作用
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锰矿 X 射线荧光光谱分析结果 Xray fluorescence chemical analysis of manganese ores
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有色金属（ 选矿部分）
2015 年第 6 期
doi： 10． 3969 / j． issn. 16719492. 2015. 06. 020
四种表面活性剂对改性脂肪酸捕收剂的增效作用
周 凤
1， 2
， 陈
婷
1， 2
1， 2 1 ， 严春杰 ， 邹义坤 ， 杨
1 祥 ， 葛
文
1， 2
（ 1． 中国地质大学 材料与化学学院， 武汉 430074 ； 2． 纳米矿物材料及应用教育部工程研究中心 ， 武汉 430074 ）
关键词： 菱锰矿； 浮选； 表面活性剂； 增效作用 中图分类号： TD 923 文献标志码： A
9492 （ 2015 ） 06008805 文章编号： 1671-
Synergistic Effect of Four Different Types of Surfactants on Modified Fatty Acid Collector
21 作为 本研究采用自行研发的改性脂肪酸 Dd80 （ TW） 、 捕收剂， 吐温十二烷基磺酸钠（ SBS） 、 十二 100 （ TX ） 作为增效 曲拉通 X烷基苯磺酸钠（ SDBS） 、 剂。对湖南凤凰—花垣地区低品位难选碳酸锰矿进 行了浮选试验， 研究四种表面活性剂对脂肪酸类捕 21 的增效作用， 收剂 Dd通过表面张力、 矿物粒度、 Zeta 电位、 红外光谱， 探讨了增效剂的作用机理。
2 2 2 ZHOU Feng1， ，CHEN Ting1， ，YAN Chunjie1， ，ZOU Yikun1 ， 2 YANG Xiang1 ，GE Wen1，
（ 1． Faculty of Material and Chemistry，China University of Geosciences，Wuhan 430074 ，China； 2． Engineering Ｒesearch Center of NanoGeomaterials of Ministry of Education，Wuhan 430074 ，China）
摘
21 的增效作用。结果表明， 要： 考察了四种表面活性剂在菱锰矿浮选中对改性脂肪酸类捕收剂 Dd表面活性剂的添 80 时， 可以提高捕收剂对菱锰矿的选择性 。当添加表面活性剂为吐温回收率从 49. 10% 提高到 84. 17% 。 通过液体表面 加， 张力测试、 粒度分析、 动电位测试及红外光谱分析方法揭示了表面活性剂的增效机理 。 该机理表现为增效剂物理吸附于矿物 表面，有效促进了捕收剂的化学吸附作用， 且增效剂的加入会与捕收剂在菱锰矿表面产生共吸附。
使矿粒凝聚在一起。 图 3 是细粒级 发生缔合作用， 菱锰矿与单一捕收剂或者经过表面活性剂增效后的 捕收剂作用前后粒度的变化。 由图 3 可知， 当捕收剂中加入增效剂后， 矿物颗 粒粒径明显增大。 当增效剂为 TW 时， 菱锰矿粒径 图 1 不同增效剂对锰品位和回收率的影响 Fig． 1 Effect of type of synergists on grade and recovery of manganese 3． 2 3． 2． 1 增效剂机理探讨 不同增效剂对溶液表面张力的影响 SDBS、 SBS 属于阴 离 子 型 表 面 活 性 剂， TX、 TW 进一步增大， 达到 2 000 nm。可见， 增效剂可以增加 而在本文讨论的四 细粒级菱锰矿的疏水团聚作用， TW 能最大的促进这一作用的进行。 种增效剂中，
剂作为脂肪酸的增效剂做了许多研究。 谢恒星、 李 东莲等 等
［5 ］
研究了表面活性剂具有增强脂肪酸类的捕 收剂在溶液中的分散性和水溶性的特性。 罗 惠 华 研究了常温下不同表面活性剂对脂肪酸类捕收
［4 ］
剂的增效作用以及这五种表面活性剂对脂肪酸类捕 2 的增效作用， 收剂 H同样介绍了非离子型和阴离 子型表面活性剂可以较好地改善羧酸类捕收剂的捕 收性能。研究表明表面活性剂的少量加入能明显提 高浮选指标（ 品位与回收率） 。但是关于表面活性剂 对锰矿浮选的增效作用， 目前还未见文献报道。
用氢氧化钠或盐酸调节矿浆 pH。 充分搅拌 2 子水， min 后加入由捕收剂与增效剂按照质量比 3∶ 1 配成 的乳浊液， 超声振荡 3 min 使矿浆充分分散， 然后用 医用注射器吸取矿浆悬浮液注入到测试电泳管， 进 行矿物表面动电位测试， 共测量三次， 取其平均值。 2． 5 红外光谱分析 为了比较药剂在矿物 表 面 作 用 前 后 的 光 谱 变 化， 对矿物以及矿物与捕收剂作用的样品进行红外 光谱测试。压片法测试红外光谱的具体流程为： 先 将锰矿原矿在 105 °C 烘箱中烘干至恒重， 取部分矿 样在研钵中磨至 － 2 μm。 取出另一部分锰矿矿样， 加入由捕收剂与增效剂按照质量比 3∶ 1 配成的乳浊 液， 超声 5 min。然后过滤， 所得固体真空烘干， 得到 四个矿物与捕收剂作用的样品， 并按照上述步骤进 行红外光谱测试。
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试验药剂 碳酸钠： 工业级， 配制 10% 水溶液。 水玻璃： 工业级， 高模数， 配制 10% 水溶液。 80 （ TW ） 、 增效剂： 分析纯， 吐温十二烷基磺酸
100 钠（ SDS） 、 十二烷基苯磺酸钠 （ SDBS ） 、 曲拉通 X（ TX） 。 21 ： 工业级， 捕收剂 Dd自行研发的改性脂肪酸， 配制 2% 水溶液。 21 与四种增效剂按照质量比 混合捕收剂： Dd3∶ 1 配成的混合溶液。
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材料与方法
试验矿样
试验样品来自湖南凤凰—花垣矿区， 是典型的 低品 位 难 选 碳 酸 锰 矿。 根 据 X 射 线 衍 射 分 析 （ XＲD） ， 确定了主要矿物为菱锰矿、 石英、 伊利石、 钠 长石、 黄铁矿、 石膏、 软锰矿。 原矿 X 射线荧光光谱
基金项目： 中国地质调查局资助项目（ 12120113087100 ） 0220 0710 投稿日期： 2014修回日期： 2015作者简介： 周 凤（ 1992- ） ， 女， 博士研究生， 从事固体废弃物的综合利用研究。