石英-长石无氟浮选的作用机理

下 饭坂 润 三等 通过 长石 表 面上 电位 及 吸 附量 的变 化研 究 了其 浮选 分 离 作 用 机 理 ， 实验 证实此 ｐ Ｈ（ ２
并 结合 具 体 浮选 工 艺 深 人 探讨 了其 浮 选 作 用 机 理 ，
以期为石英与长石 的无氟分离提供一些参考 。
Ａ ｌ 取代了 Ｓ ｉ “， 晶格 内部形成 了多余 的负 电荷 ， 导
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ ２ — ２ ４ ； 改回 日期 ： ２ ０ １ ３ 一 Ｏ １ — ０ ５ 作者简 介 ： 张行荣 （ １ ９ ８ ４ 一 ） ， 男， 博士 ， 主要从事氧化矿 、 硫化矿 浮选药剂 的研究 。
从 根 本上 揭示 其浮 选机 理 。
材料 、 电子 电器等诸多领域 Ｉ － ２ ］ 。 自然界中， 长石 常 常与石英等多种矿物共生 ， 为了实现两者的分离 ， 现
有工 艺 多 采 用 浮 选 的方 法 。１ ９ ３ ９年 ， ０’ Ｍｅ ａ ｒ ａ
等首先 发 明 了 石 英 和 长 石 浮 选 分 离 方 法 一氢 氟 酸 法， 该 工艺 首先 利 用 Ｈ Ｆ活 化长 石 ， 然 后 经 阳离 子 捕
氟浮选分离方法 ， 简要探讨 了其 浮选 作用 机理。研 究表 明无氟无 酸法具有 环境友好 、 无设备腐蚀 、 成本低廉等 优点， 是未来 石英一长石浮选分离工 艺的重点发展方 向， 但真正投入工业生产仍需更进一步 的研究 和完 善。 关键词 ： 石英 ； 长石； 无氟浮选 ； 分离 ； 作用机理
石英和长石是地壳 中分 布最广的两种常见硅
酸盐 类造 岩 矿物 ， 广 泛应 用 于玻璃 、 建材 、 陶瓷 、 耐火
１ 浮选机理
浮选分离法是基于长石和石英 自 身晶体结构及 表面性质 的差异 ， 在浮选药剂作用下实现两者 的分 离。因此 ， 深入探究石英和长石 自身晶体结构 ， 才能
张行荣 ， 吴桂 叶， 张 杰 ， 刘 龙利
（ 北京 矿 冶研 究 总院 ， 矿 物加 工科 学 与技 术 国家 重点 实验 室 ， 北京 １ ０ ０ １ ６ ０ ）
摘要 ： 从 石英 、 长石 自身 晶体结构 出发 ， 深入分 析 了其 表面性质及其荷 电机理 ， 从理 论上揭示 了石 英长石 浮选分离 的可 能性 。分析了现有 的几种无氟浮选新 工艺 （ 包 括无 氟有酸法 和无 氟无 酸法 ） ， 并针 对这几 种无
面， 从而使得石英表面表现 出相应的荷电性质 ； 而长 石结构与其不 同的是结构 中有 １ ／ ４的 Ｓ ｉ 被 Ａ ｌ 所 取代 ， Ａ ｌ 以铝氧 四面体形式存 在 ， 取代 了部分硅 氧 四面体 ， 因此使 得其 晶体结构 发生细微变化 ： 由于
针对这些浮选工艺方法 ， 从石英长石晶体结构出发 ，
第 ４期 ２ ０ １ ３年 ８月
矿 产 综 合 利 用
Ｍ ｕｌ ｔ ｉ ｐ ｕｒ ｐｏ ｓ ｅ Ｕｔ ｉ ｌ ｉ ｚａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏｆ Ｍｉ ｎｅ ｒ ａ ｌ Ｒｅ ｓ ｏｕｒ ｃ ｅ ｓ
Ｎｏ ． ４ Ａｕ ｇ． ２ ０１ ３
石 英 一 长 石 无 氟 浮选 的作 用 机 理
石英 和长 石结 构 同属架 状结 构 。石英 是 以硅氧
收剂优先浮选 ， 最终实现石英长石的分离。但 ห้องสมุดไป่ตู้于 该浮选工艺使用了剧毒物质氢氟酸 ， 因此后续作业 必须安装废水及选矿产 品的净化设备 ， 这在导致严
重 环境 污染 的 同时 也导 致 了生产 成本 的增 加 。随 着 人们 环保 意识 的 日益 提 高 ， 选 矿 工 作 者 正 积极 努 力 探索 一种 无 氟浮 选分 离新 工 艺 ， 按照 浮选 过程 中 ｐ Ｈ 的不 同 ， 可 以分 为 无 氟 有 酸 法 和无 氟无 酸 法 。本 文
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ － ６ ５ ３ ２ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ４ ． ０ ０ ４
中图分类号 ： Ｔ Ｄ ９ ２ ３ ． １ 文献标识 码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ０ － ６ ５ ３ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ４－ ０ ０ ０ １ ３ － ４ ０
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矿产综 合利 用
２ ０ １ ３拄
致 长石 四面 体结 构单 元 中 的 电荷 不 平 衡 ， 此 时需 要 充 入金 属配衡 离 子 Ｋ 或Ｎ ａ 以弥补 电荷 的缺失 。 从 以上两者 结 构 的分 析 可 以得 出 ， 两 者 结构 之
以烷基 丙撑 二胺 醋 酸盐 和石油 磺酸 盐 为捕 收剂 优先
浮选长 石 ， 达 到长 石 与 石英 的分 离 Ｊ 。这 种 浮选 工
艺 首先 是 由 日本学 者片柳 昭于 １ ９ ７ １年 提 出的 ， 随后
间存在细微差异 ， 在一定程度上导致了其表 面性质 略有不 同。首先从化学键离子性百分率来看 ， Ｐ ＝
３ ７ ％， Ｐ Ａ １ ． ｏ ＝ ４ ６ ％， Ａ １ — ０键 的离 子 性 程 度 较 高 ， 键 强 较低 ； 再者 从键 长来 看 Ｊ ， Ａ １ — ０键键 长 （ ０ ． １ ７ ６ １ ｎ ｍ） 略 长于 Ｓ ｉ ． ０键键长 （ ０ ． １ ６ ０ ｎ ｍ） ， 故 前者 键强 必低 于 后 者并 且易 于发 生断裂 。因此 ， 长石 在 解理 时 ， 在 平 行 于键 的方 向形成 较好 的解 理 面 ， Ａ ｌ 原 子较 多 的暴 露于解 理 面上 。
四面体中四个顶角上的 ０ ’ 分别与相邻的硅氧 四面 体共用而联结成三维空间无限延伸 的架状结构， 其 结构 中 Ｓ ｉ ． Ｏ以原子键结合 （ ６ ｏ ％为共价键 ， ４ ０ ％为
离 子键 ） ， 且各 向键力 均 等 ， Ｓ ｉ 一 ０键 在外 力 强行 作 用 下 易发 生断 裂 ， 使 得 大量 的 Ｓ ｉ 和 ０ 。 暴 露 于石 英 表