1 試驗原料與方法

1． 1 試驗原料及試驗藥劑

試驗中采用的紅柱石、絹云母取自新疆哈密。試驗純礦物制備方法為: 人工選取塊礦，經(jīng)破碎挑選和陶瓷罐球磨，用 0． 074 mm 篩子篩分，篩下產(chǎn)品用作浮選試驗的礦樣。經(jīng)化學(xué)分析( 或用 XRD) ，各礦樣純度均達到 95%以上，滿足試驗要求。試驗中十二胺、鹽酸和氫氧化鈉均為分析純，各種金屬離子以氯鹽加入，MgCl2，CaCl2，F(xiàn)eCl3，AlCl3均為分析純，試驗用水為一次蒸餾水。

1． 2 浮選試驗

浮選試驗在容積為40 mL 的 XFG 型掛槽式浮選機( 轉(zhuǎn)速為1 400 r/min) 上進行，浮選溫度為 22 ℃。每次稱取3．0 g 礦物放入浮選槽中，加蒸餾水?dāng)嚢?2 min，用HCl 或 NaOH 調(diào)節(jié) pH 值，攪拌 2 min 后，根據(jù)需要加入金屬離子攪拌2 min，再加入捕收劑，攪拌3 min。浮選4min，浮選過程采取手工刮泡，分別將泡沫產(chǎn)品和槽內(nèi)產(chǎn)品在低溫下烘干稱重并計算礦物回收率。

1． 3 動電位檢測

選用 －2 μm 的紅柱石和絹云母礦樣進行動電位實驗，用高精度天平稱取 30 mg 礦物，以 0． 75 g/L 的濃度按浮選實驗條件進行調(diào)漿。然后采用 CoulterDelsa440sxZeta 電位分析儀進行 Zeta 電位測量，每個點均測 3 次后取平均值。

2 實驗結(jié)果

2． 1 金屬離子用量對礦物浮選的影響

當(dāng)十二胺用量為 2 × 10－ 4mol / L，pH = 5． 5 時，Al3 +、Fe3 +、Ca2 +、Mg2 +用量對紅柱石與絹云母浮選的影響如圖 1 所示。由圖可知: 在酸性條件下，Al3 +、Fe3 +對絹云母和紅柱石均有明顯的抑制作用，且隨著離子用量的增加，抑制作用逐漸增強; Ca2 +、Mg2 +對紅柱石和絹云母無明顯抑制作用，離子用量變化，礦物回收率基本無變化。

2． 2 組合金屬離子對礦物浮選的影響

因浮選過程中 Al3 +、Fe3 +、Ca2 +、Mg2 +均為同時存在的不可避免離子，為了進一步研究金屬離子對紅柱石和絹云母浮選的影響，將 Al3 +、Fe3 +、Ca2 +、Mg2 +四種離子同時添加，討論組合離子對礦物浮選的影響。當(dāng)十二胺用量為 1． 6 × 10－ 3mol / L，Al3 +、Fe3 +、Ca2 +、Mg2 +用量均為 6 ×10－ 4mol / L 時，不同 pH 值條件下組合離子對紅柱石與絹云母浮選的影響如圖 2 所示。由圖可知: 加入組合金屬離子后，紅柱石和絹云母的浮選回收率在整個試驗 pH 范圍內(nèi)均下降，且在 pH =3 ～6和 pH ＞10 范圍內(nèi)回收率下降更明顯。

3 抑制機理探討

3． 1 組合離子對紅柱石和絹云母動電位的影響

當(dāng)十二胺用量為 1． 6 × 10－ 3mol / L，Al3 +、Fe3 +、Ca2 +、Mg2 +用量為 6 ×10－ 4mol / L 時，組合離子及十二胺對紅柱石與絹云母表面動電位的影響分別如圖 3、圖 4 所示。由圖可知: 紅柱石的等電點 pH =3． 7，而絹云母在實驗 pH 值范圍內(nèi)均荷負電; 十二胺和組合離子的加入均使絹云母和紅柱石表面動電位發(fā)生正移;組合離子與十二胺同時加入時，紅柱石的表面動電位比只加十二胺時的表面動電位低，在堿性條件下，絹云母也有同樣的規(guī)律。由于十二胺依靠靜電力和氫鍵作用吸附于礦物表面，組合金屬離子使紅柱石和絹云母的表面均發(fā)生明顯正移，十二胺與紅柱石及絹云母表面之間的靜電作用明顯減弱，在礦物表面的吸附量減少，從而抑制紅柱石和絹云母的浮選。

3． 2 礦物表面金屬氫氧化物沉淀生成的熱力學(xué)計算

礦物表面離子濃度與溶液本體濃度存在差別，可以采用波爾茲曼關(guān)于矢量場中粒子分布的理論確定礦物表面附近離子濃度的變化，對于硅酸鹽礦物和氧化礦物可由下式計算:以二價金屬離子 M2 +生成金屬氫氧化物 M( OH)2為例推導(dǎo)在礦物表面生成金屬氫氧化物的熱力學(xué)公式:由圖 5 可知，pH =3 ～6 時，礦物表面上生成的沉淀是 Al( OH)3和 Fe( OH)3，pH ＞10 時，在礦物表面上生成的沉淀是 Ca( OH)2和 Mg( OH)2，馮其明等人［7］提出當(dāng)系統(tǒng)中 pH 值接近金屬氫氧化物產(chǎn)生沉淀時，礦物浮選受到強烈抑制，并在產(chǎn)生最大沉淀的 pH 值上浮選回收率最低，可知在 pH = 3 ～ 6 附近紅柱石和絹云母回收率下降很多，pH ＞ 10 時，紅柱石和絹云母浮選回收率下降也較大，與實驗結(jié)果相符。由圖 5 可知，在 pH =7 ～ 9，Al3 +、Fe3 +、Ca2 +、Mg2 +四種離子不易在礦物表面生成沉淀，紅柱石和絹云母抑制效果較弱，與實驗結(jié)果相符。

4 結(jié) 語

1) 組合金屬離子在整個試驗 pH 范圍內(nèi)對絹云母和紅柱石的浮選均有抑制作用，在弱酸性條件下紅柱石的抑制更加明顯，組合離子的存在可能有助于紅柱石與絹云母反浮選分離。

2) 絹云母在實驗 pH 范圍內(nèi)均荷負電，而紅柱石的等電點 pH =3． 7; 十二胺和組合離子均可使紅柱石、絹云母表面動電位發(fā)生正移。組合離子使礦物表面動電位正移，十二胺與礦物表面靜電作用減弱，吸附量減少，使紅柱石和絹云母的浮選得到抑制。

3) 酸性條件下鋁、鐵離子在礦物表面生成沉淀，堿性條件下鈣、鎂離子在礦物表面生成沉淀，組合離子在對應(yīng) pH 范圍內(nèi)生成的氫氧化物沉淀使紅柱石和絹云母受到強烈抑制。