D0I:10.13374/j.issn1001053x.1983.01.001 北京铜铁学院学报 1983年第1圳 硅砂的无氟浮选 选矿教研室张强王栋知等· 摘 要 本文着重介绍硅砂的无氟浮选研究。提出了可供实用的工艺流程。强调指出, 新鲜的矿物表面、合理的H值、适宜的调浆时间至关重要。并认为某些胺类扑收 剂(如醚胺醋酸盐)的单独使用或与石油磺酸钠的恰当配合使用,皆可能导致 长石和石英的良好分离,其原因可能与这种扑收剂的阳离子活性基团特性有关。 前 言 我国天然硅砂资源丰富,但选矿方法落后,目前仅采用水洗、筛分处理,不能适应冶 金、玻陶及其它工业部门的需求。同时,硅酸盐矿物常常是金属矿石的脉石矿物,它们的 选矿技术的发展,往往对金属矿选矿旷发生重大影响。 我们针对江西永修河湖相沉积砂的物质组成特点和砂源地处鄱阳湖水域的特殊条件, 曾研制了原砂粗洗一两次砾磨卵石擦洗一强磁选的洗选流程。其中+100目粒级产品 Si0,含量达96.4%,用于铸造造型,树脂粘结剂耗量由4~6%降至1~1.2%,抗压强 度25~40kg/cm2,为推广铸造新工艺,提高产品质量,改善劳动条件和降低成本,创造 了良好条件(1)。但-100目粒级Si02含量仅89%左右,且长石含量高,A120,达6.99%。 天然硅砂中一般含有相当数量的长石、云母及含铁杂质。由于长石与石英同属架状硅 酸盐矿物,物理化学性质极其相似,用一般的水洗、筛分、磁选、重选进行分离几乎无能 为力。四十多年来,已逐渐形成了一套除铁、降铝的典型浮选方法。通常是先除云母和含 铁杂质,再借助氟化物活化长石并与石英分离。故其分选机理无不与低PH下氟化物对长 石的活化机理有关。1934年Patck的研究指出,硅酸盐矿物的浮选特性以及氟化物调节对 其浮选特性的影响,皆与硅酸盐结构有关。1939年,O'Meara等首次使用HF作调整剂, 浮选分离石英和长石。以后,Gieseke和Eddy等人分别取得了在酸性系统中用石油磺酸除 去云母的专利,以及加HF增大长石和石英可浮性差异的实践,使其发展成为一种从低品 位矿石中提供硅酸盐工业原料的重要手段。苏联A·MⅡ(TPNH等人提出,HF可以影响 石英、长石的接触角或在矿物表面生成带负电的氟铝酸盐络合物。而B,B.KNAMNM则 指出,在HF介质中,长石与石英表面上的铝氧或硅四面本溶解选择性和速率,决定了 它们浮选的选择性〔2-4)。 ·参加试脸研究者还有沈刚、员光旭、刘初藏、武快
北 京 铆 铁 学 院 学 掖 自 年 绍 翔 硅 砂 的 无 氟 浮 选 选 犷教研 室 张 强 王 栋知 等 ’ 摘 要 本文着重 介绍 硅砂 的无 氟浮选研究 。 提 出了可 供 实用 的工艺流程 。 强调指 出 , 新鲜的矿物表面 、 合 理的 值 、 适 宜的调 浆时 间 至关重 要 。 并认 为某些胺 类扑收 剂 如醚 胺 醋酸盐 的 单独 使用或与石 油磺酸 呐均 洽当配 合使 用 , 皆可 能 导致 长石 和石英的 良好 分离 , 其原因可能与这 种扑 收剂的 阳离子 活性基 团特性有关 。 启汾 轰 目幼 日 我国天然硅砂资源丰富 , 但选 矿方法落后 , 目前仅采用 水洗 、 筛分 处 理 , 不能适 应冶 金 、 玻 陶及其它工业 部 门 的需 求 。 同时 , 硅酸盐 矿物常常是金 属矿石的脉 石 矿物 , 它们的 选 矿技术 的发展 , 往 往 对金属 矿选 矿发生 重大 影响 。 我 们针对江西 永修河 湖相沉 积砂 的物质组成特点和 砂源 地处 邹阳湖水域 的特 殊条件 , 曾研制了原砂粗洗 — 两次砾磨卵石擦洗 — 强磁选 的洗 选 流程 。 其中 目拉 级 产 品 含量 达 , 用于铸造造 型 , 树脂粘结剂耗量 由 沁降至 , 抗 压强 度 , 为推广铸造 新工艺 , 提高产品质量 , 改 善劳 动条件和降 低 成 本 , 创 造 了 良好条件〔 〕 。 但 一 目粒 级 含量 仅 左 右 , 且长 石含量 高 , 。 达 。 天然 硅砂 中一般 含有相 当数量的 长石 、 云母及 含铁 杂质 。 由于 长石与石 英 同属架伏硅 酸盐 矿物 , 物 理化 学性质极其相似 , 用一般的 水洗 、 筛分 、 磁 选 、 重 选进 行分 离几 乎无能 为力 。 四 十 多年来 , 已逐 渐形成了一套除铁 、 降铝的典型浮选 方法 。 通 常是 先除 云 母 和 含 铁杂质 , 再借 助氟化物 活化长石并与石 英分离 。 故其分选机 理 无不与 低 下氟化 物对 长 石的 活化机理有关 。 年 的研究指 出 , 硅酸盐 矿物的浮选特性 以及 氟化物调 节 对 其浮选特 性的影 响 , 皆与 硅酸盐 结构有关 。 年 , 尹 等 首次使 用 作调 整 剂 , 浮选分离石英和长石 。 以后 , 和 等人分 别取得了在酸 性系统 中用石油磺酸除 去云母 的专利 , 以及 加 增大长石和石 英可浮 性差异的实 践 , 使其发展成 为一种从 低 品 位矿石中提供硅酸盐 工业原料的 重 要手段 。 苏联 · · 等 人 提 出 , 可 以影 响 石英 、 长石的接触角或在矿物表面 生成带负电的 氟铝酸盐 络合 物 。 而 · · 则 指 出 , 在 介质中 , 长石与石英表面 上的 沼氧或硅 氧四 面 冰溶解选 择性和速书 , 决 定 了 它 们浮选 的选 择 性〔 一 〕 。 今加 试 脸研 究 者还 有 沈刚 、 贾光 旭 、 刘初反 、 武铁 。 DOI :10.13374/j .issn1001—53x.1983.01.001
传统的HF活化长右并从石英中分离的浮选方法虽然有效,但昂贵、剧毒的HF的使 用,对环境产生重大冲击。1971、1977年,中南矿治学院等单位曾采用NaF或Na2SiF,取 代HF作长石活化剂,获得了较好的分离浮选效果,但仍避免不了F离子的毒害和污染 [5,6)。 近十年来,J·shimoiizaka等人研究了石英、长石无氟浮选新方法,并在日本付诸实 践〔7)。他们指出,在PH2的疏酸或盐酸介质中,用正烷基三甲基醋酸二元胺同石油磺 酸钠一起作扑收剂,可以有效分离长石、石英。发现在酸性介质中,虽然脂肪酸二元胺不 足以独自较好地吸附在长石表面上,但扑收剂的吸附可借助同时采用石袖磺酸钠而有所促 进。1976年,美国的SG·Malghan等也发表了从动物油脂肪酸衍生出来的烷基丙邻二胺 油酸盐分离长石、石英的文章〔9〕。而在国内,目前还未见到无氟浮选生产实践的有关报导。 因此,研究硅砂无氟浮远新工艺,对于充分利用我国硅砂资源,最大限度地减小环境 污染,以及促进玻、陶、铸、选工业具有重要意义。 研究对象 在对永修天然硅砂中纯矿物研究的基础上1),对原砂进行了较系统的工艺试验。试 样采自江西永修砂矿目前开采地点(1原砂),试样制备见图1。 (a) (b) 水修1原砂 永修1原砂 30立升搅拌桶K=70% 3立升浮选机 K=70% Na,C0,500g/Tt=20' 脱起 t=20 脱泥 砾察K=80%甲=50% )砾磨K=80% -74μ 版EH:s0,39t=10 74 单=50% 脱泥 陈游K=80%甲=50% -74u t=5' -744 烘干 脱泥 一74μ浮选试样 缩分 (B) 化学筛分透 分析分析试样 ~100目 分级 +100. (A) 试样KC) 试样(D) 图!试样制备流程 试样多元素分析见表1、表2。 试样C为永修1原砂经初洗及两次砾磨擦洗后,脱泥分级的-100目粒级,其SO,%含 量为89.2%,A120,%含量为6.99%。 永修1原砂矿物组成:根据显微镜及X-射线粉晶分析11门,主要矿物为石英、长石、 岩屑,三者含量达99.5%,其中:石英占总量的94.5%,其颗粒表面常附有粘土及铁的氧 化物,初步脱泥后仍有部分残留。长石占总量的2.5一3.0%,主要为钾长石(正长石及微斜长 石),还有极少的酸性斜长石,部分长石经风化变得多泥、疏松。岩屑占总量约2%,主 要有云母石英粘土岩屑,石英粘土岩屑,云母片岩岩屑,碳质石英粘土岩屑及石英长石的 2
传纹拍勺 活化长右并从 石 英中分 离的浮选方法虽然有效 , 但昂贵 、 剧毒的 的 使 用 , 对环境产生重大冲击 。 、 年 , 中南 矿冶学院等单位曾采用 或 。 取 代 作长石活化 剂 , 获得了较好的 分 离浮选效果 , 但仍 避免不了 离子 的 毒 害 和 污 染 , 〕 。 近十年来 , · 等人研究 了石 英 、 长石无氟浮选 新 方法 , 并在 日本付诸 实 践〔 〕 。 他 们指出 , 在 的 硫酸或盐酸介质中 , 用正烷基 三 甲基 醋酸二元胺 同石油 磺 酸钠一起作扑收剂 , 可 以有效分 离 长石 、 石英 。 发现在酸性介质中 , 虽然脂肪酸二元胺不 足 以独 自较好地吸附在长石表面 上 , 但扑 收剂的吸 附 可借助同时采用 石油 磺酸钠而有所促 进 。 年 , 美国的 · · 等也 发表 了从 动物油 脂肪酸衍生 出来的烷基丙 邻 二胺 油酸盐 分 离长石 、 石英的文章〔 〕 。 而在国 内 , 目前还未见到无 氟浮选 生产实践 的有关报导 。 因此 , 研究硅砂 无 氟浮选新工艺 , 对于充分 利用我国硅砂 资源 , 最大限度地 减小环境 污染 , 以及 促进 玻 、 陶 、 铸 、 选 工业具有重 要意 义 。 研 究 对 象 在对永修天然硅砂 中纯矿物 研究的 基 础上〔 , 对原 砂 进 行了 较 系统的 工艺试验 。 试 样采 自江西永修砂 矿 目前开采地 点 原砂 , 试 样制 备见图 。 永修 原砂 水修护原砂 捅 ‘ 二 ‘ , 一 叮 门 甲 。 , 砾磨 二 甲 , 一 协 筛分 浮选 分析 试样 卜 浮选试样 一 、。 。 目户些纵 ,。 。 。。 群 试样 图 试 祥制备 流 程 试样多元 素分析见表 、 表 。 试 样 为永修 原砂经初洗及两次砾磨擦洗后 , 脱 尼分级的 一 目拉级 , 其 含 里 为 。 , 含量 为 。 永修 原 砂矿物组成 根据显微镜及 一 射 线粉晶 分析〔 ’ 〕 , 主 要矿物 为石英 、 长 石 、 岩 屑 , 三者含量 达 , 其 中 石英 占总 量 的 , 其颗粒 表面 常附 有粘土及铁 的氧 化物 , 初步脱泥后仍 有部分残 留 。 长石 占总量 的 一 , 主 要为钾长石 正长石及微 斜长 石 , 还 有极 少的酸 性 斜长石 , 部 分长石 经 风化 变得 多泥 、 疏松 。 岩屑 占总最约 , 主 要有云母石英粘土岩屑 , 石英粘土岩屑 , 云母 片岩岩屑 , 碳质石英粘土岩屑及石 英长石 的
表1 永修1原砂多元素分析 类 产率 分 析 原 目 (%) 别 (%) TFe Al2O3 S102 CaO MgO Na20 K20 烧损 泥 1.26 5,00 14.10 65.00 0,86 1,10 1.09 3.40 7.50 莎 98.74 0.35 3.37 94.00 0.04 0.05 0.27 2,25 0.31 合计 100.00 0,41 3.51 93.93 0.05 0.06 0.28 2.26 表2 试样 A多 元 素 析 项 目 Fe2Os AI203 S102 CaO Mgo Na20 K20 烧损 含量(%) 0.16 2.20 95.56 <0.05 0.05 0.22 1.67 连生体。其余为:云母占总量的0.5%,很纯, 呈片状及片状集合体,微量的电气石、纤 维蛇纹石、磁铁矿、黑云母、黄玉等。 试验内容和结果的分析讨论 1.扑收剂种类、配比及分选作用 试验表明,醚胺醋酸盐的单独使用或它与石袖磺酸钠的恰当配合,皆可导致长石和石 英的良好分离。由图2可见,当 醚胺:石油磺酸钠为6:4时, 32 试样A 分离率·达27%,其效果优于十二 PH3 十二胺醋酸盐+石油磺酸钠 胺及混合胺,且有迅速增长之趋 24 回 势。表3结果说明,采用单一醚 16 混合胺醋酸盐 胺或其醋酸盐,并非药量越大越 +石油磺酸钠 好,从而说明图2曲线3增长的 醚胶+石油磺酸钠 趋势可能还是由于阴、阳离子扑 23 收剂混合配比适当之故。若用醚 阳离子扑收剂100200300400500 阴离子扑收剂900800700600 500 (/ 腰醋酸盐,则因其可溶性更好, 有可能降低药量(表3)。作者认 图1长石分离事与圆定扑收剂总延时两种药剂的配比关系 为这与它们的矿物晶体结构及所采用的这种扑收剂分子表面活性基特性有关。 石英和长石的晶格形状相同,不同之处在于长石的硅氧四面体中有25%的硅原子被铝 原子所取代,同时在晶格中引人Na+或K+来平衡。它们易被溶解下来。酸性条件更促进了 这种溶解,甚至从晶格中沥泸出铝离子(12,1),从而形成带负电的晶格空位,这些空位是 长石表面上活性较大的点。长石的这种特性,致使阳离子扑收剂有可能优先选择性地吸附 在长石表面上,而与石英分离。 ·分离率用汉考克~卢伊背公式计算 3
农 类 产 率 永 修 原 砂 别 · 人, 多 元 素 项 呼 一 … 一 … 一 砂 ’ ‘ ‘ ’ ’ “ … 二二止逻兰 , 止兰土竺妇 。 分 析 目 。 」 斑 扭 。 。 。 。 一 。 一 农 试 样 人 多 元 素 分 析 二 兰生 …兰止立兰 二上 …竺 项 目 含 。 。 一 ‘ 。 。 烧 损 。 。 连生体 。 其余 为 云母 占总量 的 , 很纯 , 呈 片状及片状集合体, 微量的 电气石 、 纤 维蛇 纹石 、 磁铁矿 、 黑云 母 、 黄玉等 。 试验内容和结果的分析讨论 。 扑收剂种类 、 配 比及分选作用 试验表明 , 醚胺 醋 酸盐 的单独使用或它 与石油磺酸钠的 恰当配合 , 皆可导致长 石和 石 英的 良好分离 。 由图 可见 , 当 醚胺 石油 磺酸 钠 为 , 时 , 一一一一 一一一一一一一一一 一一一一一一一一一一一一州 分离率 达 , 其效果 优于十二 胺及 混合胺 , 且有迅 速增长之趋 势 。 表 结果 说 明 , 采 用单一醚 胺或 其醋 酸盐 , 并非 药量越大 越 好 , 从而说 明图 曲线 增 长的 趋 势可 能 还是 由于阴 、 阳离子扑 收剂混合 配 比适 当之 故 。 若用醚 腰醋 酸盐 , 则 因其可溶性更好 , 有可能降低药量 表 。 作者认 试样 人 欲国︶ 十二胺醋酸盐 十 石 油礁酸钠 混合胺醋酸 长 气 一 了 醚 胺 十 石油确酸钠 被祷众阵平 阳 离子扑收剂 阴离子扑收剂 。 图 长 石 分 离率 与 固定 扑收 剂 总 量 时 两 种 药 荆 的 配 比 关 系 为这与它 们的矿物 晶 体结构及所采用 的 这种扑收 剂分子表 面 活性 基特 性 有关 。 石英和 长石 的 晶格 形 状相 同 , 不 同之 处 在于长 石的 硅氧 四面 体 中有 的 硅原 子 被铝 原子所取代 , 同时在 晶 格 中引人 或 斗 来平衡 。 它 们易被溶解下来 。 酸性 条件更 促进 了 这种溶解 , 甚至从 晶格 中沥 庐 出铝 离子 , 枯〕 , 从而形成带 负 电的晶格空位 , 这 些 空位是 长石表面上 活性较大的点 。 长石的这种特性 , 致使阳离子扑收剂有可能优 先选 择性 地 吸 附 在长石表面 上 , 而与石 英分离 。 · 分 离率用 汉 考克 一 卢 伊 肯公 式计算
丧3 健胺与醚胺酷酸盐分选效果比较 用重 药 剂 胺 醚 胺酸 盐 石英精砂 (g/T) 指标 400 500 600 280 420 560 BsIO2% 91.45 96.35 95.90 96.85 96.31 96.50 S102% 96,66 87.92 87,38 94,55 94.65 91.62 同时,熊按(很-0-影一义骨的结构不同于+二校R-N H H 等。在醚胺 H 分子结构中存在一个氧原子,它是强吸电子基,因此使醚胺的离子活性端带有更强的正电 性,故对于以物理吸附为主的情况,它对长石的吸附强度和密度必强于十二胺等。据测, 醚胺的临界半胶束浓度较十二胺、混合胺均低,故在实际浮选浓度下,醚胺更有利于半胶 束吸附的形成。此外,醚胺上的未共享电子对也可能提供给长石表面空位中部分被占据的 H,而形成氢键缔合。这些都有助于长石浮选。 一般说,阳离子扑收剂不希望与阴离子扑收剂一起使用,因为它们会发生聚沉而致失 效,但也有例外c14)。J·shimoiizaka等人的研究表明(图3),并非任何胺类扑收剂与 石油磺酸盐配合都有较好效果。在H2的疏酸或盐酸系统中,只有正烷基三甲基醋酸二 元胺才有这种良好的效果。其解释为,它们在长石表面产生独有的选择性共吸附,而石英 却不发生()。但是,他们对共吸附的表现形式并无明确解释。本研究也证实了这种“例 外”。但是,作者据试验结果认为,资料〔8)所提十二胺、混合胺等多种高级脂肪酸胺类 与石油磺酸钠在较大配比范围内都可获良好效果的说法值得商榷。 100「矿浆浓度1% PH=2.0 (HCI) XATMD+SDBS 酸盐(NA 80 $ 正烷悲三甲基醋酸 套 60外 正烷基三印 +十烧基苯酸盐 40 一心甲三委聚联酸 (XATMD+SDS) 后杭恭酸哭 DAA 20 +5 DA A+SDBS 一AA+5DS H离子扑收剂0 50 100 150 200 250 阴离子扑收剂250 200 150 100 50 0 扑收剂用量(/T) 图子长石浮选特性与固定扑收剂用置后,阳离子与阴离子扑收剂不可配比关累 作者亦强调了J·shimoiizaka等人所强调的观点,即阴、阳离子扑收剂表面活性基之间 的相互作用可导致长石的充分浮选。但我们仍认为起主要作用的是胺类扑收剂,而阴离子 扑收剂只是一种辅助剂。这可由图4形象地来解释它们在长石表面发生共吸附的本质及异 同。因为正烷基三甲基蜡酸二元胺活性基团的极性较醚胺活性基团的极性弱,故作者认为 4
醚胺 与醚胺酷酸盐分选效果比较 五。 「阵一 …兰竺竺 …兰竺竺 眺 胺 醚 胶 吸 吐 盐 。 一 一 一 同时 , 醚胺 一 一, 一 的 结构不同于十 二 胺 一 等 。 在醚胺 分子结构中存在一个氧原子 , 它是 强吸 电子基 , 因此使醚胺 的离子 活性端带有更强的正 电 性 , 故对于以物 理吸 附 为主 的 情况 , 它对长石的吸 附强度和密度必强于十二胺 等 。 据测 , 醚胺的临界半胶束浓度较十二胺 、 混合胺均低, 故在实际浮选 浓度下 , 醚胺更有利于半胶 束吸 附的形成 。 此外 , 醚胺上的未共享 电子对也可能提供给长石 表面空位中部分被 占据的 斗 , 而 形成 氧键缔合 。 这些都有助于长石浮选 。 一般说 , 阳离子扑 收剂不 希望与阴离子扑收剂一起 使用 , 因 为它们会发生 聚沉而致 失 效 , 但也 有例外〔 〕 。 等人 的研究表明 图 , 并非任 何胺 类 扑 收 剂与 石油磺酸盐 配合都有较好效果 。 在 的 硫酸或盐酸系绕 中 , 只 有王烷 毖三 甲基 猎竣 二 元胺才有这种 良好的效果 。 其解释 为 , 它们在长石表面产生独有的选 择性共吸附 , 而石英 却不发生〔 〕 。 但是 , 他 们对共吸附的表现形式并无明 确解释 。 本研究也 证实 了这 种 “ 例 外 ” 。 但是 , 作者据试验结果认 为 , 资料〔 〕所提十二胺 、 混合 胺等 多种 高级脂 肪 酸 胺类 与石油磺酸钠在较大配 比范围 内都可 获 良好效果 的说法值得商榷 。 址二 川 离子扑收剂 。 阴离子扑收剂 林乙邻旦袋缎 扑 次剂 星 田 长 石 浮 选特性 与 固定 扑收荆用 盆后 , 阳 离 子 与阴离 子 扑收 荆不 同 配 比 关 系 作者亦强调了 等人所 强调 的观点 , 即阴 、 阳离子扑收剂表面 活性基 之 间 的相互作用可导致 长石的充分浮选 。 但我 们仍认 为起 主要作用 的是胺类扑收剂 , 而 阴离子 扑收剂只是一种辅助剂 。 这可 由图 形象地来解释它们在长石 表面发生共吸 附 的本质及 异 同 。 因 为正烷基 三 甲基 醋酸二元胺 活性基团 的 极性较 醚胺活性基团的极性弱 , 故作者认 为
它与矿物表面发生吸附的活性基团 很少或几乎不发生类似于醚胺的这 -R'R 3 LR'-O一R 035- R o-c R 种吸附模式。 -R'⊙gR -R-O一R 作者还认为,醚胺上的氧也可 o3s-Ro3s- -R'©gR 能与石油磺酸钠上的H形成氢键缔 -R'-R 合体,从而提高了对长石的扑收能 2①一R一0一R表示醚胺离子 力。 1.⑥R1④-R3.S一R表示石袖碳酸根离子 值得注意的是,在pH2~3 表示正烷基三甲基醋酸 ,时,石油磺酸钠的增加,都会使石 二元胺离子 英和长石的电位改变符号。这意味 图4阴、阳离子扑收剂在长石表面发生的共吸附作用示意留 着产生了半胶束吸附,所不同的是使石英ξ电位改变符号的石油磺酸钠浓度高些。这种差异 对长石与石英分离尤为重要,亦是需恰当地选择混合药剂配比的原因。 2.清净的矿物新鲜表面的必要性及技术措施 如所周知,天然硅砂不同程度地受到铁杂质或粘土的污染,这对浮选极为不利。加酸 剥离和消洗矿物,使之暴露新鲜表面或适当溶解长石表面的金属阳闼子,扩大长石与石英 固有的可浮性差异极为重要。表4、图5~6充分说明了不同种类酸洗的明显效果。可以 认为,不同种类的酸根无明显影响,起作用的主要是氢离子,且砾階机中加酸强烈擦洗明 显优于浮选机中加酸擦洗。加H,S0,擦洗时,2~3kg/T1%的H,S0,即可获得较好 效果。 表4 不同浓度的H:PO,HC1擦洗原砂对浮选的形响 酸的种类 指 25%磷酸 5%磷酸 18%盐酸 5%盐酸 备 标 浮选沉砂Si02含量% 97,41 97,08 96.48 97.38 在浮港机中擦洗 长石分离率% 17,47 21.47 10.94 14.81 100 100r 74 100 1原砂 1原砂 99 s 0号 72 98 HC1-Bs10: H:S0,-tsi0: 98 过 96 97 H:SO-Bsi02 94 96 70 96 HCl-ts0 92 -Y 235 2 3 酸的含量(%) 酸的用量(kg/T) 图5不问浓度HC1、H3PO4擦洗对精砂 :6加H2SO,擦洗时,酸用金与梢的品位和产 品位和回收率的影响(在浮进机中旅洗) 率的系(在原机中迷洗) 然而试验发现,加酸擦洗而未经脱药、脱形、消洗的砂子分逃并不佳,调浆时间过长 5
它与矿物表面发生吸附的活性基团 很少或几乎不发生类似于醚胺的 这 种吸附模式 。 作者还认 为 , 醚胺上 的氧也可 能与石油 磺酸钠上 的 形成 氢键 缔 合体 , 从而提 高了对 长石的扑收能 力 。 值得注意的是 , 在 时 , 石油磺酸钠的增加 , 都 会使石 英和 长石的七电位 改 变符号 。 这 意味 表示 醚胺 离子 ‘ 毛卜 表示正烷基三 甲基醋酸 二元 胺 高子 一 、 。 , 、 , ‘ 、 。 。 一 一 ‘ 衣不们 佃峨暇很 阂 士 图 阴 、 阳 离子 扑收 剂在 长石 表 面 发生 的共 吸 附作 用 示 意 图 着产生了半胶 束吸附 , 所 不 同的是使 石英七电位改变符号 的石油磺酸钠浓度高些 。 这 种差异 对 长石与石 英分离尤 为重 要 , 亦是需恰 当地选择 混合药剂 配 比的原 因 。 清净的矿物新鲜表面 的必要性及技术措施 如所 周知 , 天然 硅砂不同程度地受到铁 杂质或粘土 的 污染 , 这 对浮选 极 为不 利 。 加酸 剥离和清洗矿物 , 使之暴露新鲜表面或适 当溶解长 石表 面 的金 属 阳 离子 , 扩 大长石与石英 固有的 可浮 性差异极 为重要 。 表 、 图 充分 说明了不 同种类 酸 洗的明 显效果 。 可 以 认 为 , 不 同种类 的酸根无明 显影 响 , 起作用 的主 要是 氢离子 , 且砾磨机中加酸强烈擦洗 明 显优于浮选 阮中加酸擦洗 。 加 ‘ 擦洗时 , 的 ‘ 即可 获得 较 好 效果 。 表 不同浓 度的 ‘ 擦洗原 砂对 浮选 的影 响 户原砂 ” 原砂 幸翼黔 礴 酸 磷 酸 盐 酸 盐 酸 备 注 浮选 沉 砂 含 盘 。 。 。 。 在 浮选 机 中攘 洗 长 石 分 离 率 。 。 。 。 怜礼次龟︵公拟碑 ” 哈 ,‘ “ 一 ‘ 。 ” 厂入 百 “ 二 履 ” 二 一 一 落 。 ,’ 一 一 ’ 昌 「 一 几一 次讲邻︵械睡画金 刁, 几县 ‘ ︸办 甘 比︸ 似械冷峨佘︾次 欣的含且 — 图 不 同 浓 度 、 攘 洗 对 精砂 巴 品位 和 回 收 率 的 形 吮 在 浮选机 中擦 洗 然而 试验发现 , 加酸擦洗而未经脱药 、 脱泥 、 酸的用盆 加 、 擦 洗 时 , 酸 用 虽 与桔 砂 品 位 和 产 率 的 立 系 在 砾 磨 饥 中漆 洗 清洗 自 砂子分 选并不 佳, 调浆时间过 长
亦十分不利(图7)。图8亦给我们一定启示。其原因可能是发生了H+与阳离子扑收剂 在长石表面的争夺。经粗略计算,本研究中经加酸擦洗时的矿浆,氢离子浓度为0.245克 100 100 8 试样A ● -6s04 988 98 94 整 96 6 10 调浆时间(分) 图7调浆时间对浮选的影响 离子/升,而浮选矿浆中阳离子扑收剂浓 100 度约为1.21×10~8克分子/升,相差近200 倍!所以氢离子对长石表面争夺的优势远 比醚胺为大。故作者认为,加酸擦洗后的 60 正烷基三甲盖嘴酸二元胺 脱泥、清洗、缩短调浆时间、适当降低矿 40 浆中H+的浓度是充分发挥加酸擦洗的有 益作用,限制H+争夺表面不良影响的重 20 十二烷基醋酸胺 要技术措施。 12376678日10 3,浮选PH值的合理确定 浸泡时间(分) 对江西永修硅砂中石英和钾微斜长石 图8长石浮进特性与浮选前漫泡于酸溶液中的时间关系 表面电性和浮选特性研究所知,两者的等 电点分别为pH1.9和1.2左右。在pH值2 ~3时,两者的电位和浮选回收率皆有较大的差异,是长石和石英较佳分离的pH范围C10们 这似乎与图9结果矛盾。然而实际原砂与纯矿物间的可能差异恰恰回答了这个问题。原 砂虽经擦洗,仍不可避免残留某些杂质 100 (如铁杂质、云母等)。过低的pH值不 100 Y 仅在浮选实践中难于控制,而且将增大耗 酸和设备的腐蚀。同时,过低的pH值不 8 96 90 $ 利含铁杂质的石英砂的分离,也影响石英 精砂的质量。相反,在pH3~3.5,既可 94 较好分离长石,又可在不单设浮铁杂质及 80 92 云母等作业的情况下,达到一举两得的满 90 意结果。因此,针对原砂杂质矿物含量较 少的特点,粗选定pH3.5,扫选略低的做 PH 酸用量1200 667 267g/T 法,无疑是合理的。 4,浮选时间及水质影响的考查 图9浮选精砂品位和产律与PH及两 试验结果示于图10、表5。图10表 节酸用量(H:SO:)的关系 6
亦十分不利 图 。 图 亦给我们一定启示 。 其原因可能是发 生了 ‘ 与阳离 子 扑 收荆 在长石表面的争夺 。 经粗略计算 , 本研究 中经加酸擦洗 时的矿浆 , 氢离子 浓 度 为。 。 克 次斧︵邻︶回念狱牌 试样 日 叫次︵, 粼哈自袱褥 调桨时间 分 圈 润 浆 时 间对浮 选的形 响 烹芝 ’ 次铃娜用劝回 · ‘ 浸泡时间 分 图 长 石 浮 选 特性 与 浮逸前 及 泡 于 酸 溶 液 中的 时 间关 系 离子 升 , 而浮选矿浆 中阳离子扑收 剂 浓 度约 为 。 克分子 升 , 相差近 倍 所以氢离子对 长石表面争夺的优势远 比醚胺 为大 。 故作者认 为 , 加酸擦洗后的 脱泥 、 清洗 、 缩短调 浆时间 、 适 当降低矿 浆 中 干 的浓度是 充分发挥加酸擦洗 的 有 益作用 , 限制 十 争夺表面不 良影响 的 重 要技术措施 。 浮选 值 的合理确定 对 江西永 修硅砂 中石英和钾微斜长石 表面 电性和浮选 特性研究所知 , 两者的等 电点 分别 为 和 左右 。 在 值 时 , 两者的乙电位和浮选 回收率 皆有较大的差异 , 是长石和石 英较佳分离的 范围〔 。 〕 这似乎与图 结果矛盾 。 然而实际原 砂与纯矿物间 的可能差异恰恰 回答了 这 个 问 题 。 原 砂虽经擦洗 , 仍不可避免残 留 某 些 杂 质 孟 山口甘吕 ︸们甘 公 八甘 次 如铁杂质 、 云母等 。 过低 的 值不 仅在浮选 实践 中难于控制 , 而且将增大耗 酸和设备的腐蚀 。 同时 , 过低 的 值 不 利含铁杂质 的石 英砂 的分离 , 也 影 响石英 精砂的质量 。 相反 , 在 , 既 可 较好分离长石 , 又 可在不 单设浮铁杂质及 云 母等 作业的情况下 , 达到一举两得 的满 意 结果 。 因此 , 针对原 砂杂质矿物 含量较 少 的特点 , 粗选定 。 , 扫选 略低 的做 法 , 无疑是合 理的 。 。 浮选时 间及水质影响的考查 试验结果 示于图 、 表 。 图 表 、 川卜 丫 ▲一 日 , ‘ 臼 虎 次 铃年礼台袱娜 肠幼 “ 卜 妇械娜呀 暇用址 ‘ 图 浮 选 精 砂 品 位 和 产 率 与 及 两 节 酸 用 户 的 关 系
明采用,阴、阳离子扑收剂分离长右和石英,浮选速度较快。对于以物理吸附为主的吸附 类型来说,过长的浮选时间是不利的。表5说明水质影响不显。采用适当比例的回水,有 可能降低药量和成本。 100 100 试样A 一βs1o 96 98 --Y 92 8 % 88 84日 94 图10浮选时间与石英精 80 6 砂品位及产串的关系 10 浮选时间(分) 表5 水质对浮选的 影 响 指 标 条 长石泡袜产率% 石英精砂Si0z% 右英精砂画收事% 分离率E% 件 蒸 水 8.15 95.40 92.30 18.43 自 来 水 7,79 95,43 93,21 20.31 50%循环水 10.11 95.65 90,70 18,42 水修1“原砂 3立升浮选机 =70%t=20' 脱泥 陈磨K=80%甲=50% -74μ泥, ○H,s0.2-3kg/T 脱泥 t=10 陈磨K=80% 水修1“原砂 -74μ泥 -50%t=5' 搅拌控洗下70% 脱泥 脱泥 t=20 陈磨K=80%甲=50% -74μ泥 一74μ泥, :S0,2-3kg/Tt=10' 分 级 脱泥 -100目 写+100目 跃磨K÷80% K=60%PH=3.5 p=50%t=5' 陆胺醋酸盐300g/T 强磁H=16000ǒ I=3.5A -74μ泥: t=1 脱泥 K=30%2*油70g/T 强 浮 t=1' 同上 K=60%PH=3.5 t=1': K■30% -74μ泥t=1 壁胺360g/T石油磺酸钠240g/八 t=5 石英精砂: 浮 2*油35g/T 长石泡沫, 石英精砂: K=30% t衣。0五一1做性矿 t=5 t=1'平壁胺酷睫盐200g/T 长石泡洋石英砂 K=30%2*抽70g/7 t=5 长石泡袜:石英植砂 图11流程【 图12流程II(III) 7
明采用 , 阴 、 阳离子扑收剂分离长石和石 英 , 浮选速度较快 。 对于以物理吸附为主 的吸附 类型来 说 , 过长 的浮选 时间是不利的 。 表 说明 水质影 响不 显 。 采 用适 当比例的 回水 , 有 可能降低 药 量和成本 。 甘甘,孟 品‘月 “舀﹃ 玉 试样 一一 卑岭礼牌次会械八 日 。 ‘ 众几 工恤 次尽︹哈娜长﹃公械 月 图 浮 选 时 间 与石 英精 砂 品位 及产 率 的 关 系 浮选时间 分 农 水 质 对 浮 选 的 影 响 长 石 泡 沫产 率 石 英 精 砂 石 英精砂 回 收率 分 离 率 燕 馏来 水 自 。 。 。 。 。 。 。 。 循 环 水 一 。 色 。 招 永修 ‘原砂 污 修 ‘ 原砂 印 二 一 ’ , 二 产 二 二 胺 石油磺酸钠 。 。 ’ 油 长石 一 磁性矿物 石英砂 ‘ 厂味 图 流程 图 流 程
5.流程试验及结果分析 图11~13及表6列出了较佳工艺条件时的洗选流程及流程试验结果。 永修1原砂 、3立升浮选机 脱齐泥衣=70%t=20' 砾脂K=80%中=50% 74μ泥: .s0,2-3rt=10 脱泥 陈磨K=80%中=50% -74μ泥: t▣5/ 脱 t102K-60%PH-2 NaF 1kg/T 冰H:S0,1.6/T混合胺浮化剂1kg/T -74泥,t=1米K=30%2*抽150g/T 浮选 50%K-309PH2 NaF0 5kcT 长石泡沫,【=6丫H:SO,1kg/T混合胺浮化湘0.5krT 1=1'米2抽100g/T 长石泡沫:石英精砂 图13流程IV 表6 流 程 试 验 结 果 比 较 到 品 校 (%) 回 收 率(%) 目 产 品 ★ 备 注 程 (%) S102 A1203 Fc203 S102 A1203 Fe203 泥 1 1.15 74.60 0.92 药剂费用约3,49元/吨(按 电 e 10.53 74.25 8.41 泥 6.33 72.25 4.15 原砂计) 长右泡辣 4.21 92.25 4.18 石英精秒 78.78 97.11 1.38 0.18 82.34 合 计 100.00 100.00 泥 1 1.33 76.00 1,08 药剂费用约0.68元/嘴(按 泥 2 11.47 82.60 10.08 泥 3 6,43 82.06 5.61 原砂计,浮进给矿占原砂的 长石池袜 1.20 91.10 1,15 17.6%) 石英精砂1 16,43 97,22 1.20 0.23 16.99 融性产物 0.33 80.54 0.28 石英精砂2 62.81 97,00 2.16 0.19 64.81 合 必 100.00 100.00 1 1.33 76.00 1.07 1,药剂费用约0,90元/吨 泥 2 11.47 82,60 10.06 (按原砂计,浮进给矿占原 泥 3 6,43 82,06 5.60 砂的17,6%) 长石池津1 3.36 91.40 3.26 2.产品镜下鉴定结果 III 长石泡球2 0,59 91.30 0.57 槽砂1 精沙2 石英精砂1 13.68 99.30 0,35 0.08 14.44 石英98,06%98.43% 磁性产物 0.33 80,54 0.28 长石 1.18% 0.82% 石英精砂2 62.81 97.00 2,16 0.19 64.72 岩屑 0.59% 0.35% 合 计 100,00 100.00 纤维蛇 纹石 0.20% 0% 8
流程试脸及结果分析 图 及表 列 出了较佳工艺条件时的洗选 流程及流程试验结果 。 永修 。 原砂 , 二刃 卜泥 , ‘ 二 抓 卜鲜 混合胺浮化剂 三 混合胺 浮 化剂 。 。 长石泡沫 石英梢砂 田 旅程 农 流 程 试 验 结 果 比 较 产 率 一 ’ 位 。 回 收 不不碗,’ ,,,一万一,份一下二一一,一卜,,, 下 ,一一一门一 备 注 , 。 “ , “ 里里且 一 全里生 泥 , 卜 ‘ “ ,‘ · ‘ 。 】 。 · “ , 泥 互 · ‘ · ‘ 吕 · 泥 资 “ · · · 长 石 性拼 ‘ · · ‘ · 石 英 砂 · · , · 。 · “ · 一奖一二竺当卜一卜月—嘿缨 呼 ‘ · · · 些 “ · 】 “ · 】 · 钾 资 · 吕 · “ · , 长 互竺抹 · “ , · · , 万砰尹三 · 。 · · 。 · · 砚 华弓 “ · “ · “ · 石 英箱 砂 “ “ · 。 · 】 · 】 。 · “ · 如 ‘ 止一 立一二生巴竺上一口一上一』燮型 一 ‘ · , · 。叫 , · 。 , 泥 “ · “ · · 泥 “ · 吕 · 卜 “ · 长 石 泡 终 ’ “ · · ” · ‘ ,‘ 长 石 华呼 “ · 。 , · · ‘ 石 英一砂 工 · · “ · ” · · 盛 性 产 】 “ · “ · ” · 石英 砂 “ · ‘ “ · · ” · , “ · 了 一 · 一 药 荆费用 约 。 元 吨 按 原 砂计 药荆 费用 约。 。 元 吨 按 原 砂 计 , 浮选 给犷 占耳 砂 的 。 。 药荆 费用 约 。 元 吨 按 原 砂 计 , 浮选 给矿 占原 砂 的 。 产 品镜下 鉴 定结 果 精砂 粉 砂 石 英 。 长石 。 。 岩 肘 。 。 纤’ 维 蛇 螃若 ‘ ‘
续表 率 品 位 (%) 回收 (%) 产 备 注 程 (%) S102 A1203 Fe203 SiOz A1203 Fe20s 泥 1,44 72,52 .13 药剂费用的6.52元/吨 2 11,93 74.86 9.69 泥 3 6,12 77,86 6.17 长石泡袜1 2,69 82,16 2.40 长石泡袜2 1.97 83.17 1.78 石英精砂 75.85 96,65 1,70 0.16 79.83 合 效 100.00 100.00 由流程试验结果分析,作者认为:流程I、Ⅱ、Ⅲ浮选石英精砂Bs02为97~99%, 技术指标优于流程Ⅳ,可以有效分离长石和石英,其药剂费用低于流程V。流程I工艺简 单,设备少,适于粗细混选,这对同类天然硅砂应用无氟浮选,可供参考。流程Ⅱ(Ⅲ) 与目前正在施工的江面永修5万吨/年硅砂洗选生产线基本一致,只需在第一段砾磨擦洗作 业中加2~3kg/TH,S0,以及增加-100目粘级无氟浮选作业即可适应。因此具有产品质量 高,药剂耗量低,污染小,能经济上马等优点。流程Ⅲ浮选精砂s和2高达99%,提高了 使用价值。 结 语 1.在PH2~3.5的硫酸系统中,醚胺醋酸盐或它与石油磺酸钠的配合使用,皆可有效分 长石和石英。这可能与矿物的晶体结构差异以及醚胺分子结构话性基团的特性有关。 2,不是任何高级脂肪酸胺都可任意与石油磺酸盐配合使用。带有多个胺基或胺基正电 性较强的阳离子胺类扑收剂才具有这种特性。合适的配比十分重要。 3.矿物的新鲜表面十分重要。浮选前较强烈的加酸擦洗可以改善长石的浮选特性,但 必须采取有力措施限制H+争夺表面的不良影响。 4,对以物理吸附为主的吸附类型,矿浆的PH值直接影响长石和石英的表面电性差异, 所以较严格地控制H值稳定是必要的。 5,采用醚胺醋酸盐作扑收剂的无氟浮选新工艺,流程简单,技术指标好,药剂费用 低,可以取代传统的有氟浮选工艺,值得深人研究、推广。 验考文献 〔1)江西永修天然硅砂洗选试验研究 北京钢铁学院矿业研究所选矿组1981, 〔2〕硅酸盐浮选手册〔英)R.M.曼塞著刘国民译中国建筑工业出版社1980.9 C3 POJIb KHCJION TOPCOHEPKAILIEN CPEILI JIPH JOTALHH HOJIEBbIX IIIΠATOB OT KBAPLIA一B,B.KJaYHH《TOP.K》 9717,N0,9,148-151. 9
续表 耳粤回兽剑选举】 举共阅 刑 页 川 月令‘ , , 竺 , · · ” · 况 “ · · “ · ’ 件互终登 ‘ ’ · , · ‘ · ‘ 竺包臀兰 ’ · “ · ’ · 们 英 精 妙 · 】 ” · · ” · · 一一止色一 少 · · 由流程试验 结果分析 , 作者认 为 流程 、 、 浮 选石英精 砂 价 为 , 技术指标优于 流程 , 可 以有效分 离长石和 石英 , 其药 剂费 用低于流程 。 流程 工艺简 单 , 设备少 , 适于 粗细混 选 , 这 对同类天然 硅砂应用无 氟浮选 , 可供参考 。 流程 班 与 目前正 在施工 的 江 面永修 万吨 年硅砂洗 选 生 产线基 本一致 , 只需在 第一段砾磨擦洗作 业 中加 , 以及增加 一 目粘级无 氟浮 选作业 即可适应 。 因此具有产品 质盆 高 , 药剂耗量低 , 污染小 , 能经济上 马等优 点 。 流程 浮选 精砂 价 高达 写 , 提 高了 使用价值 , 结 语 在 的 硫 酸系统 中 , 醚胺醋 酸盐或它与 石 油磺酸钠的配合使用 , 皆可有 效 分 长石和石英 。 这 可能与 矿物的 晶 体结构差异 以及醚胺 分子 结构活性基团的特性有关 。 不是任何 高级脂肪酸胺都 可任意 与石 油磺酸 盐配合使用 。 带有 多个胺基或胺基正 电 性较强 的 阳离子胺类扑收剂 才具有这 种特 性 。 合适 的配 比十分重要 。 矿物的新鲜表面 分 重要 。 浮选前较强烈 的加酸擦 洗可 以改 善长石的浮选特性 , 但 必须采取有力措施 限制 争夺表面 的不良影 响 。 对以物理吸 附 为主 的吸附类型 , 矿浆的 值直接影响长石和石英的表面电性差异 , 所以较严格地 控制 值稳定是必 要的 。 采用 醚胺酷酸盐作扑收剂的 无氟浮选新工艺 , 流程简单 , 技术指标 好 , 药剂 费 用 低 , 可以取代传统 的有氟浮选工 艺 , 值得深人研究 、 推广 。 〔 〕 〔 〕 〔 〕 参 考 文 献 江西永修天然硅砂洗选试验研究 北 京钢铁学院矿业研究所选 矿组 硅酸盐浮选 手册 〔英〕 曼塞著刘 国 民译 中国建筑工业 出版 社 月 月 中 几 袱 口 月 中月 月 玖 一 。 ’ 只 。 袱 》 , , , 一
4)O MEXAHN3ME JIOTALINOHHOTO PA3EJEHHA IIOJEBbIX IIIIATOB H KBAPLIA-A.M.IIy TPHH,B.H,PEBHHBLIEB (TCP.K> 1968.N0,9161-163 〔5〕湖北长右矿重尾中综合回收长右右英试验研究报告 中南矿治学院选矿科研组科技情报室印1971. 〔6〕吉林哲里木盟天然硅砂选矿试验 中南矿治学院浮选教研室玻璃砂小组科技情报 室印1977,10. [7]Separation of Feldspar from Quartz by New Flotation Process-J. Shimoiizaka,K.Nakats uka and T.katayanagi 〔8〕长石的浮选分离法 〔日本专利〕9G311(Bo3D,/02) 特公昭52一20923 1977.6.7 〔9〕浮选乙女弓石英乙长石0)分离寸ヮ心乙一下饭阪润三《浮选》1973,vo125№4: 〔10)石英和长石的浮选分离研究王栋知张强等 ·〔11)江西永修石英砂的物质组成及其物理性质 北京钢铁学院矿业研究所地质组1981, [12]The Crystal Chemistry,Surface Properties and Flotation Behavior of Silicate Minerals-D.W.Fuestenau,S.Raghavan;X1lth Int,Miner. Process,conger;1977.Sao paulo,Bruzil Meeting T-paper 6 p50, 〔13〕铁矿石反浮选的理论与实践 马鞍山矿山研究院技术情报研究室《矿山情报》1980,2 〔14)浮选药利 见百熙编冶金工业出版社1981.3, Flotation process on Silica Sand Wifhout uisng Fluoride Zhang Qiang,Wang Dongzhi Abstract Flotation Process on silica sand wtfhout using fluoride was studied and summarized in this paper.Some practicable flowsheets were suggested.It Was stressed that fresh surface of minerals,reasonable value of pH and suitable time of conditioning pulp were all very important.It was conside- red that using some amine salt (e.g.R-o-(CH2)3-NH2)as collector either alone or mixed with sodium petroleum sulfonate would result in obviously separating feldspar from guartz,The reason for it might be related to the characters of cationic activation group of the collector, 10
〔 〕 〔 〕 〔 〕 〔 〕 ‘ 〔 〕 〔 〕 〔 〕 〔 〕 〔 〕 〔 〕 〔 〕 巾 壬 几 几 只 几 坦 一 , , 《 ’ 水 》 。 , 一 匕长石矿重尾中综合回收 长石右英试验 研究报告 中南 矿冶学院选矿科研组 科技情报室印 吉林哲里木盟 天然硅砂选 矿试验 中南矿冶学 院浮 选教研 室玻 璃砂 小组 科技情报 室印 。 , — 长石的浮选分离法 〔 日本专 利〕 特公 昭 一 。 。 浮选 乙 次 弓石英 乙 长石 。 分离 ‘少, 义 乙 一下饭阪 润 三《 浮选》 、 肠 袍 石 英和长石 的浮选 分离研究 王栋知 张强等 江西永修石 英砂 的物质组成及其物理 性质 北京钢铁学 院 矿业研究所地 质组 , 诬 — , , , , 一 , 铁 矿石反 浮选 的理论与实践 马 鞍 山矿 山研究 院技术情报研究室 《 矿 山情报 》 邻。 浮选药利 见百熙 编 冶金工业 出版社 入 , 比 返 , 一 。 一 一 一 , 飞