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第11期 孙体昌等：精炼塔尔油在磷酸盐浮选中的应用及QCM一D吸附研究 .1395. 为精矿和尾矿中酸不溶物的质量分数 △≈ 2πAh h- 由于佛罗里达州的大部分磷酸盐用作磷肥或动 物饲料添加剂，因此在进一步的加工处理过程中，主 2+听) (5) 要目的是去掉精矿中的石英等难溶于酸的成分.浮 选精矿中酸不溶物的含量越高，后续加工过程的成 △D≈ 本就越大·因此在评价浮选效率时，酸不溶物的含 +听o 量往往是一个比P2O品位更重要的参数 (6) 1.2 QCM-D 根据Voight模型，△和△D与几种物理量有 本实验所用QCM一D系统的主要组成部分包 关：密度？厚度h剪切弹性模量剪切黏度？吸 括石英晶体谐振器、流动池、样品平台、电子单元、控 附层数j剪切波的穿透深度δ（其物理含义为介质 制软件(QSof401)和分析软件(QTools),此外还须 中剪切波的振幅衰减为初始值的1/e时的穿透长 配置四样品数显式蠕动泵，其中，石英晶体谐振器 度)，角频率w.Sauedbrey公式和Voigt模型是 是整个系统的核心部分，石英晶体谐振器的电极与 QTools3,0的主要理论依据 激励振荡器相连，振荡器产生的基本共振频率(6) 2结果及讨论 为5MHa当吸附现象在晶片表面发生时，晶片的质 量发生改变，共振频率随之发生变化，根据Sauer 2.1药剂用的量影响 bey公式（式(3）)，压电晶体质量的改变（△m)与 在不同用量下考察了GP193G75对磷酸盐的浮 共振频率的改变（△D线性相关： 选效果，实验所用H100,捕收剂与柴油用量的比 Am=-CAf (3) 例为3：2调浆时间为6mim转速为1500~mim. n 图1是GP193G75的浮选效率、P20回收率、精 式中，C为常数，数值为17.8ngam2.Hz;n为谐 矿P20品位和酸不溶物含量与药剂用量的关系，由 波数，当n=1时，=6=5 MHz Sauedbrey公式只适 图1可知，当药剂用量从0.15kgt增加到0.3kg 用于吸附层较薄且吸附牢固的情况，若生成的吸附 t时，GP193G75的浮选P20回收率从72.1%增大 层是松散的、有黏弹性且并不牢固，则在共振过程 到82.5%，同时GP193G75的浮选效率从69.89%增 中，吸附膜并不能与晶片充分耦合，从而造成整个系 大到79.5%.随着GP193G75用量继续增大到 统的能量耗散0).耗散因子（Φ）是用来衡量整个系 0.45kgt,P20s回收率增大了3%.根据图1中精 统能量耗散的参数，并可有效评价形成吸附层的牢 矿中酸不溶物含量和P205品位与药剂用量的关系 固程度，D与功耗的关系如下： 可知，随着药剂用量的增大，精矿中酸不溶物的质量 n-5 (4) 100 动 式中，Es为一次振荡之后的功耗，Eo为振荡系 804 40 统中存储的总能量，因此吸附膜性质的改变将会导 致耗散因子D的改变.实验过程中，QCM一D可以 30 同时对共振频率的变化△和耗散因子的变化△D 40 进行测定，通过这两个量，量化石英晶体谐振器表面 形成吸附层的过程， ·酸不溶物的质敏分效0姿 。浮选效率 日P0回收率 本文中QCM一D的实验结果用Q一Sense公司 一P0,品位 提供的数据分析软件QTools3.0进行处理和计算. .1 0.2 03 0,4 药剂用量g) 在QCM一D实验过程中，若生成的吸附层薄且牢 固，即当△变化量为10Ha而△D<1×10时，所 图1药剂用量对GP193G75的浮选效率、P0s回收率、精可矿B05品 得实验结果用式(3)进行计算，求得吸附量和吸附 位和酸不溶物含量的影响 厚度；若吸附过程中△D>1X10,则形成的吸附膜 Fig 1 Effects of collector dosage on the fotation efficiency of 结构松散、不规则且有较高黏度，此时所得的数据用 GP193G75,P20s recovery P2Os grade and the content of aci-insol Vog模型（试(5）和(6)进行计算. uble substances第 11期 孙体昌等： 精炼塔尔油在磷酸盐浮选中的应用及 ＱＣＭ －Ｄ吸附研究 为精矿和尾矿中酸不溶物的质量分数． 由于佛罗里达州的大部分磷酸盐用作磷肥或动 物饲料添加剂因此在进一步的加工处理过程中主 要目的是去掉精矿中的石英等难溶于酸的成分．浮 选精矿中酸不溶物的含量越高后续加工过程的成 本就越大．因此在评价浮选效率时酸不溶物的含 量往往是一个比 Ｐ2Ｏ5品位更重要的参数． 1∙2 ＱＣＭ －Ｄ 本实验所用 ＱＣＭ－Ｄ系统的主要组成部分包 括石英晶体谐振器、流动池、样品平台、电子单元、控 制软件 （ＱＳｏｆｔ401）和分析软件 （ＱＴｏｏｌｓ）此外还须 配置四样品数显式蠕动泵．其中石英晶体谐振器 是整个系统的核心部分．石英晶体谐振器的电极与 激励振荡器相连振荡器产生的基本共振频率 （ｆ0） 为 5ＭＨｚ当吸附现象在晶片表面发生时晶片的质 量发生改变共振频率随之发生变化根据 Ｓａｕｅｒ- ｂｒｅｙ ［9］公式 （式 （3））压电晶体质量的改变 （Δｍ）与 共振频率的改变 （Δｆ）线性相关： Δｍ＝－ ＣΔｆ ｎ （3） 式中Ｃ为常数数值为 17∙8ｎｇ·ｃｍ －2·Ｈｚ －1；ｎ为谐 波数当 ｎ＝1时ｆ＝ｆ0＝5ＭＨｚ．Ｓａｕｅｒｂｒｅｙ公式只适 用于吸附层较薄且吸附牢固的情况．若生成的吸附 层是松散的、有黏弹性且并不牢固则在共振过程 中吸附膜并不能与晶片充分耦合从而造成整个系 统的能量耗散 ［10］．耗散因子 （Ｄ）是用来衡量整个系 统能量耗散的参数并可有效评价形成吸附层的牢 固程度．Ｄ与功耗的关系如下： Ｄ＝ Ｅｄｉｓｓｉｐａｔｅ 2πＥｓｔｏｒｅ （4） 式中Ｅｄｉｓｓｉｐａｔｅ为一次振荡之后的功耗Ｅｓｔｏｒｅ为振荡系 统中存储的总能量．因此吸附膜性质的改变将会导 致耗散因子 Ｄ的改变．实验过程中ＱＣＭ－Ｄ可以 同时对共振频率的变化 Δｆ和耗散因子的变化 ΔＤ 进行测定通过这两个量量化石英晶体谐振器表面 形成吸附层的过程． 本文中 ＱＣＭ－Ｄ的实验结果用 Ｑ－Ｓｅｎｓｅ公司 提供的数据分析软件 ＱＴｏｏｌｓ3∙0进行处理和计算． 在 ＱＣＭ－Ｄ实验过程中若生成的吸附层薄且牢 固即当 Δｆ变化量为 10Ｈｚ而 ΔＤ＜1×10 －6时所 得实验结果用式 （3）进行计算求得吸附量和吸附 厚度；若吸附过程中 ΔＤ＞1×10 －6则形成的吸附膜 结构松散、不规则且有较高黏度此时所得的数据用 Ｖｏｉｇｔ模型 （式 （5）和 （6））进行计算 ［11］． Δｆ≈ － 1 2πρ0ｈ0 η3 δ3 ＋ ｊ ∑＝12 ｈｊρｊω－ 2ｈｊ η3 δ3 2 ηｊω 2 μ 2 ｊ＋η 2 ｊω 2 （5） ΔＤ≈ 1 2πｆρ0ｈ0 η3 δ3 ＋ ｊ ∑＝12 2ｈｊ η3 δ3 2 μｊω 2 μ 2 ｊ＋η 2 ｊω 2 （6） 根据 Ｖｏｉｇｈｔ模型Δｆ和 ΔＤ与几种物理量有 关：密度 ρ厚度 ｈ剪切弹性模量 μ剪切黏度 η吸 附层数 ｊ剪切波的穿透深度 δ（其物理含义为介质 中剪切波的振幅衰减为初始值的 1／ｅ时的穿透长 度 ）角 频 率 ω．Ｓａｕｅｒｂｒｅｙ公 式 和 Ｖｏｉｇｔ模 型 是 ＱＴｏｏｌｓ3∙0的主要理论依据． 2 结果及讨论 2∙1 药剂用的量影响 在不同用量下考察了 ＧＰ193Ｇ75对磷酸盐的浮 选效果．实验所用 ｐＨ100捕收剂与柴油用量的比 例为 3∶2调浆时间为 6ｍｉｎ转速为 1500ｒ·ｍｉｎ －1． 图1 药剂用量对 ＧＰ193Ｇ75的浮选效率、Ｐ2Ｏ5回收率、精矿 Ｐ2Ｏ5品 位和酸不溶物含量的影响 Ｆｉｇ．1 Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｃｏｌｌｅｃｔｏｒｄｏｓａｇｅｏｎｔｈｅｆｌｏｔａｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆ ＧＰ193Ｇ75Ｐ2Ｏ5ｒｅｃｏｖｅｒｙＰ2Ｏ5ｇｒａｄｅａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆａｃｉｄ-ｉｎｓｏｌ- ｕｂｌｅｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ 图 1是 ＧＰ193Ｇ75的浮选效率、Ｐ2Ｏ5回收率、精 矿 Ｐ2Ｏ5品位和酸不溶物含量与药剂用量的关系．由 图 1可知当药剂用量从 0∙15ｋｇ·ｔ －1增加到 0∙3ｋｇ· ｔ －1时ＧＰ193Ｇ75的浮选 Ｐ2Ｏ5回收率从72∙1％ 增大 到 82∙5％同时 ＧＰ193Ｇ75的浮选效率从 69∙8％增 大到 79∙5％．随 着 ＧＰ193Ｇ75用 量 继 续 增 大 到 0∙45ｋｇ·ｔ －1Ｐ2Ｏ5回收率增大了 3％．根据图 1中精 矿中酸不溶物含量和 Ｐ2Ｏ5品位与药剂用量的关系 可知随着药剂用量的增大精矿中酸不溶物的质量 ·1395·