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,1394. 北京科技大学学报 第32卷 司采用造纸废料作为原料，得到低成本的精炼塔尔 ndustries公司磷酸盐矿的正浮选实验研究，并在相 油捕收剂GP193G75,该捕收剂是粗塔尔油的蒸馏 同条件下与现场使用的混合脂肪酸PR1进行了比 产品，含有碳链长度为16~18的饱和和不饱和脂肪 较，考察了不同的药剂用量、H值和柴油的比例时 酸，主要是质量分数为47%油酸和33%亚油酸，并 GP193G75的浮选效果.同时借助QCM一D对 含有一部分氧化脂肪酸，与粗塔尔油相比，有较高的 GP193G75和PR1在羟基磷灰石镀层的谐振器表面 酸值、溶解度和黏度，受温度影响小，在水中分散效 的吸附的全过程进行实时测定，并结合浮选效果进 果好 行了比较，由于G193G75的主要成分为油酸，实 对于脂肪酸类捕收剂在磷灰石表面的吸附作用 验还考察了油酸钠在羟基磷灰石表面的吸附量、吸 机理，己经有很多研究人员利用红外光谱、紫外分光 附规律和作用机理，并与GP193G75进行比较，用以 光度计、电位仪和接触角测定仪等方法进行了研 推断GP193G75的吸附机理 究，并提出了多种吸附理论和模型2-1，但这些方法 1试样及研究方法 都不能对药剂在矿物表面吸附的全过程进行完整的 1.1浮选实验 实时的测定，作为压电效应在质量测定中的高精度 实验所用磷酸盐矿石取自CF Industries公司磷 应用技术，具有测定能量耗散功能的石英晶体微天 酸盐浮选原矿，经水力筛分表明，矿样中各粒级的 平(quart也crystal m icmbalance wit讪dissipation 质量分数为：+0.55mm5.47%,-0.075mm QCM一D)可以对药剂在矿物表面的吸附全过程进 0.49%.主要的粒度分布集中在一0.55十0.3mm和 行全程实时测定，且测定精度达到纳米级，这也是首 -0.3+0.212mm粒级，所占质量分数分别为 次将石英晶体微天平(quartz crystal m icmobalance 29.069%和51.369%.经化验，测得矿样的Pz0品位 QCM)应用于研究选矿药剂在矿物表面的吸附机 为7.549%，酸不溶物(aci-insoluble substances AI) 理，根据QCM一D的测定结果，不仅可以得到全部 的质量分数为65.05%. 药剂吸附过程中矿物表面吸附膜的质量变化和厚度 浮选实验使用的是Denver D一l2实验室浮选 变化，还可以得到该吸附膜的黏弹性质，并可推测该 机.浮选过程中，先用质量分数为30%NC03溶液 吸附膜的结构特征，从而得出药剂的吸附机理和 进行H值调节，矿浆固体质量分数为7%.在调 规律 好H值的矿浆中加入一定比例和用量的浮选捕收 QCM的核心部件是一个直径为14mm的两面 剂和柴油，经搅拌机搅拌一定时间混合均匀后，再将 沉积金电极的AT切割石英晶体谐振器，它是根据 矿浆转移到2L浮选槽中，加水稀释到固体质量分 压电谐振研制的一类传感器，QM将石英晶体谐 数为259%进行浮选， 振器上电极表面质量的变化转化为石英晶体振荡电 浮选实验中分离出的精矿和尾矿经过滤烘干 路输出电信号的频率变化（△），然后通过计算和模 后，将1g样品溶于50mL配好的混合酸（体积分数 拟得到电极表面质量变化和物理性质的数据，石英 为：40%HN03,20%HC140%H20)中，待充分溶 晶体共振频率具有高度的稳定性和准确性，在空气 解后，加去离子水稀释至250mL沉降之后取上清 中共振频率波动小于0.5Ha在水中共振频率波动 液，用电感耦合等离子体质谱仪(CP)测定其中P 小于1Ha相对于基本共振频率5MHz来说是非常 元素的含量，之后换算为P2O5品位，剩余的溶液经 小的波动，从而可以实现对电极表面质量变化高精 25m滤纸过滤，得到的未溶解固体放入马弗炉中 度的实时测量).QCM一D是QCM的第二代产品， 进行灼烧(900℃，1h),称量灼烧得到的剩余固体， 它不仅可以测定石英晶体谐振器共振频率的变化， 用于计算酸不溶物的含量， 还可以同时测定系统能量耗散的变化△D.△D是用 浮选效率是一个评价浮选效果的综合指标，计 来定量表达振荡系统阻尼的参数，它和待测样品的 算公式如下式： 黏弹性直接相关，通过测定能量耗散的变化，使 FE=R十RI一1 (1) QCM一D不仅能够测得石英晶体谐振器表面吸附膜 式中，E为浮选效率，R,为精矿中酸不溶物的去除 的质量变化，还能测定该吸附膜的黏弹性等物理性 率，R为P2O的回收率.R的计算方法如下式： 质，从而可以推测出吸附膜的结构以及吸附的牢 Tt 固性8 R一Ce+Tt (2) 本文将GP193G75应用于佛罗里达CF 式中，C和T分别为精矿和尾矿的质量，c和t分别北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 司采用造纸废料作为原料得到低成本的精炼塔尔 油捕收剂 ＧＰ193Ｇ75该捕收剂是粗塔尔油的蒸馏 产品含有碳链长度为 16～18的饱和和不饱和脂肪 酸主要是质量分数为 47％油酸和 33％亚油酸并 含有一部分氧化脂肪酸与粗塔尔油相比有较高的 酸值、溶解度和黏度受温度影响小在水中分散效 果好． 对于脂肪酸类捕收剂在磷灰石表面的吸附作用 机理已经有很多研究人员利用红外光谱、紫外分光 光度计、ζ－电位仪和接触角测定仪等方法进行了研 究并提出了多种吸附理论和模型 ［2－6］但这些方法 都不能对药剂在矿物表面吸附的全过程进行完整的 实时的测定．作为压电效应在质量测定中的高精度 应用技术具有测定能量耗散功能的石英晶体微天 平 （ｑｕａｒｔｚ ｃｒｙｓｔａｌｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ＱＣＭ－Ｄ）可以对药剂在矿物表面的吸附全过程进 行全程实时测定且测定精度达到纳米级这也是首 次将石英晶体微天平 （ｑｕａｒｔｚｃｒｙｓｔａｌｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ ＱＣＭ）应用于研究选矿药剂在矿物表面的吸附机 理．根据 ＱＣＭ－Ｄ的测定结果不仅可以得到全部 药剂吸附过程中矿物表面吸附膜的质量变化和厚度 变化还可以得到该吸附膜的黏弹性质并可推测该 吸附膜的结构特征从而得出药剂的吸附机理和 规律． ＱＣＭ的核心部件是一个直径为 14ｍｍ的两面 沉积金电极的 ＡＴ切割石英晶体谐振器它是根据 压电谐振研制的一类传感器．ＱＣＭ将石英晶体谐 振器上电极表面质量的变化转化为石英晶体振荡电 路输出电信号的频率变化 （Δｆ）然后通过计算和模 拟得到电极表面质量变化和物理性质的数据．石英 晶体共振频率具有高度的稳定性和准确性在空气 中共振频率波动小于 0∙5Ｈｚ在水中共振频率波动 小于 1Ｈｚ相对于基本共振频率 5ＭＨｚ来说是非常 小的波动从而可以实现对电极表面质量变化高精 度的实时测量 ［7］．ＱＣＭ－Ｄ是 ＱＣＭ的第二代产品 它不仅可以测定石英晶体谐振器共振频率的变化 还可以同时测定系统能量耗散的变化 ΔＤ．ΔＤ是用 来定量表达振荡系统阻尼的参数它和待测样品的 黏弹性直接相关通过测定能量耗散的变化使 ＱＣＭ－Ｄ不仅能够测得石英晶体谐振器表面吸附膜 的质量变化还能测定该吸附膜的黏弹性等物理性 质从而可以推测出吸附膜的结构以及吸附的牢 固性 ［8］． 本 文 将 ＧＰ193Ｇ75 应 用 于 佛 罗 里 达 ＣＦ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ公司磷酸盐矿的正浮选实验研究并在相 同条件下与现场使用的混合脂肪酸 ＰＲ1进行了比 较考察了不同的药剂用量、ｐＨ值和柴油的比例时 ＧＰ193Ｇ75的 浮 选 效 果．同 时 借 助 ＱＣＭ －Ｄ对 ＧＰ193Ｇ75和 ＰＲ1在羟基磷灰石镀层的谐振器表面 的吸附的全过程进行实时测定并结合浮选效果进 行了比较．由于 ＧＰ193Ｇ75的主要成分为油酸实 验还考察了油酸钠在羟基磷灰石表面的吸附量、吸 附规律和作用机理并与 ＧＰ193Ｇ75进行比较用以 推断 ＧＰ193Ｇ75的吸附机理． 1 试样及研究方法 1∙1 浮选实验 实验所用磷酸盐矿石取自 ＣＦＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ公司磷 酸盐浮选原矿．经水力筛分表明矿样中各粒级的 质量 分 数 为：＋0∙55ｍｍ 5∙47％－0∙075ｍｍ 0∙49％．主要的粒度分布集中在 －0∙55＋0∙3ｍｍ和 －0∙3＋0∙212ｍｍ 粒 级所 占 质 量 分 数 分 别 为 29∙06％和 51∙36％．经化验测得矿样的 Ｐ2Ｏ5品位 为 7∙54％酸不溶物 （ａｃｉｄ-ｉｎｓｏｌｕｂｌｅｓｕｂｓｔａｎｃｅｓＡＩ） 的质量分数为 65∙05％． 浮选实验使用的是 ＤｅｎｖｅｒＤ－12实验室浮选 机．浮选过程中先用质量分数为 30％ Ｎａ2ＣＯ3溶液 进行 ｐＨ值调节矿浆固体质量分数为 75％．在调 好 ｐＨ值的矿浆中加入一定比例和用量的浮选捕收 剂和柴油经搅拌机搅拌一定时间混合均匀后再将 矿浆转移到 2Ｌ浮选槽中加水稀释到固体质量分 数为 25％进行浮选． 浮选实验中分离出的精矿和尾矿经过滤烘干 后将 1ｇ样品溶于 50ｍＬ配好的混合酸 （体积分数 为：40％ ＨＮＯ320％ ＨＣｌ40％ Ｈ2Ｏ）中待充分溶 解后加去离子水稀释至 250ｍＬ沉降之后取上清 液用电感耦合等离子体质谱仪 （ＩＣＰ）测定其中 Ｐ 元素的含量之后换算为 Ｐ2Ｏ5品位剩余的溶液经 25μｍ滤纸过滤得到的未溶解固体放入马弗炉中 进行灼烧 （900℃1ｈ）称量灼烧得到的剩余固体 用于计算酸不溶物的含量． 浮选效率是一个评价浮选效果的综合指标计 算公式如下式： ＦＥ＝Ｒ＋ＲＡＩ－1 （1） 式中ＦＥ为浮选效率ＲＡＩ为精矿中酸不溶物的去除 率Ｒ为 Ｐ2Ｏ5的回收率．ＲＡＩ的计算方法如下式： ＲＡＩ＝ Ｔｔ′ Ｃｃ′＋Ｔｔ′ （2） 式中Ｃ和 Ｔ分别为精矿和尾矿的质量ｃ′和 ｔ′分别 ·1394·