·466· 工程科学学报，第38卷，第4期 外吸收峰，没有出现黄药、黄原酸铜或黄原酸镍分子中 (g)蛇纹石+丁基黄药 化学基团的吸收峰，表明黄药不能直接在蛇纹石表面 产生吸附. )蛇纹石 2.4Cu2*和N+离子对蛇纹石浮选的活化机理 对于金属离子对硅酸盐矿物浮选的活化机理，国 内外学者存在不同观点，Fuerstenau等提出羟基络合物 ()蛇纹石+\+丁基黄药 假说，即金属离子对石英等矿物的活化主要由金属羟 N 基络合物在矿物表面的吸附引起：James等通过吸附 量测定和理论分析认为，金属离子在矿物表面吸附并 d黄原酸镍NX 引起活化的有效组分为金属氢氧化物沉淀，即氢氧化 黄指 e)蛇纹石+ 物表面沉淀假说：孙传尧和印万忠团系统研究不 同电价、半径的金属阳离子对硅酸盐矿物浮选的活化 机理，认为高电价、小半径金属离子(Fe3·、A3·离子 等)在矿物表面的吸附主要以氢氧化物沉淀为主，低 )黄原酸铜C 电价、大半径金属离子(P2·、Ca2·离子等)在矿物表 面的吸附主要以羟基络合物为主，中等电价和半径的 金属离子(Cu2·、N2·离子等)在矿物表面的吸附有氢 a丁基黄药 氧化物沉淀和羟基络合物两种形式共同存在，哪种吸 附方式占优势与溶液的pH值有关.pH9时Cu2·和 N·离子在蛇纹石表面吸附量较大，对蛇纹石浮选的 1600 1400 1200 1000 600 活化作用最强，由C2·和N2·离子溶液的优势组分图 波数 可以看出该pH范围内溶液主要优势组分为金属氢氧 图12活化后蛇纹石与丁黄药作用的红外光谱（丁黄药100mg· 化物沉淀Me(OH),和羟基络合物Me(OH)·,二者作 L-1,Cu2+10-4 mol-L-1,pH9) 用于蛇纹石表面，为黄原酸根的吸附提供活性位点，活 Fig.12 IR spectra of activated serpentine reacted with butyl xanthate 化过程如图13所示. (butyl xanthate 100 mgL-1,Cu2*10-4 mol-L-,pH 9) 由图13所示，Cu2+和N2·离子对蛇纹石的活化过 (0 Me(OH. 蛇 -OH (H Me -0Mr-X 1 图13Cu2+和N2·离子对蛇纹石活化机理(Me代表Cu和Ni:X代表黄原酸根) Fig.13 Activation mechanism of Cu2and Niions to serpentine (Me represents Cu and Ni:X represents xanthates) 程分为三个过程：（ⅰ)在破碎过程中，蛇纹石表面 级动力学模型，Cu2+离子的吸附速率大于N2·;吸附 Si一O一Si键容易断裂，水化后在蛇纹石表面生成 过程符合Langmuir等温吸附模型，吸附自由能为负 一Si一OH结构：(i)Me(OH)2和Me(OH)·与 值，表明吸附能够自发进行，吸附自由能介于物理吸附 Si一OH反应在蛇纹石表面生成一Si一O一Me一OH和 和化学吸附之间，是两者共同作用：H值升高，吸附常 一Si一O一Me'活性位点；(i黄原酸根(X）与蛇纹石表 数和饱合吸附量都随之增大，表明pH值升高有利于 面的活化位点作用生成一Si一O一Me一X,使蛇纹石表面 Cu2◆和N离子在蛇纹石表面的吸附，在相同pH值 的疏水性增大，浮选受到活化.要去除C2·和N2·离子 下，C2+离子的吸附作用大于N2+ 对蛇纹石的活化作用，须采用络合剂将已吸附在蛇纹石 (2)黄药作捕收剂时，Cu2*、N2·离子在弱碱性和 表面的金属离子络合清除，使金属离子与络合剂在溶液 适宜的浓度下对蛇纹石浮选具有活化作用，且C2·离 中反应形成稳定的络合物，从而达到去活目的 子对蛇纹石的活化作用大于N2+. (3)红外光谱分析表明，蛇纹石被Cu2+和N2+离 3结论 子活化后，再与丁黄药作用的红外光谱中分别出现黄 (1)Cu2·和N2·离子在蛇纹石表面的吸附符合二 原酸铜和黄原酸镍分子中C一O一C键伸缩振动峰和工程科学学报，第 38 卷，第 4 期 图 12 活化后蛇纹石与丁黄药作用的红外光谱( 丁黄药 100 mg· L － 1，Cu2 + 10 － 4 mol·L － 1，pH 9) Fig． 12 IＲ spectra of activated serpentine reacted with butyl xanthate ( butyl xanthate 100 mg·L － 1，Cu2 + 10 － 4 mol·L － 1，pH 9) 外吸收峰，没有出现黄药、黄原酸铜或黄原酸镍分子中 化学基团的吸收峰，表明黄药不能直接在蛇纹石表面 产生吸附． 2. 4 Cu2 + 和 Ni2 + 离子对蛇纹石浮选的活化机理 对于金属离子对硅酸盐矿物浮选的活化机理，国 内外学者存在不同观点，Fuerstenau 等提出羟基络合物 假说，即金属离子对石英等矿物的活化主要由金属羟 基络合物在矿物表面的吸附引起; James 等通过吸附 量测定和理论分析认为，金属离子在矿物表面吸附并 引起活化的有效组分为金属氢氧化物沉淀，即氢氧化 物表面沉淀假说［16］; 孙传尧和印万忠［17］ 系统研究不 同电价、半径的金属阳离子对硅酸盐矿物浮选的活化 机理，认为高电价、小半径金属离子( Fe3 + 、Al3 + 离子 等) 在矿物表面的吸附主要以氢氧化物沉淀为主，低 电价、大半径金属离子( Pb2 + 、Ca2 + 离子等) 在矿物表 面的吸附主要以羟基络合物为主，中等电价和半径的 金属离子( Cu2 + 、Ni2 + 离子等) 在矿物表面的吸附有氢 氧化物沉淀和羟基络合物两种形式共同存在，哪种吸 附方式占优势与溶液的 pH 值有关． pH 9 时 Cu2 + 和 Ni2 + 离子在蛇纹石表面吸附量较大，对蛇纹石浮选的 活化作用最强，由 Cu2 + 和 Ni2 + 离子溶液的优势组分图 可以看出该 pH 范围内溶液主要优势组分为金属氢氧 化物沉淀 Me( OH) 2和羟基络合物 Me( OH) + ，二者作 用于蛇纹石表面，为黄原酸根的吸附提供活性位点，活 化过程如图 13 所示． 由图 13 所示，Cu2 + 和 Ni2 + 离子对蛇纹石的活化过 图 13 Cu2 + 和 Ni2 + 离子对蛇纹石活化机理( Me 代表 Cu 和 Ni; X 代表黄原酸根) Fig． 13 Activation mechanism of Cu2 + and Ni2 + ions to serpentine ( Me represents Cu and Ni; X represents xanthates) 程分为 三 个 过 程: ( ⅰ) 在破 碎 过 程 中，蛇 纹 石 表 面 Si—O—Si 键 容 易 断 裂，水化后在蛇纹石表面生成 —Si—OH 结构; ( ⅱ ) Me ( OH ) 2 和 Me ( OH ) + 与 Si—OH反应在蛇纹 石 表 面 生 成—Si—O—Me—OH 和 —Si—O—Me + 活性位点; (ⅲ) 黄原酸根( X－ ) 与蛇纹石表 面的活化位点作用生成—Si—O—Me—X，使蛇纹石表面 的疏水性增大，浮选受到活化． 要去除 Cu2 + 和 Ni2 + 离子 对蛇纹石的活化作用，须采用络合剂将已吸附在蛇纹石 表面的金属离子络合清除，使金属离子与络合剂在溶液 中反应形成稳定的络合物，从而达到去活目的． 3 结论 ( 1) Cu2 + 和 Ni2 + 离子在蛇纹石表面的吸附符合二 级动力学模型，Cu2 + 离子的吸附速率大于 Ni2 + ; 吸附 过程符合 Langmuir 等温吸附模型，吸附自由能为负 值，表明吸附能够自发进行，吸附自由能介于物理吸附 和化学吸附之间，是两者共同作用; pH 值升高，吸附常 数和饱合吸附量都随之增大，表明 pH 值升高有利于 Cu2 + 和 Ni2 + 离子在蛇纹石表面的吸附，在相同 pH 值 下，Cu2 + 离子的吸附作用大于 Ni2 + ． ( 2) 黄药作捕收剂时，Cu2 + 、Ni2 + 离子在弱碱性和 适宜的浓度下对蛇纹石浮选具有活化作用，且 Cu2 + 离 子对蛇纹石的活化作用大于 Ni2 + ． ( 3) 红外光谱分析表明，蛇纹石被 Cu2 + 和 Ni2 + 离 子活化后，再与丁黄药作用的红外光谱中分别出现黄 原酸铜和黄原酸镍分子中 C—O—C 键伸缩振动峰和 · 664 ·