L-半胱氨酸对霓石_镜铁矿浮选抑制性能的影响_龚豪.pdf

收稿日期2019-11-05 基金项目国家自然科学基金项目编号 51674001, 51904001， 安徽省重点研究和开发计划项目编号 1804a0802207, 201904a07020044, 201904a07020054。 作者简介龚豪1988， 男， 硕士。 总第 522 期 2019 年第 12 期 金属矿山 METAL MINE L-半胱氨酸对霓石/镜铁矿浮选抑制性能的影响 龚豪 1 （安徽开发矿业有限公司， 安徽 六安 237426） 摘要以小分子有机酸L-半胱氨酸为含铁硅酸盐霓石的抑制剂， 在油酸钠捕收剂体系中研究了镜铁矿和霓 石单矿物的浮选行为， 并通过Zeta电位检测研究了L-半胱氨酸和油酸钠的作用机理。结果表明 油酸钠对镜铁矿 和霓石均有较强的捕收作用， 在 pH8、 NaOL浓度为 60 mg/L时， 镜铁矿和霓石回收率分别为 89.70 和 85.32； 当 pH9、 NaOL浓度60 mg/L、 L-CYS浓度32 mg/L时， 霓石回收率仅为24.83， 而镜铁矿回收率维持在85左右， 可以 实现镜铁矿和霓石的浮选分离； L-半胱氨酸和油酸钠在霓石表面发生竞争吸附， L-半胱氨酸吸附在霓石表面阻碍 了油酸钠的吸附， 对霓石具有选择性抑制作用； L-半胱氨酸在镜铁矿表面没有发生吸附。 关键词镜铁矿霓石L-半胱氨酸抑制剂 中图分类号TD923文献标志码A文章编号1001-1250 （2019） -12-075-04 DOI10.19614/ki.jsks.201912013 Study on the Depressing Property of L-Cysteine in the flotation of Specularite and Aegirite Gong Hao2 （The Development of Anhui Mining Co.Ltd.， Luan 237426， China） AbstractThe floatability of single mineral specularite and aegirite was studied when small molecular organic acid L- Cysteine was used as the depressant of the iron containing silicate aegirite in collector sodium oleate system，and the action mechanism of L-Cysteine and sodium oleate was researched by Zeta potential detection. The results demonstrated that sodium oleate show relatively strong collecting ability both to specularite and aegirite，when pH8，NaOL concentration is 60 mg/L， the recovery of specularite and aegirite was 89.70 amd 85.32，respectively. The recovery of aegirite was only 24.83 while the recovery of specularite maintained around 85，when pH9，NaOL concentration is 60 mg/L L-CYS concentration is 32 mg/L，flotation separation of specularite and aegirite can be achieved. Competitive adsorption of L-Cysteine and sodium oleate occurred on aegirite surface. The adsorbed of L-Cysteine on aegirite surface hindered the adsorption of sodium oleate which produced the selective depression to aegirite. There is no adsorption behavior between L-Cysteine and specularite. KeywordsSpecularite， Aegirite， L-Cysteine， Depressant 随着铁矿资源的不断开发和利用， 难选铁矿越 来越受到重视。含铁硅酸盐型铁矿是一种铁矿中伴 生有含铁硅酸盐脉石 （霓石、 绿泥石、 铁闪石等） 的矿 石， 由于含铁硅酸盐中含有铁元素， 使其具有与氧化 铁矿相似的磁性和表面性质， 常规磁选和浮选很难 将其分离， 长久以来是铁矿选矿方面的难题 ［1-4］。 在正浮选体系中， 梅光军 ［5］在油酸钠浮选体系中 研究了水玻璃与氟化物等抑制剂对赤铁矿和霓石分 离效果的影响， 氟硅酸铵对霓石的抑制效果最好， 同 时油酸钠与十二烷基磺酸钠组合使用可使分选效果 更佳。现有研究表明， 一些有机酸类药剂对含铁硅 酸盐有一定的抑制效果 ［6， 7］， 如巯基乙酸、 羟基乙酸、 葡萄糖酸、 乳酯等对霓石具有较好的选择性， 且抑制 效果与分子中基团的诱导效应有关。在反浮选体系 中， 淀粉、 糊精、 羧甲基纤维素、 瓜尔胶等被广泛应用 于抑制氧化铁矿， 其中淀粉及其衍生物应用范围最 广， 使用效果最好 ［8-10］。 L-半胱氨酸 （L-CYS） 是一种重要的氨基酸， 其 分子中含有氨基、 巯基和羧基， 可与矿物表面金属离 子形成稳定的络合物 ［11］。本文以L-CYS为霓石抑制 Series No. 522 December2019 75 ChaoXing 金属矿山2019年第12期总第522期 剂， 探索了其对镜铁矿和霓石分离的选择性。 1试验矿样和药剂 试验所用镜铁矿和霓石分别取自安徽霍邱李楼 铁矿和包头白云鄂博铁矿。将所取矿石经破碎筛 分后手动挑选出富矿块， 然后置于陶瓷球磨机中磨 矿， 对磨矿产品进行筛分处理， 取44～74 μm粒级产品 作为浮选给矿， 将-2 μm 粒级产品留作 Zeta 电位检 测。对所制得样品进行X射线衍射分析 （XRD） ， 结果 如图1所示。同时， 对2种样品进行X射线荧光光谱 分析 （XRF） ， 结果显示镜铁矿和霓石的纯度分别为 95.74和91.20 ［12］。 试验所用油酸钠 （NaOL） 、 L-CYS、 NaOH、 HCl均 为分析纯， 其中NaOL、 L-CYS购自阿拉丁试剂公司， NaOH、 HCl购自南京试剂公司。 2试验方法 2. 1单矿物浮选试验 单矿物浮选试验所用浮选机型号为 XFG 型单 槽浮选机， 浮选槽体容积 50 mL， 浮选流程如图 2所 示， 试验时每次称取样品2.0 g， 浮选机转数为1 400 r/min， 浮选时间3 min， 浮选结束后分别对泡沫产品 和槽内产品烘干、 称重， 并计算回收率。 2. 2Zeta电位测量 Zeta电位测量在美国布鲁克海文ZetaPALS仪上 进行， 每次取-2 μm粒级镜铁矿或霓石样品20 mg置 入50 mL浓度为110-3mol/L的KCl溶液中， 搅拌1 min后分别加入一定量的NaOL、 L-CYS和NaOLL- CYS溶液， 待分散均匀后， 静置1 min， 取上清液进行 Zeta电位测定。 3试验结果与分析 3. 1浮选试验 3. 1. 1矿浆pH值对霓石和镜铁矿可浮性的影响 在捕收剂NaOL浓度为50 mg/L条件下， 研究了 矿浆pH值对镜铁矿和霓石单矿物浮选行为的影响， 试验结果如图3所示。 由图3可以看出， 镜铁矿和霓石的可浮性均随矿 浆pH值的升高呈现先升高后降低的趋势， 镜铁矿和 霓石在pH值分别为8.07和6.12时可浮性最佳， 回收 率分别为 68.75 和 64.11。由于本文所采用浮选 工艺为阴离子正浮选， 试验过程应保证镜铁矿疏水 上浮， 所以选定浮选pH8。 3. 1. 2NaOL浓度对霓石和镜铁矿可浮性的影响 在 pH8条件下， 研究了 NaOL不同浓度对镜铁 矿和霓石单矿物可浮性的影响， 结果如图4所示。 从图 4 可以看出， 镜铁矿和霓石回收率均随 NaOL浓度增大而不断升高， 当NaOL浓度为60 mg/L 时镜铁矿和霓石的回收率分别为89.70和85.32， 仅相差4.38个百分点， 可见NaOL对镜铁矿和霓石均 表现出较强的捕收作用， 在不添加抑制剂条件下无 法将两者有效分离。 3. 1. 3不同矿浆 pH值下 L-CYS对霓石和镜铁矿 可浮性的影响 控制NaOL浓度60 mg/L， L-CYS浓度32 mg/L， 考 76 ChaoXing 2019年第12期龚豪 L-半胱氨酸对霓石/镜铁矿浮选抑制性能的影响 察了不同浮选pH值条件下L-CYS对镜铁矿和霓石 的抑制效果， 结果见图5。 由图5可以看出 在pH3～6区间， 霓石的可浮性 随pH值升高而升高， 而当pH＞6后， 霓石可浮性迅速 降低， 其回收率也由最高点 （pH6.02） 的61.12降低 至8.84 （pH11.24） ； 镜铁矿的可浮性同样呈现先升 高后降低的趋势， 并在pH8.07时达到最大88.72； 当pH值在9左右时， 镜铁矿和霓石的可浮性差异最 大。为了取得较好的分离效果， 确定浮选pH值为9。 3. 1. 4L-CYS浓度对霓石和镜铁矿可浮性的影响 在浮选pH值为9条件下， 考察L-CYS浓度对镜 铁矿和霓石单矿物可浮性的影响， 结果见图6。 从图6可以看出 霓石的可浮性随L-CYS浓度增 加迅速降低， 当L-CYS浓度为32 mg/L时， 霓石回收 率仅为24.83， 继续增大L-CYS浓度， 霓石回收率降 低不明显； 另外， 在整个L-CYS试验浓度区间， 镜铁 矿的回收率变化不明显， 基本保持在85～90范围 内， 说明L-CYS对镜铁矿无明显抑制作用， 而对霓石 抑制效果明显。 3. 2Zeta电位分析 在中性或弱碱性条件下L-CYS分子中的羧基和 巯基会先后电离， 使得整个分子带负电， 在这种情况 下L-CYS吸附在矿物表面将使矿物表面电性负值增 大， 如式 （1） 所示。为了进一步研究L-CYS在镜铁矿 和霓石表面的吸附情况， 进行了Zeta电位分析， 见图 7。 由图7可以看出 霓石的Zeta电位随pH值升高 不断减小， 这主要是因为水中OH-浓度随pH值升高 呈几何增长， OH-吸附在霓石表面， 使Zeta电位下降； 由于NaOL属阴离子型捕收剂， 其在矿物表面吸附也 将使矿物Zeta电位下降， pH6时， NaOL作用后的霓 石Zeta电位下降了28.22 mV， 说明NaOL在霓石表面 发生了吸附； 与 NaOL类似， pH6时， L-CYS与霓石 作用后使霓石Zeta电位降低了15.54 mV， 说明L-CYS 也吸附在霓石表面； 当将向体系中先加入L-CYS再 加入 NaOL 时， 霓石 Zeta 电位与仅加入 L-CYS 时类 似， 说明 L-CYS 和 NaOL 在霓石表面发生了竞争吸 附， L-CYS吸附在霓石表面后将阻碍NaOL的吸附， 并对霓石产生抑制作用， 这与浮选结果是一致的。 图 8 为镜铁矿与 NaOL、 L-CYS 作用前后的 Zeta 电位变化情况， 可以看出， 镜铁矿与NaOL作用后Zeta 电位下降明显， 说明NaOL在镜铁矿表面发生吸附； 但是镜铁矿与L-CYS作用后， 镜铁矿Zeta电位无明 显变化， 这说明L-CYS没有吸附在镜铁矿表面， 对镜 77 ChaoXing 铁矿无抑制作用。 总之， L-CYS 吸附在霓石表面阻碍了 NaOL 吸 附， 可以抑制霓石的上浮， 而对镜铁矿无抑制作用。 4结论 （1） 当pH8、 NaOL浓度为60 mg/L时镜铁矿和霓 石的回收率分别为89.70和85.32， NaOL对镜铁矿 和霓石均有较强的捕收作用， 在无抑制剂条件下无 法将两者有效分离。 （2） 当pH9， 以浓度32 mg/L的L-CYS为抑制剂 时， 霓石回收率仅为24.83， 而镜铁矿回收率维持在 85左右， 两者回收率差值较大。 （3） L-CYS无法在镜铁矿表面发生吸附， 但可吸 附在霓石表面， 阻碍捕收剂NaOL的吸附， 对霓石有 较强的抑制作用。 参 考 文 献 边新峰.司家营铁矿浮选降尾试验 ［J］ . 现代矿业， 2019， 35 （5） 203-204. 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