油酸钠体系中磁化处理对萤石浮选行为的影响_李青青.pdf

油酸钠体系中磁化处理对萤石浮选行为的影响 李青青 1 周文波 1， 2， 3 李赛 1 陶黎明 1 余凡 1 张力 1 （1. 武汉科技大学资源与环境工程学院， 湖北 武汉 430081； 2. 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室， 湖北 武汉 430081； 3. 冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室， 湖北 武汉 430081） 摘要为了了解油酸钠体系中磁化处理对萤石浮选行为的影响， 开展了磁化油酸钠、 磁化浮选用水和磁化 矿浆情况下的萤石纯矿物浮选试验， 并对萤石表面油酸钠的吸附量和Zeta电位进行了研究。结果表明 ①在pH 8， 油酸钠浓度为1.0710-4mol/L， 磁场强度为200 mT， 油酸钠磁化时间为10 min， 水和矿浆均磁化30 min情况下的 萤石纯矿物浮选试验的回收率分别为 94.48、 93.07、 91.48， 相对于未磁化条件下， 回收率分别提高了 7.60、 6.19、 4.60个百分点； 同时磁化处理能有效降低油酸钠的用量， 且加快萤石的浮选速率， 降低选别成本。②磁化油 酸钠、 水和矿浆均能增大萤石表面的油酸钠吸附量， 磁化油酸钠后的吸附量增长最显著， 其次是磁化水。磁化处 理均能使萤石表面的Zeta电位发生负移， 说明磁化处理促进了油酸根离子在萤石表面的吸附。③在人工混合矿 浮选试验中， 磁化促进了萤石的上浮， 未磁化、 磁化矿浆、 磁化水和磁化油酸钠条件下， 萤石精矿品位分别为 94.57、 94.70、 94.75、 95.94， 萤石回收率分别为86.60、 89.89、 93.01、 95.35； 磁化矿浆、 磁化水和磁化油 酸钠相对于未磁化条件下， 萤石的回收率分别提高了3.29、 6.41和8.75。 关键词萤石浮选磁化处理吸附量Zeta电位 中图分类号 TD923文献标志码A文章编号1001-1250 （2019） -07-108-05 DOI10.19614/ki.jsks.201907019 Effect of Magnetization Treatment on Fluorite Flotation Behavior in Sodium Oleate System Li Qingqing1Zhou Wenbo1， 2， 3Li Sai1Tao Liming1Yu Fan1Zhang Li12 （1. College of Resources and Environmental Engineering， Wuhan University of Science and Technology， Wuhan 430081， China； 2. The State Key Laboratory of Refractory and Metallurgy， Wuhan 430081， China； 3. Hubei Key Laboratory for Efficient Utilization and Agglomeration of Metallurgic Mineral Resources， Wuhan 430081， China） AbstractIn order to understand the effect of magnetization treatment on the flotation behavior of fluorite in sodium ole- ate system， flotation tests of fluorite pure mineral were carried out in the case of magnetized sodium oleate， magnetized flota- tion water or magnetized pulp. Amount of sodium oleate adsorbed on the surface of fluorite and zeta potential were studied. The results showed that ①In the condition of pH8，the concentration of sodium oleate 1.0710-4mol/L and the magnetic field intensity 200 mT， the recovery rate of pure mineral flotation tests were 94.48， 93.07 and 91.48， when the magneti- zation time of sodium oleate was 10 min， the magnetization time of flotation water and pulp were 30 min， respectively. The re- covery rate of pure mineral flotation tests were 94.48，93.07，and 91.48，respectively. Compared with unmagnetized conditions， the recovery rate increased by 7.60， 6.19 and 4.60 percentage points， respectively. At the same time， the magne- tization treatment can effectively reduce the usage amount of sodium oleate， accelerate the flotation rate of fluorite and reduce the cost of separation. ②All magnetized sodium oleate， water and pulp can increase the amount of sodium oleate adsorbed on the surface of fluorite. The increasing adsorption amount of magnetized sodium oleate is the most significant， followed by mag- netized water. All magnetization treatment can negatively shift the zeta potential of the fluorite surface，indicating that the magnetization treatment promotes the adsorption of oleate ions on the surface of the fluorite. ③In artificial mixed mineral flota- tion tests，magnetization promoted the fluorite flotation. In the conditions of no magnetization，magnetized pulp，magnetized water and sodium oleate， the fluorite concentrate grade were 94.57， 94.70， 94.75 and 95.94， respectively， the fluo- rite recovery rates were 86.60， 89.89， 93.01 and 95.35， respectively. The recovery rates of fluorite using magnetized 收稿日期2019-04-29 基金项目省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室青年基金项目 （编号 2018QN19） ； 省级大学生创新项目 （编号 201710488023） 。 作者简介李青青 （1994） ， 女， 硕士研究生。通信作者周文波 （1973） ， 男， 副教授， 博士， 硕士研究生导师。 总第 517 期 2019 年第 7 期 金属矿山 METAL MINE Series No. 517 July 2019 108 ChaoXing pulp， magnetized water and sodium oleate were increased by 3.29， 6.41 and 8.75 percentage points， respectively， compared to unmagnetized conditions. KeywordsFluorite flotation， Magnetized treatment， Adsorption capacity， Zeta potential 萤石矿石是氟化工业不可或缺的原材料， 工业 上常采用浮选工艺来获取纯度较高的萤石精矿 ［1-2］。 浮选是利用矿物界面物化性质的差异， 通过药剂的 选择性作用， 实现目的矿物和脉石矿物分离的选矿 方法。在矿物天然界面性质差异不能满足浮选分离 要求的情况下， 可采用化学或物理的方法人为选择 性地改变药剂与不同矿物的作用效果， 从而实现目 的矿物和脉石矿物的分离。磁化处理通常可以改变 矿浆的pH值、 电导率、 黏度、 含氧量等， 因而成为常 用的人为改变药剂与不同矿物作用效果的方法 ［3-6］。 徐秋生 ［7］则通过磁化烃油， 降低了烃油分子间的作用 力， 烃油黏度下降， 有效提高了辉钼矿的浮选回收 率。Bali Mahmoud等 ［8］通过磁化水， 增大了水的pH 值， 电阻率减小， 有效抑制了CaCO3水垢的生成。 本研究将开展不同磁化方式下的萤石浮选试 验， 探讨磁化处理对油酸钠浮选萤石及其吸附行为 的影响机制， 并通过人工混合矿浮选试验来检验纯 矿物浮选试验结论。 1试样、 药剂与设备 1. 1试样与药剂 萤石矿石来自江西某矿， 经手选、 对辊破碎、 瓷 磨机磨细、 筛分得到0.037～0.178 mm的萤石纯矿物， CaF2的含量达99.30； 石英矿石来自安徽某矿， 经手 选、 对辊破碎、 行星球磨机磨细、 筛分得到 0.037～ 0.178 mm石英纯矿物， SiO2含量达99.80。萤石、 石 英纯矿物样均满足纯矿物浮选试验要求。 pH调整剂HCl、 NaOH均为分析纯试剂， 捕收剂 油酸钠为化学纯试剂， 试验用水为去离子水。配置 的油酸钠溶液浓度为5 mmol/L。 1. 2试验设备与主要仪器 试验设备有武汉洛克粉磨设备制造有限公司生 产的RK/FGC型挂槽式浮选机； 英国马尔文仪器有限 公司生产的Zetasizer Nano ZSP90型Zeta电位分析仪； 上海美谱达仪器有限公司生产的UV-2100型紫外可 见分光光度计； 磁化设备为自行设计， 见图1。 2试验方法 2. 1浮选试验 （1） 纯矿物浮选试验。以相应的磁化处理为前 提， 每次取5.0 g萤石纯矿物于浮选槽中， 然后加入用 HCl或NaOH溶液调节好pH值的水溶液70 mL， 在浮 选机搅拌器转速为1 680 r/min情况下搅拌2 min， 加 入油酸钠后再搅拌2 min， 刮泡5 min， 称量产品质量 并计算回收率。 （2） 人工混合矿浮选试验。以磁场强度为 200 mT， 油酸钠、 水和矿浆的磁化时间分别为10、 30、 30 min 的磁化预处理为前提， 取 5.0 g 人工混合矿 （萤 石纯矿物和石英纯矿物的质量比为3 ∶2） 于浮选槽 中， 加入pH8的溶液70 mL， 在浮选机搅拌器转速 为 1 680 r/min情况下搅拌2 min， 添加油酸钠至浓度 为1.0710-4mol/L后再搅拌2 min、 刮泡5 min， 将浮 选产品过滤、 烘干、 称重、 化验并分析浮选效果。 2. 2吸附量测定 配制不同浓度的油酸钠溶液， 在波长为225 nm 条件下测定其吸光度， 得到标准曲线。然后以相应 的磁化处理为前提， 每次将1.0 g粒度为0.037～0.178 mm 的萤石纯矿物于 70 mL、 pH8、 油酸钠浓度为 1.0710-4mol/L的溶液中， 搅拌10 min后过滤， 通过 测定滤液的吸光度计算油酸钠在萤石表面的吸附 量。 2. 3Zeta电位测定 在磁场强度为 200 mT 情况下， 油酸钠磁化 10 min、 水和矿浆均磁化30 min， 取20 mg粒度为-5 μm 的萤石纯矿物于70 mL、 pH8的溶液中， 按照浮选的 操作步骤加入油酸钠并搅拌10 min， 充分静置后取上 清液进行Zeta电位测定。 3试验结果与分析 3. 1磁化时间和方式对萤石纯矿物浮选行为的影 响试验 前期的研究表明 ［9］， 萤石纯矿物在pH5～9情况 下表现出良好的可浮性， 因此纯矿物浮选试验均在 pH8条件下进行。 3. 1. 1磁化时间试验 在油酸钠浓度为1.0710-4mol/L， 磁场强度为 李青青等 油酸钠体系中磁化处理对萤石浮选行为的影响2019年第7期 109 ChaoXing 200 mT情况下， 磁化时间对萤石浮选行为的影响见 图2。 由图2可以看出， 3种磁化方式均有适宜的磁化 时间， 对于磁化油酸钠来说， 以磁化 10 min为佳； 磁 化水和磁化矿浆的适宜时间均为30 min。 3. 1. 2油酸钠浓度试验 在磁场强度为 200 mT， 磁化油酸钠时间为 10 min、 磁化水和磁化矿浆的时间均为30 min情况下， 油酸钠浓度对萤石浮选行为的影响见图3。 由图3可以看出 随着油酸钠浓度的提高， 空白 组萤石浮选回收率先显著上升后维持在高位， 磁化 组油酸钠浓度过高萤石浮选回收率小幅下降； 在油 酸钠浓度相同的情况下， 磁化处理均能提高萤石的 浮选回收率； 从提高萤石浮选回收率的效果看， 磁化 油酸钠最好， 磁化水次之， 磁化矿浆较差； 不磁化情 况下， 在油酸钠浓度为1.4310-4mol/L时， 萤石浮选 回收率达到最大值89.06； 在油酸钠浓度为1.07 10-4mol/L时， 磁化油酸钠、 磁化水和磁化矿浆情况下 的萤石浮选回收率均达到最大值， 分别为94.48、 93.07、 91.48， 较不磁化情况下的86.88分别提高 了7.60、 6.19、 4.60个百分点。说明磁化有利于提高萤 石的可浮性， 减少萤石浮选捕收剂油酸钠的用量， 从 而降低生产成本。 3. 1. 3磁场强度试验 在油酸钠浓度为1.0710-4mol/L， 磁化油酸钠时 间为10 min、 磁化水和磁化矿浆的时间均为30 min情 况下， 磁场强度对萤石浮选行为的影响见图4。 由图4可以看出 随着磁场强度的提高， 3种磁化 方式都使萤石的浮选回收率呈小幅上升小幅下降 大幅度上升的趋势； 同一磁场强度下， 对萤石上浮 起促进作用的强弱顺序为磁化油酸钠＞磁化水＞磁 化矿浆。 3. 2浮选动力学研究 在pH8， 油酸钠浓度为1.0710-4mol/L， 磁场强 度为200 mT， 油酸钠磁化时间为10 min， 水和矿浆的 磁化时间均为30 min条件下， 萤石浮选累计回收率 随时间变化的曲线见图5。 从图5可以看出， 随着浮选时间的延长， 萤石累 计回收率呈先快后慢的上升趋势； 磁化组萤石回收 率始终高于空白组， 且前期浮选速率也高于空白 组。说明磁化有利于提高萤石的可浮性。3种磁化 处理条件下， 对萤石上浮起促进作用的强弱顺序为 磁化油酸钠＞磁化水＞磁化矿浆。 3. 3萤石表面油酸钠吸附量分析 3.1、 3.2节的研究表明， 磁化处理能促进萤石的 上浮， 为了分析产生这种改变的原因， 对油酸钠在萤 金属矿山2019年第7期总第517期 110 ChaoXing 石表面的吸附行为进行研究。 3. 3. 1磁化时间的影响 磁化时间对萤石表面油酸钠吸附量影响试验的 磁场强度为200 mT， 试验结果见图6。 由图6可以看出， 磁化处理后， 萤石表面吸附油 酸钠的量有所增加， 但随着磁化时间的延长， 吸附量 呈一定的波动性， 总体来看， 磁化油酸钠后的吸附量 增长最显著， 其次是磁化水。油酸钠磁化10 min时 达到吸附量的高点， 水和矿浆磁化30 min时达到吸 附量的高点， 这与磁化时间对萤石浮选回收率的影 响结论一致。 3. 3. 2磁场强度的影响 磁场强度对萤石表面油酸钠吸附量影响试验的 油酸钠磁化时间为10 min， 水和矿浆的磁化时间均为 30 min， 试验结果见图7。 从图7可以看出， 磁化处理后， 萤石表面油酸钠 的吸附量明显增加， 其中， 磁化油酸钠情况下吸附量 增加最显著， 其次是磁化水； 随着磁场强度的增大， 吸附量呈快速增大小幅下降缓慢增大的趋势。 说明磁化处理明显促进了油酸钠在萤石表面的吸 附， 进而提高了萤石浮选指标。 3. 4Zeta电位分析 不同油酸钠浓度下萤石表面的Zeta电位影响见 图8。 由图8可以看出， 在同一油酸钠浓度下， 磁化处 理后萤石表面的Zeta电位明显负移， 磁化处理后， 水 溶液的pH 值会增高 ［10］， 水溶液中OH-浓度的增加， 会 抑制C17H33COO-的水解， 促进了C17H33COO-与Ca2的 结合， 使萤石表面吸附的油酸钠更多， 因此磁化处理 后， 油酸钠与萤石作用后， 萤石表面的电位降低。说 明磁化处理促进了萤石表面对油酸根的吸附； 磁化 油酸钠情况下的Zeta电位负移更明显， 其次是磁化 水， 这与前面试验结论一致。 3. 5人工混合矿浮选试验 人工混合矿浮选试验结果见图9。 由图9可以看出， 磁化处理后， 萤石精矿品位和 回收率均较未磁化处理情况下有所提高； 未磁化处 理、 磁化矿浆、 磁化水和磁化油酸钠情况下的精矿萤 石品位分别为94.57、 94.70、 94.75、 95.94， 萤石 回收率分别为86.60、 89.89、 93.01、 95.35， 磁化 矿浆、 磁化水和磁化油酸钠相对于未磁化条件下， 萤 石回收率分别提高了3.29、 6.41和8.75个百分点。 4结论 （1） 萤石纯矿物浮选试验表明， 在pH8， 油酸钠 浓度为1.0710-4mol/L， 磁场强度为200 mT， 油酸钠 磁化时间为10 min， 水和矿浆均磁化30 min情况下的 萤石浮选回收率分别为94.48、 93.07、 91.48， 相 李青青等 油酸钠体系中磁化处理对萤石浮选行为的影响2019年第7期 111 ChaoXing ［1］ ［2］ ［3］ ［4］ ［5］ ［6］ ［7］ ［8］ ［9］ ［10］ 对于未磁化条件下， 回收率分别提高了 7.60、 6.19、 4.60个百分点； 同时磁化处理能有效降低油酸钠的用 量， 且加快萤石的浮选速率， 降低选别成本。 （2） 吸附量测定结果表明， 磁化油酸钠、 水和矿 浆均能增大萤石表面的油酸钠吸附量， 磁化油酸钠 后的吸附量增长最显著， 其次是磁化水。Zeta电位测 定结果表明， 萤石表面的Zeta电位负移， 说明磁化处 理促进了油酸根离子在萤石表面的吸附。 （3） 人工混合矿浮选试验表明， 磁化促进了萤石 的上浮， 未磁化、 磁化矿浆、 磁化水和磁化油酸钠条 件下， 萤石精矿品位分别为94.57、 94.70、 94.75、 95.94， 萤石回收率分别为86.60、 89.89、 93.01、 95.35； 磁化矿浆、 磁化水和磁化油酸钠相对于未磁 化条件下， 萤石的回收率分别提高了 3.29、 6.41 和 8.75。 参 考 文 献 A尤卡尔.萤石浮选中捕收剂的吸附机理 ［J］ . 国外金属矿选 矿， 2003 （7） 20-23. 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