磨矿介质对长石和石英浮选行为的影响及机理分析.pdf

6 2 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第3 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 8 ．0 3 ．0 1 3 磨矿介质对长石和石英 浮选行为的影响及机理分析 呼振峰，孙传尧 北京矿冶研究总院矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京1 0 2 6 2 8 摘要研究了长石和石英在湿式磨矿条件下，分别选用十二胺和油酸钠作为捕收剂，锆球和铁球作为磨矿介 质时的浮选行为；并通过检测矿浆中典型金属离子浓度和矿物动电位，借助于矿物表面x 一射线光电子能谱 X P S 检 测，剖析磨矿介质对矿物浮选影响的机理。研究表明，采用十二胺作为捕收剂时，无论是铁球湿磨还是锆球湿磨，长石 的回收率都高于石英；采用油酸钠作为捕收剂时，锆球湿磨长石和石英均不浮，铁球湿磨长石和石英的可浮性存在一 定差异。矿浆中典型金属离子浓度、矿物动电位和矿物表面X P S 的检测结果表明，锆球湿磨长石和石英矿浆中金属 离子浓度高，不利于阴离子捕收剂浮选；铁球湿磨时，长石和石英零电点对应的p H 值比锆球湿磨高，在两种矿物表面 均检测出铁的羟基络合物，这不利于阳离子捕收剂浮选，而有利于阴离子捕收剂浮选。 关键词湿式磨矿；磨矿介质；石英；长石；浮选 中图分类号T D 9 2 3 ；T D 4 5 3文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 8 0 3 - 0 0 6 2 - 0 5 E f f e c ta n dM e c h a n i s mo fD i f f e r e n tG r i n d i n gM e d i u m so nt h e F l o t a t i o nB e h a v i o ro fF e l d s p a ra n dQ u a r t z H UZ h e n g f e n g ．S U NC h u a n y a o fS t a t eK e yL a b o r a t o r yo fM i n e r a fP r o c e s s i n gS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ， B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n gJ D 2 6 2 8 ，C h i n a A b s t r a c t T h i sp a p e rs t u d i e st h ef l o t a t i o nb e h a v i o ro fq u a r t za n df e l d s p a ra t w e tg r i n d i n gc o n d i t i o n s w i t h d i f f e r e n tg r i n d i n gm e d i u m s i r o nb a l la n dz i r c o nb a l l w h e nd o d e c y l a m i n ea n do l e a t ea r ec h o s e na st h ec o l l e c t o r r e s p e c t i v e l y ．T h em e c h a n i s mo ft h e s es y s t e m sw a ss y s t e m a t i c a l l yi l l u s t r a t e dt h r o u g hm e a s u r i n gt y p i c a lm e t a li o n s c o n c e n t r a t i o nb vI C P ．z e t ap o t e n t i a lo fp u r em i n e r a l sa n dm i c r os c a n n i n gb yX P S ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h e r e c o v e r i e so ff e l d s p a ra n dq u a r t zw i t hi r o nb a l la sg n n d i n gm e d i u ma r el o w e rt h a nt h o s eo fz i r c o na s9 6 n d i n g m e d i u m ．W h e no l e a t ei ss e l e c t e da st h ec o l l e c t o r ，l i t t l ef e l d s p a ra n dq u a r t zg o e st ot h ef r o t ha f t e rg r i n d i n gb yz i r c o n b a l l s ；h o w e v e r ，t h e r ei s ag r e a t e rd i f f e r e n c eb e t w e e nf e l d s p a ra n dq u a r t za f t e rg r i n d i n gb yi r o nb a l l s ．A n a l y z i n g r e s u i t sb yX P StI C Ptz e t ap o t e n t i a ls h o wt h a tg r o u n db yz i r c o nb a l l sp r o m o t et h es o l u t i o no fm e t a ，i o n si n t h e m i n e r a l s ．w h i c hh i n d e r st h ea d s o r p t i o no ft h ea n i o n i cc o l l e c t o r ；c o m p a r e dw i t hz i r c o nb a l l sa sg r i n d i n gm e d i u m ，t h e P Z Co ft h em i n e r a l sa p p e a rl o w e rt h a nt h o s eo ft h ei r o nb a l l sa sg r i n d i n gm e d i u m ．F u r t h e r m o r e ，i r o nh y d r o x y l c o m p i e xw a sd e t e c t e db yX P S ．w h i c hd e p r e s s e st h ef l o t a t i o n o ft h em i n e r a l si nc a t i o n i c c o l l e c t o rs y s t e m ，b u t a c t i v a t et h a t o ft h em i n e r a l si na n i o n i c c o l l e c t o rs y s t e m ． K e yw o r d s w e tg r i n d i n g ；g r i n d i n gm e d i u m ；q u a r t z ；f e l d s p a r ；f l o t a t i o n 长石和石英是地壳中常见的两种造岩矿物，也 是重要的工业原料，研究长石和石英的浮选分离具 有较强的理论和实际意义。磨矿对矿物的浮选有着 重要的意义，不仅为后续的选别作业提供合格的人 选物料，而且磨矿过程中发生的各类物理化学反应 都直接影响到矿物本身的表面性质和矿浆性质，从 而影响矿物浮选过程‘卜2 i 。 关于磨矿设备、磨矿方式 干磨与湿磨 和磨矿 基金项目国家金属矿产资源综合利用工程技术研究中心资助项目 2 0 0 9 F U l l 5 2 0 2 ；北京矿冶科技集团科研基金项目 J T K J l 8 2 1 箨莩昌羿；萼娶掣矗8 ． 赞舄鬻蒙端8 人- 0 ，4 博- 1 士1 1 9 7 4 ，教授级高级工程师，主要从事选矿工艺和药剂研究。 作者简介呼振峰． ，男，河南林州人，博士，教授级高级工程师，主要从事选矿工艺和药剂研究c 万方数据 2 0 1 8 年第3 期呼振峰等磨矿介质对长石和石英浮选行为的影响及机理分析 6 3 介质等不同磨矿因素对矿物浮选行为的影响，国内外 学者开展了大量研究工作。R E Y 和F O R M A N E K p l 早 在1 9 6 0 年就指出，瓷磨方铅矿的可浮性优于铁磨方 铅矿。C U L L I N A NVJ Mo 研究了三种不同介质磨矿时 方铅矿的浮选回收率，结论为铸铁介质 高铬铁介质 一1 l l ．＼＼＼．．／一 三 川 芝一5 ；I ’ - - - 一3 一⋯ 专一～} 一f l 一j ㈨} ‘H } ● 一1 IH l ’‘c l 11f ，I I l2ll ‘“} f ，} ；I I l 1 2 l | 、H f t [ p H 值 i ㈤铅球温孵 f h 】铁球濉孵 图3 磨矿介质对长石和石英动电位的影响 F i g ．3 T h ez e t ap o t e n t i a lo ft h em i n e r a l sw i t ht h ed i f f e r e n tg r i n d i n gm e d i a 表2不同磨矿介质条件下长石表面X P s 分析 T a b l e2T h er e s u l t so ft h ef e l d s p a rs u r f a c ea f t e rg r i n d i n gw i t hd i f f e r e n tg r i n d i n gm e d i ab yX P S 一一 表面原子百分含量／％主峰位／e V 兀素 锆球湿磨铁球湿磨原矿锆球湿磨铁球湿磨原矿 F e 2 p 0 ．6 11 ．3 30 ．6 27 2 3 ．7 47 1 0 ．6 5 7 2 3 ．9 0 A 1 2 p 8 ．2 38 ．4 98 ．7 17 3 ．9 47 4 ．0 7 7 3 ．9 9 K 2 p 7 ．1 06 ．7 77 ．0 92 9 2 ．9 22 9 2 ．9 82 9 3 ．0 2 N a l s 0 ．7 00 ．6 50 ．7 4l0 r 7 1 ．6 0l0 7 1 ．6 2l0 7 1 ．5 8 S i 2 p 2 4 ．4 82 3 ．7 72 4 ．2 6 1 0 2 ．3 31 0 2 ．4 11 0 2 ．3 2 O ls5 8 ．8 55 9 ．0 3 5 8 ．5 45 3 1 ．4 95 3 1 ．5 55 3 1 ．4 9 从表2 的检测结果可知，不同磨矿介质条件下， 长石表面钾、钠元素的相对含量差异较小；铁球湿磨 时，长石表面的铁原子百分含量最高，为1 ．3 3 ％；不 同磨矿因素下，锆球湿磨的F e 2 p 峰结合能分别为 表3 7 r a b l e3 7 2 3 ．7 4e V ，与原矿中F e 2 p 峰的结合能7 2 3 ．9e V 吻 合；铁球湿磨的F e 2 p 峰结合能为7 1 0 ．6 5e V ，同铁的 羟基络合物的结合能吻合，说明铁球湿磨后长石表 面有铁的羟基络合物存在。 不同磨矿介质条件下石英表面X P S 分析 T h er e s u l t so ft h eq u a r t zs u r f a c ea f t e rg r i n d i n gw i t hd i f f e r e n tg r i n d i n gm e d i ab yX P S 从表3 的检测结果可知，铁球湿磨和锆球湿磨 时，石英表面硅元素的相对含量有明显变化；铁球湿 磨石英表面，元素硅的含量减少；在铁球湿磨石英表 面检测到了铁元素的存在，由F e 2 p 谱图可知，F e 2 p 3 峰位的结合能值为7 1 1 ．1 5e V ，同F e O O H 的结合能 吻合，说明在石英表面有铁的羟基络合物生成。 油酸钠作捕收剂时，油酸钠与硅氧四面体通过 铁的羟基络合物连接，吸附于硅氧四面体表面，烷基 朝向水，形成疏水表面。石英因为是以硅氧四面体 为基本结构单元，所有暴露于水相的硅吸附质点基 本都被油酸钠覆盖；而长石除去硅吸附质点外，还有 大量铝离子暴露，油酸钠与其键合能力较弱；故浮选 矿浆中，石英表面疏水面积更大，更易被气泡黏附， 形成上浮。 通过X P S 检测结果分析，铁球湿磨时，长石和 石英矿物表面均检测出铁的羟基络合物，这进一步 说明，采用油酸钠作为捕收剂时，铁球湿磨长石和石 英的浮选回收率高于锆球湿磨。 万方数据 6 6 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第3 期 4结论 1 无论是铁球湿磨还是锆球湿磨，十二胺作捕 收剂时，长石的浮选回收率都高于石英；在低p H 值 条件下，长石和石英两种单矿物浮选回收率的差异 较大，推断在低p H 值条件下，长石和石英两种单矿 物分离效果较好。 2 锆球湿磨时，油酸钠作捕收剂，石英和长石 的浮游性都较差，两者之间不具备分离的条件；铁球 湿磨时，在p H 值7 左右，石英的可浮性优于长石， 长石和石英两种单矿物存在分离的可能性。 3 矿浆中典型金属离子浓度、矿物动电位和矿 物表面X P S 的检测结果表明，锆球湿磨长石和石英 矿浆中典型金属离子浓度较高，不利于阴离子捕收 剂浮选；铁球湿磨长石和石英零电点对应的p H 值 比锆球湿磨高；铁球湿磨长石和石英表面均检测出 铁的羟基络合物，这不利于阳离子捕收剂浮选，而有 利于阴离子捕收剂浮选。 4 铁球和锆球作为磨矿介质时，长石和石英的 浮选特性有一定差异，可考虑进一步改善其它工艺 条件，增大长石和石英两者之间的浮游性差异，进而 实现长石和石英的分离。 参考文献 [ 1 ] 王淀佐．浮选理论的新进展[ M ] ．北京科学出版 社。1 9 9 2 ． [ 2 ] F U E R S T E N A UDW ．T h eF r o t h F l o t a t i o nC e n t u r y [ c ] ． P a r e k hBKa n dM i l l e rJD E d i t o r ，A d v a n c e si nF l o t a t i o n T e c h n o l o g y ，D e n v e r S M E ，1 9 9 9 ，1 2 9 1 4 5 ． [ 3 ] R E YM ，F O R M A N E KV ．S o m ef a c t o r sa f f e c t i n gs e l e c t i v i t yi n t h ed i f f e r e n t i a lf l o t a t i o no fl e a d z i n co r e s ，p a r t i c u l a r l yi nt h e p r e s e n c eo fo x i d i s e dl e a dm i n e r a l s [ C ] ．P r o c ．I n t ．M i n e r ． P r o c e s s ．C o n g r ．I n s t i t u t i o n o f M i n i n ga n dM e t a l l u r g y ， L o n d o n 1 9 6 0 ．3 4 3 3 5 2 ． [ 4 ] C U L L I N A NVJ ，G R A N OSR ，G R E E TCJ ，e ta 1 ． I n v e s t i g a t i n gf i n eg a l e n a r e c o v e r yp r o b l e m s i nt h el e a d c i r c u i to fM o u n tI s aM i n e sl e a d ／z i n cC o n c e n t r a t o rP a r t1 G r i n d i n gM e d i aE f f e c t s [ J ] ．M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ，1 9 9 9 ， 1 2 2 1 4 7 1 6 3 ． 『5 ] F O R S S B E R GE ，S U N D B E R GS ，Z H A IHX ．I n f l u e n c eo f D i f f e r e n tG r i n d i n gM e t h o d so n F l o a t a b i l i t y [ J ] ．M i n e r ． P r o c e s s ．，1 9 8 8 ，2 2 1 8 3 1 9 2 ． [ 6 ] S U B R A H M A N Y A MTV ，F O R S S B E R GKSE ．G r i n d i n ga n d F l o t a t i o nP u l pC h e m i s t r yo faL o wG r a d eC o p p e rO r e [ J ] ． M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ，1 9 9 5 ，8 8 9 1 3 - 9 2 1 ． [ 7 ] Y U A NXM ，P A L S S O NBl ，F O R S S B E R GKSE ．F l o t a t i o n o faC o m p l e x S u l p h i d e O r eI I ．I n f l u e n c eo f G r i n d i n g E n v i r o n m e n t so nC u ／F eS u l p h i d e S e l e c t i v i t y a n d P u l p C h e m i s t r y [ J ] ．I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a lo fM i n e r a lP r o c e s s i n g ， 1 9 9 6 ，4 6 1 8 1 2 0 4 ． [ 8 ] P E N GY ，G R A N OS ，F O R N A S I E R OD ，e ta 1 ．C o n t r o lo f g r i n d i n gc o n d i t i o n s i nt h ef l o t a t i o n o f g a l e n a a n di t s s e p a r a t i o nf r o mp y r i t e [ J ] ．I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a lo fM i n e r a l P r o c e s s i n g ，2 0 0 3 ，7 0 1 - 4 6 7 8 2 ． [ 9 ] P E N GY ，G R A N OS ，R A L S T O NJ ，e ta 1 ．T o w a r d sp r e d i c t i o n o fo x i d a t i o n d u r i n g g r i n d i n g I ．G a l e n af l o t a t i o n [ J ] ． M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ，2 0 0 2 ，15 7 4 9 3 - 4 9 8 ． [ 1 0 ] H U A N GG ，G R A N OS ，S K I N N E RW ．G a l v a n i ci n t e r a c t i o n b e t w e e ng r i n d i n gm e d i aa n da r s e n o p y r i t ea n di t se f f e c to n f l o t a t i o n p a r t I I ．E f f e c to fg r i n d i n go nf l o t a t i o n [ J ] ． I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a lo fM i n e r a lP r o c e s s i n g ，2 0 0 6 ，7 8 3 1 9 8 ．2 1 3 ． [ 1 1 ] 宋振国，孙传尧．磨矿介质对十二胺浮选方解石的影 响[ J ] ．金属矿山，2 0 0 9 2 9 1 9 3 ． 万方数据