选择性抑制剂BK501A在铝土矿反浮选脱硅中的应用.pdf

4 2 嘻色套震 选矿部分2 0 0 7 年第5 期 选择性抑制剂B K 5 0 1A 在铝土矿反浮选 脱硅中的应用 张云海1 ，魏德州2 ，曾克文1 ，任爱军1 ，郑桂兵1 ，刘水红1 ，田棒兰1 1 ．北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 4 4 ；2 ．东北大学，沈阳1 1 0 0 0 4 攘篓溪过浮透试虢、絮凝试验、动电位纛红羚跳谱溺定，详缫考察了捧裁麓B K 5 0 1 A 农一求硬锯着每裔岭石反浮 谯分离中的作用效果和机理。浮选试验表明，通过加大蓊量，一水硬镅石在广泛的p H 范围内被抑制，而对高岭石的可浮性 影响很小。机骤分析表明，药剂通过氢键岛一水硬铝石强烈作用，产嫩亲水性絮凝，从而使其被抑制。 关键词选择性；抑制剩；锯矿；反浮选 串鬻分类号墨捞2 3 。1 4交裁称谖码矗文毒编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 0 7 0 5 - 0 0 4 2 - - 0 4 氧化铝工业一方面是电解铝生产不可逾越的中了它的进一步推广，反浮选于是呼之欲出[ 2 ] 。本文便 闻过程，男一方面墩为越来越多的行业掇供原料。氧一日绕一求硬锪石的选择性抑制裁B K S 0 1 A ，腰开系 化铝工业的兴衰关系着经济建设诸多部门的发展。统的研究d ， 目前氧化铝绝大多数是从铝土矿中提取。中国铝士．．卟。。 矿镛量丰富，僵是硅商、锯硅毙低的特点使得氧化铝 工m 啦 工业生产成本高、产品质量差，同时富矿资源这些年1 ．1 矿物及试剂 消耗殆尽。为了氧化铝工业的健康、持续发展，对铝试验中使用的纯矿物一水硬铝石和高岭石由国 矿进行经济合理约脱硅成为当务之怠”。家菲金满矿资源综合利用工程技术研究中心提供。 “九五”期间北京矿冶研究总院、中南大学等六；’人工选取富矿块后，用白绸包裹锤头，手碎。然后经 家单位联合攻关，选矿一拜耳法获得重大突破，但藏 陶瓷圆盘粉碎机细磨，筛分取出一1 0 0 斗m 作浮选试 浮选受上浮量太、药裁残留、脱水困难等影噙，黢铡验矿样。矿样浆纯学分耩结果觅表l 。 表1矿物的化学成分分析结果／％ T a b1E l e m e n t so fm i n e r a l su s e di nt h ee x p e r i m e n t ∥％ 名称 A 1 2 0 3蘩铙T F e C a O M s oS i 0 2东分如瓶必烧失 一水硬铝看 8 0 ．5 63 ．1 10 ．3 40 ．0 2 50 ．0 3 40 ．4 1O ．2 1 0 ．0 1 20 ．0 1 11 4 ．8 8 高岭石3 8 ．9 20 ．3 40 ．2 90 ．1 10 ．0 2 64 5 ．3 00 ．7 40 ．0 4 90 。0 4 71 4 。5 6 表1 中的结栗表唠，一水硬铝石矿样中，A 1 2 0 ， 与烧失量相加合计9 5 ．4 4 ％，铝硅比大于1 9 6 ；高岭石 中A 1 2 0 3 、S i 0 2 、烧失摄合计达9 8 ，7 8 ％，杂质很少，两种 矿物均满足理论焉矿祥试验要求。B K S 0 1 A 为实验室 自行合成，使用时，将其在水浴中稍微加热，即成无色 透明液体。捕收剂Y C 为阳离子型复合药剂。 1 ．2 浮选试验 单矿物浮选试验在X F G 型挂槽式浮选机中进 行，浮选试验流程见图l 。 1 ．3 矿物} 电位测量与荭外光谱溅定 将矿物磨至一2 1 z m ，每次称取5 0 m g 晟于烧杯中， 加5 0 m L 蒸馏水。用H S 0 4 或N a O H 调p H 值，加入 调整剂，厢磁力搅拌器搅拌5 m i n 后在显微电泳系统 基金项目阑家科技部“十一五”科技支撑计划资助 编号2 0 0 6 B A B 0 2 A 0 7 l l 殳甍曼期2 0 0 7 - - 0 3 2 5 作者篱介强云海 1 9 7 2 - ，贯，内蒙古镛袜浩特市入，Z 程舜。 勰矿襻 3 0 瓣蒸淫承 3 m i n 调节p H 值 3 m i n 添加抑制剂 3 r a i n 添燕麓牧裁 4 m ／n 精矿尾矿 圈l 纯矿物浮选流程 F i g1 F l o t a t i o nf l o w s h e e to fp u r em i n e r a l s 中进行测量。 药裁及其与矿物作用前后的红外光谱在P e r k i n E l m e rS p e c t r u mO n e 孵一I RS p e c t r o m e t e r 红外光谱 万方数据 2 0 0 7 年第5 期张云海等选择性抑制剂B K 5 0 1 A 在铝土矿反浮选脱硅中的应用 4 3 仪上用漫反射法测定。测量时，取一1 0 斗m 的细粒矿 物用玛瑙研钵继续研磨2 h ，每次取2 m g ，与光谱纯 的K B r2 0 0 m g 混合均匀。然后加到压片专用的磨具 ’上加压，制片。 2 试验结果 p H 图2Y C 体系中矿物的浮游行为 F i g2 F l o a t a b i l i t yo ft w om i n e r a l sw h e nY C 4 ．0 x 1 0 - 4 m o l ／L a sc o l l e c t o r 1 一高岭石；2 一一水硬铝石 从图2 中可以看出，仅在酸性条件下，高岭石的 回收率高于一水硬铝石，而在工业上，实现起来需要 设备防腐，成本增加，经济上不合理。所以抑制剂的 选择成为反浮选脱硅的一个关键。 图3B K 5 0 1 A 用置对矿物回收率的影响 F i g3 E f f e c t so fc a u s t i cs t a r c hc o n c e n t r a t i o no n f l o t a t i o nr e c o v e r yo ft w oI n j n e r a l s Y C4 ．0 x 1 0 4 m o l ／L 1 { 秘令石；2 一一水硬铝石 从图3 中可以看出，不加B K 5 0 1 A 时，两种矿物 回收率相差近4 0 ％，加入B I C S 0 1 A 后，一水硬铝石随 着B K 5 0 1 A 浓度提高，回收率迅速下降，用量提高到 3 5 m s ／L 时，两种矿物的回收率开始相等，B K 5 0 1 A 浓 度提至6 0 m s ／L 时，一水硬铝石几乎不能形成泡沫 层，近于全部被抑制，而高岭石的回收率几乎没有任 p H 图4 矿物浮选回收率与p H 的关系’6 F i g4 E f f e c t so fp Ho nf l o t a t i o nr e c o v e r yo ft w o m i n e r a l s Y C4 ．0 x l O r 4m o l ／L ；B I C S 0 1 A6 0 m C L 1 一高岭石；2 一水硬铝石 何变化，B K S 0 1 A 显现出很好的选择性。 从图4 中看出，在广泛的p H 条件下，高岭石的 回收率都大于一水硬铝石。p H 6 时，二者回收率差距在 6 ∞移左右，为近中性条件下二者的分离提供了可能。 最终分选指标不脱泥，将一水硬铝石高岭 石 2 l 的人工混合矿反浮选，槽内产品回收率 A 1 2 0 3 7 5 ．5 9 ％，铝硅比1 0 ．6 l 。脱泥后，槽内产品回 收率 A 1 2 0 3 8 0 ．1 2 ％，铝硅比1 0 ．7 9 。 3 机理分析 3 ．1 药剂作用前后动电位分析 薹 蠢 p H 图5 高岭石的誊一电位与p H 值的关系 F i g 5 Z e t a - p o t e n t i a l o fk a o l i n i t ev e r s u s p H a t d i f f e r e n ts o l u t i o n s 1 一二次蒸馏水；2 - B K 5 0 1 A 从图5 中可以看出，p H 5 时，／J I AB K S 0 1 A 使得高岭石电位的绝对 值有所减小，但改变幅度不超过4 m V ，可见两者之间 的作用很弱，尤其是等电点改变极小。 万方数据 ’4 4 -有色金属 选矿部分 2 0 0 7 年第5 期 差 惹 脚 k I ．飞 飞心 2 ～～ p H 图6 一水硬铝石的‘一电位与p H 值的关系 F i g6Z e t a - - p o t e n t i a lo fd i a s p o r eV e r S U Sp H a td i f f e r e n t s o l u t i o n s l 一二次蒸馏水；2 - B K 5 0 1 A 从图6 中可以看出，在酸性条件下一水硬铝石 正电位降低，在碱性条件下却使负电位升高，即整个 p H 范围，B I C S 0 1 A 使一水硬铝石表面的电动电位绝 对值减小，二者之间存在某种不受电荷影响的力。一 水硬铝石的等电点由p H 6 ．4 漂移到p H 4 ．9 。 3 ．2 红外光谱分析 4 0 0 03 5 ∞3 0 0 0 2 5 0 02 0 0 01 5 0 01 0 0 05 0 0 波数／锄4 图7 高岭石的红外光谱 F i g7 I Rs p e c t r ao fk a o l i n i t e 在图7 中，波数为3 6 9 4 ．2 6 c m - 1 处是高岭石的内 羟基振动吸收峰。3 6 2 0 ．3 5 c m d 为外羟基振动吸收 峰，中频区11 0 0 一1 0 1 0 c m q 是S i O 键振动吸收区， 1 0 9 8 ．5 2 c m d 是单键吸收峰，1 0 3 3 ．7 c m ‘1 是S i O S i 的吸收峰，1 0 1 l c m 。1 是s i O 越中的S i O 键的吸收， 峰，低频区主要是灿一O 键的特征峰，波数9 4 0 c m - l 附近几个尖锐的峰是高岭石的特征峰3 - 6 1 。 比较图7 和图8 可以看出，与纯净高岭石相比， 4 0 0 0 3 5 0 03 0 0 02 5 0 02 0 0 01 5 0 0 l O o o 5 0 0 波棼r J c m - 1 图8 高岭石与B K 5 0 1 A 作用后的红外光谱 F i g8 I n f r a r e ds p e c t r ao fk a o l i n i t ew i t hc a u s t i cs t a r c h 与B K S 0 1 A 作用后，表面羟基在3 6 9 4 、3 6 2 0 、9 1 3 c m - 1 处发生微小偏移，结合动电位数据，可以断定，二者 之间只是微弱氢键作用。 3 5 0 03 0 0 02 5 0 02 0 0 01 5 0 01 0 0 0 波数，c Ⅱ一 图9 一水硬铝石的红外光谱图 F i g9 I n f r a r e ds p e c t r ao fd i a s p o r e 图9 中波数2 11 5 ．7 9 、1 9 8 4 ．6 6 c m 。1 是表面羟基 的伸缩振动吸收峰，1 0 7 2 ．7 0 、9 6 6 ．9 5 c m - - 是羟基的弯 曲振动吸收峰，m O 的振动伸缩峰在7 4 5 ．1 7 c m - 1 处蚓。 。 比较图9 和图1 0 可知，药剂作用后，一水硬铝 石羟基伸缩振动峰2 9 1 3 3 9 c m “ 1 移动到2 9 1 3 ．8 9 c m - t ， 2 11 5 ．7 9 c m 。1 移到了2 11 4 ．4 9 c m 。1 ，1 9 8 4 ．6 6 c m - 1 移到了 1 9 8 5 ．0 0 c m - 1 ，而内羟基弯曲振动1 0 7 2 ．7 0 c m 4 移到了 1 0 7 4 ．2 9 c m - 19 6 6 ．9 5 c m 4 移到了9 6 7 ．0 4c m ’1 ，说明发 生了多处氢键键合。而m O 振动峰几乎没有任何 变化。表明没有化学吸附的发生。 综上所述，B K 5 0 1 A 与两种矿物都产生氢键作 ￡}∞％鲐舛s∞勰嘶斟旺∞他％似记∞鳃“配∞ 万方数据 2 0 0 7 年第5 期张云海等选择性抑制剂B K 5 0 1 A 在铝土矿反浮选脱硅中的应用 4 5 4 0 0 0 3 5 0 03 0 0 02 5 0 02 0 0 0 1 5 0 01 0 0 05 0 0 浚数融∥ 图l O 一水硬锅石与B K 5 0 1 A 作用盾的红外光谱 F i g1 0 I n f r a r e ds p e c t r ao fd i a s p o r ew i t hc a u s t i c s t a r c h 用，但是与高岭石作用很弱，基本没有影响其浮选回 收率，而与一水硬铝石作用很强，产生强烈抑制。 3 ．3 一承硬铝石絮凝试验 抑制作用的产生是由于B K 5 0 1 A 与一水硬锅石 作用后，形成了亲水性絮凝，为此进行絮凝试验。矿 样敏，一次蒸馏永4 0 r a l ，搅拌l m i n 詹，加入适塞 B K 5 0 1 A ，搅拌速度调至最大。3 m i n 后停此。沉降1 5 8 ， 抽出8 5 ％的上部悬浮物，烘予称重。结果见图1 l 。 从黼ll 可以看出，B K 5 0 1 A 对一承硬铝石产生 强烈的絮凝作用，不加药时，悬浮物产率达5 4 ％， B K 5 0 1 A 鸯I I A5 m g ／L ，悬浮物产率降到3 ∞透≥占，药量 加大莼l O m b , 时，几乎使全部一水硬锯石沉降。 4 结论 1 ．以Y C 作捕收剂，B K 5 0 1 A 显现磁良好的选择 圈11B K 5 0 1 A 用量对一水硬铝磊分散性的影响 F i g11 E f f e c t so fc a u s t i cs t a r c hc o n c e n t r a t i o nO i lt h e d i s p e r s i t yo fd i a s p o r e 性，从丽为反浮选脱硅打下良好基础。 2 ．B K S 0 1 A 与一永硬铝石及高蛉石之闻主要通 过氮键作用，但是对前者作用更为强烈，并且形成亲 水性絮凝，从而实现抑制。 参考文献 【l 】寒弧串鼹矿壤 第二卷 【M 】。j 艺京滓} 学出舨社，1 9 9 9 ， 2 8 5 3 11 ． [ 2 ] 黄攀峰，张国范，冯其明．铝土矿浮选脱硅研究进展E J ] ． 矿产保护与拳j 用，2 0 0 3 1 5 0 - 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f l o c c u l a t i n ga p p e a r s ． K E YW O R D S s e l e c t i v i t y ；d e p r e s s a n t ；b a u x i t e ；r e v e r s e - f l o t a t i o n 万方数据