白钨矿捕收剂作用机理

来源:网络  作者:网络转载   2019-10-14 阅读:362
   白钨矿常用的捕收剂分为4类:阴离子捕收剂、阳离子捕收剂、两性捕收剂和非极性捕收剂。阴离子捕收剂是最常用的捕收剂,研究方向从油酸、油酸钠、塔尔油、731、733等脂肪酸类捕收剂向磺酸类、膦酸类和螯合类捕收剂发展,由难溶于水捕收剂的向易溶、高选择性、高捕收性捕收剂发展。阳离子捕收剂主要是指胺类捕收剂,两性捕收剂即氨基酸类捕收剂。非极性捕收剂主要是用来做其它捕收剂辅助药剂,主要作用是调整泡沫性能,促进疏水团聚,提高捕收性。

张庆鹏等研究了不同结构脂肪酸类捕收剂对白钨矿的捕收性能。研究表明:不饱和脂肪酸不饱和程度越大,浮选效果越好;脂肪酸碳链碳原子数目在一定范围内时,其浮选白钨矿的效果随着碳原子数目的增加而加强;碳链异构的烃链不饱和脂肪酸比正构烃链的不饱和脂肪酸浮选白钨矿的效果要好些;当脂肪酸分子引入羟基时,浮选效果反而不如没有羟基的脂肪酸。不同碳原子数的饱和脂肪酸在白钨矿表面的吸附量由小到大依次:月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸;不同双键数目的不饱和脂肪酸在白钨矿表面的吸附量由小到大依次为:亚油酸、油酸、亚麻酸;碳链正构的脂肪酸一硬脂酸在白钨矿表面的吸附量比碳链异构的异硬脂酸的要小;但同样不含烃基的硬脂酸比含有羟基的脂肪酸蓖麻油酸在白钨矿表面的吸附量要大。

江庆梅研究了油酸钠、不同烃基的脂肪酸、油酸钠与不同烃基脂肪酸组合药剂对白钨矿、萤石方解石的捕收性能,并通过添加水玻璃,揭示抑制剂存在时,组合药剂对矿物捕收能力的差异。研究结果表明:油酸钠与不同烃基脂肪酸组合使用比单独使用效果好,捕收能力强。添加水玻璃抑制剂后,组合药剂对白钨矿与萤石方解石的可浮性差异显著。通过接触角测试结表明:不同烃基脂肪酸钠对矿物的接触角增加量不同,混合使用后白钨矿、萤石接触角增加量更大,添加水玻璃后,白钨矿的接触角变化不大,而萤石、方解石的接触角显著降低,增大了白钨矿与萤石、方解石的接触角差值。动电位测试结果表明,添加水玻璃后,组合捕收剂选择性的吸附在白钨矿表面而在萤石、方解石表面吸附较少。表面张力实验结果表明,同等pH值条件下,如果达到相同的回收率,组合药剂的用量比单一药剂的用量低。浮选溶液化学与热力学计算结果表明:油酸钠与白钨矿、萤石、方解石的作用机理相同,导致矿物之间难以分离;不同烃基脂肪酸钠与矿物晶格阳离子Ca2+离子发生反应的标准自由能存在差异,对矿物捕收能力存在差异。

杨耀辉研究了白钨矿浮选过程中脂肪酸类捕收剂的混合效应。电位滴定法测试吸附量结果表明:饱和脂肪酸在白钨矿表面吸附量的大小为:硬脂酸>棕榈酸>肉豆蔻酸>月桂酸;不饱和脂肪酸在白钨矿表面吸附量的大小为:亚麻酸>油酸>亚油酸;支链脂肪酸-异硬脂酸在白钨矿表面的吸附量较硬脂酸要大些;羟基脂肪酸在白钨矿表面的吸附量较硬脂酸的要小些。热力学与浮选溶液化学计算结果表明:不同结构的脂肪酸与含钙矿物晶格阳离子Ca2+离子发生反应的△G0(标准自由能)存在差异,这可能是其对矿物捕收能力存在差异的原因;不同结构的脂肪酸在中性或弱碱性介质中与白钨矿、萤石、方解石的作用机理基本相同;加入钙离子后,不同结构的脂肪酸生成脂肪酸钙的浓度存在着差异,这可能是其对矿物捕收能力存在差异的原因。

Feng Bo研究了采用油酸钠作为捕收剂、硅酸钠作为抑制剂从方解石中浮选分离白钨矿的浮选行为。结果表明油酸钠对白钨矿和方解石均有捕收能力,仅仅采用油酸钠不能实现白钨矿与方解石的浮选分离。抑制剂硅酸钠有选择性地作用在方解石表面,硅酸钠与草酸的最佳比例是3:1。硅酸钠作为抑制剂的使用可以实现白钨矿与方解石的分离。红外测试和动电位测量显示硅酸钠的预先吸附会干扰油酸钠在方解石表面的吸附而不会干扰其在白钨矿表面的吸附。

婷婷系统研究了单一和组合捕收剂对白钨矿、萤石和方解石的捕收能力,结果表明:在没有添加调整剂的情况下,油酸钠、731氧化石蜡皂和GYW对白钨矿、萤石、方解石的捕收能力相近,无法分离;油酸钠与731组合使用时对白钨矿、方解石的捕收能力强,对萤石捕收能力减弱;油酸钠与GYW组合对白钨矿、萤石、方解石捕收能力的差异不大;731和GYW组合的捕收顺序为萤石>方解石>白钨矿>石英;组合捕收剂对白钨矿的捕收能力强弱顺序为:油酸钠+731>油酸钠+GYW>731+GYW;组合捕收对萤石的捕收能力强弱顺序为:731+GYW>油酸钠+GYW>油酸钠+731;组合捕收剂对方解石的捕收能力强弱顺序为:油酸钠+731>油酸钠+GYW>731+GYW。单用和组合三种捕收剂对石英的捕收性能均较弱,说明石英与白钨矿浮选分离较容易。

胡红喜通过单矿物实验分别考察了油酸钠、731、733、TAB-3、TA-3五种脂肪酸类捕收剂对白钨与萤石、方解石及石英浮选行为的影响,捕收剂用量相同时,四种单矿物的可浮性从高到低的顺序是:萤石>方解石>白钨矿>石英。在高碱(pH=11.0)、高水玻璃用量体系中,采用新型白钨矿捕收剂TAB-3时,白钨矿与萤石,白钨矿与方解石的可浮性差异显著,TAB-3显示出较好的选择性捕收能力,有利于对白钨矿-萤石-方解石型白钨矿实现有效分离;低碱(pH=8.5)、低水玻璃用量体系中采用TAB-3时石英与白钨矿的可浮性差异较大,TAB-3显示出较好的选择性捕收能力,有利于对白钨矿-石英型的白钨矿实现有效分离。动电位和红外光谱结果表明:在白钨矿表面水玻璃以缔合烃基的形式吸附,TAB-3在白钨矿表面仍有较强的化学吸附;水玻璃在萤石表面以SiO32-和SiO32-形式、方解石以SiO32-的形式强烈吸附,TAB-3在萤石和方解石的吸附较弱,水玻璃在白钨矿、萤石和方解石表面吸附形式和吸附强度的不同使矿物之间的可浮性差异增大。

Zhiyong Gao研究用733和MES(脂肪酸钠酸甲酯磺酸盐)混合捕收剂从方解石、萤石中分离浮选白钨矿,733:MES的质量比为4:1时,具有更好的选择性。在给矿WO3品位仅为0.57%的条件下,获得了精矿中WO3品位65.76%,回收率66.04%的指标。Ca2+或者Mg2+的存在对混合捕收剂在白钨矿表面的吸附几乎没有影响,添加水玻璃抑制方解石和萤石,对混合捕收剂在白钨矿表面的吸附没有明显的作用。

ZL捕收剂是一种长碳羟酸皂化物的混合物,倪章元等人通过单矿物试验、动电位和红外光谱分析,研究了ZL捕收剂作用下白钨矿、萤石和方解石的浮选行为及ZL捕收剂与含钙矿物的作用机理,当硅酸钠用量较高时,ZL捕收剂可在pH=11.0的碱性条件下实现白钨矿与萤石、方解石的有效分离。动电位和红外光谱分析表明,ZL捕收剂化学吸附于白钨矿和方解石表面,而物理吸附于萤石表面。

李仕亮研究了阳离子捕收剂浮选分离白钨矿与含钙脉石矿物,研究表明:在碱性条件下,随烃链长度的增长,烷基伯胺盐对白钨矿、方解石和萤石三种含钙矿物的捕收能力减弱,即十二胺>十四胺>十八胺。在酸性条件下,白钨矿与方解石和萤石的可浮性差异较大,采用烷基伯胺盐作捕收剂,存在白钨矿与方解石和萤石分离的可能性,但药剂浓度不能太大。溶液化学分析表明,烷基伯胺盐在水溶液中存在离子分子解离平衡,当pH值升高到一定值后将产生胺分子沉淀;在一定浓度下,不同碳链烷基生成胺分子沉淀的pH值差别较大,随着烷基链碳原子数的增加,生成胺分子沉淀的pH值降低;胺离子和胺分子能形成离子分子缔合物,并且胺离子之间也能形成缔合物。季铵盐在整个pH条件下完全电离。矿物表面Zeta电位分析和吸附量测定表明,季铵盐与矿物表面的作用主要是静电作用,另外还有一些色散力、疏水及氢键作用所引起的吸附等。HLB值和CMC值计算结果表明,同系物中,随碳链长度的增长,CMC值和HLB值降低,药剂的疏水性增大,但溶解度降低,也影响其溶解分散性能。

杨帆等研究了二辛基二甲基化铵(DDAB)对白钨矿、方解石的浮选分离,试验表明,DDAB对白钨矿的回收率在pH值>6时几乎维持在100%,而对方解石的回收率则呈缓慢上升趋势。DDAB在pH=8~10可以实现白钨矿、方解石的有效分离。同时,与油酸的对比试验表明,DDAB对白钨矿的捕收能力及选择性均优于油酸。单矿物的红外光谱分析表明,DDAB与矿物之间主要存在物理作用。通过对DDAB分子结构的分析以及结合白钨矿、方解石在纯水中动电位与pH值关系和DDAB对白钨矿、方解石浮选分离的pH值范围,推断DDAB主要通过静电力与白钨矿表面作用。对DDAB与白钨矿的量子化学计算也直接证实这一推断。

Zhiyong Gao通过分子动力学模拟、动电位测量、原子力显微镜观测、接触角测量和浮选试验,研究了十二胺在白钨矿、方解石矿物表面的吸附行为。结果表明,十二胺在白钨矿和方解石表面的不同吸附行为主要归因于十二胺水溶液中的阳离子RNH3+,中性物质RNH2和由RNH3+与两种矿物表面释放出来的阴离子反应产生的复杂沉淀物也发挥着重要作用。在十二胺溶液中(1×10-4mol/L,pH7.5-8.0),大量十二胺中的RNH2通过N-Ca键和-NH2基团与矿物表面氧之间形成的氢键吸附在白钨矿和方解石表面。在正电荷的方解石表面,RNH3+通过静电吸附和氢键作用大量吸附在CO32-区域,这导致了方解石表面动电位的增加。在负电荷的白钨矿表面,大量的阳离子RNH3+可以很容易吸附在大量的WO42-区域,这导致了白钨矿表面动电位的显著增加。这些不同的吸附行为导致了十二胺在白钨矿表面形成单层覆盖,使白钨矿更好的疏水表面以及更高的浮选回收率。

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