浮選工藝中浮選藥劑吸附量的測(cè)定研究

賀金文，張藝馨，魏以和

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司煉鐵部，河北 唐山 063200）

浮選工藝在選礦行業(yè)最常見(jiàn)的工藝，浮選工藝使用的好壞直接關(guān)系到選礦廠的效率，而浮選主要靠浮選藥劑在浮選工藝中發(fā)揮作用，浮選藥劑的吸附量是體現(xiàn)藥劑是否發(fā)揮作用的標(biāo)志；常用的浮選藥劑包括起泡劑、調(diào)整劑、捕收劑、活化劑四大類(lèi)，通過(guò)藥劑的吸附發(fā)揮藥劑效果，捕收劑往往是吸附量做大，選擇性最強(qiáng)的藥劑，所以,研究捕收劑在浮選過(guò)程中的吸附現(xiàn)象,對(duì)探索浮選理論及指導(dǎo)浮選實(shí)踐均有重要意義[1]。

1 燃燒法測(cè)吸附量

基本原理是：在閉路裝置中，實(shí)驗(yàn)樣品上吸附的捕收劑經(jīng)管式電阻爐燃燒反應(yīng)后產(chǎn)生二氧化碳，CO2傳感器記錄閉路裝置CO2的濃度，待燃燒完全，CO2傳感器的讀數(shù)穩(wěn)定（不增加），根據(jù)（樣品燃燒完全時(shí)）測(cè)得的二氧化碳量推算出被吸附的捕收劑的量。

圖1 燃燒反應(yīng)原理圖

燃燒設(shè)備的使用方法：因本套儀器經(jīng)過(guò)多次改裝，（B、E是兩個(gè)高溫加熱爐，B、E兩個(gè)爐子里面各有一根1.5m長(zhǎng)的石英管，B爐子中的石英管用來(lái)放催化劑，E爐子中的石英管用來(lái)加熱燃燒礦物），所以該儀器的使用方法也要調(diào)整，試驗(yàn)前先將放礦樣的爐子E和放催化劑的爐子B加溫，待E爐升溫至400°，B爐升溫至600°。把待燃的礦樣放入E爐加溫的石英管內(nèi)（礦樣不進(jìn)入爐中）。開(kāi)始排氣：關(guān)閉G閥門(mén)、打開(kāi)A和F閥門(mén)，通氧氣（即用高純氧氣置換系統(tǒng)中的空氣等），待封閉容器體積中的CO2讀數(shù)在CO2傳感顯示器讀數(shù)為0時(shí)（計(jì)算機(jī)程序讀數(shù)在10以下）。排氣完畢后，再推動(dòng)E加溫的石英管，使礦樣進(jìn)入E爐中心位置加溫，開(kāi)啟空氣蠕動(dòng)泵D（80轉(zhuǎn)/分鐘），計(jì)算機(jī)記錄讀數(shù)，因?yàn)榈V樣是直接進(jìn)去400高溫E爐中的，所以礦樣完全燃燒和CO2氣體在封閉裝置中分散均勻只需要6到8分鐘時(shí)間，使計(jì)算機(jī)記錄讀數(shù)10分鐘（如無(wú)異常），可停止記錄，打開(kāi)E爐加熱的石英管，推動(dòng)石英管，冷卻礦樣（高溫，注意安全），待礦樣冷卻至60度以下，取出礦樣，將備好的下一份礦樣放入石英管中，排氣，燃燒，記錄。

2 測(cè)定捕收劑（油酸鈉）在白云石礦物表面的吸附量。

礦樣的制備：取3g白云石礦物溶于100ml水中，先用PH計(jì)監(jiān)控加酸或堿來(lái)調(diào)節(jié)礦漿PH到所需要的PH，再加入一定量配制好的捕收劑溶液，攪拌吸附2分鐘后，過(guò)濾、烘干。

定容燃燒流程：用高精度天平稱(chēng)取已烘干的吸附有捕收劑（油酸鈉）的礦樣1.000g，放入到已洗凈、烘干的瓷舟中。把該瓷舟放入封閉的高溫加熱爐中（石英管中），開(kāi)始排氣（即用高純氧氣置換系統(tǒng)中的空氣等）。排氣排到整個(gè)裝置檢測(cè)不出CO2為止。把待燃礦樣（在石英管中）推入爐中燃燒，待全部燃燒，產(chǎn)生的CO2在封閉的容器中分布均勻后（大概10分鐘），取出已燃的礦樣，準(zhǔn)備下次測(cè)試。

干凈瓷舟準(zhǔn)備：將已用過(guò)的瓷舟用蒸餾水清洗，清洗干凈后，先在烘箱中烘干，然后放入耐高溫的瓷碗中，把該瓷碗放到高溫焙燒爐中（600℃）燒2小時(shí)。取出冷卻到室溫。裝入干凈的塑料袋中備用。

在各種條件下測(cè)定捕收劑油酸鈉在白云石表面的吸附量。取3g白云石礦物溶于100ml水中，用硫酸溶液將礦漿pH調(diào)至5.5，加入捕收劑（油酸鈉）溶液（0.5 kg/t），攪拌2分鐘，過(guò)濾、烘干，用高精度天平稱(chēng)取已烘干的吸附有油酸鈉的礦樣0.5000g于烘干的瓷舟中，把裝有礦樣的瓷舟放入封閉的已排氣的高溫爐中燃燒，待礦樣全部燃燒，產(chǎn)生的CO2在封閉的容器中分布均勻后（大概10分鐘），取出已燃的礦樣進(jìn)行下一條件試驗(yàn)。用同樣的程序分別測(cè)定捕收劑用量為0.5kg/t，0.6kg/t，0.7kg/t，0.8kg/t，0.9kg/t時(shí)，油酸在白云石上的吸附量。各試驗(yàn)條件下測(cè)得的二氧化碳讀數(shù)示于圖1。

在相同的試驗(yàn)條件下，隨著捕收劑量的增加，白云石燃燒產(chǎn)生的CO2的量也隨著增加。說(shuō)明吸附到礦物上的捕收劑（油酸鈉）的量是逐漸增加的。這個(gè)結(jié)果與浮選試論結(jié)果（后述5）是吻合的。

2.1 酸性條件下油酸在白云石上的吸附量

在捕收劑（油酸鈉的量0.8kg/t）條件下，只改變礦漿ph，分別用硫酸溶液調(diào)節(jié)礦漿ph使其分別等于2；3；4；5；5.5；6；7，測(cè)定油酸的吸附量。為減少試驗(yàn)誤差，改放入瓷舟的礦樣量為1.0000g。各條件下測(cè)得的二氧化碳讀數(shù)示于圖2、圖3。

圖2 酸性條件下白云石上的吸附量

圖3 酸性條件白云石上的吸附量

通過(guò)試驗(yàn)和數(shù)據(jù)整理可以從圖表上看出：隨著ph的增大，礦樣燃燒產(chǎn)生的CO2也越來(lái)越多，說(shuō)明油酸在白云石上的吸附量越來(lái)越大，約在ph5.5時(shí)，達(dá)到最大值；再增大ph，燃燒出的CO2的量反而略微減少（吸附量變?。?。吸附量在整個(gè)酸性條件下隨pH增加有先增后減的趨勢(shì)。

2.2 堿性條件下油酸在白云石上的吸附量

用NaOH溶液調(diào)節(jié)礦漿ph。分別調(diào)至礦漿ph等于8；9；10；11。分別加入0.8kg/t油酸鈉。取1.0000g礦樣燒礦整理數(shù)據(jù)得到如下結(jié)果得到圖4。

圖4 堿性條件白云石的吸附量

圖5 堿性條件白云石的吸附量

參照酸性條件下的吸附量的測(cè)定結(jié)果，在堿性條件下吸附燃燒產(chǎn)生的CO2的含量沒(méi)酸性條件的產(chǎn)生的含量多。在ph=8時(shí)吸附量較低，在ph=9時(shí)吸附量最大，ph在9以后隨著ph的增加，吸附量越來(lái)越低。

考察不同堿對(duì)油酸吸附的影響，用NaCO3溶液調(diào)節(jié)礦漿ph。分別將調(diào)礦漿ph等于8；9；10；11。加入0.8kg/t油酸鈉。取1.0000g礦樣燒礦整理數(shù)據(jù)得到如下結(jié)果圖5。

用NaCO3溶液調(diào)節(jié)礦漿ph吸附量測(cè)定出來(lái)的結(jié)果與NaOH溶液調(diào)節(jié)ph的結(jié)果相差不大，都是在ph=9時(shí)，吸附量最大，ph在9以后隨著ph的增加，吸附量越來(lái)越低。在ph大于9吸附量測(cè)定結(jié)果浮選結(jié)果（后述）是吻合的。

3 捕收劑用量對(duì)白云石浮選的影響

本浮選實(shí)驗(yàn)采用100毫升浮選槽取3g干燥的礦樣倒入浮選槽中，加水至滿(mǎn)，開(kāi)啟浮選機(jī)，待礦樣分散均勻，調(diào)節(jié)礦漿PH（需要的PH），加入一定量的脂肪酸類(lèi)捕收劑（質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.25%油酸鈉溶液），攪拌2分鐘，充氣，刮泡，刮泡3分鐘，停止試驗(yàn)，關(guān)閉浮選機(jī)，將精礦過(guò)濾、烘干、稱(chēng)量.

用硫酸調(diào)節(jié)PH，調(diào)節(jié)PH=5.5附近時(shí)，改變捕收劑的量得到浮選結(jié)果與重量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著捕收劑用量的增加，浮選出精礦的質(zhì)量也隨之而增加。與吸附量測(cè)定實(shí)驗(yàn)的結(jié)果一致。當(dāng)捕收劑用量在1.2kg/t時(shí)，浮選出精礦的產(chǎn)率在90%以上。

如取捕收劑的用量為1或1.2kg/t，變化PH時(shí),在各PH下浮選所得的效果差別不是很明顯。所以取加捕收劑0.8kg/t時(shí)，用各種酸、堿性物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)礦漿PH，來(lái)觀察分析比較各PH下同等質(zhì)量捕收劑對(duì)浮選的影響。

表1 捕收劑用量的影響

3.1 在酸性條件下白云石的浮選效果

用硫酸和鹽酸作為PH調(diào)整劑調(diào)節(jié)礦漿PH，在捕收劑用量為0.8kg/t條件，測(cè)得各PH下精礦的浮選效果。

表2 酸性條件下白云石的浮選效果

實(shí)驗(yàn)表明：在酸性條件下，隨著ph的增加，浮選出的精礦越多，ph=5.5附近時(shí)，浮選效果最好，可以說(shuō)明在PH=5.5時(shí)，捕收劑的吸附效果最好,吸附量最大;當(dāng)ph大于5.5時(shí)，ph越大浮選效果越差;但是用鹽酸和硫酸調(diào)節(jié)礦漿PH值的浮選效果還是有差別的，試驗(yàn)結(jié)果表明硫酸調(diào)節(jié)PH的浮選效果比鹽酸要好。浮選實(shí)驗(yàn)結(jié)果和吸附量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是一致的。通過(guò)浮選實(shí)驗(yàn)和吸附量測(cè)定實(shí)驗(yàn)得到：在酸性條件下，白云石表面油酸吸附量越多，浮選效果越好，浮選出的精礦越多。

3.2 堿性條件下白云石浮選效果

在堿性條件下，分別用NaCO3和NaOH作為PH調(diào)整劑來(lái)調(diào)節(jié)PH值,得到如下圖的浮選結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在堿性條件下，隨著PH的增加，浮選出的精礦質(zhì)量逐漸減少，且最高值也比較低（浮選出精礦的產(chǎn)率在50%以下。），而在酸性條件下浮出的精礦比較多，在酸性PH=5.5附近時(shí)，浮選出精礦產(chǎn)率高達(dá)74.35，說(shuō)明白云石礦物易在酸性條件下浮選。在堿性條件下浮選效果沒(méi)有酸性條件下好。

4 結(jié)論

燃燒法測(cè)定捕收劑在礦物表面的吸附量是一種很好的測(cè)礦物表面吸附量的方法，該方法是通過(guò)將吸附有捕收劑的樣品在適當(dāng)?shù)臏囟认氯紵缓笫占a(chǎn)生的氣體中的二氧化碳的含量，從產(chǎn)生的二氧化碳的量推算出樣品吸附的捕收劑的含量。這種方法簡(jiǎn)單、易行，對(duì)浮選藥劑的吸附研究具有很重要的的價(jià)值。

通過(guò)浮選實(shí)驗(yàn)和燃燒法測(cè)吸附量的實(shí)驗(yàn)表明：脂肪酸類(lèi)捕收劑油酸鈉在白云石礦物表面的吸附量越大，浮選效果越好，浮出的精礦的量也越多。白云石礦物在PH（硫酸或鹽酸做PH調(diào)整劑）等于5.5時(shí)，吸附吸附量最大，浮選效果最好。在酸性和堿性條件下吸附量都浮選效果有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系。