油酸钠体系下粗糙度对白云石可浮性的影响及其机理.pdf
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1、收稿日期:基金项目:国家自然科学基金资助项目()陕西省自然科学基础研究计划项目().作者简介:赵 旭()男辽宁锦州人东北大学硕士研究生 印万忠()男浙江临安人东北大学教授博士生导师.第卷第期 年 月东北 大 学 学 报(自 然 科 学 版)().:./.油酸钠体系下粗糙度对白云石可浮性的影响及其机理赵 旭 印万忠 姚 金 朱张磊(.东北大学 资源与土木工程学院 辽宁 沈阳 .西安科技大学 化学与化工学院 陕西 西安)摘 要:为研究表面物理性质对矿物可浮性的影响本文通过超声预处理获得两种具有不同表面粗糙度的白云石颗粒在油酸钠()体系下通过单矿物浮选试验考察了表面粗糙度对白云石浮选回收率的影响并借
2、助原子力显微镜()紫外分光光度计以及接触角测量仪探讨了表面粗糙度对矿物浮选行为的影响机理.结果表明:超声处理使得白云石颗粒表面具有更大的粗糙度值粗糙颗粒表面的活性位点(和 )含量高于光滑颗粒表面有助于 在矿物表面的吸附使其具有更强的疏水性和可浮性.关 键 词:白云石粗糙度浮选活性位点超声处理中图分类号:文献标志码:文章编号:()(.:.):.().().:泡沫浮选是一种利用矿物颗粒表面物理化学性质差异而将有用矿物和脉石矿物高效分离的方法.入料的表面性质是影响矿物可浮性的重要因素之一表面化学性质对矿物可浮性的影响引起了学者们的极大关注但是表面物理性质对矿物可浮性影响研究相对较少.然而经过不同破碎
3、磨矿设备处理以及超声波预处理的矿物颗粒表面微观形貌(如表面粗糙度)存在着较大的差异这直接影响着矿物表面的疏水性以及药剂的吸附特性进而影响浮游特性.因而表面粗糙度对矿物可浮性的影响研究具有重要的意义.等通过原子力显微镜()测量发现表面粗糙度影响着颗粒之间的微观作用力进而影响其可浮性.等发现超声处理增加了褐煤表面的裂纹和空腔有助于水化膜的 形成从而降低精矿产率.等揭示粗糙表面缩短了颗粒气泡附着时间提高了浮选回收率.等研究发现纳米尺度粗糙度的增大促进了水在亲水菱镁矿上的扩散增强了水 菱镁矿的黏结接触从而降低可浮性.等采用砂纸抛光打磨改变孔雀石表面粗糙度并发现表面越 粗 糙 天 然 孔 雀 石 越 亲
4、 水 与 油 酸 钠()作用后表面越疏水.上述文献主要从表面物理性质的角度出发研究了粗糙度对矿物可浮性的影响而对颗粒的表面微观形貌对表面化学性质的影响研究较少.本文采用超声处理来改变矿物表面粗糙度从矿物表面活性位点的角度出发探究表面粗糙度对表面化学性质的影响进而研究对润湿性和可浮性的影响.试验材料及方法 试验材料试验所用白云石矿样取自河北省曲阳县白云石的 射线衍()射结果如图 所示检测图谱与标准图谱吻合.此外矿物的化学组分分析结果如表 所示.经分析计算白云石质量分数为 .结合 射线衍射和化学组分分析结果可知选取的矿样纯度满足试验要求.选取纯度较高的白云石块矿用包有干净布料的铁锤进行人工破碎边破
5、碎边挑拣进行除杂经过泰勒标准筛筛分处理选择粒径为 的颗粒作为试验用矿样.再将白云石微细颗粒经过超声处理(粒级的白云石颗粒溶于 水中边搅拌边超声超声功率 超声时间 )以期获得具有不同表面粗糙度的矿物颗粒进行后续一系列试验过程.图 试样 图谱 试验所使用的药剂中 为化学纯盐酸()、氢氧化钠()为分析纯.试验以 为捕收剂以盐酸和氢氧化钠为 调整剂.整个试验用水为去离子水.试验方法 矿物浮选试验矿物浮选试验在 的 型挂槽式浮选机(主轴转速为 /)中进行每次试验取 白云石颗粒加入 去离子水调浆 后用 或 调节 调浆 并记录 再加入 进行 的调浆浮选.将泡沫产品烘干、称重、计算浮选回收率所有试验均在室温(
6、)下进行.表 白云石化学多元素分析(质量分数)()表面粗糙度表征本文用 公司的原子力显微镜来分析矿物颗粒的表面粗糙度.每次选取三到五个点进行测量测得的粗糙度值包括均方根粗糙度()和算术粗糙度():().()其中:是给定像素 的高度 是图像中像素的总数 是整个图像的平均高度.法通常用于分析粉末颗粒的比表面积.借助测得的比表面积可计算颗粒的表面粗糙度因子:.()式中:是表面粗糙度无量纲 是颗粒密度/是颗粒的平均直径是颗粒的比表面积/.样品 射线衍射分析使用 射线衍射分析仪确定样品中的物相仪器为荷兰/.公司/.将待测样品研磨后用玻璃片压实在 的工作条件下以 ()/的扫描速度在 的角度范围内对待测样品
7、进行扫描从而得到待测样品的 图谱使用软件将得到的数据与标准数据进行对比可以确定出待测样第 期 赵 旭等:油酸钠体系下粗糙度对白云石可浮性的影响及其机理 品的物相.分析扫描电子显微镜和能谱仪结合起来能够快速获得矿样表面的形貌和元素组成分析白云石表面活性吸附位点 和 的分布.将待测矿样置于导电胶上然后通过调整区域和放大倍率来观察样品的表面形貌同时结合能谱仪分析表面元素种类和含量每次选取 个粒子进行成像加速电压为 .分析 射线光电子能谱()分析主要用于表面元素的定性和定量分析对超声预处理前后的矿物表面元素相对含量进行测定.每次称取待测矿样 进行检测.工作电压 灯丝电流 并进行 次循环的信号累加步长
8、并以 结合能为能量标准进行荷电校正.捕收剂吸附量试验采用紫外分光光度计测定 吸光度 的特征吸收峰处于波长 的位置.测定 质量浓度为 /时的吸光度得到吸光度与 质量浓度的关系如图 所示经过拟合得到吸光度与 质量浓度的线性方程为()再采用剩余浓度法计算 吸附量.将 白云石样品和 水在烧杯中搅拌 .然后加入(或)获得所需 搅拌 后加入捕收剂 对白云石悬浮液进行搅拌 以达到 在白云石表面的吸附平衡.悬浮液经过滤和离心后获得的上清液用于测定残留 的浓度.因此在白云石表面的吸附量可以定义为().()其中:是单位质量矿物所吸附的 的量/是 的初始质量浓度/是吸附之后的残余 质量浓度/是溶液的体积 是矿物的质
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