抑制剂对红柱石与粉石英浮选分离效果研究

周海玲 刘永胜 梁爽

【摘 要】 文章以油酸钠作为捕收剂，研究了磷酸氢二钠、柠檬酸和硅酸钠等抑制剂对红柱石和粉石英浮选分离效果的影响。结果表明：以油酸钠为捕收剂时，最佳的浮选条件为油酸钠浓度为3.3×10-3mol/L，pH=8.5，磷酸氢二钠浓度为4.7×10-3mol/L，两种矿物的浮选回收率差可达到最大值，为47.86%。红外光谱分析表明，油酸钠对红柱石有物理、化学两种吸附，对粉石英仅有物理吸附，因而对红柱石捕收能力更强，抑制剂磷酸氢二钠对粉石英表面起解吸作用，能有效地分离抑制粉石英起浮，从而实现两者的分离。

【关键词】 红柱石;粉石英;油酸钠;抑制剂

【中图分类号】 TD923 【文献标识码】 A

【文章编号】 2096-4102（2020）01-0100-03 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

目前，粉石英的提纯方法有磁选、酸浸络合、浮选等方法，粉石英和红柱石都属于硅酸盐矿物，无磁性，硅氧四面体在粉石英中呈架状结构，而在红柱石中为岛状结构，二者在性质方面较为接近，因而浮选是红柱石与粉石英分离的唯一有效途径。已有采用阴离子捕收剂油酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠等进行二者的浮选分离。周海玲等研究表明：十六烷基三甲基溴化铵作为浮选剂时，硅酸盐矿物比铝硅矿物有更好的可浮性，无法实现彼此之间的浮选分离。檀杰等研究确定油酸钠的浓度为3.33×10-3mol/L，PH=8.5为两种矿物的最佳浮选条件。在此研究基础上，本文选取油酸钠进行浮选实验，并且采用高效的调整剂硅酸钠、柠檬酸、磷酸氢二钠来抑制硅酸盐矿物或活化铝硅矿物的浮选。

1试样及试验方法

测定红柱石和粉石英浮选回收率所使用的红柱石精矿来自河南省安阳市，其纯度为95.00%以上，粉石英精矿来自广西省，其纯度达到99.90%。所用油酸钠、柠檬酸、硅酸钠、磷酸氢二钠均为分析纯试剂。

1.1单矿物浮选试验

浮选试验是在XFG型挂槽浮选机上进行的，主轴转速为1860r/min。浮选试验时，每次称取2.0g矿物放入40ml浮选槽中，加入30ml一次蒸馏水，调浆1min后，加入一定浓度的捕收剂，搅拌3min，再用合适浓度的HCl或氨水溶液调节pH值，搅拌1min后开始浮选刮泡，浮选时间为5min。浮选结束后，将泡沫产品和槽内产品分别过滤、烘干、称重，以计算其浮选回收率。

1.2红外光谱测试

试样在FTIR-750型傅里叶变换红外光谱分析仪上测定，波数范围为400-4000cm-1。

2结果分析与讨论

2.1不同的抑制剂对矿物浮选回收率的影响

抑制剂对矿物的主要作用表现为：①在矿物表面形成亲水性化合物薄膜、离子吸附膜或亲水性胶粒;②解析矿物表面的捕收剂;③增加或减少矿物表面的捕收剂活性位;④改变矿浆的离子、分子组成等。

本文研究抑制剂（柠檬酸、硅酸钠、磷酸氢二钠）对单矿物浮选行为的影响，为硅酸盐矿物（粉石英）反浮选脱除红柱石的高效调整剂的选择及浮选工艺条件提供了理论依据。

图1给出了油酸钠作捕收剂，其浓度为3.3×10-3mol/L，pH=8.5时，抑制剂—柠檬酸浓度对矿物浮选回收率的影响。

由图1可知，随着柠檬酸浓度的增加，红柱石的浮选回收率变化不大，都大于60%;而粉石英的回收率却有一定程度的降低，由32.00%降低到15.77%。在实验的柠檬酸浓度范围内，当浓度为1.39×10-3mol/L时，红柱石与粉石英的浮选回收率差最大，为46.14%，可以有效地实现矿物的浮选分离。柠檬酸抑制粉石英的主要原理是促使吸附在石英表面的Fe3+和Al3+離子溶解，降低阴离子捕收剂油酸钠的吸附活性点，从而降低粉石英的浮选回收率。

图2给出了油酸钠作捕收剂，其浓度为3.3×10-3mol/L，pH=8.5时，抑制剂—硅酸钠浓度对矿物浮选回收率的影响。

由图2可知，随着硅酸钠浓度的增加，红柱石与粉石英的回收率基本呈下降的趋势。对粉石英而言，当硅酸钠浓度大于2.7×10-3mol/L时，其回收率基本保持不变。当硅酸钠浓度为2.7×10-3mol/L时，红柱石与粉石英的浮选回收率差最大，为42.94%。硅酸钠对红柱石的抑制效果更为明显，不利于红柱石与石英的浮选分离。

图2给出了油酸钠作捕收剂，其浓度为

3.3×10-3mol/L，pH=8.5时，抑制剂—磷酸氢二钠浓度对矿物浮选回收率的影响。

由图3可知，随着磷酸氢二钠浓度的增加，红柱石与粉石英的浮选回收率均有不同程度的降低。随着抑制剂浓度的增加，红柱石浮选回收率基本维持在60%以上;而粉石英的回收率下降较为明显。当抑制剂浓度为4.7×10-3mol/L时，这两种矿物的浮选回收率差最大，为47.86%。因此，选择油酸钠作捕收剂时，磷酸氢二钠也是红柱石与粉石英浮选时的一种良好的抑制剂，其最佳浓度为4.7×10-3mol/L。

有文献研究，CTAB作捕收剂时，无论是使用硅酸钠，还是磷酸氢二钠作为抑制剂，均不能实现红柱石与粉石英的浮选分离。综上所述，最佳浮选条件为油酸钠，浓度为3.3×10-3mol/L，pH为8.5，抑制剂选择磷酸氢二钠，浓度为4.7×10-3mol/L。

2.2浮选剂与硅酸盐矿物作用的红外光谱分析

2.2.1浮选剂与红柱石作用的红外光谱分析

图4中：（a）：红柱石;（b）：红柱石+油酸钠;（c）： 红柱石+油酸钠+柠檬酸;（d）：红柱石+油酸钠+磷酸氢二钠;（e）：红柱石+油酸钠+硅酸钠。

图4为红柱石以油酸钠为捕收剂，加入各种抑制剂作用的红外光谱。由图可知，红柱石在500～1100cm-1波段有强烈的吸收带，根据红柱石结构，900～1100cm-1段（927cm-1、1003cm-1）的吸收带应归于硅氧四面体的对称和非对称振动，在500～800cm-1宽度上的强烈吸收谱群（689cm-1、775cm-1）则可能是由于硅氧四面体变形振动和铝氧八面体振动所致。红柱石与油酸钠作用前后，红柱石本身的Si-O键伸缩振动（927cm-1、1003cm-1）和Al-O键伸缩振动的特征峰（689cm-1、775cm-1）发生了明显的变化，这说明油酸钠在红柱石表面发生了吸附，吸附方式为物理和化学吸附。选择柠檬酸、磷酸氢二钠和硅酸钠作为抑制剂后，红柱石的红外光谱图没有发生明显的变化，只是有些吸收峰的强度有一些变化，说明了柠檬酸、磷酸氢二钠、硅酸钠没有改变红柱石表面的吸附性质，仍然为物理与化学吸附。这也说明抑制剂对红柱石的抑制效果不明显，对红柱石的可浮性影响不大。这与研究抑制剂对红柱石浮选回收率影响的结果一致。

2.2.2浮选剂与粉石英作用的红外光谱分析

图5中（a）：粉石英;（b）：粉石英+油酸钠;（c）：粉石英+油酸钠+柠檬酸;（d）：粉石英+油酸钠+磷酸氢二钠;（e）：粉石英+油酸钠+硅酸钠

图5为粉石英与各种抑制剂作用前后的红外光谱图。由图可知，油酸钠在粉石英表面的吸附，导致图5中（b）与粉石英的红外光谱（694cm-1、776cm-1、1046cm-1）不一致;但以油酸钠为捕收剂，加入柠檬酸、磷酸氢二钠和硅酸钠抑制剂后，500～1100cm-1范围内的特征峰与粉石英原料的极为相近，基本没有变化。说明抑制剂的加入，对粉石英表面的活性具有很强的抑制作用，使油酸钠从粉石英表面脱除，因此油酸钠在粉石英表面的吸附为物理吸附。抑制剂的加入，在粉石英表面起解析作用，直接抑制粉石英的起浮，这与抑制剂对粉石英浮选回收率影响的结果一致。

3结论

（1）选择油酸钠作为捕收剂，研究不同抑制剂对红柱石与粉石英回收率的影响。结果表明，最佳浮选条件为油酸钠浓度为3.3×10-3mol/L，pH=8.5，磷酸氢二钠浓度为1.7×10-3mol/L时，两种矿物的浮选回收率差可达到最大值，为47.86%，能实现二者的分离。

（2）通过浮选产物的红外光谱分析，研究了用油酸钠作阴离子捕收剂与矿物的反浮选分离机理，确定油酸钠对红柱石有物理和化学吸附，对粉石英的作用为物理吸附，抑制剂磷酸氢二钠对粉石英表面起解吸作用，因此能有效分离抑制粉石英起浮，从而实现两者的分离。

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