微细粒胶磷矿与白云石絮凝浮选分离机理研究

The research mainly focuses on the problem that the flotation separation is difficult between micro-grained collophane and dolomit.This paper prepares to study the behavior of dispersion-flocculation and flotation between micro-grained collophane and dolomit in different reagent systems, and discuss the functional mechanisms of solid-liquid interface and particles' interface.Settlement test is used to investigate the effect of dispersant, flocculating agent and minerals' dissoloved ions on the dispersion-flocculation behavior of micro-grained collophane and dolomite, also study the effect of collectors on the dispersion-flocculation behavior of homophase and hetercoagulation particles, and the influences of homophase and hetercoagulation particles on the flotation is studied as well. Pure mineral flotation is taken in studying the effect of collectors, regularors and minerals' dissoloved ions on the flotability of micro-grained collophane and dolomite. The interaction between collophane and dolomite particles in different reagent systems is discussed by the theoretical arithmetic according to the DLVO and EDLVO theory. The research also aims to discuss the mechanism of interaction between the minerals and flotation reagents with the methods of the calculation of solution chemistry, Zeta- potential, contact angle, adsorbing capacity, surface tension,IR spectroscopy and XPS. It will supply theoretical guidances for the separation by flocculation flotation between micro-grained collophane and dolomite.

主要针对微细粒胶磷矿与白云石难以有效浮选分离的问题，拟对微细粒胶磷矿与白云石在不同药剂体系中的分散凝聚和浮选行为进行研究，并对药剂与矿物作用机理及颗粒间界面作用机理进行探讨。通过沉降试验研究分散剂、絮凝剂和矿物溶解离子对微细粒胶磷矿与白云石分散凝聚行为的影响，同时研究捕收剂对两种矿物粗细粒同相颗粒和异相颗粒凝聚行为的影响，并考察两种矿物同相凝聚和异相凝聚对浮选的影响；通过单矿物浮选试验系统研究捕收剂、调整剂和矿物溶解离子对微细粒胶磷矿与白云石可浮性的影响；通过DLVO和EDLVO理论计算分析讨论微细粒胶磷矿和白云石在不同药剂体系中颗粒间的相互作用；通过浮选溶液化学计算，结合动电位、接触角、吸附量和表面张力测定、红外光谱和光电子能谱等手段研究浮选药剂与矿物作用机理，为微细粒胶磷矿与白云石絮凝浮选分离提供理论依据。

微细粒胶磷矿与白云石由于表面物理化学性质相似，浮选分离较困难。研究了胶磷矿与白云石晶体结构与表面性质，发现酸性条件下胶磷矿表面亲水而白云石仍然有一定疏水性。研究了分散剂和金属离子对体系分散稳定性的影响，表明两种矿物分散稳定性相似，碱性条件有利于矿物分散，分散剂的分散能力：磷酸盐＞硅酸盐＞碳酸盐，分散剂提高了颗粒间的静电斥力和水化斥力，其中水化斥力贡献更大，二价和三价金属离子会破坏体系稳定性。研究了阴离子聚丙烯酰胺类高分子絮凝剂Floc1011对矿物絮凝浮选的影响，表明微细粒胶磷矿和白云石均被强烈絮凝，浮选速度提高，但没有分离选择性。采用FBRM和PVM原位表征技术研究了脂肪酸捕收剂（油酸钠和GJBW）和煤油诱导下微细粒胶磷矿和白云石疏水聚团行为和机理，表明疏水聚团主要取决于颗粒的疏水性，适量的捕收剂浓度使胶磷矿和白云石疏水，形成聚团，而当捕收剂浓度过量时矿物亲水，聚团重新分散；酸性pH条件下胶磷矿亲水导致聚团分散，而白云石仍然疏水，而且由于zeta电位降低，静电斥力减小，聚团尺寸增大。疏水聚团的形成并不需要较强的搅拌速度和较长的搅拌时间，较强的搅拌速度会使疏水聚团产生一定程度的破坏，但当颗粒足够疏水时，这种破坏是可逆的，颗粒粒度越细越容易发生疏水聚团，乳化煤油主要起桥连作用，机械搅拌产生的微米级油滴比超声波乳化产生的纳米级油滴增大聚团尺寸更明显，显著提高了微细粒胶磷矿和白云石的浮选速度。研究了微细粒胶磷矿和白云石浮选行为和机理，表明微细粒磷灰石与白云石浮选速度较慢，药剂用量较大，但泡沫层丰富。随着油酸钠浓度逐渐增大到其临界胶束浓度，胶磷矿表面油酸钠吸附层由单分子层变为双分子层，使其表面润湿性由疏水变为亲水。碱性条件下油酸离子与表面晶格钙离子发生化学吸附，吸收峰在1552 cm-1，同时也存在油酸钙沉淀的物理吸附，吸收峰在1570 cm-1和1535 cm-1。酸性条件下复配脂肪酸捕收剂GJBW浮选胶磷矿和白云石能力均较弱，但分离选择性较强。酸性条件下胶磷矿自身溶解产生的H2PO4-是其浮选的主要抑制组分。酸性条件下白云石产生的CO2气泡有利于提高其反浮选脱除率，为了利用产生的CO2气泡，硫酸调浆时间应尽可能短，或者采用硫酸在捕收剂之后添加的加药方式。上述结果为微细粒胶磷矿与白云石絮凝浮选分离奠定了理论基础。