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高分子药剂对白钨矿中萤石和方解石的抑制性能及其机理研究

李有余  
【摘要】:高分子类抑制剂是浮选药剂研究领域的一个重要方向,一直受到国内外学者的重视。目前,高分子类抑制剂早已被广泛报道,比如非离子型高分子抑制剂单宁、糊精、阿拉伯胶等,阴离子高分子抑制剂羧甲基纤维素、古尔胶、聚丙烯酸钠等,然而高分子抑制剂的吸附机理十分复杂,因为高分子是由许多链状结构组成,在溶液中多少会有无规则卷曲现象,它的官能团类型、分子量分布、粘度、空间构型和离子型高分子的表面电荷密度等都会对吸附效果产生影响。针对我国矿石贫细杂的特点,某些特定的高分子药剂能够选择性抑制矸石矿物,使得高分子抑制剂在选矿领域拥有广阔的应用前景。论文以高分子抑制剂为研究对象,选取聚丙烯酸钠(PA-Na)、羧甲基纤维素(CMC)和聚丙烯酰胺(PAM)作为白钨矿、萤石和方解石浮选的选择性抑制剂。通过单矿物浮选试验,考察在捕收剂油酸钠体系下,矿浆pH、高分子抑制剂的种类及用量对白钨矿、萤石和方解石浮选性能的影响。然后考察搅拌时间及磷酸盐(六偏磷酸钠)添加对聚丙烯酸钠抑制性能的影响;通过人工混合矿验证聚丙烯酸钠及其与磷酸盐的混合药剂对白钨矿、萤石和方解石的选择性抑制效果;选用云南某白钨选厂的矿石进行常温浮选试验,进一步验证混合抑制剂(聚丙烯酸钠和磷酸盐)对白钨矿、萤石和方解石的分离效果的影响。借助接触角、动电位、吸附量、红外光谱等测试手段,考察聚丙烯酸钠及其与磷酸盐的混合抑制剂对白钨矿、萤石和方解石表面润湿性、表面动电位、油酸钠吸附量等的影响。单矿物浮选试验结果表明:油酸钠为捕收剂时,聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素和聚丙烯酰胺对萤石和方解石均有抑制作用,但只有聚丙烯酸钠对萤石和方解石具有一定的选择性抑制作用,但同时白钨矿的回收率也降到78%左右;试验进一步采用聚丙烯酸钠+磷酸盐为抑制剂,与单用PA-Na相比,PA-Na+磷酸盐对萤石和方解石具有更好的选择性抑制效果,PA-Na与磷酸盐混合比例为3:1时分离效果最佳。当pH为9、用量为25mg/L时,PA-Na+磷酸盐对白钨矿、萤石和方解石的分离效果最佳,三者的回收率分别为80.33%、43.67%和45.33%;金属离子Pb~(2+)、Ca~(2+)和Fe~(2+)对聚丙烯酸钠的抑制性能有不同的作用效果,其中Pb~(2+)的助抑效果强于Fe~(2+)和Ca~(2+)。搅拌时间对聚丙烯酸钠的抑制性能影响不大。混合药剂(PA-Na+磷酸盐)对白钨矿、萤石和方解石的分离效果优于单一药剂(PA-Na)。与单矿物浮选相比,人工混合矿浮选条件下白钨矿的回收率下降了10%左右,可能是方解石和萤石掺杂后,三种矿物表面的Ca组分在水介质中相互迁移,造成矿物表面性质相似,影响了白钨矿的可浮性。对云南某白钨矿进行实际矿物浮选试验,采用聚丙烯酸钠+磷酸盐为抑制剂,用量25g/t时,经过一粗五精三扫浮选开路流程,得到的浮选精矿指标为含WO_353.26%、回收率59.75%。说明聚丙烯酸钠+磷酸盐对白钨矿、萤石和方解石具有一定的选择性抑制效果。借助接触角、动电位、吸附量、红外光谱等检测手段,研究聚丙烯酸钠及其与磷酸盐的混合抑制剂对白钨矿、萤石和方解石的抑制机理研究。聚丙烯酸钠对白钨矿、萤石和方解石具有选择性抑制作用,可以改变矿物表面的润湿性、动电位以及影响油酸钠在矿物表面的吸附,相比PA-Na,混合抑制剂PA-Na+磷酸盐更大程度上降低了萤石和方解石的接触角,而对白钨矿的接触角影响较小,说明PA-Na+磷酸盐优于PA-Na。相比PA-Na,混合抑制剂PA-Na+磷酸盐的添加使得三种含钙矿物的表面电位负移更为明显,其偏移程度的强弱顺序为:萤石方解石白钨矿。与抑制剂PA-Na相比,PA-Na+磷酸盐明显降低了油酸钠在萤石和方解石表面的吸附,而白钨矿表面油酸钠的吸附量降幅较小。红外光谱图测试表明很可能是磷酸盐作为链转移剂添加到PA-Na中,通过可逆加成-断裂链转移聚合反应(RAFT)有效地缩短聚合物中链的长度,改变聚合物的分子量分布,进而增强了PA-Na对白钨矿、萤石和方解石的选择性。通过本文的研究,初步梳理出高分子抑制剂对三种含钙矿物的抑制机理,并为分析高分子抑制剂的实际应用和抑制机理提供一定的借鉴意义。


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