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    菱鎂礦及其脈石礦物浮選化學研究進展

    所屬分類:經濟論文 閱讀次 時間:2022-03-09 10:51

    本文摘要:摘要:菱鎂礦是我國優勢礦產資源,常與白云石、方解石、綠泥石、滑石和石英等脈石礦物緊密伴生。礦物晶體結構、表面性質和溶液化學特性決定了菱鎂礦浮選難度,同時,礦物分選效率還與浮選藥劑性能密切相關。本文綜述了菱鎂礦及其伴生脈石礦物晶體各向異性與表面性質,

      摘要:菱鎂礦是我國優勢礦產資源,常與白云石、方解石、綠泥石、滑石和石英等脈石礦物緊密伴生。礦物晶體結構、表面性質和溶液化學特性決定了菱鎂礦浮選難度,同時,礦物分選效率還與浮選藥劑性能密切相關。本文綜述了菱鎂礦及其伴生脈石礦物晶體各向異性與表面性質,總結歸納了高效浮選藥劑設計合成、篩選、組合用藥和構效關系,溶液化學因素(難免金屬離子和礦物交互作用)對礦物表面性質和藥劑遷移吸附的影響,以及表面粗糙度與礦物浮選行為的關系。初步明確了菱鎂礦浮選化學研究現狀以及發展趨勢,為菱鎂礦高效分選提供理論依據與參考。

      關鍵詞:菱鎂礦;浮選化學;表面性質;晶體化學;溶液化學;浮選藥劑

    礦物礦石

      菱鎂礦是金屬鎂的重要來源,也是耐火材料的重要天然礦物原料,在建材、化工、農牧業、造紙、環保等行業中有廣泛用途[1,2]。菱鎂礦是我國優勢礦產資源,但隨著礦產資源開采利用,礦石中菱鎂礦品位越來越低,亟需通過選礦技術提高菱鎂礦精礦品質。

      菱鎂礦主要由含Mg熱液交代白云石及超基性巖而成,也有沉積成因者[3]。脈石礦物種類和性質決定了菱鎂礦分選工藝及難度,綜合實際礦石工藝礦物學研究發現,菱鎂礦礦石主要脈石礦物包括白云石、方解石等碳酸鹽礦物,以及滑石、綠泥石、石英等含硅礦物。

      浮選是菱鎂礦提質降雜的重要途徑,常以胺類捕收劑反浮選脫硅,然后以脂肪酸類捕收劑正浮選除鈣。目前,菱鎂礦浮選脫硅研究已相對比較成熟,而工業生產中鈣鎂碳酸鹽脈石礦物(白云石、方解石)分離仍存在技術難題,其主要原因是菱鎂礦與白云石、方解石的晶體結構、表面性質和浮選行為相近,且受到礦物交互影響、難免離子和藥劑性能的影響。浮選本質是界面化學作用,其關鍵是浮選藥劑在礦物表面選擇性吸附,取決于礦物表面性質與浮選藥劑結構的適配關系10。

      同時,礦物表面性質和藥劑吸附遷移規律還受到溶液化學環境的影響,如礦漿pH值影響藥劑組分分布、礦物表面電性和活性位點反應性,溶液中金屬離子改變藥劑存在形態或增加礦物表面活性位點數目、親水疏水性,以及礦物溶解引起礦物表面轉化等。值得注意的是,礦物表面親水疏水性還與粗糙度[1、顆粒形貌等因素相關,對礦物浮選行為的影響同樣不容忽視。

      因此,菱鎂礦浮選技術進步依賴于對礦物表面性質、藥劑構效關系和溶液化學性質等諸多因素的深入認識。近年來,選礦工作者深入研究了菱鎂礦浮選化學,并取得了大量研究成果。本文從礦物晶體化學、浮選藥劑、浮選溶液化學和磨礦因素等方面總結歸納了菱鎂礦浮選理論和技術的研究成果,為菱鎂礦高效分選研究提供理論依據。

      1菱鎂礦與脈石礦物的晶體化學特征及其表面特性研究

      礦物表面化學組成、化學鍵、表面電性、表面極性、表面積和表面位點空間結構等表面性質差異是實現藥劑選擇性吸附的理論依據[1。浮選中菱鎂礦及其脈石礦物表面主要產生于碎磨過程,受控于磨礦介質、溶液化學環境、外加藥劑等外部因素,然而,決定礦物表面性質的內在主導因素是其晶體化學特征。

      1.1含硅礦物晶體化學特征與表面特性研究

      滑石(Mg[Si10](OH)和綠泥石((Mg,Fe2+,Fe3+,Al)[(Si,Al)](OH)是菱鎂礦最常見的層狀含鎂硅酸鹽礦物;堑湫偷摹眯蛯訝罟杷猁}礦物,Mg、Si配位數分別為和,有兩種配位數,其中與Mg相連的配位數為,層間配位數為。滑石晶體中硅氧四面體連接成層,由一層氫氧鎂石連接,層間通過范德華作用力相連,因此滑石硬度低易泥化,容易在有用礦物表面發生礦泥罩蓋[1。

      (001)面和(010)面是滑石常見暴露面[1。滑石沿(001)方向解理時無化學鍵斷裂,因此(001)面化學活性低,主要通過靜電或氫鍵作用吸附浮選藥劑;(010)面存在Si、Mg斷裂鍵,為極性親水性表面,化學活性較高,能夠與浮選藥劑發生化學作用[1。

      滑石(010)端面和(001)底面原子種類、配位數差異決定了滑石表面性質具有各向異性。研究表明,水介質中滑石等電點pH=2~3.5[1,其中底面帶永久負電荷,端面電荷則與礦漿pH值密切相關[1。(001)面疏水性明顯強于(010)面,但前者面積占比大[1,1,因此滑石具有天然可浮性。綠泥石與滑石結構、工業用途相似[1,但綠泥石晶格中存在多種類質同象置換,層間域為水鎂石片,上下結構單元層鍵力強于滑石。

      綠泥石沿(001)方向完全解理,等電點pH約3~6[1,1,19。與滑石類似,綠泥石底面和端面電位也各向異性,其中,綠泥石底面等電點pH<5.6,端面等電點pH=8.5[20]。SILVESTER等[19]認為綠泥石底面恒帶負電,與pH值無關,端面電荷則取決于礦漿pH值,且綠泥石顆粒整體電性取決于端面底面比值、礦漿pH值和離子特性吸附等[13]。

      研究者對綠泥石表面性質進行了報道,FORNASIERO等[21]認為綠泥石表面天然親水,浮選過程中借助夾帶、與硫化礦呈包裹體或金屬離子活化等方式進入浮選精礦;馮博、付亞峰[22,23則認為綠泥石具有天然可浮性,僅在起泡劑MIBC作用下回收率就能達到50左右,且浮選回收率隨粒度降低而增加。而十二胺體系中不同粒級綠泥石回收率大小順序為中間粒級(44+37μm)細粒級(37μm)粗粒級(74+44μm)[24],與十二胺對綠泥石(100)面和(001)面潤濕性調控能力不同相關。由此可見,研究者建立了綠泥石表面性質與浮選行為的關系,為綠泥石浮選機制與調控研究提供了理論指導。

      石英(SiO是菱鎂礦最常見的含硅脈石礦物,結構相對簡單。碎磨過程中石英晶體中Si鍵會發生斷裂,表面不含金屬位點。石英等電點pH=2~3左右,為親水性礦物,以陽離子捕收劑或者金屬離子活化后以陰離子捕收劑回收。石英無解理面,理論研究中常選取(101)、(100)、(001)面分析石英的表面性質和反應活性[2530]。石英解理斷裂后表面存在>Si和>Si兩種不同性質位點,水溶液會分別吸附OH或形成>SiOH,并在不同礦漿pH值條件下形成>Si、>SiOH位點,不存在>Si位點。

      1.2菱鎂礦與鈣鎂碳酸鹽脈石礦物晶體化學特征與表面性質

      菱鎂礦(MgCO、白云石(Ca,Mg[CO和方解石(CaCO均為島狀碳酸鹽礦物,晶體結構相近,表面性質差異主要體現在Ca、Mg位點密度。礦物不同晶面上活性位點密度、斷裂鍵性質、空間構型以及相鄰配位原子性質等有所不同,因此礦物表面性質差異還與顆粒晶面暴露比相關。

      理論研究中常選取解理面研究礦物表面性質差異和浮選機制,解理面的選取是微觀上正確認識礦物表面性質、構建礦物表面結構模型的關鍵,也是決定分子模擬結果的準確性與合理性的重要環節[31,32];谙到y的斷裂鍵密度、表面能計算和儀器檢測,研究者確定了(104)面是方解石最穩定表面[3335]。然而,菱鎂礦與白云石解理面的報道存在差異,且同一晶面結構模型也有時不同。

      例如,[36,37]、UN[38]、程龍[39]、韓聰[40]等以菱鎂礦(101)面、白云石(101)面研究礦物表面性質或藥劑吸附機制;ANG[41]、ZIZI[42]、付博[43]、AI[44]、ANG[45]以菱鎂礦(104)和白云石(104)面研究礦物表面反應性機制,而張多陽[46]通過密度泛函理論計算得出菱鎂礦(104)面、白云石(110)面是兩種礦物常見解理面;此外,TITILOYE認為(100)和(110)是白云石最穩定晶面[46],吳貴葉[47]、馬飛[48]認為菱鎂礦(211)面為完全解理面。上述不同晶面結構模型如圖所示,圖中不同晶面上斷裂鍵數目、空間結構以及活性位點密度均不相同,其反應活性和藥劑吸附機制也會存在差異,由此可見,菱鎂礦和白云石表面性質差異與晶體結構的關系還有待完善。

      礦物往往沿平行于面網層間距大、電性中和、同號離子組成的相鄰面網以及較強化學鍵連接的面網方向解理。能量最低原理、格里菲斯斷裂理論和晶體生長機制表明表面能越低的晶面越穩定,越容易成為常見暴露面。高志勇等[4951]提出了斷裂鍵密度定量預測表面能、解理性質和表面反應性。因此,針對菱鎂礦和白云石解理面選取上存在的差異,有必要綜合運用礦物解理規律、斷裂鍵密度、表面能、儀器檢測等多種方法,從理論的角度確定菱鎂礦和白云石常見解理面及其構型,建立礦物浮選行為與表面性質和晶體結構的關聯,為浮選機制研究和適配藥劑精準設計、篩選提供理論依據。

      2菱鎂礦及其脈石礦物浮選藥劑研究進展

      菱鎂礦與脈石礦物(白云石、方解石、綠泥石、滑石、石英)浮選分離藥劑分為捕收劑和調整劑(如礦漿pH調整劑,抑制劑)。目前,菱鎂礦浮選藥劑研究的主要任務是提高礦物分選選擇性,包括篩選、設計合成新型浮選藥劑以及組合用藥。

      2.1菱鎂礦與脈石礦物分選捕收劑

      菱鎂礦礦石浮選捕收劑分為陽離子型捕收劑和陰離子型捕收劑。其中,陽離子型捕收劑研究集中于菱鎂礦與石英反浮選分離,陰離子型捕收劑研究則集中于鈣鎂碳酸鹽礦物正浮選分離。含鈣礦物[5558]、鋁土礦[5961]和石英[62,63]浮選研究表明,陽離子型捕收劑取代基結構與捕收性和選擇性密切相關,引入不同種類和數量的取代基是提高陽離子型捕收劑性能的重要途徑。

      對于菱鎂礦浮選,IU等[36,63,64]以不同基團取代十二胺極性基中的,研制了新型捕收劑BHDA(C1225N(CHCHOH)、NCDA(C1225N(CHCHOHCHCl)和DIPA(C1225NH(CH(OH)CH)),試驗發現這些藥劑對石英的捕收能力強于菱鎂礦和白云石,選擇性優于十二胺如圖和,為菱鎂礦反浮選脫硅提供了條件。綜合文獻[366364]可發現,BHDA、NCDA和DIPA對石英和菱鎂礦、白云石的選擇性強弱順序為:BHDA≈NCDA>DIPA,可能與極性取代基數目相關。

      機理研究認為,新型陽離子捕收劑在石英、白云石和菱鎂礦表面吸附性差異是由靜電和氫鍵引起的,且受氫鍵影響更大。(以BHDA為例),石英表面負電性強且含大量位點,通過靜電和氫鍵作用吸附捕收劑;菱鎂礦和白云石表面負電性較弱,主要通過表面CO位點與捕收劑發生有限的靜電作用。新型捕收劑電負性較弱且空間位阻較強,因此對石英的捕收能力強于菱鎂礦、白云石。此外,醚胺類陽離子捕收劑也可用于菱鎂礦反浮選[65],研究發現醚胺類捕收劑在菱鎂礦反浮選脫硅中的性能優于十二胺[66]。

      陽離子型捕收劑與其它藥劑組合使用在菱鎂礦與白云石浮選中也有所報道。HANG[8和AN[8研究發現一元醇和十二胺(DDA)組合使用可改善菱鎂礦與白云石的分選效果。

      機理分析表明,添加一元醇促進了DDA在礦物表面吸附,降低了DDA用量以及藥劑與礦物表面的距離,此外,醇與DDA共吸附還壓縮了水化層和稀釋了水化層中的水濃度。藥劑分子構效關系研究表明,長碳鏈和異構醇改善菱鎂礦和白云石的浮選效果更佳。新型捕收劑和組合藥劑豐富了菱鎂礦浮選調控體系,研究者構建了水分子體系中捕收劑與鈣鎂碳酸鹽礦物作用的分子動力學模型,為微觀層次認識浮選藥劑作用機制提供了條件。

      然而,水溶液中礦物表面性質(如水化膜結構、活性位點羥基化轉變)對藥劑吸附的影響報道較少,此外,菱鎂礦浮選捕收劑研究相對孤立,缺少系統的構效關系研究,捕收劑結構演變對性能的影響規律認識還不完善,因此,礦物表面性質—藥劑分子結構—性能關系將是菱鎂礦浮選捕收劑研究的一個重要內容。

      2.2菱鎂礦與脈石礦物分選抑制劑

      滑石、綠泥石具有一定天然可浮性,抑制劑包括水玻璃、硅酸鈉、六偏磷酸鈉、氟硅酸鈉、CMC和淀粉等13。有研究指出[8,高分子抑制劑(如淀粉)對綠泥石起抑制和絮凝雙重作用,能夠完全抑制綠泥石,而水玻璃則起分散和抑制作用,不能完全抑制綠泥石。總體而言,綠泥石和硫化礦分離抑制劑的研究相對較多,關于菱鎂礦和綠泥石分選藥劑的報道相對較少。

      毛鉅凡4]對比了羧甲基纖維素(CMC)、水玻璃和六偏磷酸鈉對菱鎂礦與白云石浮選行為的影響,發現六偏磷酸鈉對菱鎂礦的抑制作用強于白云石,CM對菱鎂礦與白云石均有抑制作用,不能使兩種礦物分離,水玻璃對兩種礦物的選擇性抑制作用不明顯(也有報道十六烷基磷酸酯為捕收劑時硅酸鈉可用于菱鎂礦與白云石分離[9)。然而,硫酸鋅鹽化的水玻璃或酸化水玻璃對白云石有抑制作用84,94,96],且pH8.8~10.8時硫酸鋅改性水玻璃能夠活化菱鎂礦,與六偏磷酸鈉組合使用可實現菱鎂礦與白云石混合礦分離。

      3溶液中難免金屬離子對菱鎂礦及其脈石礦物浮選的影響

      由于磨礦、水質、礦物溶解和外加浮選藥劑等因素,菱鎂礦浮選礦漿中存在Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等金屬離子。金屬離子在礦物表面的吸附規律受控于自身性質(價態、半徑、濃度)、礦物基因特性、礦漿pH值、礦漿電位和浮選藥劑等多種因素,在礦物表面的吸附機制分為羥基絡合物或氫氧化物沉淀吸附、表面化學反應新生新物質和晶格取代[100]。

      金屬離子對石英浮選的影響規律及作用機理已有系統報道[101],本文不再贅述,主要綜述金屬離子對菱鎂礦、白云石、方解石、滑石和綠泥石等礦物浮選的影響。FORNASIERO、FENG等21,10研究發現,Cu2+離子和Ni2+離子以羥基絡合物或氫氧化物沉淀的形式在綠泥石表面吸附,增加綠泥石親水性或促進黃藥、羧甲基纖維素和油酸鈉等藥劑吸附。

      Ca2+離子不能在綠泥石表面吸附,但可與溶液中的CMC反應,降低綠泥石與CMC靜電斥力,促進CMC在綠泥石表面吸附。馮其明、張其東等[103,104]研究了MIBC體系中Ca2+、Mg2+、Cu2+、Fe2+、Ni2+、Fe3+對滑石浮選的影響,發現這些金屬離子均可在滑石表面吸附,除Ca2+離子外,其余幾種金屬離子均會降低滑石浮選回收率。

      機理分析發現,金屬氫氧化物沉淀組分吸附是降低滑石回收率的主要原因。也有研究發現[105107],Ca2+離子促進了羧甲基纖維素和羧化殼聚糖在滑石表面的吸附,其作用機制分為兩類,一類是CaOH組分在滑石表面吸附后為抑制劑后續吸附提供了活性位點,同時降低了抑制劑與滑石間的靜電斥力,另一類作用機制是Ca2+離子增加了溶液中CMC的卷曲度,促使CMC在滑石表面發生更密集的吸附。

      李長斌等[10還發現Cu2+離子可強化CMC對滑石的抑制作用,且Cu2+離子與CMC相對加藥順序不影響滑石的抑制。十二胺體系中金屬離子對菱鎂礦和白云石浮選行為影響的研究表明[10,Ca2+、Mg2+離子會抑制菱鎂礦和白云石浮選,不利于兩種礦物分離,而Fe3+離子對菱鎂礦和白云石具有活化作用,添加合適濃度的Fe3+離子可針對性地提高白云石回收率,強化菱鎂礦和白云石浮選分離。

      4礦物交互作用對菱鎂礦浮選的影響及其調控研究

      礦物交互影響是指復雜礦石溶液體系中兩種或兩種以上礦物間相互罩蓋、表面轉化等對分選產生的影響[11,既可促進礦物浮選(如載體浮選),也可惡化礦物分選過程(如表面轉化同化礦物表面性質)。

      礦物交互影響還是制約高效浮選藥劑由實驗室研究推廣至實際礦石浮選應用的重要因素。礦物交互作用分為直接作用方式和間接作用方式[11,涉及浮選溶液化學特性、礦物表面轉化、礦漿流變學、泡沫穩定性和顆粒間相互作用等多種因素。菱鎂礦、白云石和方解石均為鹽類礦物,其溶解產生的Ca2+、Mg2+和CO離子可同化礦物表面性質和影響藥劑吸附遷移規律。諸多研究表明,鹽類礦物間交互影響機制復雜,如方解石與有用礦物的交互影響可分為表面轉化[11、鈣離子溶解釋放遷移[120、Ca抑制劑復合物解吸遷移[121等多種方式。

      此外,礦物交互作用機制還與浮選藥劑作用機制有關,例如,六偏磷酸鈉和水玻璃均可抑制方解石,前者抑制機制為解吸礦物表面鈣離子,生成的Ca六偏磷酸鈉復合物解吸至溶液后影響藥劑的吸附遷移規律121,22,導致礦物間產生間接的交互影響,而水玻璃則通過表面吸附抑制方解石浮選[12,礦物間不會由于水玻璃解吸而產生交互影響。

      也有研究表明[12,12,含鈣鹽類礦物交互影響機制還與捕收劑種類相關。姚金等117]研究了白云石、石英和菱鎂礦的交互作用機制,發現可浮性差的微細粒白云石罩蓋在菱鎂礦表面,而細粒菱鎂礦罩蓋在不上浮的粗粒石英表面,導致菱鎂礦隨白云石和石英進入尾礦,回收率降低,另一方面,白云石溶解產生的Ca2+、Mg2+離子濃度高于菱鎂礦,通過消耗捕收劑降低菱鎂礦回收率。姚金等[12還研究了蛇紋石與菱鎂礦的交互影響,發現蛇紋石可抑制菱鎂礦浮選,其主要原因是蛇紋石溶解離子具有較強親水性,與菱鎂礦表面Mg2+、結合后增強親水性,同時減少菱鎂礦表面離子與油酸鈉的結合。

      羅娜等[12以六偏磷酸鈉為抑制劑、油酸鈉為捕收劑,發現六偏磷酸鈉可強烈抑制白云石,且對菱鎂礦抑制作用不明顯,然而,混合礦體系中白云石溶解產生的Ca2+離子在菱鎂礦表面吸附后形成CaCO,導致菱鎂礦被強烈抑制。因此,菱鎂礦浮選體系中礦物交互影響機制可概括為礦物罩蓋、礦物溶解組分消耗捕收劑和礦物表面轉化等;谔妓猁}礦物交互影響調控的研究,羅娜等128,29提出了改變調整劑添加順序消除碳酸鹽類礦物交互影響,即,優先加入六偏磷酸鈉絡合溶液中的Ca2+離子阻止菱鎂礦表面生成CaCO組分,然后通過碳酸鈉調節礦漿pH值,成功實現了菱鎂礦與白云石混合礦浮選分離。

      同樣以六偏磷酸鈉為抑制劑,UN等[97]配合使用EGTA降低白云石溶解性,消除了白云石對菱鎂礦浮選的不利影響。IN等[98采用BATPA為抑制劑,改變常規加藥方式,在礦漿攪拌之前預先加入BATPA,消除了白云石溶解產生的鈣離子對菱鎂礦浮選的影響。此外,也有研究發現[94],十六烷基磷酸酯捕收劑(PCP)可選擇性增加菱鎂礦和白云石親水疏水性差異,然而混合礦體中PCP失去了選擇性,添加硅酸鈉可消除礦物交互作用對分選的不利影響。

      研究者對菱鎂礦與脈石礦物交互影響機制及其調控進行了較系統研究,為菱鎂礦高效分選和高效藥劑推廣應用提供了理論依據。目前,菱鎂礦浮選體系礦物交互影響研究主要針對某種特定藥劑體系,還未充分考慮浮選藥劑復雜的作用機制。鑒于礦物交互影響因素復雜性、多樣性,有必要建立混合礦體系溶液化學計算模型與檢測機制,系統探究混合礦體系中的固液界面性質與溶液化學特性,分析多元礦物體系中浮選藥劑形態轉變規律及其與遷移吸附的關系,進而深入、全面地認清菱鎂礦浮選體系礦物交互影響。

      5菱鎂礦及其脈石礦物顆粒物理性質對浮選行為的影響

      礦物的表面化學性質,如晶體化學性質、表面能、表面氧化和溶解、表面電性和潤濕性,是決定其浮選行為的重要因素。然而,礦物顆粒的物理性質(如顆粒形狀、比表面積、粗糙度)對浮選行為的影響也不容忽視。固體材料表面潤濕性由其化學組成和微觀幾何結構(如粗糙度)共同決定,因此可通過改變表面化學性質或微觀幾何結構調控礦物表面潤濕性與浮選行為。

      研究者相繼提出了Wenzel模型、Cassie模型及其過渡模型,一定程度上解釋了粗糙度對表面潤濕性的影響機制,然而這些模型各有適用性與局限性,目前尚未找到合適的理論予以代替[130?傊,固體材料表面粗糙度既可提高表面疏水性,也可增加其親水性,與材料本身的親水疏水程度相關[1。UGURULUSOY、MEHDIRAHIMI等[13134研究發現石英和滑石的棒磨產物回收率高于球磨。

      其中,MEHDIRAHIMI借助BET法和AFM分析顆粒表面粗糙度,發現棒磨產品的表面粗糙度高于球磨,粗糙度有利于礦物浮選且影響程度大于顆粒形狀參數,而UGURULUSOY使用Surtronic3粗糙度測試儀得出球磨產品的粗糙度高于棒磨,發現顆粒表面粗糙度不利于礦物浮選。MEHDIRAHIMI和UGURULUSOY關于粗糙度與浮選回收率的矛盾結論可能與礦物表面粗糙度測試方式和顆粒形狀因子相關。ANG等[13,13通過BET法發現方解石棒磨產物的表面粗糙度大于球磨,無捕收劑作用時親水性方解石潤濕性隨表面粗糙度的增加而增強,而捕收劑作用后表面粗糙度增加有利于提高方解石和白云石疏水性,與Wenzel模型和Cassie模型相符。

      6結論與展望

      1)菱鎂礦礦石主要脈石礦物包括白云石、方解石、綠泥石、滑石和石英。綠泥石、滑石屬于層狀硅酸鹽礦物,底面和端面的表面電性、潤濕性、斷裂鍵性質和活性位點反應性具有各向異性。菱鎂礦和白云石、方解石表面差異主要體現在Ca、Mg位點密度,礦物不同晶面暴露比會進一步影響表面性質差異。

      2)基于陽離子捕收劑取代基效應能夠調節藥劑與礦物間的靜電和氫鍵作用,叔胺類、仲胺類和醚胺類捕收劑比十二胺更適用于菱鎂礦與石英反浮選分離。烷基磷酸酯類捕收劑、改性油酸對鈣鎂碳酸鹽礦物的選擇性優于油酸鈉,捕收劑組合使用也是提高菱鎂礦分選效率的重要方式。六偏磷酸鈉、改性水玻璃、有機螯合劑可選擇性抑制含鈣脈石礦物(白云石、方解石),實現菱鎂礦與含鈣脈石礦物浮選分離。

      3)金屬離子通過改變礦物表面性質和藥劑存在形態兩種方式影響菱鎂礦及其脈石礦物浮選行為。菱鎂礦浮選體系礦物交互作用方式包括黏附罩蓋、表面轉化和消耗藥劑,主要通過改變藥劑添加方式、調節礦物溶解性和優化溶液化學環境等途徑消除礦物間交互作用對浮選的不利影響。

      4)表面粗糙度影響礦物浮選行為,對鈣鎂碳酸鹽礦物表面潤濕性的影響符合Wenzel模型、Cassie模型,一定程度上解釋了磨礦方式對礦物浮選的影響機制,F代先進檢測技術和計算機模擬軟件為微觀層次認識礦物表面性質和藥劑吸附機制提供了新思路和手段,為了更深入認識菱鎂礦浮選本質和機理,有必要完善以下幾方面:

      1)研究菱鎂礦、白云石晶體各向異性,確定常見解理面斷裂面結構模型,建立礦物表面性質與晶體結構的關系;

      2)研究菱鎂礦浮選陰離子型捕收劑構效關系、組合藥劑協同機制,完善礦物交互影響與藥劑作用機制的關聯;

      3)研究顆粒形狀因子與表面粗糙度在菱鎂礦浮選中關系(包括主次關系、協同關系)。

      REFERENCES

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      作者:王紀鎮,荊茂晨,趙博輝,翟武佳,蔡雙琪

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