石油磺酸钠对红柱石和石英浮选分离的影响外文翻译资料

石油磺酸钠对红柱石和石英浮选分离的影响

朱海玲，邓海波，陈臣

资源与生物工程学院,中南大学,长沙410083,中国

(翻译：许绍滨 0121208720206 矿物加工1201班)

摘要：采用石油磺酸钠作捕收剂研究红柱石和石英的可浮性，并成功应用于实际矿石的浮选分离，通过动电位测试以及红外光谱分析解释药剂对矿物的捕收性能。单矿物浮选试验结果表明，在酸性pH条件下红柱石有良好的可浮性，而石英在整个pH范围内可浮性均较差。当pH=3时，Fe³ 的存在明显活化了石英，从而导致两种矿物可浮性相似，木质素磺酸钙对石英具有良好的选择性抑制作用。实际矿石分离试验结果显示，最终获得A1₂O₃品位为53.46%的红柱石精矿和SiO₂品位为92.74%的普通石英砂精矿。动电位测试以及红外光谱分析结果表明，石油磺酸钠在红柱石表面发生了化学吸附。

关键词：浮选分离；红柱石；石英；石油磺酸钠

1 介绍

红柱石是一种铝硅酸盐矿物,属于三种不同种类的蓝晶石矿物之一，其他包括有蓝晶石和硅线石。在标准压力下被加热到1350℃后,红柱石开始自动转变为莫来石，与原来的晶体相比,形成稳定的莫来石晶体,因此,具有良好的耐火性强等特点和抗渣性能,机械强度高,化学稳定性^[1,2]。因此,红柱石是一种优质的耐火材料,它被广泛应用于航天、冶金、船舶及其它工业领域^[3,4]。红柱石用于耐火材料行业时，应该将三氧化二铁、二氧化钛、氧化钙、氧化镁、氧化钠和氧化钾等杂质尽可能分离出来.高品位红柱石的三氧化二铝含量应在60%以上，低品位红柱石的三氧化二铝含量应在52%-54%之间。因此,对于工业上的需求，选矿提纯过程是很有必要的。

红柱石选矿的方法有很多，如手选、重选、磁选和浮选。而合适的方法是根据矿物的性质来决定的。对于包含大单晶的红柱石矿石，通过重力分离 - 磁选过程，可以获得粗精矿。浮选是精选红柱石最常见和最有效的方法。在浮选之前，充分的脱泥和除杂是非常必要的，这样可以减少试剂的消耗，提高浮选效果。另外，阳离子捕收剂可用于如云母、高岭石和石榴石等脉石矿物，由于具有良好的可浮性所以很容易浮起并能提高精矿的品位。除此之外，红柱石主要是从石英等脉石矿物中分离出来的。

浮选过程主要包含碱性方法和酸性的方法，这取决于到矿物表面电位和试剂系统。在碱性处理中，最佳pH值是8-10，这可以由氢氧化钠或碳酸钠来进行调节，羧酸和其盐则被用作捕收剂。另外，在酸性处理时，最佳pH值是3-4，主要是用硫酸来进行调节的，并且磺酸盐捕收剂被用于在酸处理过程中浮选红柱石。硅酸钠、乳酸、柠檬酸、羧甲基纤维素和它们的混合剂可用作脉石矿物的抑制剂。

红柱石选矿有许多效果较佳的流程。杨等^[5]通过研究，用D150毫米重介质旋流器粗选红柱石（0.5-1mm），并获得三氧化二铝品位为58.78％和回收率为29.7％的粗精矿。李和李^[6]提出通过DMG电磁脉冲高梯度磁选机从红柱石中除铁的研究成果和应用。周和张^[7]发现，由脱泥和预浮的预先处理，随后再浮选（以除去含碳物质）可得到65.7％品位的三氧化二铝以及56.5％回收率的精矿。

在这项工作中，对使用石油磺酸钠作为捕收剂从石英分离红柱石进行了研究。在石油磺酸钠的分子结构，一个高度的亲水性磺基与烷基连接，所述结构式为RSO₃Na中，R是具有平均14-18个碳原子的直链脂肪族烷基。

2 试验

2.1试样

纯红柱石、石英样本来自中国新疆维吾尔族自治区。样品先要进行破碎挑选，然后进行筛分，最后使用0.038-0.074 mm粒级的矿石来进行浮选试验。化学分析表明，三氧化二铝的品位为59％，红柱石的纯度为95％以上，其主要杂质是石英。石英的纯度有99.8％，由于铁杂质的存在，可将样品浸渍在稀盐酸（约10％）中，然后使用蒸馏水进行反复洗涤，然后干燥以备用。

多元素的分析结果与实际的矿石样品的铝相分析结果分别示于表1和2。

表1 实际矿石样品的多元素分析结果

表2 实际矿石样品的铝相分析结果

由此可以看出，该矿石样本的主要化学成分是SiO₂和Al₂O₃，其次是铁，以及少量的TiO₂。矿石中的铝不是都分布在红柱石中的，红柱石中Al₂O₃含量为12.21％，共占全部的66.11％。

2.2 浮选试验

单矿物浮选试验在恒定叶轮速度为1650r/min、40mL浮选槽的浮选机上进行的。实验是在不同的pH值和试剂浓度下进行。对于每一个测试，均为将2克矿物样品置于浮选槽，加入蒸馏水至一定刻度线，搅拌2分钟。然后，根据实验要求的每3分钟时间搅拌试剂使其成为浆状，再进行4分钟的浮选。然后将浮选所得精矿和尾矿分别进行脱水、干燥和称重。

实际的矿石样品浮选试验是在一系列0.5-1.5L大号浮选机上进行的。每次试验所用的样品质量为500g。分别将硫酸、木质素磺酸钙和石油磺酸钠加入浮选槽，并分别搅拌3分钟。将所得精矿和尾矿分别干燥、称重并取样分析Al₂O₃和SiO₂中的含量来计算产率和回收率。

2.3 zeta电位的测量

zeta;电位是用zeta;电位测量装置（Delsa-440SX，USA）来进行测量的。含0.01％的颗粒粒度小于3mu;m的矿物悬浮液分散在超声波清洗烧杯中，并与有关的试剂处理后放到矩形毛细管单元的仪器中进行测量。

2.4 红外光谱分析

研究捕收剂和矿物的机构，用傅立叶变换红外分光光度计得到红外光谱（740-FTIR，美国）。粒度小于2mu;m的矿物样品在高浓度的、脱水的试剂中进行处理，并使用蒸馏水用相同的pH值洗涤3次，然后在空气中干燥。在此之后，将样品压成薄片在一个专门的模具中，并将片状样品置于样品台上进行分析。

3 结果与讨论

3.1 单矿物浮选

3.1.1 捕收剂的影响

如图1所示，在使用石油磺酸钠作为红柱石和石英的浮选捕收剂时，pH对其回收率的影响。它表明红柱石在酸性pH值时表现出良好的可浮性，以及浮选回收率随pH值的增加而减小。与此相反，石英在2-12的pH值时均有着非常低的浮选回收率。

图1 在1.2克石油磺酸钠/L的条件下，pH值对红柱石、石英浮选回收率的影响

在pH=3时，捕收剂浓度对红柱石和石英的浮选回收率的影响示于图2，捕收剂浓度增加，红柱石的浮选回收率逐渐提高，并且，当浓度大于1.2克或更高/L，回收率基本上保持不变。然而，石英则显示出很差的可浮性，其浮选回收率不超过20％。

两种矿物的浮选性表明，石油磺酸钠作为红柱石浮选的捕收剂以及红柱石从石英中浮选分离试验在石油磺酸钠为1.2克/ L和pH约为3时效果最佳。

图2 石油磺酸钠浓度对红柱石、石英浮选回收率的影响

3.1.2 金属离子的影响

实际上，在实际矿石浮选矿浆中通常存在各种不可避免的离子，特别是一些多价金属离子，如Al³ 、Fe³ 、Ca² 和Mg² ，会对石英的浮选过程产生比较不利的影响。

图3和4表明红柱石和石英浮选分别对应于石油磺酸钠、pH=3和金属离子浓度为1.2g/ L的函数。增加铝离子浓度，红柱石和石英的浮选回收率在一定的浓度范围内的降低不影响浮选分离，因此需要降低在实际矿石浮选矿浆中的Al³ 浓度，以便在减小其对红柱石可浮性的影响。Fe³ 明显地影响红柱石和石英，导致浮选时无选择性，并严重地影响红柱石和石英之间的浮选分离。而Ca² 和Mg² 对红柱石和石英的浮选影响不大。

图3 金属离子浓度为1.2g/ L的石油磺酸钠和pH=3对红柱石浮选的影响

图4 金属离子浓度为1.2g/ L的石油磺酸钠和pH=3对石英浮选的影响

3.1.3 抑制剂的影响

从上面的试验可以看出，使用石油磺酸钠作为捕收剂，从石英中分离红柱石在矿浆中存在Fe³ 、pH=3时是难以实现的。表明木素磺酸钙浓度通过Fe³ 来对红柱石和石英的浮选回收率进行影响。

图5 在45毫克/升FeCl₃、1.2克/升石油磺酸钠和pH=3时木素磺酸钙浓度对红柱石和石英的浮选的影响

图5显示随着石油磺酸钙浓度的增加，石英的浮选回收率下降比红柱石更加明显，以及在pH=3时红柱石和石英的可浮性有很大的差别，所以以木质素磺酸钙作为抑制剂是有可能实现红柱石和石英的浮选分离。

3.2 浮选分离试验

以前试验测试表明，除铁可以通过磁选来分离，在红柱石浮选之前通过脱泥和预先浮选可以除去云母。整个闭路工艺流程试验流程图如图6所示，其结果在给定的表3中。

得到的红柱石精矿含53.46％的Al₂O₃，石英精矿含92.74％的SiO₂。

图6 闭路实验浮选工艺流程

表3 实际矿石的封闭回路试验结果

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