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| 石英和長(zhǎng)石的無氟分離技術(shù)研究現(xiàn)狀 |
| 來源：中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-02-10 10:28:57 瀏覽次數(shù)： |
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石英和長(zhǎng)石的浮選分離最成熟的方法是HF酸法，但由于環(huán)保問題，以及HF酸使用過程中的諸多不便，眾多選礦工作者都在積極研究無氟分離方案，這也表明了石英—長(zhǎng)石浮選分離的主導(dǎo)研究方向。因此本綜述對(duì)無氟分離研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)與分析。
1 酸法長(zhǎng)石—石英的分離
該法是在強(qiáng)酸(一般為H2SO4)pH 值=2～3的條件下，用陰陽(yáng)離子混合捕收劑優(yōu)先浮選長(zhǎng)石。據(jù)拉奧 K . H .等的研究表明：這一pH 值正處于石英零電點(diǎn)附近，而比長(zhǎng)石零電點(diǎn)(pH 值=1.5)高，因此在這一pH 值條件下長(zhǎng)石表面荷負(fù)電，石英表面不荷電。
胺類陽(yáng)離子率先吸附在長(zhǎng)石表面負(fù)電荷區(qū)，陰離子捕收劑再與吸附的胺類捕收劑絡(luò)合，共吸附在長(zhǎng)石表面。表面張力測(cè)定表明：這些絡(luò)合物有更高的表面活性，從而大大增加了長(zhǎng)石表面疏水性，使長(zhǎng)石得以上浮。研究還表明：當(dāng)陰/陽(yáng)離子混合物的摩爾比＜1時(shí)，捕收劑的兩個(gè)極性基團(tuán)都朝向礦物表面，而烴鏈趨向于朝向溶液，有利于礦物的疏水上浮。而當(dāng)陰/陽(yáng)離子摩爾比接近或＞1時(shí)，共吸附的陰離子捕收劑烴鏈借助于范氏力與先吸附的胺類陽(yáng)離子捕收劑的疏水烴鏈締合，使陰離子極性基朝向溶液，而陽(yáng)離子非極性疏水基又被掩蓋，所以礦物可浮性下降或消失。
需要特別指出的是實(shí)現(xiàn)浮選選擇性的關(guān)鍵在于礦漿溶液必須處于這樣的pH值，即：在此pH值下，長(zhǎng)石和石英表面所荷電荷不同，因而胺類捕收劑吸附在長(zhǎng)石表面上，而不吸附在石英表面上，陰離子捕收劑再與陽(yáng)離子捕收劑絡(luò)合而共吸附，增大礦物表面疏水性。而石英則因表面接近電中性，對(duì)陰陽(yáng)離子均不吸附，因而親水難浮。
戴強(qiáng)等指出陰陽(yáng)離子混合捕收劑使長(zhǎng)石表面疏水性大大增強(qiáng)的原因是：在一定的pH值下，長(zhǎng)石表面既有活性Al3+對(duì)陰離子捕收劑的特性吸附，又有表面配衡金屬離子K+或Na+因溶于礦漿而在礦物表面形成的正電荷空洞，對(duì)陽(yáng)離子捕收劑的靜電吸附和分子吸附，多種吸附互相促進(jìn)，協(xié)同作用，使長(zhǎng)石可浮性大大優(yōu)于石英。這種工藝方法在生產(chǎn)實(shí)踐中已獲得廣泛應(yīng)用。
如內(nèi)蒙古角干工區(qū)石英砂礦，用H2SO4為調(diào)整劑，高級(jí)脂肪胺和石油磺酸鹽為捕收劑進(jìn)行脫除長(zhǎng)石等雜質(zhì)的反浮選，獲得SiO2品位為97.83%的最終產(chǎn)品，可作為生產(chǎn)平板玻璃的原料，也可作為優(yōu)質(zhì)鑄鋼造型用砂；位于山東省榮成市港西鎮(zhèn)的旭口硅砂礦，在pH 值為3的條件下，采用N -烷基丙撐二胺與石油磺酸鈉混合捕收劑優(yōu)先浮選長(zhǎng)石，獲得了SiO品位為96.94%的最終石英產(chǎn)品，使產(chǎn)品達(dá)到優(yōu)質(zhì)浮法玻璃原料要求；內(nèi)蒙古的通遼和新疆的昌吉，也先后建立了2萬t/a生產(chǎn)規(guī)模的硅砂無氟浮選選礦廠。
陳雯等用少量NaOH對(duì)原砂進(jìn)行預(yù)處理，可大幅度提高分離效果，降低浮選藥劑用量。陰陽(yáng)離子配比對(duì)浮選效果有決定性的作用，以本次試驗(yàn)情況來看，當(dāng)陰陽(yáng)離子比例為5.1 時(shí)，效果最理想。采用無氟少酸工藝，僅一粗一掃作業(yè)就將石英砂中SiO2含量從86%提高到97%以上，Al2O3含量降至0.57%，F(xiàn)e2O3含量降至0.065%。該工藝對(duì)擴(kuò)大我國(guó)石英砂資源的利用范圍起到了積極的作用。
熊文良等采用強(qiáng)酸無氟浮選的方法對(duì)青海某鉀長(zhǎng)石資源進(jìn)行了綜合利用研究，試驗(yàn)結(jié)果表明，采用粗磨—浮云母—再磨浮選脫泥—長(zhǎng)石浮選的選礦流程，可綜合回收云母產(chǎn)品，產(chǎn)率8.22%；長(zhǎng)石產(chǎn)品，產(chǎn)率34.28%；石英產(chǎn)品，產(chǎn)率46.51%，為該資源的合理開發(fā)做出了較好的選礦評(píng)價(jià)。
2 中性浮選長(zhǎng)石法
該方法是在中性自然介質(zhì)中，用陰陽(yáng)離子混合捕收劑，外加抑制劑分離石英與長(zhǎng)石。其浮選機(jī)理為：在中性介質(zhì)中，石英與長(zhǎng)石均荷負(fù)電，但有試驗(yàn)表明，陰離子捕收劑(油酸根離子)在這兩種礦物表面上均可發(fā)生吸附行為。
不過其吸附情況大不一樣，石英表面盡管荷負(fù)電，但仍有局部正電區(qū)存在，借助靜電力和氫鍵作用對(duì)油酸根離子有微量吸附。這一吸附是極不穩(wěn)定的，加入抑制劑(如六偏磷酸鈉)即可以脫去表面吸附的捕收劑。而長(zhǎng)石則不同，它與油酸根離子的吸附有3種形式：①靜電吸附的油酸根；②以氫鍵或分子力吸附的油酸分子；③與Al3+反應(yīng)而產(chǎn)生化學(xué)吸附的油酸鋁。第三種吸附作用相當(dāng)牢固，用去離子水沖洗或加入其他陰離子均不能完全解吸長(zhǎng)石表面上吸附的油酸，仍有很大一部分吸附在礦物表面。
長(zhǎng)石表面Al3+含量并不高，化學(xué)吸附上去的油酸也不會(huì)太多，其疏水力極其有限，還不能導(dǎo)致大量長(zhǎng)石上浮。但是表面所吸附的這些油酸根離子可作為陰離子活性質(zhì)點(diǎn)再去吸附胺類陽(yáng)離子捕收劑，其作用相當(dāng)于氟化物與礦物表面作用所產(chǎn)生的氟化鋁絡(luò)合物陰離子區(qū)或氟硅酸鋁陰離子區(qū)，使胺類陽(yáng)離子捕收劑牢固地吸附以分離。這一分離技術(shù)的關(guān)鍵在于要有合適的抑制劑既可以解吸石英表面上吸附的油酸根離子，又能阻止胺離子捕收劑在石英表面上的吸附，且對(duì)長(zhǎng)石的影響不大。
有試驗(yàn)研究表明，六偏磷酸鈉即能很好地起到這一作用；還有試驗(yàn)證明，陰陽(yáng)離子的配比對(duì)分離效果有著很大影響：若陽(yáng)離子過量則浮選選擇性下降，兩種礦物都上浮；若陰離子捕收劑過量，則分離效果較好。據(jù)悉，應(yīng)用此方法在工業(yè)生產(chǎn)中已有成功的例子，但未見詳細(xì)報(bào)道。
3 堿性浮選長(zhǎng)石
該方法主要是在堿性條件下進(jìn)行反浮選石英，據(jù)報(bào)道，在高堿性介質(zhì)條件下(pH 值=11～12)以堿土金屬離子為活化劑，以烷基磺酸鹽為捕收劑，可優(yōu)先浮選石英，實(shí)現(xiàn)石英與長(zhǎng)石的分離。同時(shí)加入非離子表面活性劑，如1-十二烷醇，可使石英回收率急劇上升，而對(duì)長(zhǎng)石影響不大，從而有利于二者分離。、
試驗(yàn)研究表明，加入的金屬陽(yáng)離子與烷基磺酸鹽在堿性條件下形成的中性絡(luò)合物(如Ca(OH )+RSO3-)在其中起著關(guān)鍵作用，這些中性絡(luò)合物可以與游離的磺酸鹽離子結(jié)合在一起，并共同吸附在石英表面，起到半膠束促進(jìn)劑的作用，使石英疏水上浮。而長(zhǎng)石在高堿性介質(zhì)中，表面形成水合層，即在酸性溶液條件下，長(zhǎng)石表面的鋁離子和堿金屬離子減少，硅離子增多；在高堿性條件下，長(zhǎng)石表面的硅離子減少，堿金屬離子增多，故在此條件下不利于外加金屬陽(yáng)離子的吸附。
目前該方法還僅限于實(shí)驗(yàn)室研究，未見有在工業(yè)生產(chǎn)中獲得實(shí)際應(yīng)用的報(bào)道，石英—長(zhǎng)石分離研究 大部分仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段，工業(yè)化應(yīng)用的非常少。在石英—長(zhǎng)石無氟浮選分離工藝中，最成熟的是酸性浮選長(zhǎng)石法，但這一工藝需要強(qiáng)酸性的介質(zhì)條件，造成設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。
4 結(jié)論
弱酸性—中性浮選長(zhǎng)石法、堿性浮選法有著良好的應(yīng)用前景，代表著石英—長(zhǎng)石浮選分離工藝的未來發(fā)展方向。盡管目前這些方法還不是很成熟，大部分僅僅是實(shí)驗(yàn)室結(jié)果，在工業(yè)生產(chǎn)中獲得實(shí)際應(yīng)用的例子很少，但是這些工藝方法值得去做進(jìn)一步的探討和改進(jìn)，特別是無氟弱酸環(huán)境下石英—長(zhǎng)石的分離有望實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。
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