混合捕收劑浮選分離鋰輝石與長(zhǎng)石及其機(jī)理

田佳，徐龍華, 2, 3，鄧偉，易發(fā)成，巫侯琴，劉璟，王振

?

混合捕收劑浮選分離鋰輝石與長(zhǎng)石及其機(jī)理

田佳1，徐龍華1, 2, 3，鄧偉4，易發(fā)成1，巫侯琴1，劉璟1，王振1

(1. 西南科技大學(xué) 固體廢物處理與資源化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 綿陽(yáng)，621010； 2. 中南大學(xué) 資源與生物工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙，410083； 3. 礦物加工科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京，102628; 4. 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所，四川 成都，610041)

通過(guò)單礦物浮選實(shí)驗(yàn)、混合捕收劑溶液化學(xué)計(jì)算、動(dòng)電位測(cè)試以及紅外光譜分析，對(duì)陰陽(yáng)離子混合捕收劑(油酸鈉/十二胺)浮選分離鋰輝石與長(zhǎng)石的行為及機(jī)理進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明，陰陽(yáng)離子混合捕收劑能夠顯著提高鋰輝石與長(zhǎng)石的浮選分離效率。當(dāng)溶液pH為8.5、油酸鈉與十二胺物質(zhì)的量比為6:1~10:1時(shí)，混合捕收劑對(duì)鋰輝石與長(zhǎng)石的浮選分離能取得很好的效果，其中鋰輝石的浮選回收率可達(dá)85%，而長(zhǎng)石的回收率只有25%?；旌喜妒談┰谌芤褐械拇嬖谛螒B(tài)與溶液的pH有關(guān)，在浮選分離的適宜pH=8.5時(shí)以分子?離子絡(luò)合物的形式存在。這種分子?離子絡(luò)合物對(duì)鋰輝石和長(zhǎng)石具有選擇性吸附的作用。在混合捕收劑溶液中，鋰輝石和長(zhǎng)石的動(dòng)電位均處于與十二胺作用后及油酸鈉作用后的動(dòng)電位之間，說(shuō)明混合捕收劑中的2種組分在礦物表面均有吸附，而混合捕收劑使鋰輝石表面動(dòng)電位負(fù)移程度明顯強(qiáng)于使長(zhǎng)石表面動(dòng)電位負(fù)移程度，說(shuō)明混合捕收劑在鋰輝石表面的吸附量明顯比在長(zhǎng)石表面的大，從而可以實(shí)現(xiàn)鋰輝石和長(zhǎng)石的選擇性分離。

鋰輝石；長(zhǎng)石；陰陽(yáng)離子混合捕收劑；浮選

鋰輝石(LiAl[Si2O6])多產(chǎn)于花崗偉晶巖中，是工業(yè)上提煉鋰元素的優(yōu)質(zhì)礦源，作為鋰化學(xué)制品原料，廣泛應(yīng)用于鋰化工、玻璃、陶瓷行業(yè)，享有“工業(yè)味精”的美譽(yù)[1?2]。通常，鋰輝石與綠柱石、云母、長(zhǎng)石等鋁硅酸鹽礦物共生，這些礦物表面性質(zhì)相似，導(dǎo)致浮選藥劑作用選擇性差，難以達(dá)到有效分離[3]。在浮選過(guò)程中，當(dāng)?shù)V物共生情況復(fù)雜時(shí)單獨(dú)使用某種捕收劑往往難以收到良好的分離效果，而浮選劑按照一定的規(guī)則組合使用，往往可以收到意想不到的增效效應(yīng)，即通常所說(shuō)的協(xié)同作用或協(xié)同效應(yīng)[4?6]。與使用單一藥劑相比，組合藥劑有的可以提高浮選效率，有的可以提高精礦品位，有的可以降低藥劑用量或改善浮選環(huán)境等[7?9]。在眾多組合方案中，陰陽(yáng)離子混合捕收劑由于其強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng)和高的表面活性獲得廣泛的關(guān)注。由于陰、陽(yáng)離子間存在異性離子間強(qiáng)的靜電吸引作用，表面吸附層分子排列更加緊密，混合后會(huì)使表面吸附量明顯增加，從而導(dǎo)致陰陽(yáng)離子混合捕收劑高的表面活性[10?12]。馮木等[13]通過(guò)表面張力實(shí)驗(yàn)和吸附量實(shí)驗(yàn)，對(duì)組合捕收劑在鋰輝石浮選中的協(xié)同作用進(jìn)行了研究，結(jié)果表明組合捕收劑較單一捕收劑具有更好的捕收能力和選擇性。張釗等[14]運(yùn)用ζ電位及芘熒光探針的方法研究了陰陽(yáng)離子混合捕收劑在長(zhǎng)石和石英表面的吸附特性，結(jié)果表明混合捕收劑中礦物表面疏水性比單一捕收劑中的強(qiáng)，且在礦物表面形成膠束濃度要比單一捕收劑低。XU等[15]通過(guò)對(duì)陰陽(yáng)離子混合捕收劑浮選云母的研究發(fā)現(xiàn)，混合捕收劑能通過(guò)共吸附作用來(lái)促進(jìn)油酸鈉和十二胺在礦物表面的吸附來(lái)提高礦物的浮選回收率。YU等[16]首次研制出陰陽(yáng)離子混合捕收劑YAC應(yīng)用于鋰輝石的浮選，浮現(xiàn)效果明顯優(yōu)于油酸鈉、氧化石蠟皂等陰離子捕收劑，并成功應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。對(duì)于原礦Li2O品位為1.48%的鋰輝石礦，獲得Li2O品位為5.59%精礦，回收率可達(dá)85%以上。本文作者采用單礦物浮選實(shí)驗(yàn)，浮選溶液化學(xué)計(jì)算、動(dòng)電位測(cè)定和紅外光譜分析的方法對(duì)陰陽(yáng)離子混合捕收劑浮選分離鋰輝石和長(zhǎng)石的行為和機(jī)理進(jìn)行研究，主要考察了混合捕收劑浮選分離鋰輝石和長(zhǎng)石的適宜物質(zhì)的量比和pH、混合捕收劑發(fā)揮正協(xié)同作用的機(jī)理以及混合捕收劑在礦石表面的吸附類型，從而為實(shí)際生產(chǎn)中陰陽(yáng)離子混合捕收劑浮選鋰輝石礦提供理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 礦樣、試劑和實(shí)驗(yàn)儀器

試驗(yàn)所用鋰輝石礦樣采自礦石成因相似的偉晶巖新疆可可托海稀有金屬礦，長(zhǎng)石(鈉長(zhǎng)石)礦樣取自湖南衡山。礦塊經(jīng)手碎、手選除雜，將挑選出的純度較高的2種單礦物分別用帶有剛玉襯板的顎式破碎機(jī)碎至5 mm左右，然后用陶瓷球磨機(jī)磨至產(chǎn)品粒級(jí) ＜0.100 mm，然后用磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.3 T的SLon高梯度立環(huán)磁選機(jī)進(jìn)行多次選別，以除去表面受鐵污染的礦樣。再將表面純凈的礦樣鋰輝石和長(zhǎng)石的球磨產(chǎn)品用標(biāo)準(zhǔn)篩篩出粒度為0.074~ 0.038 mm的試樣。產(chǎn)品用超純水洗滌多次，并過(guò)濾、低溫(50 ℃)烘干，將得到的最終礦樣用廣口玻璃瓶保存?zhèn)溆谩?/p>

實(shí)驗(yàn)用鹽酸、氫氧化鈉均為分析純，油酸鈉和十二胺均為化學(xué)純，所用水均為超純水(電阻率為18.3 MΩ?cm)。

儀器設(shè)備為PHS?25型pH計(jì)、DF?101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器、UTP?313型電子天平、掛槽式浮選機(jī)、Zetasizer Nano Zs90型電位分析儀、740?FTIR傅里葉紅外光譜儀。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 浮選溶液化學(xué)分析

利用浮選溶液化學(xué)研究浮選劑在溶液中的酸堿平衡、解離平衡、締合平衡、在各界面的吸附平衡、無(wú)機(jī)離子的水解水化平衡及大分子浮選劑在溶液中的平衡等。通過(guò)浮選劑與礦物離子相互作用的各種平衡計(jì)算，確定相互作用的最佳條件。

1.2.2 Zeta電位的測(cè)定

將礦樣用瑪瑙研缽研磨至粒度為2 μm以下，每次稱取20 mg礦樣加入裝有50 mL的超純水的100 mL燒杯中，用磁力攪拌器攪拌2 min，再用HCl或NaOH調(diào)節(jié)pH，測(cè)定礦漿pH，最后加入一定濃度的油酸鈉捕收劑，攪拌5 min，使礦漿充分分散，沉降10 min之后取上層稀釋的礦漿注入Zetasizer Nano Zs90型電位分析儀的電泳池內(nèi)進(jìn)行電位測(cè)定。每個(gè)樣品測(cè)量3次，取其平均值。

1.2.3 紅外光譜分析

采用美國(guó)PE公司的傅里葉變換中/遠(yuǎn)紅外光譜儀對(duì)礦物、藥劑及礦物與藥劑作用后的產(chǎn)物利用透射法測(cè)定。與藥劑作用礦樣的制備方法和測(cè)試方法：在浮選槽內(nèi)加入2 g礦物及各種藥劑攪拌，每次攪拌2 min，將礦樣取出，真空抽濾，固體產(chǎn)物在室溫下自然風(fēng)干。測(cè)量時(shí)，取1 mg礦物與光譜純的KBr 100 mg混合均勻，用瑪瑙研缽研磨，然后加到壓片專用的磨具上加壓，制片，再進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 浮選試驗(yàn)

圖1所示為在單一捕收劑陰離子捕收劑油酸鈉(NaOL)和陽(yáng)離子捕收劑十二胺(DDA)的作用下，鋰輝石和長(zhǎng)石浮選回收率與pH的關(guān)系曲線。從圖1可以看出：在陰離子捕收劑油酸鈉單獨(dú)作用下，鋰輝石和鈉長(zhǎng)石回收率較低，不能有效達(dá)到浮選分離的目標(biāo)。在陽(yáng)離子捕收劑十二胺作用下，在整個(gè)浮選pH范圍內(nèi)，鋰輝石都保持著近90%以上的浮選回收率，而長(zhǎng)石的回收率只比鋰輝石的略低，達(dá)到80%以上的浮選回收率。可見，十二胺對(duì)于鋰輝石和長(zhǎng)石的浮選沒(méi)有選擇性，對(duì)2種礦物均具有很好的浮選表現(xiàn)。從2種單一捕收劑的浮選表現(xiàn)很容易得出，單獨(dú)使用陽(yáng)離子捕收劑十二胺或陰離子捕收劑油酸鈉均無(wú)法有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰輝石和長(zhǎng)石的浮選分離。

圖 2所示為pH為8.5，陰陽(yáng)離子混合捕收劑NaOL/DDA濃度為6×10?4mol/L條件下，NaOL和DDA物質(zhì)的量比與鋰輝石和長(zhǎng)石浮選回收率關(guān)系的曲線。從圖2可以看出：混合捕收劑中NaOL和DDA的配比對(duì)長(zhǎng)石的回收率有很大的影響，當(dāng)NaOL與DDA物質(zhì)的量比＜6:1時(shí)，隨著混合捕收劑中DDA比例下降，長(zhǎng)石的回收率從NaOL與DDA物質(zhì)的量比1:1時(shí)的92.12%迅速下降到NaOL與DDA物質(zhì)的量比6:1時(shí)的25.18%，當(dāng)NaOL與DDA物質(zhì)的量比＞6:1時(shí)，混合捕收劑中DDA比例繼續(xù)下降長(zhǎng)石的回收率還有緩慢下降的趨勢(shì)。對(duì)于鋰輝石，隨著混合捕收劑中DDA比例下降，鋰輝石浮選回收率下降不明顯?？芍?，混合捕收劑浮選分離鋰輝石和長(zhǎng)石的陰離子捕收劑NaOL與陽(yáng)離子捕收劑DDA的最佳物質(zhì)的量比為6:1~10:1。

圖1 單一捕收劑浮選鋰輝石和長(zhǎng)石的回收率與pH的關(guān)系

圖2 組合捕收劑中油酸鈉和十二胺的物質(zhì)的量比與回收率的關(guān)系

圖3所示為混合捕收劑濃度6×10?4mol/L，油酸鈉與十二胺物質(zhì)的量比6:1時(shí)，鋰輝石和長(zhǎng)石的浮選回收率與pH的關(guān)系曲線。從圖3可以看出：鋰輝石的回收率先隨著pH的增加而增加，從pH=2.18時(shí)的10.58%增加到pH=8.55的最大值79.15%，隨后pH的繼續(xù)增加會(huì)導(dǎo)致鋰輝石回收率的下降，當(dāng)pH=11.78時(shí)，鋰輝石的回收率下降為39.49%。長(zhǎng)石的回收率則隨著pH的增加而不斷減少，從pH=2.23時(shí)的75.84%一直降低到pH=11.67時(shí)的15.97。因此，對(duì)于混合捕收劑浮選分離鋰輝石和長(zhǎng)石的最適宜的pH為8.5 左右。

圖3 混合捕收劑浮選鋰輝石和長(zhǎng)石的回收率與pH的關(guān)系

2.2 混合捕收劑的溶液化學(xué)分析

十二胺和油酸都是弱電解質(zhì)型表面活性劑，它們?cè)谌芤褐械拇嬖跔顟B(tài)與溶液的pH有很大關(guān)系[17]。在混合捕收劑溶液中，陰離子表面活性劑NaOL與陽(yáng)離子表面活性劑DDA會(huì)發(fā)生中和反應(yīng)，形成NaOL-DDA絡(luò)合物，但是油酸鈉的羧基官能團(tuán)與十二胺的氨基官能團(tuán)之間并不能產(chǎn)生強(qiáng)烈的鍵合作用，所以NaOL-DDA絡(luò)合物產(chǎn)生的最可能原因是由于油酸的羧基官能團(tuán)和十二胺的氨基官能團(tuán)中的電負(fù)性原子O和N的氫鍵作用?；谝陨系姆治隹梢哉J(rèn)為：組合捕收劑NaOL/DDA中各組分在溶液中的存在狀態(tài)與NaOL和DDA各自單獨(dú)在水溶液中的存在狀態(tài)相似，據(jù)此可以畫出混合捕收劑的解離?締合平衡的濃度對(duì)數(shù)圖[18]。

圖 4所示為混合捕收劑濃度為6×10?4mol/L，油酸鈉與十二胺物質(zhì)的量比為6:1時(shí)，混合捕收劑的解 離?締合平衡的濃度對(duì)數(shù)圖。從圖4可以看出：不同pH條件下十二胺和油酸在溶液中存在狀態(tài)不同，對(duì)于油酸在pH＜8.7時(shí)，油酸在溶液中主要以油酸分子RCOOH的形式存在，pH=8.7，離子?分子締合物RCOOH·RCOO?濃度為最大值；當(dāng)溶液pH＞8.7時(shí)，油酸在溶液中主要以油酸離子RCOO?及(RCOO?)22?等離子形式存在；在十二胺溶液中，當(dāng)pH＜10.5時(shí)，十二胺主要以RNH3+和(RNH3+)22+等離子形式存在，而在pH＞10.5時(shí)，十二胺主要以RNH2分子狀態(tài)存在。在酸性條件下，隨著pH的升高，礦物表面的正電荷減少，此時(shí)混合捕收劑中的油酸主要以化學(xué)吸附的形式吸附在鋁硅酸鹽礦物表面，然后十二胺離子通過(guò)電荷中和與油酸離子形成共吸附，進(jìn)而在礦物表面形成絡(luò)合物；在堿性條件下，礦物表面的負(fù)電荷占主導(dǎo)地位，此時(shí)十二胺的靜電吸附成為混合捕收劑與礦物表面主要作用，然后油酸離子通過(guò)電荷中和形成共吸附，進(jìn)而在礦物表面形成絡(luò)合物。本文中混合捕收劑油酸鈉/十二胺浮選分離鋰輝石與長(zhǎng)石的pH為8.5，此時(shí)，混合捕收劑中油酸中帶負(fù)電的離子?分子締合物RCOOH·RCOO?濃度最大，而十二胺以帶正電離子的狀態(tài)存在，這樣混合捕收劑油酸鈉/十二胺中的十二胺離子和RCOOH·RCOO?通過(guò)靜電引力形成新的高活性絡(luò)合物來(lái)與礦物表面作用的，這種新的高活性離子?分子絡(luò)合物對(duì)鋰輝石具有選擇性吸附作用，而在長(zhǎng)石表面吸附比較弱。

圖4 混合捕收劑溶液各組分的濃度對(duì)數(shù)圖(混合捕收劑濃度為6×10?4 mol/L)

2.3 混合捕收劑與礦物作用的動(dòng)電位測(cè)定

圖5和圖6所示分別為鋰輝石和長(zhǎng)石在單一捕收劑與組合捕收劑作用前后的Zeta電位與pH關(guān)系曲線圖。從圖5和圖6可知，在純水中鋰輝石和長(zhǎng)石的零電點(diǎn)分別在pH=2.83和pH=2.15，這與其他文獻(xiàn)報(bào)道的測(cè)量值基本一致[19]。油酸鈉與礦物作用后，在整個(gè)pH范圍內(nèi)鋰輝石表面的動(dòng)電位發(fā)生了較大的負(fù)移，而長(zhǎng)石表面的動(dòng)電位負(fù)移程度不大，可以判斷油酸鈉以帶負(fù)電的油酸根離子、離子?分子締合物等形式在鋰輝石表面的發(fā)生了較強(qiáng)的吸附而在長(zhǎng)石表面吸附較弱。在十二胺溶液中，鋰輝石和長(zhǎng)石的表面電位均發(fā)生顯著地正移，說(shuō)明十二胺在這2種礦物表面均有比較強(qiáng)的吸附，但在強(qiáng)堿溶液中，鋰輝石和長(zhǎng)石表面的動(dòng)電位正移程度明顯減少。由圖4可知：十二胺在溶液中主要以分子形式存在，所以在鋰輝石和長(zhǎng)石表面通過(guò)靜電吸附的量減少。在混合捕收劑溶液中，鋰輝石和長(zhǎng)石表面電位比在單一的油酸鈉溶液中的表面電位整體有所正移，這是由于在礦物表面共吸附了一定量的帶正電荷的十二胺陽(yáng)離子。從圖5和圖6可以看出：混合捕收劑使鋰輝石表面動(dòng)電位負(fù)移程度明顯強(qiáng)于使長(zhǎng)石表面動(dòng)電位負(fù)移程度，說(shuō)明混合捕收劑在2種礦物表面的吸附量有很大差別，所以在混合捕收劑溶液中，鋰輝石和長(zhǎng)石的浮選回收率有很大差別，從而可以實(shí)現(xiàn)鋰輝石和長(zhǎng)石的選擇性分離。

圖5鋰輝石在捕收劑體系下表面電位與pH的關(guān)系

圖6 長(zhǎng)石在捕收劑體系下表面電位與pH的關(guān)系

2.4 混合捕收劑與礦物作用前后的紅外光譜分析

為了進(jìn)一步探討混合捕收劑與鋰輝石和長(zhǎng)石的作用機(jī)理，對(duì)不同捕收劑與鋰輝石和長(zhǎng)石的作用產(chǎn)物進(jìn)行了紅外光譜分析。查閱油酸鈉的標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜可知，2 923 cm?1和2 848 cm?1處吸收峰是油酸鈉中—CH2—和—CH3中C—H鍵的對(duì)稱振動(dòng)吸收峰，1 562，1 464，1 448和1 423 cm?1處是羧酸鹽的特征吸收峰，其中 1 562 cm?1處是R—COOH中—COO—基團(tuán)的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰。十二胺的標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜中，在1 543 cm?1和1 109 cm?1處的吸收峰是—NH2的彎曲振動(dòng)吸收峰和C—N的伸縮振動(dòng)吸收峰，在3 236 cm?1和 3 294 cm?1處的吸收峰為—NH2的對(duì)稱伸縮振動(dòng)和非對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰[20?21]。

鋰輝石與油酸鈉作用后的光譜如圖7所示。可見：在2 922，2 854，1 585和1 465 cm?1處分別出現(xiàn)了新的吸收峰。這些譜峰對(duì)應(yīng)—CH3(或—CH2—)的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰、—CH2—的對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰、—C=O—基的伸展振動(dòng)吸收峰和—CH2—的彎曲振動(dòng)吸收峰，且位置發(fā)生了一定程度的偏移，說(shuō)明油酸鈉在鋰輝石表面發(fā)生了明顯的化學(xué)吸附。在鋰輝石與十二胺作用后的光譜中，在2 923，2 848，1 744和1 543 cm?1處出現(xiàn)了新的吸收峰，在1 543 cm?1處的吸收峰對(duì)應(yīng)著—NH2的彎曲振動(dòng)吸收峰，并且峰位沒(méi)有出現(xiàn)偏移，說(shuō)明十二胺在鋰輝石表面有物理吸附。在鋰輝石與混合捕收劑作用后的光譜中，在2 925 cm?1和 2 848 cm?1處出現(xiàn)了—CH2的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)和對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，在1 590 cm?1處出現(xiàn)的吸收峰與油酸鋁的—COO—不對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰一致，說(shuō)明NaOL與礦物的的表面的金屬活性質(zhì)點(diǎn)Al發(fā)生了化學(xué)作用。在1 542 cm?1處出現(xiàn)的吸收峰與十二胺的—NH2的彎曲振動(dòng)吸收峰位置完全一致，說(shuō)明礦物表面的胺仍以分子的形式存在?；旌喜妒談┡c鋰輝石作用的紅外分析結(jié)果說(shuō)明，混合捕收劑在鋰輝石表面有更加明顯的吸附。

長(zhǎng)石與油酸鈉作用后的光譜如圖8所示?？梢姡褐辉? 925 cm?1和2 848 cm?1處出現(xiàn)微弱的—CH2的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)和對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，說(shuō)明油酸鈉在長(zhǎng)石的表面有微弱的吸附。在長(zhǎng)石與十二胺作用后的表面出現(xiàn)了十二胺的特征吸收峰，說(shuō)明十二胺在長(zhǎng)石表面也有一定的吸附。在長(zhǎng)石與混合捕收劑作用后的光譜中，在2 925，2 848，1 590和1 542 cm?1處出現(xiàn)了微弱的新的吸收峰。其中1 590 cm?1處波峰對(duì)應(yīng)著油酸鋁的—COO—不對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，1 542 cm?1處波峰則對(duì)應(yīng)著十二胺的—NH2彎曲振動(dòng)峰。說(shuō)明混合捕收劑中的油酸鈉和十二胺在長(zhǎng)石表面僅有微弱的吸附。

圖7 捕收劑與鋰輝石作用前后的紅外光譜圖(pH≈8.5)

圖8 捕收劑與長(zhǎng)石作用前后的紅外光譜圖(pH≈8.5)

3 結(jié)論

1) 單一捕收劑油酸鈉或十二胺不能有效分離鋰輝石與長(zhǎng)石。而陰陽(yáng)離子混合捕收劑NaOL/DDA能顯著提高鋰輝石與十二胺的浮選分離效率，并且當(dāng)混合捕收劑中油酸鈉與十二胺物質(zhì)的量比為6:1~10:1，溶液pH為8.5時(shí)，混合捕收劑對(duì)鋰輝石和長(zhǎng)石的浮選分離能取得很好的效果。

2) 捕收劑在溶液中的存在形態(tài)與溶液的pH有關(guān)，且混合捕收劑在溶液中是以分子?離子絡(luò)合物的形式存在的。在浮選分離的適宜pH為8.5?；旌喜妒談┲须x子?分子締合物對(duì)鋰輝石和長(zhǎng)石具有選擇性吸附，是選擇性浮選分離的根本原因。在混合捕收劑溶液中，鋰輝石和長(zhǎng)石的動(dòng)電位均處于與十二胺作用后及油酸鈉作用后的動(dòng)電位之間，說(shuō)明混合捕收劑中的2種組分在礦物表面均有吸附，但混合捕收劑使鋰輝石表面動(dòng)電位負(fù)移程度明顯強(qiáng)于使長(zhǎng)石表面動(dòng)電位負(fù)移程度，說(shuō)明混合捕收劑在鋰輝石表面的吸附量明顯比在長(zhǎng)石表面的大，從而可以實(shí)現(xiàn)鋰輝石和長(zhǎng)石的選擇性分離。

[1] 林大澤. 鋰的用途及其資源開發(fā)[J]. 中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào), 2004, 14(9): 72?76. LIN Daze. Application and resource development of lithium[J]. China Safety Science Journal, 2004, 14(9): 72?76.

[2] KUSHNIR D, SANDE B A. The time dimension and lithium resource constraints for electric vehicles[J]. Resources Policy, 2012, 37(1): 93?103.

[3] 謝貞付, 王毓華, 于福順, 等. 偉晶巖型鋰輝石礦浮選研究綜述[J]. 稀有金屬, 2013, 37(4): 641?649.XIE Zhenfu, WANG Yuhua, YU Fushun, et al. Reviews of flotation research on pegmatite spodumene ores[J]. Chinese Journal of Rare Metals, 2013, 37(4): 641–649.

[4] RAO K H, FORSSBERG K S E. Mixed collector systems in flotation[J]. International Journal of Mineral Processing, 1997, 51(1/2/3/4): 67?79.

[5] STELLNER K L, AMANTE J C, SCAMEHORN J F, et al. Precipitation phenomena in mixtures of anionic and cationic surfactants in aqueous solutions[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 1988, 123(1): 186?200.

[6] MAITI K, BHATTACHARYA S C, MOULIK S P, et al. Physicochemistry of the binary interacting mixtures of cetylpyridinium chloride (CPC) and sodium dodecylsulfate (SDS) with special reference to the catanionic ion-pair (coacervate) behavior[J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2010, 355(1): 88?98.

[7] CHEN Li, XIAO Jinxin, RUAN Ke, et al. Homogeneous solutions of equimolar mixed cationic-anionic surfactants[J]. Langmuir, 2002, 18(20): 7250?7252.

[8] RYBINSKI W V, SCHWUGER M J. Surfactant mixtures as collectors in flotation[J]. Colloids and Surfaces, 1987, 26: 291?304.

[9] RAO K H, FORSSBERG K S E. Mixed collector systems in flotation[J]. International Journal of Mineral Processing, 1997, 51(1/2/3/4): 67?79.

[10] HUANG Lei, MALTESH C, SOMASUNDARAN P. Adsorption behavior of cationic and nonionic surfactant mixtures at the alumina–water interface[J]. Journal of colloid and interface science, 1996, 177(1): 222?228.

[11] HUANG Zhi, YAN Zhulin, GU Tiren. Mixed adsorption of cationic and anionic surfactants from aqueous solution on silica gel [J]. Colloids and surfaces, 1989, 36(3): 353?358.

[12] ALEXANDROVA L, RAO K H, FORSBERG K S E, et al. The influence of mixed cationic-anionic surfactants on the three-phase contact parameters in silica-solution systems[J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2011, 373(1/2/3): 145?151.

[13] 馮木, 孫偉, 劉若華, 等. 組合捕收劑在鋰輝石浮選中協(xié)同作用的研究[J]. 有色金屬(選礦部分), 2015(2): 96?100. FENG Mu, SUN Wei, LIU Ruohua, et al. Study of synergistic effect of combined collectors in the flotation of spodumene[J]. Nonferrous Metals (Mineral Processing Section), 2015(2): 96?100.

[14] 張釗, 馮啟明, 王維清, 等. 陰陽(yáng)離子捕收劑在長(zhǎng)石與石英表面的吸附特性[J]. 中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013, 44(4): 1313?1318. ZHANG Zhao, FENG Qiming, WANG Weiqing, et al. Adsorption characteristics of feldspar and quartz in anion-cation collector[J]. Journal of Central South University (Science and Technology), 2013, 44(4): 1313?1318.

[15] XU Longhua, WU Houqin, DONG Faqin, et al. Flotation and adsorption of mixed cationic/anionic collectors on muscovite mica[J]. Minerals Engineering, 2013, 41: 41?45.

[16] YU Fushun, WANG Yuhua, ZHANG Lei, et al. Role of oleic acid ionic-molecular complexes in the flotation of spodumene[J]. Minerals Engineering, 2015, 71: 7?12.

[17] PUGH R J. The role of the solution chemistry of dodecylamine and oleic acid collectors in the flotation of fluorite[J]. Colloids and Surfaces, 1986, 18(1): 19?41.

[18] VIDYADHAR A. Flotation of silicate minerals: physico- chemical studies in the presence of alkylamines and mixed (cationic/anionic/non-ionic) collectors[D]. Lulea: Lulea University of Technology. Department of Chemical and Metallurgical Engineering, 2001: 28?32.

[19] FUERSTENAU D W, PRADIP. Zeta potentials in the flotation of oxide and silicate minerals[J]. Advances in colloid Interface Science, 2005, 114/115: 9?26.

[20] VIDYADHAR A, RAO K H. Adsorption mechanism of mixed cationic/anionic collectors in feldspar-quartz flotation system[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2007, 306(2): 195?204.

[21] KOU J, TAO D，XU G. A study of adsorption of dodecylamine on quartz surface using quartz crystal microbalance with dissipation[J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2010, 368(1/2/3): 75?83.

(編輯 趙俊)

Flotation separation of spodumene from feldspar with mixed collectors and its mechanism

TIAN Jia1, XU Longhua1, 2, 3, DENG Wei4, YI Facheng1, WU Houqin1, LIU Jing1, WANG Zhen1

(1. Key Laboratory of Solid Waste Treatment and Resource Recycle Ministry of Education, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 6210102, China; 2. School of Resources Processing and Bioengineering, Central South University, Changsha 410083, China; 3. State Key Laboratory of Mineral Processing, Beijing 102628, China; 4. Utilization of Mineral Resources Institute, Chinese Academy of Geological Sciences, Chengdu 610041, China)

The flotation separation and adsorption mechanism of spodumene from feldspar using the mixed anionic/ cationic collector (NaOL-DDA) were investigated through the microflotation experiments, Zeta potential technique, solution chemistry of mixed collectors and Fourier transform infrared (FT-IR) analyses. The results indicate that the mixed collectors exhibit excellent flotation separation performance of spodumene from feldspar. When the molar ratios of NaOL to DDA is 6:1?10:1, the mixed collectors can realize the spodumene recovery of 85% and the feldspar recovery of 25% at pH 8.5. The existent forms of mixed collector in solution has a great relationship with the pH, and it is the form of molecular-ion complex for the flotation optimal pH=8.5. The molecular-ion complexes have selective adsorption on spodumene and feldspar. In solution, the electrokinetic potentials of and feldspar treated by the mixed collectors are between dodecyl amine and sodium oleate, indicating the adsorption of two components of mixed collector on the minerals. And zeta potential of spodumene treated by the mixed collectors shifted significantly more negatively than that of feldspar, which meaning that the adsorption amount of mixed collector on spodumene surface was significantly greater than on feldspar surface. That is, it can achieve the selective flotation separation of spodumene from feldspar.

spodumene; feldspar; mixed cationic/anionic collectors; flotation

TD923；TD952

A

10.11817/j.issn.1672-7207.2018.03.001

1672?7207(2018)03?0511?07

2017?03?15；

2017?06?23

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51674207，51741408，51304162)；礦物加工科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放研究基金資助項(xiàng)目(BGRIMM-KJSKL-2016-03)；四川省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目(16ZA0130)；中國(guó)地調(diào)局基礎(chǔ)性公益性地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項(xiàng)目(DD20160074-6)；四川省科技廳應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(2016JY0127) (Projects(51674207, 51741408, 51304162) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(BGRIMM-KJSKL-2016-03) supported by the Found of State Key Laboratory of Mineral Processing; Project(16ZA0130) supported by the Key Foundation of Natural Scientific Research of the Education Department of Sichuan Province; Project(DD20160074-6) supported by the Basic and Public Geology and Mineral Resources Survey Foundation of China Geological Survey; Project(2016JY0127) supported by the Applied Basic Research Foundation of Science and Technology Agency of Sichuan Province)

徐龍華，博士，教授，從事選礦理論與工藝研究；E-mail: neuxulonghua@163.com