高純石英砂浮選工藝與藥劑研究進(jìn)展*

馬曉光,陳子璇,張 寒

(湖北菲利華石英玻璃股份有限公司,湖北 荊州 434000)

0 引言

硅是地殼中第二大化學(xué)元素。石英族礦物約占地殼質(zhì)量的12.6%,其主要由二氧化硅(SiO2)組成,SiO2具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì),廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)基礎(chǔ)工業(yè)和高科技領(lǐng)域,如電子、航空航天以及電子機(jī)械產(chǎn)業(yè)。另外,石英由于具有高折射率而被廣泛應(yīng)用于光纖傳輸、光伏以及硅軍工玻璃等領(lǐng)域,被譽(yù)為“玻璃材料之冠”[1]。

隨著半導(dǎo)體和光伏電池等新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)材料質(zhì)量的要求越來(lái)越高。因此,如何有效地提純石英(特別是高純和超高純石英)已成為當(dāng)前的研究重點(diǎn)。美國(guó)、中國(guó)、挪威、加拿大、俄羅斯和巴西是有能力生產(chǎn)純度超過(guò)99.9%高純石英的主要國(guó)家。2019年全球高純石英產(chǎn)能為173.1萬(wàn)t,其中95.23萬(wàn)t產(chǎn)自美國(guó),27萬(wàn)t產(chǎn)自中國(guó)[2]。石英在半導(dǎo)體行業(yè)的份額最大,高純石英已成為半導(dǎo)體行業(yè)原料的關(guān)鍵組成部分[3]。中國(guó)是高純石英的最大進(jìn)口國(guó),隨著半導(dǎo)體等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,高純石英生產(chǎn)已不能滿足國(guó)內(nèi)需求[2]。

高純石英的SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)99.9%,超高純石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)99.999%[ω(Al)<8×10-6,ω(Fe)<0.05×10-6,ω(Ti)<1.3×10-6等]。矽比科公司的IOTA標(biāo)準(zhǔn)已獲得國(guó)際認(rèn)可,其產(chǎn)品純度可以達(dá)到99.999 4%[4]。目前,制備高純石英的方法有兩種:合成和純化,其中合成依賴于合成晶體,用CCl4氣相沉積和溶膠-凝膠法進(jìn)行液相沉積。由于合成成本高以及晶體資源逐漸枯竭,石英提純已成必然趨勢(shì)。石英提純的方法主要有物理處理、化學(xué)處理和生物處理,可進(jìn)一步細(xì)分為高溫煅燒、微波加熱、水淬、研磨、篩分、分色、磁選、浮選、酸浸、超聲波處理、氯化焙燒、生物活化等。由于石英與長(zhǎng)石在物理性質(zhì)、化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)等方面相似,所以很難簡(jiǎn)單地通過(guò)酸浸、磁選等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)二者的分離,浮選法是實(shí)現(xiàn)石英與長(zhǎng)石分離最有效的方法之一。本文以高純石英為研究對(duì)象,對(duì)其浮選方法和浮選藥劑的研究現(xiàn)狀及熱點(diǎn)進(jìn)行全面總結(jié),以期為我國(guó)石英提純研究提供參考。

1 高純石英砂浮選技術(shù)進(jìn)展

根據(jù)不同礦物顆粒的疏水性和親水性的差異,可以采用浮選法提取目標(biāo)礦物。在浮選過(guò)程中,疏水性礦物顆粒會(huì)附著在氣泡上并浮出,而親水性顆粒則會(huì)下沉。此外,還可以加入表面活性劑,起到發(fā)泡和選擇性收集的作用。目前高純石英浮選方法主要有“有氟有酸”法、“無(wú)氟有酸” 法和“無(wú)氟無(wú)酸法”3種。

1.1 “有氟有酸”法浮選

“有氟有酸”法是實(shí)現(xiàn)石英與長(zhǎng)石分離的一種傳統(tǒng)方法,其以HF或氟化物(NaF)作為長(zhǎng)石活化劑。在強(qiáng)酸性環(huán)境(pH=2)中,用硫酸(H2SO4)或鹽酸(HCl)調(diào)節(jié)浮選礦漿,加入HF或NaF活化長(zhǎng)石表面,最后用陽(yáng)離子胺作為浮選分離劑。HF是少數(shù)能與石英反應(yīng)的酸之一,HF與雜質(zhì)(如云母和長(zhǎng)石)的反應(yīng)比與石英的反應(yīng)更快。HF作為高純石英浮選的pH調(diào)整劑,可以對(duì)長(zhǎng)石礦物表面進(jìn)行活化,通過(guò)單組分陽(yáng)離子藥劑與石英礦物中的長(zhǎng)石作用而被優(yōu)先分離出來(lái),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)石英的純化。HF在水溶液中會(huì)發(fā)生電離反應(yīng),形成活性組分F-、HF2-和(HF)2。HF2-中的H-F鍵可以通過(guò)氫鍵與Si原子上的O-H鍵連接,形成絡(luò)合物。然后,F-中的F對(duì)Si原子產(chǎn)生親核攻擊,從而使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。此外,HF容易腐蝕長(zhǎng)石晶格中的Si-O鍵,從而暴露出Al3+(s)活性區(qū)。[SiF6]2-與Al3+(s)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的絡(luò)合物將會(huì)附著在長(zhǎng)石表面,從而帶負(fù)電荷。因此,陽(yáng)離子捕收劑通過(guò)靜電作用吸附于長(zhǎng)石表面,從而使得長(zhǎng)石優(yōu)先從礦漿中分離出來(lái),最終實(shí)現(xiàn)石英的純化[5]。有研究[6]認(rèn)為,HF方法可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)石與石英的良好分離,得到高品位的長(zhǎng)石和高質(zhì)量的石英。然而,在浮選系統(tǒng)中存在大量的化學(xué)活化劑(HF或NaF),其中的氟離子對(duì)周圍環(huán)境有害,處理含氟浮選廢水不僅增加了生產(chǎn)成本,還限制了該方法在工業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用。

1.2 “無(wú)氟有酸”法浮選

由于“有氟有酸”法分離石英和長(zhǎng)石會(huì)產(chǎn)生大量含氟廢水,嚴(yán)重危害周圍環(huán)境和人類健康, 基于“無(wú)氟有酸”的高純石英浮選方法引起了研究人員的關(guān)注。常用的酸包括硫酸、草酸、磷酸、鹽酸等。長(zhǎng)石的零電點(diǎn)(1.5左右)要低于石英的零電點(diǎn)(2.0左右),當(dāng)將石英礦漿的pH通過(guò)酸堿調(diào)整劑調(diào)節(jié)至2～3時(shí),石英表面不帶電荷,而長(zhǎng)石表面帶負(fù)電荷,添加的陽(yáng)離子捕收劑首先吸附于呈負(fù)電性的長(zhǎng)石表面,然后與添加的陰離子捕收劑發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),附著在長(zhǎng)石表面形成共絡(luò)合物,其具有較強(qiáng)的表面活性,可以大大增強(qiáng)長(zhǎng)石的表面疏水性,提高長(zhǎng)石的可浮性[7-8]。因此,在混合酸體系中,長(zhǎng)石將優(yōu)先于石英被浮選分離出來(lái)。然而,這種分離方法的效果比傳統(tǒng)的含氟浮選差,通常只能獲得石英砂(或長(zhǎng)石)產(chǎn)品,不適用于工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。

1.3 “無(wú)氟無(wú)酸”法浮選

“無(wú)氟無(wú)酸” 法是在無(wú)氫氟酸添加以及非酸性條件下采用單一或混合捕收劑實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)石與石英分離的新方法。

在中性條件下[7,9],長(zhǎng)石和石英表面都帶負(fù)電,均會(huì)與先添加的陰離子捕收劑作用。但是,石英和長(zhǎng)石與陰離子捕收劑的作用有所區(qū)別:由于石英表面仍存在局部的正電區(qū)域,陰離子捕收劑離子與石英表面正電區(qū)域之間的氫鍵和靜電力作用不強(qiáng),從而使吸附在石英表面的陰離子捕收劑會(huì)因?yàn)槭⒁种苿┑募尤攵幻摮?導(dǎo)致石英表面疏水性并未明顯提高;而陰離子捕收劑與長(zhǎng)石之間的作用形式除了分子間靜電作用力和氫鍵外,陰離子捕收劑還會(huì)與長(zhǎng)石結(jié)構(gòu)中的Al3+發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生牢固穩(wěn)定的特征定位吸附,同時(shí)混合藥劑中的胺類陽(yáng)離子捕收劑還可以與附著在長(zhǎng)石表面的陰離子捕收劑作用,從而顯著提高長(zhǎng)石的疏水性,并優(yōu)先從石英礦物中浮選分離出來(lái),最終實(shí)現(xiàn)石英純化。

在堿性條件下,烷基磺酸類陰離子捕收劑會(huì)與加入的石英活化劑(堿土金屬離子)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成中性絡(luò)合物,并進(jìn)一步與石英相互作用從而優(yōu)先從伴生礦漿中浮選分離出石英[10]。而在高堿性條件下,長(zhǎng)石表面生成的水合保護(hù)膜將阻礙添加的陽(yáng)離子捕收劑吸附至其表面。

1.4 其他方法

隨著高純石英浮選技術(shù)的發(fā)展,還出現(xiàn)了一些新興的浮選技術(shù),如微生物輔助浮選。利用微生物細(xì)菌等對(duì)石英表面進(jìn)行溶解預(yù)處理,使石英暴露出可溶性無(wú)定形形態(tài)的晶面和位點(diǎn),有利于增強(qiáng)捕收劑與目的礦物石英之間的作用。TENG等[11]以十二胺為捕收劑,研究了硅酸鹽細(xì)菌預(yù)處理對(duì)石英浮選的影響,結(jié)果顯示,用硅酸鹽菌對(duì)石英進(jìn)行預(yù)處理3 d后,石英的最大回收率為92.74%;微生物代謝產(chǎn)物有機(jī)酸和多糖對(duì)石英有溶解作用,隨著石英表面溶解面積的增大,石英與十二胺的結(jié)合位點(diǎn)增加,從而提高了十二胺的捕收效果。PADUKONE等[12]研究發(fā)現(xiàn)釀酒酵母細(xì)胞及其代謝產(chǎn)物通過(guò)微生物誘導(dǎo)浮選和絮凝,成功實(shí)現(xiàn)了石英與方解石的選擇性分離,酵母細(xì)胞對(duì)方解石表現(xiàn)出了較高的表面親和力。生物試劑如細(xì)胞外蛋白和酵母細(xì)胞分別在石英和方解石存在的條件下生長(zhǎng)時(shí)分泌出多糖,與石英生長(zhǎng)的酵母細(xì)胞及其代謝產(chǎn)物相互作用后,使石英表面變得更疏水、方解石表面變得更親水;此外,其還提出了一種間歇浮選方法,即按純度進(jìn)行間歇浮選,純度越高,浮選效率越高。

不論是“有氟有酸”法還是“無(wú)氟有酸”法都會(huì)不可避免地產(chǎn)生含氟廢水,不僅對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重危害,還對(duì)設(shè)備造成了腐蝕和破壞。隨著國(guó)家環(huán)境保護(hù)力度的加大和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),尋找新的綠色環(huán)保的“無(wú)氟無(wú)酸”法已成為目前石英高純浮選的研究重點(diǎn)。

2 高純石英砂浮選藥劑研究進(jìn)展

高純石英浮選捕收劑的選擇至關(guān)重要,其作用主要是使雜質(zhì)或目的礦物表面形成疏水膜層,增強(qiáng)其可浮性。此外,調(diào)整劑作為高純石英輔助浮選藥劑,其作用是改善藥劑的選擇性、抗硬水能力和水溶性等,調(diào)整劑主要包括抑制劑、pH調(diào)整劑、活化劑等。

2.1 捕收劑

高純石英砂浮選捕收劑主要包括:陰離子型(化合物羥基酸)、陽(yáng)離子型(胺類衍生物)、非離子型(硫代化合物)、羥油類(非極性油)4個(gè)系列,近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此開展了大量研究。

WANG等[13]研究發(fā)現(xiàn)十二胺(DDA)、牛油胺(TTA)和十二烷基三甲基溴化銨(DTAC)作為捕收劑在強(qiáng)酸性礦漿條件下可實(shí)現(xiàn)白云母與石英的浮選分離,TTA和DTAC對(duì)兩種礦物的浮選捕收能力比DDA弱;FTIR分析發(fā)現(xiàn),胺捕收劑在白云母和石英上的主要吸附方式是物理吸附;MD模擬結(jié)果表明,DDA+陽(yáng)離子在白云母和石英上具有較強(qiáng)的物理吸附能力[白云母(001),-117.31 kJ/mol;石英(100),-89.43 kJ/mol],而中性DDA分子很難吸附到這兩種礦物的表面。

WANG等[14]研究了氫氟酸預(yù)處理對(duì)十二胺(DDA)捕收劑浮選長(zhǎng)石和石英的影響,微浮選試驗(yàn)結(jié)果表明,以H2SO4為pH調(diào)節(jié)劑,在pH為2時(shí),長(zhǎng)石和石英的浮選效果差異不大。經(jīng)HF預(yù)處理后,長(zhǎng)石的可浮性顯著提高,而石英的可浮性沒(méi)有變化。HF預(yù)處理導(dǎo)致長(zhǎng)石表面SiO2浸出,Na、K、Al富集。因此,當(dāng)pH為2時(shí),長(zhǎng)石的表面負(fù)電荷增加,有利于礦物的浮選分離,這是通過(guò)在長(zhǎng)石表面增大DDA和Na、K、Al之間的靜電吸附作用實(shí)現(xiàn)的,有效增強(qiáng)了其疏水性。

LIU等[15]合成了一種陽(yáng)離子雙子表面活性劑乙烷-1,2-十二烷基二甲基溴化銨(EDDA),并將其用于石英反泡沫浮選;純礦物浮選試驗(yàn)結(jié)果表明,EDDA在漿料的整個(gè)pH范圍內(nèi)對(duì)石英均有良好的浮選能力和選擇性,并且明顯比十二胺(DDA)更有效。人工混合礦物試驗(yàn)結(jié)果表明,EDDA可以在不添加抑制劑的情況下實(shí)現(xiàn)褐鐵礦與石英的高效分離。ζ電位測(cè)量結(jié)果表明,EDDA對(duì)石英的電位有顯著影響,EDDA優(yōu)先修飾石英表面,從而提高石英的疏水性。FTIR分析結(jié)果證實(shí)了EDDA與石英之間的作用方式為物理吸附。

WEI等[16]采用一種新型的綠色陽(yáng)離子表面活性劑聚(丙二醇)雙(2-氨基丙醚)(PEA)作為捕收劑,在無(wú)酸(特別是HF)和無(wú)堿的條件下,從長(zhǎng)石-石英伴生礦(FQA)中浮選分離石英,泡沫浮選結(jié)果表明,當(dāng)粒徑為150～270 μm時(shí),在pH為 9.00～9.50、PEA濃度為10-4mol/L的條件下,石英的浮選回收率為97.79%,FQA的回收率為19.30%,實(shí)現(xiàn)了石英與FQA的有效分離;PEA通過(guò)結(jié)構(gòu)中的-NH3+/-NH2頭基與Si-O之間的靜電和氫鍵作用吸附在石英表面,而由于K+/Na+離子和PEA帶正電的-NH3+/-NH2頭基之間的靜電排斥作用,在長(zhǎng)石表面吸附的PEA較少,基于此,提出了一種PEA陽(yáng)離子捕收劑在石英和FQA表面的吸附模型。

ZHOU等[17]以改性醚胺試劑(L0-503)為高純石英的捕收劑,探索了其在弱堿性條件下對(duì)花瓣石和石英的分離機(jī)理,微浮選試驗(yàn)結(jié)果表明,有L0-503存在時(shí),改性醚胺捕收劑對(duì)石英的捕收能力強(qiáng)于對(duì)花瓣石的捕收能力,對(duì)石英的最大回收率為93.2%,對(duì)花瓣石的回收率始終低于14%,這表明改性醚胺試劑可以作為反浮選劑分離石英和花瓣石,石英與改性醚胺捕收劑結(jié)構(gòu)中的仲胺(-NH=)發(fā)生了強(qiáng)烈反應(yīng),使得石英比花瓣石更容易吸附捕集。此外,捕收劑與石英之間的靜電力和氫鍵作用進(jìn)一步增強(qiáng),而與花瓣石之間沒(méi)有發(fā)生反應(yīng)。

LIU等[18]通過(guò)在二胺捕收劑中引入羥乙基,設(shè)計(jì)并合成了一種新型羥基多胺表面活性劑N-(2-羥乙基)-N-十二烷基-乙二胺(NHDE)并用于分離石英,微浮選試驗(yàn)結(jié)果表明,NHDE對(duì)石英具有優(yōu)異的捕集性能,在pH為4.5～9.5的條件下,石英與赤鐵礦的混合物可以有效分離。NHDE在石英表面的吸附是靜電引力和多形式氫鍵共同作用的結(jié)果,多形式氫鍵不僅增強(qiáng)了NHDE在石英表面的吸附,而且使NHDE在石英表面形成了穩(wěn)定的填料層,增強(qiáng)了石英表面的疏水性。

WEI等[19]通過(guò)微浮選試驗(yàn)研究了鋰云母和石英在單一捕收劑SOL或十二胺(DDA)與混合捕收劑SOL/DDA反應(yīng)下的可浮性。微浮選試驗(yàn)結(jié)果表明,在pH為中性的條件下,單一捕收劑不能實(shí)現(xiàn)鋰云石與石英的選擇性分離,而在pH為7.0左右時(shí)混合捕收劑可實(shí)現(xiàn)兩種礦物的浮選分離。人工混合礦物浮選試驗(yàn)結(jié)果顯示,在pH為7.0的混合捕收劑條件下,兩種礦物的浮選分離效果良好。接觸角試驗(yàn)結(jié)果表明,在組合捕收劑作用下,鋰云石的接觸角遠(yuǎn)大于石英。Zeta電位測(cè)試結(jié)果顯示,混合捕收劑與石英表面的吸附作用明顯弱于鋰云石。吸附試驗(yàn)結(jié)果表明,混合捕收劑中的陰離子捕收劑SOL阻礙了DDA在石英礦石表面的吸附,但對(duì)鋰云石表面的吸附?jīng)]有影響。

HUANG等[20]合成了一種新型螯合表面活性劑5-庚基-1,2,4-三唑-3-硫酮(HpTT),并首次將其作為浮選分離石英和方解石中孔雀石的捕收劑,微浮選試驗(yàn)結(jié)果表明,與辛基異羥肟酸(OHA)相比,HpTT對(duì)石英礦石表現(xiàn)出了更好的選擇性,并在pH為6.5～11.5下實(shí)現(xiàn)了孔雀石與方解石或石英混合物的有效分離。接觸角試驗(yàn)結(jié)果表明,HpTT對(duì)石英具有較強(qiáng)的疏水作用。Zeta電位測(cè)試結(jié)果表明,HpTT對(duì)石英、方解石具有選擇性親和力,并可能通過(guò)特異性吸附錨定在石英表面。

丁亞卓等[21]研究發(fā)現(xiàn)以十二胺為捕收劑,有機(jī)二元酸(草酸、丙二酸、癸二酸、己二酸和丁二酸)對(duì)石英和長(zhǎng)石均有活化作用,其中,在強(qiáng)酸性條件下十二胺/草酸復(fù)合藥劑體系可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)石與石英的有效分離。

Aliquat-336離子液含有三辛基和癸胺,已被證明是一種有效的石英浮選捕收劑,SAHOO等[22]首次研究了該季銨鹽在石英與赤鐵礦浮選分離過(guò)程中的捕集效果,浮選結(jié)果表明,石英的回收率隨Aliquat-336濃度的升高而升高,且適用于較廣的pH范圍,石英回收率在98%左右,純礦物體系用量為250～300 g/t,該捕收劑對(duì)石英具有較強(qiáng)的選擇性。FTIR和表面電位測(cè)量結(jié)果表明,Aliquat-336與石英之間存在強(qiáng)相互作用。

2.2 調(diào)整劑

為了提高石英浮選過(guò)程的選擇性、增強(qiáng)捕收劑與目的礦物的作用效果,在浮選過(guò)程中通常使用一定量的調(diào)整劑。常用的石英浮選調(diào)整劑根據(jù)藥劑的作用性質(zhì)可分為抑制劑、pH調(diào)整劑以及活化劑等。抑制劑的作用是增強(qiáng)雜質(zhì)礦物親水性、阻止捕收劑在礦物表面吸附,從而降低礦物的可浮性,其作用機(jī)理是在礦物表面形成親水性薄膜或溶去礦物表面與捕收劑作用的活性膜,使得捕收劑難以與目的礦物表面作用。

SUN等[23]研究了以羥丙基淀粉(HPS)為新型抑制劑、氯化鎂(MgCl2)為活化劑用于石英與長(zhǎng)石的浮選分離,微浮選試驗(yàn)結(jié)果表明:礦漿pH對(duì)石英與長(zhǎng)石的浮選分離有決定性影響,在pH為 10.5時(shí),石英和長(zhǎng)石可以在沒(méi)有抑制劑的情況下部分分離;HPS作為抑制劑對(duì)長(zhǎng)石的浮選進(jìn)行了選擇性抑制,分離效率大大提高,選擇性指數(shù)從4.57提高至7.52;拉曼光譜和X射線光電子能譜分析結(jié)果表明,HPS傾向于在長(zhǎng)石表面與Al位形成復(fù)雜的結(jié)構(gòu),從而減少了NaOL的吸附。因此,HPS可作為長(zhǎng)石抑制劑用于石英與長(zhǎng)石的浮選分離。

LIU等[24]在以油酸鈉(NaOL)為捕收劑的條件下,引入木質(zhì)素磺酸鈣(CLS)作為石英石浮選的抑制劑,微浮選試驗(yàn)結(jié)果表明,在pH為10～11時(shí),NaOL對(duì)水鋁石和鋅離子活化石英表現(xiàn)出了優(yōu)異的捕收性能。ζ電位測(cè)量結(jié)果表明,CLS的加入阻止了NaOL在鋅離子活化的石英表面上的吸附,而在pH為10～11時(shí),沒(méi)有阻止NaOL在史密斯鋁石表面上的吸附。XPS分析結(jié)果表明,CLS主要通過(guò)化學(xué)相互作用選擇性吸附在鋅離子活化的石英表面。

ZHANG等[25]合成了一種新型的具有多羧基和多胺基的聚馬來(lái)酸酐三乙烯四胺(PMTA)的大分子抑制劑,并將其用于陽(yáng)離子反浮選分離石英和赤鐵礦,微浮選試驗(yàn)結(jié)果表明,與淀粉相比,PMTA表現(xiàn)出了良好的抑制性能,在pH為11、投加量為12 mg/L時(shí),98.29%的赤鐵礦被抑制;FTIR、ζ電位和XPS分析結(jié)果表明,PMTA主要通過(guò)Fe-O鍵化學(xué)吸附在赤鐵礦表面,通過(guò)氫鍵相互作用吸附在石英表面。

ZHU等[26]采用羧甲基纖維素(CMC)作為抑制劑對(duì)石英和菱鎂礦進(jìn)行反浮選分離試驗(yàn),結(jié)果表明,CMC對(duì)菱鎂礦表現(xiàn)出了較好的選擇性抑制性能,提高了石英的品位和菱鎂礦的回收率;CMC和DDA在石英和菱鎂礦表面表現(xiàn)出了不同的吸附強(qiáng)度,CMC在菱鎂礦表面的吸附比DDA更強(qiáng),阻礙了DDA在菱鎂石表面的后續(xù)吸附。相反,石英表面被DDA強(qiáng)烈吸附而非CMC,證明CMC的加入不影響石英的浮選。

通過(guò)浮選將石英與藍(lán)晶石有效分離非常困難,因?yàn)槎呔哂邢嗨频谋砻嫘再|(zhì)。JIN等[27]研究了pH、Fe3+和硅酸鈉對(duì)陰離子捕收劑石油磺酸鈉(SPS)從石英中分離藍(lán)晶石的影響,結(jié)果表明,在pH為4.0時(shí),由于SPS在藍(lán)晶石上的選擇性吸附,藍(lán)晶石與石英實(shí)現(xiàn)了有效分離,而Fe3+的存在改變了石英的電學(xué)性能,增強(qiáng)了石英的浮選效果。硅酸鈉通過(guò)覆蓋活化位點(diǎn)和禁止捕收劑吸附,選擇性地抑制了鐵活化石英的浮選。雖然水玻璃也與藍(lán)晶石相互作用,但SPS仍通過(guò)與Al原子反應(yīng)吸附在藍(lán)晶石上,因此有Fe3+存在時(shí)水玻璃對(duì)藍(lán)晶石浮選的抑制作用有限。

SHEN等[28]研究了以CaCl2為活化劑在堿性條件下對(duì)石英和長(zhǎng)石浮選分離的影響,微浮選試驗(yàn)結(jié)果表明,在pH為10.0的條件下,用0.5 mmol/L的CaCl2和2.8 mmol/L的摩爾比為8∶1的NaOL/DDA混合捕收劑浮選出了90.98%的石英和13.08%的長(zhǎng)石。人工混合礦物浮選試驗(yàn)結(jié)果表明,在pH為10～11時(shí),CaCl2和NaOL/DDA混合捕收劑能夠有效分離這兩種礦物,DDA能明顯提高石英的回收率,在堿性條件下可使NaOL的用量減少一半。

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)高端高純石英仍然依賴進(jìn)口,進(jìn)口量近幾年呈快速上升趨勢(shì)。為降低對(duì)國(guó)外的依賴程度,國(guó)內(nèi)的脈石英、石英巖、花崗偉晶巖型石英礦床的勘探和高純石英預(yù)處理技術(shù)及合成技術(shù)的發(fā)展亟待突破。作為高純石英砂提純工序中的關(guān)鍵一步,浮選技術(shù)的發(fā)展直接影響高純石英砂原料的品質(zhì),而發(fā)展環(huán)境友好型高純石英砂“無(wú)氟無(wú)酸”浮選技術(shù)和開發(fā)綠色高效高純石英浮選藥劑將是未來(lái)的研究重點(diǎn)。