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石墨礦浮選藥劑研究進展

時間:2021-1-22 8:17:36  信息來源:本站原創   點擊:0

       石墨因獨特結構,使其具有耐高溫、潤滑、導電及導熱等優良性質,被廣泛用于機械、化工、耐火材料,導電材料等行業 [1-4]。根據石墨的結晶程度,一般將石墨分為晶質石墨和隱晶質石墨,晶質石墨又被稱作鱗片石墨,結晶程度高,多為片狀 [5-7]。我國石墨資源儲量豐富,2016 年《全國礦產資源規劃(2016-2020 年)》將晶質石墨列入戰略性礦產目錄,晶質石墨是我國的戰略資源,要想獲得高品位、高回收率的精礦需對石墨礦石進行破碎、分選、提純,分選方法通常采用浮選法。由于鱗片石墨只能從礦石中獲取,無法人工合成,且一旦破壞便不可恢復 [8],因此在浮選時要注重對鱗片石墨的保護。除了選擇適合的浮選工藝外,浮選藥劑的選擇也很關鍵。浮選時添加藥劑可以改善石墨的疏水性,提高石墨的可浮性,提高石墨與雜質的分離效率。石墨浮選藥劑可分為捕收劑、起泡劑、調整劑三大類,本文分析浮選藥劑近年來的研究應用現狀,并對浮選藥劑的發展進行展望。

      1   捕收劑

      天然的石墨具有一定的可浮性,在不用捕收劑時也能浮出石墨精礦,但浮選效果不理想,回收率不高,添加捕收劑可以大大提高石墨回收率。浮選時常規的捕收劑有煤油、柴油、液體石蠟、重油和其他烴類油,大多來源于石油工業的副產品。何富超等在大鱗片石墨選礦試驗研究中用煤油作為捕收劑,用量為 176 g/t,經過一次粗磨粗選,進行兩次精選,得到品位 96.13% 的優質石墨。黎軍在使用新藥劑提高石墨回收率的探討中,以液體石蠟作為捕收劑,并指出液體石蠟主要成分是由高分子直鏈烷烴組成,由于直鏈烷烴比具有相同 C 原子數的支鏈烷烴的色散力大,因此液體石蠟與石墨表面的疏水鍵合比煤油要容易,其宏觀表現為液體石蠟對石墨的捕收作用和選擇性要優于煤油。本研究顯示液體石蠟對石墨的回收率和碳含量分別比煤油提高了 8.22% 和 5.37%。為了提高石墨浮選效率,降低藥劑的耗量,學者們一直致力于新型捕收劑的研制,如 DF、MB25、MF、MB125、GB 等。梁國志 [10] 在 DF 石墨浮選劑的合成一文中,介紹了制備 DF 捕收劑的方法,并進行了工業試驗,DF 藥劑浮選速度快、無毒無害、氣味刺激性小、用量少,兼具起泡和捕收兩種功能。王寶嫻 [11] 研制了一種非極性復合藥劑 MB-25,它既有捕收性又有起泡性。藥劑在礦物表面的附著層越薄,覆蓋面越廣,其改善疏水性能越好,MB-25 可降低吸附厚度,增大吸附面,增加疏水性,MB-25用量僅為 2# 油的 1/4。馬成才 [12] 等利用環烷酸、裂解柴油、混合雜醇及少量柴油混合制備了一種新型捕收劑 MF,通過工業應用證明 MF 要比市售浮選油的捕收性和選擇性好,用量更少,價格更低。金蟬 [13]等利用混合烴制備了一種含有芳香烴、飽和烴及不飽和烴的復合藥劑,該藥劑價格低廉且捕收性和起泡性皆優于煤油和 2# 油。除了研究新型藥劑外,學者還通過對捕收劑進行高效處理來提高捕收劑的作用效果,如剪切絮凝、超聲波乳化、添加表面活性劑等。剪切絮凝是在礦漿中添加一定量的捕收劑和表面活性劑,由高速攪拌產生的剪切力使顆粒聚集,增加顆粒的表觀直徑,通過浮選法將絮凝物選出。高速攪拌剪切改變了捕收劑和表面活性劑與礦粒的效果 [14-17],提高了目的礦物浮選的選擇性,尤其是對改善細粒、微細粒礦物的浮選有利 [18-20]。超聲波是一種頻率較高機械波,范圍在 20KHZ-10MHZ[21]。低頻振幅大的超聲波能量集中,能產生沖擊波和微射流,引起介質的強烈振動 [22],沖擊波和微射流能突破邊界層的限制,即突破了油水界面,使本不溶于水的捕收劑通過超聲波的乳化作用,使捕收劑溶于水,研究證實 經過超聲乳化后的捕收劑的藥劑耗量降低,浮選的選擇性提高。在捕收劑中加入適量的表面活性劑也能提高捕收劑的浮選效果,方和平 的研究表明,在中性油的石墨浮選中,適當的加入陰離子表面活性劑,鱗片石墨的回收率有顯著提高。毛炬凡 [25] 以煤油作為石墨浮選的捕收劑,以十二烷基硫酸鈉作為表面活性劑,進行系列浮選實驗,結果表明在捕收劑中加入適量的活性劑時,可降低 zeta 電位,改善石墨表面疏水性,提高石墨浮選的回收率。以上介紹了常規捕收劑、新型捕收劑和捕收劑的高效處理在礦物浮選中的應用效果。常規捕收劑可以滿足生產的需求,但用量較大。新型捕收劑和捕收劑的高效處在浮選過程中表現出用量少、選擇性好、浮選效果好,尤其是新型復合捕收劑還兼具捕收和起泡兩種作用,可以簡化加藥流程,將成為今后浮選藥劑研究熱點之一。

       2 起泡劑

       起泡劑分子由極性和非極性基組成,其中極性基是親水的,非極性基是疏水的。起泡劑的作用增加氣泡的機械強度,防止氣泡兼并,控制氣泡上浮的速度,改變氣泡的分布狀態。在石墨浮選工藝中,經常將 2# 油、甲酚酸、樟腦油等作為起泡劑。其中 2# 油是選礦廠最常用的起泡劑,其主要成分是萜烯醇 (C9H17OH),一般含量為 40-60.勝世化工,18363555366.


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