十二烷基伯胺作为一种阳离子捕收剂,在矿物浮选中广泛应用于硅酸盐、氧化物、碳酸盐及某些盐类矿物的分离。其作用原理主要依靠胺基(-NH₂)与矿物表面的静电吸附或化学键合,而疏水性的十二烷基链则赋予矿物表面疏水性,使其附着于气泡上浮。以下是典型应用矿物及浮选原理与流程的详细说明:
一、石英(SiO₂)浮选
- 浮选原理:
pH依赖的静电吸附:在pH 2-6的弱酸性条件下,石英表面带负电(SiO⁻),十二烷基伯胺(R-NH₃⁺)通过静电作用吸附,形成疏水膜。
化学吸附:胺基可能与表面硅羟基(Si-OH)形成氢键或共价键(Si-O-NH-R)。
- 浮选流程:
磨矿:将矿石磨至-200目(74 μm)以下,使石英充分解离。
调浆:在pH 3-4(硫酸调节)的浆液中加入DDA(50-200 g/t)。
浮选:在机械搅拌式浮选机中通入气泡,石英上浮为泡沫产品,脉石矿物(如长石、云母)留在槽内。
精选:泡沫产品经多次精选(加少量DDA)提高品位。
二、钾盐(KCl)与石盐(NaCl)分离
- 浮选原理:
选择性吸附:在饱和盐水中,DDA优先吸附于钾盐(KCl)表面,因K⁺与胺的亲和力强于Na⁺。
抑制剂作用:添加羧甲基纤维素(CMC)抑制石盐浮选。
- 浮选流程:
饱和盐水调浆:防止矿物溶解,pH 7-8。
加药:DDA(100-300 g/t)与CMC(50-100 g/t)混合加入。
浮选:钾盐上浮,石盐残留槽底。
脱水干燥:泡沫产品经洗涤、离心脱水得钾精矿。
三、氧化铁矿(赤铁矿Fe₂O₃、磁铁矿Fe₃O₄)
- 浮选原理:
反向浮选:在pH 8-10(NaOH调节)下,DDA吸附于硅酸盐脉石(如石英),而氧化铁矿物因表面带正电(Fe-OH₂⁺)不被吸附。
活化剂:淀粉抑制铁矿,增强选择性。
- 浮选流程:
磨矿至-325目(45 μm)使铁矿与石英解离。
调浆:pH 9-10,加入淀粉(200-500 g/t)抑制铁矿,DDA(100-200 g/t)捕收石英。
浮选:石英上浮,铁矿为槽内产品。
磁选辅助:浮选后铁矿可经弱磁选(磁铁矿)或强磁选(赤铁矿)进一步提纯。
四、长石与石英分离
- 浮选原理:
pH调控选择性:在pH 2-3(HF调节)下,长石表面Al³⁺暴露,与DDA形成更稳定的络合物(Al-O-NH-R),而石英吸附较弱。
氟化物活化:HF溶解长石表面硅层,暴露铝位点。
- 浮选流程:
酸处理:pH 2-3,加入HF(1-2 kg/t)活化长石。
捕收剂:DDA(150-300 g/t)选择性吸附长石。
浮选:长石上浮,石英残留。
中和处理:尾矿需用石灰中和至中性排放。
五、磷酸盐矿(磷灰石Ca₅(PO₄)₃(F,Cl,OH))
- 浮选原理:
碳酸盐抑制:在pH 9-10下,DDA捕收磷灰石,而方解石(CaCO₃)被抑制(如用糊精)。
表面Ca²⁺活性位点:胺基与磷灰石表面的钙形成螯合作用。
- 浮选流程:
脱泥:去除-20 μm的黏土颗粒。
加药:糊精(200-400 g/t)抑制碳酸盐,DDA(200-500 g/t)捕收磷灰石。
浮选:磷灰石泡沫产品经酸洗(去除碳酸盐)得精矿。
六、关键影响因素
pH值:决定矿物表面电荷及DDA电离状态(RNH₃⁺或RNH₂)。
抑制剂/活化剂:如HF(长石)、淀粉(铁矿)、CMC(钾盐)。
温度:DDA溶解度随温度升高而增加,低温时需乳化处理。
七、环保与替代
环保问题:DDA生物降解性差,需控制排放;HF使用时需严格防护。
替代药剂:醚胺(如TOMDA)或两性捕收剂选择性更优。
通过调整药剂制度和流程,十二烷基伯胺可实现多种矿物的高效分离,尤其适用于硅酸盐和盐类矿物的浮选体系。
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