菱鎂礦是我國的優(yōu)勢礦產(chǎn)資源之一，其儲量、產(chǎn)量和出口量均居世界首位，但是目前主要是出口資源性產(chǎn)品，缺乏市場競爭力，這些初級鎂制品的大量出口，犧牲了資源并把污染留給了自己。加強(qiáng)我國資源問題的研究，必須要堅持系統(tǒng)謀劃、節(jié)能、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)、綠色經(jīng)濟(jì)優(yōu)先。隨著我國優(yōu)質(zhì)菱鎂礦礦石被大量開采，很多相對較差的菱鎂礦礦石都未能利用，造成了資源的極大浪費(fèi)。同時，優(yōu)質(zhì)鎂制品的開發(fā)對原料提出了更高的要求。為合理有效地利用有限資源，必須對低品位菱鎂礦進(jìn)行選礦提純。

　　基于以上，研究了陰、陽離子捕收劑體系中菱鎂礦的浮游特性，考查了捕收劑用量、無機(jī)抑制劑用量和金屬離子用量等對菱鎂礦浮選的影響，以了解藥劑及大量存在的金屬陽離子對菱鎂礦浮選的影響，為低品位菱鎂礦提純提供有效的依據(jù)。

　　一、試驗礦樣
　　試驗用菱鎂礦單礦物取自遼寧海城，制備方法為人工選取塊礦，經(jīng)破碎挑選和瓷球磨、篩分備用。對制備好的產(chǎn)品進(jìn)行X射線衍射分析，其結(jié)果見圖1。菱鎂礦單礦物的多元素化學(xué)分析結(jié)果見表1。根據(jù)XRD及多元素分析結(jié)果可知，菱鎂礦單礦物純度大于95%，滿足試驗要求。粒度-0.037 + 0.074mm的礦物作為浮選試樣，粒度為-5μm的礦物作為電位測試用。

  菱鎂礦的X射線衍射圖

菱鎂礦單礦物多元素化學(xué)分析結(jié)果

　　二、試驗方法
　　試驗在油酸鈉或十二胺的體系下，用六偏磷酸鈉和水玻璃作為抑制劑，用化學(xué)純鹽酸和氫氧化鈉作pH值調(diào)整劑。試驗所用的水為一次去離子水，金屬離子以分析純的氯化物形式加入。
　　（一）浮選試驗
　　每次稱取3.0 g純礦物放入30 mL浮選槽中，加25 mL去離子水，用HC1或NaOH調(diào)節(jié)pH值，調(diào)漿2 min后，加入十二胺或油酸鈉作為捕收劑，攪拌2 min，在SFG掛槽浮選機(jī)上浮選，轉(zhuǎn)速為2 000 r/min，浮選時間3 min。分別將泡沫產(chǎn)品和槽內(nèi)產(chǎn)品在100℃時烘干稱重并計算回收率。
　　（二）動電位測試
　　將礦樣磨至粒度小于5μm，每次稱取50 mg置于燒杯中，加50 mL去離子水，用HCl或NaOH調(diào)節(jié)pH值，加入金屬離子，用磁力攪拌器攪拌5 min后在Nano ZS－90分析儀上進(jìn)行ξ－電位測定。

　　三、菱鎂礦的可浮性試驗
　　（一）油酸鈉和十二胺體系下的菱鎂礦浮游特性
　　在去離子水中，分別以油酸鈉或十二胺為捕收劑，進(jìn)行菱鎂礦單礦物回收率與捕收劑用量關(guān)系試驗。試驗條件：礦樣3g，蒸餾水25 mL。試驗結(jié)果見圖2。

捕收劑用量與菱鎂礦回收率的關(guān)系

　　從圖2可見，隨著油酸鈉或十二胺用量的增加，菱鎂礦的回收率也增加，菱鎂礦在油酸鈉中的可浮性高于在十二胺中的可浮性。

　　在去離子水中，分別以油酸鈉和十二胺為捕收劑，進(jìn)行菱鎂礦單礦物產(chǎn)率（回收率）與礦漿pH值關(guān)系試驗。試驗條件：礦樣3g，蒸餾水25 mL，十二胺用量360 mg/L，油酸鈉用量160 mg/L。試驗結(jié)果見圖3。

一定捕收劑用量下菱鎂礦回收率與pH值的關(guān)系

　　從圖3可見，在十二胺作用下，隨著pH值升高，十二胺在菱鎂礦表面的吸附量增大，pH=11時達(dá)到最大值。隨著pH值進(jìn)一步升高，礦漿溶液呈強(qiáng)堿性以后，十二胺在菱鎂礦表面的吸附量逐漸減小。當(dāng)溶液pH值超過11時，礦漿中負(fù)離子濃度增加到一定程度，引起了溶液中十二胺離子濃度的降低，這樣十二胺在菱鎂礦表面的吸附量降低，表現(xiàn)為吸附曲線下降。在油酸鈉作用下，隨著pH值的升高，吸附量逐漸增大，說明化學(xué)吸附占絕對優(yōu)勢。

　　試驗結(jié)果說明，菱鎂礦的可浮性好。十二胺作為捕收劑時，pH值在10到11的范圍內(nèi)，菱鎂礦的回收率已經(jīng)達(dá)到了80%；油酸鈉作為捕收劑時，當(dāng)pH值大于11時，菱鎂礦的回收率達(dá)到了90%以上。十二胺主要以胺離子以及分子存在于溶液中，胺陽離子以及分子主要是靜電力吸附和膠束吸附。油酸鈉在菱鎂礦表面主要是化學(xué)吸附，同時可能有少量油酸分子和離子形成物理吸附。

　　（二）六偏磷酸鈉和水玻璃對菱鎂礦浮選行為的影響

　　1、油酸鈉浮選體系。試驗條件：礦樣3g，蒸餾水25 mL，油酸鈉用量160 mg/L，中性。改變六偏磷酸鈉或水玻璃用量進(jìn)行試驗，試驗結(jié)果見圖4。

 六偏磷酸鈉和水玻璃用量試驗結(jié)果

　　從圖4可見，油酸鈉體系中，水玻璃對菱鎂礦的抑制作用較六偏磷酸鈉明顯。隨六偏磷酸鈉用量增加，菱鎂礦回收率逐漸降低；而水玻璃的用量不同，菱鎂礦回收率變化不大。確定最佳用量為40 mg/L。在此條件下，進(jìn)行不同pH值試驗。結(jié)果見圖5。

 六偏磷酸鈉或水玻璃作用下菱鎂礦回收率與pH值的關(guān)系

　　從圖5可見，六偏磷酸鈉或水玻璃作用下，油酸鈉對菱鎂礦的回收率隨著pH值的升高而升高，當(dāng)pH達(dá)到12時，菱鎂礦的回收率可達(dá)到90%。在pH值8到10的范圍內(nèi)，六偏磷酸鈉對菱鎂礦的抑制作用弱一些，而水玻璃對菱鎂礦的抑制作用較強(qiáng)。

　　2、十二胺浮選體系。試驗條件：礦樣3g，蒸餾水25 mL，十二胺用量360 mg/L，中性。改變六偏磷酸鈉或水玻璃用量進(jìn)行試驗，試驗結(jié)果見圖6。

 十二胺作用下六偏磷酸鈉或水玻璃用量試驗結(jié)果

　　從圖6可見，六偏磷酸鈉的不同用量對菱鎂礦在十二胺中的可浮性影響不大，而水玻璃的不同用量對菱鎂礦在十二胺中的可浮性影響明顯。確定最佳用量為40 mg/L，在此條件下，進(jìn)行不同pH值試驗。結(jié)果見圖7。

 六偏磷酸鈉或水玻璃作用下菱鎂礦回收率與pH值的關(guān)系

　　從圖7可見，在六偏磷酸鈉或水玻璃作用下，十二胺中菱鎂礦的回收率隨著pH值的升高而升高。當(dāng)pH達(dá)到11時，菱鎂礦的回收率出現(xiàn)下降。在pH值8到9的范圍內(nèi)，水玻璃對菱鎂礦的抑制作用明顯，六偏磷酸鈉對菱鎂礦的抑制作用弱一些。

　　（三）金屬離子對菱鎂礦ζ－電位的影響

　　圖8所示為添加和不添加金屬離子時菱鎂礦的ξ－電位隨pH值的變化，金屬離子添加量均為1×10－4mol/L。

金屬離子作用下菱鎂礦ξ－電位與pH值的關(guān)系

　　從圖8可見，在不加金屬離子時，ξ－電位隨著pH值的增大而不斷減小，在pH=3.98時菱鎂礦的ξ－電位為零。加入Fe3+和Al3+時，零電點(diǎn)往堿性方向移動，溶液在酸性及弱堿性時，菱鎂礦ζ－電位大幅度增加。隨著pH值的繼續(xù)增加，ξ－電位值增幅降低。加入Mg2+時，菱鎂礦的ξ－電位先隨著pH增加而減小，當(dāng)減小到最小值后隨著pH值的增加而不斷增大，加入Ca2+時，菱鎂礦的ξ－電位和不加入金屬離子時的ξ－電位基本相近。

　　（四）金屬離子對菱鎂礦浮選行為的影響

　　1、油酸鈉浮選體系金屬離子(Al3+、Fe3+、Mg2+、Ca2+)對菱鎂礦浮選行為的影響試驗條件：礦樣3g，蒸餾水25 mL，油酸鈉用量160 mg/L，中性。改變金屬離子用量進(jìn)行試驗，試驗結(jié)果見圖9。

油酸鈉作用下金屬離子用量試驗結(jié)果

　　從圖9可見，二價金屬離子的不同用量對菱鎂礦在油酸鈉中的可浮性影響不大，而三價金屬離子的不同用量對菱鎂礦在油酸鈉中的可浮性影響較大。選擇金屬離子添加量為80 mg/L，在此條件下，進(jìn)行不同pH值試驗。結(jié)果見圖10。

油酸鈉體系中金屬離子作用下菱鎂礦回收率與pH關(guān)系

　　從圖10可見，在油酸鈉作用下，金屬離子對菱鎂礦具有一定抑制作用。隨著pH值的升高，菱鎂礦的回收率有所增加，三價金屬離子對菱鎂礦的抑制作用要高于二價金屬離子對菱鎂礦的抑制作用。

　　2、十二胺浮選體系。金屬離子(Al3+，F(xiàn)e3+，Mg2+，Ca2+)對菱鎂礦浮選行為的影響試驗條件：礦樣3g，蒸餾水25 mL，十二胺用量360 mg/L，中性。改變金屬離子用量進(jìn)行試驗，試驗結(jié)果見圖11。

十二胺作用下金屬離子用量試驗結(jié)果

　　從圖11可見，二價金屬離子的不同用量對菱鎂礦在十二胺中的可浮性影響不大，而三價金屬離子的不同用量對菱鎂礦在十二胺中的可浮性影響較大。選擇金屬離子添加量為80mg/L，在此條件下，進(jìn)行不同pH值試驗。結(jié)果見圖12。

十二胺體系中金屬離子作用下菱鎂礦回收率與pH關(guān)系

　　從圖12可見，在十二胺作用下，金屬離子對菱鎂礦具有抑制作用。在pH=8時，對菱鎂礦的可浮性影響較大。隨著pH值的升高，菱鎂礦的回收率隨之增加，當(dāng)pH值達(dá)到12時，菱鎂礦的回收率降低。在十二胺的體系中，三價金屬離子對菱鎂礦的抑制作用要高于二價金屬離子對菱鎂礦的抑制作用。

　　四、結(jié)論

　?。ㄒ唬┩ㄟ^對菱鎂礦自然可浮性試驗及ξ－電位分析可知，十二胺在菱鎂礦表面是物理靜電力吸附，并且由于負(fù)電性強(qiáng)弱差異造成浮選差異。而油酸鈉在菱鎂礦表面為化學(xué)吸附。
　?。ǘ┯退徕c和十二胺對于菱鎂礦有著較好的捕收作用，在pH值為堿性的時候，捕收能力較強(qiáng)。隨著溶液pH值的升高，油酸鈉和十二胺的捕收能力增強(qiáng)，但當(dāng)溶液的pH值達(dá)到11時，十二胺對菱鎂礦的捕收能力減弱。因為礦漿中OH－離子的增多，引起了溶液中十二胺離子濃度的降低，這樣十二胺在菱鎂礦表面的吸附量降低，表現(xiàn)為吸附曲線下降。油酸鈉和菱鎂礦的關(guān)系曲線隨著礦漿pH值的升高而增大，說明化學(xué)吸附占絕對優(yōu)勢。
　?。ㄈ┝姿徕c和水玻璃對菱鎂礦有著抑制作用，水玻璃對菱鎂礦的抑制作用要強(qiáng)于六偏磷酸鈉對菱鎂礦的抑制作用，可選用水玻璃作為菱鎂礦反浮選時的抑制劑。
　?。ㄋ模┙饘匐x子對菱鎂礦浮選抑制的pH值與金屬氫氧化物沉淀的pH值和該沉淀物的零電點(diǎn)有關(guān)，而且三價的金屬離子對菱鎂礦的抑制作用要強(qiáng)于二價金屬離子對菱鎂礦的抑制作用。

東北大學(xué)：李強(qiáng)　孫明俊　印萬忠　丁亞卓