紫外光对碳酸铵、糊精、丁黄药水溶液浮选性能的影响(捕收剂丁基钠黄药用量对浮选作业的影响) 紫外光对碳酸铵、糊精和丁基黄药溶液浮选性能的影响
本文研究了紫外光对碳酸铵、糊精和丁黄药浮选性能的影响。三者分别是浮选某些非硫化矿物的活化剂、抑制剂以及硫化矿的典型捕收剂;而从分子结构和组成上看,它们之间又有很大差别,碳酸铵是一个无机盐,糊精是一种天然高分子物质,而丁黄药则是有机含硫化合物,因而用来考察紫外光作用的广泛性是颇具代表性的。 1.1.1实验材料和方法 1.1.1.1实验材料 纯矿物:稀土矿物,纯度在95%以上,其中氟碳铈矿和独居石各占50%左右;萤石,纯度为97%左右;赤铁矿,铁矿物总量为99%,其中赤铁矿占85%左右,假象赤铁矿占15%左右。以上三种矿物的粒级-43+10μm。方铅矿,纯度98%左右;辉铋矿,纯度97%左右。以上两种矿物的粒级为-0.15+0.074mm。 药剂:碳酸铵,A、R;糊精,德意地恒药厂出品;油酸钠,B.D.H.公司出品;丁基黄药(钠盐),长少矿冶形容院药剂组制备,用丙酮重结晶。 1.1.1.2实验方法 (1)曝光操作:在容积为20mL的有机玻璃恒温浮选槽内,放置20mL被照射药剂溶液(药剂浓度与浮选使用的药剂浓度相一致),用ПPK-4型紫外光灯从浮选槽上方18cm距离处照射。浮选槽内温度用恒温水流控制在25+0.5℃。 (2)浮选操作:紫外光照射碳酸铵或糊精溶液时,在达到规定的照射时间前20s内,将2g纯矿物加入被照射的药剂溶液中(即照射时间终了时,矿物已加入溶液中),搅拌5min,浮选10min。 紫外光照射丁基黄药时,方法同上,但矿样每次4g,搅拌3min,浮选5min。浮选辉铋矿时,在浮选前还必须加入一定量的松油作起泡剂,搅拌6min,浮选10min。 全部实验使用蒸馏水。 (3)矿粒向气泡附着时间的测定:按前苏联科学院矿业研究所制定的方法进行。 1.1.2实验结果与讨论 1.1.2.1紫外光对碳酸铵水溶液浮选性的影响 如图1所示,碳酸铵经紫外光照射后,对稀土矿物、萤石和假象赤铁矿的活化作用大幅度提高,而且,这种活化作用,在60min内随照射时间的延长而增加。照射60min时,泡沫产物中矿物的回收率,例如稀土矿物与赤铁矿,比未照射者提高40%左右,回收率提高幅度较小,例如五笔型,也有20%左右。 与浮选实验的同时,也测定了碳酸铵水溶液在照射前后的导电率和pH值的变化(所用电导仪为雷磁26型;pH计为42B型),所得结果列于表1。从表可以看出,碳酸铵水溶液在紫外光照射前后,反映在导电率和pH值上未发现有明显的变化。
紫外光对碳酸铵浮选性能的影响。碳酸铵浓度(mg/l): ⅰ稀土矿物5;ⅱ-萤石20;ⅲ-假赤铁矿45【下一篇】至于碳酸铵溶液紫外照射后浮选过程中的活化机理,根据一些文献,问题比较复杂。一般所谓A级和R级碳酸铵不是单一的化学物质,而是由碳酸氢铵和氨基甲酸铵组成的复盐,分子式为(NH 4h co 3)(NH 2 coonh 4);氨1%,二氧化碳56%。表1辐照前后碳酸铵水溶液电导率(25±0.5℃)和pH值的变化溶液浓度(mg/L)
照射时间(分钟) | 电导率× 10-5 (ω/cm2) | ph值 | 辐照前辐照后 | 照射后静置10分钟。 | 辐照前 | 辐照后 | 530100606060 | 0.060.250.95 | 0.060.250.70 | 0.060.250.70 | 7.17.57.72 | 7.17.547.82 | 将酸铵转化为氨基甲酸铵和水;氨基甲酸铵在水溶液中也会部分转化为碳酸铵,从而达到平衡状态。即碳酸铵和氨基甲酸铵总是同时存在于水溶液中。新鲜的0.05mol氨基甲酸铵水溶液在25℃达到平衡后,水溶液中碳酸铵的量达到90%左右,而剩余的氨基甲酸铵只有10%左右。高浓度氨基甲酸铵水溶液(1g氨基甲酸铵溶于1.5g水中)达到平衡后,仍有60%是氨基甲酸铵,只有40%的碳酸铵生成。换句话说,溶液越稀,越有利于碳酸铵的形成。水溶液中可能发生以下平衡反应:
NH4HCN3 ←→ NH4+ + HCO3- ←→ NH2COOH + H2O NH4HCO3 ÷ H2O ←→ NH4OH + H2CO3 A.R.德希里德(Deschrcider)于1958-1959年曾用紫外光照射碳酸铵与某些脂肪酸的混合液24h,发现有氨基酸的生成,并证明在所有铵盐中,只碳酸铵及氢氧化铵有此效应。从这此情况来看,似乎紫外光活化碳酸铵的原因,有可能是由于有利于氨基酸的生成,从而影响了浮选效果。 在一定条件下碳酸铵能够与活泼氧(如过氧化氢)作用生成过氧碳酸铵(NH4)2CO4·2H2O,光化学反应基本上是自由基反应,因此通过自由基的反应也有可能产生这种反应。同时,过去已经有人证实在某些场合下铵的自由基NH4是存在的。 因此,关于紫外光照射碳酸铵溶液后,在浮选过程中所显示的机理问题,仍然需要进一步加以探索,但是可以认为化学的自由基反应似应起相当重要的作用。 1.1.2.2紫外光对糊精水溶液浮选性能的影响 如图2所示,对稀土矿物、赤铁矿和萤石具有不同程度抑制作用的糊精溶液,经紫外光照射一定时间后,可以完全丧失抑制矿物浮游的能力。在糊精和油酸钠用量的固定的条件下随着照射时间的增加,上述三种矿物在泡沫产物中的回收率均不断提高,照射至60min时,回收率分别恢复到未加糊精时的情况,说明糊精水溶液经过紫外光的照射后,可以使其抑制能力消失。
图2紫外光对糊精水溶液浮选性能的影响糊精浓度(mg/L):ⅰ-稀土矿物40;ⅱ-萤石20;ⅲ-赤铁矿30油酸钠(mg/L):ⅰ-稀土矿物75;ⅱ-萤石30;ⅲ-赤铁矿50【下一篇】用接触式仪器测量矿石颗粒对气泡粘附时间的实验结果如图3所示。糊精在辐照前能强烈减缓或阻止稀土矿和赤铁矿颗粒对空气泡的粘附;但是经过紫外线照射后,这种效果几乎完全丧失。图3紫外光照射糊精水溶液对矿石颗粒(-0.15+0.074mm)粘附时间的影响气泡精矿浓度(mg/L):ⅰ-稀土矿物300;ⅱ-赤铁矿400;钠油溶液(mg/L):ⅰ-稀土矿物20;ⅱ-赤铁矿50;糊精的抑制作用在紫外线照射后消失的原因,除了矿物颗粒附着气泡的作用外,还比较复杂。从化学上看,糊精是淀粉的不完全水解产物,仍是高分子化合物,但分子量低于淀粉,一般代表式为(C6H10O)。通常,淀粉的水溶液是一个复杂的体系,其中一部分处于分子分散状态,而另一部分则处于缔合分子状态,其稳定性不如胶束。糊精对浮选的抑制作用通常被认为是由于它在矿物表面形成了一层厚厚的水化膜。1958年,M. Symes等人研究了紫外线对淀粉干燥的影响。用0.55kW巴赫汞石英灯照射11小时后,发现分子降解和部分水解氧化,证明紫外光不同于γ射线,不能断裂磷酸键。表2辐照前后糊精水溶液电导率(25±0.5℃)和pH值的变化溶液浓度(mg/L)照射时间(分钟) | 电导率× 10-5 (ω/cm2) | ph值 | 辐照前辐照后 | 辐照前 | 辐照后 | 20140150606060 | 0.0290.0290.050 | 0.0270.030.050 | 6.226.386.44 | 6.466.646.58 | 与此同时,通过照射前后糊精水溶液粘滞度实验,证明糊精溶液在照射后分子有一定程度的降解,但变化不大。实验是用0.8mm孔径粘滞管在恒温水(25℃)保温条件下进行的,每次取样8mL,未照射的2%糊精溶液通过时间为36.97s,照射30min后为36.55s,60min后为36.44s,下降值不多。与此相对应,水的通过时间为34.57s,1/1000糊精水溶液(未照射)的通过时间为34.74s,5/1000(未照)为35.56s。 同样,糊精水溶液在照射前后与碘的颜色反应也看不出任何差异。[next] 过去曾有人证明在各种淀粉的衍生物中,对铁矿抑制作用最弱的是氧化淀粉,氧化淀粉的结构在化学上仍不清楚。紫外光在通氧条件下可以使淀粉部分氧化,但生成的产物与一般氧化淀粉能够作为粘合剂的性质不同,失去了粘合力。在与空气接触下,紫外光照射糊精水溶液有可能部分受到经,但是这种氧化与一般氧化淀粉应有所不同。 糊精水溶液在紫外光照射下会不会产生自由基,并通过自由基的作用影响浮选过程?问题的徐复应当是可能的,已经有人证明糊精分子在冷冻及融化过程会产生自由基,这一问题还须进一步研究。 1.1.2.3紫外光对丁基黄药水溶液浮选性能的影响 如图4所示,丁黄药随照射时间的增加,泡沫产物中方铅矿和辉铋矿的回收率均急剧下降;照射时间达到60min,已完全丧失捕收方铅矿的能力,即使在碱性介质中也不例外。丁黄药对辉铋矿的捕收能力较弱,紫外光对丁黄药的影响也更加明显,仅照射8min便已完全失去捕收能力。
图4紫外光对丁黄药ⅰ-方铅矿(PbS)捕收能力的影响丁黄药在浓度为10mg/L的蒸馏水(pH 5.8)中照射;ⅰ′-方铅矿和丁基黄药在pH 8.5(用A R NaOH调节pH值)的水溶液中辐照,浓度为4mg/L;ⅱ-铋酸盐(Bi2S3),丁基黄药在浓度为30mg/L的蒸馏水和150 mg/L的松油中辐照。关于紫外光对黄药溶液的影响,尚无系统的报道。一般只说黄药遇光易分解。但在上述实验中,用碘标准溶液滴定照射前后的丁黄药稀溶液(1%),计算结果显示丁黄药仅部分分解,约为6。[下一步]表3辐照前后碘溶液的滴定结果用稀释的丁黄药溶液(丁黄药浓度1‰,用量15mL,碘溶液0.01865mol)丁黄药用量(mL)紫外线照射时间(分钟) | 处理过程 | 溶液中残余黄原酸盐(%) | 辐照后分解率(%) | PbS吸附容量(%) | 15151515 15 15 15060600 0 60 60 | 直接滴定照射后,加入5克方铅矿,搅拌15分钟,过滤,水洗,向滴定滤液中加入5克方铅矿,搅拌15分钟,过滤,水洗,向滴定滤液中加入5克方铅矿,搅拌15分钟,过滤,水洗,向滴定滤液中加入5克方铅矿,搅拌15分钟,过滤,水洗,滴定滤液。 | 10093.6593.4583.84 83.53 77.81 77.75 | —6.356.35— — 6.35 6.35 | ———16.16 16.47 15.84 15.55① | ①溶液中残余黄药量(%)减去照射分解百分数。 进一步对照射前后的黄药稀溶液(5%)作全面化学分析,证明照射后的黄药未转变为双黄药,与氯化钡溶液无沉淀现象,说明不含有硫酸、亚硫酸及碳酸根离子。最后用0.5mol盐酸使残余黄药分解后,再用碘液滴定硫代硫酸盐含量,硫代硫酸盐含量未增加。 因此,关于丁黄药经紫外光照射后浮选效果下降的机理问题,也需进一步研究。 1.1.3结语 (1)用紫外光照射碳酸铵水溶液后,显著增强了碳酸铵对于稀土矿物、赤铁矿和萤石的活化作用。其效果随照射时间延长而提高,也与矿物的本性有关:照射60min,泡沫产物中稀土矿物的回收率比未照射者提高40%左右,赤铁矿为30%左右,萤石约22%。 (2)糊精抑制稀土矿物、赤铁矿和萤石的能力随紫外光照射时间处长而骤降,照射60min,已完全失去抑制能力。 (3)丁黄药对于方向矿和辉铋矿的捕收能力,随照射时间延长而不断下降,无论在中性矿浆或碱性矿浆,至60min已完全丧失捕收能力,而对辉铋矿浮选的影响为显著。
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