2試驗(yàn)結(jié)果分析與討論

2.1浮選結(jié)果

浮選測試結(jié)果如圖6所示。由圖6(a)可以看出,在酸性條件下,DDA及TPA對鋰云母的浮選回收率較高,而在堿性條件下浮選回收率均下降,如pH值為3時(shí),TPA對鋰云母浮選回收率可達(dá)95.62%,而在pH值為11時(shí)僅為50.60%。此外,酸性條件下TPA對鋰云母的浮選回收率高于DDA,如pH值為3時(shí),DDA、TPA對鋰云母浮選回收率分別為86.28%和95.62%。

由圖6(b)可以看出,在捕收劑濃度為1.0×10??~3.0×10??mol/L時(shí),DDA或TPA對鋰云母的浮選回收率均隨捕收劑濃度的增加而增大,如TPA濃度為1.0×10??mol/L時(shí),對鋰云母的浮選回收率為66.89%,當(dāng)TPA濃度為2.5×10??mol/L時(shí),浮選回收率為92.99%。當(dāng)捕收劑濃度達(dá)到2.5×10??mol/L后,浮選回收率不再隨著捕收劑濃度的增大而增高。此外,TPA對鋰云母的浮選回收率在捕收劑用量為30~90 g/t時(shí)均高于DDA。

綜合純礦物浮選pH試驗(yàn)及濃度試驗(yàn)結(jié)果,初步驗(yàn)證了TPA的優(yōu)越性。

實(shí)際礦浮選試驗(yàn)的檢測結(jié)果如圖6(c)所示,可以看出,在較小的捕收劑用量下,TPA或DDA作用后鋰云母精礦的品位相接近。但是,較高的產(chǎn)率使得TPA對鋰云母的浮選回收率高于DDA。實(shí)際礦檢測結(jié)果進(jìn)一步證明TPA浮選性能的優(yōu)越。此外,隨著藥劑用量的加大,DDA或TPA作用鋰云母的品位與回收率均會相應(yīng)提高。

圖6浮選結(jié)果

2.2接觸角

DDA及TPA的接觸角結(jié)果如圖7所示。pH值為5時(shí),表征疏水性的接觸角均隨著捕收劑(DDA或TPA)濃度的增加而增大。圖6(b)浮選濃度試驗(yàn)結(jié)果與圖7接觸角試驗(yàn)結(jié)果的變化趨勢接近,說明捕收劑的浮選性能與疏水性大小關(guān)系密切。此外,相同濃度下,TPA作用后鋰云母的接觸角總是大于DDA作用后的,這也與圖6(b)浮選濃度試驗(yàn)結(jié)果一致。與浮選試驗(yàn)類似,當(dāng)藥劑用量達(dá)到2.5×10??mol/L時(shí),DDA或TPA對鋰云母接觸角變化的影響較小。

圖7 DDA/TPA對鋰云母的接觸角結(jié)果

圖8 DDA/TPA對鋰云母的動(dòng)電位結(jié)果

2.3動(dòng)電位

DDA及TPA的動(dòng)電位結(jié)果如圖8所示。在pH值為3~11時(shí),未被藥劑吸附的鋰云母電位均為負(fù)值,DDA或TPA在鋰云母表面吸附后,Zeta電位均發(fā)生正移。其中,DDA對Zeta電位的改變較小,電位雖然出現(xiàn)正移,但在不同pH值條件下,Zeta電位依然均為負(fù)值。TPA對Zeta電位的改變較大,僅在pH值為11時(shí),Zeta電位為負(fù)值,其他pH條件下Zeta電位正移明顯,均為正值。帶有正電荷的胺類捕收劑吸附在帶有負(fù)電荷的鋰云母表面,使得鋰云母表面電荷發(fā)生正偏移,說明胺類捕收劑DDA或TPA均以靜電吸附方式吸附在鋰云母礦物表面。此外,具有更長碳鏈的TPA吸附鋰云母后,展現(xiàn)出比DDA吸附后更強(qiáng)的Zeta電位正電性,這主要是因?yàn)樘兼滈L度更長的胺類捕收劑以疏水效應(yīng)形式與溶液中存在的表面活性劑形成二維締合,導(dǎo)致礦物表面吸附現(xiàn)象顯著增加。在中性偏酸的條件下,DDA或TPA吸附鋰云母后均呈現(xiàn)比堿性條件下更強(qiáng)的正電性,這說明胺類捕收劑在中性偏酸條件下在鋰云母表面吸附更緊密,這與浮選結(jié)果一致。

2.4表面張力及黏度結(jié)果

DDA及TPA的表面張力結(jié)果如圖9(a)所示。由圖9(a)可知,在弱酸性的條件下,DDA或TPA的表面張力均隨捕收劑濃度的增大而減小,這說明DDA或TPA均有降低溶液表面張力的效果。另外,當(dāng)捕收劑濃度相同時(shí),TPA的表面張力總是低于DDA,這說明與DDA相比較,TPA能更好地減弱分子內(nèi)聚力,促進(jìn)其在礦物表面的吸附。這與Zeta電位結(jié)果一致。正是因?yàn)門PA能更好地促進(jìn)吸附效果,帶有相同電荷量的DDA或TPA在同等條件下,TPA與鋰云母混合后能展現(xiàn)出更明顯的電位正移現(xiàn)象。DDA及TPA的表面張力與浮選結(jié)果也有內(nèi)在聯(lián)系。TPA作用下的礦漿表面張力較低,促進(jìn)氣泡形成并且增強(qiáng)氣泡穩(wěn)定性,增大了鋰云母與氣泡的碰撞及接觸,因而獲得了更理想的浮選回收率。

DDA及TPA的黏度結(jié)果如圖9(b)所示。由圖9(b)可知,弱酸性條件下,DDA或TPA的黏度均隨著捕收劑用量的增加而增大,這說明DDA或TPA均能增強(qiáng)溶液黏度。當(dāng)捕收劑濃度一致時(shí),TPA的黏度總是大于DDA,這說明較高黏度的TPA具有更穩(wěn)定

圖9 DDA/TPA的表面張力及黏度結(jié)果

圖13兼顧疏水性和泡沫特性的TPA浮選機(jī)理

3結(jié)論

研究一種具有N—O結(jié)構(gòu)的TPA對鋰云母的浮選性能及作用機(jī)理,并與胺類捕收劑DDA作相關(guān)比較,得出以下結(jié)論:

(1)DDA及TPA在酸性及藥劑用量較大的條件下對鋰云母有較好的浮選回收率,且TPA的浮選回收率更高。pH值為5、藥劑用量為2.0×10??mol/L時(shí),DDA、TPA對鋰云母浮選回收率分別為80.84%和90.12%。實(shí)際礦浮選試驗(yàn)也驗(yàn)證了TPA對鋰云母的浮選性能更好,pH值為5、藥劑用量為60 g/t時(shí),DDA對鋰云母浮選回收率為38.2%,鋰云母精礦品位為0.98%;TPA對鋰云母浮選回收率為53.0%,鋰云母精礦品位為1.00%。

(2)接觸角試驗(yàn)表明,同等條件下,TPA作用鋰云母的接觸角總是大于DDA,展現(xiàn)了TPA更強(qiáng)的疏水性。Zeta電位測試結(jié)果表明,TPA及DDA在鋰云母表面的吸附為靜電吸附,并且碳鏈更長的TPA由于疏水效應(yīng)吸附性更好,進(jìn)一步證明了TPA的強(qiáng)疏水性。FTIR及XPS進(jìn)一步證實(shí)了TPA吸附在鋰云母表面。

(3)在不同濃度下,TPA均得到比DDA更低的表面張力,說明TPA可能具有更多的泡沫容積,泡沫容積結(jié)果驗(yàn)證了表面張力結(jié)果。在不同濃度下,TPA均得到比DDA更高的黏度,說明TPA產(chǎn)生的泡沫更穩(wěn)定,泡沫半衰期結(jié)果驗(yàn)證了黏度結(jié)果。表面張力試驗(yàn)、黏度試驗(yàn)、泡沫容積試驗(yàn)、泡沫半衰期試驗(yàn)共同證明TPA更優(yōu)越的泡沫性能。將TPA應(yīng)用于浮選中,能夠增大氣泡與鋰云母的碰撞及接觸概率,增強(qiáng)鋰云母與氣泡的黏附,減少鋰云母與氣泡的脫附,進(jìn)而提高浮選回收率。