2試驗結果分析與討論

2.1浮選結果

浮選測試結果如圖6所示。由圖6(a)可以看出,在酸性條件下,DDA及TPA對鋰雲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,TPA對鋰雲母浮選回收率可達95.62%,而在pH值為11時僅為50.60%。此外,酸性條件下TPA對鋰雲母的浮選回收率高於DDA,如pH值為3時,DDA、TPA對鋰雲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1.0×10⁻⁴~3.0×10⁻⁴mol/L時,DDA或TPA對鋰雲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1.0×10⁻⁴mol/L時,對鋰雲母的浮選回收率為66.89%,當TPA濃度為2.5×10⁻⁴mol/L時,浮選回收率為92.99%。當捕收劑濃度達到2.5×10⁻⁴mol/L後,浮選回收率不再隨著捕收劑濃度的增大而增高。此外,TPA對鋰雲母的浮選回收率在捕收劑用量為30~90 g/t時均高於DDA。

綜合純礦物浮選pH試驗及濃度試驗結果,初步驗證了TPA的優越性。

實際礦浮選試驗的檢測結果如圖6(c)所示,可以看出,在較小的捕收劑用量下,TPA或DDA作用後鋰雲母精礦的品位相接近。但是,較高的產率使得TPA對鋰雲母的浮選回收率高於DDA。實際礦檢測結果進一步證明TPA浮選性能的優越。此外,隨著藥劑用量的加大,DDA或TPA作用鋰雲母的品位與回收率均會相應提高。

圖6浮選結果

2.2接觸角

DDA及TPA的接觸角結果如圖7所示。pH值為5時,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)浮選濃度試驗結果與圖7接觸角試驗結果的變化趨勢接近,說明捕收劑的浮選性能與疏水性大小關係密切。此外,相同濃度下,TPA作用後鋰雲母的接觸角總是大於DDA作用後的,這也與圖6(b)浮選濃度試驗結果一致。與浮選試驗類似,當藥劑用量達到2.5×10⁻⁴mol/L時,DDA或TPA對鋰雲母接觸角變化的影響較小。

圖7 DDA/TPA對鋰雲母的接觸角結果

圖8 DDA/TPA對鋰雲母的動電位結果

2.3動電位

DDA及TPA的動電位結果如圖8所示。在pH值為3~11時,未被藥劑吸附的鋰雲母電位均為負值,DDA或TPA在鋰雲母表麵吸附後,Zeta電位均發生正移。其中,DDA對Zeta電位的改變較小,電位雖然出現正移,但在不同pH值條件下,Zeta電位依然均為負值。TPA對Zeta電位的改變較大,僅在pH值為11時,Zeta電位為負值,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電荷的鋰雲母表麵,使得鋰雲母表麵電荷發生正偏移,說明胺類捕收劑DDA或TPA均以靜電吸附方式吸附在鋰雲母礦物表麵。此外,具有更長碳鏈的TPA吸附鋰雲母後,展現出比DDA吸附後更強的Zeta電位正電性,這主要是因為碳鏈長度更長的胺類捕收劑以疏水效應形式與溶液中存在的表麵活性劑形成二維締合,導致礦物表麵吸附現象顯著增加。在中性偏酸的條件下,DDA或TPA吸附鋰雲母後均呈現比堿性條件下更強的正電性,這說明胺類捕收劑在中性偏酸條件下在鋰雲母表麵吸附更緊密,這與浮選結果一致。

2.4表麵張力及黏度結果

DDA及TPA的表麵張力結果如圖9(a)所示。由圖9(a)可知,在弱酸性的條件下,DDA或TPA的表麵張力均隨捕收劑濃度的增大而減小,這說明DDA或TPA均有降低溶液表麵張力的效果。另外,當捕收劑濃度相同時,TPA的表麵張力總是低於DDA,這說明與DDA相比較,TPA能更好地減弱分子內聚力,促進其在礦物表麵的吸附。這與Zeta電位結果一致。正是因為TPA能更好地促進吸附效果,帶有相同電荷量的DDA或TPA在同等條件下,TPA與鋰雲母混合後能展現出更明顯的電位正移現象。DDA及TPA的表麵張力與浮選結果也有內在聯係。TPA作用下的礦漿表麵張力較低,促進氣泡形成並且增強氣泡穩定性,增大了鋰雲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均能增強溶液黏度。當捕收劑濃度一致時,TPA的黏度總是大於DDA,這說明較高黏度的TPA具有更穩定

圖9 DDA/TPA的表麵張力及黏度結果

圖13兼顧疏水性和泡沫特性的TPA浮選機理

3結論

研究一種具有N—O結構的TPA對鋰雲母的浮選性能及作用機理,並與胺類捕收劑DDA作相關比較,得出以下結論:

(1)DDA及TPA在酸性及藥劑用量較大的條件下對鋰雲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2.0×10⁻⁴mol/L時,DDA、TPA對鋰雲母浮選回收率分別為80.84%和90.12%。實際礦浮選試驗也驗證了TPA對鋰雲母的浮選性能更好,pH值為5、藥劑用量為60 g/t時,DDA對鋰雲母浮選回收率為38.2%,鋰雲母精礦品位為0.98%;TPA對鋰雲母浮選回收率為53.0%,鋰雲母精礦品位為1.00%。

(2)接觸角試驗表明,同等條件下,TPA作用鋰雲母的接觸角總是大於DDA,展現了TPA更強的疏水性。Zeta電位測試結果表明,TPA及DDA在鋰雲母表麵的吸附為靜電吸附,並且碳鏈更長的TPA由於疏水效應吸附性更好,進一步證明了TPA的強疏水性。FTIR及XPS進一步證實了TPA吸附在鋰雲母表麵。

(3)在不同濃度下,TPA均得到比DDA更低的表麵張力,說明TPA可能具有更多的泡沫容積,泡沫容積結果驗證了表麵張力結果。在不同濃度下,TPA均得到比DDA更高的黏度,說明TPA產生的泡沫更穩定,泡沫半衰期結果驗證了黏度結果。表麵張力試驗、黏度試驗、泡沫容積試驗、泡沫半衰期試驗共同證明TPA更優越的泡沫性能。將TPA應用於浮選中,能夠增大氣泡與鋰雲母的碰撞及接觸概率,增強鋰雲母與氣泡的黏附,減少鋰雲母與氣泡的脫附,進而提高浮選回收率。