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QCM在矿物浮选中的应用简介

发表时间:2016-4-12 15:38:23    人气:

矿物浮选是一种根据矿物表面物理化学性质的差异,通过向矿物悬浊液中通入气体,形成大量气泡,气泡的表面富集有大量的捕收剂(主要是表面活性剂),而捕收剂可以和矿物表面相互作用而将矿物小颗粒吸附在气泡表面,随后气泡上浮,所需要的矿物也随之浮起,从而达到在原始低含量矿石中富集和筛选目标矿物的目的。

 

另外,还可以通过反浮选的方式,将矿物中的杂质浮选除去,而保留目标矿物。

 

浮选用的药剂组分比较复杂,包含捕收剂、起泡剂、稳定剂、抑制剂及pH调节剂等等复杂配方。其中捕收剂基本上都是表面活性剂,可分为阳离子表面活性剂(如季铵盐系列捕收剂)、阴离子表面活性剂(油酸钠)和非离子表面活性剂。

 

浮选的过程,实际上就是捕收剂与矿物表面相互作用的过程,因此可以使用QCM来对其吸附效果、反应动力学进行研究。实验时,首先使用和目标矿物类似的芯片作为基底,随后通入表面活性剂溶液的水溶液,通过吸附质量的变化,研究表面活性剂向模拟矿石表面的芯片表面的吸附行为,特别是探索吸附的可行性(热力学)和研究吸附的速度及效率(反应动力学)。

 

再进一步的研究,可以直接使用最终浮选的药剂(及配方)来研究吸附的各项指标,从而筛选和优化配方。

 

更深层次的机理研究,可以探究捕收剂在不同晶面上的吸附行为。以钛铁矿为例,有一些暴露晶面为含铁晶面,而另一些则是钛暴露的晶面。首先可以通过使用FeO芯片和TiO2芯片来模拟铁晶面和钛晶面,从而研究成熟的捕收剂捕收过程中,是在哪一个晶面上的吸附。并且可以获知在哪一种晶面上的吸附最有利于浮选。随后可以相应的进一步合成和筛选能够在最佳晶面上吸附的表面活性剂,从而实现配方的优化。


当前做矿物浮现的研究者都是偏工业和应用的,而在探索机理方面研究的不够深入。而3T 石英晶体微天平技术可以很好地解决此问题,为相关科研提供一定的帮助。


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