基于颗粒间相互作用调控的菱镁矿浮选过程基础研究

Because of the similar floatability, it is difficult to realize the selective separation among magnesite, quartz and dolomite, which lead to the limit of the efficient utilization of magnesium resource in China. To solve this problem, this project will analysis the reasons of magnesite entering bubble in reverse flotation and dolomite float up in direct flotation process firstly. And in order to find out the influence of dispersion, flocculation and hydrophobic interaction in the flotation process, calculation of interparticle interaction based on EDLVO theory and observation the apparent particle by FBRM will be carried out. Then by revealing the coupling rule among particle interaction, particle aggregation/dispersion behavior and mineral floatability, targeted control of dispersion – flocculation – dispersion – hydrophobic aggregation for whole flotation process will be realized. Depending on the above research, combined the effect of ultrasonication treatment, novel magnesite flotation technology based on interparticle interaction will be developed, to provide theory and technology reference for efficient and valuable magnesite utilization.

菱镁矿与白云石、石英等脉石矿物表面性质与可浮性相近，选择性浮选分离困难，制约了我国镁资源的高效开发利用。本项目围绕菱镁矿浮选体系，明晰反浮选过程中有用矿物菱镁矿与正浮选过程中脉石矿物白云石非目的上浮的发生机制；以此为基础，采用EDLVO理论颗粒间相互作用计算与聚集光束反射测定仪（FBRM）表观粒径在线检测等方法，查明分散、絮凝与疏水聚团等颗粒间相互作用对浮选过程的影响，揭示颗粒间相互作用-颗粒聚集分散行为-矿物可浮性三者的耦合规律，实现反正浮选全过程矿物颗粒分散-絮凝-分散-疏水聚团的定向调控。通过以上研究，结合超声外场对絮团/聚团中杂质组分夹杂的消除作用，形成物理与化学作用协同调控措施，开发基于颗粒间相互作用调控的菱镁矿浮选技术，为菱镁矿高效高值利用提供理论依据与技术支撑。

我国低品位菱镁矿资源丰富，但组成矿物表面性质与可浮性相近，浮选分离困难。本项目围绕菱镁矿反浮选-正浮选-浸出全流程，考察了矿物非目的上浮机制、颗粒间作用、超声外场的影响，研究矿物表面亲疏水性、颗粒间作用与可浮性的关联机制，开发出高效浮选技术并工业应用。该研究可为菱镁矿高效高值利用提供理论依据与技术支撑，对占我国总储量60%的低品位菱镁矿资源高效利用具有重要意义。主要进展如下：（1）对于反浮选脱硅过程，细粒级的菱镁矿容易非目的上浮。低分子量、低取代度的羧甲基纤维素（CMC）对细粒菱镁矿具有良好的选择性抑制作用，同时改善泡沫性能。zeta电位、原子力显微镜和接触角检测结果表明，CMC和十二胺（DDA）在菱镁矿和石英表面吸附强度不同，CMC在菱镁矿表面的吸附强于DDA，阻碍了DDA的吸附，而在石英表面则相反。试验过程中未观察到CMC对菱镁矿有明显的絮凝作用。（2）对于正浮选脱钙过程，未抑制的白云石易疏水上浮，被抑制的白云石可由菱镁矿疏水聚团夹带上浮。非离子表面活性剂对菱镁矿浮选可起到增效和改善耐低温性能作用。六偏磷酸钠（SHMP）可选择性抑制白云石，微量热、量子化学计算、XPS分析结果表明，SHMP不影响油酸钠在菱镁矿表面的吸附，而显著降低其在白云石表面的吸附。同时SHMP对疏水性和聚团行为的影响改变了两种矿物的浮选动力学，白云石的浮选速率常数K值大幅降低。超声外场的可使菱镁矿疏水聚团产生聚团-松散-聚团的自调整过程，有利于降低白云石的夹带。（3）借鉴地质学钙镁碳酸盐矿物岩矿鉴定思路，开发了菱镁矿精矿盐酸选择性浸出深度降钙技术，较低酸浓度与较低温度下，CaO和MgO的浸出率差异较大，二者浸出动力学均遵循Avrami模型，受扩散控制，活化能分别为43±1和25±4 kJ·mol-1。（4）形成了反浮选过程高分子调整剂强化亲疏水差异、正浮选过程无机磷酸钠与超声外场协同调控疏水聚团选择性、浸出过程钙镁碳酸盐矿物稀盐酸常温选择性浸出为特点的低品位菱镁矿分选技术，并实现了工业应用。