方解石反应浮选过程中CO2气泡的原位束缚及其机制研究

Existing flotation methods make it difficult to efficiently separate calcite and other calcium-containing minerals. Calcite has the characteristic of reacting with acid to generate CO2 bubbles, but most of these bubbles leave the calcite surface immediately, causing calcite particles unable to float on the liquid level for a long time. If the CO2 bubbles could be effectively banded to the calcite surface, calcite can be efficiently separated from non-carbonate minerals. Surface coating technology can bind these CO2 bubbles, but the research of some basic scientific issues that could help to improve the efficiency of this binding are not enough. In this project the high-speed camera will be used to study the bubble growth kinetics of CO2 bubbles on the calcite surface in the sulfuric acid solution. And then a bubble force model will be established. On this basis, cost-effective coating agent will screened out to coat calcite particles, and coating mechanism will be deeply studied to explore the effects of coating amount and coating rate on the bubble binding effect. Through the study of the characteristics of the coating film, the influence mechanism of the coating film on the control of CO2 bubble growth, prevention of bubble detachment and reduction of H+ infiltration will be revealed, and a systematic mechanism of in situ binding of CO2 bubbles on calcite surface will be established. This project will enrich the theory of bubble binding mechanism in the flotation process and open up a new avenue for efficient separation of calcite and non-carbonate minerals.

现有浮选方法难以高效分离方解石和其它含钙矿物。方解石具有与酸反应产生CO2气泡的特性，但大部分气泡会迅速脱离表面，使方解石颗粒无法在液面长时间漂浮。假如能将CO2气泡有效束缚在方解石表面，将能够实现方解石与非碳酸盐矿物高效分离。表面包覆技术能够束缚CO2气泡，但有利于提高这种束缚效率的一些基础科学问题研究还不够。本项目采用高速摄像仪，通过对方解石在硫酸溶液中表面CO2气泡生长动力学的研究，建立气泡受力模型；在此基础上筛选经济高效的包覆剂对方解石进行包覆，深入研究包覆机理，探索包覆量、包覆率等对气泡束缚的影响规律；通过对包覆膜特性的研究，揭示包覆膜对控制CO2气泡生长、防止气泡脱离和减少H+渗透等方面的影响机理，建立系统的方解石表面CO2气泡原位束缚机制。本项目研究将丰富浮选过程气泡束缚理论，为方解石与非碳酸盐矿物的高效分离开辟新途径。

现有浮选方法难以高效分离方解石和其它含钙矿物。方解石具有与酸反应产生CO2气泡的特性，可利用这一特性达到与其它含钙矿物的分离。但方解石表面生成的气泡很难长时间停留，因此针对这一问题，本项目进行了系统性的研究。通过单因素试验及正交实验筛选出了方解石包覆-反应浮选的最佳条件，并通过磷灰石与方解石混合矿的分选试验验证了所筛选条件的可行性；通过高速摄像仪拍摄方解石在有无膜包覆条件下与酸反应时CO2气泡生长与脱附的过程，得出了CO2气泡的生长与脱附以及方解石-CO2气泡表观比重的变化情况，并过origin软件拟合得到了CO2气泡的生长与方解石表观比重的变化模型；分析并建立了CO2气泡在有无膜包覆下的受力模型；提出了PVA膜在方解石表面对CO2气泡束缚的可能性模型；通过傅里叶外光谱分析、接触角测量、SEM测量以及对PVA溶液动态表面张力的测定分析了PVA药剂在方解石表面的作用，以及对酸反应的影响。此外，为了解决PVA用量过大的问题，提出了使用SDS处理细粒级方解石的方法，达到了增强方解石表面疏水性的目的，延长了方解石在酸溶液中的沉降时间，并对药剂的作用机理进行了相应研究。本项目的研究丰富了浮选过程气泡束缚理论，为方解石与非碳酸盐矿物的高效分离开辟新途径。