季铵型阳离子捕收剂浮选层状硅酸盐机理研究

层状硅酸盐矿物高岭石、伊利石和叶蜡石是我国一水硬铝石型铝土矿中的主要含硅脉石矿物，具有矿物粒度细、比表面大、各向异性的特点。本项目利用原子力显微镜和芘荧光探针的方法，并结合多种测试技术，深入研究高岭石、伊利石和叶蜡石表面形貌与晶体结构的关系，季铵盐阳离子捕收剂在矿物表面吸附的形貌和吸附层结构，以及阳离子捕收剂作用下矿物颗粒之间的相互作用力，揭示阳离子捕收剂在层状硅酸盐矿物表面的吸附特性，阐明阳离子捕收剂在各向异性层状硅酸盐矿物表面的作用机理，建立层状硅酸盐矿物浮选行为与阳离子捕收剂吸附形貌、吸附层结构之间的关系，形成反浮选脱硅技术原型，为我国铝土矿浮选脱硅提供新的理论和技术支撑。

系统研究高岭石、伊利石和叶蜡石三种层状硅酸盐矿物的晶体结构和表面性质，不同烷基烃链季铵盐阳离子捕收剂（1031（十烷基三甲基氯化铵）、1231（十二烷基三甲基氯化铵）、1431（十四烷基三甲基氯化铵）、1631（十六烷基三甲基氯化铵））在矿物表面的吸附及矿物界面的微极性，捕收剂在矿物表面的吸附形貌和矿物间的相互作用力，不同烷基烃链季铵盐阳离子捕收剂作用下三种矿物的浮选行为。.研究结果表明三种层状硅酸盐矿物均为片状结构，比表面积随粒度的增加而增加的较多，矿物的底面荷永久负电荷，端面的电性与溶液pH有关。1031~1631季铵盐捕收剂都能很好的吸附在矿物的表面，随季铵盐捕收剂烷基烃链的增长，在矿物表面的吸附增加，在低浓度范围长链的季铵盐几乎能达到完全吸附。随层状硅酸盐矿物粒度的变细，由于比表面积的增加，捕收剂在矿物表面的吸附密度减小。微极性研究表明，季铵盐捕收剂烷基烃连增长，吸附在矿物表面的微极性变小，矿物表面疏水性变强。用云母为研究对象，运用原子力显微镜研究了季铵盐捕收剂在层状矿物底面的吸附形貌和矿物颗粒间的作用力。在低浓度条件下季铵盐捕收剂在云母底面一般呈单分子块状吸附，在高浓度条件下呈现双分子层甚至多分子层吸附，并且吸附紧密，呈现片状及点状或网状结构。不同烷基烃连长度的捕收剂在云母底面的吸附形貌也有所不同，随着碳链的增长，捕收剂烃链间的相互作用力越明显。矿物间相互作用力研究表明，在1031溶液中，因烷基烃链较短，没测到矿物间疏水作用力。1231、1431和1631溶液中均测到矿物间疏水作用力，疏水作用力一般产生于季铵盐捕收剂在矿物表面形成网状结构时的浓度。浮选研究表明，1031~1631季铵盐作捕收剂浮选不同粒级的高岭石、伊利石和叶蜡石三种层状硅酸盐矿物时，表现出不同的浮选规律。因长链的季铵盐捕收能力强，对粗粒级的矿物浮选效果好，而短链的季铵盐因起泡性好，对细粒级的矿物浮选好。