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硬脂酸鈉、油酸鈉、亞油酸鈉對Ca2+活化石英浮選差異性、表面張力的影響
來源：礦產(chǎn)綜合利用 瀏覽 1655 次 發(fā)布時間:2024-09-18
作為地殼中含量最為豐富的礦物之一，石英也是許多礦物浮選體系中典型的脈石礦物，例如綠柱石、紅柱石、閃鋅礦、磷灰石，藍(lán)晶石以及其他礦物浮選體系。雖然石英是天然親水性礦物不能被陰離子捕收劑浮選，但浮選體系中存在多價金屬離子時，由于多價金屬離子的活化作用，石英可以與陰離子捕收劑發(fā)生吸附作用而具有可浮性。以油酸鈉作為捕收劑，堿性pH值(pH值>10)Ca2+和Mg2+均對石英具有活化作用。研究表明，多價金屬離子能夠活化石英的原因在于，在特定的pH值范圍金屬離子水解后在礦物表面生成金屬離子羥基絡(luò)合物，該絡(luò)合物能夠與油酸鈉等陰離子捕收劑發(fā)生吸附反應(yīng)而使礦物表面變得疏水而具有可浮性。雖然，以油酸鈉作為捕收劑浮選金屬離子活化石英的研究較多。但在工業(yè)上以純的油酸鈉浮選是不經(jīng)濟(jì)的，來自于植物油的混合脂肪酸是工業(yè)上常用的捕收劑。植物油的混合脂肪酸通常包括棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸，亞麻酸等，其中硬脂酸，油酸和亞油酸占比較大，但對亞油酸鈉和硬脂酸鈉的研究相對較少。
本研究以硬脂酸鈉、油酸鈉、亞油酸鈉為捕收劑，研究不同飽和度脂肪酸鈉對Ca2+活化石英的浮選差異性。并通過理論研究，對三種脂肪酸鈉產(chǎn)生浮選差異性的機(jī)理進(jìn)行了探討。
1.實(shí)驗(yàn)
1.1礦樣
石英純礦物采購至長沙礦石粉廠，純度大于98%，XRD分析見圖1
圖1石英XRD
1.2實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
試劑：硬脂酸（99%）、油酸（99%）、亞油酸（99%），實(shí)驗(yàn)用NaOH和HCl為分析純，KBr為光譜純，EDTA分析純，實(shí)驗(yàn)用水為高純?nèi)ルx子水（18MΩ）。實(shí)驗(yàn)用脂肪酸鈉為以上三種脂肪酸分別與氫氧化鈉反應(yīng)所得。
儀器：XFD 40 ml單礦物浮選機(jī)，IRTracer-100紅外光譜儀，Metrohm905 Titrando電位滴定儀，Brookhaven ZetaPlus電位滴定儀，芬蘭Kibron公司表面張力儀，X'Pert Pro X射線衍射儀，電子天平。
1.3表面張力測試步驟
應(yīng)用鉑片法對溶液表面張力進(jìn)行測試，測試前使用乙醇和去離子水對測試玻璃皿進(jìn)行清洗，直至測定去離子水表面張力為72±0.2 mN/m。通過NaOH調(diào)節(jié)38 mL CaCl2溶液pH值，2 mL 4×10-3 mol/L脂肪酸鈉溶液被添加到CaCl2溶液并攪拌2 min，測量并記錄pH值，然后測量溶液表面張力。
2.表面張力測試結(jié)果
通過表面張力儀對與Ca2+反應(yīng)前后，三種脂肪酸鈉溶液表面張力進(jìn)行了測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。
圖2 2×10-4 mol/L脂肪酸鈉與5.5×10-4 mol/L Ca2+反應(yīng)前后溶液表面張力
脂肪酸鈉可以與Ca2+反應(yīng)生成沒有表面活性的脂肪酸鈣沉淀。因此，當(dāng)脂肪酸鈉與Ca2+反應(yīng)后，溶液表面張力將發(fā)生變化。由圖2可知，硬脂酸鈉和油酸鈉與Ca2+反應(yīng)后溶液表面張力明顯升高，但亞油酸鈉與Ca2+反應(yīng)后，溶液表面張力在所測試的pH值范圍內(nèi)卻降低。亞油酸鈉與Ca2+反應(yīng)后溶液表面張力降低的原因，推測是由于亞油酸分子中含有兩個雙鍵，分子不對稱性較高，使得其在溶液中的溶解度較大，對新生成的亞油酸Ca2+產(chǎn)生了增溶作用，進(jìn)而使得氣水界面表面活性物質(zhì)的靜電斥力下降和吸附濃度的提高。由于溶液表面張力與溶液的起泡能力具有一定的一致性，因此雖然油酸鈉和亞油酸鈉與Ca2+具有相似的反應(yīng)活性，但油酸鈉與Ca2+反應(yīng)后較高的溶液表面張力以及由此而因起的較弱的起泡能力，應(yīng)是其對Ca2+活化石英捕收能力弱于亞油酸鈉的原因。
3.結(jié)論
（1）游離Ca2+濃度測定表明，亞油酸鈉和油酸鈉具有相似的抗硬水能力，而棕櫚酸鈉的抗硬水能力較弱。表面張力測試表明，三種脂肪酸鈉與Ca2+反應(yīng)后的溶液的表面張力次序?yàn)閬営退徕c<油酸鈉<硬脂酸鈉。
（2）機(jī)理研究表明，三種脂肪酸鈉的抗硬水能力以及由此而引起的溶液表面張力和礦物表面電位變化的差異性是引起三種脂肪酸鈉浮選差異性的主要原因。