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十二胺反浮选胶磷矿的消泡机理研究①

更新时间:2009-03-28

我国磷矿资源丰富且分布广泛,但随着近几年富矿资源不断开采和利用,贫矿如硅质脉石含量较高的硅质胶磷矿逐步得到应用[1]。硅质脉石的主要成分为石英和硅酸盐矿物,主要特点为嵌布粒度细,且与有用矿物紧密共生。因此,有效脱除胶磷矿中的硅质脉石是获得高品质磷精矿的关键[2]

数据采用SPSS 16.0统计软件进行统计学分析,数据均以均数±标准差(±s)的形式表示。两组患者干预前后的空腹血糖值、糖化血红蛋白值、BMI值比较,采用配对t检验;干预后两组患者的空腹血糖值、糖化血红蛋白值、BMI值比较,采用两独立样本t检验。

十二胺是一种应用较为广泛的阳离子捕收剂,主要用于硅酸盐矿物的浮选[3]。十二胺与石英表面作用时,是由胺的阳离子RNH3依靠静电吸附在石英表面,当达到一定浓度时,在石英表面形成半胶束吸附,从而使石英颗粒疏水[4-5]。在胶磷矿的反浮选中,以十二胺为石英和硅质脉石矿物的捕收剂,能够取得较好的分离效果。十二胺作为一种阳离子捕收剂,在实际浮选过程中容易受到矿浆中细泥成分的影响,会产生大量的浮选泡沫,该浮选泡沫具有一定的稳定性,在较长时间内难以消散,而且泡沫发粘,流动性差,后续处理困难,影响浮选效果,严重制约了十二胺反浮选硅酸盐矿物的工业生产[6-8]。本文以十二胺为胶磷矿反浮选分离石英和硅酸盐矿物的捕收剂,针对泡沫量大、不易消散等问题,通过在浮选矿浆中添加泡沫调整剂,对浮选三相泡沫进行消泡研究,并通过测量表面张力、Zeta电位和红外光谱分析等研究泡沫调整剂的作用机理,为解决十二胺在胶磷矿反浮选中存在的问题提供理论依据。

(二)审设问。首先要审出设问角度,是经济常识、哲学常识还是文化常识;其次要审好设问指向,明确是什么为什么怎么做,是分析原因还是寻找对策,或是谈影响还是作评价。只有搞清楚问什么,才能做到有的放矢。

1 试验部分

1.1 原矿性质

胶磷矿矿石取自贵州瓮福某磷矿,为沉积型硅质磷矿石。对该矿石进行X射线衍射分析,结果表明,有用矿物为磷灰石,脉石矿物为石英、白云石、方解石、云母以及少量的粘土矿物。矿石多元素分析结果见表1。由表1可知,原矿中P2O5品位较低,为20.82%。SiO2、Al2O3及Fe2O3含量较高,原矿中SiO2主要赋存于石英、云母等矿物中,Al2O3及Fe2O3赋存于云母以及少量粘土矿物中,这些脉石矿物的存在会对磷矿的浮选分离产生不利影响。

 

表1 胶磷矿多元素分析结果(质量分数)/%

  

P2O5 MgO SiO2 CaO Al2O3Fe2O3 F Na2O K2O 20.82 1.24 30.38 27.45 3.53 1.36 0.27 0.45 1.37

石英纯矿物来自河南某矿石粉厂。块矿经手选、破碎后,用瓷球磨机磨至-0.074+0.037 mm粒级。石英纯矿物的纯度为98.76%。

1.2 试 剂

试验中采用的十二胺反浮选胶磷矿工艺,主要是十二胺对石英的浮选,因此可以通过测定不同药剂作用下石英表面的Zeta电位探究泡沫消泡机理[11]

[11]Richard Butwell, “Burma and Southeast Asian Politics”, United Asia, Vol.11, No.3, 1959, p.256.

1.3 试验方法

在加入DDA和CA⁃2035后,石英Zeta电位与未加CA⁃2035相比升高更快,在pH=7左右时即由负变正。这是由于 CA⁃2035在水中电离形成了 M和M(OH)n-1)+,石英表面在吸附 RNH3的同时吸附了M和 M(OH)n-1)+,3 种离子形成竞争吸附,石英 Zeta电位升高。 由于RNH3、M和 M(OH)n-1)+均为带正电荷的离子,电性相同相互排斥,所以 M和 M(OH)n-1)+的吸附使得DDA阳离子RNH3在石英表面的吸附量有所减少。因此,由RNH3吸附在石英表面所造成的矿物颗粒疏水性有所减弱,石英在气泡上的吸附强度降低,浮选泡沫变脆,更加容易消散[13]

随着经济全球化和我国创新驱动发展战略的深入实施,创新在国家经济发展中的地位越来越重要,对国家竞争力的提升起着决定作用。新时代的大学生必然成为创新的生力军,建设创新型国家的中坚力量,承载着国家和社会发展的历史使命。[1]转变人才培养观念,探索适应企业需求的人才培养模式,培养出企业需要的高质量创新人才,强化学校与企业之间的无缝衔接,已成为应用型本科院校改革的重要方向和丞需解决的问题。

  

图1 浮选试验流程

向矿浆中加入不同用量的泡沫调整剂,每次取50 mL,在25℃恒温下采用吊片法,使用BZY-2型自动读数表面张力仪测量表面张力。每次测量前,用酒精洗涤铂板,然后将铂板置于酒精灯火焰中去除上次测量所残留的药剂。

称取适量磨细至-5 μm的石英纯矿物并置于烧杯中,采用Malvern Nano-Z型电位分析仪测量石英在不同pH值水溶液、捕收剂溶液以及泡沫调整剂溶液中的Zeta电位。

将石英纯矿物磨细至-5 μm,每次测量时称取1 g矿样放入100 mL烧杯中,并加入相应的浮选药剂,充分搅拌后自然沉降,将矿样过滤并在真空状态下烘干,采用压片法,使用IRAffinity-1型红外光谱仪进行红外光谱分析。

ERAS方案:(1)术前对患者进行宣教详细向患者介绍手术方式及手术意义,以减少患者的焦虑恐惧心理;(2)术前鼓励患者戒烟戒酒至少2周;(3)手术前夜嘱患者服用碳水化合物,避免空腹以避免胰岛素抵抗;(4)术前不予备皮以防止由于备皮导致的微小皮肤破损而增加感染风险;(5)术前给予超前镇痛以降低术后疼痛水平;(6)术后常规给予镇痛减轻患者切口疼痛以鼓励患者早期康复。

2 结果与讨论

2.1 消泡试验

2.1.1 泡沫调整剂效果试验

浮选泡沫量随静置时间的变化是评价泡沫调整剂消泡效果的主要指标[9]。按图1所示流程,固定泡沫调整剂用量600 g/t,通过比较不同种类泡沫调整剂的消泡效果,确定十二胺浮选泡沫的最佳泡沫调整剂,结果如图2所示。

  

图2 浮选泡沫量随静置时间的变化

由图2可知,以DDA为捕收剂,在浮选过程中不添加泡沫调整剂时,浮选泡沫量较多,且随着时间延长浮选泡沫量没有明显变化;在浮选过程中分别添加泡沫调整剂TBP和CA⁃2035,初始浮选泡沫量分别为4.7 L和2.3 L,静置30 min后,添加TBP的剩余泡沫量为3.6 L,添加CA⁃2035的剩余泡沫量为1.1 L。因此,确定CA⁃2035为十二胺浮选的最佳泡沫调整剂。

2.1.2 泡沫调整剂用量试验

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在确定CA⁃2035为十二胺浮选的最佳泡沫调整剂之后,通过浮选试验确定CA⁃2035用量,试验流程同图1,结果见图3。

  

图3 CA⁃2035用量与泡沫量及精矿产率的关系

2.2.3 红外光谱

石英与DDA及石英与DDA和CA⁃2035作用后,在2 924 cm-1和2 854 cm-1处出现了2个新峰,分别是DDA分子中的—CH3的伸缩振动吸收峰和—CH2—的伸缩振动吸收峰,这说明DDA在石英表面发生物理吸附。通过比较可以看出,添加CA⁃2035后没有特征峰的变化,说明CA⁃2035的加入对DDA的捕收性能不会产生影响。

②根据出口压力计算得出防喘振控制线控制设定点建立REGPV点FY1,作为防喘振调节器FIC1的给定值。FY1计算公式:

2.2 消泡机理研究

2.2.1 表面张力

为了进一步研究泡沫调整剂CA⁃2035的消泡机理,对添加不同用量CA⁃2035的矿浆进行了表面张力测量,结果如图4所示。

  

图4 CA⁃2035用量与矿浆表面张力的关系

由图4可以看出,矿浆的表面张力随着CA⁃2035用量增大而减小。由平衡状态表面张力的Young方程(式(1))以及润湿过程的润湿功方程(式(2))可推导出:

 
 

不同pH值条件下,石英吸附230 mg/L泡沫调整剂CA⁃2035前后的Zeta电位见图5。从图5可以看出,pH=2.2左右时,石英纯矿物的Zeta电位值为0,石英的零电点约为2.2,与已有研究成果相符[3]。加入CA⁃2035后,石英的Zeta电位曲线整体向正方向移动,等电点变为2.6。这是由于随着pH值升高,CA⁃2035在溶液中以 M和 M(OH)n-1)+的形式吸附在石英表面,在一定程度上中和了石英表面带有的负电荷,使得石英表面Zeta电位增大,等电点向右移动[12]

2.2.2 Zeta电位

高中物理是具有很强的逻辑性与抽象性的课程,学生在课堂学习物理时可能会存在一定的困难性.由于生活中蕴藏着很多的物理知识,高中物理与社会有着密切联系,因此高中物理教师在课堂进行物理教学时,在完成课堂学习目标的前提下,教师利用多媒体给学生创造物理生活化的教学情境.将生活中存在的物理现象用视频的方式展现给学生,指导同学进行物理实验操作.激发学生学习物理知识的积极性,提升高中物理课堂学习效果.

pH调整剂为30%硫酸(分析纯);捕收剂为十二胺(DDA,分析纯);泡沫调整剂分别为磷酸三丁酯(TBP,分析纯)和 CA⁃2035(金属氧化物、矿物油及分散剂按一定比例配制而成,工业级)。试验用水为去离子水。

式中 γLGγSGγSL分别为气⁃液、固⁃气、固⁃液界面自由能;WSL为润湿功[10]。 CA⁃2035 的加入使得矿浆表面张力减小,气⁃液界面自由能 γLG降低,润湿功 WSL减小,即固⁃液接触面之间的结合力变小,矿物颗粒与泡沫之间的粘附力降低。因此,与不加CA⁃2035相比,泡沫稳定性下降,更容易消散。

  

图5 石英吸附CA⁃2035前后Zeta电位对比

不同pH值条件下,石英吸附200 mg/L DDA及吸附200 mg/L DDA+230 mg/L CA⁃2035 的 Zeta电位对比情况见图6。由图6可知,在加入捕收剂DDA后,石英表面Zeta电位随pH值增大而变得更负;在pH=4附近时,石英表面Zeta电位值由下降转变为上升趋势,在pH=8附近时,石英表面Zeta电位由负值变为正值,随后石英表面Zeta电位随pH值增大而增大。这是由于石英表面原来负电荷,随着pH值逐渐增大,DDA分子在水中电离形成RNH3、—NH3

吸附在石英表面,随着阳离子浓度增加,越来越多的阳离子吸附在石英表面,导致临界胶束浓度降至形成半胶束时的浓度值,双电层被压缩,因此石英表面Zeta电位呈持续上升趋势。

  

图6 石英吸附不同药剂的Zeta电位图

浮选试验在XFD1.0型单槽浮选机中进行,主轴转速为1 800 r/min。采用一次粗选的反浮选流程,每次试验所用矿样质量为260 g。以硫酸为反浮选抑制剂,十二胺为捕收剂,固定硫酸用量和十二胺用量,用1 000 mL量筒分别测量未加泡沫调整剂、加入泡沫调整剂磷酸三丁酯(TBP)或CA⁃2035后的浮选泡沫量。浮选试验流程见图1。

从图3可以看出,随着CA⁃2035用量增加,浮选泡沫量逐渐减少。CA⁃2035用量为800 g/t时,浮选泡沫量由不添加时的5.8 L降到了1.9 L,此时精矿产率为61.36%,与不添加CA⁃2035时的61.77%没有明显差别。继续增大CA⁃2035用量,浮选泡沫量逐渐趋于稳定,而精矿产率则有明显下降,当CA⁃2035用量增加到1 400 g/t时,精矿产率为56.91%。

为了探讨泡沫调整剂CA⁃2035对DDA浮选泡沫的调控机理,研究DDA及CA⁃2035在石英表面的吸附,分别对石英纯矿物、DDA、石英吸附各药剂后的红外光谱进行了检测,结果见图7。

  

图7 石英与药剂作用前后的红外光谱

由图7可见,石英谱线中,3 434.71 cm-1处由Si—OH中羟基伸缩振动引起,1835.69 cm-1处为硅氧四面体的伸缩振动吸收峰,1616.04 cm-1处为水分子的弯曲振动吸收峰,1200~1000 cm-1处的2个峰为Si—O非对称伸缩振动峰[14]。 在DDA 红外光谱图上,3 332.05 cm-1处吸收峰为—NH2的对称伸缩振动峰,2 851.99 cm-1和2 920.11 cm-1处分别是—CH3、—CH2—伸缩振动吸收峰,1 648.87 cm-1、1569.94 cm-1和 1 489.11 cm-1处分别为—的非对称及对称弯曲振动,723.26 cm-1吸收峰为—CH2—面内摇摆振动[15]

综合上述试验结果,泡沫调整剂CA⁃2035对十二胺反浮选胶磷矿的浮选泡沫有较为明显的消散效果,通过比较CA⁃2035不同用量与浮选泡沫量和精矿产率的关系,确定CA⁃2035的最佳用量为800 g/t。泡沫调整剂CA⁃2035能够较好地解决十二胺反浮选所造成的泡沫量大、泡沫难处理等问题。

3 结 论

1)与泡沫调整剂磷酸三丁酯(TBP)相比,泡沫调整剂CA⁃2035对十二胺反浮选胶磷矿的浮选泡沫消散作用更为显著。

2)添加泡沫调整剂CA⁃2035后,矿浆表面张力降低,Zeta电位上升,使得浮选泡沫稳定性下降,泡沫更容易变脆、破裂。

3.3 食葵地红蜘蛛的防治:用2.0%阿维菌素3000倍液~800倍液,或多虫螨丁2500倍液~3000倍液均匀喷雾。

3)红外光谱测试结果表明,CA⁃2035的添加不会影响十二胺的捕收性能,不会对浮选指标造成影响。

参考文献:

(2)在具体的课堂活动的开展过程中,老师要注意集体性辅导与个性化指导相结合,利用微课程积极倡导个性化学习,不浪费时间对个别问题进行解答,而是根据集中的普遍的问题进行解答,从而提高学习的效率和自主性.学生可以根据自己的学习情况在课堂时间结束后积极向老师寻求帮助,自己主动学习,老师只是起着辅助的角色,不做主要的讲解者,学生要自己去积极探索、去深化学习.

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对于速断保护而言,忽略保护动作时间,考虑断路器分闸时间0.13 s、合闸时间0.2 s,当重合闸整定时间由2 s增加至2.5 s时,允许滑落性故障的延时,将从2.33 s增加至2.83 s,对于滑落性延时故障的重合成功率也有提升。

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学生的批判质疑意识和探索创新精神是学生核心素养的重要组成部分,也是小学数学深度教学的追求。教学中,教师应努力为学生创造一个生动活泼的、富有挑战性的情境,让学生在问题的驱动下积极思考、自主探究、合作交流,在解决问题的过程中提高自己的素质。

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纪斌,孙伟,王若林
《矿冶工程》 2018年第02期
《矿冶工程》2018年第02期文献

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