超声波对水玻璃和油酸钠体系下方解石的可浮性影响研究

李广; 施佳; 方神宇; 朱弟文; 聂大鹏; 崔瑞

doi:10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2021.06.016

超声波对水玻璃和油酸钠体系下方解石的可浮性影响研究

1.
武汉科技大学资源与环境工程学院，湖北武汉 430081

2.
冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点试验室，湖北武汉 430081

基金项目:
2020年湖北省省级大学生创新创业训练计划项目(S202010488019)

详细信息

作者简介: 李广(1999-)，男，矿物加工工程专业本科在读

通讯作者: 崔瑞(1984-)，男，博士，副教授，硕士研究生导师。E-mail：cuirui@wust.edu.cn

中图分类号: TD923;TD925

收稿日期: 2021-08-09

刊出日期: 2021-12-25

Study on the Influence of Ultrasonic and Thermal Effects on the Floatability of Calcite in Sodium Silicate and Sodium Oleate System

1.
College of Resources and Environmental Engineering, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081, China

2.
Hubei Key Laboratory for Efficient Utilization and Agglomeration of Metallurgic Mineral Resources, Wuhan 430081, China

More Information

Corresponding author: CUI Rui, cuirui@wust.edu.cn

Received Date: 09 August 2021

Publish Date: 25 December 2021

摘要

摘要:
论文研究了超声处理对水玻璃/油酸钠体系下受抑制方解石可浮性的影响，并探索了超声波的作用机理。试验结果表明：在超声波清洗机功率150 W、频率40 kHz、超声处理时间20 min的条件下，方解石的浮选回收率可由7.5%大幅提高到82.1%。超声处理会降低矿浆pH值、提高矿浆整体温度，但变化范围不影响方解石可浮性。超声条件下提高超声波清洗机水介质温度对改善方解石的可浮性有协同作用。在超声波清洗机功率150 W、频率40 kHz、超声时间10 min、水介质温度70 ℃条件下，方解石的浮选回收率可达86.2%。超声作用会选择性地弱化水玻璃对方解石的抑制效果，但不影响油酸钠对方解石的捕收效果。超声处理能促进方解石表面吸附的水玻璃溶解，而对方解石表面吸附的油酸钠影响不大。
- 超声波 /
- 方解石 /
- 浮选 /
- 水玻璃 /
- 油酸钠
Abstract:
In this paper, the effect of ultrasonic treatment on the floatability of suppressed calcite in sodium silicate and sodium oleate system was studied and the mechanism of ultrasonic treatment was explored. The test results show that the flotation recovery of calcite can be greatly increased from 7.5% to 82.1% under the conditions of ultrasonic cleaning machine power of 150 W, frequency of 40 kHz and ultrasonic treatment time of 20 min. Ultrasonic treatment can reduce the pH value of pulp and increase the overall temperature of pulp, but the range of change does not affect the floatability of calcite. Increasing the temperature of water medium in ultrasonic cleaning machine has a synergistic effect on improving the floatability of calcite. Under the conditions of 150 W power, 40 kHz frequency, 10 min ultrasonic time and 70 ℃ water medium temperature, the flotation recovery of calcite can reach 86.2%. Ultrasound can selectively weaken the inhibitory effect of sodium silicate on calcite, but does not affect the collection effect of sodium oleate on calcite. Ultrasonic treatment can promote the dissolution of sodium silicate adsorbed on calcite surface, but has little effect on sodium oleate adsorbed on calcite surface.
- ultrasonic /
- calcite /
- flotation /
- sodium silicate /
- sodium oleate

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图 1 方解石粉末样的X射线衍射图谱

Figure 1.

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图 2 浮选流程

Figure 2.

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图 3 油酸钠浓度(a)、pH(b)、水玻璃浓度(c)对方解石的浮选回收率的影响

Figure 3.

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图 4 超声波清洗机功率(a)和超声处理时间(b)对方解石的浮选回收率的影响

Figure 4.

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图 5 超声波清洗机功率(a)、(b)和超声处理时间(c)对矿浆pH值的影响

Figure 5.

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图 6 水玻璃的水解组分分析

Figure 6.

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图 7 超声波清洗机功率(a)、(b)和超声处理时间(c)对矿浆整体温度的影响

Figure 7.

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图 8 超声波清洗机水介质温度对方解石的浮选回收率的影响

Figure 8.

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图 9 超声波清洗机功率(a)和超声处理时间(b)对油酸钠体系下方解石浮选回收率的影响

Figure 9.

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图 10 超声处理(超声波清洗机功率(a)和超声处理时间(b))水玻璃对方解石浮选回收率的影响

Figure 10.

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图 11 超声处理对去离子水、硅酸钙溶液和油酸钙溶液电导率的影响

Figure 11.

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表 1 试验仪器及型号

Table 1. Experimental apparatus and models

仪器设备	型号	生产厂家
精密电子天平	JA2003	上海恒平科学仪器有限公司
超纯水仪	QYSW-05A	重庆前沿水处理设备有限公司
精密pH计	PHSJ-4F	上海仪电科学仪器股份有限公司
恒温水浴锅	HH-2	常州国华电器有限公司
挂槽浮选机	XFGC-Ⅱ	吉林省探矿机械厂
超声波清洗机	DSA150-GL₁-3.8L	德森精工有限公司
数显电动搅拌器	JJ-1	金坛区西城新瑞仪器厂
循环水式多用真空泵	SHZ-D	上海力辰邦西仪器科技有限公司
电热鼓风恒温干燥箱	101-2型	上海东星建材试验设备有限公司
电导率仪	DDSJ-319L	上海仪电科学仪器股份有限公司

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表 2 超声波清洗机参数

Table 2. Parameters of ultrasonic cleaning machine

型号	仪器尺寸/(mm×mm×mm)	槽尺寸/(mm×mm×mm)	超声波频率/kHz	功率/W	温度可调/℃
DSA150-GL1-3.8L	325×175×240	300×153×100	20, 40	90, 105, 120, 135, 150	0~80

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表 3 试验所用药剂一览表

Table 3. List of agents used in the test

药剂名称	品级	生产厂家
氢氧化钠	分析纯	国药集团化学试剂有限公司
水玻璃	工业纯	取自生产现场
油酸钠	分析纯	国药集团化学试剂有限公司
硅酸钙	化学纯	国药集团化学试剂有限公司
氯化钙	化学纯	国药集团化学试剂有限公司

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参考文献(16)

[1]	李淑菲, 李强. 白钨矿浮选研究现状[J]. 矿产综合利用, 2019(3): 17-21. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2019.03.004
[2]	朱一民, 陈文胜, 张晓峰, 等. 白钨浮选尾矿回收萤石低温浮选试验研究[J]. 矿产综合利用, 2014(1): 25-27. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2014.01.006
[3]	龙冰. 从湖南某常温浮钨尾矿中浮选回收萤石试验[J]. 金属矿山, 2019(9): 195-198. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSKS201909032.htm
[4]	LI B, LIU S Y, GUO J Y, et al. Increase in wettability difference between organic and mineral matter to promote low-rank coal flotation by using ultrasonic treatment[J]. Applied Surface Science, 2019(481): 454-459. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169433219307627
[5]	OZKAN. Effects of simultaneous ultrasonic treatment on flotation of hard coal slimes[J]. Fuel, 2012(93): 576-580. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016236111006508
[6]	KURSUN. A Study on the utilization of ultrasonic pretreatment in zinc flotation[J]. Separation Science & Technology, 2014, 49(18): 2975-2980. https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/01496395.2014.941876
[7]	王卫东, 靳立章. 细粒煤超声同步浮选的试验研究[J]. 煤炭学报, 2020, 45(8): 2949-2955. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MTXB202008027.htm
[8]	马强. 超声波作用对白钨矿/萤石/方解石浮选动力学的影响[D]. 赣州: 江西理工大学, 2020.
[9]	余雄. 预处理对白钨及含钙脉石矿物浮选行为的影响研究[D]. 赣州: 江西理工大学, 2015.
[10]	陈鼎, 陈振华. 超声波振荡对纯水和某些液体的pH值的影响[EB/OL]. 北京: 中国科技论文在线[2010-02-03].
[11]	严伟平, 熊立, 陈晓青. 水玻璃在白钨浮选中的适用环境研究及机理分析[J]. 中国钨业, 2014(4): 20-25. doi: 10.3969/j.issn.1009-0622.2014.04.005
[12]	贾卫国, 张鹏, 刘振荣, 等. 超声化学的研究与应用[J]. 辽宁大学学报(自然科学版), 2002, 29(3): 198-202. doi: 10.3969/j.issn.1000-5846.2002.03.002
[13]	朱秀丽, 牛勇, 皇磊落, 等. 温度对超声空化声场的影响[J]. 陕西师范大学学报(自然科学版), 2008(5): 35-37. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SXSZ200805011.htm
[14]	ZHEN. The flotation intensifying of low-rank coal based on the ultrasonic field[J]. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 2020, 42(14): 1762-1 771. doi: 10.1080/15567036.2019.1604884
[15]	林一明. 氟碳铈矿型稀土矿浮选理论研究[D]. 绵阳: 西南科技大学, 2020.
[16]	高广阔. 白钨与含钙脉石矿物浮选分离过程及机理研究[D]. 赣州: 江西理工大学, 2014.