摘 要

针对萤石和细粒石英在浮选体系中存在的异相凝聚问题，通过沉降试验、Zeta电位测试、吸附量测试及接触角测试，系统研究了在去离子水中，EPE型双亲嵌段共聚物对萤石、石英纯矿物和人工混合矿分散效果的影响，并根据研究结果构建药剂吸附模型。

研究结果表明：中性条件下，萤石和细粒石英在静电引力作用下易发生团聚；双亲嵌段共聚物F-127、F-68、P-123能够有效改善萤石和细粒石英异相凝聚问题，当药剂用量为1200mg/L时，萤石和石英分散效果较好。机理分析表明，EPE型双亲嵌段共聚物能够在萤石和石英表面形成单分子和多分子层吸附，通过空间位阻效应提高萤石和细粒石英的分散稳定性，从而达到分散的目的。

关键词：细粒；萤石；石英；EPE型双亲嵌段共聚物；分散行为

Abstract

In order to solve the problem of heterogeneous agglomeration in fine quartz and fluorite flotation systems, the influence of Water-soluble poly (ethylene oxide)-poly (propylene oxide)-poly (ethylene oxide)(PEO-PPO-PEO)triblock copolymer on the dispersion behavior of fine fluorite and quartz system at deionized water is investigated. The sedimentation experiment, Zeta potential test,adsorption isotherm simulation and contact angle test are introduced.The adsorption model was constructed according to the results.

The results show that fluorite and fine quartz are easily aggregated under weakly basic conditions by the electrostatic attraction force. The triblock copolymer F-127、F-68、P-123 can effectively improve the heterogeneous aggregation problem. When the amount of potion is 1200mg/L, the dispersion effect of fluorite and quartz are better. The mechanism analysis illustrates that triblock copolymer can form monomolecular and multimolecular adsorption layers on the surfaces of fluorite and quartz and improved the dispersion stabilization of fluorite and quartz by the steric repulsion forces.

Keywords：Fine particles；Fluorite；Quartz；Nonionic-like Triblock Copoly；Dispersion behavior

目 录

第1章 绪论 1

1.1萤石概况 1

1.1.1萤石基本特征及分布 1

1.1.2萤石的资源利用 2

1.1.3 萤石浮选分离现状 2

1.2 EPE型双亲嵌段共聚物概况 3

1.2.1 细粒罩盖的研究现状 3

1.2.2 EPE型双亲嵌段共聚物的特征 4

1.2.3 EPE型双亲嵌段共聚物的应用 5

1.3论文的研究意义及目的 6

1.3.1 论文的研究意义 6

1.3.2 论文的研究目的 6

第2章 试验矿样、药剂、仪器及研究方法 7

2.1试验矿样 7

2.1.1 萤石纯矿物 8

2.1.2 石英纯矿物 8

2.1.3 人工混合矿 9

2.2试验药剂及仪器 9

2.3研究方法 11

2.3.1 粒度分布测定 11

2.3.2 沉降实验 11

2.3.3 矿物表面Zeta电位测试 11

2.3.4 矿物表面药剂吸附量测定 11

2.3.5 接触角测试 12

第3章 萤石和细粒石英异相凝聚行为研究 13

3.1 萤石和细粒石英分散聚沉行为研究 13

3.1.1萤石和细粒石英的聚沉行为 13

3.1.2矿浆pH值对萤石和细粒石英分散聚沉行为的影响 14

3.1.3萤石和细粒石英表面Zeta电位研究 15

3.2 EPE型双亲嵌段共聚物对混合矿浆分散效果的影响 16

3.2.1 P系列EPE双亲嵌段共聚物对矿浆分散行为的影响 16

3.2.2 L系列EPE双亲嵌段共聚物对矿浆分散行为的影响 17

3.2.3 F系列EPE双亲嵌段共聚物对矿浆分散行为的影响 17

3.3 本章小结 18

第4章双亲嵌段共聚物强化分散机理分析 19

4.1 Zeta电位分析 19

4.1.1 F-127对矿物表面Zeta电位的影响..........................................19

4.1.2 F-68对矿物表面Zeta电位的影响............................................19

4.1.3 P-123对矿物表面Zeta电位的影响..........................................20

4.2 等温吸附研究.......................................................................................21

4.2.1 F-127等温吸附曲线 21

4.2.2 F-68等温吸附曲线 22

4.2.3 P-123等温吸附曲线 23

4.3 接触角测试 23

4.3.1 萤石和石英纯矿物接触角 23

4.3.2 F-127浓度对萤石和石英接触角的影响 24

4.3.3 F-68浓度对萤石和石英接触角的影响.....................................25

4.3.4 P-123浓度对萤石和石英接触角的影响...................................25

4.4 本章小结 26

第5章 结论 28

参考文献 29

致 谢..................................................................................................................32

第1章 绪论

1.1萤石概况

1.1.1萤石基本特征及分布

萤石(Fluorite)，主要成分为氟化钙（CaF₂），是一种大自然中广泛存在的含氟矿物，通常与其他多种矿物共生，具有多种类型（主要类型如表1-1），且萤石矿物中含有少量杂质，其中 Ca 可被 Ce 和 Y 等一些稀土元素所取代^[1]。萤石为等轴晶系，结晶通常情况下为八面体以及立方体。晶体表面呈玻璃光泽，颜色差异较大且鲜艳多变，多为无色透明。萤石质地较脆，其莫氏硬度为4，熔点为1270~1360℃，一般不溶于水，能溶于磷酸与硫酸，与盐酸、硝酸不反应，是一种具有完全解理性质的矿物。

表1-1 萤石矿主要类型

萤石是我国的一种优势矿种，大中型萤石矿床主要集中于华中、内蒙古中东部和东部沿海地区^[2]。针对目前我国的萤石资源分布及储量，其基本特点归纳如下：

1. 单一型萤石矿床数量较多，但储量较少；伴（共）生型矿床数量较少，但储量大。据相关数据统计，截至2011年底，在已勘明的743处萤石矿床中，单一型萤石矿多达701处，占萤石总资源量的57.16%；伴生萤石矿床为42处，占萤石总资源量的42.84%^[3]。
2. 富矿数量少，贫矿数量多。在勘明萤石资源总量中，单一型萤石矿床平均CaF₂品位在35%~40%左右，CaF₂品位大于65%的富矿（可直接作为冶金级块矿）资源量仅占单一型萤石矿床资源总量的20%，CaF₂品位大于80%的高品位富矿占萤石矿床资源总量不到10%^[4]。
3. 伴生萤石矿CaF₂含量一般在26%以下，主要分布于云南、湖南两省，其他省份则很少。然而因其是钨、锡、铅锌矿、铁的伴生矿，所以只能在其主矿产开发时进行综合回收利用，矿产受主矿种开发利用的制约^[5]。

1.1.2萤石的资源利用

萤石是氟化学工业的重要原料，目前主要应用于化工、建材和冶金三个行业，其次应用于光学、国防行业和轻工业^[6]。随着萤石产业的逐渐壮大，其更加广泛应用于航天、航空、制冷、冶金、原子能、玻璃和机械等领域，近年来，萤石的运用范围还在不断扩大^[7-9]。萤石是制取氢氟酸最主要的原料来源，是含氟量最高的工业矿物，其广泛的用途及其在我国乃至全世界的需求量逐渐增大，使其成为一种重要的战略矿物。萤石在如下的领域具有重要应用：