[发明专利]一种脂肪酸类捕收剂在矿物表面吸附量的测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脂肪酸类捕收剂在矿物表面吸附量的测定方法。

背景技术

尽管不断有新的选矿技术与工艺涌现和应用，但作为选矿的主力仍然是浮选法。影响浮选的因素很多，主要还是浮选药剂，其中最重要的就是浮选捕收剂。捕收剂的主要作用即是有选择性地吸附于待浮选的目的矿物上并使之疏水。一股而言，捕收剂在矿物表面的吸附与分布情况将直接决定浮选结果。对这个过程的深入了解，对理解浮选过程及找出提高浮选指标、降低药剂消耗的途径都有着非同寻常的意义。因此，关于捕收剂在目的矿物上的吸附机制及吸附量的研究在浮选研究中就显得非常重要。

关于浮选捕收剂吸附量的测定方法可分为二种：直接法与间接法。直接法即是直接测定捕收剂在矿物表面上的浓度。这又可分为原位测定法(in-situ measurement)与异位测定法(ex-situ measurement)。原位测定即是在捕收剂与矿物作用的液-固界面，即真实的浮选矿浆条件下，来测定捕收剂在矿物表面上的浓度。异位测定即是将与捕收剂作用后的矿物颗粒从液相中分离出来，再在气相或真空中测定捕收剂在矿物表面上的浓度。尽管原位测定更能反映浮选体系的实际，但可以做到原位测定的方法并不多，如ATR-IR，激光拉曼光谱等；多数方法仍然是异位测定方法，如FTIR、XPS，ToF-SIMS等。

间接测定法即是通过测定与矿物作用前后液相中捕收剂浓度的变化，或将吸附有捕收剂的矿物颗粒与液相分离，然后再用溶剂将这些被吸附的捕收剂定量解吸、富集后再测定解吸液中捕收剂的浓度从而间接推算出捕收剂在矿物表面上的浓度。间接测定法因为没有矿物颗粒的干扰，可适用的化学分析方法很多，如FTIR、DRIFT-FTIR、紫外光谱等，故是最常用的捕收剂吸附量测定方法。

对浮选中捕收剂在矿物表面吸附的研究是比较困难的，这是因为捕收剂在矿物表面的吸附仅发生在矿物表面层中。表面层的厚度一股在几纳米到几十纳米间。这个尺寸已不在光学显微镜甚至是电子显微镜的分辨范围内。表面层的体积占整个固相的体积比例也是非常微小的。要分析如此少的表面层中的捕收剂吸附量，就需要有大量的表面层供分析。以氧化矿浮选常用的脂肪酸为例，按一个脂肪酸分子在矿物表面吸附所覆盖的面积为计，如矿物比表面积为1m²/g(对大多数选矿体系而言这是一个很高的假设值)，那么当脂肪酸在一克这样的样品上形成完全单分子层罩盖，其所含有的脂肪酸量也仅为8.3×10^-6摩尔。这么低的含量已经超出了大多数分析方法的检测范围。传统的分析脂肪酸捕收剂在矿物表面吸附量的方法是用挥发性溶剂(如氯仿)萃取后，再蒸发掉溶剂后用分光光度法等分析而得出的。对化学吸附在磷酸盐表面的脂肪酸而言，有资料认为溶剂萃取过程较难达到平衡。而对有大量细粒级的物料而言，萃取后相的分离又会比较困难。因而对实际矿样特别是对经细磨矿后的物料的捕收剂吸附量的测定将会十分困难。另一方面，萃取过程中要用到大量对人体有毒害作用的萃取剂，这既不环保，也增加了分析成本。

燃烧法测定脂肪酸类捕收剂在矿物表面的吸附量是一种比较简单而实用的方法。这个方法的原理是：将吸附有脂肪酸类捕收剂的样品在适当的温度下充分燃烧，然后分析所产生的气体中的二氧化碳的量，从而反推出样品所吸附的捕收剂的量。这个方法本质上仍属直接测定方法，它最早是由伦敦大学的Balint于1962年创立的，后经Howe^[1～2]，Pugh^[5]和Miettinen^[6]等人改进后而逐渐趋于成熟和实用。由此还衍生出其他一些类似的方法，如HAGIS^[7～8]方法。应用这种方法研究过的浮选体系有萤石，磷灰石和方铅矿等。

Howe^[1～4]等的方法是用没有与捕收剂作用过的矿样作为参照样品，用DTA方法分析吸附有捕收剂的矿样与参比矿样在加热燃烧过程中所释放出来的热量差异，由释放出来的热量差来推算矿物表面吸附的捕收剂的量(燃烧放热量与矿物表面的捕收剂的量成正比)。据称用这种方法测定矿物表面的脂肪酸吸附量可达到0.1mg/g，即万分之一的检测限。