白钨矿(化学式CaWO₄)作为重要的钨资源之一,其选矿工艺对全球钨工业发展具有战略意义。随着黑钨矿资源的逐渐枯竭,白钨矿的高效开发利用成为行业焦点。然而,白钨矿常与方解石、萤石等含钙脉石矿物共伴生,且嵌布粒度细、性脆易泥化,导致其浮选难度大。在此背景下,浮选药剂的研发成为提升白钨矿选别效率的关键。本文从捕收剂、抑制剂及组合药剂三个方面,系统梳理白钨矿选矿药剂的研究现状,并展望其未来发展趋势。
一、捕收剂的研究现状
捕收剂是白钨矿浮选的核心药剂,其作用是通过吸附在矿物表面,增强目的矿物的疏水性,从而实现与脉石矿物的分离。目前白钨矿捕收剂的研究主要集中在阴离子型、组合型及新型捕收剂的开发上。
阴离子捕收剂
脂肪酸类捕收剂(如油酸、731、塔尔油)因成本低、来源广,在白钨矿浮选中应用最广。然而,其选择性差的问题长期存在。例如,油酸对含钙脉石矿物(如方解石)的捕收能力与白钨矿相近,导致精矿品位难以提升。
膦酸类捕收剂(如苯乙烯膦酸)虽选择性优于脂肪酸类,但价格高昂,难以工业化推广。王定华的试验表明,膦酸类捕收剂对白钨矿的回收率可提高10%-15%,但因经济性不足,仅适用于高品位矿石的分选。
羟肟酸类捕收剂(如GY系列)近年逐渐受到关注。徐晓萍等采用GY捕收剂处理江西某白钨矿,获得品位65.37%、回收率86.31%的精矿,但其合成工艺复杂,应用范围受限。
二、抑制剂的研究现状
抑制剂的作用是选择性抑制脉石矿物,减少其对白钨矿浮选的干扰。根据白钨矿的浮选环境(碱性条件),抑制剂可分为无机型和有机型两大类。
1. 无机抑制剂
水玻璃(Na₂SiO₃)是最常用的无机抑制剂,通过形成亲水胶体膜抑制方解石和石英。但其抑制作用受矿浆pH影响较大,在高碱度下易失效。
氟硅酸钠(Na₂SiF₆)对含钙矿物抑制效果显著,但毒性较高,环保压力大。 六偏磷酸钠和焦磷酸盐通过螯合钙离子抑制方解石,但成本较高,仅适用于特定矿石。
2. 有机抑制剂
草酸和柠檬酸通过络合钙离子抑制含钙脉石,但用量大、成本高。单宁酸和淀粉通过吸附在脉石表面形成亲水层,但选择性不足。羧甲基纤维素(CMC)对细泥的分散效果显著,可减少矿泥对浮选的干扰。
3. 组合抑制剂
组合抑制剂通过多组分协同作用,兼具高效性和经济性。
· FeSO₄+硅酸钠组合:杨耀辉等采用该组合抑制云南某白钨矿的含钙脉石,最终精矿品位达63.17%,回收率86.32%。
· Y88组合抑制剂:王秋林等在精选段使用Y88,获得品位72.18%、回收率84.85%的高品质精矿。
· D1组合抑制剂:杨耀辉开发的D1抑制剂在一次粗选中即实现精矿品位4.56%、回收率82.34%,大幅简化了流程。
三、组合药剂的发展趋势
尽管现有药剂已取得显著进展,但仍面临选择性不足、成本高、环境污染等问题。未来研究需从以下方向突破:
1. 理论指导下的组合药剂开发
当前组合药剂的研发多依赖经验,缺乏对药剂作用机理的系统研究。例如,捕收剂与抑制剂的界面吸附机制、协同效应模型等需深入探索。通过分子动力学模拟和量子化学计算,可揭示药剂的构效关系,为定向设计提供理论支持。
2. 环保型药剂的研发
传统药剂(如氟硅酸钠)对生态环境威胁较大。未来需开发无毒、可降解的绿色抑制剂,如生物基表面活性剂或天然高分子化合物。
3. 智能响应型药剂
利用pH响应、温度响应等功能材料,开发可随环境条件自动调节活性的“智能药剂”,以应对复杂矿石的浮选需求。
4. 组合药剂的工业化推广
实验室成果需通过中试和工业化验证。例如,电浮选柱与组合药剂的结合、微泡发生技术的优化等,可进一步提升细粒白钨矿的回收效率。
结论
白钨矿选矿药剂的研发是提升资源利用率的关键。阴离子捕收剂与组合抑制剂的应用已显著改善浮选指标,但未来需在理论创新、环保性和智能化方面取得突破。通过多学科交叉与技术融合,开发高效、经济、绿色的组合药剂,将为白钨矿选矿工艺的可持续发展注入新动力。
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