水钨华作为重要的钨资源,其浮选分离技术仍面临着关键的科学难题和技术瓶颈,主要表现在哪些方面:
首先,矿物表面羟基化与药剂吸附机制冲突:水钨华表面在矿浆中易形成羟基化层(如≡W-OH基团),导致传统脂肪酸类捕收剂(如油酸钠)的化学吸附受阻。研究表明,羟基化表面与羧酸根离子的结合能仅为-15~-20 kJ/mol,远低于硫化矿的化学吸附能(-50 kJ/mol以上),造成捕收剂吸附密度不足。此外,表面羟基的强亲水性使矿物表面水化膜厚度增加(可达3~5 nm),显著降低气泡粘附概率;
其次,复杂多金属离子界面行为干扰:矿浆中Ca²⁺、Fe³⁺等金属离子易与捕收剂形成沉淀(如Ca(OL)₂),导致药剂消耗量增加30%~50%。更为严重的是,这些离子会在矿物表面发生特异性吸附,形成“屏蔽层”。例如,Ca²⁺在pH>9时通过离子交换吸附在钨矿物表面,使zeta电位由-25 mV转变为+5 mV,导致阴离子捕收剂吸附效率下降60%以上;
第三,微纳米级矿泥的量子尺寸效应:当水钨华粒度<10 μm时,表面原子占比超过30%,量子限域效应导致费米能级升高,使矿物表面呈现反常氧化态。实验证实,纳米级白钨矿表面W⁶+的电子结合能比块状矿物提高0.8 eV,显著改变其与捕收剂的电子轨道匹配度。同时,微细颗粒的布朗运动能(~kT)与捕收剂吸附能(~10kT)量级相近,导致吸附-脱附动态平衡向解吸方向偏移。
有没有更切合实际的办法可以解决这些问题?
可以从以下几方面加以改进:
1、表面羟基定向重构技术:采用微波-等离子体协同处理(2.45 GHz, 800 W),通过非热效应选择性断裂W-O-H键,在表面生成W=O活性位点。XPS分析表明,处理后表面O1s峰中晶格氧占比从45%提升至78%,羟基氧含量降低至22%。此时油酸钠吸附量从0.8 mg/m²增至2.5 mg/m²,接触角从35°提升至65°;
2、通过控制矿浆PH值分步活化矿物,在矿物中实现 “先浮铅 - 同步浮钨锌 - 选硫” 的两段流程,总浮选时间可缩短至几小时,将浮选尾矿经磁选回收铁矿物后,采用高压辊磨机再磨(-0.074mm 占比达 90%),配合超声强化浸出,钨浸出率达95%,实现资源最大化利用;
3、加入中国选矿药剂网特别研制的LF-35H型活化剂(含氨基羧酸基团)优先活化铜钨华表面金属位点,结合油酸钠-塔尔油复合捕收剂,形成致密疏水膜,捕收效率提升30%,在保证精品位上,平均能提高2-5个金属回收率。
LF-35H型活化剂系异构基团支链砜胍咪的同系物经多种表面活性剂反应合成。,呈淡黄色液体状,通过配位键选择性结合矿物表面金属离子,可增强捕收剂定向吸附,与16型、30型、39型药剂配合效果更好,一般富集比在15-25倍左右,可直接使用分段加入,用量为200-800g/T。
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