一、导言
金红石是自然界中含钛最高的矿藏，是提取金属钛、制作钛和具有光催化特性二氧化钛材料的首要原料[1]。榴辉岩型原生金红石矿中，石榴石是首要的伴生脉石矿藏并成为金红石选矿提纯的重要限制要素。多年来，有关金红石与石榴石别离的作业，一向为国内外所注重[2，3]。
重选办法不能完成金红石与石榴石的别离，因两者有附近的密度（别离为4.16g/cm3和4.03g/cm3）；磁选别离也存在较大困难，因为虽然金红石具弱磁性，石榴石具中等磁性，但金红石晶格中存在铁的类质同象和颗粒表面铁污染等原因导致其磁性增强致使与石榴石挨近。因而，研讨选用浮选办法完成二者的别离十分必要和要害。
以往有关浮选别离金红石与石榴石的研讨标明，以氧化循环油、油酸盐和苄基胂酸等为捕收剂，钠为调整剂进行浮选，可完成金红石与石榴石的别离[3]。但苄基胂酸和钠均属毒性大的药剂，因而考虑环境影响要素，这一技能难以在实践上推行运用。
本文研讨了以无毒的烷胺双甲基磷酸（ATF1024，结构含P=O和P－O键）为捕收剂，六偏磷酸钠[(NaPO3)6]为调整剂浮选别离金红石与石榴石的技能，并对(NaPO3)6按捺石榴石的效果机理进行了测验和分析评论。
二、试验研讨办法
选用金红石与石榴石单矿藏浮选和模仿混合矿浮选两种办法研讨浮选别离技能。浮选在XFGC－80型浮选机（容积50ml）上进行，每次用矿样lg，浮选温度25°C，浮选时刻2.5min。试验用ATF1024和(NaPO3)6均为化学纯试剂，浮选用水为蒸馏水。
试验用金红石和石榴石（铁铝石榴石）单矿藏别离从实践矿石（湖北某金红石矿石）中以非浮选办法提取。单矿藏经瓷球磨机磨细，在蒸馏水中水筛得到0.1mm~0.045mm产品供浮选试验所用。金红石和石榴石单矿藏经判定，纯度均在95%以上，契合试验要求。
选用红外光谱（IR）和X光电子能谱(XPS)测验手法对（NaPO3)6与金红石和石榴石的效果性质进行研讨，并据此分析（NaPO3)6对石榴石的按捺效果机理。红外光谱（IR）选用德国Bruker公司出产的傅立叶红外光谱仪测定，X光电子能谱（XPS）用英国出产的KRATOS－XSAM800型多功能表面分析仪测定。
三、浮选试验及成果分析
（就）金红石与石榴石单矿藏的浮选行为
ATF1024作捕收剂条件下，ATF1024用量和系统pH值对金红石和石榴石单矿藏浮选行为的影响别离示于图1和图2。成果标明，ATF1024对金红石的捕收效果很强，对石榴石也有必定的捕收效果，在pH=6，ATF1024用量40mg/Ll，金红石和石榴石的浮游率别离达饱满值93.44%和72.47%。
图1 ATF1024用量对矿藏浮选的影响
图2 pH值对矿藏浮选的影响
浮选成果还标明，虽然金红石与石榴石存在必定的可浮性差异，但这种差异不足以用来完成两矿藏的别离。有用别离还必须凭借适宜的按捺剂。
（二）(NaPO3)6作调整剂时金红石与石榴石的浮选
在ATF1024浮选系统中，参加不同用量(NaPO3)6对两矿藏浮选效果的影响示于图3。
图3 参加(NaPO)对金红石和石榴石浮选的影响
从图3看出，(NaPO3)6对石榴石的按捺效果激烈，对金红石效果较弱。显着，(NaPO3)6能够作为金红石与石榴石浮选别离的调整剂，并在ATF1024作捕收剂条件下完成两矿藏的别离。
（三）人工混合矿的浮选别离
试验用人工混合矿样1g，其间含金红石、石榴石单矿藏各0.5g。按金红石的纯度进行核算，原矿含TiO248.32%。依照单矿藏断定的试验条件和药剂用量浮选人工混合矿，其流程和成果别离示于表1和图4。
表1 人工混合矿浮选试验成果
图4 金红石和石榴石混合矿浮选流程
从表1看出，以ATF1024作捕收剂，(NaPO3)6作按捺剂，可从含TiO248.32%的原矿中别离得到含TiO286.52﹪的金红石精矿，收回率77.48﹪，浮选别离金红石与石榴石效果显着。
四、六偏磷酸钠的效果机理
（一）(NaPO3)6在金红石表面的吸附行为和性质
金红石与(NaPO3)6效果及相关的红外光谱如图5所示。比照能够为，金红石与(NaPO3)6效果后的红外谱图（图5c）上1023cm－1方位的新吸收峰很显着就是(NaPO3)6P－O－P的吸收峰（图5b，1015cm－1处），这标明(NaPO)已在金红石表面吸附。
图5 (NaPO3)6与金红石效果的红外光谱
金红石与(NaPO3)6效果前后表面XPS检测成果（图6）也证明了(NaPO3)6的吸附（效果后XPS谱133.30eV处呈现了磷原子的谱峰）。别的，从图6还可看出，(NaPO3)6效果前后，金红石表面Ti2P3/2的结合能位移为0.15eV，位移值较小（仪器差错±0.4eV)，这阐明Ti的化学环境在(NaPO3)6效果前后没有发生改动，显着(NaPO3)6的吸附属物理吸附。
图6 金红石与(NaPO3)6效果前后XPS
因为(NaPO3)6在金红石表面呈现弱结合特征，即(NaPO3)6是以极弱的效果附着在金红石表面的，因而当浮选系统里存在与金红石表面结合力更强的捕收剂与之竞赛时，(NaPO3)6往往难以阻止后者的效果，即使是已吸附(NaPO3)6的部位仍然会让位给捕收剂并使捕收剂结实吸附。因而这成为金红石不受(NaPO3)6按捺的内涵机制。
（二）(NaPO3)6与石榴石的效果性质和按捺机理
1、(NaPO3)6与石榴石表面的效果性质石榴石的分子式可表示为X3Y2(SiO4)3，其间X、
Y别离代表二价和三价阳离子。在本文评论的铁铝石榴石中，X首要是Fe2＋
和Ca2＋，Y首要是Al3＋。石榴石晶体中存在两种化学键，别离是[SiO4]四面体内部的Si－O键和四面体之间金属离子与氧之间的化学键，其间后者在矿藏破碎时简单开裂[4]。因而，石榴石开裂面上露出出来的阳离子活性质点首要是Al3＋、Fe2＋和Ca2＋。
图7为石榴石与(NaPO3)6效果前后表面XPS谱图。比照图7a和图7b看出，经(NaPO3)6效果后的石榴石在XPS谱132eV~140eV处呈现了磷原子的谱峰，而在未经(NaPO3)6效果的石榴石XPS谱相同方位处并未呈现，这阐明(NaPO3)6已在石榴石表面吸附。(NaPO3)6效果后，石榴石表面Ca2P3/2结合能比效果前向低能方向位移0.leV，Al2P结合能比效果前向高能方向位移0.leV，位移值均小于仪器差错值，显着，Ca和Al的化学环境在(NaPO3)6效果前后没有改动。而Fe2P3/2的结合能则由效果前的710.20eV移至710.65eV，升高0.45eV，阐明Fe的化学环境发生了改动，即(NaPO3)6与Fe2＋发生了化学键合。
图7 石榴石与(NaPO3)6效果前后XPS谱图
2、(NaPO3)6对石榴石表面金属离子的溶出
(NaPO3)6是一种鳌合剂，对合适的金属离子（如Ca2＋等）具有强鳌合效果以致使离子从矿藏表面溶出[5，6]，这可导致表面金属离子质量浓度改动并改动包含浮选特性在内的表面功能。
用XPS谱峰强度积分办法测定了石榴石在与(NaPO3)6效果前后表面原子浓度，并据此核算出各原子质量浓度比值列于表2。矿藏表面Si与Al、Fe和Ca质量浓度的比值改动将直接反映这几个金属离子的改动状况。从表2看出，(NaPO3)6效果后，石榴石表面Si/Al值和Si/Fe值别离为1.659和3.782，与效果前的1.695和3.525比较，改动不大，但Si/Ca值由效果前13.202增加到16.130，则改动较大。这标明，石榴石经(NaPO3)6效果后表面Ca的质量浓度比效果前大大削减，显着(NaPO3)6选择性溶解了石榴石表面的Ca2＋。
表2 (NaPO3)6效果前后石榴石表面各原子浓度比值（XPS法求得）
因为Ca2＋是石榴石表面与捕收剂ATF1024效果的首要活性质点，因而，Ca2＋的溶出与质量浓度的削减将大大削弱ATF1024在石榴石表面的效果与吸附，因而不利于石榴石的浮选。
3、(NaPO3)6对石榴石浮选的按捺机理
经过上述研讨，可得出在浮选过程中(NaPO3)6按捺石榴石的内涵机理：其一，(NaPO3)6经过与石榴石表面Fe2＋化学键合而结实吸附在石榴石表面，这导致表面激烈亲水，下降浮选活性并阻止捕收剂与之效果；其二，(NaPO3)6经过与石榴石表面Ca2＋螯合导致Ca2＋的选择性溶解。Ca2＋的溶出与浓度的削减又使捕收剂在石榴石表面的效果被削弱。
五、定论
烷胺双甲基磷酸（ATF1024）是金红石的杰出捕收剂，六偏磷酸钠[(NaPO3)6]可激烈按捺石榴石的浮选。以ATF1024作捕收剂，(NaPO3)6作调整剂，能够完成金红石与石榴石的浮选别离。浮选人工混合矿的成果与单矿藏试验根本共同。
(NaPO3)6在金红石表面仅发生不阻碍捕收剂效果的少数物理吸附，对金红石无按捺效果；(NaPO3)6与石榴石表面Fe2＋发生了化学键合，然后导致其结实吸附而亲水。(NaPO3)6还选择性溶解了石榴石表面Ca2＋，然后削减了矿藏表面与捕收剂效果的阳离子活性质点。两层效果的成果使石榴石遭到(NaPO3)6的激烈按捺。
参考文献：
[1] 孙彤，翟玉春，马培华.负载型 Ca 掺杂 TiO2 材料的制备及其光催化功能[J]. 辽宁工程技能大学学报,2006,25(2):261-263
[2] C.Clericu. 从榴辉岩中收回金红石 [J] .国外金属矿选矿,1980,(3):31-38
[3] 崔林，刘均彪.金红石和石榴石浮选别离的研讨[J].化工矿山技能,1986,(5):32-35
[4] 马鸿文.工业矿藏与岩石[M].北京:地质出版社,2002
[5] Li Changgen，Lu Yongxin. The mechanism of the interaction between phosphate modifiers and minerals[J].International Journal of Mineral Processing,1983(l0):219-235.
[6] Hao Ding, Hai lin，Yanxi Deng．Depressing effect of sodium hexametaphosphate on apatite in flotation of Rutile[J], Journal of University of Science and Technology Beijing,2007,14(3):200-203.
作者单位
中国地质大学材料科学与工程学院（丁浩、邓雁希、杜高翔）
辽宁工程技能大学资源与环境工程学院（任瑞晨）
金红石是自然界中含钛最高的矿藏，是提取金属钛、制作钛和具有光催化特性二氧化钛材料的首要原料[1]。榴辉岩型原生金红石矿中，石榴石是首要的伴生脉石矿藏并成为金红石选矿提纯的重要限制要素。多年来，有关金红石与石榴石别离的作业，一向为国内外所注重[2，3]。
重选办法不能完成金红石与石榴石的别离，因两者有附近的密度（别离为4.16g/cm3和4.03g/cm3）；磁选别离也存在较大困难，因为虽然金红石具弱磁性，石榴石具中等磁性，但金红石晶格中存在铁的类质同象和颗粒表面铁污染等原因导致其磁性增强致使与石榴石挨近。因而，研讨选用浮选办法完成二者的别离十分必要和要害。
以往有关浮选别离金红石与石榴石的研讨标明，以氧化循环油、油酸盐和苄基胂酸等为捕收剂，钠为调整剂进行浮选，可完成金红石与石榴石的别离[3]。但苄基胂酸和钠均属毒性大的药剂，因而考虑环境影响要素，这一技能难以在实践上推行运用。
本文研讨了以无毒的烷胺双甲基磷酸（ATF1024，结构含P=O和P－O键）为捕收剂，六偏磷酸钠[(NaPO3)6]为调整剂浮选别离金红石与石榴石的技能，并对(NaPO3)6按捺石榴石的效果机理进行了测验和分析评论。
二、试验研讨办法
选用金红石与石榴石单矿藏浮选和模仿混合矿浮选两种办法研讨浮选别离技能。浮选在XFGC－80型浮选机（容积50ml）上进行，每次用矿样lg，浮选温度25°C，浮选时刻2.5min。试验用ATF1024和(NaPO3)6均为化学纯试剂，浮选用水为蒸馏水。
试验用金红石和石榴石（铁铝石榴石）单矿藏别离从实践矿石（湖北某金红石矿石）中以非浮选办法提取。单矿藏经瓷球磨机磨细，在蒸馏水中水筛得到0.1mm~0.045mm产品供浮选试验所用。金红石和石榴石单矿藏经判定，纯度均在95%以上，契合试验要求。
选用红外光谱（IR）和X光电子能谱(XPS)测验手法对（NaPO3)6与金红石和石榴石的效果性质进行研讨，并据此分析（NaPO3)6对石榴石的按捺效果机理。红外光谱（IR）选用德国Bruker公司出产的傅立叶红外光谱仪测定，X光电子能谱（XPS）用英国出产的KRATOS－XSAM800型多功能表面分析仪测定。
三、浮选试验及成果分析
（就）金红石与石榴石单矿藏的浮选行为
ATF1024作捕收剂条件下，ATF1024用量和系统pH值对金红石和石榴石单矿藏浮选行为的影响别离示于图1和图2。成果标明，ATF1024对金红石的捕收效果很强，对石榴石也有必定的捕收效果，在pH=6，ATF1024用量40mg/Ll，金红石和石榴石的浮游率别离达饱满值93.44%和72.47%。
图1 ATF1024用量对矿藏浮选的影响
图2 pH值对矿藏浮选的影响
浮选成果还标明，虽然金红石与石榴石存在必定的可浮性差异，但这种差异不足以用来完成两矿藏的别离。有用别离还必须凭借适宜的按捺剂。
（二）(NaPO3)6作调整剂时金红石与石榴石的浮选
在ATF1024浮选系统中，参加不同用量(NaPO3)6对两矿藏浮选效果的影响示于图3。
图3 参加(NaPO)对金红石和石榴石浮选的影响
从图3看出，(NaPO3)6对石榴石的按捺效果激烈，对金红石效果较弱。显着，(NaPO3)6能够作为金红石与石榴石浮选别离的调整剂，并在ATF1024作捕收剂条件下完成两矿藏的别离。
（三）人工混合矿的浮选别离
试验用人工混合矿样1g，其间含金红石、石榴石单矿藏各0.5g。按金红石的纯度进行核算，原矿含TiO248.32%。依照单矿藏断定的试验条件和药剂用量浮选人工混合矿，其流程和成果别离示于表1和图4。
表1 人工混合矿浮选试验成果
图4 金红石和石榴石混合矿浮选流程
从表1看出，以ATF1024作捕收剂，(NaPO3)6作按捺剂，可从含TiO248.32%的原矿中别离得到含TiO286.52﹪的金红石精矿，收回率77.48﹪，浮选别离金红石与石榴石效果显着。
四、六偏磷酸钠的效果机理
（一）(NaPO3)6在金红石表面的吸附行为和性质
金红石与(NaPO3)6效果及相关的红外光谱如图5所示。比照能够为，金红石与(NaPO3)6效果后的红外谱图（图5c）上1023cm－1方位的新吸收峰很显着就是(NaPO3)6P－O－P的吸收峰（图5b，1015cm－1处），这标明(NaPO)已在金红石表面吸附。
图5 (NaPO3)6与金红石效果的红外光谱
金红石与(NaPO3)6效果前后表面XPS检测成果（图6）也证明了(NaPO3)6的吸附（效果后XPS谱133.30eV处呈现了磷原子的谱峰）。别的，从图6还可看出，(NaPO3)6效果前后，金红石表面Ti2P3/2的结合能位移为0.15eV，位移值较小（仪器差错±0.4eV)，这阐明Ti的化学环境在(NaPO3)6效果前后没有发生改动，显着(NaPO3)6的吸附属物理吸附。
图6 金红石与(NaPO3)6效果前后XPS
因为(NaPO3)6在金红石表面呈现弱结合特征，即(NaPO3)6是以极弱的效果附着在金红石表面的，因而当浮选系统里存在与金红石表面结合力更强的捕收剂与之竞赛时，(NaPO3)6往往难以阻止后者的效果，即使是已吸附(NaPO3)6的部位仍然会让位给捕收剂并使捕收剂结实吸附。因而这成为金红石不受(NaPO3)6按捺的内涵机制。
（二）(NaPO3)6与石榴石的效果性质和按捺机理
1、(NaPO3)6与石榴石表面的效果性质石榴石的分子式可表示为X3Y2(SiO4)3，其间X、
Y别离代表二价和三价阳离子。在本文评论的铁铝石榴石中，X首要是Fe2＋
和Ca2＋，Y首要是Al3＋。石榴石晶体中存在两种化学键，别离是[SiO4]四面体内部的Si－O键和四面体之间金属离子与氧之间的化学键，其间后者在矿藏破碎时简单开裂[4]。因而，石榴石开裂面上露出出来的阳离子活性质点首要是Al3＋、Fe2＋和Ca2＋。
图7为石榴石与(NaPO3)6效果前后表面XPS谱图。比照图7a和图7b看出，经(NaPO3)6效果后的石榴石在XPS谱132eV~140eV处呈现了磷原子的谱峰，而在未经(NaPO3)6效果的石榴石XPS谱相同方位处并未呈现，这阐明(NaPO3)6已在石榴石表面吸附。(NaPO3)6效果后，石榴石表面Ca2P3/2结合能比效果前向低能方向位移0.leV，Al2P结合能比效果前向高能方向位移0.leV，位移值均小于仪器差错值，显着，Ca和Al的化学环境在(NaPO3)6效果前后没有改动。而Fe2P3/2的结合能则由效果前的710.20eV移至710.65eV，升高0.45eV，阐明Fe的化学环境发生了改动，即(NaPO3)6与Fe2＋发生了化学键合。
图7 石榴石与(NaPO3)6效果前后XPS谱图
2、(NaPO3)6对石榴石表面金属离子的溶出
(NaPO3)6是一种鳌合剂，对合适的金属离子（如Ca2＋等）具有强鳌合效果以致使离子从矿藏表面溶出[5，6]，这可导致表面金属离子质量浓度改动并改动包含浮选特性在内的表面功能。
用XPS谱峰强度积分办法测定了石榴石在与(NaPO3)6效果前后表面原子浓度，并据此核算出各原子质量浓度比值列于表2。矿藏表面Si与Al、Fe和Ca质量浓度的比值改动将直接反映这几个金属离子的改动状况。从表2看出，(NaPO3)6效果后，石榴石表面Si/Al值和Si/Fe值别离为1.659和3.782，与效果前的1.695和3.525比较，改动不大，但Si/Ca值由效果前13.202增加到16.130，则改动较大。这标明，石榴石经(NaPO3)6效果后表面Ca的质量浓度比效果前大大削减，显着(NaPO3)6选择性溶解了石榴石表面的Ca2＋。
表2 (NaPO3)6效果前后石榴石表面各原子浓度比值（XPS法求得）
因为Ca2＋是石榴石表面与捕收剂ATF1024效果的首要活性质点，因而，Ca2＋的溶出与质量浓度的削减将大大削弱ATF1024在石榴石表面的效果与吸附，因而不利于石榴石的浮选。
3、(NaPO3)6对石榴石浮选的按捺机理
经过上述研讨，可得出在浮选过程中(NaPO3)6按捺石榴石的内涵机理：其一，(NaPO3)6经过与石榴石表面Fe2＋化学键合而结实吸附在石榴石表面，这导致表面激烈亲水，下降浮选活性并阻止捕收剂与之效果；其二，(NaPO3)6经过与石榴石表面Ca2＋螯合导致Ca2＋的选择性溶解。Ca2＋的溶出与浓度的削减又使捕收剂在石榴石表面的效果被削弱。
五、定论
烷胺双甲基磷酸（ATF1024）是金红石的杰出捕收剂，六偏磷酸钠[(NaPO3)6]可激烈按捺石榴石的浮选。以ATF1024作捕收剂，(NaPO3)6作调整剂，能够完成金红石与石榴石的浮选别离。浮选人工混合矿的成果与单矿藏试验根本共同。
(NaPO3)6在金红石表面仅发生不阻碍捕收剂效果的少数物理吸附，对金红石无按捺效果；(NaPO3)6与石榴石表面Fe2＋发生了化学键合，然后导致其结实吸附而亲水。(NaPO3)6还选择性溶解了石榴石表面Ca2＋，然后削减了矿藏表面与捕收剂效果的阳离子活性质点。两层效果的成果使石榴石遭到(NaPO3)6的激烈按捺。
参考文献：
[1] 孙彤，翟玉春，马培华.负载型 Ca 掺杂 TiO2 材料的制备及其光催化功能[J]. 辽宁工程技能大学学报,2006,25(2):261-263
[2] C.Clericu. 从榴辉岩中收回金红石 [J] .国外金属矿选矿,1980,(3):31-38
[3] 崔林，刘均彪.金红石和石榴石浮选别离的研讨[J].化工矿山技能,1986,(5):32-35
[4] 马鸿文.工业矿藏与岩石[M].北京:地质出版社,2002
[5] Li Changgen，Lu Yongxin. The mechanism of the interaction between phosphate modifiers and minerals[J].International Journal of Mineral Processing,1983(l0):219-235.
[6] Hao Ding, Hai lin，Yanxi Deng．Depressing effect of sodium hexametaphosphate on apatite in flotation of Rutile[J], Journal of University of Science and Technology Beijing,2007,14(3):200-203.
作者单位
中国地质大学材料科学与工程学院（丁浩、邓雁希、杜高翔）
辽宁工程技能大学资源与环境工程学院（任瑞晨）
