硬硼鈣石是一種含水的鈣硼酸鹽礦物，是由硼鈉解石和硼砂形成的。晶體為短柱狀，還以塊狀和粒狀以及球狀集合體產出。顏色常為白色、黃色和灰色，條痕白色。透明度為透明到半透明不等，有玻璃光澤。
簡介
雖然土耳其有很多的硼礦床，但是，都沒有達到工業生產和銷售精礦的水平。所以加強硼礦物選礦研究具有重要意義。硬硼鈣石是主要硼礦物，它包含在土耳其大多數硼礦床中。陰離子捕收劑和陽離子捕收劑可很容易浮選硬硼鈣石。伴生礦物(如黏土和含礦物)對硬硼鈣石浮選起負面影響。Kutahya-Emet地區的硬硼鈣石約含0.1%～5%砷化合物。主要為雄黃和雌黃。
用純硬硼鈣石和雄黃晶體研究了從硬硼鈣石中浮選分離雄黃的條件。為了確定最佳分離條件，還研究了捕收劑在硬硼鈣石表面上的吸附機理。
從雄黃中浮選
應用了兩個不同的樣品：從Emet礦床采集的天然礦石樣品和從礦床手揀出的純硬硼鈣石和雄黃晶體。硬硼鈣石的化學成分為(%):50.26B2臭氧、27.74CaO、21.66H2O、0.09SiO2、0.27Na2O、0.15K2O、0.25MgO、0.03FeO+TiO2+Al2O3。雄黃含(%):46.69As、52.04SO4、1.27其它。天然礦石樣品分析含32.45B2O3和1250·10-6As。
用乳缽將手揀出的晶體樣品磨碎，并用篩子篩出-0.150+0.075mm和-0.038mm粒級。-0.150+0.075mm粒級用于浮選試驗，-0.038mm粒級用于紅外光譜研究。天然礦石樣在瓷磨機中細磨，并篩出-0.150+0.075mm粒級。在試驗中應用陰離子捕收劑和陽離子捕收劑。用兩種黃藥(戊基鉀黃藥(KAX)和乙基鉀黃藥(KEX))、兩種不同的烷基硫酸鹽(R825和R840)和油酸鈉作陰離子捕收劑。用胺(Armac-T)作陽離子捕收劑。用HCl和氫氧化鈉調節懸浮液的pH。分別用氯化鋇和煤油作為硬硼鈣石和雄黃的活化劑。在天然礦石浮選時用硅酸鈉(SiO2∶Na2O為2∶1)作為脈石礦物的抑制劑。在所有試驗中，應用蒸餾水和分析純級試劑。
浮選方法
用ShimadzuIR-435型紅外光譜儀進行紅外光譜研究。用KBr壓片法攝取紅外光譜。將1g預先細磨的純礦物樣品與50mL表面活性劑溶液(10-1mol/L的KAX、KEX和油酸鈉，以及1%的R825、R840和Armac-T)在給定的pH下攪拌3h。攪拌后用離心分離法進行固液分離，固體在40℃以下干燥12h。將2%樣品壓成KBr片，將KBr片放到紅外光譜儀中攝譜。
用微型浮選機進行浮選試驗。浮選槽體積為120mL，孔徑為12～16μm氣體分散器放在浮選槽底部。通過氣體分散器向浮選槽以30cm3/min速度供給氮氣，以獲得氣泡。
討論
為了確定藥劑在礦物表面上的吸附機理，進行了紅外光譜研究。成功地獲得了硬硼鈣石和經浮選藥劑處理后的硬硼鈣石的紅外光譜。但是，未能獲得雄黃晶體和經浮選藥劑處理后的雄黃的紅外光譜。正如文獻提到的那樣，某些含砷礦物、含銻礦物、錫石、含鋅和含汞礦物沒有特征紅外吸收譜帶。
首先獲得純的硬硼鈣石和浮選表面活性劑的紅外光譜，然后與pH9時經表面活性劑處理后的礦物的紅外光譜進行比較。在用Armac-T藥劑處理時pH定為7。
將純礦物紅外光譜與經表面活性劑處理后的礦物紅外光譜比較，來確定吸附類型。在用表面活性劑溶液處理礦物后，如果礦物的紅外光譜沒有改變，或變化很小，那么吸附屬于物理吸附。如果紅外光譜變化很大，或產生一些新的譜帶，那么吸附屬于化學吸附。物理吸附是吸附物與被吸附物之間通過范德華力、離子結合或疏水締合而結合在一起的過程。
在化學吸附過程中，在吸附物與被吸附物之間發生強化學反應，在礦物表面可形成新的化合物沉淀，從而產生較高的置換，其值一般為15～20kcal/摩爾。
所以在化學吸附過程中，紅外光譜完全改變或出現一些新的譜帶。
硬硼鈣石與KAX和KEX攪拌時，未檢測出特性吸收譜帶。相反地，動電測量表明，在與KAX和KEX攪拌后，荷負電的硬硼鈣石表面變得更負。由此得到以下結論，雖然紅外光譜沒有變化，但在硬硼鈣石表面上發生KAX和KEX吸附。這種吸附稱為特效吸附，這可由電動電位數值變化來確定。
油酸在不同礦物表面上的吸附特性可能包括化學吸附。1450～1570cm-1處的吸附
譜帶代表油酸鈣的羧酸鹽伸縮振動模式。從硬硼鈣石紅外光譜和經10-1mol/L油酸鈉處理的硬硼鈣石的紅外光譜區別可看出，在1450～1570cm-1處檢測出羧酸鹽的吸附譜帶，這表明在礦物表面上發生了化學吸附。
在硬硼鈣石與1%的R825捕收劑溶液攪拌后，其紅外光譜沒有變化。由此可知，硬硼鈣石與R825之間沒有發生化學吸附。相反地，硬硼鈣石與1%的R840攪拌后，1300～1400cm-1處的譜帶偏移到1390～1460cm-1處。這表明，R840在硬硼鈣石表面上化學吸附。
在硬硼鈣石與1%的陽離子捕收劑Armac-T溶液攪拌后沒有檢測出譜帶的變化。如果荷負電的硬硼鈣石與陽離子捕收劑之間發生吸附，那可能是由于靜電吸引引起的，即發生物理吸附。
在紅外光譜研究以后，接著進行純礦物樣品浮選試驗，以確定硬硼鈣石和雌黃的可浮性。進行了捕收劑種類、捕收劑用量、礦漿濃度、礦漿pH、活化劑用量、攪拌時間和浮選時間試驗，以確定最佳浮選條件。試驗表明，油酸鈉和KAX分別是硬硼鈣石和雄黃的最好的捕收劑。
在最佳的純礦物浮選條件下，硬硼鈣石和雄黃的回收率分別為98%和88%。
為了確定最佳的分離條件，將0.5%和5%的雄黃添加到硬硼鈣石中制備兩種不同的人工混合樣。
第一個人工混合樣含49.92%B2臭氧和1575·10-6As。第二個人工混合樣含47.7%B2O3和8460·10-6As。首先在早先已證明油酸鈉是雄黃好的捕收劑試驗中確定的最佳條件下進行浮選，但只獲得有限的成功。所以，又用KAX浮選雌黃，將硬硼鈣石留在懸浮液中。雄黃浮出后，從第一個混合樣中獲得的硬硼鈣石精礦的B2O3回收率為79.18%，含49.83%B2O3和676·10-6As，從第二個混合樣中獲得的硬硼鈣石精礦的B2O3回收率為82.96%，含49.77%B2O3和3600·10-6As。從第一個和第二個樣品獲得精礦砷量減少57.08%和57.45%。
最后在最佳條件下對天然礦石進行了雄黃浮選試驗。用2kg/t的硅酸鈉作為脈石礦物的抑制劑。浮選雌黃，將硬硼鈣石精礦留在槽內產品中。硬硼鈣石精礦的B2臭氧回收率為96.99%，含33.93%B2O3和860·1-6As，砷量減少31.20%。
總結
用紅外光譜研究了浮選捕收劑在硬硼鈣石和雄黃表面上的吸附類型。雖然成功地攝取了硬硼鈣石紅外光譜和經浮選捕收劑處理后的硬硼鈣石的紅外光譜，但未能獲得雄黃和經浮選捕收劑處理后雄黃的紅外光譜。紅外光譜結果表明，R840和油酸鈉化學吸附在硬硼鈣石表面上，而R825不是以化學吸附狀態吸附。胺吸附是物理吸附。黃藥吸附是特效吸附。
用純礦物樣品研究了硬硼鈣石和雄黃的可浮選。在最佳條件下，硬硼鈣石和雌黃的浮選回收率分別為98%和88%。用人工混合礦樣確定了兩種礦物的最佳分離條件。用戊基鉀黃藥浮選雄黃，將硬硼鈣石留在槽內產品中，硬硼鈣石精礦砷量減少了57.45%。天然礦石浮選試驗獲得的硬硼鈣石精礦砷量減少了31.20%。
參考資料 >