化工中间体・52・Chenmical Intermediate2012年第03期科研开发高岭石的表面性质和浮选特性的研究凡曼 王兴涌 ( 中国矿业大学化工学院 徐州 221116 )摘要: 本文用十二胺、十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和油酸钠作为高岭石的捕收剂。

对接触角、表面张力、Zeta电位也作了测定。

结果 显示油酸钠的浮选效率最差。

其他的浮选药剂的浮选效率相差不大，但在不同的浓度、pH和温度下浮选效率不同。

因此浮选药剂的选择要根据实际生 产需要。

关键词：高岭石； 捕收剂； 浮选 中图分类号：O623 文献标识码：A 文章编号：T1672-8114(2012)03-052-061．前言 高岭石是长石和其他硅酸盐矿物天然蚀变的产物， 是一种含水的铝硅酸盐。

高岭石经风化或沉积等作用变 成高岭土，高岭土的研究现在在我国发展的特别快 ， 经过不同的方法研究现在已经可以得到在几十纳米范围 之内的超细化高岭土。

高岭土是制作陶瓷的原料,除此 以外，高岭土还可作化工填料、耐火材料、建筑材料等 等，用途十分广泛 。

许多的应用领域都对高岭土的表 面或界面性质有特殊要求，为了满足应用的要求必须对 其进行表面改性。

高岭土的表面改性研究也是现在非金 属矿综合利用研究的一个热点。

高岭土表面改性是指根据应用的需要，用物理、化学 或是机械的方法对高岭土粉体表面进行处理，以改变其表 面的物理化学性质，满足现在材料、新工艺和新技术的需 要 。

对于表面性质的研究，我们主要集中在接触角、表面 张力、表面润湿性、吸附作用及表面电性上。

2实验部分 2.1实验矿样和药品 高岭石、油酸钠、十二烷基磺酸、十二胺、十六[3] [2] [1]烷基三甲基溴化铵、盐酸、氢氧化钠、四硼酸钠、邻 苯二甲酸氢酸，以上均是分析纯。

2.2仪器设备 浮选机、微型电泳仪、Kruss Tensiometer 表面张力 仪、电子搅拌器、真空循环水泵、恒温烘干箱、精密 酸度计、傅里叶变换红外分光光度计、Zeta电位测定仪 2.3实验方法 2.3.1接触角测定 1）矿物（如：氟化钙、碳酸钙）纯品的接触角测 定准确称量氟化钙5.0000g（碳酸钙 5.0000g、二氧化硅 4.0000g、硫酸钡5.5000g） 7个。

3）矿物吸附油酸钠后接触角的测定 取250ml锥形瓶4个，分别向其中加入氟化钙50g、 碳酸钙50g、二氧化硅40g、硫酸钡55g，分别加入 100ml蒸馏水，搅拌4h，静置一夜。

抽滤后烘干备用。

准确称量氟化钙5.0000g（碳酸钙 5.0000g、二氧化硅 4.0000g、硫酸钡5.5000g） 7个。

2.3.2表面电性Zeta电位测定 1）取6个100ml小烧杯，分别向其中加入30ml 去离子水，再加入0.2g矿物（如：氟化钙、碳酸 钙），调整溶液的pH分别为2、4、6、8、10、 12，待固体充分溶解后，放在磁力搅拌器上调至合 适速度搅拌30min，静置过夜，取上清液测定其中作者简介： 凡曼（1986-），硕士研究生，主要从精细有机合成。

颗粒的Zeta电位。

第03期高岭石的表面性质和浮选特性的研究・ 53 ・图1高岭石在4种捕收剂中接触角随pH的变化关系图2：高岭石在蒸馏水中Zeta电位与pH值的关系化工中间体・54・Chenmical Intermediate2012年第03期图3：高的岭石在油酸钠中Zeta电位与pH值的关系图4：高岭石在十六烷基三甲基溴化铵中Zeta电位与pH值的关系第03期高岭石的表面性质和浮选特性的研究・ 55 ・2）矿物吸附油酸钠后Zeta电位的测定 取6个250ml锥形瓶，分别向其中加入50ml去离子 水，再加入0.5g矿物（如：氟化钙、碳酸钙），调整溶 液的pH分别为2、4、6、8、10、12，待固体充分溶解 后，用移液管分别向其中加入 1.00ml 10-2mol/L油酸 钠，搅拌2h，搅拌完成后测定溶液的pH。

静置过夜， 取上清液测定其中颗粒的Zeta电位。

2.3.3浮选实验 在XFG型挂槽式浮选机上进行单矿物浮选实验 。

每次称取6.0g矿物放入60ml浮选槽内，加60ml蒸馏 水，搅拌1分钟；加入酸碱调节到所需pH值，搅拌3分 钟；最后加入捕收剂，搅拌5分钟，浮选4min 。

实际矿石采用60ml的单槽浮选机来进行浮选实验。

浮选产品分别烘干称重，化验品位，计算回收率。

3实验结果及讨论 3.1高岭石在捕收剂中接触角总结 把高岭石在蒸馏水、十二胺、十六烷基三甲基溴 化铵、油酸钠、十二烷基磺酸钠中接触角与pH的关系 绘与一图，如图1： 相比之下，高岭石在十二烷基磺酸钠中的接触角 最大，但其随pH值的变化很小；在油酸钠中的接触角 也较大，而且在pH值不同的情况下，接触角变化也较 大，这样有利于在不同pH值下高岭石和其他矿物； 十二胺、十六烷基三甲基溴化铵中，接触角变化相对 较小，但也对可浮性有很大的提高。

这些变化，主要与高岭石底面的化学键类型、层 间静电能的大小和离子键有关。

高岭石层间断裂键分 别为氢键和离子键，易于油酸根等、十二烷基磺酸根 作用，在其中接触角增加的就多；在十二胺、十六烷 基三甲基溴化铵中接触角增加的就小。

3.2 Zeta电位测定 3.2.1高岭石在水中Zeta电位 由图2可见，高岭石在蒸馏水中，Zeta电位随pH值 的增加而减小；在pH值等于6时，Zeta电位为零，即高 岭石在蒸馏水中的零电点为pH=6。

在pH值大于6时， 高岭石表面带负电；在pH值小于6时，高岭石表面带正 电。

3.2.2高岭石在油酸钠中Zeta电位 由图3可见，因油酸钠是阴离子捕收剂，在加入阴 离子捕收剂后，Zeta电位会相应减小；而且在pH=5左 右，对高岭石表面Zeta电位影响大，也说明主要作用为 静电吸附；在pH=8左右，Zeta电位变化微小，可能是 氢键的作用。

[4]3.2.3高岭石在十六烷基三甲基溴化铵中Zeta电位 由图4可见，因十六烷基三甲基溴化铵是阳离子捕 收剂，在加入阳离子捕收剂后，Zeta电位会相应增大； 而且在pH=8左右，对高岭石表面Zeta电位影响大，也 说明主要作用为静电吸附；在pH=5左右，Zeta电位变 化微小，可能是氢键的作用。

3.2.4高岭石在十二胺中Zeta电位 由图5可见，因十二胺是阳离子捕收剂，在加入阳 离子捕收剂后，Zeta电位会相应增大；而且在pH=7左 右，对高岭石表面Zeta电位影响大，也说明主要作用为 静电吸附；在pH=3左右，Zeta电位变化微小，可能是 氢键的作用。

3.2.5高岭石在十二烷基磺酸钠中Zeta电位 由图6可见，因十二烷基磺酸钠是阴离子捕收剂， 在加入阴离子捕收剂后，Zeta电位会相应减小；而且 在pH=5左右，对高岭石表面Zeta电位影响大，也说明 主要作用为静电吸附；在pH=8左右，Zeta电位变化微 小，可能是氢键的作用。

3.3回收率测定 每次称取6.0g矿物放入60ml浮选槽内，加60ml蒸馏 水，搅拌一分钟；加入酸碱调节到所需pH值，搅拌3分 钟；最后加入捕收剂，搅拌5分钟，在挂槽浮选机上进 行浮选试验。

将所有的捕收剂pH值与回收率的关系绘于一图， 如下： 从试验结果可以看出：在采用四种捕收剂浮选 高岭石时，浮选回收率在酸性条件下比在碱性条件 下要高，表明这两种药剂在矿物表面的吸附与矿物 表面的荷电性质有很大的关系。

十二胺和十二烷基 磺酸钠对高岭石的浮选结果较好，最高可达75%左 右在浮选高岭石时，最好用十二胺和十二烷基磺酸 钠作为捕收剂，避免用十六烷基三甲基溴化铵和油 酸钠。

4 结论 本文以高岭石的表面特性为基础，通过Zeta电位、 表面张力、接触角、及浮选实验，研究了在实验室条 件下高岭石的浮选原理及效果，为实际生产中高岭石 的浮选提供了数据依据。

通过实验，我们可以得出以 下结论： 本实验采用正浮选体系，在浮选过程中，采用油 酸钠做捕收剂时，上浮率不好，说明油酸钠不适合用 来浮选高岭石；其他三种捕收剂——十六烷基三甲基溴化化工中间体・56・Chenmical Intermediate2012年第03期图5：高岭石在十二胺中Zeta电位与pH值的关系图6：高岭石在十二烷基磺酸钠中Zeta电位与pH值的关系第03期高岭石的表面性质和浮选特性的研究・ 57 ・图7：四种捕收剂作用下pH值与回收率的关系铵、十二胺、十二烷基磺酸钠，在各自不同的条件下能达 到较高的回收率，可根据实际生产条件选择使用。

浮选过程中，在固定捕收剂浓度、浮选温度等条 件下，回收率最高的pH点一般都在Zeta电位为零，即 在零电点附近。

捕收剂与高岭石表面发生作用，包括 物理吸附和化学吸附，从而改变了高岭石表面的Zeta电 位，也就改变了上浮的最佳pH值。

参考文献[1] 吴小缓，王文利.我国高岭土市场现状及发展趋势[J].非金属 矿.2005,7第28卷第4期：1-3 [2] 程宏飞,刘钦甫，王陆军，霍瑜剑.我国高岭土的研究进展.化工矿 产地质.2008年6月第30卷第2期：125 128[3] 谭燕葵.微细粒—水硬铝石和高岭石的浮选研究. 中南大学.2007 [4] 谢广元.选矿学.中国矿业大学出版社.2001The surface properties of kaolinite and flotation characteristicsFan Man Wang Xingyong( School of Chemical Engineering &Technology, China University of Mining and Technology Jiangsu Xuzhou 221116 )Abstract: PThis paper takes dodecylamine, sodium alkyl sulfonate, hexadecyl trimethyl ammonium bromide and sodiumoleate as collector in the flotation of kaolinite . Contact angle surface tension and Zeta potential are also determined. The result indicates that sodium oleate has the worst flotation efficiency. The other collectors' flotation efficiency are more or less the same，but in the different concentration, pH and temperature the flotation efficiency are also different. So the collectors should be chosen accord to the production needs.Keywords: kaolinite; collection; flotation.。