浮选是一种矿石处理工艺

浮选是一种矿石处理工艺，每年约有20亿吨浮选原矿，是富集有价值矿物的最重要工艺之一（Yianatos，2003）。萤石（CaF₂）通过浮选从诸如硫酸钡（BaSO₄）和二氧化硅（SiO₂）等脉石颗粒中分离。它用于合成氟化氢，氟化氢是各种无机和有机氟化合物的起点（Bide等人，2011年；Bertau等人，2013年）。以油酸钠为捕收剂，通过泡沫浮选从煤矸石颗粒中分离CaF₂（Han和Fuerstenau，2009；Bulatovic，2015；Zhang等人，2017）。由于CaF₂和BaSO₄同时发生物理共吸附（Peck和Wadsworth，1964），油酸钠对萤石的选择性不完全。浮选产品（也称为精矿）的纯度对于CaF₂的后续应用非常重要：只有含量至少为97%的高纯度CaF₂才能用于氟化氢的生产。纯度较低的氟化钙在冶金过程中用作助焊剂或陶瓷（Bide等人，2011年；Aigueperse等人，2012年）。因此，重要的是量化与CaF₂有关的浮选产品。测定样品中氟化钙含量有多种选择，例如通过化学分析（Lundell和Hoffman，1929；Zönnchen等人，1966）、电位分析（Harzdorf，1967；英国标准协会，1979）或X射线荧光光谱（XRF）（Geisler，1972）。在工业浮选厂中，后者通常采用，因为前者方法耗时。XRF用于检测氟，但是，作为一种特殊的辐射源和用于检测氟原子的探测器，成本高。此外，X射线具有很高的潜在危险，因此必须考虑特殊的安全预防措施。此外，在分析之前必须对样品进行粉碎。通常，小于10µm的粒径用于减少X射线吸收的影响，从而降低信号强度（Criss，1976；Maruyama等人，2007；Maruyama等人，2008）。另一方面，拉曼光谱是一种灵敏的技术，只需要最少的样品制备。它可用于粗矿石、细粉甚至液体的大型试样。因此，可以从干燥的固体样品以及浸入液体（例如水）中的样品中获得矿物光谱（Hope等人，2001年）。在目前的工作中，FT-Raman光谱是一种用于萤石浮选系统中CaF₂含量定量的替代分析方法。首次实验在由高纯度CaF₂、BaSO4和SiO₂组成的人工模型系统中进行，以测试FT-Raman光谱的可行性。根据校准曲线导出了一个经验模型，该模型考虑了颗粒尺寸对拉曼位移和峰面积的影响。相反，通过了解拉曼位移和CaF₂带的面积，可以获得样品中近似粒径的信息。通过对工业萤石浮选系统的XRF测量进行交叉验证，对7%至98%的CaF₂重量分数测试了所提出方法的准确性。其示意图如图一所示。

图一 实验室间歇式浮选池示意图

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