溴化十六烷基吡啶(CPB)作为高效捕收剂在石英与石膏浮选分离中的应用研究

本研究针对磷石膏(PG)资源化利用中石英杂质去除难题，创新性地采用溴化十六烷基吡啶(CPB)作为捕收剂，通过微浮选实验结合Zeta电位、接触角、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)分析，揭示了CPB在pH 1.8-9.5范围内对石英的选择性吸附机制（氢键与静电作用），实现了石英与石膏的高效分离（浮选差异率达83.58%），为磷化工行业PG纯化提供了新策略。

　　

磷石膏(PG)是湿法磷酸生产过程中产生的固体废弃物，主要成分为二水硫酸钙(CaSO₄·2H₂O)，但含有5%-18%的石英等杂质，严重影响其资源化利用。当前中国堆存量超5亿吨，利用率仅40%，露天堆放导致严重的环境问题。传统浮选法使用十二胺(DDA)等捕收剂存在选择性差、泡沫稳定性不足等缺陷，尤其在酸性条件下性能劣化。湖北某研究团队在《Applied Surface Science》发表的研究中，首次将吡啶类化合物溴化十六烷基吡啶(CPB)应用于石英与石膏的浮选分离，通过系统实验与机理分析，解决了现有技术对复杂pH环境的适应性难题。

研究采用微浮选实验、Zeta电位分析、接触角测量、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等技术，以湖北和河南采集的石膏、石英为样本，探究了CPB浓度、pH值对分离效率的影响及其作用机制。

Effect of CPB concentration
实验表明，当CPB浓度达10 mg/L时，石英浮选率提升至99.39%，而石膏浮选率稳定在20%左右，最大浮选差异率达83.58%。

Effect of pH
在pH 1.8-9.5的宽范围内，CPB对石英始终保持高选择性，最佳pH为5.5。

Zeta potential analysis
石英表面电位在CPB作用后显著正移，证实CPB通过静电吸附覆盖石英表面。

Contact angle measurements
CPB使石英接触角从20°增至80°，疏水性显著增强，而石膏接触角变化微弱。

FTIR analysis
红外光谱显示CPB的吡啶环与石英表面羟基形成氢键，C-H键特征峰位移证实吸附发生。

XPS analysis
XPS检测到石英表面Br元素信号，直接证明CPB的化学吸附。

Conclusion
研究证实CPB通过氢键和静电作用选择性吸附于石英表面，在宽pH范围内实现石英-石膏高效分离。该成果不仅为PG纯化提供了新型高效捕收剂，其稳定的吡啶盐结构更为复杂矿物浮选体系的设计提供了新思路。团队指出，CPB的环境友好特性与其在酸性条件下的稳定性，使其在工业应用中具有显著优势，未来可拓展至其他硅酸盐矿物的分离场景。

（注：全文数据与结论均源自原文，未添加非文献内容；专业术语如FTIR、XPS等首次出现时已标注解释；作者单位按要求处理；上下标严格按原文格式呈现。）