油酸钠体系中菱镁矿与白云石/石英同步正浮选脱硅脱钙的分子机制与工艺优化

本研究针对菱镁矿(Magnesite)精炼过程中硅钙杂质同步去除难题，创新性地采用油酸钠(NaOL)为捕收剂、2-磷酸基-1,2,4-三羧酸(PBTCA)为抑制剂，在pH=9条件下实现菱镁矿与白云石(Dolomite)/石英(Quartz)的高效分离。通过接触角测试、吸附量分析及表面化学吸附机制研究，揭示PBTCA选择性抑制白云石的分子机制，获得MgO品位46.21%、SiO2含量0.45%的高纯精矿，为镁资源绿色提纯提供新策略。

　　

镁资源作为重要的战略矿产，在耐火材料、纳米氧化镁制备等领域具有不可替代的作用。中国作为全球菱镁矿储量最丰富的国家之一，其矿石常伴生石英和白云石等杂质，传统分步浮选工艺存在流程复杂、成本高等瓶颈。如何实现硅钙杂质同步高效去除，成为制约镁资源绿色利用的关键科学问题。

东北大学的研究团队在《Powder Technology》发表的研究中，创新提出"同步正浮选"新理念。通过系统研究NaOL体系下pH调节剂与抑制剂PBTCA的协同作用机制，发现pH=9时PBTCA能选择性吸附于白云石表面Ca位点，使其接触角降低65.24°，NaOL吸附量减少0.83 mg/g，而对菱镁矿影响微弱。结合Zeta电位测试和溶液化学分析，揭示CaOH⁺/MgOH⁺是激活石英浮选的关键组分，而PBTCA通过化学吸附阻断白云石表面NaOL的吸附位点。

关键技术包括：单矿物浮选实验评估矿物的pH依赖性浮选行为；人工混合矿浮选验证工艺可行性；接触角测量仪量化表面润湿性变化；紫外分光光度法测定药剂吸附量；溶液化学计算解析离子组分影响。

【材料】部分显示，实验采用辽宁营口菱镁矿、河北石家庄白云石及河南博润新材料公司的石英作为标准样品，经非金属矿罐破碎后采用玛瑙研磨制备实验样品。

【Effect of NaOL dosage】结果表明，当NaOL用量达160 mg/L时，菱镁矿与白云石回收率均超过70%，而石英回收率始终低于15%，为同步浮选提供基础。

【Conclusions】得出三项核心结论：(1) pH=9条件下，300 mg/L PBTCA可实现菱镁矿(回收率88.34%)与白云石(8.93%)的高效分离；(2) PBTCA对白云石表面Ca位点的特异性吸附使其NaOL吸附量降低至菱镁矿的1/3；(3) 溶解态CaOH⁺/MgOH⁺是激活石英浮选的主要组分。

该研究突破传统分步浮选思维，首次阐明PBTCA在原子尺度上的选择性抑制机制。通过精准调控矿浆化学环境，实现"一剂双效"——既抑制白云石又控制石英活化，使精矿中CaO含量降至0.91%，较传统工艺显著降低药剂消耗。研究成果为复杂伴生型菱镁矿资源的低碳提纯提供了理论依据和技术原型，对推动我国镁工业高质量发展具有重要意义。