作为地壳中含量最为丰富的矿物之一，石英也是许多矿物浮选体系中典型的脉石矿物，例如绿柱石、红柱石、闪锌矿、磷灰石，蓝晶石以及其他矿物浮选体系。虽然石英是天然亲水性矿物不能被阴离子捕收剂浮选，但浮选体系中存在多价金属离子时，由于多价金属离子的活化作用，石英可以与阴离子捕收剂发生吸附作用而具有可浮性。以油酸钠作为捕收剂，碱性pH值(pH值>10)Ca2+和Mg2+均对石英具有活化作用。研究表明，多价金属离子能够活化石英的原因在于，在特定的pH值范围金属离子水解后在矿物表面生成金属离子羟基络合物，该络合物能够与油酸钠等阴离子捕收剂发生吸附反应而使矿物表面变得疏水而具有可浮性。虽然，以油酸钠作为捕收剂浮选金属离子活化石英的研究较多。但在工业上以纯的油酸钠浮选是不经济的，来自于植物油的混合脂肪酸是工业上常用的捕收剂。植物油的混合脂肪酸通常包括棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸，亚麻酸等，其中硬脂酸，油酸和亚油酸占比较大，但对亚油酸钠和硬脂酸钠的研究相对较少。

本研究以硬脂酸钠、油酸钠、亚油酸钠为捕收剂，研究不同饱和度脂肪酸钠对Ca2+活化石英的浮选差异性。并通过理论研究，对三种脂肪酸钠产生浮选差异性的机理进行了探讨。

1.实验

1.1矿样

石英纯矿物采购至长沙矿石粉厂，纯度大于98%，XRD分析见图1

图1石英XRD

1.2实验试剂与仪器

试剂：硬脂酸（99%）、油酸（99%）、亚油酸（99%），实验用NaOH和HCl为分析纯，KBr为光谱纯，EDTA分析纯，实验用水为高纯去离子水（18MΩ）。实验用脂肪酸钠为以上三种脂肪酸分别与氢氧化钠反应所得。

仪器：XFD 40 ml单矿物浮选机，IRTracer-100红外光谱仪，Metrohm905 Titrando电位滴定仪，Brookhaven ZetaPlus电位滴定仪，芬兰Kibron公司表面张力仪，X'Pert Pro X射线衍射仪，电子天平。

1.3表面张力测试步骤

应用铂片法对溶液表面张力进行测试，测试前使用乙醇和去离子水对测试玻璃皿进行清洗，直至测定去离子水表面张力为72±0.2 mN/m。通过NaOH调节38 mL CaCl2溶液pH值，2 mL 4×10-3 mol/L脂肪酸钠溶液被添加到CaCl2溶液并搅拌2 min，测量并记录pH值，然后测量溶液表面张力。

2.表面张力测试结果

通过表面张力仪对与Ca2+反应前后，三种脂肪酸钠溶液表面张力进行了测试，实验结果见图2。

图2 2×10-4 mol/L脂肪酸钠与5.5×10-4 mol/L Ca2+反应前后溶液表面张力

脂肪酸钠可以与Ca2+反应生成没有表面活性的脂肪酸钙沉淀。因此，当脂肪酸钠与Ca2+反应后，溶液表面张力将发生变化。由图2可知，硬脂酸钠和油酸钠与Ca2+反应后溶液表面张力明显升高，但亚油酸钠与Ca2+反应后，溶液表面张力在所测试的pH值范围内却降低。亚油酸钠与Ca2+反应后溶液表面张力降低的原因，推测是由于亚油酸分子中含有两个双键，分子不对称性较高，使得其在溶液中的溶解度较大，对新生成的亚油酸Ca2+产生了增溶作用，进而使得气水界面表面活性物质的静电斥力下降和吸附浓度的提高。由于溶液表面张力与溶液的起泡能力具有一定的一致性，因此虽然油酸钠和亚油酸钠与Ca2+具有相似的反应活性，但油酸钠与Ca2+反应后较高的溶液表面张力以及由此而因起的较弱的起泡能力，应是其对Ca2+活化石英捕收能力弱于亚油酸钠的原因。

3.结论

（1）游离Ca2+浓度测定表明，亚油酸钠和油酸钠具有相似的抗硬水能力，而棕榈酸钠的抗硬水能力较弱。表面张力测试表明，三种脂肪酸钠与Ca2+反应后的溶液的表面张力次序为亚油酸钠<油酸钠<硬脂酸钠。

（2）机理研究表明，三种脂肪酸钠的抗硬水能力以及由此而引起的溶液表面张力和矿物表面电位变化的差异性是引起三种脂肪酸钠浮选差异性的主要原因。