【畢業(yè)學位論文】硅酸鹽礦物強化捕收與一水硬鋁石選擇性抑制的研究-資源加工與生物工程博士論文

分類號（ ： 密級： 博士學位論文 中 南 大 學 硅酸鹽礦物強化捕收與一水硬鋁石選擇性抑制的研究 F F F 者 姓 名： 陳湘清 指 導 教 師： 胡岳華 教 授 王毓華 教 授 學 科 專 業(yè)： 礦物加工工程 學院 (系、所 ): 資源加工與生物工程學院 論文答辯日期： 論文評閱人： 學位授予日期： 答辯委員會主席： 二零零四年十一月 （湖南長沙） 中南大學博士學位論文 論文以鋁土礦組成礦物的晶體結(jié)構(gòu)與表面性質(zhì)的差異為基礎，根據(jù)鋁土礦反浮選脫硅的技術(shù)原理要求，通過溶液化學計算、浮選試驗、 X 射線衍射、動電位測定、吸附量測定、 電子能譜測試，以及量子化學模擬計算等方法，重點研究了一水硬鋁石的選擇性抑制與高嶺石、 葉蠟石和伊利石等硅酸鹽礦物的強化捕收，揭示了在十二胺體系或季銨鹽 系中鋁 對浮選藥劑與礦物之間的作用機理進行了研究。結(jié)果表明： （ 1） 礦物被破碎磨細時， 高嶺石表面暴露斷裂的氫鍵， 棱角暴露 面親水性較強，可浮性較差。葉蠟石主要沿層間斷裂，表面殘余鍵以范德華力為主，表面疏水性好，可浮性好。伊利石沿層間斷裂，表面暴露離子鍵，親水性好，可浮性差。 一水硬鋁石的表面荷電機理為表面氫離子的吸附與電離，其表面的動電位隨的變化而變化，其零電點（ 嶺石、葉蠟石和伊利石三種層狀硅酸鹽礦物的荷電機理有兩種：端面為氫離子的吸附與電離，因而端面的動電位隨 的變化而變化； 層面為金屬離子對硅氧四面體的晶格取代， 荷負電，不受 的影響。高嶺石的 蠟石的 利石的 （ 2）以季銨鹽 捕收劑，一水硬鋁石的可浮性差，而高嶺石、葉蠟石和伊利石三種硅酸鹽礦物在酸性條件下的可浮性好，隨著溶液 的增大，硅酸鹽礦物的可浮性下降，因此，酸性條件有利于鋁 季銨鹽捕收劑與礦物表面通過靜電的物理作用發(fā)生吸附。 由于與硅酸鹽礦物有較強的靜電作用和一定的陽離子交換吸附作用， 足以克服季銨鹽在礦物表面吸附的空間張力。季銨鹽在硅酸鹽礦物表面的吸附量較大，并顯著大于在一水硬鋁石表面的吸附量，使得季銨鹽對硅酸鹽礦物具有更好的捕收性。 選擇合適的調(diào)整劑，活化硅酸鹽礦物的浮選或進一步抑制一水硬鋁石，擴大鋁 以提高鋁土礦的脫硅指標，這也是鋁土礦反浮選的技術(shù)關(guān)鍵之一。浮選試驗結(jié)果表明，在季銨鹽 收劑的作用下，氟化鈉、氯化鈉或調(diào)整劑 一水硬鋁石的浮選沒有明顯的影響，而顯著活化含硅礦物的浮選，是鋁土礦反浮選脫硅的有效調(diào)整劑。 氟化鈉取代礦物表面的羥基位，在硅酸鹽礦物表面上發(fā)生顯著吸附并擴散至硅酸鹽礦物的層空間，降低硅酸鹽礦物的動電位，促進季銨鹽陽離子捕收劑中南大學博士學位論文 硅酸鹽礦物表面的吸附，而在一水硬鋁石的表面吸附量較低，動電位變化較小。氯化鈉對硅酸鹽礦物的活化作用是由于陰離子的插層作用和“鹽效應” ，顯著降低硅酸鹽礦物的動電位并降低捕收劑的臨界膠束濃度， 促進陽離子捕收劑在硅酸鹽礦物表面的吸附并提高捕收劑的捕收性能； 而在一水硬鋁石表面的吸附作用較弱，對其電位影響也不明顯，因而對一水硬鋁石的浮選沒有明顯影響。調(diào)整劑 低了季銨鹽陽離子捕收劑 一水硬鋁石表面的吸附量，而降低硅酸鹽礦物的動電位，增強了 硅酸鹽礦物表面的吸附，從而對一水硬鋁石的浮選有一定的抑制作用，對硅酸鹽礦物表現(xiàn)出活化特性。 用季銨鹽作捕收劑， 調(diào)整劑，對人工混合礦進行分離試驗表明，隨著原礦鋁硅比的增加，一水硬鋁石和硅酸鹽礦物的可分離性變好，三氧化二鋁的回收率也跟著增大，精礦鋁硅比提高。 （ 3）以十二胺作捕收劑，一水硬鋁石在酸性 條件下具有一定的可浮性，隨著溶液 的增大，一水硬鋁石的可浮性增強。高嶺石、葉蠟石和伊利石三種硅酸鹽礦物在酸性條件下的可浮性較好，隨著溶液 的增大，硅酸鹽礦物的可浮性下降。三種硅酸鹽礦物的可浮性順序為：葉臘石 高嶺石 伊利石。 十二胺在鋁 存在較弱的氫鍵作用力。十二胺提高了一水硬鋁石的動電位，而對硅酸鹽礦物的動電位影響較小。量子化學模擬計算結(jié)果表明， 十二胺在含鋁礦物表面的吸附量大于在含硅礦物表面的吸附量， 堿性條件下的十二胺分子比酸性條件下的十二胺離子更容易吸附在含鋁礦物的表面。 因此， 十二胺對一水硬鋁石的捕收性能大于對硅酸鹽礦物的捕收性能，并且一水硬鋁石在堿性條件下的可浮性較好。 六偏磷酸鈉對一水硬鋁石具有較好的選擇性抑制作用，隨著六偏磷酸鈉聚合度或者用量的增加，對一水硬鋁石的抑制作用也相應增強。機理研究表明，六偏磷酸鈉選擇性的與礦物表面上的鋁發(fā)生化學作 用，而不與礦物表面的硅發(fā)生作用，從而礦物表面的鋁含量成為六偏磷酸鈉的選擇性抑制作用的主要影響因素。純凈的一水硬鋁石表面只有 ， 而硅酸鹽礦物表面既有 ， 也有 它們與高濃度的六偏磷酸鈉發(fā)生作用后，礦物表面的鋁活性位被親水的六偏磷酸鈉完全罩蓋，十二胺不能在礦物表面的鋁活性位發(fā)生吸附作用。因此，在十二胺體系中，六偏磷酸鈉完全抑制一水硬鋁石的浮選。對于三種層狀硅酸鹽礦物，由于它們是由鋁氧八面體層和硅氧四面體層組成的層狀晶體結(jié)構(gòu)，當與六偏磷酸鈉發(fā)生作用時，硅酸鹽表面的鋁活性位被罩蓋而仍然剩余硅表面活性位，使得與六偏磷酸鈉作用后的硅酸鹽仍然能與捕收劑十二胺發(fā)生吸附作用， 從而硅酸鹽礦物仍然保持了一定的可浮性。 模擬計算表明，磷酸鹽在含鋁礦物表面吸附的電子云密度較大，且離鋁礦物中南大學博士學位論文 只在含硅礦物表面較遠的區(qū)域有較小的吸附；磷酸鹽與十二胺在礦物表面上發(fā)生競爭吸附，使得十二胺脫附，從而抑制礦物的浮選。 人工混合礦浮選試驗結(jié)果表明，用十二胺作捕收劑，六偏磷酸鈉作調(diào)整劑，一水硬鋁石和硅酸鹽礦物具有一定的可分離性，浮選后，礦物的鋁硅比從 高到 （ 4）鋁土礦反浮選工藝與實踐 針對河南小關(guān)礦幾個不同礦點的“973 ”連選樣，根據(jù)反浮選試驗室小試研究結(jié)果，在磨機中添加碳酸鈉分散礦漿，磨礦細度為85%用陽離子捕收劑 選含硅脈石礦物，無機調(diào)整劑 散礦漿，原礦經(jīng)選擇性分散脫泥后再反浮選的原則工藝流程，得到良好的分選指標，原礦鋁硅比A/S 鋁硅比A/S 關(guān)鍵詞： 鋁土礦；反浮選；脫硅；十二胺；季銨鹽；調(diào)整劑；工藝； 聲明： 本論文所取得的研究成果屬于“ 國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃項目鋁土礦反浮選脫硅的基礎理論與工藝研究 （” 中南大學博士學位論文 is on of of in on of of as to of In to in of or in as of of as as As At of is of on is on on an of on of of is is is is we of as a in as a is a of of In to of FL of no on of in of by of It of on on on of 南大學博士學位論文 so it on of of on on to of in of of of no on of In of to of of or of of on t of FL of on of on in on of of be FL as a as a ， of in of in of pH as a of in of of of a to of t of of of on on of of on of to In to of of or of of 南大學博士學位論文 VI on by t on by so it t on t be of of on on it to of to of in of of be as a as a ， of of to of a to of in by FL as a as a ， 南大學博士學位論文 第一章 文獻綜述 . 1 國鋁土礦資源特點與氧化鋁生產(chǎn)技術(shù) . 我國鋁土礦資源的特點 . 我國氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀 . 我國氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展方向 .鋁土礦鋁硅分離的研究與進展 . 我國鋁土礦選礦的必要性 . 鋁土礦鋁 .化礦浮選理論基礎 . 礦物的晶體化學特性 . 礦物的表面電性 . 氧化礦捕收劑 . 捕收劑的吸附 .電物理作用 .水締合作用 .學作用 .土礦浮選脫硅現(xiàn)狀 . 鋁土礦浮選脫硅的基礎理論研究 .物的晶體結(jié)構(gòu)與可浮性 .土礦浮選溶液化學 .土礦浮選藥劑作用機理 . 正浮選工藝和藥劑的研究 .土礦正浮選脫硅工藝研究 .土礦正浮選脫硅藥劑的研究 . 反浮選 .反浮選技術(shù)的優(yōu)勢及其問題 .土礦反浮選脫硅的藥劑研究 .論文研究的意義和內(nèi)容 .二章 礦樣、試劑與儀器以及研究方法 . 22 中南大學博士學位論文 樣及制備 .劑與儀器 .究方法 . 浮選試驗 . 粒度分析 . 比表面分析 . 動電位測量 . 吸附量測定 .六偏磷酸鈉的吸附 .離子的吸附 .銨鹽捕收劑的吸附 . 析 . 紅外測試 . 俄歇電子能譜 . 量子化學計算 .三章 鋁 液特性與可浮性 . 29 鋁 . 一水硬鋁石 . 高嶺石 . 伊利石 . 葉蠟石 .鋁 . 表面荷電機理 . 鋁 確定 .水硬鋁石的 .酸鹽礦物的 . . 季銨鹽 捕收劑鋁 . 十二胺為捕收劑鋁 .結(jié)： .四章 捕收劑與鋁 . 43 中南大學博士學位論文 離子捕收劑溶液化學與其浮選活性組分 .陽離子捕收劑在鋁 . 季銨鹽在鋁 . 陽離子捕收劑在鋁 .季銨鹽的吸附 .十二胺的吸附 . 陽離子捕收劑在鋁 .礦物晶體結(jié)構(gòu)與捕收劑分子結(jié)構(gòu)的建立 . 銨鹽極性基的空間張力 .季銨鹽在礦物（ 00和（ 001）面吸附的強度與形態(tài). 陽離子捕收劑與鋁 .銨鹽與硅酸鹽礦物之間的陽離子交換作用 .結(jié) .五章 無機調(diào)整劑對鋁 . 58 二胺為捕收劑無機調(diào)整劑對鋁 . 硅酸鈉對鋁 . 氟化鈉對鋁 . 調(diào)整劑 鋁 . 磷酸鹽對鋁 .銨鹽為捕收劑無機調(diào)整劑對鋁 . 硅酸鈉對鋁 . 氟化鈉對鋁 . 調(diào)整劑 鋁 . 氯化鈉對鋁 . 磷酸鹽對鋁 .整劑的混合用藥與人工混合礦的分離 . 調(diào)整劑的混合用藥 . 人工混合礦的浮選分離 .十二胺體系 .季銨鹽捕收劑體系 .結(jié) .南大學博士學位論文 X 第六章 無機調(diào)整劑在鋁 . 74 酸鈉在鋁 .化鈉在鋁 . 氟離子在礦物表面的吸附 . 氟化物與鋁 究 .歇電子的產(chǎn)生過程、化學位移以及元素的半定量分析 化物與鋁 .化物對鋁 . 氟化鈉增加礦物表面的負 位 .化鈉在鋁硅礦物浮選中的作用機理 . 氯化鈉對硅酸鹽礦物的插層作用