白钨矿、萤石、方解石的溶解特性及微量热动力学的研究

摘要

白钨矿与含钙脉石具有相似的溶解特性和表面结构，给浮选分离造成困难。探明含钙矿物在调整剂中的溶解行为及捕收剂与矿物作用特性，对于遴选浮选药剂及开发新工艺具有重要指导意义。本文通过化学沉淀法合成白钨矿及 Pb2+包覆的白钨矿、萤石及 Pb2+包覆的萤石、方解石及Pb2+包覆的方解石，放大了Pb2+的作用效果，研究了矿物在NaOH，Na2CO3， Na2SiO3，Na2CO3+Na2SiO3调整剂溶液中的溶解特性，超声波物理场对矿物溶解特性及结构的影响；探究了矿物在不同调整剂中的溶解微量热动力学，查明了油酸钠和水杨羟肟酸与矿物表面作用的微量热动力学，考察了Pb2+对矿物溶解行为的影响及活化的作用机制。结论如下： （1）白钨矿、萤石、方解石溶解的Ca2+随着pH的增加而下降，白钨矿、萤石溶解的WO42-和F-随着pH的增加而增加。在Na2SiO3溶液中，Pb2+能促进白钨矿和方解石表面更多的Ca2+溶解至溶液中。Pb2+对白钨矿表面Ca2+溶解效果远大于对方解石表面Ca2+溶解效果。Pb2+促进了萤石中F-的溶解，但抑制了Ca2+溶解；在碱性条件下，萤石表面的定位离子F-浓度增加，不利于阴离子捕收剂在矿物表面作用；Pb2+的加入能增强药剂选择性，从而实现白钨矿、萤石、方解石的高效分离。超声波的空化效应有助于矿物的溶解，当超声功率≥600W时，白钨矿、方解石、萤石溶解的离子浓度均能达到最大值。超声波的空化效应能促进 Pb2+包覆的白钨表面 Ca2+的溶解，对方解石的溶解影响不大，对在Na2SiO3溶液中萤石表面Ca2+的溶解无明显影响。 （2）白钨矿、方解石在NaOH、Na2CO3、Na2SiO3调整剂溶液中的溶解为吸热反应，萤石在NaOH、Na2CO3调整剂溶液中的溶解为吸热反应，而在Na2SiO3溶液中的溶解为放热反应，表明 Na2SiO3与萤石发生了强烈的亲和作用。Pb2+会与调整剂中的阴离子反应释放热量，释放的热量随着pH的增加而增加，从而增大了矿物溶解反应的最大反应速率，促进了矿物的溶解。 （3）油酸钠及水杨羟肟酸与白钨矿及 Pb2+包覆的白钨矿表面、方解石及 Pb2+包覆的方解石的作用均为放热反应，而萤石在Na2SiO3溶液溶解后，捕收剂在萤石表面的吸附作用为吸热反应，反应速率较小；萤石被Pb2+包覆后，捕收剂在萤石表面吸附作用的热效应由吸热反应转变为放热反应，且增大了吸附反应速率；油酸钠比水杨羟肟酸更易于在萤石及方解石表面发生吸附反应，水杨羟肟酸比油酸钠更易于在白钨矿表面发生吸附反应； Pb2+的包覆也促进了水杨羟肟酸在白钨矿表面发生吸附作用。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 课题背景及意义

1.2 白钨矿与含钙矿物浮选工艺现状

1.3 Pb2+在浮选中的应用

1.4 白钨矿与含钙矿物的溶解

1.5 超声波在浮选领域的应用

1.6 量热学在矿物加工领域的应用

1.7 研究内容

第二章 试验材料与研究方法

2.1 试验原料

2.2 试验设备

2.3 试验方法

2.4 测试及表征方法

第三章 白钨矿、萤石、方解石在调整剂溶液中的溶解特性

3.1 白钨矿、萤石、方解石在NaOH溶液中的溶解特性

3.2 白钨矿、萤石、方解石在Na2CO3溶液中的溶解特性

3.3 白钨矿、萤石、方解石在Na2SiO3溶液中的溶解特性

3.4 白钨矿、萤石、方解石在Na2CO3+Na2SiO3溶液中的溶解特性

3.5 本章小结

第四章 白钨矿、萤石、方解石溶解微量热动力学的研究

4.1 白钨矿、萤石、方解石在NaOH溶液中的溶解微量热动力学

4.2 白钨矿、萤石、方解石在Na2CO3溶液中的溶解微量热动力学

4.3 白钨矿、萤石、方解石在Na2SiO3溶液中的溶解微量热动力学

4.4 白钨矿、萤石、方解石在Na2CO3+Na2SiO3溶液中的溶解微量热动力学

4.5 本章小结

第五章 白钨矿、萤石、方解石与油酸钠及水杨羟肟酸作用的微量热动力学的研究

5.1矿物在NaOH溶液中与捕收剂作用的微量热动力学

5.2 矿物在Na2CO3溶液中与捕收剂作用的微量热动力学

5.3 矿物在Na2SiO3溶液中与捕收剂作用的微量热动力学

5.4 矿物在Na2CO3+Na2SiO3溶液中与捕收剂作用的微量热动力学

5.5 本章小结

第六章 结 论

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果