胶磷矿醚胺反浮选脱硅过稳定泡沫形成机理及调控研究

摘要

磷是所有作物生长不可缺少的元素，在国家粮食安全保障中具有独特地位。我国磷矿资源丰而不富，磷矿石储量90%以上为中低品位矿石。随着高质量磷酸盐矿石的消耗殆尽，难选硅质胶磷矿的开发利用显得日益重要。浮选法是硅质磷矿脱硅的主要方法，包括阴离子正浮选法和阳离子反浮选法。前者技术成熟，指标稳定，却存在药剂制度复杂，加温成本高的问题。后者可常温浮选，药剂制度简单，却存在浮选泡沫过稳定，不易消泡的难题。鉴于此，本课题提出胶磷矿阳离子反浮选脱硅过稳定泡沫的形成及调控研究。 论文首先研究了3-癸氧基1-丙胺（C10A）、3-十二烷氧基1-丙胺（C12A）、3-异癸氧基1-丙胺（YC10A）、N-(3-癸氧基)丙基-1,3-丙二胺（D10A）和N-(3-异癸氧基)丙基-1,3-丙二胺（YD10A）五种不同结构醚胺的两相泡沫性质，同时考察了液相性质对YD10A体系泡沫性质的影响。研究表明含有支链结构的烷基醚多胺（YD10A）在气液界面上的饱和吸附量最低、分子独占面积最大。因此其在泡沫液膜上排列较为松散，导致液膜强度较低，气泡的兼并时间较短，宏观上表现为YD10A溶液起泡能力和泡沫的稳定性最弱。五种醚胺的起泡能力和泡沫稳定性由强到弱排序为C12A>C10A>D10A>YC10A>YD10A。温度升高，YD10A体系起泡能力增强，泡沫稳定性降低。pH值升高，体系的起泡能力和泡沫的稳定性先降低后升高，pH=10时出现最低值。电解质的添加能促进YD10A在气/液界面的吸附能力，增加其饱和吸附量，从而提高YD10A体系泡沫的稳定性。 研究了磷矿石中典型的四种矿物颗粒对YD10A体系泡沫稳定性的影响，同时考察了电解质对三相泡沫稳定性的影响。研究表明，YD10A在胶磷矿、石英、白云石和方解石表面的吸附为单分子层物理吸附，颗粒表面电位和疏水性随着YD10A浓度增加而增大。疏水性颗粒粘附于气泡表面，能增强泡沫的稳定性。对胶磷矿、方解石和白云石，其疏水性越强，则稳定泡沫的能力越强。对于石英颗粒，其三相泡沫的稳定性随颗粒疏水性的增加呈现出先增加后降低的趋势，当三相接触角为90°时，出现最大值，颗粒的疏水性与电性相比，疏水性对泡沫的稳定性更为重要。同时，四种矿物颗粒粒度越小，其稳定泡沫的能力越强。对于相同颗粒粒度的四种矿物，其稳定泡沫的能力强弱顺序为：方解石>白云石>胶磷矿>石英。电解质3AlCl和3FeCl的存在能显著增强三相泡沫的稳定性。 通过对硅质胶磷矿实际矿石的试验研究，形成了预先脱泥-浮选脱泥-阳离子反浮选脱硅工艺。磷矿石中白云石的预先分离，能有效避免细粒碳酸盐矿物稳定醚多胺泡沫；反浮选脱硅原矿预先脱泥及浮选脱泥能有效去除浮选矿浆中-10μm矿物含量，降低泡沫的稳定性；矿浆pH值调至弱碱性条件下，消除Fe3+对浮选泡沫稳定性的影响；浮选中加入消泡剂TOP对泡沫的稳定性进行调控，降低了泡沫的稳定性，提高了泡沫的脆性。实践证明，预先脱泥-浮选脱泥-阳离子反浮选脱硅技术泡沫量适当，易于消泡，闭路实验可以获得P2O5品位为33.24%，回收率为69.63%优质磷精矿。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题来源与选题意义

1.2 文献综述

1.3 研究内容

第2章 试验原料、仪器和研究方法

2.1 试样

2.2 试验药剂

2.3 仪器和设备

2.4 研究方法

第3章 醚胺两相泡沫稳定性及其机理研究

3.1 醚胺在气/液界面上的吸附研究

3.2 醚胺溶液化学研究

3.3 醚胺水溶液泡沫性质研究

3.4 气泡兼并试验

3.5 小结

第4章 矿物颗粒与醚胺混合水分散体系泡沫稳定性研究

4.1 矿物晶体结构和表面性质

4.2 醚胺与矿物作用机理的研究

4.3 三相泡沫静态稳定性研究

4.4 三相泡沫动态稳定性研究

4.5 混合矿物颗粒析液试验

4.6 小结

第5章 基于泡沫稳定性调控的胶磷矿双反浮选实践

5.1 磷矿石工艺矿物学研究

5.2 泡沫稳定性调控研究

5.3 胶磷矿双反浮选闭路试验

5.4 小结

第6章 结论、创新点及展望

6.1 结论

6.2 创新点

6.3 展望

参考文献

致谢

附录