钙镁离子对铝硅矿物分散絮凝行为的影响及其消除方法的研究

摘要

已有研究表明,采用选择性絮凝分离工艺可以实现一水硬铝石与其他硅酸盐矿物间的选择性分离,但是该工艺受硬水中钙镁离子影响很大。本文通过沉降试验、动电位测试和吸附量测试等方法,系统地研究了钙镁离子对铝、硅矿物分散性的影响,并研究了调整剂消除钙镁离子影响的效果及机理。
　　 试验结果表明:钙离子和镁离子对铝硅矿物分散性的影响规律相近。在酸性条件下,钙镁离子对铝、硅矿物的分散性影响很小。在碱性条件下,其影响则十分明显,一水硬铝石、高岭石和叶腊石均出现了明显的聚沉现象。钙离子水中,综合比较调整剂对铝、硅矿物分散性和絮凝分离的选择性的影响,4种药剂的作用效果由好到坏的顺序为三聚磷酸钠＞碳酸钠＞焦磷酸钠＞六偏磷酸钠。
　　 人工混合矿试验表明,在含钙离子水中,三聚磷酸钠做调整剂时的絮凝分离效果最好,絮凝沉降产物铝硅比达到8.5以上,三氧化二铝回收率90％以上。实际矿石试验结果表明,在含钙离子水中,三聚磷酸钠做为调整剂,聚丙烯酸钠为絮凝剂时,絮凝沉降产物的铝硅比为7.14,三氧化二铝回收率为89.97％,与在长沙水中的试验结果十分接近。
　　 机理研究结果表明:钙离子影响铝硅矿物分散性的原因主要是钙离子压缩了矿物颗粒表面的双电层,使矿物颗粒彼此吸引而发生聚沉。一水硬铝石和高岭石在碱性条件下对钙离子的吸附能力大于酸性和中性条件,并且一水硬铝石在碱性条件下对钙离子的吸附能力大于高岭石。Ca2+在铝硅矿物表面主要以一羟基钙的形式吸附。在钙离子水中,添加碳酸钠和三聚磷酸钠都可以改善铝硅矿物的分散状态。碳酸钠与钙离子反应生成碳酸钙沉淀,但碳酸钙沉淀会影响絮凝剂的选择性。三聚磷酸钠与钙离子的反应包含多个化学反应,开始时产物主要以Ca3(PO4)2沉淀为主;随着三聚磷酸钠用量的增加,逐渐出现CaNa2P2O7;最终的反应产物为可溶的Na[Na2Ca(P3O10)]络合物。