磷灰石常温捕收剂的研制及其与矿物表面作用机理研究

摘要

磷矿资源是一种重要的战略性资源，我国已探明储量较为丰富，然而由于其主要分布在南方地区，使得北方地区磷肥使用长期需要依靠南方的磷矿资源，从国家工业布局来说，南磷北运显然是不合理的。因此，开发北方低品位磷矿资源能有效缓解我国南磷北运的压力。现阶段，在磷矿浮选选别工艺流程中，捕收剂多数采用脂肪酸类阴离子捕收剂，其需要保持较高的矿浆温度，造成了大量的能源消耗。针对北方地区磷矿资源的特点，研发新型常温捕收剂浮选回收低品位磷矿资源，具有重要的战略意义。 本文采用试验室自制的四种捕收剂DCH-1、DCH-2、DCH-3、DCH-4，进行磷灰石及脉石石英、长石的单矿物浮选试验，研究4种捕收剂对-0.074 mm+0.038mm粒级磷灰石、石英、长石矿物的浮选选别规律。 单矿物浮选试验结果表明，DCH-1、DCH-3、DCH-4在矿浆pH值为5.00-11.00范围内均对磷灰石均有较好的捕收能力。在矿浆pH值为7.50、DCH-1用量为200.00 mg/L、浮选温度为25℃条件下，捕收剂DCH-1浮选磷灰石的回收率可以达到93.58％;在矿浆pH值为9.00，DCH-2用量为75.00 mg/L，浮选温度为20℃条件下，捕收剂DCH-2浮选磷灰石的回收率可以达到96.97％;在矿浆pH值为10.00、DCH-3用量为50.00 mg/L、浮选温度为20℃条件下，捕收剂DCH-3浮选磷灰石的回收率可以达到90.50％;在矿浆pH值为9.00，DCH-2用量为75.00 mg/L，浮选温度为20℃条件下，捕收剂DCH-4浮选磷灰石的回收率可以达到95.55％。四种捕收剂在各自最适宜条件下捕收磷灰石的能力为DCH-2＞DCH-4＞DCH-1＞DCH-3，且四种捕收剂只有DCH-1对石英和长石有捕收能力。 根据接触角测量、动电电位检测和红外光谱分析结果，结合单矿物浮选试验结果，以及浮选溶液化学和表面化学相关理论，对药剂与单矿物表面之间的作用机理进行了分析和研究。研究结果表明:DCH-1、DCH-2、DCH-3、DCH-4在磷灰石表面的吸附方式为键合吸附，也可能存在氢键吸附;DCH-3在矿物表面同时存在键合吸附和静电吸附，也可能存在氢键吸附。 以单矿物浮选试验效果为依据，采用DCH系列药剂有针对性地复配了八种实际矿的浮选捕收剂DJX系列进行实际矿浮选试验。实际矿石的矿样来自河北钢铁集团柏泉铁矿尾矿，对其进行化学多元素、X射线衍射分析、化学分析、粒度组成及各粒级P2O5含量的测定分析，确定主要有用矿物为磷灰石，主要脉石矿物为石英和长石。 针对柏泉铁矿尾矿，进行了浮选条件试验研究，考察了磨矿细度、捕收剂种类及用量、矿浆pH值、抑制剂水玻璃用量和浮选温度对浮选指标的影响。在最佳浮选捕收剂DJX-6、磨矿细度-0.074mm占60.00％、矿浆pH值10.00、水玻璃用量200.00 g/t、捕收剂DJX-6用量400.00 g/t、浮选温度20℃下，经过“一粗-三精-一扫、中矿顺序返回”浮选闭路试验，获得最终精矿P2O5品位33.30％，回收率93.36％的良好指标。

目录

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摘要

第一章绪论

1．1磷灰石的晶体结构

1．2磷矿资源概述

1．2．1国外磷矿资源概况

1．2．2我国磷矿资源概况

1．3磷矿选矿工艺研究现状

1．3．1浮选法

1．3．2“擦洗脱泥”工艺

1．3．3重力选矿

1．3．4焙烧-消化工艺

1．3．5化学选矿

1．3．6光、电、磁选矿技术

1．3．7联合选矿工艺

1．4磷矿浮选药剂研究现状

1．4．1磷矿捕收剂研究现状

1．4．2磷矿增效剂研究进展

1．4．3磷矿抑制剂研究进展

1．4．4磷矿pH值调整剂研究现状

1．5课题研究背景、内容及意义

1．5．1课题背景

1．5．2课题研究内容

1．5．3课题研究意义

第二章试验矿样、药剂、仪器设备及方法

2．1试验矿样分析及制备

2．1．1单矿物制备与性质

2．1．2实际矿矿样制备与性质分析

2．2试验所用试剂与仪器设备

2．3试验方法

2．3．1试验药剂的配制方法

2．3．2单矿物浮选试验方法

2．3．3实际矿浮选条件试验方法

2．3．4浮选开路试验方法

2．3．5浮选闭路试验方法

2．4检测方法

2．4．1接触角测定方法

2．4．2红外光谱检测方法

2．4．3矿物ζ-电位检测方法

2．4．4矿物X-射线衍射检测方法

2．4．5扫描电子显微镜

第三章单矿物浮选试验研究

3．1．1 DCH-1对磷灰石的可浮性研究

3．1．2 DCH-1对石英的可浮性研究

3．1．3 DCH-1对长石的可浮性研究

3．2捕收剂DCH-2对单矿物浮选的影响

3．2．1 pH值对单矿物的可浮性研究

3．2．2 DCH-2用量对磷灰石浮选的影响

3．2．3温度对磷灰石浮选的影响

3．3捕收剂DCH-3对单矿物浮选的影响

3．3．1 pH值对单矿物浮选的影响

3．3．2 DCH-3用量对磷灰石浮选的影响

3．3．3温度对磷灰石浮选的影响

3．4捕收剂DCH-4对单矿物浮选的影响

3．4．1 pH值对单矿物浮选的影响

3．4．2 DCH-4用量对磷灰石浮选的影响

3．4．3温度对磷灰石浮选的影响

3．5本章小结

第四章柏泉铁矿尾矿选磷浮选试验研究

4．1磨矿细度试验

4．2浮选条件试验

4．2．1磨矿细度对浮选的影响

4．2．2药剂筛选试验

4．2．3 pH值条件试验

4．2．4水玻璃用量试验

4．2．5捕收剂用量试验

4．2．6浮选温度试验

4．3浮选开路试验

4．3．2浮选开路试验Ⅱ

4．4浮选闭路试验

4．5浮选产品SEM分析

4．5．1浮选精矿SEM分析

4．5．2浮选尾矿SEM分析

4．6本章小结

第五章捕收剂与矿物表面作用机理研究

5．1捕收剂DCH-1与矿物的作用机理研究

5．1．1 DCH-1与磷灰石的作用机理研究

5．1．2 DCH-1与石英的作用机理研究

5．1．3 DCH-1与长石的作用机理研究

5．2捕收剂DCH-2与磷灰石的作用机理研究

5．2．1磷灰石表面接触角与可浮性的关系

5．2．2 DCH-2对磷灰石表面动电位的影响

5．2．3 DCH-2型捕收剂与矿物作用前后表面红外光谱

5．3捕收剂DCH-3与磷灰石的作用机理研究

5．3．1磷灰石表面接触角与可浮性的关系

5．3．2 DCH-3对磷灰石表面动电位的影响

5．3．3 DCH-3型捕收剂与矿物作用前后表面红外光谱

5．4捕收剂DCH-4与磷灰石的作用机理研究

5．4．1磷灰石表面接触角与可浮性的关系

5．4．2 DCH-4对磷灰石表面动电位的影响

5．4．3 DCH-4型捕收剂与矿物作用前后表面红外光谱

5．5本章小结

第六章结论

参考文献

致谢

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