组合调整剂在铜镍硫化矿浮选中降镁作用机理研究

摘要

镍是极其重要的战略金属资源，我国镍矿资源主要以低品位铜镍硫化矿为主，原矿中含有大量的蛇纹石、绿泥石和滑石等含镁硅酸盐矿物，严重干扰铜镍硫化矿的浮选，并增加浮选精矿中MgO含量，为后续冶炼带来困难。浮选降镁一直是铜镍硫化矿选矿面临的技术难题，开展铜镍硫化矿浮选过程含镁硅酸盐矿物的高效抑制剂及其作用机理研究，对我国镍矿生产实践具有重要的理论指导价值。 本文以镍黄铁矿、黄铜矿和黄铁矿三种硫化矿物和蛇纹石、绿泥石和滑石三种含镁硅酸盐矿物为研究对象，通过单矿物浮选及Zeta电位、红外光谱、光电子能谱和吸附量分析测试等，系统研究了Cu2+、Ni2+离子对蛇纹石和绿泥石的活化机理及络合调整剂的去活作用，络合调整剂对几种硫化矿物浮选的活化机理，磷酸盐和硅酸盐调整剂对蛇纹石与铜镍硫化矿物浮选分离的作用，以及不同结构多糖抑制剂对滑石浮选抑制作用和抑制机理，并以此为基础进行了人工混合矿和金川实际矿石组合调整剂（络合剂-抑制剂）浮选试验。 研究结果表明，络合剂对铜镍硫化矿的浮选起着双重作用:第一，蛇纹石和绿泥石的自然可浮性较弱，但易受到矿浆中Cu2+、Ni2+离子的活化，与黄药作用在其表面生成CuX2和NiX2等疏水性产物，使蛇纹石和绿泥石表面疏水上浮;加入络合调整剂后能与矿物表面的Cu2+、Ni2+离子作用生成稳定的络合物进入溶液，消除Cu2+、Ni2+离子对蛇纹石和绿泥石的活化，从而抑制含镁矿物。第二，硫化矿氧化后在其表面生成亲水性的氢氧化膜，降低了硫化矿的可浮性和浮选速度，络合调整剂能反应去除硫化矿表面的氢氧化膜，增强硫化矿表面疏水性，从而活化硫化矿浮选。 蛇纹石对铜镍硫化矿的浮选有双重影响:第一，降低铜镍硫化矿物的浮选回收率，第二，增加浮选精矿中的MgO含量，其原因是在浮选pH值范围内蛇纹石表面荷正电，镍黄铁矿和黄铜矿表面均荷负电，蛇纹石与镍黄铁矿和黄铜矿的相互作用能为负值，表现出相互吸引，易形成异相凝聚，使得蛇纹石在镍黄铁矿和黄铜矿表面容易产生罩盖，少量罩盖的蛇纹石会随镍黄铁矿和黄铜矿上浮而进入浮选精矿，大量罩盖会严重降低镍黄铁矿和黄铜矿表面疏水性，抑制铜镍上浮;几种磷酸盐调整剂能降低矿物表面的Zeta电位，使蛇纹石与镍黄铁矿、黄铜矿Zeta电位同为负值，不同矿物之间表现出相互排斥，消除异相凝聚，从而消除蛇纹石对铜镍硫化矿浮选的不利影响。 多糖抑制剂中古尔胶对滑石的抑制作用最强，抑制剂/捕收剂添加顺序对滑石与铜镍硫化矿物之间的浮选分离有较大影响，先加抑制剂即能抑制滑石，对铜镍硫化矿物也有抑制作用，从而降低铜镍浮选回收率;先加捕收剂再加抑制剂能减弱对铜镍硫化矿物的抑制，实现对滑石的选择性抑制，有利于滑石与铜镍硫化矿物的浮选分离。 人工混合矿浮选结果表明，当混合矿中含镁硅酸盐矿物主要以蛇纹石和绿泥石为主、无滑石或滑石含量较低时，可采用柠檬酸-六偏磷酸钠作组合调整剂;当混合矿中滑石含量较高时，可采用柠檬酸-六偏磷酸钠-古尔胶作为组合调整剂，且古尔胶在丁基黄药之后添加。 金川铜镍硫化矿石实际矿样浮选结果表明，采用柠檬酸-六偏磷酸钠作为组合调整剂，与现场药剂制度浮选指标相比，可以使浮选精矿中Ni、Cu回收率分别提高1.52个百分点和1.77个百分点，MgO含量降低1.34个百分点，浮选精矿MgO含量降至6.5％以下，满足冶炼厂对浮选精矿的质量的要求。

目录

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摘要

第1章绪论

1．1国内外镍资源开发利用现状

1．1．1国内外镍资源储量和开发现状

1．1．2国内外镍资源供需状况

1．1．3含镁脉石矿物对镍矿选矿和冶炼的影响

1．2铜镍硫化矿降镁工艺研究现状

1．2．1浸出降镁工艺研究现状

1．2．2铜镍硫化矿浮选降镁研究现状

1．3铜镍硫化矿浮选降镁机理研究现状

1．3．1矿物间交互作用对浮选影响机理研究现状

1．3．2易浮层状硅酸盐矿物抑制机理的研究

1．3．3硅酸盐矿物浮选活化与去活化机理研究现状

1．4本文的选题意义和研究内容

第2章试验样品、试剂、设备和研究方法

2．1试验样品

2．1．1单矿物样品

2．1．2实际矿样

2．2试验试剂和设备

2．3试验方法

2．3．1浮选试验

2．3．2 X射线衍射

2．3．6浮选药剂吸附量测试

2．3．7接触角测试

2．3．8扫描电镜测试

第3章铜镍硫化矿物和含镁硅酸盐矿物的晶体结构和可浮性

3．1铜镍硫化矿物的晶体结构、表面性质和可浮性

3．1．1镍黄铁矿、黄铜矿和黄铁矿的晶体结构

3．1．2镍黄铁矿、黄铜矿和黄铁矿的表面电性和溶解特性

3．1．3镍黄铁矿、黄铜矿和黄铁矿的可浮性

3．2含镁硅酸盐矿物的晶体结构、表面性质和可浮性

3．2．1蛇纹石、滑石和绿泥石的晶体结构

3．2．2蛇纹石、滑石和绿泥石的表面电性和溶解特性

3．2．3蛇纹石、滑石和绿泥石的自然可浮性

3．3本章小结

第4章Cu2+、Ni2+离子对含镁硅酸盐矿物浮选活化及去活化试验研究

4．1．2 Cu2+、Ni2+离子对蛇纹石浮选的活化作用

4．1．3 Cu2+、Ni2+离子对绿泥石浮选的活化作用

4．1．4 Cu2+、Ni2+离子在蛇纹石和绿泥石表面的作用机理

4．2络合调整剂对含镁硅酸盐矿物表面吸附金属离子的去活化作用

4．2．1络合调整剂对Cu2+、Ni2+离子活化后含镁矿物浮选的影响

4．2．2络合调整剂对含镁矿物表面Cu2+、Ni2+离子的去活化机理

4．3本章小结

第5章络合剂对铜镍硫化矿物表面去氧化作用试验研究

5．1表面氧化对硫化矿物的表面性质及可浮性的影响

5．1．1表面氧化对硫化矿物可浮性的影响

5．1．2表面氧化对硫化矿物表面化学性质的影响

5．2络合调整剂对氧化后的硫化矿物浮选的活化作用机理

5．2．1络合调整剂对表面氧化后的硫化矿可浮性的影响

5．2．2络合调整剂对氧化后的硫化矿物表面性质的影响机理

5．3本章小结

第6章调整剂对蛇纹石与铜镍硫化矿物浮选分离的影响

6．1蛇纹石对铜镍硫化矿物浮选的影响

6．1．1不同粒级蛇纹石对镍黄铁矿浮选的影响

6．1．2不同粒级蛇纹石对黄铜矿浮选的影响

6．2几种调整剂对蛇纹石与铜镍硫化矿物浮选分离的影响

6．2．1磷酸盐对蛇纹石与铜镍硫化矿物浮选分离的影响

6．2．2几种硅酸盐调整剂对蛇纹石与铜镍硫化矿物浮选分离的影响

6．3几种调整剂对蛇纹石和铜镍硫化矿物zeta电位的影响

6．3．1蛇纹石、镍黄铁矿和黄铜矿的Zeta电位

6．3．2几种调整剂对蛇纹石、镍黄铁矿和黄铜矿zeta电位的影响

6．4几种调整剂对蛇纹石和铜镍硫化矿物相互作用能的影响

6．4．1几种调整剂对蛇纹石与镍黄铁矿相互作用能的影响

6．4．2几种调整剂对蛇纹石与黄铜矿相互作用能的影响

6．5蛇纹石与调整剂作用前后的红外光谱

6．6调整剂作用前后铜镍硫化矿物浮选精矿的扫描电镜分析

6．7本章小结

第7章不同结构多糖抑制剂对滑石浮选影响的研究

7．1多糖抑制剂的化学结构

7．2多糖抑制剂对滑石、镍黄铁矿和黄铜矿浮选的影响

7．2．1多糖抑制剂对滑石浮选的影响

7．2．2抑制剂/捕收剂添加顺序对镍黄铁矿和黄铜矿浮选的影响

7．3抑制剂／捕收剂添加顺序对人工混合矿浮选分离的影响

7．3．1HPC／黄药添加顺序对人工混合矿浮选分离的影响

7．3．2古尔胶／黄药添加顺序对人工混合矿浮选分离的影响

7．4多糖抑制剂对滑石表面润湿性的影响

7．5多糖抑制剂与滑石作用前后的红外光谱

7．6本章小结

第8章组合调整剂浮选降镁试验研究

8．1人工混合矿浮选分离试验

8．2金川铜镍硫化矿实际矿样组合调整剂浮选降镁试验研究

8．3本章小结

第9章结论

参考文献

致谢

攻读学位期间主要研究成果

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