氟材料用酸级萤石的浮选提纯工艺及机理研究
发布时间：2021-02-07 22:05
有机氟化工主要使用以酸级萤石（CaF2≥97%）为原料的氢氟酸来生产氟高分子材料、氟碳化合物和有机精细氟化工产品,产品多达数千种,目前尚无替代品,随着氟化工技术快速进步,对酸级萤石需求不断增加。萤石一般是会和石英、方解石、重晶石以及粘土等矿物伴生,必须通过浮选进行提纯,由于其不可再生的稀缺属性,被称为“与稀土类似的世界级稀缺资源”,因此对氟材料用酸级萤石的浮选提纯工艺及机理进行研究非常必要。本论文针对含粘土碳酸盐型萤石矿浮选过程中出现的微细泥质易罩盖、萤石和方解石难分离等难题,提出以酸化水玻璃作为浮选抑制剂,通过高效的浮选工艺来获得合格的酸级萤石产品,并通过单矿物浮选试验、红外光谱分析以及溶液化学分析对其作用机理进行探讨。同时从浮选基本理论出发,采用原子力显微镜（AFM）和粘度法对矿物表面水化膜进行了研究,对通过改善矿浆溶液环境,选择性地减薄或强化颗粒表面水化膜,为矿物浮选的气泡矿化过程研究提供理论支持。主要研究内容及结论如下:（1）含粘土碳酸盐型萤石矿浮选试验研究提出以酸化水玻璃作为抑制剂分段加药,采用一粗一扫四段精选的闭路浮选流程进行试验,浮选试验获得的萤石精矿指标分别为CaF2 ...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 文献综述
1.1 研究背景
1.2 萤石的基本性质及主要用途
1.2.1 萤石的基本性质
1.2.2 萤石的主要用途
1.3 萤石资源概况
1.3.1 世界萤石资源概况
1.3.2 我国萤石资源概况
1.4 萤石矿浮选的研究现状
1.4.1 萤石矿浮选捕收剂研究现状
1.4.2 萤石矿浮选抑制剂研究现状
1.5 萤石与方解石分离研究现状
1.5.1 萤石与方解石分离实践进展
1.5.2 萤石与方解石分离机理研究
1.6 水化膜的研究现状
1.6.1 非DLVO力现象引发水化膜
1.6.2 矿物颗粒表面水化膜的形成机理及结构模型
1.6.3 水化膜影响因素及研究测量方法
1.6.4 水化膜的破解与疏水絮凝
1.7 原子力显微镜
1.7.1 原子力显微镜（AFM）工作原理
1.7.2 原子力显微镜力-距离曲线
1.7.3 原子力显微镜（AFM）在矿物加工中的应用
1.8 研究目标和内容
1.8.1 研究目标
1.8.2 研究内容
第2章 试验原料、设备与研究方法
2.1 试验原料
2.1.1 萤石实际矿样化学成分分析和物相分析
2.1.2 纯矿物的制备与分析
2.1.3 AFM测试样品的准备
2.1.4 纳米二氧化硅
2.2 试验药剂
2.3 试验设备
2.4 试验研究方法
2.4.1 浮选试验方法
2.4.2 尾矿矿浆沉降试验
2.4.3 Zeta电位测试
2.4.4 比表面积测试
2.4.5 粘度测试
2.4.6 SEM和 X射线能谱分析（EDS）
2.4.7 X射线衍射分析
2.4.8 红外光谱测定
2.4.9 TEM测试
2.4.10 AFM测试
第3章 含粘土碳酸盐型萤石矿浮选工艺试验研究
3.1 选矿厂萤石精矿和浓密机溢流颗粒的SEM和 EDS能谱分析
3.1.1 选矿厂萤石精矿颗粒的SEM和 EDS能谱分析
3.1.2 选矿厂浓密机溢流颗粒的SEM和 EDS能谱分析
3.2 酸化水玻璃作为调整剂的萤石浮选条件试验
3.2.1 不同模数水玻璃对萤石浮选的影响
3.2.2 酸化水玻璃用量对萤石浮选的影响
3.2.3 捕收剂用量试验对萤石浮选的影响
3.3 两种方案的浮选对比试验
3.3.1 浮选试验结果
3.3.2 浮选结果的分析
3.3.3 浮选动力学研究
3.4 萤石矿闭路浮选试验
3.5 萤石浮选尾矿矿浆沉降试验与沉降机理研究
3.5.1 尾矿矿浆沉降试验
3.5.2 含粘土尾矿矿浆的沉降机理
3.6 本章小结
第4章 萤石浮选体系中的药剂作用机理研究
4.1 抑制剂对矿物浮选回收率的影响
4.1.1 萤石、方解石和石英的可浮性
4.1.2 三种抑制剂对萤石和方解石可浮性的影响
4.2 酸化水玻璃对油酸钠在矿物表面吸附影响的红外光谱研究
4.3 水玻璃及酸化水玻璃对矿物的抑制机理研究
4.3.1 水玻璃的溶液化学研究
4.3.2 酸化水玻璃的溶液化学研究
4.3.3 酸化水玻璃的酸性去活化作用
4.4 油酸钠捕收含钙矿物的溶液化学计算
4.4.1 萤石浮选溶液化学计算
4.4.2 油酸钠与钙离子作用的热力学计算
4.4.3 油酸钠溶液化学计算
4.5 本章小结
第5章 萤石浮选体系中矿物表面微观形貌AFM研究
5.1 萤石表面在不同环境情况下微观形貌的AFM研究
5.2 方解石表面在不同环境情况下微观形貌的AFM研究
5.3 结果分析
5.4 本章小结
第6章 萤石浮选体系中矿物表面水化膜的研究
6.1 AFM方法测量矿物表面水化膜厚度
6.1.1 AFM力-曲线测量水化膜的原理
6.1.2 AFM测量矿物在水中表面水化膜厚度
6.1.3 AFM测量矿物在油酸钠溶液中表面吸附层厚度
6.1.4 结果分析
6.2 粘度法研究水溶液中二氧化硅表面水化膜
6.2.1 粘度法测量水化因子的原理
6.2.2 pH对水溶液中二氧化硅表面水化作用的影响
6.2.3 NaCl对水溶液中二氧化硅表面水化作用的影响
6.2.4 p H和 Na Cl和对水溶液中二氧化硅表面电性的影响
6.2.5 不同水溶液环境中二氧化硅的分散或聚团
6.3 本章小结
第7章 结论、创新点与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间取得的科研成果
附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国萤石资源进出口贸易现状特征分析及建议[J]. 徐鼎,吕晶,刘倩,刘曙,闵红,朱志秀. 现代矿业. 2019(10)
[2]我国萤石资源形势分析及管理对策建议[J]. 张福良,郭小兵. 现代矿业. 2017(12)
[3]中国萤石资源现状及可持续发展对策[J]. 李敬,高永璋,张浩. 中国矿业. 2017(10)
[4]萤石常温浮选药剂研究现状与展望[J]. 曹志明,严群,钟志刚,朱贤文. 矿产综合利用. 2017(04)
[5]氟元素在高分子材料领域的应用[J]. 李景玮. 当代化工研究. 2017(08)
[6]改性油酸对某石英型萤石矿的浮选试验研究[J]. 刘德志,张国范,陈伟,张程,高雅温,黄欢. 非金属矿. 2017(04)
[7]改性水玻璃和捕收剂KC2对萤石与方解石、石英浮选分离的作用效果[J]. 匡敬忠,邹耀伟,李琳,曹海英,王骆宾. 化工矿物与加工. 2016(10)
[8]萤石浮选药剂研究现状与展望[J]. 周利华,陈志勇,冯博,郭蔚,罗仙平. 有色金属科学与工程. 2016(04)
[9]武陵山区典型萤石矿选矿试验研究[J]. 陶世杰,喻福涛,高惠民,管俊芳,胡廷海,郑浩洋. 化工矿物与加工. 2015(06)
[10]煤泥浮选过程中的细泥夹带与罩盖机理[J]. 于跃先,马力强,张仲玲,王立雨,姚立阳. 煤炭学报. 2015(03)
博士论文
[1]三种含钙矿物晶体各向异性与浮选行为关系的基础研究[D]. 高志勇.中南大学 2013
[2]一水硬铝石和层状硅酸盐矿物的晶体结构与表面性质研究[D]. 刘晓文.中南大学 2003
硕士论文
[1]基于原子力显微术的层状矿物/水界面特性研究[D]. 张弦.武汉理工大学 2018
[2]萤石与方解石及石英的浮选分离[D]. 曹海英.江西理工大学 2013
[3]抑制剂对萤石与方解石浮选分离的影响及机理研究[D]. 任海洋.中南大学 2013
[4]AFM法研究季铵盐在云母底面吸附和SiO2-云母间相互作用力[D]. 谢珍.中南大学 2013
本文编号：3022888
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 文献综述
1.1 研究背景
1.2 萤石的基本性质及主要用途
1.2.1 萤石的基本性质
1.2.2 萤石的主要用途
1.3 萤石资源概况
1.3.1 世界萤石资源概况
1.3.2 我国萤石资源概况
1.4 萤石矿浮选的研究现状
1.4.1 萤石矿浮选捕收剂研究现状
1.4.2 萤石矿浮选抑制剂研究现状
1.5 萤石与方解石分离研究现状
1.5.1 萤石与方解石分离实践进展
1.5.2 萤石与方解石分离机理研究
1.6 水化膜的研究现状
1.6.1 非DLVO力现象引发水化膜
1.6.2 矿物颗粒表面水化膜的形成机理及结构模型
1.6.3 水化膜影响因素及研究测量方法
1.6.4 水化膜的破解与疏水絮凝
1.7 原子力显微镜
1.7.1 原子力显微镜（AFM）工作原理
1.7.2 原子力显微镜力-距离曲线
1.7.3 原子力显微镜（AFM）在矿物加工中的应用
1.8 研究目标和内容
1.8.1 研究目标
1.8.2 研究内容
第2章 试验原料、设备与研究方法
2.1 试验原料
2.1.1 萤石实际矿样化学成分分析和物相分析
2.1.2 纯矿物的制备与分析
2.1.3 AFM测试样品的准备
2.1.4 纳米二氧化硅
2.2 试验药剂
2.3 试验设备
2.4 试验研究方法
2.4.1 浮选试验方法
2.4.2 尾矿矿浆沉降试验
2.4.3 Zeta电位测试
2.4.4 比表面积测试
2.4.5 粘度测试
2.4.6 SEM和 X射线能谱分析（EDS）
2.4.7 X射线衍射分析
2.4.8 红外光谱测定
2.4.9 TEM测试
2.4.10 AFM测试
第3章 含粘土碳酸盐型萤石矿浮选工艺试验研究
3.1 选矿厂萤石精矿和浓密机溢流颗粒的SEM和 EDS能谱分析
3.1.1 选矿厂萤石精矿颗粒的SEM和 EDS能谱分析
3.1.2 选矿厂浓密机溢流颗粒的SEM和 EDS能谱分析
3.2 酸化水玻璃作为调整剂的萤石浮选条件试验
3.2.1 不同模数水玻璃对萤石浮选的影响
3.2.2 酸化水玻璃用量对萤石浮选的影响
3.2.3 捕收剂用量试验对萤石浮选的影响
3.3 两种方案的浮选对比试验
3.3.1 浮选试验结果
3.3.2 浮选结果的分析
3.3.3 浮选动力学研究
3.4 萤石矿闭路浮选试验
3.5 萤石浮选尾矿矿浆沉降试验与沉降机理研究
3.5.1 尾矿矿浆沉降试验
3.5.2 含粘土尾矿矿浆的沉降机理
3.6 本章小结
第4章 萤石浮选体系中的药剂作用机理研究
4.1 抑制剂对矿物浮选回收率的影响
4.1.1 萤石、方解石和石英的可浮性
4.1.2 三种抑制剂对萤石和方解石可浮性的影响
4.2 酸化水玻璃对油酸钠在矿物表面吸附影响的红外光谱研究
4.3 水玻璃及酸化水玻璃对矿物的抑制机理研究
4.3.1 水玻璃的溶液化学研究
4.3.2 酸化水玻璃的溶液化学研究
4.3.3 酸化水玻璃的酸性去活化作用
4.4 油酸钠捕收含钙矿物的溶液化学计算
4.4.1 萤石浮选溶液化学计算
4.4.2 油酸钠与钙离子作用的热力学计算
4.4.3 油酸钠溶液化学计算
4.5 本章小结
第5章 萤石浮选体系中矿物表面微观形貌AFM研究
5.1 萤石表面在不同环境情况下微观形貌的AFM研究
5.2 方解石表面在不同环境情况下微观形貌的AFM研究
5.3 结果分析
5.4 本章小结
第6章 萤石浮选体系中矿物表面水化膜的研究
6.1 AFM方法测量矿物表面水化膜厚度
6.1.1 AFM力-曲线测量水化膜的原理
6.1.2 AFM测量矿物在水中表面水化膜厚度
6.1.3 AFM测量矿物在油酸钠溶液中表面吸附层厚度
6.1.4 结果分析
6.2 粘度法研究水溶液中二氧化硅表面水化膜
6.2.1 粘度法测量水化因子的原理
6.2.2 pH对水溶液中二氧化硅表面水化作用的影响
6.2.3 NaCl对水溶液中二氧化硅表面水化作用的影响
6.2.4 p H和 Na Cl和对水溶液中二氧化硅表面电性的影响
6.2.5 不同水溶液环境中二氧化硅的分散或聚团
6.3 本章小结
第7章 结论、创新点与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间取得的科研成果
附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国萤石资源进出口贸易现状特征分析及建议[J]. 徐鼎,吕晶,刘倩,刘曙,闵红,朱志秀. 现代矿业. 2019(10)
[2]我国萤石资源形势分析及管理对策建议[J]. 张福良,郭小兵. 现代矿业. 2017(12)
[3]中国萤石资源现状及可持续发展对策[J]. 李敬,高永璋,张浩. 中国矿业. 2017(10)
[4]萤石常温浮选药剂研究现状与展望[J]. 曹志明,严群,钟志刚,朱贤文. 矿产综合利用. 2017(04)
[5]氟元素在高分子材料领域的应用[J]. 李景玮. 当代化工研究. 2017(08)
[6]改性油酸对某石英型萤石矿的浮选试验研究[J]. 刘德志,张国范,陈伟,张程,高雅温,黄欢. 非金属矿. 2017(04)
[7]改性水玻璃和捕收剂KC2对萤石与方解石、石英浮选分离的作用效果[J]. 匡敬忠,邹耀伟,李琳,曹海英,王骆宾. 化工矿物与加工. 2016(10)
[8]萤石浮选药剂研究现状与展望[J]. 周利华,陈志勇,冯博,郭蔚,罗仙平. 有色金属科学与工程. 2016(04)
[9]武陵山区典型萤石矿选矿试验研究[J]. 陶世杰,喻福涛,高惠民,管俊芳,胡廷海,郑浩洋. 化工矿物与加工. 2015(06)
[10]煤泥浮选过程中的细泥夹带与罩盖机理[J]. 于跃先,马力强,张仲玲,王立雨,姚立阳. 煤炭学报. 2015(03)
博士论文
[1]三种含钙矿物晶体各向异性与浮选行为关系的基础研究[D]. 高志勇.中南大学 2013
[2]一水硬铝石和层状硅酸盐矿物的晶体结构与表面性质研究[D]. 刘晓文.中南大学 2003
硕士论文
[1]基于原子力显微术的层状矿物/水界面特性研究[D]. 张弦.武汉理工大学 2018
[2]萤石与方解石及石英的浮选分离[D]. 曹海英.江西理工大学 2013
[3]抑制剂对萤石与方解石浮选分离的影响及机理研究[D]. 任海洋.中南大学 2013
[4]AFM法研究季铵盐在云母底面吸附和SiO2-云母间相互作用力[D]. 谢珍.中南大学 2013
本文编号：3022888
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