钛铁矿絮团浮选的界面调控研究

发布时间：2017-04-19 17:06

  本文关键词：钛铁矿絮团浮选的界面调控研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：钛铁矿原矿中钛嵌布粒度较细,且受到现场“先选铁后选钛”的工艺流程限制,选钛流程中微细粒(-20μm)矿物含量较高,常规浮选难以回收,从而造成资源的流失。鉴于此,本论文提出基于界面调控的絮团浮选,强化钛铁矿的回收工艺,以钛铁矿和钛辉石为研究对象,通过物性认知、界面调控、絮团行为等方式,实现钛铁矿的高效回收利用。论文从矿物特征和表面润湿性着手,确定了通过界面调控强化絮团浮选以提高钛铁矿分选的研究思路与目标,研究主要包括:通过絮团行为及特性分析揭示此方法的实用性;从钛辉石进入泡沫产品的机制,引出调整剂对矿物的同步抑制-强化分散作用以及活化作用;通过颗粒间相互作用的界面调控,分析了颗粒间的分散/聚集行为;揭示了油酸钠在矿物表面的吸附-絮团调控行为;最后考察了实际矿物的絮团浮选效果。首先研究了钛铁矿和钛辉石纯矿物的矿物组成、嵌布特征、表面润湿性、表面自由能和固液界面的相互作用行为。研究表明,钛铁矿和钛辉石的表面元素分布具有相似性;稀疏浸染状的钛铁矿以片晶状为主,而中等浸染状钛铁矿以显微片晶、蠕虫状为主;钛辉石易于破碎,产生矿泥,不利于浮选;钛辉石与钛铁矿(-20μm)的润湿性差异不大,钛辉石容易进入精矿产品造成污染;钛辉石在水介质中形成的水化膜厚度略大于钛铁矿形成的水化膜。研究了钛铁矿和钛辉石的絮团浮选行为,适当的强搅拌可提高颗粒的疏水性,增加絮体间或絮体与颗粒间的有效碰撞,促进微细粒絮团;而在过高的搅拌强度下,形成的絮体因碰撞和高应力又重新分散破碎;从絮团粒度、微观形态、絮体的分形维数、絮体的强度因子和恢复因子、浊度去除率表征矿物的絮团行为。计算了钛铁矿/钛辉石混合矿颗粒间的相互作用,确定钛辉石进入钛铁矿泡沫产品的机制,即钛辉石很难通过矿泥罩盖的方式进入泡沫产品,主要通过实际浮选和泡沫夹带的形式进入。揭示了调整剂对矿物的同步抑制-强化分散的作用,研究了调整剂对矿物的絮团浮选、表面亲水性、表面电位、分散行为、活化行为的影响规律,达到钛铁矿和钛辉石的有效分离。结果表明:CMC、六偏磷酸钠、酸化水玻璃、水玻璃可显著改变矿物的表面性质,水玻璃是钛铁矿分选的适宜抑制剂和分散剂;铅离子是钛铁矿分选的有效活化剂。利用AFM测试和DLVO、EDLVO理论计算,探明了钛铁矿颗粒间、钛辉石颗粒间和钛铁矿/钛辉石颗粒间在水介质和油酸钠溶液中的相互作用力行为。结果表明:钛铁矿颗粒间在水介质中以吸引力为主;钛辉石颗粒间在水介质中以斥力为主;经油酸钠疏水后,钛铁矿颗粒间、钛辉石颗粒间作用力均以疏水力为主;在相同的条件下,钛辉石颗粒间的吸引力小于钛铁矿与钛辉石之间的吸引力,不利于浮选。通过油酸钠在矿物表面的吸附-絮团调控研究,考察了油酸钠在矿物表面的吸附等温线和吸附热力学行为,分析了油酸钠在钛铁矿表面的吸附絮团机理,即Langmuir模型对两种矿物吸附过程的拟合效果最优,油酸钠在钛铁矿表面的吸附过程伴随静电吸附、特性吸附、化学吸附和疏水吸附;分析了钛铁矿和油酸钠的浮选溶液化学特性;研究了油酸钠用量对矿物形成的絮体分形维数影响,油酸钠用量为35 mg/L时,钛铁矿表面形成絮体的分形维数最大为2.96,钛辉石形成絮体的分形维数为2.15。利用石英晶体微天平(QCM-D),直观研究了油酸钠对钛铁矿表面Ti4+、Fe2+质点的吸附行为和吸附热力学,确定了油酸钠在钛铁矿表面吸附的定位离子。通过强搅拌和浮选柱静态絮团浮选,采用一粗一扫三精的浮选闭路流程,对钛铁矿实际矿物进行絮团浮选,可得到精矿品位45.72%,回收率51.18%的产品;采用磁选-一粗一扫两精的浮选柱闭路絮团浮选试验,可得到品位47.21%,回收率55.31%的精矿产品,为钛铁矿的资源回收提供了工艺流程。
【关键词】：钛铁矿 界面调控 絮团 浮选 吸附 相互作用力
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD923
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-8
• Abstract8-11
• Extended Abstract11-29
• 变量注释表29-31
• 1 绪论31-48
• 1.1 课题来源31
• 1.2 研究背景31-34
• 1.3 微细粒矿物的剪切絮团34-38
• 1.4 微细粒矿物界面调控的研究进展38-46
• 1.5 研究内容及技术路线46-48
• 2 矿物组成与表面性质分析48-62
• 2.1 试样材料及测试方法48-49
• 2.2 矿物组成及嵌布特征49-53
• 2.3 矿物的表面电位53-54
• 2.4 矿物的表面热力学性质54-60
• 2.5 本章小结60-62
• 3 矿物的絮团浮选及钛辉石进入泡沫产品的机制62-81
• 3.1 分析测试方法62-63
• 3.2 矿物的絮团浮选行为63-66
• 3.3 矿物的絮团特性分析66-72
• 3.4 混合矿物的絮团浮选试验72
• 3.5 钛辉石进入泡沫产品的机制72-78
• 3.6 钛铁矿对水回收率的影响78-80
• 3.7 本章小结80-81
• 4 调整剂对矿物表面性质的强化调控81-94
• 4.1 抑制剂对矿物抑制作用的调控81-88
• 4.2 分散剂对矿物分散作用的调控88-90
• 4.3 铅离子对矿物活化作用的调控90-93
• 4.4 本章小结93-94
• 5 颗粒间相互作用的界面调控行为94-108
• 5.1 测试平台及理论计算公式94-101
• 5.2 水介质中的颗粒间相互作用力101-104
• 5.3 油酸钠溶液中颗粒间相互作用力104-107
• 5.4 本章小结107-108
• 6 油酸钠在矿物表面的吸附-絮团调控行为108-130
• 6.1 各因素对矿物吸附油酸钠的影响108-114
• 6.2 油酸钠在矿物表面的吸附热力学114-115
• 6.3 油酸钠用量在矿物表面吸附的絮体分形维数115-118
• 6.4 油酸钠对钛铁矿的吸附絮团机理118-123
• 6.5 石英晶体微天平（QCM-D）研究油酸钠在钛铁矿表面的吸附行为123-128
• 6.6 本章小结128-130
• 7 絮团浮选回收钛铁矿的应用130-144
• 7.1 人工混合矿物的絮团浮选调控试验130-132
• 7.2 实际矿物试样132-133
• 7.3 全流程絮团浮选试验133-142
• 7.4 磁选-絮团浮选实验142-143
• 7.5 本章小结143-144
• 8 结论144-148
• 8.1 主要研究结论144-146
• 8.2 主要创新点146-147
• 8.3 研究工作展望147-148
• 参考文献148-160
• 作者简历160-162
• 学位论文数据集162

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本文编号：316716