【摘要】：隨著不可再生礦產(chǎn)資源的不斷減少和環(huán)保意識的不斷提高,礦產(chǎn)資源的綜合利用越來越受到人們的重視。作為重要的工業(yè)原料,長石和石英廣泛應用于玻璃、陶瓷、耐火材料等行業(yè),而品位較高的長石精礦和石英砂則具有更大的價值。然而兩者常常相互伴生,從而降低各自的品位,限制其應用,因此,分離長石與石英是礦產(chǎn)資源綜合利用的重要體現(xiàn)。目前,工業(yè)上分離長石與石英方法眾多,其中,浮選法最為有效。而過去,在浮選過程中經(jīng)常添加HF和其他一些工業(yè)強酸,不僅浮選、流程復雜,腐蝕生產(chǎn)設(shè)備,酸液的排放對環(huán)境更是造成極大的危害。因此,在中性/弱堿性介質(zhì)下浮選分離是未來長石石英分離工藝的發(fā)展方向。本文通過探索一種新型綠色藥劑制度,來實現(xiàn)長石石英無氟無酸有效分離,從而提高長石品位,滿足高級陶瓷釉料質(zhì)量標準。該浮選流程簡單、成本低廉且綠色環(huán)保,具有重要的實踐意義。本文通過單礦物浮選試驗、批次浮選試驗,并采用ICP-OES,XRD,zeta電位,FTIR及XPS分析手段,研究了聚醚胺在伴生礦/石英表面的浮選性能以及吸附機理。選擇和優(yōu)化一種合理的浮選藥劑制度,包括浮選捕收劑的種類及用量、礦漿pH、礦物顆粒的尺寸范圍等,確定一種在中性或弱堿介質(zhì)下高效浮選分離長石石英新方案。本文研究對比了六種表面活性劑(十二胺鹽鹽酸鹽(1-DAH)、聚醚胺(PEA)、十二烷基磺酸鈉(SDS)、N-月桂基肌氨酸鈉(N-LSS)、聚丙烯酰胺(PAM)和聚氧乙烯脂肪醇醚58)(Brij 58),結(jié)果表明,與其他表面活性劑相比,在中性或弱堿性介質(zhì)下,PEA存在下伴生礦和石英上浮率差最大,因此,PEA被選為最優(yōu)異的浮選捕收劑。用于從長石石英伴生礦中分離石英的最佳試驗參數(shù):粒度范圍(150-270 μm),PEA濃度(5×l0-5-10-4 M)和礦漿pH(9.00-9.50)。當粒度范圍為150-270μm,PEA濃度是10-4 M時,石英的上浮率為97.79%,伴生礦的上浮率為19.30%。通過長石石英伴生礦批次浮選試驗,結(jié)果表明Al、K和Na等元素基本上都富集在F3(第三批次浮選產(chǎn)品)和下沉產(chǎn)品中,而留在F1(第一批次浮選產(chǎn)品)和F2(第二批次浮選產(chǎn)品)產(chǎn)品中卻很少。XRD圖譜表明F1產(chǎn)品中基本都是石英相。與原料相比,下沉產(chǎn)品中存在更多的長石相和微量的石英相。因此,從伴生礦中分離石英是行之有效的。最終,在下沉產(chǎn)品中獲得了高品位的長石精礦(Na2O+K20的含量總和12%,A20318%)。通過對PEA吸附機理的研究,采用zeta電位、FT-IR以及XPS分析手段,證實在中性或弱堿性條件下,PEA可以通過靜電吸附或氫鍵吸附形式吸附在石英表面,而由于K+/Na+存在可以抑制PEA中帶正電的—NH3+/—NH2頭基吸附在伴生礦表面,導致PEA對伴生礦的吸附比對石英的吸附弱的多,從而高效分離長石石英。此外,石英砂內(nèi)部存在大量的Al雜質(zhì),嚴重破壞石英的性能。然而僅通過常規(guī)的化學酸浸很難去除A1雜質(zhì),因為A1主要替代晶格里的Si并同時引入帶正電的堿金屬或堿土金屬離子(Li+、Na+、K+、Ca2+、Ba2+等)。磨礦可以將石英本身分成富Al、K、Na區(qū)和貧Al、K、Na區(qū),并加入合適的捕收劑,使其存在疏水性差異,并得以分離,實現(xiàn)石英的分級與提純。本文分別對三種不同純度石英砂進行浮選試驗,選擇和優(yōu)化一種合理的浮選藥劑制度,包括浮選捕收劑的用量、礦漿pH、礦物顆粒的尺寸范圍等,確定一種在中性或弱堿介質(zhì)下高效浮選分級石英砂新方案。泡沫浮選試驗證實用于石英分級的最佳參數(shù)條件:粒度范圍(150-270 μm),PEA濃度2×l0-5-5×l0-5M)和礦漿pH(9.00-9.50)。當PEA濃度為5×l0-5M,顆粒尺寸范圍為180-270μm 純度較高的印度石英砂可以完全浮起,而含有大量雜質(zhì)(Al、K、Na)元素的鳳陽石英砂表現(xiàn)出很小的可浮性。通過批次浮選試驗,結(jié)果表明Al、K和Na等元素基本上都富集在下沉產(chǎn)品中,而留在F1和F2產(chǎn)品中的卻很少。較高純度的石英砂可以優(yōu)先被浮起。PEA可以通過—NH3+/—NH2頭基團的形式靜電和氫鍵吸附在高純度石英砂的表面上。有大量雜質(zhì)的石英砂表面上的K+或Na+離子以抑制PEA中帶正電的—NH3+/-NH2頭基吸附在表面上。此外,-Al+與-Al…OH-的水合作用弱于Si+與—Si…OH-的水合作用,較少的—NH2通過氫鍵吸附于含有較多雜質(zhì)含量的石英砂表面,導致PEA在雜質(zhì)含量較多的石英砂表面的吸附弱于其在高純石英砂表面的吸附,因此可以將不同純度的石英砂進行分級處理。
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TD923;TD985
【圖文】：

３．２試驗原礦的ＸＲＤ分析逡逑３．２．１長石與石英浮選分離試驗原礦的ＸＲＤ分析逡逑石英與長石石英伴生礦的ＸＲＤ圖譜見圖３．１。逡逑Ｑｆ逡逑ａ邐Ｑ邋Ｑｕａｒｔｚ逡逑Ｆ邋Ｆｅｌｄｓｐａｒ逡逑ｂ邐Ｑ逡逑Ｑ逡逑Ｑ邋ＱＱｑ邋Ｑ邋Ｑ邋Ｑ邋Ｑ邋Ｑ逡逑Ｉ邋－邐ｉ邋ｋ邋ｘ邋ｋ邐Ｉ邐Ｌ逡逑１０邐２０邐３０邐４０邋ＳＯ邋６０邐７０逡逑２０邋（°）逡逑圖３．１長石石英伴生礦（ａ）與）石英（ｂ）的ＸＲＤ圖譜逡逑通過對圖３．１原礦ＸＲＤ圖譜的分析，結(jié)合原礦化學多元素分析結(jié)果，可知逡逑石英原礦中全部是石英相（Ｑｕａｒｔｚ）而在長石石英伴生礦中，長石相（ｆｅｌｄｓｐａｒ）逡逑占主體，而主要的脈石相是石英相（Ｑｕａｒｔｚ），另外，伴生礦中存在微量云母相逡逑（Ｍｕｓｃｏｖｉｔｅ邋）0逡逑３．２．２石英砂浮選分級試驗原礦的ＸＲＤ分析逡逑石英與長石石英伴生礦的ＸＲＤ圖譜見圖３．１。顯而易見，三種純度的石英逡逑砂都只有石英相，即使鳳陽石英砂中的Ａｌ、Ｋ、Ｎａ等元素含量很高，但是仍然逡逑沒有形成物相。逡逑２４逡逑

３．２試驗原礦的ＸＲＤ分析逡逑３．２．１長石與石英浮選分離試驗原礦的ＸＲＤ分析逡逑石英與長石石英伴生礦的ＸＲＤ圖譜見圖３．１。逡逑Ｑｆ逡逑ａ邐Ｑ邋Ｑｕａｒｔｚ逡逑Ｆ邋Ｆｅｌｄｓｐａｒ逡逑ｂ邐Ｑ逡逑Ｑ逡逑Ｑ邋ＱＱｑ邋Ｑ邋Ｑ邋Ｑ邋Ｑ邋Ｑ逡逑Ｉ邋－邐ｉ邋ｋ邋ｘ邋ｋ邐Ｉ邐Ｌ逡逑１０邐２０邐３０邐４０邋ＳＯ邋６０邐７０逡逑２０邋（°）逡逑圖３．１長石石英伴生礦（ａ）與）石英（ｂ）的ＸＲＤ圖譜逡逑通過對圖３．１原礦ＸＲＤ圖譜的分析，結(jié)合原礦化學多元素分析結(jié)果，可知逡逑石英原礦中全部是石英相（Ｑｕａｒｔｚ）而在長石石英伴生礦中，長石相（ｆｅｌｄｓｐａｒ）逡逑占主體，而主要的脈石相是石英相（Ｑｕａｒｔｚ），另外，伴生礦中存在微量云母相逡逑（Ｍｕｓｃｏｖｉｔｅ邋）0逡逑３．２．２石英砂浮選分級試驗原礦的ＸＲＤ分析逡逑石英與長石石英伴生礦的ＸＲＤ圖譜見圖３．１。顯而易見，三種純度的石英逡逑砂都只有石英相，即使鳳陽石英砂中的Ａｌ、Ｋ、Ｎａ等元素含量很高，但是仍然逡逑沒有形成物相。逡逑２４逡逑

圖４．２邋ＰＥＡ分Ｔ示意閣逡逑

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