發(fā)布時(shí)間：2020-08-01 11:01

【摘要】：鉬礦是我國的特色礦產(chǎn)資源,儲(chǔ)量較為豐富,但品位低于0.1%的礦石含量占到65%以上。隨著社會(huì)對于鉬需求量的持續(xù)增加,富礦資源枯竭,低品位輝鉬礦礦石的大規(guī)模開發(fā)會(huì)帶來過程效率低、回收率低等難題。而選擇性絮凝-浮選是微細(xì)粒礦物分選的有效途徑。鑒于此,本課題以輝鉬礦礦石中主要脈石礦物石英、高嶺石以及目的礦物輝鉬礦為研究對象,以輝鉬礦絮凝-浮選為核心思路,以輝鉬礦選擇性絮凝,絮凝選擇性強(qiáng)化,選擇性絮凝-浮選分離為研究主線,采用分析測試、分子動(dòng)力學(xué)模擬、量子化學(xué)計(jì)算、試驗(yàn)驗(yàn)證等手段相結(jié)合,對聚氧乙烯作用下輝鉬礦的選擇性絮凝、浮選分離及其作用機(jī)理開展了較為深入研究。論文分析了礦物與絮凝劑的吸附機(jī)理,以疏水作用為著手點(diǎn)考察了三種絮凝劑對輝鉬礦、石英和高嶺石的絮凝行為,通過分子動(dòng)力學(xué)模擬和量子化學(xué)計(jì)算、聚氧化乙烯大分子構(gòu)象變化分析及試驗(yàn)驗(yàn)證,明晰了聚氧化乙烯對輝鉬礦的選擇性絮凝機(jī)理;考察了聚氧化乙烯溶液環(huán)境下金屬離子對石英和高嶺石絮凝行為的影響,研究了六偏磷酸鈉作用下聚氧化乙烯對石英和高嶺石絮凝行為;通過顆粒間作用力測試、絮體分形維數(shù)分析及顆粒絮凝、分散、再絮凝行為分析,研究了微細(xì)粒輝鉬礦絮凝選擇性流體流動(dòng)作用;開展了聚氧化乙烯溶液環(huán)境下微細(xì)粒輝鉬礦浮選試驗(yàn),分析了聚氧化乙烯溶液環(huán)境下界面作用;考察了混合礦的實(shí)際絮凝-浮選效果。首先研究了聚氧化乙烯對輝鉬礦、石英、高嶺石的絮凝行為,利用分子動(dòng)力學(xué)模擬和量子化學(xué)計(jì)算分析了聚氧化乙烯在輝鉬礦、石英、高嶺石晶面的吸附行為,結(jié)合不同因素對聚氧化乙烯在礦物表面的吸附差異及聚氧化乙烯大分子構(gòu)象變化,揭示了聚氧化乙烯對輝鉬礦選擇性絮凝機(jī)理。聚氧化乙烯對輝鉬礦表現(xiàn)出較好的絮凝選擇性,水環(huán)境下聚氧化乙烯在輝鉬礦晶面吸附能明顯高于石英和高嶺石,主要通過氫鍵作用吸附于石英和高嶺石表面,而在輝鉬礦表面除與(001)面形成疏水作用吸附外,還存在聚氧化乙烯氧原子與(010)面Mo原子發(fā)生的特性吸附;輝鉬礦、石英、高嶺石絮凝行為取決于聚氧化乙烯吸附量和分子水溶液中伸展?fàn)顟B(tài),隨著pH值增大,聚氧化乙烯在石英和高嶺石表面吸附量明顯降低,而對輝鉬礦影響小,酸性條件下,聚氧化乙烯在溶液中蜷縮,不利于脈石礦物絮體形成,隨著pH值增大,聚氧化乙烯大分子逐漸伸展,有利于絮體的形成�？疾炝司垩趸蚁┤芤涵h(huán)境下金屬離子對石英和高嶺石絮凝行為的影響,研究了六偏磷酸鈉作用下聚氧化乙烯對石英和高嶺石絮凝行為,明晰了金屬離子和六偏磷酸鈉作用下石英和高嶺石絮凝活化及抑制。金屬離子Ca~(2+)、Cu~(2+)、Fe~(3+)對石英和高嶺石具有一定的活化作用,其活化能力受溶液pH值影響,同一離子濃度下,金屬離子對聚氧化乙烯絮凝石英和高嶺石活化能力為Fe~(3+)Cu~(2+)Ca~(2+);六偏磷酸鈉的加入一定程度上抑制了金屬離子對石英和高嶺石的活化,在pH為5.0時(shí),六偏磷酸鈉溶液體系中主要成分為H_2PO_4~-,其與金屬離子形成絡(luò)合物,減少金屬離子對脈石礦物表面雙電層壓縮。研究了不同溶液環(huán)境下輝鉬礦、石英、高嶺石顆粒與輝鉬礦基面間作用力,通過不同攪拌強(qiáng)度下輝鉬礦及高嶺石的絮凝行為及絮體分形維數(shù)分析,提出了基于顆粒間作用力的輝鉬礦絮凝選擇性強(qiáng)紊流強(qiáng)化機(jī)制。在2 mg/L聚氧化乙烯溶液體系下,輝鉬礦顆粒間作用引力由32.12 nN明顯提高至62.22 nN,而輝鉬礦與高嶺石間作用引力由3.46 nN提高至5.11 nN,輝鉬礦與石英間的作用引力由1.05 nN提高至3.68 nN,同時(shí)聚氧化乙烯的加入,增大了顆粒間出現(xiàn)引力的作用距離,有利于顆粒的絮凝。在不同攪拌強(qiáng)度下形成的輝鉬礦絮體均具有較好的穩(wěn)定性,抗高強(qiáng)度流體剪切能力強(qiáng),破壞后絮體具有一定的再絮凝能力,而對于高嶺石,在高強(qiáng)度流體剪切下絮體不穩(wěn)定,難以形成有效絮體,破壞后絮體再生成能力差。研究了聚氧化乙烯在輝鉬礦浮選體系中的界面作用,揭示了聚氧化乙烯在微細(xì)粒輝鉬礦浮選過程作用機(jī)制。在濃度為2 mg/L聚氧化乙烯作用下,輝鉬礦表面疏水性得到明顯改善,顆粒與氣泡的誘導(dǎo)時(shí)間從18 ms下降至12 ms;通過顆粒與氣泡碰撞概率、粘附概率計(jì)算,20 g/t的聚氧化乙烯作用下輝鉬礦顆粒粒徑增大至100μm左右,與氣泡的碰撞概率由0.14%提高至8.80%,若聚氧化乙烯僅改變顆粒表觀直徑,不改變輝鉬礦疏水,“棱”與氣泡的粘附概率僅為3.25%,而聚氧化乙烯的加入,將“棱”的接觸角提高至50°左右,輝鉬礦“棱”與氣泡的粘附概率提高至44.66%,而輝鉬礦“面”的疏水性基本未受影響,與氣泡的粘附概率為73.87%。開展了混合礦選擇性絮凝-浮選試驗(yàn),通過分散劑六偏磷酸鈉添加及絮凝過程攪拌轉(zhuǎn)速提高,較常規(guī)浮選,在精礦品位略有降低情況下,輝鉬礦的回收率由56.53%大幅度提高至80%以上。本課題提出的微細(xì)粒輝鉬礦選擇性絮凝-浮選方法具有較好可行性,可為低品位輝鉬礦的資源回收提供技術(shù)參考。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TD923;TD954
【圖文】：

輝鉬礦的晶體結(jié)構(gòu)

1]等證實(shí)顆粒在選擇性絮凝中的重要性，顆粒粒度、存在密切聯(lián)系。研究證明，對于特定粒度的顆粒，存�？梢孕跄�。如圖 1-2 所示，隨著顆粒粒度的增加之增大。這表明，如果兩種混合物粒度分布存在差絮凝礦物的選擇性。例如，在以質(zhì)量比例 50:50 混合系中，采用分子質(zhì)量 100 萬的聚丙烯酸絮凝磷灰石品位影響如圖 1-3 所示。由圖可知，隨著粒度的減下降。在磷灰石-白云石體系中，聚丙烯酸被認(rèn)為是量為 400 萬的聚丙烯酸可同時(shí)絮凝磷灰石和白云石對兩種礦物表現(xiàn)出不同的絮凝行為。在單礦物體系，90%的白云石被絮凝，而只有 35%的磷灰石被石與白云石質(zhì)量比 80:20），絮凝分離得到回收率 7很好的絮凝選擇性。凝分離礦物時(shí)，必須考慮顆粒粒度對絮凝的影響子量的絮凝劑，提出有效的分離方案。

對兩種礦物表現(xiàn)出不同的絮凝行為。在單礦物體系時(shí)，90%的白云石被絮凝，而只有 35%的磷灰石被絮石與白云石質(zhì)量比 80:20），絮凝分離得到回收率 7很好的絮凝選擇性。絮凝分離礦物時(shí)，必須考慮顆粒粒度對絮凝的影響，子量的絮凝劑，提出有效的分離方案。圖 1-2 磷灰石粒度對絮凝的影響Figure 1-2 Effect of particle size on flocculation of apatite

【參考文獻(xiàn)】

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1 王漪靖;;陜西某鉬礦難選細(xì)粒鉬資源綜合回收試驗(yàn)研究[J];礦冶工程;2015年05期

2 Ahmadi Rahman;Khodadadi Darban Ahmad;Abdollahy Mahmoud;Fan Maoming;;Nano-microbubble flotation of fine and ultrafine chalcopyrite particles[J];International Journal of Mining Science and Technology;2014年04期

3 廖寅飛;劉炯天;李樹磊;;管段高紊流強(qiáng)化煤泥柱浮選的應(yīng)用及作用機(jī)理[J];煤炭學(xué)報(bào);2014年03期

4 袁治國;溫磊;耿鄭州;張金山;周志龍;;棋盤井選煤廠煤泥浮選工藝優(yōu)化試驗(yàn)研究[J];選煤技術(shù);2014年01期

5 鄒文杰;曹亦俊;李維娜;劉炯天;王永田;;煤及高嶺石的選擇性絮凝[J];煤炭學(xué)報(bào);2013年08期

6 Deng Xiao-wei;Liu Jiong-tian;Wang Yong-tian;Cao Yi-jun;;Velocity distribution of the flow field in the cyclonic zone of cyclone-static micro-bubble flotation column[J];International Journal of Mining Science and Technology;2013年01期

7 劉鳳春;;剪切絮凝浮選細(xì)粒石墨的研究[J];中國礦業(yè);2012年06期

8 沙杰;謝廣元;李曉英;謝領(lǐng)輝;;細(xì)粒煤選擇性絮凝分選試驗(yàn)研究[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2012年03期

9 ;A single-phase turbulent flow numerical simulation of a cyclonic-static micro bubble flotation column[J];International Journal of Mining Science and Technology;2012年01期

10 苑宏倩;韓躍新;李艷軍;劉杰;王澤紅;;齊大山選礦分廠磁選精礦剪切絮凝正浮選研究[J];金屬礦山;2011年04期

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1 呂發(fā)奎;輝鉬礦與難選鉬礦的柱式高效分選工藝研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2010年

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1 李立功;彬長細(xì)粒煤浮選—絮凝工藝組合試驗(yàn)研究[D];西安科技大學(xué);2011年

2 張興旺;微細(xì)粒輝鉬礦聚團(tuán)浮選研究[D];武漢科技大學(xué);2010年

3 劉文莉;鋁土礦選擇性絮凝脫硅技術(shù)的研究[D];中南大學(xué);2009年

本文編號：2777371