本文關(guān)鍵詞：表面活性劑強化銅礦石浸出的實驗與理論研究

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【摘要】：礦石與溶液發(fā)生有效接觸是實現(xiàn)礦物浸出的關(guān)鍵前提,論文以浸出體系固液相互作用為理論基礎(chǔ),以表面活性劑為強化礦石浸出的技術(shù)手段,以改善礦堆滲透性、提高礦石浸出效率為目的開展研究,主要研究內(nèi)容包括：(1)構(gòu)建了溶液和礦石之間固液接觸作用的熱力學模型。建立了不同條件下溶液與礦石固液作用的能量方程,得到了影響礦石與溶液接觸的關(guān)鍵因子,分析了不同因素對固液接觸作用的影響。(2)完成了表面活性劑遴選和浸出實驗條件優(yōu)化工作。率先提出了“表面活性劑助浸衰減系數(shù)”指標并用于評價表面活性劑助浸作用的持久性,通過PB實驗得到了影響浸出率的顯著因素,通過響應(yīng)曲面實驗優(yōu)化了表面活性劑助浸實驗條件。(3)考察了礦石潤濕性能對表面活性劑的響應(yīng)特征。開展了礦石表面潤濕性能測試實驗,揭示了表面活性劑溶液在礦石表面的潤濕特性,首次構(gòu)建了表面活性劑條件下浸出反應(yīng)礦石表面“真實接觸角”的數(shù)學模型,探明了浸出過程中礦石表面粗糙度和潤濕性的演化規(guī)律。(4)開展了不同濃度表面活性劑條件下的毛細上升實驗和柱浸實驗。探明了毛細吸力和毛細上升高度與表面活性劑濃度之間的關(guān)系；得到了表面活性劑對礦柱滲透性和礦石浸出率的影響作用,實驗結(jié)果表明礦柱滲透性提高了2倍,同時礦石的浸出率提高了8.4%。(5)揭示了表面活性劑強化礦石浸出的作用機理。分析了表面活性劑的吸附特性與浸出反應(yīng)之間的相互作用,探明了表面活性劑強化礦堆中溶液滲流的作用機制,得出了表面活性劑對礦石浸出速率的影響規(guī)律。(6)模擬了表面活性劑對溶質(zhì)遷移和溶液滲流的影響作用。采用數(shù)值模擬分析手段,實現(xiàn)了流速變化、離子濃度分布、浸出率演化的可視化,得到了不同表面活性劑濃度條件下溶質(zhì)傳遞和溶液滲流的變化規(guī)律。(7)提出了表面活性劑應(yīng)用于堆浸生產(chǎn)的構(gòu)想。設(shè)計了表面活性劑溶液的制備和添加工藝,探討了表面活性劑對金屬提取等浸出后續(xù)工藝的影響,考察了表面活性劑的生物降解性能。
【關(guān)鍵詞】：表面活性劑 強化浸出 銅礦石 表面張力 接觸角
【學位授予單位】：北京科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD952
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 緒論14-34
• 1.1 前言14-16
• 1.2 研究背景和意義16-18
• 1.3 國內(nèi)外堆浸技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀18-21
• 1.3.1 國外堆浸技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀18-20
• 1.3.2 國內(nèi)堆浸技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀20-21
• 1.4 堆浸過程溶液滲流理論研究進展21-24
• 1.4.1 飽和區(qū)和非飽和區(qū)滲流模型21-22
• 1.4.2 滲流動力學模型22-23
• 1.4.3 懸浮顆粒滲濾沉積模型23-24
• 1.5 表面活性劑強化礦石浸出研究現(xiàn)狀24-31
• 1.5.1 表面活性劑及其分類24-27
• 1.5.2 表面活性劑對礦石浸出的作用27-28
• 1.5.3 表面活性劑對浸堆滲透性的作用28-29
• 1.5.4 表面活性劑對微生物浸礦的作用29-31
• 1.6 研究內(nèi)容和技術(shù)路線31-34
• 1.6.1 主要研究內(nèi)容31-32
• 1.6.2 研究方法及技術(shù)路線32-34
• 2 堆浸體系中固液相互作用影響因素分析34-52
• 2.1 礦石表面的潤濕作用34-36
• 2.1.1 礦石表面潤濕性34-35
• 2.1.2 礦石表面接觸角35-36
• 2.2 礦石表面固液作用形式36-38
• 2.2.1 浸潤作用36-37
• 2.2.2 沾濕作用37-38
• 2.2.3 鋪展作用38
• 2.3 堆浸礦巖散體內(nèi)固液作用力38-42
• 2.3.1 吸力分析38-40
• 2.3.2 毛細管力40-42
• 2.3.3 固液作用力之間的關(guān)系42
• 2.4 影響固液作用的主要因素42-51
• 2.4.1 礦石性質(zhì)對固液作用的影響43-45
• 2.4.2 溶液性質(zhì)對固液作用的影響45-48
• 2.4.3 溫度對固液作用的影響48-49
• 2.4.4 壓力對固液作用的影響49-50
• 2.4.5 溶液流動對固液作用的影響50-51
• 2.5 本章小結(jié)51-52
• 3 表面活性劑遴選及助浸實驗條件優(yōu)化52-76
• 3.1 實驗礦樣52-54
• 3.1.1 礦物組成53
• 3.1.2 礦石化學成分53-54
• 3.1.3 礦石物相分析54
• 3.2 實驗儀器和方法54-57
• 3.2.1 實驗儀器54
• 3.2.2 實驗原理54-56
• 3.2.3 參數(shù)測試56-57
• 3.3 實驗方案與結(jié)果57-64
• 3.3.1 表面活性劑初選57
• 3.3.2 初選實驗方案57-58
• 3.3.3 初選實驗結(jié)果及分析58-64
• 3.3.4 表面活性劑遴選結(jié)果64
• 3.4 表面活性劑助浸實驗因素選擇64-67
• 3.4.1 因素選擇實驗設(shè)計64-66
• 3.4.2 因素選擇實驗結(jié)果分析66
• 3.4.3 主要實驗因素中心點確定66-67
• 3.5 表面活性劑助浸實驗條件優(yōu)化67-74
• 3.5.1 響應(yīng)曲面實驗設(shè)計67-68
• 3.5.2 響應(yīng)曲面實驗結(jié)果68-71
• 3.5.3 實驗因素的交互作用71-74
• 3.5.4 實驗條件優(yōu)化驗證74
• 3.6 本章小結(jié)74-76
• 4 表面活性劑影響礦石表面潤濕性能實驗研究76-106
• 4.1 實驗材料和原理76-80
• 4.1.1 實驗礦石76-77
• 4.1.2 實驗原理77-78
• 4.1.3 實驗儀器及裝置78-79
• 4.1.4 實驗方案79-80
• 4.2 硫酸濃度對礦石潤濕性能的影響80-86
• 4.2.1 溶液鋪展面積隨時間的變化80-82
• 4.2.2 鋪展系數(shù)與硫酸濃度的關(guān)系82-83
• 4.2.3 接觸角與硫酸濃度的關(guān)系83-86
• 4.3 表面活性劑濃度對礦石潤濕性能的影響86-91
• 4.3.1 溶液鋪展面積隨時間的變化86-88
• 4.3.2 鋪展系數(shù)與表面活性劑濃度的關(guān)系88-89
• 4.3.3 接觸角與表面活性劑濃度的關(guān)系89-91
• 4.4 礦石表面潤濕性能隨浸出時間變化91-99
• 4.4.1 礦石表面形貌演化91-96
• 4.4.2 礦石表面粗糙度變化96-98
• 4.4.3 礦石表面潤濕性分析98-99
• 4.5 浸出作用下礦石形貌及潤濕性演化99-104
• 4.5.1 礦石表面元素分布變化99-101
• 4.5.2 浸出過程中礦石表面侵蝕過程101-103
• 4.5.3 浸出過程中礦石形貌變化分析103-104
• 4.6 本章小結(jié)104-106
• 5 表面活性劑強化浸出體系溶液滲流實驗研究106-124
• 5.1 實驗礦石及顆粒結(jié)構(gòu)分析106-109
• 5.2 實驗原理和實驗裝置109-113
• 5.2.1 毛細上升實驗原理109-110
• 5.2.2 柱浸實驗原理110
• 5.2.3 礦柱滲透系數(shù)測量原理110-112
• 5.2.4 實驗裝置112-113
• 5.3 表面活性劑對溶液毛細上升的影響113-118
• 5.3.1 毛細上升實驗方案113
• 5.3.2 毛細上升高度與曲線擬合113-115
• 5.3.3 毛細上升速度分析115-116
• 5.3.4 表面活性劑對毛細吸力的影響116-118
• 5.4 表面活性劑對滲透系數(shù)的影響118-122
• 5.4.1 礦石表面形貌變化118-120
• 5.4.2 溶液表面張力變化120
• 5.4.3 柱浸實驗滲透性分析120-121
• 5.4.4 柱浸實驗浸出率分析121-122
• 5.5 本章小結(jié)122-124
• 6 表面活性劑強化礦石浸出機理研究124-146
• 6.1 表面活性劑改善礦石的潤濕性能124-129
• 6.1.1 表面活性劑在固液界面的吸附124-127
• 6.1.2 吸附作用對礦石潤濕性的影響127-128
• 6.1.3 浸礦體系對吸附作用的影響128-129
• 6.2 表面活性劑促進礦堆內(nèi)固液作用129-131
• 6.2.1 減小固液作用阻力129-130
• 6.2.2 增強毛細滲透作用130-131
• 6.3 表面活性劑增強礦堆內(nèi)溶液滲流131-136
• 6.3.1 防止細顆粒物理堵塞131-134
• 6.3.2 抑制化學產(chǎn)物沉積134-136
• 6.4 表面活性劑提高礦石浸出速率136-144
• 6.4.1 搖瓶實驗浸出反應(yīng)動力學分析136-140
• 6.4.2 柱浸實驗浸出反應(yīng)動力學分析140-144
• 6.4.3 表面活性劑強化擴散作用144
• 6.5 本章小結(jié)144-146
• 7 表面活性劑強化浸出過程數(shù)值模擬146-164
• 7.1 數(shù)值模擬軟件介紹146-147
• 7.2 礦石顆粒內(nèi)部溶液傳質(zhì)模擬147-152
• 7.2.1 基本假設(shè)147-148
• 7.2.2 控制方程148-149
• 7.2.3 模型建立與參數(shù)定義149-150
• 7.2.4 模擬結(jié)果分析150-152
• 7.3 礦石顆粒間溶液滲流模擬152-157
• 7.3.1 基本假設(shè)152
• 7.3.2 控制方程152-153
• 7.3.3 模型建立與參數(shù)定義153-155
• 7.3.4 模擬結(jié)果分析155-157
• 7.4 礦堆浸出過程耦合模擬157-162
• 7.4.1 基本假設(shè)157
• 7.4.2 控制方程157-158
• 7.4.3 模型建立與參數(shù)定義158-159
• 7.4.4 模擬結(jié)果分析159-162
• 7.5 本章小結(jié)162-164
• 8 礦石堆浸的表面活性劑強化浸出技術(shù)164-180
• 8.1 某銅礦堆浸工程簡介164-167
• 8.1.1 地理位置與資源概況164-165
• 8.1.2 堆浸過程存在的問題165-167
• 8.2 表面活性劑應(yīng)用于堆浸的工藝167-173
• 8.2.1 堆浸工藝流程167-169
• 8.2.2 表面活性劑溶液的制備與添加169-171
• 8.2.3 添加表面活性劑的注意事項171-173
• 8.3 表面活性劑對堆浸后續(xù)工藝的影響173-176
• 8.3.1 溶劑萃取-電積法回收銅工藝173-174
• 8.3.2 萃取過程中的相間傳質(zhì)174-175
• 8.3.3 表面活性劑對萃取傳質(zhì)的影響175-176
• 8.4 表面活性劑的生物降解性與環(huán)保176-179
• 8.4.1 表面活性劑的生物降解過程176-177
• 8.4.2 影響表面活性劑生物降解的因素177-178
• 8.4.3 環(huán)境安全性檢測178-179
• 8.5 本章小結(jié)179-180
• 9 結(jié)論180-186
• 9.1 主要結(jié)論180-184
• 9.2 創(chuàng)新點184
• 9.3 研究展望184-186
• 參考文獻186-198
• 作者簡歷及在學研究成果198-204
• 學位論文數(shù)據(jù)集204

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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本文編號：837696