本文關(guān)鍵詞：氧化鋅礦礦漿中離子存在行為及吸附機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋅礦是我國(guó)重要的戰(zhàn)略性有色金屬資源,氧化鋅礦是主要的鋅礦石之一。我國(guó)氧化鋅礦資源豐富,但大量的氧化礦因其品位低、性質(zhì)極其復(fù)雜,一直得不到有效地處理和利用,長(zhǎng)期堆存或廢棄,不僅浪費(fèi)資源,而且占據(jù)土地、污染環(huán)境。近年來,隨著資源的不斷開發(fā),易處理的硫化鋅礦資源越來越少,低品位難處理氧化鋅礦的選礦已成為學(xué)科研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。在氧化礦石選別時(shí),浮選礦漿溶液中會(huì)出現(xiàn)多種難免離子,這些離子與礦物表面作用后會(huì)改變礦物表面物理化學(xué)特性,從而影響浮選行為,這一點(diǎn)已被業(yè)界廣泛認(rèn)識(shí)。但是,大家對(duì)這些難免離子的來源、最終走向、在礦物表面的吸附機(jī)理以及對(duì)礦物表面性質(zhì)的影響還不是很清楚,體系建立不完善,科學(xué)性不強(qiáng),對(duì)氧化鋅礦浮選基礎(chǔ)理論的研究涉及很少。為此,論文以蘭坪氧化鋅礦礦石為研究對(duì)象,以原礦工藝礦物學(xué)研究為基礎(chǔ),利用現(xiàn)代分析檢測(cè)技術(shù)手段,深入研究浮選礦漿體系中離子的存在行為,包括研究離子的來源、存在的種類、數(shù)量、形式和走向；計(jì)算各礦物在溶液中的溶解度以及對(duì)溶液中各離子濃度的貢獻(xiàn)大��；并利用表面絡(luò)合理論探討離子與礦物表面配位模式和作用機(jī)理；研究混合離子溶液及Pb2+、Zn2+、Fe3+、Ca2+、Mg2+五種單金屬離子對(duì)礦物可浮性、表面電性、硫化作用的影響等。對(duì)豐富氧化鋅礦浮選理論有重要的意義。原礦磨礦礦漿溶液離子檢測(cè)試驗(yàn)表明,溶液中存在大量的離子,以K+、Na、 Al3+、Pb2+、Zn2+、Fe3+、Ca2+、Mg2+、SO42-為主。溶液離子的來源大部分為組成礦物的本身離子,溶解初始階段的主要來源為礦石中的易溶性礦物,隨著時(shí)間的推移,部分離子來源于難溶礦物的溶解。溶解產(chǎn)生的離子大部分會(huì)被礦物重新吸附,剩余部分以沉淀物和離子形式存在。被吸附離子在各礦物表面的分配比例與該礦物在原礦中所占比例相當(dāng)。該氧化鋅礦中石英、方解石、高嶺石是主要的吸附礦物,其次為絹云母和菱鋅礦。從礦物吸附離子的能力來看,高嶺石和絹云母的吸附能力最強(qiáng),其次為方解石,同時(shí),礦物對(duì)自身組成元素離子的吸附能力普遍較弱。XPS分析表明,礦物對(duì)離子有吸附作用,這種吸附使得礦物表面元素組成和含量都發(fā)生變化,同時(shí)引起礦物表面化學(xué)環(huán)境的改變。金屬離子在碳酸鹽礦物表面的吸附主要是與碳酸根發(fā)生化學(xué)作用,方解石表面還存在著金屬離子與鈣離子的交換反應(yīng)。金屬離子在石英和異極礦表面的吸附主要是離子與礦物表面羥基的絡(luò)合反應(yīng)。量子化學(xué)計(jì)算表明,方解石和菱鋅礦中Ca-O鍵和Zn-O鍵離子性較強(qiáng),C-O鍵共價(jià)鍵較強(qiáng),表面存在=CO3-、=Ca+、=Zn+、=CO3H、=ZnOH和=CaOH表面位；石英和異極礦中Si-O鍵偏共價(jià)鍵,Zn-O鍵偏離子鍵,只有含羥基化的表面位=SOH。表面絡(luò)合理論研究表明,方解石表面的吸附形式為離子交換與表面配位并存,異極礦、石英和方解石以表面配位吸附形式為主,并根據(jù)吸附數(shù)據(jù)分析得到離子與礦物的作用形式和吸附形態(tài)。同時(shí),研究還得到四種礦物對(duì)離子的吸附極易受到溶液pH值的影響,pH達(dá)到一定值后部分離子在礦物表面會(huì)出現(xiàn)解吸現(xiàn)象。在以十八伯胺作為捕收劑時(shí),混合離子對(duì)礦物的可浮性有很強(qiáng)的抑制作用,且對(duì)目的礦物的抑制作用較脈石礦物強(qiáng)。五種單金屬離子對(duì)菱鋅礦均產(chǎn)生抑制作用；Ca2+、Mg2+低濃度時(shí)能夠活化異極礦,高濃度時(shí)異極礦受到抑制,Fe3+會(huì)抑制異極礦的上浮,Pb2+對(duì)異極礦具有一定的活化作用,Zn2+對(duì)異極礦的浮選作用不明顯；低濃度的Pb2+、Fe3+、Ca2+對(duì)石英有活化作用,高濃度時(shí)會(huì)抑制石英的上浮,Mg2+、Zn2+對(duì)石英具有顯著的抑制作用；低濃度的鎂離子會(huì)活化方解石,濃度較高時(shí)方解石受到顯著的抑制作用,Fe3+對(duì)方解石具有顯著的抑制作用,Zn2+、Pb2+對(duì)方解石有活化作用,Ca2+對(duì)方解石浮選影響很小。礦物與混合離子作用后,菱鋅礦表面電位變低,其它三種礦物的表面電位均有所增加。除方解石外,單金屬離子隨著離子濃度的增加,都會(huì)造成礦物表面電位升高。除鈣離子外,其它金屬離子對(duì)應(yīng)氫氧化物沉淀在礦物表面的生成,會(huì)造成礦物表面出現(xiàn)三個(gè)零電點(diǎn)pH值點(diǎn)。與混合離子作用后,各礦物對(duì)硫離子的吸附能力都有增加,尤其是石英和方解石,菱鋅礦和異極礦增加量相對(duì)較小。Ca2+、Mg2+對(duì)菱鋅礦和異極礦吸附硫離子略有減少,對(duì)方解石和石英略有增加；Pb2+、Zn2+、Fe3+都能夠增加四種礦物對(duì)硫離子的吸附量,進(jìn)而造成目的礦物和脈石礦物的表面性質(zhì)差異性降低,增加浮選分離難度；鈣、鎂離子的這種作用效果不明顯。論文的研究結(jié)果初步建立了氧化鋅礦浮選礦漿溶液離子存在行為體系,發(fā)展和完善了氧化鋅礦浮選理論,對(duì)深刻理解礦漿離子在浮選中的行為有十分重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：氧化鋅礦 礦漿溶液離子 吸附 表面絡(luò)合理論
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD952
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 第一章 文獻(xiàn)綜述15-33
• 1.1 鋅資源概述15-18
• 1.1.1 鋅的用途15
• 1.1.2 世界鋅的資源分布15-16
• 1.1.3 我國(guó)鋅資源概況16-17
• 1.1.4 主要氧化鋅礦物及性質(zhì)17-18
• 1.2 氧化鋅礦選礦研究現(xiàn)狀18-23
• 1.2.1 氧化鋅礦浮選工藝研究18-20
• 1.2.2 氧化鋅礦浮選藥劑和理論研究現(xiàn)狀20-23
• 1.3 礦漿溶液離子對(duì)浮選的影響研究現(xiàn)狀23-25
• 1.4 固-液界面的電荷及表面配位模型25-31
• 1.4.1 固-液界面吸附研究現(xiàn)狀25-28
• 1.4.2 表面官能團(tuán)28-30
• 1.4.3 固-液界面電荷30
• 1.4.4 離子交換反應(yīng)30
• 1.4.5 吸附與沉淀30-31
• 1.4.6 影響固-液界面吸附行為的因素31
• 1.5 課題研究?jī)?nèi)容及意義31-33
• 第二章 試驗(yàn)原料及方法33-39
• 2.1 試驗(yàn)原料與設(shè)備33-37
• 2.1.1 實(shí)際礦石33-34
• 2.1.2 純礦物制備34-35
• 2.1.3 試驗(yàn)藥劑35-36
• 2.1.4 試驗(yàn)設(shè)備36-37
• 2.2 分析儀器與方法37-39
• 2.2.1 Zeta電位測(cè)定37
• 2.2.2 XPS能譜測(cè)定37
• 2.2.3 物料比表面積測(cè)定37
• 2.2.4 X射線衍射分析37
• 2.2.5 掃描電鏡分析37-38
• 2.2.6 ICP-AES/MS及IC分析38
• 2.2.7 量子化學(xué)計(jì)算38
• 2.2.8 離子化學(xué)形態(tài)分析38-39
• 第三章 礦漿中離子來源和走向研究39-53
• 3.1 原礦礦漿主要離子種類測(cè)定39-40
• 3.2 礦漿離子來源及影響離子濃度因素研究40-42
• 3.3 純礦物溶解度測(cè)定42-45
• 3.4 溶液中離子的走向分配研究45-48
• 3.5 離子在溶液中的化學(xué)形態(tài)分析48-52
• 3.6 本章小結(jié)52-53
• 第四章 離子與礦物表面作用機(jī)理研究53-101
• 4.1 礦物電子結(jié)構(gòu)計(jì)算53-57
• 4.1.1 方解石和菱鋅礦電子結(jié)構(gòu)53-55
• 4.1.2 石英和異極礦電子結(jié)構(gòu)55-57
• 4.2 礦物吸附離子前后表面形貌分析57-60
• 4.3 礦物吸附離子前后X射線衍射分析60-63
• 4.4 離子吸附前后礦物表面XPS分析63-76
• 4.4.1 方解石表面XPS分析63-67
• 4.4.2 石英表面XPS分析67-70
• 4.4.3 異極礦表面XPS分析70-73
• 4.4.4 菱鋅礦表面XPS分析73-76
• 4.5 離子在礦物表面反應(yīng)模式和吸附機(jī)理76-95
• 4.5.1 方解石表面離子作用機(jī)理分析78-83
• 4.5.2 菱鋅礦表面離子作用機(jī)理分析83-87
• 4.5.3 石英表面離子作用機(jī)理分析87-92
• 4.5.4 異極礦表面離子作用機(jī)理分析92-95
• 4.6 PH對(duì)礦物吸附離子的影響95-98
• 4.7 本章小結(jié)98-101
• 第五章 離子對(duì)礦物可浮性影響研究101-111
• 5.1 混合溶液離子對(duì)礦物可浮性的影響102
• 5.2 單金屬離子對(duì)菱鋅礦可浮性影響研究102-104
• 5.3 單金屬離子對(duì)異極礦可浮性影響研究104-106
• 5.4 單金屬離子對(duì)石英可浮性影響研究106-107
• 5.5 單金屬離子對(duì)方解石可浮性影響研究107-109
• 5.6 本章小結(jié)109-111
• 第六章 離子對(duì)礦物表面電位影響研究111-124
• 6.1 混合溶液離子對(duì)礦物表面電位影響研究111-112
• 6.2 單金屬離子對(duì)菱鋅礦表面電位影響研究112-115
• 6.3 單金屬離子對(duì)方解石表面電位影響研究115-118
• 6.4 單金屬離子對(duì)異極礦表面電位影響研究118-120
• 6.5 單金屬離子對(duì)石英表面電位影響研究120-123
• 6.6 本章小結(jié)123-124
• 第七章 離子對(duì)礦物吸附S~(2-)的影響研究124-129
• 7.1 混合溶液離子對(duì)礦物吸附S~(2-)的影響124-125
• 7.2 單金屬離子對(duì)礦物吸附S~(2-)的影響125-127
• 7.2.1 單金屬離子對(duì)菱鋅礦吸附S~(2-)的影響125
• 7.2.2 單金屬離子對(duì)方解石吸附S~(2-)影響125-127
• 7.2.3 單金屬離子對(duì)異極礦吸附S~(2-)的影響127
• 7.2.4 單金屬離子對(duì)石英吸附S~(2-)的影響127
• 7.3 本章小結(jié)127-129
• 第八章 主要結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn)129-132
• 8.1 論文主要結(jié)論129-131
• 8.2 論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)131-132
• 致謝132-133
• 參考文獻(xiàn)133-143
• 附錄A 攻讀博士期間發(fā)表論文及專利143-145
• 附錄B 攻讀博士期間參與的項(xiàng)目145-146
• 附錄C 攻讀博士期間獲得的獎(jiǎng)勵(lì)與榮譽(yù)146

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 吳大清,刁桂儀,彭金蓮;礦物對(duì)金屬離子的競(jìng)爭(zhēng)吸附實(shí)驗(yàn)研究[J];地球化學(xué);1997年06期

2 梁冬云;張志雄;許志華;;白鉛礦、菱鋅礦晶體化學(xué)性質(zhì)與硫化行為[J];廣東有色金屬學(xué)報(bào);1992年02期

3 朱立軍;貴州巖溶地區(qū)紅土中方解石表面化學(xué)的X射線光電子譜（XPS）研究[J];貴州工學(xué)院學(xué)報(bào);1996年02期

4 王建龍;陳燦;;生物吸附法去除重金屬離子的研究進(jìn)展[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2010年04期

5 俞瑞;電化學(xué)處理在選礦工藝中的應(yīng)用[J];國(guó)外金屬礦選礦;1996年10期

6 劉榮榮,文書明;氧化鋅礦浮選現(xiàn)狀與前景[J];國(guó)外金屬礦選礦;2002年07期

7 S·H·霍謝尼;李長(zhǎng)根;崔洪山;;用陽(yáng)離子和陰離子混合捕收劑浮選菱鋅礦的物理化學(xué)研究[J];國(guó)外金屬礦選礦;2007年10期

8 賈木欣,孫傳堯;幾種硅酸鹽礦物晶體化學(xué)與浮選表面特性研究[J];礦產(chǎn)保護(hù)與利用;2001年05期

9 曾令熙;張志成;黃亞琴;;金頂氧化鋅礦工藝礦物學(xué)特征及對(duì)工藝?yán)玫挠绊慬J];礦產(chǎn)綜合利用;2009年04期

10 童雄;何劍;饒峰;劉四清;周慶華;;云南都龍高鐵閃鋅礦的活化試驗(yàn)研究[J];礦冶工程;2006年04期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 宋振國(guó);磨礦過程物理化學(xué)因素對(duì)幾種碳酸鹽礦物浮選的影響[D];東北大學(xué);2009年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 葉家筍;菱鋅礦與褐鐵礦浮選分離的研究[D];中南大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：氧化鋅礦礦漿中離子存在行為及吸附機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：327311