褐铁矿与脉石矿物浮选分离试验及机理研究

论文摘要

本论文以褐铁矿与方解石、石英及高岭石的浮选分离方案的选定为主线,通过单矿物及人工混合矿物浮选分离试验,系统考察了捕收剂、起泡剂、抑制剂、难免离子等对矿物浮选行为的影响,确定了不同类型人工混合矿的浮选分离方案。最后借助矿物晶体结构分析、浮选溶液化学分析、动电位测定、红外光谱分析等手段,分析了有关药剂与矿物的作用机理。单矿物浮选试验结果表明：油酸钠、十二烷基磺酸钠、苯甲羟肟酸及水杨羟肟酸可能成为褐铁矿与其它三种脉石矿物分离的有效捕收剂。油酸钠浮选体系中,在适当的矿浆pH范围内,六偏磷酸钠和红根栲胶对方解石具有很好的抑制作用,而对褐铁矿、石英和高岭石的可浮性影响较小；焦磷酸钠对褐铁矿具有较好的抑制作用,而对方解石、石英和高岭石的可浮性影响较小。钙离子强烈抑制褐铁矿,在强碱条件下（pH=12左右）强烈活化石英；铁离子强烈活化石英,对于被Fe3+活化的石英,六偏磷酸钠具有去活化作用。在单矿物浮选试验的基础上,选定油酸钠和苯甲羟肟酸为捕收剂,六偏磷酸钠和焦磷酸钠为抑制剂,根据不同混合矿类型最终确定了相应的浮选分离方案（正、反浮选）。试验结果表明,油酸钠浮选体系中,褐铁矿-方解石型采用反浮选,精矿TFe含量由原矿的28.45%提高到49.5%,TFe回收率达到91%以上；褐铁矿-石英型采用正浮选,精矿TFe含量由原矿的28.64%提高到52%以上,TFe回收率达到90%以上；褐铁矿-高岭石型采用正浮选,精矿TFe含量由原矿的29.65%提高到45%左右,TFe回收率达到90%以上；褐铁矿-石英-高岭石型采用正浮选,精矿TFe含量由原矿的23.05%提高到43%左右时,TFe回收率达到86.5%左右。苯甲羟肟酸浮选体系中,虽然精矿产品TFe含量能达到47%-49%,但TFe回收率普遍较低（<70%）,分离效果不尽如人意。溶液化学分析显示,当油酸钠总浓度为3×10-4 mol/L（90mg/L）时,形成离子-分子缔合物浓度的最大值在pH=8.55附近；动电位测定表明Fe3+和六偏磷酸钠（SHP）对褐铁矿、石英及高岭石表面电位影响均非常大,但对矿物表面电位的变化只对石英可浮性造成影响。红外光谱检测显示：油酸钠在褐铁矿表面的吸附主要为化学吸附,在石英表面存在氢键作用,在高岭石表面主要有氢键作用及化学作用；钙离子强烈抑制褐铁矿的原因可能是加入的Ca2+消耗了部分Ol-,使得吸附在褐铁矿表面的油酸根减少,褐铁矿回收率下降。铁离子对石英的影响可能是生成的Fe（OH）3在其表面的吸附使其表面电位变号,促进了油酸根在石英表面的吸附。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 国内外铁矿资源分布及特点
• 1.2 我国褐铁矿资源情况及特点
• 1.3 褐铁矿产出类型及地质成因
• 1.3.1 风化淋滤型铁矿床
• 1.3.2 接触交代-热液铁矿床
• 1.3.3 沉积型铁矿床
• 1.3.4 受变质沉积铁矿床
• 1.4 褐铁矿选矿工艺研究现状与分析
• 1.4.1 单一选别流程
• 1.4.1.1 重选
• 1.4.1.2 磁选
• 1.4.1.3 浮选（正、反浮选）
• 1.4.2 联合选别流程
• 1.4.2.1 选择性絮凝浮选
• 1.4.2.2 絮凝-强磁选
• 1.4.2.3 强磁-浮选
• 1.4.2.4 还原焙烧-磁选
• 1.4.2.5 还原焙烧-磁选-浸出
• 1.4.2.6 还原焙烧-弱磁选-反浮选
• 1.4.2.7 钠化焙烧-浸出-浮选
• 1.5 褐铁矿浮选药剂研究现状
• 1.5.1 捕收剂研究现状
• 1.5.2 调整剂研究现状
• 1.6 本论文研究思路、内容、目标及意义
• 1.6.1 本论文研究意义
• 1.6.2 本论文研究思路
• 1.6.3 本论文研究内容及目标
• 第二章 试样、药剂、仪器及试验方法
• 2.1 纯矿物制备
• 2.1.1 褐铁矿纯矿物制备方法
• 2.1.2 其它三种脉石制备方法
• 2.2 试验药剂与仪器设备
• 2.2.1 药剂种类及来源
• 2.2.2 试验设备及仪器
• 2.3 试验研究方法
• 2.3.1 单矿物浮选试验
• 2.3.2 人工混合矿浮选试验
• 2.3.3 矿物表面钙离子吸附量测定
• 2.3.4 矿物表面动电位测定
• 2.3.5 红外光谱分析
• 第三章 褐铁矿与方解石、石英及高岭石的浮选行为研究
• 3.1 阴离子捕收剂对矿物可浮性的影响
• 3.1.1 不同捕收剂作用下pH值对矿物可浮性的影响
• 3.1.2 捕收剂用量对矿物可浮性的影响
• 3.1.3 组合用药对矿物可浮性的影响
• 3.1.3.1 煤油与油酸钠的组合对矿物可浮性的影响
• 3.1.3.2 苯甲羟肟酸与油酸钠的组合对矿物可浮性的影响
• 3.2 苯甲羟肟酸体系中起泡剂种类及其用量试验
• 3.2.1 以松醇油为起泡剂试验
• 3.2.2 以MIBC和丁基醚醇为起泡剂试验
• 3.3 油酸钠体系中抑制剂对矿物可浮性的影响
• 3.3.1 不同抑制剂作用下pH值对矿物可浮性的影响
• 3.3.1.1 无机抑制剂作用下pH值对矿物可浮性的影响
• 3.3.1.2 有机抑制剂作用下pH值对矿物可浮性的影响
• 3.3.2 抑制剂用量对矿物可浮性的影响
• 3.4 浮选体系中难免离子的影响试验
• 2+对矿物可浮性的影响'>3.4.1 Ca²⁺对矿物可浮性的影响
• 3+对矿物可浮性的影响'>3.4.2 Fe³⁺对矿物可浮性的影响
• 3.5 浮选体系中难免离子存在情况下抑制剂对矿物可浮性的影响
• 3.6 本章小结
• 第四章 褐铁矿与三种脉石矿物浮选分离试验研究
• 4.1 油酸钠浮选体系中二元混合矿的浮选分离试验
• 4.1.1 不加调整剂时二元混合矿浮选分离试验
• 4.1.1.1 褐铁矿-方解石型
• 4.1.1.2 褐铁矿-石英型
• 4.1.1.3 褐铁矿-高岭石型
• 4.1.2 加调整剂后二元混合矿浮选分离试验
• 4.1.2.1 褐铁矿-方解石型
• 4.1.2.2 褐铁矿-石英型
• 4.1.2.3 褐铁矿-高岭石型
• 4.2 油酸钠浮选体系中三元混合矿的浮选分离试验
• 4.2.1 不加调整剂时三元混合矿浮选分离试验
• 4.2.2 加调整剂后三元混合矿浮选分离试验
• 4.3 苯甲羟肟酸浮选体系中二元混合矿的浮选分离试验
• 4.3.1 褐铁矿-石英型
• 4.3.2 褐铁矿-高岭石型
• 4.4 本章小结
• 第五章 药剂与矿物表面作用及离子影响机理研究
• 5.1 褐铁矿及三种脉石矿物的晶体结构及表面性质
• 5.1.1 矿物的晶体结构与表面性质
• 5.1.2 矿物表面荷电机理
• 5.2 药剂溶液化学分析
• 5.2.1 油酸钠的溶液化学分析
• 5.2.2 铁离子和钙离子的溶液化学分析
• 5.3 矿物与药剂作用后的表面动电位测定
• 5.3.1 蒸馏水体系中矿物表面电位
• 5.3.2 加入离子及调整剂后矿物表面电位
• 5.3.2.1 褐铁矿与药剂作用后的表面电位分析
• 5.3.2.2 石英与药剂作用后的表面电位分析
• 5.3.2.3 高岭石与药剂作用后的表面电位分析
• 5.4 矿物与药剂作用后的红外光谱分析
• 5.4.1 褐铁矿与药剂作用后的红外光谱分析
• 5.4.2 石英与药剂作用后的红外光谱分析
• 5.4.3 高岭石与药剂作用后的红外光谱分析
• 5.5 钙离子的影响机理
• 5.5.1 钙离子对褐铁矿和方解石的影响机理
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果及奖励