有机硅阳离子捕收剂的合成及其对铝硅酸盐矿物的浮选性能研究

论文摘要

本文以硅烷偶联剂TAS100和MM为原料分别合成了伯胺类有机硅TAS101及仲胺类有机硅QAS550和TAS550三种有机硅阳离子捕收剂,并系统地研究了上述三种捕收剂对一水硬铝石、高岭石、叶蜡石及伊利石四种铝硅酸盐矿物的浮选行为。单矿物浮选实验表明,这三种有机硅捕收剂在pH=4-10时对一水硬铝石、高岭石、叶腊石和伊利石均有较强的捕收能力,其捕收能力顺序为TAS101≈QAS550＞TAS550,其中对于TAS101和QAS550,在浓度为6×10-4mol·L-1时,四种铝硅酸盐矿物的浮选回收率均在85%以上。通过单矿物抑制实验和人工混合矿浮选实验,研究了铝土矿反浮选脱硅的工艺条件。实验表明,可溶性淀粉能有效抑制伯胺类有机硅阳离子捕收剂TAS101对一水硬铝石的捕收,但以仲胺类有机硅QAS550和TAS550为捕收剂时,淀粉对一水硬铝石的抑制则较弱。对不同品位的混合矿,在pH=10,捕收剂TAS101浓度为6×10-4mol·L-1,可溶性淀粉浓度为300mg·L-1,给矿的铝硅比A/S=4.79时,可以获得较好的一水硬铝石与高岭石的分选指标,精矿铝硅比A/S=9.28。因此,通过反浮选可以实现一水硬铝石与高岭石、伊利石和叶腊石的有效分离。以TAS101为捕收剂,淀粉为抑制剂,2#油为起泡剂,无水Na2CO3为pH调整剂,对河南铝土矿进行了反浮选脱硅研究。实验结果表明,当TAS101用量为430g/t,淀粉为2000g/t,无水碳酸钠2.0g,2#油为200g/t时,精矿A/S为10.39,可达到A/S＞8的反浮选脱硅要求。论文通过矿物的Zeta-电位测定和红外光谱分析等手段,探讨了有机硅阳离子捕收剂与铝硅矿物的作用机理。Zeta-电位测定结果表明,一水硬铝石、高岭石、伊利石和叶腊石的零电点分别为6.0、3.5、3.0和2.3。Zeta-电位测定和红外光谱分析表明,有机硅阳离子捕收剂与铝硅矿物的作用可能主要是静电吸附和氢键作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 铝土矿资源与氧化铝生产方法
• 1.1.1 世界铝土矿资源概况
• 1.1.2 氧化铝生产方法
• 1.1.3 我国铝土矿资源特征与氧化铝生产
• 1.2 铝土矿选矿脱硅研究现状
• 1.2.1 化学选矿脱硅
• 1.2.2 生物选矿脱硅
• 1.2.3 物理选矿脱硅
• 1.3 铝土矿反浮选脱硅技术
• 1.3.1 反浮选研究现状
• 1.3.2 反浮选特点
• 1.3.3 反浮选技术关键
• 1.3.4 铝土矿反浮选阳离子捕收剂
• 1.4 硅烷偶联剂的研究进展
• 1.4.1 硅烷偶联剂的发展概况
• 1.4.2 硅烷偶联剂的应用
• 1.4.3 硅烷偶联剂的研究现状
• 1.5 论文选题的意义及内容
• 第二章 试剂、矿样、仪器设备和实验方法
• 2.1 实验试剂
• 2.2 实验矿样
• 2.3 实验仪器名称
• 2.4 浮选实验研究方法
• 2.4.1 浮选实验
• 2.4.2 红外光谱分析
• 2.4.3 Zeta-电位测量
• 2.4.4 XRD分析
• 2.4.5 粒度分析
• 第三章 有机硅系列捕收剂的合成及结构表征
• 3.1 有机硅阳离子捕收剂的合成
• 3.1.1 伯胺类有机硅捕收剂TAS101的合成
• 3.1.2 仲胺类有机硅捕收剂的合成
• 3.2 有机硅捕收剂的结构表征
• 3.2.1 红外光谱分析
• 3.2.2 气相色谱分析
• 3.2.3 核磁共振分析
• 3.2.4 气质联用分析
• 3.2.5 有机硅捕收剂分子结构
• 3.3 小结
• 第四章 有机硅捕收剂对四种铝硅酸盐矿物的浮选性能研究
• 4.1 一水硬铝石的基本浮选行为
• 4.1.1 pH对一水硬铝石浮选行为的影响
• 4.1.2 捕收剂浓度对一水硬铝石浮选行为的影响
• 4.2 叶腊石的基本浮选行为
• 4.2.1 pH对叶腊石浮选行为的影响
• 4.2.2 捕收剂浓度对叶腊石浮选行为的影响
• 4.3 伊利石的基本浮选行为
• 4.3.1 pH对伊利石浮选行为的影响
• 4.3.2 捕收剂浓度对伊利石浮选行为的影响
• 4.4 高岭石的基本浮选行为
• 4.4.1 pH对高岭石浮选行为的影响
• 4.4.2 捕收剂浓度对高岭石浮选行为的影响
• 4.5 四种铝硅酸盐矿物的浮选行为比较
• 4.5.1 pH条件比较
• 4.5.2 捕收剂用量比较
• 4.6 三种捕收剂与原料对高岭石的浮选行为比较
• 4.7 小结
• 第五章 有机硅捕收剂对铝土矿的反浮选分离研究
• 5.1 铝土矿反浮选体系实验条件的优化
• 5.1.1 浮选体系中阳离子捕收剂浓度及pH的选择
• 5.1.2 浮选体系中抑制剂的选择
• 5.1.3 浮选体系中捕收剂的选择
• 5.2 抑制剂对矿物浮选的影响
• 5.2.1 抑制剂对单矿物的浮选实验
• 5.2.2 矿浆pH对淀粉抑制性能的影响
• 5.3 人工混合矿反浮选研究
• 5.4 实际矿石反浮选脱硅研究
• 5.5 小结
• 第六章 有机硅阳离子捕收剂与铝硅矿物作用机理的研究
• 6.1 铝硅酸盐矿物表面电性
• 6.1.1 一水硬铝石表面电性
• 6.1.2 硅酸盐矿物表面电性
• 6.2 捕收剂TAS101在铝土矿表面的吸附
• 6.2.1 TAS101的溶液化学
• 6.2.2 矿物的溶液化学
• 6.2.3 TAS101在铝土矿表面的吸附
• 6.3 铝硅酸盐矿物的ZETA-电位分析
• 6.3.1 矿物在水中的Zeta-电位与pH值的关系
• 6.3.2 与捕收剂作用后矿物表面Zeta-电位的变化
• 6.3.3 与抑制剂作用后矿物表面Zeta-电位的变化
• 6.4 铝硅酸盐矿物和药剂作用的红外光谱分析
• 6.4.1 铝硅酸盐矿物和捕收剂TAS101作用的红外光谱分析
• 6.4.2 铝硅酸盐矿物和淀粉抑制剂作用的红外光谱分析
• 6.5 小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果