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含镁硅酸盐矿物在硫化铜镍矿浮选分离体系中的行为机理研究

作　者: 王虹
导　师: 邓海波
学　校: 中南大学
专　业: 矿物加工工程
关键词: 硫化铜镍矿蛇纹石闪石浮选动电位
分类号: TD952
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

我国已开发利用的镍资源,几乎都是硫化镍矿。我国镍资源储量相对集中,金川镍矿是我国最大的镍矿床,也是世界上目前三个特大型硫化镍矿床之一。硫化铜镍矿常用的分选方法是浮选。金川硫化镍矿石中的镍矿物以镍黄铁矿为主,并含有大量的含镁硅酸盐脉石。长期以来,一直存在着浮选精矿降镁难以达到MgO＜6.5%的难题,影响后继的镍冶炼过程。因此,研究含镁硅酸盐脉石矿物在与硫化铜镍矿分离体系中的浮选行为,具有重要的学术和应用意义。本论文在总结和分析大量国内外相关文献的基础上,以硫化铜镍矿中主要含镁硅酸盐脉石矿物蛇纹石、闪石的纯矿物为研究对象,在充分了解蛇纹石、闪石纯矿物矿物组成的前提下,采用单因素试验方法,系统地研究蛇纹石、闪石在与硫化铜镍矿浮选分离体系中的浮选行为。同时,通过对这两种矿物的晶体结构分析,借助表面电性、红外光谱、吸附量和接触角测量等测试、分析手段,对蛇纹石、闪石在与硫化铜镍矿浮选分离体系中的浮选机理进行研究。单矿物浮选试验结果表明:蛇纹石和闪石均表现出一定的天然可浮性,但闪石的天然可浮性比蛇纹石的好;蛇纹石基本上不与黄药、黑药类捕收剂作用,闪石对这些捕收剂有较弱吸附;对于这两种矿物,混合用药浮选的效果与单用药的效果差别不大;铜离子Cu²⁺对蛇纹石的活化作用不明显,Cu²⁺在强酸和强碱条件下对闪石有较强的活化作用,但矿浆在自然pH=9.3左右时,闪石的浮选受到了一定程度的抑制;六偏磷酸钠、羧甲基纤维素、J622和水玻璃均对这两种矿物浮选有抑制作用,相比较,J622和六偏磷酸钠的抑制作用强,用量低。晶体结构分析表明:蛇纹石属层状硅酸盐矿物,其表面暴露有大量的羧基和Si-O键;闪石属双链状硅酸盐矿物,其表面暴露有大量Si-O键。两种矿物在水溶液中均易于发生水化作用,天然润湿性好,尤其是蛇纹石。矿物表面动电位测试结果表明:试验所用蛇纹石的“零电点”对应的pH=9.3左右;Cu²⁺和各种捕收剂的添加均不同程度地降低了蛇纹石表面的动电位,但变化不是很大;抑制剂的添加在很大程度上降低了蛇纹石表面的动电位;硫化铜镍矿的浮选一般在自然pH值或弱碱性下进行,在这种pH值条件下,各种抑制剂使蛇纹石表面动电位降低的顺序为:六偏磷酸钠（6P）≥羧甲基纤维素（CMC）＞水玻璃≥J622。试验所用闪石的“零电点”对应的pH=4.9左右;Cu²⁺和各种捕收剂的添加均不同程度地降低了闪石表面的动电位;抑制剂的添加在很大程度上降低了闪石表面的动电位:在硫化铜镍矿的浮选条件下,各种抑制剂对蛇纹石表面动电位的降低顺序为:六偏磷酸钠（6P）≥J622＞羧甲基纤维素（CMC）＞水玻璃。吸附量测量结果表明:乙基黄药和丁基黄药在蛇纹石表面基本不吸附,在闪石表面会有少量吸附。闪石接触角测量结果表明:闪石具有天然可润湿性,除了丁基铵黑药的添加可以使闪石的接触角增加外,其它的浮选药剂(包括Cu²⁺)均不同程度地减小了闪石的接触角,但改变的幅度不是很大。红外光谱结果表明:与药剂作用后的红外光谱图中,除了显示了矿物原子基团的特征振动吸收峰外,还出现了药剂基团的某些振动吸收峰,并发生位移,表明各种抑制剂均在蛇纹石和闪石表面发生了不同程度的物理化学吸附,只是在两种矿物表面上发生的化学反应不尽相同。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
第一章文献综述  12-30
  1.1 硫化铜镍矿床的矿石特性  12-13
  1.2 主要硫化铜镍矿的矿物学特性  13-17
    1.2.1 镍黄铁矿  13-14
    1.2.2 黄铜矿  14
    1.2.3 硅酸盐矿物  14-17
  1.3 硫化铜镍矿的浮选性质  17-18
  1.4 硫化铜镍矿物浮选的关键问题  18-29
    1.4.1 蛇纹石对硫化铜镍矿物浮选的影响  18-19
    1.4.2 影响机理的研究  19-21
    1.4.3 降低硫化铜镍矿浮选精矿氧化镁含量的途径  21-27
    1.4.4 电化学浮选的研究  27-29
  1.5 论文研究内容、目的和意义  29-30
第二章试样、药剂、仪器及试验方法  30-37
  2.1 试验矿样及制备  30-31
    2.1.1 纯矿物样品采取与制备  30
    2.1.2 样品成分  30-31
  2.2 试剂与仪器  31-33
    2.2.1 试剂  31-32
    2.2.2 仪器设备  32-33
  2.3 试验方法  33-37
    2.3.1 X射线衍射分析  33
    2.3.2 浮选实验  33-34
    2.3.3 动电位测试  34
    2.3.4 接触角的测量  34-35
    2.3.5 红外光谱测定  35-36
    2.3.6 吸附量测定  36-37
第三章单矿物浮选试验研究  37-55
  3.1 硫化铜镍矿浮选分离体系中常用的浮选药剂  37-40
    3.1.1 硫化铜镍矿捕收剂  37-39
    3.1.2 混合用药  39
    3.1.3 硫化铜镍矿抑制剂  39-40
  3.2 蛇纹石的浮选试验  40-46
    3.2.1 自然pH值下起泡剂松油醇(2~#油)用量试验  40
    3.2.2 单捕收剂用量试验  40-41
    3.2.3 混合捕收剂配比试验  41-42
    3.2.4 混合捕收剂下抑制剂用量试验  42-43
    3.2.5 浮选药剂添加顺序的试验  43-44
    3.2.6 Cu~(2+)活化作用的试验  44-45
    3.2.7 不同pH值下的浮选试验  45-46
  3.3 闪石的浮选试验  46-53
    3.3.1 自然pH值下起泡剂松油醇(2~#油)用量试验  46-47
    3.3.2 浮选时间试验  47
    3.3.3 Cu~(2+)活化作用试验  47-48
    3.3.4 单捕收剂用量试验  48-49
    3.3.5 混合捕收剂配比试验  49-50
    3.3.6 不同pH值下的浮选试验  50-51
    3.3.7 混合捕收剂下抑制剂用量试验  51-52
    3.3.8 浮选药剂添加顺序的试验  52-53
  3.4 本章小结  53-55
第四章蛇纹石与闪石的晶体结构和表面特性  55-60
  4.1 蛇纹石的晶体结构与表面特性  55-57
  4.2 闪石的晶体结构与表面特性  57-59
    4.2.1 透闪石的晶体结构与表面特性  57-58
    4.2.2 角闪石的晶体结构与表面特性  58-59
  4.3 本章小结  59-60
第五章蛇纹石与闪石的浮选机理研究  60-84
  5.1 动电位的测量  60-71
    5.1.1 蛇纹石的动电位测量  60-66
    5.1.2 闪石的动电位测量  66-71
  5.2 吸附量的测定  71-73
    5.2.1 蛇纹石吸附量的测定  71
    5.2.2 闪石吸附量的测定  71-73
  5.3 闪石接触角的测量  73-78
    5.3.1 pH值的影响  74-75
    5.3.2 单捕收剂用量对接触角的影响  75-76
    5.3.3 混合捕收剂用量对接触角的影响  76
    5.3.4 抑制剂用量对接触角的影响  76-77
    5.3.5 Cu~(2+)浓度对接触角的影响  77-78
  5.4 蛇纹石和闪石的红外光谱分析  78-82
  5.5 本章小结  82-84
第六章结论  84-86
参考文献  86-91
致谢  91-92
攻读学位期间主要的研究成果  92

含镁硅酸盐矿物在硫化铜镍矿浮选分离体系中的行为机理研究

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