氟碳铈矿浮选体系颗粒间交互影响机制及调控研究

作     者：周欢 

作者单位：西南科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：徐龙华;曾小波

授予年度：2023年

学科分类：081902[工学-矿物加工工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

主      题：氟碳铈矿 微细粒萤石 交互影响 异相凝聚 E-DLVO理论 

摘      要：氟碳铈矿型稀土矿具有“贫、细、杂特点,稀土矿在破碎、磨矿过程中也会产生大量的微细粒脉石矿物,在浮选过程中它们易进入泡沫相与氟碳铈矿颗粒发生机械夹带、消耗大量浮选药剂、产生溶解离子与氟碳铈矿反应等,均会严重影响氟碳铈矿的浮选回收效果。针对上述问题,本文探究了各粒级脉石矿物(萤石、重晶石和方解石)对氟碳铈矿浮选效果的影响,并从各粒级脉石矿物与氟碳铈矿颗粒间凝聚分散程度、浮选药剂消耗量、溶解离子浓度、颗粒间相互作用力四个角度,揭示了细粒级脉石矿物与氟碳铈矿的交互影响机理。针对与氟碳铈矿交互影响程度最强的细粒级脉石矿物(-22μm萤石)提出了以六偏磷酸钠为分散剂的调控方法,实现了氟碳铈矿品位和回收率上升。上述研究为我国解决微细粒氟碳铈矿浮选难题提供理论指导,具有实际运用价值。论文主要研究结果如下:1、随着矿物粒径减小,颗粒间同相凝聚现象加剧,脉石矿物与氟碳铈矿间异相凝聚现象也显著增强。其中-22μm方解石与氟碳铈矿异相凝聚现象最为严重,其次为-37+22μm的萤石和重晶石。不同粒级脉石矿物与氟碳铈矿人工浮选试验表明,-22μm萤石对浮选影响最大,其次为-22μm重晶石,而方解石的影响不明显。2、脉石矿物溶解离子对氟碳铈矿可浮性具有显著影响。其中细粒级萤石溶解离子对氟碳铈矿浮选效果影响最大,2g细粒级萤石在水中的F溶解浓度为79 mg/L,浮选时F大量吸附到氟碳铈矿表面,阻碍其与浮选药剂反应。此外,脉石矿物对捕收剂Na OL的吸附均较强,吸附量最大的是-22μm方解石,其次是-22μm萤石、-37+22μm重晶石。通过E-DLVO理论计算发现,氟碳铈矿与萤石颗粒间范德华作用势能V、静电势能V、水化势能V均强于重晶石和方解石,通过三种作用力之和得到氟碳铈矿与萤石颗粒间总势能V,其值达到-62.5×10J,远高于重晶石和方解石颗粒间总势能。3、采用SHMP作为分散剂,油酸钠作为捕收剂,调控细粒级萤石与氟碳铈矿浮选体系,研究发现SHMP用量为2.5×10M,可实现氟碳铈矿与细粒级萤石的选择性浮选。SHMP选择性吸附在萤石表面,形成亲水膜阻碍Na OL与萤石发生进一步反应。Zeta电位和ATR-FTIR测试分析,说明了SHMP能选择性吸附到萤石表面并改变其表面电位,主要通过HPO和HPO与萤石表面的Ca发生化学反应,生成稳定络合物Ca HPO和Ca(HPO)。E-DLVO理论计算结果表明,SHMP添加后颗粒间静电势能V降低了近10倍,水化势能V由负值变为正值,达到178×10J,颗粒间具有强烈的水化排斥力,总势能V由负值变为正值,颗粒间相互作用力由吸引力变为排斥力。