油酸钠浮选锆石的界面化学调控机制及应用

作     者：吴云霞 

作者单位：中南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高志勇;何建勇

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：锆石 油酸钠 浮选 界面化学 调控 岩矿 

摘      要：锆石是提取锆和铪的主要矿物,也是关键核能金属铀的重要来源。自然界中锆石主要有海滨砂中的砂矿锆石和赋存在花岗岩中的岩矿锆石。锆石主要利用重选法回收,但随着易选砂矿开采殆尽,以岩矿为代表的细粒锆石的分离提取成为研究重点。浮选是处理此类细粒锆石的一种极具前景的分选方法。已有研究表明,岩矿锆石与砂矿锆石在浮选行为上有较大差异,导致氧化矿捕收剂如油酸钠难以实现岩矿锆石高效回收,目前对这一现象背后的物理化学原理还缺乏认识,导致岩矿型锆石至今未能经济化利用。本论文针对性地研究了砂矿和岩矿锆石表面性质差异,通过不同预处理方法调控了岩矿锆石表面性质,强化了岩矿锆石浮选,揭示了油酸钠在锆-水溶液界面上的吸附机理,并探究了内蒙古801矿含铀岩矿锆石的综合提取方案,为强化油酸类捕收剂浮选锆石提供理论与技术支撑。本论文的创新点和主要结论如下:1.砂矿锆石和岩矿锆石表面性质差异的成因可归结到颗粒形貌和表面污染上。显微镜、扫描电镜试验结果显示,砂矿锆石为棱柱状颗粒,岩矿锆石为扁平角状颗粒。浮选试验进一步说明,棱柱状的砂矿锆石颗粒比扁平角状的岩矿颗粒浮选速率快。扫描电镜+能谱试验和X射线光电子能谱测试结果表明,岩矿锆石表面有铝硅酸盐、石英和铁矿物等细泥污染物黏附,导致其表面荷电性低于砂矿锆石,且其浮选效果差于砂矿锆石。适当的预处理手段可去除锆石表面污染物,使锆石暴露出新鲜表面,利于捕收剂的吸附。*** OL在锆石表面既存在化学吸附也存在物理吸附。在矿浆p H值为8时,Na OL主要以油酸阴离子形式和离子-分子缔合物为主,药剂-表面的化学吸附作用本质为离子键,物理吸附为氢键和疏水缔合作用导致。3.纯矿物浮选试验结果表明预处理可有效去除表面污染物,提升表面活性。在矿浆p H值为8时,使用1×10 mol/L Na OL浮选岩矿锆石,预处理后岩矿锆石的浮选效果排序为酸浸氧化超声。油酸钠浮选锆石易受溶液难免离子等影响,在一定硬度的水环境下难以直接浮选锆石。通过添加乙二胺四乙酸二钠EDTA可降低水硬度,提升浮选效果。4.混合矿(模拟实际矿)浮选试验表明,在p H值为8的自来水介质中使用5×10 mol/L六偏磷酸钠(Na PO)、1×10 mol/L乙二胺四乙酸二钠(EDTA)、1×10 mol/L Na OL和1×10 mol/L仲辛醇(CHO)可有效回收锆石,浮选指标优于自来水中仅使用Na OL作为浮选药剂时的效果,精矿中Zr O回收率提高了41%,品位提高了8%。超声、酸浸、氧化等预处理方式是通过表面性质调控强化锆石浮选,添加EDTA和仲辛醇是通过调控矿浆溶液化学条件强化锆石浮选。5.应用油酸类捕收剂强化岩矿锆石实际矿浮选。内蒙古801矿中锆石与石英呈包裹或连生的关系分布,嵌布粒度细,且含有铝硅酸盐和铁矿物等脉石矿物。801矿经强磁分选后的非磁性产物静置脱泥除铁作为浮选入料。浮选入料Zr O品位1.83%,在矿浆p H值为8,抑制剂六偏磷酸钠(Na PO)用量75 g/t,软水剂EDTA用量100 g/t,捕收剂CSU-2用量1200 g/t,辅助捕收剂仲辛醇用量80 g/t的条件下,通过“一粗一扫四精的开路浮选试验,可得到Zr O回收率39.07%,品位36.24%的锆精矿。开路试验中尾矿的Zr O品位为0.34%,回收率12.47%。图35幅,表15个,参考文献136篇