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浮选药剂在赤铁矿和石英表面吸附特性量化解析及浮选行为预测

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浮选药剂在赤铁矿和石英表面吸附特性量化解析及浮选行为预测

作者：付心壮中南大学

学位级别：硕士

随着我国科学技术水平的快速发展,智能化技术逐渐广泛应用于选矿领域,矿物-药剂吸附特性研究及与浮选行为预测对智能选矿的发展有重大意义。在浮选中,关于矿物与药剂吸附作用的研究理论方法,大多侧重于药剂吸附和浮选机理的定性表达,且... 详细信息

随着我国科学技术水平的快速发展,智能化技术逐渐广泛应用于选矿领域,矿物-药剂吸附特性研究及与浮选行为预测对智能选矿的发展有重大意义。在浮选中,关于矿物与药剂吸附作用的研究理论方法,大多侧重于药剂吸附和浮选机理的定性表达,且传统的研究理论大多是从固液界面离子间的溶液化学平衡揭示界面反应的宏观机理和过程,导致无法准确解析界面间反应的微观过程,缺乏量化解析的理论和方法。本文以赤铁矿和石英为研究对象,引入表面络合模型(SCM)理论工具,构建矿物/浮选药剂吸附平衡模型(简称:吸附平衡模型),量化解析赤铁矿和石英矿物表面羟基化及浮选药剂吸附反应平衡常数,揭示矿物与药剂吸附反应微观机制,预测浮选药剂在矿物表面的吸附密度,以及各单一矿、人工混合矿和实际矿的浮选行为,对于优化矿物的浮选工艺和浮选指标具有重要意义。本文主要研究内容及结论如下:(1)利用吸附平衡模型量化解析了赤铁矿和石英表面位点浓度、密度及羟基化反应平衡常数。赤铁矿表面位点浓度为2.086×10 mol/g,位点密度为4.5 sites/nm,加质子化反应平衡常数对数值为7.51,去质子化平衡常数为-8.16;石英表面位点浓度为1.05×10 mol/g,位点密度为5.3 sites/nm,加质子化平衡常数对数值为-1.1,去质子化平衡常数为-7.71,且在溶液中石英表面位点加质子化反应很难发生。通过表面动电位验证了羟基化平衡常数和位点密度的真实性。(2)量化解析了十二胺(DDA)、腐植酸钠(SH)、氯化钙和油酸钠在赤铁矿和石英表面吸附特性。利用吸附平衡模型解析出DDA在赤铁矿表面吸附平衡常数为5.58,在石英表面为6.76。油酸钠在赤铁矿表面吸附平衡常数为10.37,在石英表面为9.19。氯化钙以羟基钙形态在赤铁矿表面吸附平衡常数为6.13,在石英表面吸附平衡常数为7.44。抑制剂SH在赤铁矿和石英表面位点的两种吸附形态,分别为≡(FeOH)-LR和≡FeOHLR~—,对应的平衡常数为23.34和10.15;在石英表面考虑一种吸附形态≡SiOHLR~—,吸附平衡常数为10.41。并通过比较模型预测不同pH下DDA吸附量及表面电荷与实际测量值,证实了吸附平衡常数的真实性和准确性。(3)预测和量化组合药剂在赤铁矿和石英表面吸附特性。应用吸附平衡模型预测出组合药剂SH和DDA在赤铁矿和石英表面的吸附性质,与实际测量值和赤铁矿实际浮选结果一致。组合药剂Ca和油酸钠在赤铁矿表面位点吸附平衡常数分别为16.71和26.71,在石英表面位点的吸附平衡常数分别为19.81和29.79,通过pH条件吸附实验,进一步证实了吸附平衡模型拟合解析的合理准确性。(4)应用吸附平衡模型预测了单一赤铁矿和石英、人工混合矿及鄂西某赤铁矿的浮选行为。预测计算了单一捕收剂NaOL、DDA及组合药剂SH和DDA、Ca和油酸钠在赤铁矿和石英表面的吸附密度,表明了药剂吸附密度与它们的浮选回收率有密切联系和强相关性。因此,建立药剂吸附密度与浮选行为数学关系,应用吸附平衡模型可以调控优化矿物的浮选行为和指标。图57幅,表15个,参考文献102篇

关键词：浮选机理界面物理化学药剂吸附表面络合模型

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氧化对铜硫矿物浮选的影响研究现状

金属矿山 2023年

作者：薛季玮刘启鸿刘童田宇卜显忠宛鹤任大伟李唐博西安建筑科技大学资源工程学院

大多数铜硫矿物表面易氧化,而氧化会对矿物浮选行为及药剂在矿物表面的吸附产生重要影响。目前,关于氧化对铜硫矿物浮选的影响,研究者开展了大量相关研究并取得了显著成果。从铜硫矿物表面氧化影响因素出发,重点分析了溶液性质、矿物晶格缺陷等因素,以及不同氧化方法对铜硫矿物表面氧化的影响机理。针对氧化后铜硫矿物浮选回收难度增加的原因进行了分析,一方面,氧化后铜硫矿物表面溶解产生的金属离子增加,会使铜硫矿物表面相互影响严重,造成铜硫矿物难以浮选分离;另一方面,铜硫矿物表面氧化产生的强亲水性的金属氧化物及氢氧化物则会严重减弱捕收剂的有效吸附,使铜硫矿物可浮性降低。基于此,从铜硫矿物表面氧化层脱落方法和氧化后铜硫矿物表面调控方法两方面论述了氧化后铜硫矿物浮选强化措施及其机理。最后,针对氧化后铜硫矿物浮选强化措施提出了相关建议,以期为实现氧化后铜硫矿物高效浮选回收提供借鉴。

关键词：铜硫矿物浮选氧化机理药剂吸附强化措施

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方解石与萤石同质转化及浮选分离机理研究

金属矿山 2023年第8期 96-103页

作者：谢顺昕李育彪陈锦凤杨旭刘瑞庆武汉理工大学资源与环境工程学院湖北武汉430070 关键非金属矿产资源绿色利用教育部重点实验室湖北武汉430070

碳酸盐-萤石型矿物是萤石矿产资源最主要的赋存形式之一,其中与萤石具有相似晶体结构的方解石往往作为主要脉石矿物,二者在浮选体系中具有相近的表面化学性质,难以有效分离。通过对阴离子预处理后的矿样进行浮选试验,探讨萤石及方解石... 详细信息

碳酸盐-萤石型矿物是萤石矿产资源最主要的赋存形式之一,其中与萤石具有相似晶体结构的方解石往往作为主要脉石矿物,二者在浮选体系中具有相近的表面化学性质,难以有效分离。通过对阴离子预处理后的矿样进行浮选试验,探讨萤石及方解石阴离子对浮选行为的影响,基于溶液化学计算、分子动力学计算、接触角及吸附量分析,结果表明:方解石表面生成了萤石,萤石表面生成了方解石,两种矿物存在同质转化效应,揭示了方解石与萤石浮选分离困难的原因。此外,在方解石与萤石共存的浮选体系下,F^(-)对方解石表面的药剂吸附具有促进作用,CO_(3)^(2-)-对萤石表面的药剂吸附具有抑制作用。研究结果为含钙矿物的高效浮选分离提供了科学依据。

关键词：萤石方解石浮选同质转化药剂吸附

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细粒氧化蓝辉铜矿选择性聚团浮选研究

细粒氧化蓝辉铜矿选择性聚团浮选研究

作者：任大伟西安建筑科技大学

学位级别：硕士

细粒铜硫矿物的有效分离与回收一直是选矿领域的技术难题。因矿物颗粒质量小、粒度细、表面亲水性强,浮选过程难以克服矿粒与气泡间的能垒而无法有效黏附于气泡上,导致浮选回收困难。此外,细粒铜硫矿物表面较易氧化,氧化后矿物表面溶解... 详细信息

细粒铜硫矿物的有效分离与回收一直是选矿领域的技术难题。因矿物颗粒质量小、粒度细、表面亲水性强,浮选过程难以克服矿粒与气泡间的能垒而无法有效黏附于气泡上,导致浮选回收困难。此外,细粒铜硫矿物表面较易氧化,氧化后矿物表面溶解度大幅度增加,使得铜硫矿物间交互影响严重,进一步增加了细粒铜硫矿物浮选分离回收的难度。基于此,课题以细粒氧化蓝辉铜矿及其常见伴生矿物细粒氧化黄铁矿为研究对象,研究了细粒氧化蓝辉铜矿聚团浮选及其在铜硫分离中的应用,实现细粒氧化铜硫矿物的高效分离与回收利用。细粒氧化蓝辉铜矿疏水聚团浮选研究结果表明,细粒蓝辉铜矿严重氧化后,矿物可浮性及浮游速度均较差,通过增加丁基黄药用量、硫化钠用量均可提高矿物的可浮性,但细粒氧化蓝辉铜矿的硫化浮选效果更佳,当硫化钠用量为1.25×10mol/L时,蓝辉铜矿的回收率可达88.73%,通过光学显微镜分析和粒度测试结果表明,在去离子水中搅拌后,蓝辉铜矿颗粒间分散程度较高;随后,随着不同浮选药剂的添加,蓝辉铜矿颗粒间形成不同粒度的聚团体,特别是,随着硫化钠和丁基黄药、松醇油的添加,可以发生明显的聚团行为。根据EDLVO理论计算结果,强疏水引力促进了大粒度聚团体的形成。因此,严重氧化后的细粒蓝辉铜矿在添加硫化钠和丁基黄药后可以被有效回收。Fe对细粒氧化蓝辉铜矿聚团浮选的影响研究结果表明,低用量的Fe对于细粒氧化蓝辉铜矿的硫化浮选影响较小,而当用量超过5×10mol/L后,蓝辉铜矿浮选回收率和速度均明显降低。主要原因是Fe主要以Fe(OH)的形式吸附在细粒氧化蓝辉铜矿表面,减弱了蓝辉铜矿的有效硫化,从而降低了矿物表面疏水性,阻止了疏水聚团体的形成,进一步导致蓝辉铜矿浮选回收率和浮选速度较低。细粒氧化黄铁矿浮选试验结果表明,随着丁基黄药用量的逐渐升高,细粒氧化黄铁矿表面疏水性增强,但和蓝辉铜矿可浮性相近,两种矿物分离趋势不明显;随着硫化钠用量的升高,细粒氧化黄铁矿回收率与可浮性先升高后降低,在硫化钠用量较大时,回收率在10%以下,并且两种矿物分离趋势较明显。在氧化时间较长时,由于黄铁矿表面氧化溶解产生的Fe较多,在蓝辉铜矿表面发生吸附,无法实现两种矿物的分离与回收;氧化时间较短时,Fe含量较低,对蓝辉铜矿的聚团浮选影响较小,从而可以实现两种矿物的高效分离与回收。本研究对于细粒氧化蓝辉铜矿与硫铁矿的浮选分离有重要的指导意义。当硫铁矿表面氧化产生的Fe含量低于一定值,细粒蓝辉铜矿可以采用硫诱导聚团浮选技术实现其有效回收;然而当Fe含量高于一定值,必须采取一定措施在进行硫化前,使Fe从蓝辉铜矿表面解吸下来,或降低矿浆中Fe含量。

关键词：细粒蓝辉铜矿表面氧化聚团浮选表面特性药剂吸附

基于密度泛函理论的铁含量对含铁闪锌矿浮选影响的研究

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矿产保护与利用 2022年第1期42卷 15-20页

作者：冯瑶刘小妹陈晔谭泽凌黄婧广西大学化学化工学院广西南宁530004 广西大学资源环境与材料学院广西南宁530004

采用密度泛函理论,研究了铁含量对闪锌矿(110)表面的表面弛豫、电子性质及铜活化的影响。研究结果表明,对于低铁含量的闪锌矿,闪锌矿(110)表面的锌原子和铁原子向表面内部的弛豫均变小,减小了空间位阻;电子态密度及能带结构表明,铁电子... 详细信息

采用密度泛函理论,研究了铁含量对闪锌矿(110)表面的表面弛豫、电子性质及铜活化的影响。研究结果表明,对于低铁含量的闪锌矿,闪锌矿(110)表面的锌原子和铁原子向表面内部的弛豫均变小,减小了空间位阻;电子态密度及能带结构表明,铁电子活性较强,且无自旋极化,即低铁有利于闪锌矿浮选。对于高铁含量的闪锌矿,其表面的铁原子向内部弛豫较大,增大了空间位阻;电子态密度及能带结构表明铁的活性不高,出现自旋极化,不利于浮选。而闪锌矿(110)表面上铁不易被铜替换,且铁的含量越多越不利于铜的替换。该研究从原子层面上解释了铁含量对闪锌矿(110)表面性质和铜活化的影响,为含铁闪锌矿的浮选提供理论指导。

关键词：含铁闪锌矿浮选密度泛函理论表面结构电子性质药剂吸附

苯甲羟肟酸和水杨醛肟在白云石表面的吸附特性研究

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离子交换与吸附 2017年第6期33卷 558-566页

作者：刘明宝鱼博樊兴强旭旭印万忠陕西省尾矿资源综合利用重点实验室东北大学资源与土木工程学院

以苯甲羟肟酸和水杨醛肟在白云石表面的吸附动力学、扩散模型和药剂的量化特性研究为切入点,系统探讨了药剂的同分异构效应对其吸附特性及吸附机理的影响。吸附特性研究结果表明,苯甲羟肟酸和水杨醛肟在白云石表面的吸附量均随p H值的... 详细信息

以苯甲羟肟酸和水杨醛肟在白云石表面的吸附动力学、扩散模型和药剂的量化特性研究为切入点,系统探讨了药剂的同分异构效应对其吸附特性及吸附机理的影响。吸附特性研究结果表明,苯甲羟肟酸和水杨醛肟在白云石表面的吸附量均随p H值的变化表现出先上升后下降的趋势,苯甲羟肟酸的饱和吸附量远远大于水杨醛肟。动力学模型研究显示,二者在白云石表面的吸附均符合准二级动力学模型且水杨醛肟的吸附动力学参数大于苯甲羟肟酸。药剂的量化特性研究表明,苯甲羟肟酸在白云石表面以五元螯合环的形式吸附,而水杨醛肟则以离子键的形式与矿物表面发生作用。研究结果为白云石矿物的高效浮选分离提供了一定的理论基础。

关键词：动力学药剂吸附量化特性

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不同细泥组分对煤泥浮选的影响

煤炭工程 2013年第11期45卷 105-107页

作者：梁龙谭佳琨谢广元彭耀丽中国矿业大学化工学院江苏徐州221116

将煤泥当中-0.074mm的细泥按密度分为三个组分：-1.4kg/L,1.4～1.8kg/L,＋ 1.8kg/L.将这三种不同的细泥分别掺入到＋0.074mm的原煤中进行分步释放试验,并与原煤以及＋0.074mm原煤的分步释放试验结果进行比较,结果表明-1.4kg/L密度级细... 详细信息

将煤泥当中-0.074mm的细泥按密度分为三个组分：-1.4kg/L,1.4～1.8kg/L,＋ 1.8kg/L.将这三种不同的细泥分别掺入到＋0.074mm的原煤中进行分步释放试验,并与原煤以及＋0.074mm原煤的分步释放试验结果进行比较,结果表明-1.4kg/L密度级细泥会促进原煤中＋0.074mm的粗粒煤泥的浮选,而1.4～1.8kg/L,＋1.8kg/L密度级细泥会抑制＋0.074mm粗粒煤泥的浮选,且二者的抑制程度相当.

关键词：煤泥浮选细泥分步释放药剂吸附

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熔硫废气治理工艺优化总结

硫酸工业 2020年第6期 28-31页

作者：王艳红杨文平云南云天化红磷化工有限公司云南开远661699

针对100 t/h硫磺制酸装置尾气异味大的问题,分别进行了优化洗涤液温度和pH值、增加升华硫粉尘过滤回收设备及尾吸塔后增加药剂吸附塔等尾气处理工艺优化试验。结合装置特点及试验情况,技术人员选择尾吸塔后增加药剂吸附塔(氧化还原药剂... 详细信息

针对100 t/h硫磺制酸装置尾气异味大的问题,分别进行了优化洗涤液温度和pH值、增加升华硫粉尘过滤回收设备及尾吸塔后增加药剂吸附塔等尾气处理工艺优化试验。结合装置特点及试验情况,技术人员选择尾吸塔后增加药剂吸附塔(氧化还原药剂+活性炭吸脱附+RCO设备)的优化方案。优化后尾吸塔出口排放的净化气烟羽及异味基本消除,大幅改善岗位人员操作环境及周边环境,达到了预期效果。

关键词：硫磺制酸熔硫废气尾吸塔药剂吸附优化