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煤系高岭岩(土)是指在煤系地层中,以高岭石为主要矿物成分的高岭石粘土岩,是一种宝贵的自然资源,储量丰富,开发后可用于建筑、印染、塑料、化工电子、农业及耐火材料等行业。然而我国大部分煤系高岭岩被视为尾矿直接废弃,数量巨大,既污染环境又浪费资源。本论文采用阳离子捕收剂对煤系高岭石的浮选分离进行了研究。以大同塔山煤矿煤系高岭岩为研究对象,采用化学成分分析、X-射线衍射分析、热重分析等分析手段对塔山煤系高岭岩进行工艺矿物学分析。所选矿样的主要矿物为高岭石,还含有铁矿物、钛矿物和硅、碳等杂质。采用十二胺盐酸盐(DAH)和十二胺聚氧乙烯醚(AC1201)两种阳离子药剂为捕收剂,对煤系高岭岩及石英的浮选规律进行研究。采用化学成分分析、X-射线衍射分析、Zeta电位分析、红外光谱分析和分子动力学模拟方法,研究了阳离子捕收剂与矿物表面的作用机理。主要研究工作及取得结果如下:单矿物石英和高岭石的浮选试验表明:DAH和AC1201对高岭石和石英的浮选能力不同。中性条件下,对于高岭石,药剂用量≤750g/t时,捕收性能AC1201>DAH,药剂用量≥1000g/t时,捕收性能DAH>AC1201;对石英的捕收性能始终为AC1201>DAH。Zeta电位分析表明,两种阳离子捕收剂均使高岭石的等电点向正方向移动;红外光谱分析表明,两种药剂在高岭石矿物表面均为物理吸附,且AC1201的吸附能力较强。强酸性条件下,两种药剂对纯矿物的浮选能力高岭石>石英;弱酸性和中性环境下,两种药剂对高岭石和石英的浮选能力均较高;碱性环境下,两种药剂对纯矿物的捕收能力石英>高岭石。所以可以通过调整矿浆的pH值来实现高岭石和石英的分离。混合矿物浮选分离试验表明:只改变DAH和AC1201的药剂用量无法有效分离高岭石和石英;只调整矿浆pH值,在pH=2的强酸性环境下可以较好地正浮选分离出高岭石,其他环境下高岭石和石英的回收率虽有差别,但都无法有效分离两种矿物。尝试用六偏磷酸钠为抑制剂,抑制高岭石的上浮,进行反浮选除硅。中性条件下,添加六偏磷酸钠可以抑制石英,但对改善石英与高岭石浮选的选择性意义不大;酸性条件下,添加六偏磷酸钠可以很好的抑制石英,同时得到较高回收率的高岭石,且当p H=2,DAH用量为750g/t,六偏磷酸钠用量为2000g/t时,高岭石的回收率由未添加时的70.09%提高到77.16%,石英的回收率由未添加时的36.63%降低到27.33%,明显提高了泡沫产品-高岭石精矿的品位。在纯矿物浮选结果基础上对实际矿物进行分离。OP4与煤油复配药剂对原矿的除碳效果最好,药剂用量为1000g/t时,尾矿产物灰分从73%提高到78%。阳离子药剂用量为750g/t时,对ρ<2.55g/cm3的矿物,pH=3时,两种药剂都是优先浮选高岭石,pH=10时优先浮选石英;对ρ>2.55g/cm3的矿物则无法分离。但总体上分离效果不佳。采用分子动力学模拟方法研究了DAH和AC1201在高岭石表面的吸附过程,计算结果表明,AC1201与高岭石表面的结合能大于DAH,与浮选试验结果一致。