论文部分内容阅读
镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一,中国是世界上镁矿资源最丰富的国家,其中菱镁矿和水镁石的储量居世界首位,远超其他国家,其他含镁资源白云石、蛇纹石、滑石的储量也十分巨大,因此对储量丰富的镁资源进行综合利用研究对于我国和世界的工业发展都具有重要意义。随着资源的不断开发利用,我国优质镁资源开发殆尽,因此对低品级镁资源的利用势在必行。但是,由于含镁有用矿物中的伴生矿物也都是其他含镁矿物,矿物可选特性相似,且在选别过程中交互影响,这给有用镁矿物的分选带来了困难。基于此,本论文对含镁矿物在浮选中的交互影响进行研究,对提高分选效果、优化工艺流程具有重要的理论和实际意义。浮选体系中矿物的交互影响是指复杂矿石浮选体系中矿物的溶解、相互吸附和罩盖等引起其他矿物被活化或抑制从而对浮选分离产生的影响。本文选取了菱镁矿、白云石、蛇纹石、滑石、水镁石和石英六种矿物作为研究对象,对矿物的晶体结构、溶解组分进行了分析,通过单矿物试验对六种矿物在油酸钠和十二胺体系下的可浮性以及调整剂对矿物可浮性的影响进行了研究,并对不同含量和不同粒级矿物之间的交互影响进行了试验研究和理论分析,利用动电位测量、接触角测量、扫描电镜检测、X-射线衍射分析等研究方法,并结合晶体结构中化学键的计算、溶液化学计算和E-DLVO理论计算对矿物之间交互影响的机理进行了探讨,最后结合单矿物试验结果,提出了消除矿物分选过程中交互影响的方法,并对辽宁地区低品级菱镁矿和水镁石的浮选分离工艺进行了研究。矿物的晶体结构和浮游特性的研究表明,在油酸钠体系中,六种矿物的可浮性大小顺序为菱镁矿>白云石>滑石>水镁石>蛇纹石>石英;六偏磷酸钠对白云石的抑制作用大于菱镁矿;水玻璃能够提升滑石和水镁石的回收率。在十二胺体系中,六种矿物的可浮性大小顺序为石英>滑石>白云石>水镁石>蛇纹石>菱镁矿。矿物可浮性交互影响的研究表明,在油酸钠体系下不添加调整剂的情况下,伴生矿物的添加使菱镁矿的回收率略有下降,其中白云石的影响较大;蛇纹石的添加对水镁石有抑制作用。在油酸钠体系下添加六偏磷酸钠为调整剂时,伴生矿物的添加使菱镁矿的回收率大幅降低,矿物对菱镁矿浮选回收率影响大小顺序为:蛇纹石>滑石>石英>白云石,白云石对菱镁矿的抑制作用基本消失,这有利于实际矿石分选;伴生矿物添加量大于10%以后,石英的回收率上升较大。在油酸钠体系下添加水玻璃为调整剂时,矿物对菱镁矿浮选回收率影响大小顺序为:蛇纹石>滑石>石英>白云石;当伴生矿物添加量大于20%以后,使石英的回收率开始较大上升;蛇纹石对水镁石的抑制作用减弱,这有利于实际矿石分选。在十二胺体系下,白云石使菱镁矿浮选回收率上升最多,其它矿物对菱镁矿回收率影响较小;滑石对石英的影响相对较大;蛇纹石和白云石对水镁石的浮选回收率影响不大。矿物交互影响的机理研究表明,在油酸钠体系下颗粒间作用力为吸引力的矿物的E-DLVO作用能大小顺序为:菱镁矿与白云石>菱镁矿与滑石>水镁石与白云石>石英与白云石>菱镁矿与石英>菱镁矿与蛇纹石>蛇纹石与水镁石;颗粒间作用力为排斥力的矿物E-DLVO作用能大小顺序为:石英与蛇纹石>石英与滑石>蛇纹石与白云石。在十二胺体系下,颗粒间作用力为吸引力的矿物E-DLVO作用能大小顺序为:石英与滑石>石英与蛇纹石>石英与白云石>水镁石与蛇纹石;颗粒间作用力为排斥力的矿物E-DLVO作用能大小顺序为:菱镁矿与蛇纹石>菱镁矿与滑石>菱镁矿与白云石>蛇纹石与白云石>水镁石与白云石>菱镁矿与石英。颗粒的粒径越大,相互之间的作用能就越强。矿物之间的交互影响既有颗粒之间相互作用力造成的直接影响,也有溶解离子和表面转化带来的间接影响。当颗粒间作用力为吸引力时,矿物之间容易发生吸附罩盖现象,在油酸钠体系下浮选菱镁矿可以利用六偏磷酸钠削弱与白云石之间的吸附罩盖。在油酸钠体系下浮选水镁石可以用适量水玻璃削弱与蛇纹石之间的吸附罩盖。本文最后对低品级菱镁矿和水镁石实际矿石进行了浮选试验研究。低品级菱镁矿浮选试验研究结果表明:采用一粗二精反浮选脱硅-一粗二精正浮选提镁工艺流程,正浮选利用Na2CO3调节pH值并减轻矿物溶解离子的影响,利用水玻璃和六偏磷酸钠作为有分散效果的抑制剂减弱矿物间的交互影响,闭路流程试验可以获得MgO品位为47.71%,SiO2品位为0.16%,CaO品位为0.29%,MgO回收率为63.99%的高纯菱镁矿精矿,达到了提镁和脱硅脱钙的目的。低品级水镁石浮选试验研究表明:将水玻璃用于减轻含镁矿物浮选体系中的交互影响,取得了较好的试验效果。在最佳药剂制度条件下,采用一粗一扫四精的闭路流程获得了SiO2品位为2.87%,MgO品位为60.93%,MgO回收率为69.85%的精矿,精矿指标达到工业要求。本论文的研究成果丰富了含镁矿物浮选的理论体系,充实了浮选体系中研究矿物浮选体系交互影响作用的方法,对含镁矿物的浮选分离和其他矿物间交互影响作用的研究具有参考价值。