论文部分内容阅读
豫西地区含硫铁精矿中的硫主要以磁黄铁矿的形式存在,由于磁黄铁矿自身晶体化学性质的原因,具有易氧化、易被石灰抑制、难活化的特点,造成豫西地区铁精矿硫含量过高。本论文通过单矿物浮选试验、Material Studio软件模拟计算、傅里叶红外光谱分析、矿物表面动电位分析、表面热力学计算分析、X射线光电子能谱分析及溶液化学计算等研究方法,针对豫西地区含硫铁精矿中磁黄铁矿的捕收、抑制及活化机理进行了深入、细致的探讨,为豫西地区含硫铁精矿脱硫工艺奠定了理论基础。磁黄铁矿能带结构和态密度分析结果表明,磁黄铁矿为间接带隙半导体,费米能级更靠近价带,有利于阴离子药剂吸附。接近费米能级态密度主要由Fe3d轨道贡献,说明磁黄铁矿中Fe原子活性较强,易于产生缺陷态或被其他金属原子替代。单矿物浮选试验结果表明,磁黄铁矿在一定的矿浆pH值和矿浆电位区间内具有良好的天然可浮性。在不同抑制作用下的浮选试验中,实验室模拟的自然氧化条件下,随着氧化作用时间变长,磁黄铁矿可浮性逐渐变差;不同抑制作用下的磁黄铁矿活化剂活化效果略有差异,在单一氧化、石灰抑制作用下选用硫酸、草酸具有较好的活化效果,而氧化-石灰同时抑制下采用氟硅酸钠具有更佳的浮游性质;金属离子、硅酸钠作为活化剂只有在一定适宜的浓度范围内才具有较好的可浮性。在单矿物浮选试验基础上,对豫西地区含硫铁精矿进行了脱硫浮选试验。在异戊钠黄药3000g/t、氟硅酸钠750g/t和2#油60g/t粗选条件下,针对TFe品位60.66%、含硫2.33%的原矿,采用一粗一精一扫脱硫浮选流程,最终可获得铁精矿TFe61.55%、S 0.28%,TFe回收率87.89%的优异指标。通过考察磁黄铁矿表面特性,得出:阴离子药剂丁黄药在磁黄铁矿表面发生了化学吸附,且生成了丁双黄药;只要控制矿浆电位在一定适宜区间内,磁黄铁矿在整个矿浆pH值范围内都具有优良的天然可浮性,同时磁黄铁矿在水体系中氧化还原电位较低,很容易过度氧化,氧化后的磁黄铁矿表面生成了 Fe(OH)O、FeO(OH)和S2O32-等亲水性物质,这是过度氧化后磁黄铁矿可浮性变差的主要原因;石灰体系中的磁黄铁矿表面存在Ca(OH)2、CaS04等亲水性化合物,草酸、硫酸和氟硅酸钠等活化剂均能清除磁黄铁矿表面的亲水性钙膜。草酸、氟硅酸钠活化剂具有类似的活化机制,不仅能降低矿浆pH值,提高磁黄铁矿表面自身氧化电位,同时也是铁、钙金属离子的络合剂,能有效清除矿物表面亲水性物质。分子动力学计算结果表明,Ca(OH)2、CaOH+与磁黄铁矿的相互作用能稍大于水分子、氢氧根离子的相互作用能,说明Ca(OH)2、CaOH+等与水分子发生竞争吸附在磁黄铁矿表面,导致磁黄铁矿被石灰抑制;氧气与磁黄铁矿相互作用能为最大,说明在含氧浮选体系中磁黄铁矿极易与氧气发生作用,从而导致磁黄铁矿氧化。