黄铜矿海水浮选中二价离子的影响机理研究毕业论文
2021-11-14 09:11
论文总字数：25735字
摘 要
黄铜矿是最主要的含铜矿物，储量丰富，分布广泛。浮选是一种重要的提取金属铜的方法，且需要消耗大量的水。随着淡水资源的逐渐匮乏，许多近海干旱地区开始使用海水进行矿物浮选分离。但是，海水中存在的Ca2 和Mg2 等杂质离子在碱性条件下对黄铜矿的可浮性有不利影响。本文主要讨论了海水中Mg2 和Ca2 两种二价阳离子对黄铜矿可浮性的影响。结果表明，在pHgt;9时，Ca2 和Mg2 都能降低黄铜矿的可浮性，原因是生成的CaCO3沉淀和Mg(OH)2沉淀吸附在黄铜矿表面，减少了黄铜矿表面的疏水性，从而降低其可浮性。而且沉淀对矿物表面的影响与离子浓度有关，离子浓度越高，对黄铜矿可浮性的影响越大。在相同条件下，Mg2 对黄铜矿的抑制作用大于Ca2 。
关键词：黄铜矿；浮选；二价离子；海水浮选；沉淀
Abstract
Chalcopyrite is the most important copper-bearing mineral with abundant reserves and wide distribution. Flotation is an important method of extracting copper and requires a large amount of water. However, because of the shortage of fresh water resources, many drought areas near the sea began to use seawater for flotation. However, the presence of Ca2 and Mg2 in seawater under alkaline condition adversely affects the floatability of chalcopyrite. This paper reviews the effects of divalent cations of Mg2 and Ca2 on the floatability of chalcopyrite in seawater. The results show that both Ca2 and Mg2 can reduce the floatability of chalcopyrite. While the pH is higher than 9, the formed CaCO3 and Mg(OH)3 precipitation adsorbed on the surface of chalcopyrite. These precipitations reduced the hydrophobicity of the surface of chalcopyrite and also reduced the floatability. Moreover, the influence of precipitation on the mineral surface is related to the ion concentration. The higher the ion concentration is, the greater the influence is on the floatability of chalcopyrite. Under the same conditions, the effect of Mg2 was even bigger than that of Ca2 .
Key words: chalcopyrite; flotation; divalent ions; seawater flotation; precipitation
目录
摘要 I
Abstract II
第一章 引言 1
第二章 铜资源概述 2
2.1 铜的性质及应用 2
2.2 世界铜资源概况 2
2.3 国内铜资源概述 3
2.4 铜矿石分类与特点 4
第三章 黄铜矿浮选工艺和药剂 6
3.1 黄铜矿的天然可浮性 6
3.2 黄铜矿浮选工艺 6
3.2.1 混合浮选 6
3.2.2 全优先浮选 6
3.2.3部分优先-混合浮选 7
3.2.4 等可浮工艺 7
3.3 黄铜矿捕收剂 8
3.3.1 黄药及其衍生物类捕收剂 8
3.3.2 黑药及其衍生物类捕收剂 8
3.3.3 硫氮类捕收剂 9
3.3.4 巯基化合物类捕收剂 9
3.3.5 其他新型捕收剂 9
3.4 黄铜矿抑制剂 10
3.4.1 硫化钠类抑制剂 10
3.4.2 巯基乙酸类抑制剂 10
3.4.3 氰化钠类抑制剂 11
3.4.4 诺克斯类抑制剂 11
3.4.5 新型抑制剂 11
第四章 海水浮选黄铜矿概述 12
4.1 海水选矿的意义 12
4.2 海水选矿的发展 12
4.3 海水浮选黄铜矿研究进展 13
第五章 海水中无机电解质对黄铜矿浮选的影响 14
5.1 无机电解质对矿物浮选的影响 14
5.2 Ca2 和Mg2 对黄铜矿浮选的影响 15
第六章 总结 18
参考文献 19
致谢 23
第一章 引言
选矿是指利用矿物物理化学性质的差异，借助于各种选矿设备或手段，从矿石中分离出有用矿物和脉石矿物，并使之富集的过程[1]。在选矿过程中需要消耗大量的水，例如在有色金属选矿厂中，平均用水量为4-6 m3/t矿[2]。但我国水资源普遍短缺，特别是在北方地区，行业内先进企业都将水资源循环利用作为重要技术课题[3]。
海洋面积约占地球总表面积的71%，地球水资源中大约有96.5%-97%是海水，还有1.7%-2%的水资源被封锁在冰川和冰盖之中，人类能够使用的淡水资源仅占0.5%-0.8%[4]。因此，位于海边或淡水缺乏的地区，使用海水或者循环水作为选矿用水具有较大应用前景[5]。然而，循环水和海水中都含有大量无机电解质离子（例如，K , Na , Ca2 , Mg2 , Cl-和SO42-），影响矿物表面性质及颗粒-气泡附着过程，进而使得浮选过程变得复杂[6]。
本文选取黄铜矿为典型硫化矿代表，综合阐述了黄铜矿资源现状和浮选方法，以及海水浮选的应用和发展，讨论了在不添加浮选药剂的情况下，无机电解质离子对黄铜矿浮选的影响，最后还阐明了Ca2 和Mg2 对黄铜矿海水浮选的影响机理，希望能给海水浮选其他硫化矿的研究提供一点帮助。
第二章 铜资源概述
2.1 铜的性质及应用
铜（Cu）属ⅠB族，原子序数为29，是第四周期的元素，铜的价态有 4、 3、 2、 1、0，其中最常见的价态是 2、 1和0[7]。金属铜具有许多优异的物理化学性质，导电导热性能良好，不易被氧化，但是长期与空气接触会生成铜绿；由于金属铜有良好的延展性，纯铜可拉成极细的铜线，或压成极薄的铜箔；此外，金属铜由于具有良好的化学稳定性还可以与其他的金属，例如铁、铅、镍、钛、锡、锌等，形成不同性能的合金，在我们日常生活中扮演着重要角色[8]。
人类最早发现的金属之中就包含了铜，并将金属铜应用于生活之中[9]。大约在7000年以前，中国人发现并开始使用铜。到了商朝，铜被制作成各种青铜器，成为商王朝一种文化的象征。除此之外，人们还用铜来制造工具、武器和其他器皿，例如越王勾践剑和曾侯乙编钟等。金属铜在人类早期文明的发展和传承之中扮演着不可或缺的重要角色[10]。
随着现代科技的发展，各行各业中都有金属铜的身影，铜在世界有色金属的消费之中仅次于铝，在电力、电器、机械制造、国防工业、交通运输、建筑等行业中应用最广泛[11]。铜主要应用于电子、电器行业，用于制作输电电缆电线、制造电视机和冰箱、印制电器线路板等；在建筑行业中，铜主要应用于钥匙、水泵、防盗门、轴承等地方； 国防工业中铜属于战略物资，主要用于制造飞机、炮弹、子弹等[12]。此外，铜还可以用来生产杀虫剂和除草剂，帮助农民提高粮食产量，并且铜还参与构成防腐油漆的主要成分。铜从古至今都是一种与人类有着密切关系的有色金属，是社会经济发展和国民经济建设中不可或缺的基础原材料[13]。
2.2 世界铜资源概况
全球铜储量非常丰富，到2011年，全球已探明铜储量约6.9亿吨，从表2.1所示的2011年全球主要铜矿资源国储采比可以看出[14]，铜储量最多的国家为智利，素有“铜的王国”之称，其1.9亿吨的铜储量几乎占到全球铜储量的1/3，全球铜矿储量的86%分布于表中前11个国家中。
表2.1 2011年全球主要铜矿资源国储采比
