海水中钙镁离子对黄铜矿浮选的影响机理开题报告

 2020-02-20 09:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

一、 目的及意义(含国内外的研究现状分析)

随着淡水资源的日益匮乏和选矿工业废水排放标准的日益提高,越来越多的选矿厂重复利用含大量水解杂质离子的海水、循环水及地下水等多种水资源作为浮选媒介,例如,智利lasLuces铜钼矿厂就利用海水与尾矿坝水混合进行磨矿-浮选;澳大利亚西部地区的镍浮选厂(MtKeith矿,Leinster矿和BHPBilliton运营的Kambalda镍矿选厂)使用高离子强度的钻孔水;加拿大魁北克北部的Raglan选矿厂(斯特拉塔镍矿)使用了高盐含量的浮选循环工艺水。然而,水中的水解离子(如钙、镁离子)的存在使得浮选过程更加复杂,影响矿物表面性质及颗粒——气泡附着过程,进而影响浮选效果。尽管很多研究者探究了钙镁离子对硫化矿浮选效果及表面性质的影响,但并未从分子水平上解释这些现象。

另外,铜钼硫化矿高效浮选分离一直是一个世界性难题。其中铜以黄铜矿为主,钼以辉钼矿为主。由于黄铜矿和辉钼矿都具有天然可浮性,导致其分离困难。传统上,抑铜浮钼工艺是最常用的铜钼矿分离浮选方法,主要是通过抑制硫化铜来实现铜钼分离。现有研究表明能抑制硫化铜的药剂有几十种,但实际运用到工业中的主要有以下三种:诺克斯药剂、硫化钠(主要含P2S5 [WQL11] Na OH、As2O3等)、氰化物(NaCN、Na4Fe(CN)6、Na4Zn(CN)6 等)。但这些药剂或有污染性或有剧毒性。

Suyantara等人发现在10-2MMgCl2[WQL12] 溶液中,由于Mg(OH)2沉淀到矿物表面,疏水黄铜矿表面由疏水变得变为亲水。当矿浆pH大于9时,Hirajima等人也发现高浓度二价阳离子(如,Ca2 和Mg2 )降低了黄铜矿、辉钼矿pH大于9的可浮性,与辉钼矿相比,黄铜矿的可浮性在10-2MMgCl2水溶液中在pH=11条件下的可浮性下降的更明显,这是由于Mg(OH)2和CaCO3的表面吸附而导致的。他们还通过可浮性浮选试验表明,在pH=11的条件下向10-2MMgCl2溶液中加入乳化煤油,可选择性分离这两种矿物。此外,Ramos等人在海水中浮选铜矿(主要阳离子包括0.6MNa ,1300ppm Mg2 和400ppmCa2 )时 ,观察到在碱性条件下,黄铜矿在海水中的可浮性比淡水略有降低。Jeldres等人研究了海水离子对铜钼硫化矿浮选的影响,通过加入CaO-Na2CO3混合物,去除了大量的二价离子——Ca2 和Mg2 ,浮选过程中黄铜矿和辉钼矿的回收率均迅速提高。

另一方面,无机电解质会压缩矿物表面的双电层。Raghavan和Hsu(1984)证明,CaCl2通过降低辉钼矿的表面电位,提高了辉钼矿在煤油作捕收剂条件下的可浮性。此外,Kurniawan等人研究表明,增加某些无机电解质的可根据盐类和浓度提高煤的浮选性能。Wang和Peng提出矿物可浮性的提高可能与盐破坏矿物表面水化层和改善表面疏水性有关。Suyantara等人通过气泡-粒子相互作用研究表明,由于Mg(OH)2沉淀在矿物表面的吸附,不仅降低了表面的疏水新海增加了水化层稳定性,的增加延长延缓MgCl2水溶液中ph=11气泡-粒子颗粒间的附着的诱导时间,从而降低了表面的疏水性矿物的可浮性。Israelachvili研究表明海水中含有的阳离子(如Na ,Mg2 ,Ca2 和K )和阴离子(如Cl-,SO42-,HCO3-,和Br-),它们能够影响气泡/水溶液和粒子/水溶液界面处的平衡电荷,且矿物表面电荷受电解质类型和溶液离子强度或浓度的影响。例如,在恒定的表面电荷密度下,表面电位随着电解质浓度的增加而不断减小。此外,Israelachvili还证明了相对少量的二价离子数量能够明显改变矿物表面的电位的大小。Kasha等发现在颗粒/水相界面,Ca2 和Mg2 离子会增加白云石颗粒的原始表面正电荷的大小,而减少方解石颗粒的原始负表面电荷。Hirajima等人实验发现,黄铜矿Zeta电位在10-2M MgCl2和CaCl2溶液中分别在pH=11和8处发生逆转,并认为这是由于沉淀在黄铜矿表面的吸附所致。

为此,本项目拟以黄铜矿为典型硫化矿代表,从分子、原子水平上研究在浮选条件下,水解钙、镁离子对黄铜矿典型晶面的作用机制,为实现黄铜矿和辉钼矿高效分离提高理论依据。


2. 研究的基本内容与方案

二、研究(设计)的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

研究目标:

本研究以黄铜矿为原料,研究二价水解离子,钙、镁离子,对黄铜矿浮选回收率、颗粒的zeta电位、表面接触角等受不同PH水解钙、镁离子的影响,得出并结合出两种离子环境中的显微镜分析,xps分析,物相组分图及化学反应方程式,对不同条件下的黄铜矿表面物相进行分析。进而从分子、原子水平上研究在浮选条件下水解钙、镁离子对黄铜矿典型晶面的作用机制。

研究内容:

(1)黄铜矿固体样品的表征

采用原子吸收光谱、XRD,显微镜等测试手段对高品位黄铜矿进行化学成分、物相,表面形貌等分析;机械活化及浸出后浮选的固体样品采用SEM、XRD等测试手段对表面形貌、矿物物相等进行分析。

(2)溶液中常见的二价水解离子(Ca2 , Mg2 )对黄铜矿浓度的浮选效果。

(3)基于密度泛函理论研究这些杂质离子对黄铜矿典型晶面的作用机理。选取黄铜矿几种典型晶面,研究 Ca2 ,Mg2 水解离子在这些晶面上的作用机制。

拟采用的技术方案及措施:

(1) 纯黄铜矿的表征

取38-75μm的纯黄铜矿,采用XRD对其进行化学成分分析。

(2) Ca2 , Mg2 影响下的黄铜矿浮选实验

①浮选的回收率

在去离子水条件下,分别在0.01M CaCl2溶液,0.05M MgCl2溶液中不同PH条件下对黄铜矿浮选的回收率进行实验

②zeta电位测定

在去离子水条件下,分别在0.01M CaCl2溶液,0.05M MgCl2溶液中不同PH条件下测量黄铜矿颗粒的zeta电位并分析其影响

③表面接触角的测定

在去离子水条件下,分别在0.01M CaCl2溶液,0.05M MgCl2溶液中PH=10条件下测量黄铜矿颗粒的表面接触角
(3)物相组分分析

0.01M CaCl2溶液,0.05M MgCl2溶液的物相组分图及化学反应方程式
(4)浮选后的黄铜矿的表征

显微镜测试,在不同条件下的黄铜矿表面物相分析

3. 研究计划与安排

第01~02周 了解国内外研究现状,包含海水浮选研究、铜钼矿浮选分离研究等;

第03~04周 通过查阅资料了解钙镁离子对黄铜矿作用的机理以及当前主要的理论研究方法,制定实验方案;

第05~06周 进行黄铜矿浮选实验,进行铜回收率效果比较;

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4. 参考文献(12篇以上)

参考文献

[1] 郑锡联. 新型抑制剂在铜钼分离中的试验研究[d]. 江西理工大学, 2012.

[2] choi, j.,choi, s.q., park, k., han, y. and kim, h. flotation behaviour of

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