分類號(hào) 密級(jí) U D C 編號(hào) 士學(xué)位論文 論 文 題 目 微細(xì)粒高嶺石與伊利石疏水聚團(tuán)的機(jī)理研究 學(xué) 科、專 業(yè) 礦物加工工程 研究生姓名 張曉萍 導(dǎo)師姓名及專業(yè)技術(shù)職務(wù) 胡岳華 教 授 分類號(hào) 密級(jí) 碩士學(xué)位論文 微細(xì)粒高嶺石與伊利石疏水聚團(tuán) 的機(jī)理研究 of of 者 姓 名 ： 張曉萍 學(xué) 科 專 業(yè) ： 礦物加工工程 學(xué)院 （系、 所） ：資源加工與生物工程學(xué)院 指 導(dǎo) 教 師 ： 胡岳華 教 授 論文答辯日期 答辯委員會(huì)主席 中 南 大 學(xué) 2007年 3月 摘 要 本文通過沉降試驗(yàn)、浮選試驗(yàn)全面詳細(xì)地考察了 面活性劑濃度、攪拌速度、攪拌時(shí)間以及攪拌器結(jié)構(gòu)對(duì)微細(xì)粒高嶺石與伊利石疏水聚團(tuán)行為的影響，并通過動(dòng)電位測(cè)試、掃描電鏡和 論計(jì)算對(duì)微細(xì)粒高嶺石與伊利石的疏水聚團(tuán)機(jī)理進(jìn)行了研究。 結(jié)果表明：可決定高嶺石與伊利石的分散與聚團(tuán)行為。 時(shí)高嶺石顆粒以“端面形式發(fā)生強(qiáng)烈的自聚團(tuán)行為；時(shí)因靜電斥力而主要處于分散狀態(tài)。陽離子表面活性劑在礦物表面因靜電作用發(fā)生吸附，使礦物顆粒因疏水作用發(fā)生聚團(tuán)。酸性陽離子表面活性劑溶液中高嶺石顆粒以“ 端面式發(fā)生疏水聚團(tuán)，中性及堿性中則以“底面形式疏水聚團(tuán)。在左右，高嶺石與伊利石的沉降產(chǎn)率隨烷基伯胺鹽碳鏈的增長(zhǎng)而降低， 按強(qiáng)弱順序依次為：十二胺十四胺十六胺十八胺。季銨鹽在水溶液中溶解時(shí)完全電離，形成季銨鹽陽離子，容易在硅酸鹽礦物層間域中交換和吸附，吸附穩(wěn)定性強(qiáng)，因而季銨鹽的疏水聚團(tuán)效果強(qiáng)于烷基伯胺鹽。與1227相比，附的穩(wěn)定性更強(qiáng)，從而疏水聚團(tuán)效果最好。隨表面活性劑濃度增大，礦物顆粒的聚團(tuán)效果更好，聚團(tuán)更加緊密。 微細(xì)粒顆粒疏水聚團(tuán)的前提是顆粒表面疏水化。 強(qiáng)攪拌會(huì)促進(jìn)疏水礦物顆粒的聚團(tuán)， 高嶺石與伊利石疏水聚團(tuán)的最佳攪拌時(shí)間分別為15 10細(xì)礦物的疏水聚團(tuán)不僅與攪拌器葉片數(shù)量有關(guān)，還與葉片對(duì)稱程度及傾角有關(guān)。按聚團(tuán)效果的強(qiáng)弱順序依次為：四斜葉二斜葉三斜葉三直葉四直葉二直葉。 本論文是在“國(guó)家重大基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目973（2005的資助下完成的，旨在對(duì)鋁土礦反浮選脫硅技術(shù)提供參考。 關(guān)鍵詞： 高嶺石，伊利石，疏水聚團(tuán)，掃描電鏡，he of as of of of by of by to pH of is pH of is . In of of by to at of to at At ， of of of of of is of of So of is 227, so it is of is of is of of Its to to 5 0 of of as as of of of of is 973) 2005 目 錄 摘 要. . 言. .一章 文獻(xiàn)綜述.土礦選礦脫硅研究現(xiàn)狀. 化學(xué)選礦脫硅. 生物選礦脫硅. 物理選礦脫硅.細(xì)礦粒的選礦研究. 浮選藥劑研究. 浮選設(shè)備的研究. 浮選溶液化學(xué)的研究. 聚團(tuán)分選技術(shù)的研究.細(xì)礦粒的疏水聚團(tuán)研究. 基本理論29. 微細(xì)礦粒疏水聚團(tuán)的影響因素. 微細(xì)礦粒疏水聚團(tuán)的分選工藝. 微細(xì)礦粒疏水聚團(tuán)分選工藝的實(shí)際應(yīng)用.課題研究的意義和內(nèi)容.二章 礦樣、試劑、儀器設(shè)備以及研究方法.驗(yàn)樣品.劑.器和設(shè)備.究方法. . 沉降試驗(yàn). 高嶺石純礦物疏水聚團(tuán)浮選試驗(yàn). 動(dòng)電位測(cè)定. 掃描電子顯微鏡研究.驗(yàn)條件的確定. 沉降濃度的確定. 沉降時(shí)間確定53. 試驗(yàn)誤差53.三章 微細(xì)粒高嶺石與伊利石的基本聚團(tuán)行為.學(xué)因素對(duì)高嶺石與伊利石沉降行為的影響. . 添加陽離子型表面活性劑可 強(qiáng)化高嶺石與伊利石疏水顆粒的聚團(tuán).同陽離子表面活性劑對(duì)高嶺石與伊利石聚團(tuán)行為的影響.理因素對(duì)高嶺石與伊利石沉降行為的影響. 強(qiáng)攪拌促進(jìn)高嶺石與伊利石的疏水聚團(tuán). 高嶺石與伊利石疏水聚團(tuán)的最佳攪拌時(shí)間. 攪拌器結(jié)構(gòu)對(duì)高嶺石與伊利石疏水聚團(tuán)的影響.理因素對(duì)高嶺石疏水聚團(tuán)浮選行為的影響. 強(qiáng)攪拌有利于高嶺石的疏水聚團(tuán)浮選. 高嶺石疏水聚團(tuán)浮選的最佳強(qiáng)攪拌時(shí)間. 攪拌器結(jié)構(gòu)對(duì)高嶺石疏水聚團(tuán)浮選的影響.章小結(jié).四章 高嶺石與伊利石的表面性質(zhì)變化與聚團(tuán)機(jī)理研究.嶺石與伊利石的晶體結(jié)構(gòu)54.嶺石與伊利石的荷電機(jī)理.3 .離子表面活性劑對(duì)高嶺石與伊利石表面動(dòng)電位的影響.章小結(jié).五章 顆粒間的相互作用能.3.粒間的作用能計(jì)算.論.第六章 高嶺石疏水聚團(tuán)現(xiàn)象的.同.面活性劑作用下高嶺石聚團(tuán)現(xiàn)象的.論.第七章 結(jié)論. 參考文獻(xiàn). 52 致 謝. . 錄. .士學(xué)位論文 前言 1 前 言 鋁及鋁合金是一種國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基礎(chǔ)性材料和國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)的戰(zhàn)略性材料，其使用范圍廣、消費(fèi)量大，成為僅次于鋼鐵的第二重要金屬。 金屬鋁的主要生產(chǎn)過程包括從鋁礦石中生 產(chǎn)氧化鋁和冰晶石此，氧化鋁生產(chǎn)的工業(yè)技術(shù)水平?jīng)Q定著整個(gè)鋁工業(yè)的發(fā)展前景。 鋁土礦是生產(chǎn)氧化鋁的主要資源。我國(guó)鋁土礦資源儲(chǔ)量豐富，但 80%以上是鋁硅比為 58 的一水硬鋁石型鋁土礦，其主要有用礦物為一水硬鋁石，脈石礦物為高嶺石、伊利石和葉蠟石，具有品位低、高鋁、高硅和低鐵的特點(diǎn)。由于鋁土礦原料的鋁硅比低，不能滿足拜爾法生產(chǎn)氧化鋁的要求，氧化鋁生產(chǎn)工藝主要采用混聯(lián)法和燒結(jié)法，與拜爾法相比，存在流程長(zhǎng)、能耗高、成本高等缺點(diǎn)。因而，提高鋁土礦的鋁硅比，為鋁工業(yè)的節(jié)能降耗、成功利用鋁土礦資源具有非常重要的價(jià)值?！熬盼濉逼陂g，“選礦列入國(guó)家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，抑制鋁硅酸鹽礦物浮選一水硬鋁石的正浮選工藝取得成功。由于正浮選工藝還存在著精礦產(chǎn)率大、藥耗高、精礦脫水較難等問題，進(jìn)而提出進(jìn)行抑制一水硬鋁石浮選鋁硅酸鹽礦物的反浮選脫硅基礎(chǔ)理論研究，并于 1999 年和2004年納入了“國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目 本論文是在“國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目資助下，通過沉降試驗(yàn)、浮選試驗(yàn)全面詳細(xì)的考察了 面活性劑濃度、攪拌速度、攪拌時(shí)間以及攪拌器結(jié)構(gòu)對(duì)微細(xì)粒高嶺石與伊利石疏水聚團(tuán)行為的影響，并通過動(dòng)電位測(cè)試、掃描電鏡和 論計(jì)算對(duì)微細(xì)粒高嶺石與伊利石的疏水聚團(tuán)機(jī)理進(jìn)行了研究,旨在對(duì)鋁土礦反浮選脫硅技術(shù)提供參考。 碩士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn) 綜述 2 第一章 文獻(xiàn)綜述 土礦選礦脫硅研究現(xiàn)狀 鋁土礦是鋁氧工業(yè)和耐火材料工業(yè)等的重要原料。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)鋁土礦需求量不斷增大，對(duì)鋁土礦的品質(zhì)要求越來越高。鋁土礦作為煉鋁原料，不同的冶煉方法對(duì)其質(zhì)量要求有所不同：拜爾法對(duì)鋁硅比的要求大于810、聯(lián)合法的為 57、燒結(jié)法的則為 。用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的工藝中，硅是最有害的雜質(zhì)之一，一方面它會(huì)造成 染氫氧化鋁；另一方面生成鈉硅渣結(jié)疤，使設(shè)備的傳熱系數(shù)降低，溶出能耗增加。因此，用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁，為提高生產(chǎn)效率，降低能耗，其原料鋁土礦需含硅量較低。為充分利用資源，鋁土礦的選礦脫硅，特別是一水硬鋁石型鋁土礦，越來越引起人們的重視。該領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外近年來的研究主要集中在如下幾個(gè)方面。 學(xué)選礦脫硅 化學(xué)選礦脫硅的特點(diǎn)是，在脫硅過程中含硅礦物發(fā)生分解。見報(bào)道的有焙燒3。 物選礦脫硅 生物選礦脫硅用微生物分解硅酸鹽和鋁硅酸鹽礦物， 可以將鋁硅酸鹽礦物分子破壞成為氧化鋁和二氧化硅，并使二氧化硅轉(zhuǎn)化為可溶物，而氧化鋁不溶得以分離47。 理選礦脫硅 物理選礦脫硅工藝以天然礦物形態(tài)除去含硅礦 物，以降低鋁土礦中 據(jù)分選目的的不同，物理選礦脫硅工藝又可細(xì)分為洗礦、篩分、浮選和選擇性絮凝等，其中浮選法研究較多。按照選別過程中礦物的走向，浮選法又可分為正浮選和反浮選。 正浮選脫硅是抑制鋁硅酸鹽礦物， 采用陰離子捕收劑浮選一水鋁石或三水鋁石。采用正浮選脫硅的主要特點(diǎn)是：使用的捕收劑為脂肪酸鹽類和油酸鹽類，調(diào)整劑和抑制劑為碳酸鈉、六偏磷酸鈉、腐殖酸鈉等，藥劑來源廣泛、成本低；精礦上浮率大，導(dǎo)致脫硅過程中藥劑用量大、精礦中藥劑殘余量大，對(duì)后續(xù)拜爾溶出工藝產(chǎn)生負(fù)面影響；對(duì)于礦物組成復(fù)雜、嵌布粒度細(xì)的鋁土礦要求細(xì)磨，磨礦能耗高，精礦脫水困難、水分含量較大，不利于降低拜爾法溶出過程的能耗。由于鋁土礦中水鋁石的可浮性好，采用正浮選來實(shí)現(xiàn)鋁土礦脫硅的研究也相應(yīng)較碩士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn) 綜述 3 多，國(guó)內(nèi)外都有過許多相關(guān)報(bào)道811。 在國(guó)外，研究主要集中于三水鋁石型鋁土礦。早在20世紀(jì)3040年代，美國(guó)就用正浮選處理某地的鋁土礦（A/S=38），獲得了 A/S=1019 的鋁土礦精礦，但是存在回收率低的問題。到 70 年代初，針對(duì)含高嶺石、石英的某三水鋁石型鋁土礦，用塔爾油、機(jī)油和油酸的混合物作捕收劑，硅酸鈉、六偏磷酸鹽作調(diào)整劑進(jìn)行浮選三水鋁石的試驗(yàn)，但同樣因精礦的回收率低未獲成功。此后，10。 在我國(guó)，根據(jù)我國(guó)鋁土礦資源的特點(diǎn)，對(duì)一水硬鋁石型鋁土礦進(jìn)行了正浮選試驗(yàn)研究。代表性試驗(yàn)結(jié)果見表1表1國(guó)的一水硬鋁石可浮性好，采用正浮選法脫硅是可行的。但從這些結(jié)果來看，對(duì)于大多數(shù)中低鋁硅比的鋁土礦而言，獲得的浮選精礦鋁硅比平均只有8左右，而且礦石的表 1國(guó)早期對(duì)鋁土礦正浮選脫硅的試驗(yàn)結(jié)果 品位（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/% 鋁土礦產(chǎn)地 試驗(yàn)規(guī)模 產(chǎn)品 產(chǎn)率/%硅比 孝義 小型連續(xù)試驗(yàn) 精礦 礦 礦 義 半工業(yè)試驗(yàn) 精礦 礦 礦 中 小型連續(xù)試驗(yàn) 精礦 礦 礦 果（低品位） 小型連續(xù)試驗(yàn) 精礦 礦 礦 果（高品位） 小型連續(xù)試驗(yàn) 精礦 礦 礦 關(guān) 小型連續(xù)試驗(yàn) 精礦 礦 礦 入 20 世紀(jì) 90 年代特別是 90 年代后期，通過“九五”攻關(guān)，我國(guó)在鋁土礦正浮選脫硅實(shí)驗(yàn)研究方面， 無論是在分選工藝上還是在分選指標(biāo)上都獲得了突破性的進(jìn)展。 其中最具代表性的工藝是選擇性磨礦選擇性聚團(tuán)浮選分離工藝和碩士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn) 綜述 4 階段磨浮分離工藝。當(dāng)原礦 A/S=56 時(shí)，采用上述兩種新工藝均可獲得鋁硅比為11以上的鋁土礦精礦。 在1999年長(zhǎng)城鋁業(yè)公司的鋁土礦選礦工業(yè)試驗(yàn)廠進(jìn)行的工業(yè)試驗(yàn)中，鋁土礦正浮選脫硅獲得了成功。有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果見表1表 1五”科技攻關(guān)獲得的鋁土礦正浮選脫硅試驗(yàn)結(jié)果 試驗(yàn)單位 試驗(yàn)規(guī)模 原礦鋁硅比 精礦鋁硅比 精礦產(chǎn)率/% 北京礦冶研究總院 實(shí)驗(yàn)室小型試驗(yàn) 大連選試驗(yàn) 南大學(xué) 實(shí)驗(yàn)室小型試驗(yàn) 大連選試驗(yàn) 城鋁業(yè)公司等 工業(yè)試驗(yàn) 浮選脫硅則是通過抑制一水硬鋁石，采用陽離子捕收劑浮選鋁硅酸鹽礦物。與正浮選相比較，反浮選有其特殊性，理論上具有諸多優(yōu)勢(shì)，其中突出的兩個(gè)方面是:(1)含硅礦物的捕收劑為陽離子類，上浮產(chǎn)品產(chǎn)率小，符合選礦“浮少抑多”的要求，藥劑用量低，精礦表面附著的藥劑少，易于過濾，水分含量低；(2)易于實(shí)現(xiàn)粗磨礦，有利于降低磨礦能 耗和精礦含水量，與拜耳法溶出的粗粒度(5 % )、低水分(10%)精礦要求一致。 由于各種鋁硅酸鹽礦物的表面性質(zhì)相差很大， 導(dǎo)致它們彼此間的可浮性也不一樣。因此，國(guó)內(nèi)外有關(guān)鋁土礦反浮選脫硅的研究報(bào)道較少。 在國(guó)外，使用十二胺對(duì)鋁硅比為 三水鋁礦石進(jìn)行反浮選獲得鋁硅比7 的鋁土礦精礦。研究了氯化月桂胺為捕收劑，鮞綠泥石與三水鋁石的分離。 在國(guó)內(nèi)，作為“國(guó)家重大基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃(9 73)”項(xiàng)日“提高鋁材質(zhì)量的基礎(chǔ)理論研究”專題內(nèi)容之一的“鋁土礦反浮選脫硅基礎(chǔ)理論研究”，通過在基礎(chǔ)理論、分選工藝等多個(gè)方面的研究，鋁土礦反浮選脫硅取得了階段性的成果。表1表 1國(guó)某鋁土礦反浮選脫硅的試驗(yàn)結(jié)果 品 位 產(chǎn) 品 產(chǎn)率 % % % A/S 的 回收率 % 精礦 礦 礦 提高我國(guó)鋁土礦品質(zhì)及資源綜合利用程度， 礦石需細(xì)磨方可達(dá)到基本單體解離?，F(xiàn)有的研究表明12，為有效提高鋁硅比磨礦細(xì)度一般要求達(dá)到 第一章 文獻(xiàn) 綜述 5 占 95%98%，甚至更細(xì)。細(xì)磨時(shí) 產(chǎn)生的大量礦泥會(huì)惡化浮選的選別環(huán)境，使浮選的精度和選擇性降低，嚴(yán)重影響選別指標(biāo)。顯然，微細(xì)物料的產(chǎn)生必將對(duì)選別加工帶來一系列的不利影響。其綜合效應(yīng)如圖1圖 1細(xì)物料對(duì)選別加工產(chǎn)生不利影響的綜合效應(yīng) 細(xì)礦粒的選礦研究 選藥劑研究 由于細(xì)粒礦具有許多不同于正常浮選粒級(jí)的特性， 這些特性惡化了細(xì)粒礦漿的浮選環(huán)境，所以使用常規(guī)的浮選藥劑處理細(xì)粒礦，往往浮選效果不好。通過對(duì)造成細(xì)粒難浮原因的分析， 許多選礦工作者都在進(jìn)行對(duì)細(xì)粒礦浮選效率高選擇性能強(qiáng)的浮選藥劑的研究和開發(fā)。鐘宏等進(jìn)行了細(xì)粒浮選特效捕收劑的分子設(shè)計(jì)，認(rèn)為細(xì)粒浮選的特效捕收劑是具有絮凝和捕收雙重作用的聚合物表面活性劑， 他們合成的陽離子聚合物表面活性劑甲基苯胺樹脂， 對(duì)東鞍山鐵礦一203。 選設(shè)備的研究 浮選柱代替機(jī)械攪拌式浮選機(jī)， 例如充填式浮選柱在浮選美國(guó)密執(zhí)安洲的非磁性鈦鐵礦14和我國(guó)司家營(yíng)赤鐵礦15中已取得較好的效果。另外國(guó)外戴氏(公司研制 的微泡浮選柱利用小氣泡提高細(xì)粒礦物的回收率，沖洗水提高精礦品位。. 16等人用改裝的常規(guī)的 選管浮選相比較，電浮選回收率高出近表面能作用顯著，有勢(shì)力場(chǎng)中勢(shì)能作用相對(duì)減弱微粒互凝，礦泥覆蓋溶解度增大，藥耗增大，水流夾帶與氣泡碰撞概率降低，削弱氣泡的運(yùn)載能力微細(xì)礦粒的基本特征：質(zhì)量小，表面大 選擇性差、回收率下降、富集比降低 碩士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn) 綜述 6 33%。 選溶液化學(xué)的研究 細(xì)粒礦物溶解度大，礦漿中溶解的礦物組分多。各種溶解礦物組分與浮選藥劑以及礦物表面可發(fā)生各種復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。通過使用浮選溶液化學(xué)的知識(shí)，對(duì)細(xì)粒礦漿浮選體系進(jìn)行溶液化學(xué)的研究，從而確定最佳浮選條件，這方面的研究越來越受到人們重視。 王淀佐在其專著中首次系統(tǒng)而詳實(shí)地論述了浮選溶液化學(xué)。 他將浮選溶液化學(xué)的內(nèi)容分為三個(gè)主要方面:浮選劑在溶液中的平衡與浮選意義；礦物溶解與表面電荷平衡；浮選劑與礦物相互作用的平衡17。 王淀佐提出使用溶液化學(xué)研究溶液表面張力 以實(shí)現(xiàn)“一浮選”分離礦物。 通過浮選溶液化學(xué)以及電化學(xué)的研究， 可以控制硫化礦電位使其表面生成疏水性單質(zhì)硫，實(shí)現(xiàn)“無捕收劑浮選”。 通過研究礦漿中各種離子與浮選藥劑及氧化礦表面的相互作用， 可以控制氧化礦的電極電位，從而為尋求細(xì)粒氧化礦的最佳浮選條件提供理論依據(jù)18。 鹽類礦物的溶解度大，因而在鹽類礦物液化學(xué)行為支配著鹽類礦物的浮選行為和分離效果19。 通過研究溶液中金屬離子濃度、沉淀溶劑濃度、以為礦山、冶煉廠廢水中重金屬離子的“沉淀浮選”尋求最佳條件17。 團(tuán)分選技術(shù)的研究 細(xì)粒浮選礦漿體系中各種界面作用力錯(cuò)綜復(fù)雜，通過對(duì)其進(jìn)行研究，可以選擇性聚團(tuán)疏水性礦粒以增大其“表觀粒徑”，從而強(qiáng)化疏水性礦粒與氣泡的礦化作用，以使其適應(yīng)常規(guī)浮選工藝。 聚團(tuán)浮選法主要包括以下幾種： 1）電解質(zhì)凝聚浮選：選擇性電解質(zhì)凝聚 浮選是通過添加無機(jī)電解質(zhì)壓縮疏水性礦粒表面雙電層使其表面電位降低至“不穩(wěn)定電位而發(fā)生聚團(tuán)，脈石礦粒仍保持分散狀態(tài)，隨后直接浮選或脫泥后再浮選20。 2）高分子絮凝浮選：通過高分子橋聯(lián)作 用選擇性增大疏水性礦粒的“表觀粒徑” 。 選擇性絮凝浮選分為選擇性絮凝直接浮選和選擇性絮凝脫泥后浮選兩種。 富爾斯特瑙 (人工赤鐵礦及石英進(jìn)行了選擇性絮凝直接浮選研究，在用十二烷基磺酸鈉(浮選前，用聚丙烯酸(凝直徑小于 10m 的細(xì)粒赤鐵礦21。選擇性絮凝脫泥后浮選的最大工業(yè)應(yīng)用是美國(guó)蒂爾登選礦廠，其用水玻璃作分散劑，淀粉作絮凝劑，選擇性絮凝脫泥后，用胺作捕收劑反浮選1025 碩士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn) 綜述 7 3）剪切絮凝浮選：剪切絮凝浮選是通過 施加足夠大的剪切力場(chǎng)使懸浮在表面活性劑溶液中的疏水性細(xì)礦粒選擇性聚團(tuán)，隨后進(jìn)行常規(guī)浮選。對(duì)澳大利亞金島白鎢礦進(jìn)行了剪切絮凝浮選研究， 細(xì)磨礦石的礦石的常規(guī)浮選指 標(biāo)甚差，并產(chǎn)生大量粘泡，而采用剪切絮凝浮選法，可在不降低精礦品位條件下，回收率提高了20% 22。 4) 載體浮選(背負(fù)浮選):使用粗粒作載體使細(xì)粒浮選的載體浮選法， 六十年代首先用于高嶺土的提純， 王(索瑪桑德蘭(出油酸吸附層之間的作用是礦物微粒和載體形成聚團(tuán)的根源。邱冠周20提出了粗粒效應(yīng)概念，指出在細(xì)粒浮選中粗粒對(duì)細(xì)粒具有載體、中介和助凝三種效應(yīng)從而強(qiáng)化細(xì)粒浮選。. 攪拌條件相同的情況下，加粗粒載體可以使回收率提高10% 左右23。 5) 乳化浮選:乳化浮選始于 50 年代，研究表明，使用捕收劑、中性油及少許乳化劑以一定方式配制的乳狀液浮選細(xì)粒，效果比常規(guī)浮選好。如十二胺浮選氧化鋅礦，用十二胺、煤油及松油制成乳狀液比單用十二胺的浮選效果好2425。 6）油團(tuán)聚分選法：添加非極性油作為橋 液，使疏水性微細(xì)礦物聚集成大而堅(jiān)實(shí)的球狀聚團(tuán)后進(jìn)行分選。得比浮選質(zhì)量更高的精煤，油團(tuán)聚半工業(yè)試驗(yàn)所得的精煤灰份為1227%，水分僅在1719%的范圍內(nèi)波動(dòng)26。陳藎等人用油團(tuán)聚浮選法成功地進(jìn)行了微細(xì)粒鈦鐵礦長(zhǎng)石混合礦的分離27。 細(xì)礦粒的疏水聚團(tuán)研究 早在 1933 年高登就已經(jīng)注意到了黃藥對(duì)方鉛礦有聚團(tuán)作用； 1950 年 次提出了疏水絮凝概念,指出礦粒在水中疏水化可導(dǎo)致形成疏松大聚團(tuán)28。但是，全面而系統(tǒng)地開展對(duì)疏水聚團(tuán)過程的實(shí)驗(yàn)研究和理論分析則是近20年開始的。 本理論29顆粒間的相互作用對(duì)細(xì)粒礦物的選擇性凝聚、 分散及礦粒與氣泡的粘附起著重要作用。 礦粒間的總作用能示: W+ 式中：基于顆粒間范德華吸引作用和靜電排斥作用的平衡出發(fā)而建立的 論碩士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn) 綜述 8 奠定了膠體穩(wěn)定性理論的基礎(chǔ)，它成功的解釋了聚沉現(xiàn)象，并對(duì)聚沉值和聚沉速度等做出了定量的說明。然而 論的應(yīng)用限于靠靜電維持的體系。但如果在浮選體系中有藥劑存在時(shí)，經(jīng)典的 論就不能圓滿的解釋其凝聚行為，甚至常常得出相反的結(jié)果。近幾十年來，在膠體分散體系與穩(wěn)定性的研究中 ，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于親水膠體之間的水化斥力,疏水膠體之間的疏水力及大分子化合物產(chǎn)生的空間斥力， 經(jīng)典的而提出了擴(kuò)展的 論。就是在膠體分散體系中，考慮各種可能存在的相互作用力，在粒子間相互作用的上其它相互作用項(xiàng)，即粒子間相互作用總能量由下式（1出： W+ （1 式中：對(duì)于親水體系： W+ 1-3（a） 對(duì)于疏水體系： W+-3（b） 有這兩項(xiàng)作用時(shí)，則分別加入式（1去。 綜上所述，處于溶液中的親水顆?？赡苁芊兜氯A作用能、靜電作用能、水化作用能和空間穩(wěn)定化作用能的共同制約而處于分散或聚結(jié)狀態(tài)。 細(xì)礦粒疏水聚團(tuán)的影響因素 a） 物理因素 影響疏水聚團(tuán)的物理因素主要包括攪拌速度和攪拌時(shí)間。 疏水聚團(tuán)分選工藝的一個(gè)基本特征是需要較高的攪拌強(qiáng)度， 即較高的攪拌速度或較長(zhǎng)的攪拌時(shí)間。 0通過對(duì)白鎢礦微粒的聚團(tuán)行為的研究提出了剪切絮凝的概念并指出，湍流攪拌賦予礦粒足夠大的動(dòng)能以克服粒間的排斥能壘。 邱冠周29在對(duì)載體浮選進(jìn)行系統(tǒng)研究基礎(chǔ)上提出，粗細(xì)粒相互作用，除載體效應(yīng)外還有載體裂解后兩種作用的產(chǎn)生依賴于強(qiáng)攪拌剪切力場(chǎng)的存在。 韋大為31研究了動(dòng)力學(xué)因素對(duì)黑鎢礦和錫石油團(tuán)聚過程的影響并指出， 攪拌碩士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn) 綜述 9 強(qiáng)度的提高在增大顆粒動(dòng)能的同時(shí)又增大了顆粒間的碰撞速率， 從而提高了顆粒間的有效碰撞次數(shù)，加快了聚團(tuán)的生成速度。 武道吉3234根據(jù)紊流水力特征研究絮凝動(dòng)力學(xué)問題,分析絮凝動(dòng)力因素,得出了主要作用力及主導(dǎo)作用力。 認(rèn)為紊流運(yùn)動(dòng)可以看成是各種不同尺度的渦旋運(yùn)動(dòng)迭加于平均流速的結(jié)果,渦旋運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的剪切力和離心慣性力是絮凝顆粒產(chǎn)生接觸碰撞的主要作用力,而渦旋剪切力是絮凝反應(yīng)的主導(dǎo)動(dòng)力。通過分析紊流條件下兩區(qū)絮凝模型,提出紊流區(qū)主導(dǎo)絮凝速率,過渡區(qū)主導(dǎo)絮凝體的成長(zhǎng)尺度及密實(shí)度,導(dǎo)出了有效能耗的量級(jí)及絮凝控制指標(biāo)。 聚團(tuán)動(dòng)力學(xué)研究表明29,35，機(jī)械攪拌是促進(jìn)疏水礦粒相互碰撞及粘著的必要?jiǎng)恿W(xué)條件，因?yàn)樵趶?qiáng)攪拌條件下，粒子獲得的動(dòng)能才能克服粒子間相互作用的勢(shì)能。2（/v）1/2 (1中： 為常數(shù)， 為攪拌器中耗散的平均能量； 為粒子半徑， 式(1可以看出，粒子的碰 撞頻率與攪拌器中耗散的平均能量的平方根成正比，因此，攪拌速度與攪拌時(shí)間增大時(shí)增大，顆粒間碰撞速率增加，聚團(tuán)速度增加。此外，強(qiáng)攪拌引起的湍流運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的剪切力，可破壞那些松散的聚團(tuán)，而對(duì)于那些致密的疏水聚團(tuán)體，湍流運(yùn)動(dòng)將增大聚團(tuán)的強(qiáng)度。 b)化學(xué)因素 影響疏水聚團(tuán)的化學(xué)因素主要包括：礦漿 、礦物溶解組分、表面活性劑的種類及用量等。 崔吉讓36等通過添加以看出當(dāng) 小于 7 時(shí)，高嶺石顆粒之間表現(xiàn)為強(qiáng)烈的聚團(tuán)行為;當(dāng)嶺石顆粒之間分散較好，通過調(diào)節(jié)溶液的現(xiàn)有的研究一直認(rèn)為， 加入一定量的表面活性劑微細(xì)礦粒表面疏水化后所具有的疏水作用能是顆粒聚團(tuán)的基礎(chǔ)， 顆粒的聚團(tuán)程度與顆粒表面的疏水化變化程度完全一致，而且顆粒的疏水化與表面活性劑種類及用量有著密切的關(guān)系3742。 圖11沉降產(chǎn)率衡量）與表面疏水程度的一致關(guān)系；其次，還反映了表面疏水化與表面活性劑濃度及介質(zhì) 間的密切關(guān)系43,44。 碩士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn) 綜述 10 c）幾何因素 圖1鐵礦沉降產(chǎn)率與油酸鈉濃度(c) 以及 圖1鐵礦接觸角與油酸鈉濃度的關(guān)系 影響疏水聚團(tuán)的幾何因素主要指攪拌容器的結(jié)構(gòu)和葉輪形狀。 聚團(tuán)分選中，礦漿的湍流狀態(tài)對(duì)微細(xì)礦粒間的碰撞黏附至關(guān)重要。礦漿的湍流狀態(tài)不僅與攪拌強(qiáng)度、礦漿性質(zhì)有關(guān)，而且還與攪拌容器及葉輪形狀有關(guān)。邱冠周曾在這方面對(duì)黑鎢礦做過研究29，使用有擋板攪拌容器調(diào)漿，與無擋板攪拌容器相比，黑鎢礦載體浮選回收率提高了10%。不同的攪拌葉輪調(diào)漿產(chǎn)生的礦漿湍流狀態(tài)不同，從而使得各自的調(diào)漿效果不同。 d）非極性油的種類和用量 為強(qiáng)化疏水聚團(tuán)行為，往往添加非極性油。 歐陽堅(jiān)28通過對(duì)微細(xì)粒金紅石、菱錳礦疏水聚團(tuán)的作用機(jī)理研究提出，非極性油強(qiáng)化疏水聚團(tuán)的作用機(jī)理主要為：（1）進(jìn)一步提高礦粒表面的疏水程度，促使疏水聚團(tuán)更易發(fā)生；（2）非極性油在疏水礦粒間形成油橋，從而增大疏水聚團(tuán)的強(qiáng)度和疏水聚團(tuán)的粒度。 孫宗華45等通過對(duì)攀枝花細(xì)粒鈦鐵礦進(jìn)行疏水絮凝浮選， 再一次證實(shí)添加非極性油對(duì)細(xì)粒鈦鐵礦浮選非常必要。 王懷法46等進(jìn)行了剪切絮凝改善細(xì)粒煤泥可濾性的試驗(yàn)研究， 通過添加表面活性劑和烴類油改變細(xì)粒煤表面的潤(rùn)濕性 (使其向親油性轉(zhuǎn)變),強(qiáng)化了細(xì)粒煤粒之間的疏水團(tuán)聚, 形成不同結(jié)構(gòu)的疏水團(tuán)聚, 改變了煤漿體系中顆粒的表觀粒度組成47。 試驗(yàn)研究得出煤油用量的影響較弱, 濾餅密度隨煤油用量的增大略有升高。 細(xì)礦粒疏水聚團(tuán)的分選工藝 已經(jīng)研究開發(fā)出多種多樣疏水聚團(tuán)分選工藝， 把整個(gè)工藝工程分為聚團(tuán)調(diào)整碩士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn) 綜述 11 工序及分選工序，則根據(jù)分選方法的不同，與之相對(duì)應(yīng)的各種疏水聚團(tuán)分選工藝基本上可用圖1圖 1細(xì)礦粒疏水聚團(tuán)分選工藝 總括而言，疏水聚團(tuán)分選工藝具有如下基本共同點(diǎn)： 1) 添加必要的表面活性劑及調(diào)整劑,以使礦物顆粒表面選擇性疏水化； 2) 在調(diào)漿槽或其它攪拌器中進(jìn)行中等或強(qiáng)力攪拌,攪拌時(shí)間通常大于 10 礦漿處于強(qiáng)湍流狀態(tài)； 3) 通過攪拌使某種礦粒形成具有一定強(qiáng)度的疏水聚團(tuán),而其它礦物微粒仍保持分散； 4) 用適當(dāng)?shù)奈锢硎侄畏蛛x疏水聚團(tuán)和分散礦粒,分離方式可以是浮選、磁選、脫泥、篩分和相分離等； 5) 攪拌時(shí)往往添加中性油以強(qiáng)化疏水聚團(tuán)。 細(xì)礦粒疏水聚團(tuán)分選工藝的實(shí)際應(yīng)用 目前，國(guó)內(nèi)外選礦人士對(duì)疏水聚團(tuán)浮選工藝的應(yīng)用也有了一定的研究。 國(guó)外，S39對(duì)金紅石與角閃石(m )采用疏水聚團(tuán)浮選工藝，與常規(guī)浮選相比， 國(guó)內(nèi)， 歐陽堅(jiān)48等人采用疏水聚團(tuán)浮選工藝脫除山西陽泉鋁土礦高鋁浮選尾礦中的微細(xì)粒含鐵、鈦雜質(zhì)礦物，顯著提高了微細(xì)粒雜質(zhì)礦物的脫除率. 采用復(fù)合活化疏水聚團(tuán)浮選工藝處理微細(xì)粒氧化鉛鋅礦， 克服了常規(guī)工藝中分選工序調(diào)整工序分散劑、調(diào)整劑、表面活性劑、非極性油（個(gè)別工藝不加）， 強(qiáng)機(jī)械攪拌（1050原 料 浮選 兩液分選球團(tuán)聚分選異載體自載體乳化浮選剪切絮凝浮選 磁種分選載體浮選 磁黏附法復(fù)聚團(tuán)分選篩分 相分離 脫泥 磁選 碩士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn) 綜述 12 藥劑用量大,鋅回收率低,礦 漿加溫等缺點(diǎn),使鋅回收率 得到較大幅度提高(5%以上),藥劑成本也有所降低49。將疏水聚團(tuán)浮選技術(shù)應(yīng)用在絹云母提純上，顯著提高了細(xì)粒嵌布且表面親水的絹云母礦石的浮選回收率50。 曾研究了八一、神木、太西煤的疏水聚團(tuán)分選深度脫灰及唐山焦煤的疏水聚團(tuán)浮選降灰51。太西無煙煤的疏水聚團(tuán)浮選深度脫灰與常規(guī)浮選深度脫灰相比，僅用一段浮選流