聚丙烯酰胺类抑制剂对一水硬铝石和高岭石可浮性差异调控的影响

针对捕收剂在一水硬铝石与高岭石表面的吸附选择性较差的问题,添加3种不同类型的聚丙烯酰胺抑制剂调变捕收剂在矿物表面的选择性吸附差异,研究抑制剂类型对捕收剂丙撑基双十二酰胺丙基二甲基氯化铵(DAPDPAC)在矿物表面的吸附量差异和相互作用变化,以及抑制剂对两种矿物的浮选影响。浮选试验结果表明:与非离子聚丙烯酰胺(NPAM)和阴离子聚丙烯酰胺(APAM)相比,阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)显示了捕收剂对两种矿物显著的浮选调变差异,且CPAM在浓度80 mg/L时,一水硬铝石的回收率受到明显抑制,而高岭石的回收率几乎不变,且在酸性至弱碱性环境下,可以较好地实现一水硬铝石和高岭石的浮选分离。红外光谱测试结果表明:添加的抑制剂CPAM有效地阻碍了DAPDPAC在一水硬铝石表面的吸附,而在高岭石表面的吸附无明显变化。吸附量、Zeta电位及XPS测试结果表明:CPAM用量大于80 mg/L时,DAPDPAC在一水硬铝石和高岭石表面的吸附量差值保持在9.76×10^(-7)mol/g以上。因此,CPAM可有效调控DAPDPAC在一水硬铝石和高岭石表面的选择性吸附,有利于强化DAPDPAC对一水硬铝石和高岭石的浮选分离。

一水硬铝石型铝土矿铝硅浮选分离的溶液化学

分析了我国铝土矿中一水硬铝石和铝硅酸盐脉石矿物的晶体结构与表面性质。一水硬铝石与铝硅酸盐脉石矿物晶体结构的差异、表面断裂的Al—O和Si—O键及表面离子活性区的差别 ,可影响矿物表面的润湿性与可浮性 ,类质同象及各种晶格杂质离子也将影响浮选剂与矿物表面的相互作用和矿物可磨性。提出了正浮选、反浮选铝硅分离的技术原型 ,用溶液化学计算研究了其基本原理。结果表明 :通过溶液化学计算可确定阴离子捕收剂正浮选脱硅时捕收剂 ,分散剂和 pH三者之间的匹配关系 ;矿物的PZC与捕收剂的pKa 值是阳离子捕收剂反浮选的主要控制参数 ;阴离子捕收剂反浮选时 ,铅盐和钙盐是浮选铝硅酸盐较理想的活化剂。

油酸钠对一水硬铝石和高岭石的捕收机理

用油酸钠为捕收剂 ,研究了一水硬铝石和高岭石的可浮性 ,并对捕收剂与矿物的作用机理进行了探讨 ,结果表明 :油酸钠对一水硬铝石和高岭石的捕收主要由两方面因素控制 ,在 pH 4～ 7范围内 ,为化学反应起主要作用 ,在 pH 7～ 10以形成离子 分子缔合物为主要因素 ;在以油酸钠为捕收剂时 ,矿物表面活性Al3 +数量的不同导致了高岭石和一水硬铝石的可浮性差异 。

一水硬铝石和高岭石可浮性的晶体化学分析

从一水硬铝石和高岭石的晶体结构特征出发 ,通过对一水硬铝石和高岭石结构中化学键的理论计算及阴离子捕收剂 (油酸钠 )、阳离子捕收剂 (十二胺 )浮选体系中可浮性的研究 ,采用矿物晶体化学理论分析了矿物晶体结构特征与可浮性之间的关系 。

一水硬铝石型铝土矿焙烧碱浸脱硅新工艺(Ⅰ)

针对中、低铝硅比的一水硬铝石—高岭石型铝土矿 ,以山西铝土矿作原料 ,在回转窑上进行了焙烧脱硅工艺研究 ,结果表明 :采用回转窑焙烧铝土矿是可行的 ,其焙烧工艺条件为 :矿石粒度 0～ 2 0mm ,焙烧温度10 5 0～ 110 0℃ ,焙烧时间 15～ 2 0min。在碱浸溶出脱硅条件下焙烧矿的脱硅率达 5 5 .6 1% ,精矿铝硅比为 9.92。X射线衍射分析表明 :焙烧过程中高岭石发生热分解产生的非晶态SiO2 ,在碱浸溶出脱硅过程中溶于NaOH脱除。高压溶出试验表明 :脱硅铝精矿中Al2 O3 的溶出率比原矿要高。

高铁一水硬铝石型铝土矿的低钙比烧结

研究烧结法处理我国高铁中等品位矿石的工艺条件,确定钙比为1.5时熟料中存在3CaO·2SiO2和2CaO·2SiO2。结果表明,增大钙比使熟料Al2O3溶出率、SiO2溶出率均有所降低;延长烧成时间,提高烧成温度有利于Al2O3溶出率的增加和SiO2溶出率的降低;提高铁铝比,熟料最佳烧成温度降低,烧成温度范围变窄;提出的Al2O3有效溶出率概念表明,钙比为1.5时,熟料烧成效果最好;确定高铁铝土矿适宜的烧成制度为：烧成温度1250～1300℃,烧成时间20～40min,钙比1.5。

阳离子表面活性剂在一水硬铝石表面吸附研究

采用荧光探针法研究了在烷基伯胺和季铵盐阳离子表面活性剂在一水硬铝石表面吸附层结构.研究结果表明,低浓度且阳离子表面活性剂在一水硬铝石表面为静电吸附时,其表面微极性大,阳离子表面活性剂零星吸附于矿物表面.当阳离子表面活性剂浓度增加时,一水硬铝石表面的微极性降低,阳离子表面活性剂在一水硬铝石表面形成了胶束吸附,形成胶束的表面活性剂离子的数随其浓度的增加而增加,表面疏水性逐渐增强,直至完全疏水.随着烃链碳原子数的增加,阳离子表面活性剂在一水硬铝石表面形成胶束吸附的浓度降低.烷基伯胺为弱电解质,其在水溶液中同时存在烷基胺离子和分子,由于离子分子共同吸附,烷基伯胺比相同碳原子数的季铵盐在一水硬铝石表面形成的半胶束吸附的分子数多.

温度对油酸钠在一水硬铝石矿物表面吸附的影响

采用红外光谱和光电子能谱检测,研究了不同温度条件下油酸钠在一水硬铝石矿物表面吸附,并分析了温度影响油酸钠捕收一水硬铝石能力的根本原因。结果表明:在一定温度范围内(10～45℃),油酸钠对一水硬铝石的捕收能力随温度的升高而提高;在常温或相对低温条件下,油酸钠在一水硬铝石表面没有呈现明显的化学吸附形式,只有在较高药剂浓度和较高温度下,油酸钠在一水硬铝石表面才发生明显的化学吸附。温度影响油酸钠捕收能力的主要原因,可能是温度的不同导致了油酸钠在溶液中的各组份分布率的差异,从而影响油酸钠的捕收能力。

磷酸盐对一水硬铝石和高岭石浮选的选择性作用

研究了磷酸盐对一水硬铝石和高岭石的浮选性能。六偏磷酸钠 (SHMP)在低用量条件下 ,对高岭石的抑制作用大于对一水硬铝石的 ,可以实现铝土矿的正浮选脱硅 ;而在高用量的条件下 ,六偏磷酸盐对一水硬铝石的抑制作用很强 ,对高岭石的抑制作用与低用量条件相比没有明显变化 ,因而可以实现铝土矿的反浮选脱硅。通过磷酸盐的溶液化学、六偏磷酸钠对一水硬铝石和高岭石矿物的 ζ 电位影响及其在矿物表面上的吸附量测定 ,同时通过显微镜对溶液中的矿物颗粒成像 ,探讨了 (NaPO3 ) 6在一水硬铝石和高岭石的胺阳离子反浮选体系中的作用机理。

金属离子对一水硬铝石和高岭石浮选行为的影响

通过一水硬铝石和高岭石纯矿物的浮选试验和动电位测定,研究不同种类的金属离子对一水硬铝石和高岭石浮选行为的影响。研究结果表明:Na+和K+对这2种矿物的可浮性和表面电位影响很小;Ca2+和Mg2+对一水硬铝石可浮性影响不大,却显著活化了高岭石的浮选,特别是在碱性范围内,高岭石的浮选回收率从40%提高到了90%以上;Ca2+和Mg2+显著降低了2种矿物表面的电位绝对值,但基本不改变2种矿物的等电点。Al3+和Fe3+对2种矿物可浮性和表面电性的影响行为不同,Fe3+对一水硬铝石和高岭石的可浮性影响不大;当pH=4～8时,Al3+对高岭石抑制作用相当明显,形成一个低谷;Al3+增加了一水硬铝石和高岭石表面的Zeta电位,使一水硬铝石的等电点由7.2变为8.5,高岭石的等电点则由4.8变为9.0。

Tween80在一水硬铝石浮选中的作用

采用浮选试验、红外光谱和粒度分析研究Tween80对油酸钠浮选一水硬铝石的影响。结果表明:当Tween80与油酸钠以适宜的比例(质量比为1:9)混合时,有利于一水硬铝石的浮选;随着Tween80的增多,混合表面活性剂不利于一水硬铝石的浮选。加入Tween80强化了细粒级一水硬铝石的捕收,但没有明显改善油酸钠在低温下的捕收能力;油酸钠主要以阴离子形式吸附于一水硬铝石表面,且加入Tween80可能与油酸钠在一水硬铝石表面产生共吸附。

阴离子淀粉对一水硬铝石和伊利石浮选行为的影响

通过浮选实验、动电位和吸附量测定,考察了阴离子淀粉在一水硬铝石和伊利石浮选分离中的效果与作用机理.单矿物浮选实验表明,在阳离子捕收剂（DTAC）体系中,阴离子型淀粉（LSDZ）在pH=4-11的范围内抑制了一水硬铝石的浮选.当pH=6,c（DTAC）=3×10-4mol/L时,随着阴离子淀粉LSDZ用量的提高,一水硬铝石被抑制;当c（LSDZ）〈40 mg/L时,活化伊利石的浮选,继续提高淀粉用量,则伊利石被抑制.结果表明：阴离子淀粉是反浮选分离一水硬铝石和伊利石的有效调整剂,LSDZ通过氢键与静电力作用吸附在铝硅矿物表面,阳离子捕收剂使矿物表面ζ-电位正移,阴离子淀粉使矿物表面ζ-电位负移,且阴离子淀粉的加入能促进捕收剂DTAC在矿物表面的吸附.

一水硬铝石型铝土矿焙烧碱浸脱硅新工艺(Ⅱ)

在烧结杯上模拟带式焙烧机进行了铝土矿的焙烧脱硅试验。结果表明 :采用带式焙烧机焙烧铝土矿是可行的。获得的焙烧工艺条件为 :矿石粒度 0～ 5mm ,焦粉用量 3.4% ,混合料水分 7.5% ,950℃点火 1min ,80 0℃保温 2min ,点火负压 3kPa ,焙烧负压 7kPa。采用苛性碱溶出脱硅 ,焙烧矿脱硅率可达 43.45% ,精矿A/S =8.31。X射线衍射分析表明 :焙烧过程中高岭石发生热分解产生的非晶态SiO2 ,经碱处理后溶于NaOH而被脱除。高压溶出试验表明 :脱硅铝精矿中Al2 O3的溶出率比原矿高。

阴离子捕收剂浮选分离一水硬铝石与高岭石的表面晶体化学

铝土矿正浮选实践中,常采用脂肪酸阴离子捕收剂(如油酸)选择性分离一水硬铝石和高岭石等铝硅酸盐矿物。矿物表面晶体化学特性是产生选择性浮选分离的决定性因素。笔者研究了油酸钠(Na OL)浮选体系中一水硬铝石和高岭石的可浮性,发现一水硬铝石可浮性明显好于高岭石。红外光谱分析表明,矿物表面Al质点与油酸的羧酸基团发生化学吸附作用。借助Materials Studio软件分别计算了2种矿物常见晶面的单位面积断裂键数,并计算了矿物晶面/捕收剂的作用能。计算分析发现,矿物晶面单位面积断裂键数以及与油酸根离子相互作用能大小存在差异,具体为:一水硬铝石(100)>(001)>(010),而高岭石(010)>(110)>(001),而且油酸与一水硬铝石3个晶面的的作用皆强于高岭石。矿物晶体晶面的Al-O断裂键数不同导致油酸作用下高岭石和一水硬铝石的可浮性差异。

一水硬铝石与高岭石的晶体结构和表面性质

对一水硬铝石和高岭石的晶体结构及表面性质进行总结和归纳，对高岭百颗粒的分散与聚四行为进行试验研究和理论计算，旨在为我国一水硬铝石型铝土矿的有效分选提供基础资料。高岭石是典型的具有１：１型层状结构的铝硅酸盐，其溶液特性及荷电性质对颗粒的分散与聚团行为具有重要影响，实现一水硬铝石与高岭石有效分选的重要前提之一是调节其表面性质，实现体系高效分散。

添加剂对一水硬铝石型铝土矿焙烧强化溶出的影响

研究了在一水硬铝石型铝土矿焙烧过程中添加剂对焙烧矿溶出性能的影响。实验结果表明 ,在一水硬铝石型铝土矿焙烧过程中添加氟化铝 ,对焙烧矿的溶出性能有明显的改善作用。在铝土矿中添加 1%的氟化铝焙烧 ,经 185℃溶出 1h后 ,焙烧矿氧化铝的溶出率达 5 2 % ,比未添加时提高 15 %左右 ;且随着氟化铝添加量的增加 ,氧化铝的溶出率随之升高 ,当添加量为 5 %时 ,在同样溶出条件下氧化铝溶出率可达 71% ;而铝土矿添加 3%氟化铝焙烧 ,在 2 0 0℃溶出 1h ,氧化铝溶出率即可达到 88%。

阳离子聚丙烯酰胺反浮选分离一水硬铝石和高岭石

在分析一水硬铝石和高岭石的晶体结构以及表面性质差异的基础上 ,通过单矿物实验、人工混合矿实验、ζ-电位和吸附量研究 ,找到了一水硬铝石的有效抑制剂阳离子聚丙烯酰胺。在pH为 5 .5～ 8.5的范围内 ,实验了以十二胺醋酸盐为捕收剂时高岭石和一水硬铝石的反浮选分离。一水硬铝石表面活性Al原子数量多 ,易与酰胺基团结合 ,导致阳离子聚丙烯酰胺中的季铵基团定向排列在一水硬铝石表面的外面 ,阻止大部分十二胺阳离子吸附在其表面 ,并增大一水硬铝石的亲水性 ,抑制了一水硬铝石的上浮。而阳离子聚丙烯酰胺对十二胺浮选高岭石影响很小。

一水硬铝石矿活化焙烧工艺研究

利用马弗炉对我国一水硬铝石矿进行了活化焙烧的实验研究,以降低拜耳法溶出的温度.研究了焙烧温度、焙烧时间等因素对铝土矿的溶出性能的影响,将活化焙烧矿的溶出性能与原矿的溶出性能进行了对比.利用SEM技术对活化焙烧矿的微观形貌进行表征.实验结果表明:合适的活化焙烧工艺条件为焙烧温度585℃,焙烧时间60 min.在此焙烧条件下,当达到最大溶出率时,焙烧矿的溶出温度较原矿下降了40℃.

阴离子捕收剂浮选一水硬铝石溶液化学机理

利用激光动电位测定一水硬铝石的等电点为pH =6 2。用阴离子捕收剂十二烷基磺酸钠和油酸钠浮选一水硬铝石 ,十二烷基磺酸钠与一水硬铝石以静电作用为主 ,并发生半胶束吸附 ,最佳浮选范围为pH <6 2 ;而油酸钠浮选一水硬铝石时为化学吸附 ,当油酸钠浓度为 1× 10 - 4 mol L时 ,一水硬铝石最佳浮选范围为pH =5～ 9。溶液化学计算得到的油酸钠浮选一水硬铝石的pH值上限和下限与试验结果一致。

一水硬铝石(α-AlOOH)及其(010)表面的密度泛函研究

采用基于密度泛函赝势的量子化学方法研究了一水硬铝石(α AlOOH)晶体及其(010)表面的原子和电子结构。研究表明:GGA PBE几何优化得到的晶体结构参数与实验测定数据相符;通过体相原子间重叠布局分析确定了α AlOOH(010)表面最容易解理的位置;通过一系列测试计算选择原子层数为4,真空层厚度为7.5 的slab模型模拟α AlOOH(010)表面,结果表明表面原子发生弛豫,且驰豫表面的表面能为0.491J/m2;根据表面态密度分析、表面原子排布情况和前线轨道理论推测,阴离子捕收剂很难与一水硬铝石(010)的表面Al原子间发生化学作用,却容易与水硬铝石(010)的表面H原子相互作用。