本文關鍵詞：氧化鋅礦礦漿中離子存在行為及吸附機理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋅礦是我國重要的戰(zhàn)略性有色金屬資源,氧化鋅礦是主要的鋅礦石之一。我國氧化鋅礦資源豐富,但大量的氧化礦因其品位低、性質極其復雜,一直得不到有效地處理和利用,長期堆存或廢棄,不僅浪費資源,而且占據(jù)土地、污染環(huán)境。近年來,隨著資源的不斷開發(fā),易處理的硫化鋅礦資源越來越少,低品位難處理氧化鋅礦的選礦已成為學科研究的難點和熱點。在氧化礦石選別時,浮選礦漿溶液中會出現(xiàn)多種難免離子,這些離子與礦物表面作用后會改變礦物表面物理化學特性,從而影響浮選行為,這一點已被業(yè)界廣泛認識。但是,大家對這些難免離子的來源、最終走向、在礦物表面的吸附機理以及對礦物表面性質的影響還不是很清楚,體系建立不完善,科學性不強,對氧化鋅礦浮選基礎理論的研究涉及很少。為此,論文以蘭坪氧化鋅礦礦石為研究對象,以原礦工藝礦物學研究為基礎,利用現(xiàn)代分析檢測技術手段,深入研究浮選礦漿體系中離子的存在行為,包括研究離子的來源、存在的種類、數(shù)量、形式和走向；計算各礦物在溶液中的溶解度以及對溶液中各離子濃度的貢獻大��；并利用表面絡合理論探討離子與礦物表面配位模式和作用機理；研究混合離子溶液及Pb2+、Zn2+、Fe3+、Ca2+、Mg2+五種單金屬離子對礦物可浮性、表面電性、硫化作用的影響等。對豐富氧化鋅礦浮選理論有重要的意義。原礦磨礦礦漿溶液離子檢測試驗表明,溶液中存在大量的離子,以K+、Na、 Al3+、Pb2+、Zn2+、Fe3+、Ca2+、Mg2+、SO42-為主。溶液離子的來源大部分為組成礦物的本身離子,溶解初始階段的主要來源為礦石中的易溶性礦物,隨著時間的推移,部分離子來源于難溶礦物的溶解。溶解產生的離子大部分會被礦物重新吸附,剩余部分以沉淀物和離子形式存在。被吸附離子在各礦物表面的分配比例與該礦物在原礦中所占比例相當。該氧化鋅礦中石英、方解石、高嶺石是主要的吸附礦物,其次為絹云母和菱鋅礦。從礦物吸附離子的能力來看,高嶺石和絹云母的吸附能力最強,其次為方解石,同時,礦物對自身組成元素離子的吸附能力普遍較弱。XPS分析表明,礦物對離子有吸附作用,這種吸附使得礦物表面元素組成和含量都發(fā)生變化,同時引起礦物表面化學環(huán)境的改變。金屬離子在碳酸鹽礦物表面的吸附主要是與碳酸根發(fā)生化學作用,方解石表面還存在著金屬離子與鈣離子的交換反應。金屬離子在石英和異極礦表面的吸附主要是離子與礦物表面羥基的絡合反應。量子化學計算表明,方解石和菱鋅礦中Ca-O鍵和Zn-O鍵離子性較強,C-O鍵共價鍵較強,表面存在=CO3-、=Ca+、=Zn+、=CO3H、=ZnOH和=CaOH表面位；石英和異極礦中Si-O鍵偏共價鍵,Zn-O鍵偏離子鍵,只有含羥基化的表面位=SOH。表面絡合理論研究表明,方解石表面的吸附形式為離子交換與表面配位并存,異極礦、石英和方解石以表面配位吸附形式為主,并根據(jù)吸附數(shù)據(jù)分析得到離子與礦物的作用形式和吸附形態(tài)。同時,研究還得到四種礦物對離子的吸附極易受到溶液pH值的影響,pH達到一定值后部分離子在礦物表面會出現(xiàn)解吸現(xiàn)象。在以十八伯胺作為捕收劑時,混合離子對礦物的可浮性有很強的抑制作用,且對目的礦物的抑制作用較脈石礦物強。五種單金屬離子對菱鋅礦均產生抑制作用；Ca2+、Mg2+低濃度時能夠活化異極礦,高濃度時異極礦受到抑制,Fe3+會抑制異極礦的上浮,Pb2+對異極礦具有一定的活化作用,Zn2+對異極礦的浮選作用不明顯；低濃度的Pb2+、Fe3+、Ca2+對石英有活化作用,高濃度時會抑制石英的上浮,Mg2+、Zn2+對石英具有顯著的抑制作用；低濃度的鎂離子會活化方解石,濃度較高時方解石受到顯著的抑制作用,Fe3+對方解石具有顯著的抑制作用,Zn2+、Pb2+對方解石有活化作用,Ca2+對方解石浮選影響很小。礦物與混合離子作用后,菱鋅礦表面電位變低,其它三種礦物的表面電位均有所增加。除方解石外,單金屬離子隨著離子濃度的增加,都會造成礦物表面電位升高。除鈣離子外,其它金屬離子對應氫氧化物沉淀在礦物表面的生成,會造成礦物表面出現(xiàn)三個零電點pH值點。與混合離子作用后,各礦物對硫離子的吸附能力都有增加,尤其是石英和方解石,菱鋅礦和異極礦增加量相對較小。Ca2+、Mg2+對菱鋅礦和異極礦吸附硫離子略有減少,對方解石和石英略有增加；Pb2+、Zn2+、Fe3+都能夠增加四種礦物對硫離子的吸附量,進而造成目的礦物和脈石礦物的表面性質差異性降低,增加浮選分離難度；鈣、鎂離子的這種作用效果不明顯。論文的研究結果初步建立了氧化鋅礦浮選礦漿溶液離子存在行為體系,發(fā)展和完善了氧化鋅礦浮選理論,對深刻理解礦漿離子在浮選中的行為有十分重要的理論意義和應用價值。
【關鍵詞】：氧化鋅礦 礦漿溶液離子 吸附 表面絡合理論
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD952
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 第一章 文獻綜述15-33
• 1.1 鋅資源概述15-18
• 1.1.1 鋅的用途15
• 1.1.2 世界鋅的資源分布15-16
• 1.1.3 我國鋅資源概況16-17
• 1.1.4 主要氧化鋅礦物及性質17-18
• 1.2 氧化鋅礦選礦研究現(xiàn)狀18-23
• 1.2.1 氧化鋅礦浮選工藝研究18-20
• 1.2.2 氧化鋅礦浮選藥劑和理論研究現(xiàn)狀20-23
• 1.3 礦漿溶液離子對浮選的影響研究現(xiàn)狀23-25
• 1.4 固-液界面的電荷及表面配位模型25-31
• 1.4.1 固-液界面吸附研究現(xiàn)狀25-28
• 1.4.2 表面官能團28-30
• 1.4.3 固-液界面電荷30
• 1.4.4 離子交換反應30
• 1.4.5 吸附與沉淀30-31
• 1.4.6 影響固-液界面吸附行為的因素31
• 1.5 課題研究內容及意義31-33
• 第二章 試驗原料及方法33-39
• 2.1 試驗原料與設備33-37
• 2.1.1 實際礦石33-34
• 2.1.2 純礦物制備34-35
• 2.1.3 試驗藥劑35-36
• 2.1.4 試驗設備36-37
• 2.2 分析儀器與方法37-39
• 2.2.1 Zeta電位測定37
• 2.2.2 XPS能譜測定37
• 2.2.3 物料比表面積測定37
• 2.2.4 X射線衍射分析37
• 2.2.5 掃描電鏡分析37-38
• 2.2.6 ICP-AES/MS及IC分析38
• 2.2.7 量子化學計算38
• 2.2.8 離子化學形態(tài)分析38-39
• 第三章 礦漿中離子來源和走向研究39-53
• 3.1 原礦礦漿主要離子種類測定39-40
• 3.2 礦漿離子來源及影響離子濃度因素研究40-42
• 3.3 純礦物溶解度測定42-45
• 3.4 溶液中離子的走向分配研究45-48
• 3.5 離子在溶液中的化學形態(tài)分析48-52
• 3.6 本章小結52-53
• 第四章 離子與礦物表面作用機理研究53-101
• 4.1 礦物電子結構計算53-57
• 4.1.1 方解石和菱鋅礦電子結構53-55
• 4.1.2 石英和異極礦電子結構55-57
• 4.2 礦物吸附離子前后表面形貌分析57-60
• 4.3 礦物吸附離子前后X射線衍射分析60-63
• 4.4 離子吸附前后礦物表面XPS分析63-76
• 4.4.1 方解石表面XPS分析63-67
• 4.4.2 石英表面XPS分析67-70
• 4.4.3 異極礦表面XPS分析70-73
• 4.4.4 菱鋅礦表面XPS分析73-76
• 4.5 離子在礦物表面反應模式和吸附機理76-95
• 4.5.1 方解石表面離子作用機理分析78-83
• 4.5.2 菱鋅礦表面離子作用機理分析83-87
• 4.5.3 石英表面離子作用機理分析87-92
• 4.5.4 異極礦表面離子作用機理分析92-95
• 4.6 PH對礦物吸附離子的影響95-98
• 4.7 本章小結98-101
• 第五章 離子對礦物可浮性影響研究101-111
• 5.1 混合溶液離子對礦物可浮性的影響102
• 5.2 單金屬離子對菱鋅礦可浮性影響研究102-104
• 5.3 單金屬離子對異極礦可浮性影響研究104-106
• 5.4 單金屬離子對石英可浮性影響研究106-107
• 5.5 單金屬離子對方解石可浮性影響研究107-109
• 5.6 本章小結109-111
• 第六章 離子對礦物表面電位影響研究111-124
• 6.1 混合溶液離子對礦物表面電位影響研究111-112
• 6.2 單金屬離子對菱鋅礦表面電位影響研究112-115
• 6.3 單金屬離子對方解石表面電位影響研究115-118
• 6.4 單金屬離子對異極礦表面電位影響研究118-120
• 6.5 單金屬離子對石英表面電位影響研究120-123
• 6.6 本章小結123-124
• 第七章 離子對礦物吸附S~(2-)的影響研究124-129
• 7.1 混合溶液離子對礦物吸附S~(2-)的影響124-125
• 7.2 單金屬離子對礦物吸附S~(2-)的影響125-127
• 7.2.1 單金屬離子對菱鋅礦吸附S~(2-)的影響125
• 7.2.2 單金屬離子對方解石吸附S~(2-)影響125-127
• 7.2.3 單金屬離子對異極礦吸附S~(2-)的影響127
• 7.2.4 單金屬離子對石英吸附S~(2-)的影響127
• 7.3 本章小結127-129
• 第八章 主要結論及創(chuàng)新點129-132
• 8.1 論文主要結論129-131
• 8.2 論文主要創(chuàng)新點131-132
• 致謝132-133
• 參考文獻133-143
• 附錄A 攻讀博士期間發(fā)表論文及專利143-145
• 附錄B 攻讀博士期間參與的項目145-146
• 附錄C 攻讀博士期間獲得的獎勵與榮譽146

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：氧化鋅礦礦漿中離子存在行為及吸附機理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：327311