基于晶體化學(xué)的含鎂礦物浮選研究.pdf

1、礦產(chǎn)資源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，礦業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。鎂礦資源是我國(guó)重要的礦產(chǎn)資源，隨著我國(guó)鎂工業(yè)的迅速發(fā)展，中國(guó)已發(fā)展成為鎂資源大國(guó)、生產(chǎn)大國(guó)、出口大國(guó)，在全球鎂工業(yè)中占有舉足輕重的地位。但鎂資源是不可再生資源，提高資源利用率和保持資源的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本論文以菱鎂礦、白云石、利蛇紋石和滑石四種含鎂礦物為研究對(duì)象，從礦物的晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成出發(fā)，研究了含鎂礦物的表面特性以及溶液中的表面性質(zhì)，含鎂礦物的可

2、浮性及不同調(diào)整劑對(duì)礦物可浮性的影響，找出礦物晶體化學(xué)特征、表面特性及可浮性之間關(guān)系的相關(guān)規(guī)律。
　　根據(jù)礦物的溶解水解平衡，計(jì)算了菱鎂礦、白云石、蛇紋石在水中各溶解組分，可以確定不同pH值時(shí)，溶液中組分的構(gòu)成以及礦物的表面電性，并預(yù)測(cè)了菱鎂礦、白云石、蛇紋石的零電點(diǎn)分別為7.0、6.5、8.7。四種含鎂礦物的表面電性及自然可浮性存在明顯差異:菱鎂礦和白云石在油酸鈉和十二胺浮選體系中的自然可浮性都較好;蛇紋石零電點(diǎn)高，親水性強(qiáng)，在油

3、酸鈉和十二胺浮選體系中的自然可浮性較差;滑石零電點(diǎn)低，且具有一定的天然疏水性，在適當(dāng)pH值時(shí)油酸鈉和十二胺對(duì)其均有較好捕收性能。
　　對(duì)含鎂礦物的可浮性進(jìn)行了研究。在油酸鈉體系中，六偏磷酸鈉和水玻璃對(duì)含鎂礦物均有一定抑制作用，但抑制效果和作用pH值范圍有所差別;碳酸鈉在較廣pH范圍內(nèi)對(duì)菱鎂礦和白云石都有活化作用;碳酸鈉在較高pH值時(shí)對(duì)蛇紋石有一定抑制作用，而對(duì)滑石則有活化作用;氟化鈉在弱堿性pH范圍內(nèi)對(duì)含鎂礦物均有一定活化作用，而

4、在pH較高時(shí)則有抑制作用;淀粉在強(qiáng)堿性pH條件下對(duì)含鎂礦物抑制作用較強(qiáng);金屬離子對(duì)含鎂礦物有一定抑制作用，但pH為10-12時(shí)，蛇紋石在金屬離子作用下可浮性迅速提高，金屬離子對(duì)蛇紋石的活化作用由強(qiáng)到弱為Ca2+＞ Mg2+＞Fe3+＞Al3+。在十二胺體系中，六偏磷酸鈉和水玻璃對(duì)含鎂礦物均有一定抑制作用;碳酸鈉在弱堿性時(shí)對(duì)含鎂礦物有活化作用，但pH值較高時(shí)則有抑制作用;氟化鈉對(duì)菱鎂礦、白云石、蛇紋石有活化作用，僅在pH大于10.5時(shí)對(duì)滑

5、石有活化作用;淀粉在強(qiáng)堿性pH條件下對(duì)含鎂礦物抑制作用較強(qiáng);金屬離子在較寬pH范圍內(nèi)對(duì)含鎂礦物有一定抑制作用。在一定條件下可實(shí)現(xiàn)菱鎂礦與白云石、菱鎂礦與蛇紋石的浮選分離。
　　晶胞內(nèi)原子構(gòu)成以及晶體內(nèi)配位多面體構(gòu)成結(jié)構(gòu)示意圖直觀的揭示了礦物的晶體結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成的關(guān)系。含鎂礦物晶體結(jié)構(gòu)中化學(xué)鍵的理論計(jì)算表明:菱鎂礦和白云石發(fā)生斷裂的鍵主要是Mg-O和Ca-O鍵，MgCO3和CaCO3中O的剩余電價(jià)S0'分別為-1.128、-1.23

6、;蛇紋石晶體結(jié)構(gòu)中Mg-O易發(fā)生斷裂，使蛇紋石表而裸露離子為Mg2+和O2-離子;滑石只有少部分端面的Mg-O發(fā)生斷裂。對(duì)四種含鎂礦物的單礦物的表面進(jìn)行了XPS分析，菱鎂礦、白云石、蛇紋石、滑石的表面氧的相對(duì)含量分別是50.19％、48.63％、64.34％、58.94％;多價(jià)金屬陽(yáng)離子對(duì)于陰離子的相對(duì)密度（ΣMn+/ΣO2-）分別為:0.218、0.225、0.258、0.272。
　　含鎂碳酸鹽礦物在水中的溶解對(duì)浮選過(guò)程會(huì)產(chǎn)生

7、影響。本文利用PHREEQC軟件對(duì)菱鎂礦和白云石在純水中的溶解度進(jìn)行了模擬計(jì)算。結(jié)果表明:溫度對(duì)菱鎂礦和白云石溶解度的影響規(guī)律不同;當(dāng)溶液pH為11時(shí)，菱鎂礦和白云石的溶解度最低，分別為12.48mg/L、10.05mg/L;除了定位離子，大部分金屬陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)陰離子會(huì)增加含鎂碳酸鹽的溶解度;當(dāng)菱鎂礦、白云石在同一溶液中溶解平衡時(shí)，溶解度分別為14.03mg/L、3.16mg/L。溶解度曲線與礦物的可浮性曲線有較一致的關(guān)系，降低礦物的溶

8、解度有利于該浮選過(guò)程。
　　本文最后對(duì)高硅高鈣低品級(jí)菱鎂礦進(jìn)行了浮選試驗(yàn)研究，在工藝礦物學(xué)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合含鎂純礦物浮選的試驗(yàn)結(jié)果，確定了菱鎂礦與脈石礦物分離原則工藝流程為反浮選脫硅-正浮選提鎂的工藝流程。通過(guò)條件試驗(yàn)確定了最佳浮選條件和工藝流程，捕收劑為一種新型脂肪酸類(lèi)捕收劑。當(dāng)原礦MgO42.81％，SiO22.33％，CaO4.88％時(shí)，經(jīng)過(guò)一粗二精反浮選脫硅-一粗二精正浮選提鎂的閉路流程試驗(yàn)可以獲得MgO47.48％，S