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低品位含泥钾矿资源化利用技术研究

作　者: 赵仲鹤
导　师: 程芳琴
学　校: 山西大学
专　业: 应用化学
关键词: 含泥钾矿浮选浮选药剂脱泥
分类号: TD98
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

低品位含泥钾矿杂质多、组分多变,因而难以连续稳定地进行氯化钾生产。正浮选法因对低品位钾矿适应性强、能耗低等优点而被广泛用于钾盐工业,但钾矿中大量矿泥的存在还是严重影响到正浮选法的生产效率。大量矿泥在浮选过程中阻碍了矿物与浮选药剂的附着,导致在生产过程中药剂消耗倍增,并且使得浮选母液的粘度增大,严重降低了氯化钾的回收率。因此,研究如何提高浮选药剂对氯化钾的浮选效率及矿泥的脱除显得尤为重要。国内外关于矿泥对浮选法生产氯化钾影响鲜有报道,俄罗斯乌拉尔钾肥公司、美国新墨西哥州的密西西比钾盐厂、加拿大Agrium公司、我国云南江城采用机械设备或浮选药剂开展了含泥钾矿脱泥工艺的研究,但报道中钾矿含泥量一般在2-8%之间,本文针对矿泥含量为15-30%钾矿的高效应用,以马海盐湖地表钾矿为原料,开展钾矿矿质分析、浮选药剂和浮选工艺影响因素的研究：(1)马海钾矿矿质分析从马海盐湖不同地点采集多种高含泥地表钾矿,采用化学滴定分析、SEM、XRF、XRD、XPS分析矿物组成,结果表明马海固体钾矿主要由钾石盐、光卤石和钾混盐构成,矿质组成复杂多变是影响生产体系稳定生产的重要原因；马海盐湖钾盐矿泥组成为长石(钾长石、钠长石、钙长石)40-45%、粘土(伊利石、高岭土)20-30%、粉砂(SiO2)15-20%、硫酸钙、碳酸钙5-10%；矿泥多充填包裹于盐类矿物粒晶间,或单独以微薄片层结构分布。(2)含泥钾矿浮选药剂研究考查浮选药剂对含泥钾矿中氯化钾和矿泥分别进行浮选的应用研究,以提高氯化钾浮选收率,实现浮选法脱除矿泥。辛醇与盐酸十八胺组成的复配药剂用于氯化钾浮选,当辛醇浓度在8×104 mol/L左右时,可使氯化钾收率提高9.5%,将复配药剂提前混合再用于浮选比分别加入的方式提高收率6.33%；使用煤油和MR-1煤油乳化剂合成的乳化剂对钾矿矿泥具有良好的浮选效果,在水溶液中,当煤油用量为1000g/t矿泥时,矿泥去除率可达91.57%。(3)不同含泥量对氯化钾浮选影响研究针对氯化钾浮选工艺过程,考查浮选物料中矿泥含量对氯化钾浮选的影响,并解释了实际产品中杂质高的原因。结果表明盐酸十八胺对矿泥浮选收率小于1%,生产中矿泥是由钾盐浮选夹带而出；对泥含量为50%的氯化钾、矿泥混合物和含泥42.98%的钾矿进行浮选其氯化钾收率分别为82.02%和61.78%,表明矿泥与钾盐晶体完全分离,可降低矿泥对氯化钾浮选的不利影响。(4)浮选法脱泥工艺研究将煤油乳液用作除泥剂进行浮选脱泥实验,结果表明对矿泥的除泥率因溶液黏度的增大和离子强度的增高有所下降,但即使在最不利于矿泥浮选的饱和KCl-NaCl-MgCl2溶液中,当煤油用量为1000g/t矿泥时,除泥率依然可超过50%,说明以煤油为除泥剂可以稳定高效地实现除泥目标；浮选脱泥工艺也受到物料及料浆性质的影响,研究结果表明当浮选物料的粒度为80-120目时除泥效果最好,料浆pH值为6-7时对矿泥及氯化钾的浮选都有很好的提升作用。(5)矿泥浮选机理验证研究通过接触角测量的方法,表明药剂改变矿物表面亲水性或疏水性,矿泥表面疏水性强于氯化钾,因此除泥剂优先吸附在矿泥表面,从理论方面解释了矿泥与氯化钾可以分别浮选的原理。通过对浮选药剂及除泥剂的研究,实现了氯化钾浮选药剂优化和含泥钾矿浮选脱泥的目的。本研究丰富了钾盐浮选药剂的种类,填补了我国钾盐领域浮选脱泥的空白,提供了一种适用于高含泥钾矿的除泥剂,并优化了浮选工艺参数,为浮选脱泥工业化应用打下了坚实基础。

全文目录

中文摘要  10-12
ABSTRACT  12-14
绪论  14-18
第一章文献综述  18-26
  1.1 国内外脱泥工艺比较  18-19
  1.2 脱泥工艺影响因素研究  19-20
  1.3 含泥钾盐浮选药剂  20-22
    1.3.1 捕收剂  20-21
    1.3.2 起泡剂  21
    1.3.3 抑制剂  21-22
    1.3.4 浮泥药剂  22
  1.4 氯化钾浮选机理  22-23
  1.5 问题提出及研究意义  23-24
  1.6 本文主要研究内容  24-26
第二章马海钾矿矿质分析  26-46
  2.1 原料及实验仪器  26
    2.1.1 原料及试剂  26
    2.1.2 实验仪器  26
  2.2 实验方法  26-27
    2.2.1 钾矿筛分及组分分析  26
    2.2.2 扫描电子显微镜分析  26-27
    2.2.3 X射线光电子能谱分析  27
    2.2.4 X射线荧光分析  27
    2.2.5 X射线衍射分析  27
  2.3 实验原理  27
    2.3.1 扫描电子显微镜  27
    2.3.2 X射线光电子能谱  27
    2.3.3 X射线荧光光谱  27
    2.3.4 X射线衍射  27
  2.4 结果与讨论  27-43
    2.4.1 含泥钾矿筛分及组分分析  27-30
    2.4.2 含泥钾矿扫描电子显微镜分析  30-31
    2.4.3 含泥钾矿X射线光电子能谱分析  31-37
    2.4.4 钾矿矿泥X射线荧光光谱及X射线衍射分析  37-39
    2.4.5 含泥钾矿X射线衍射分析  39-43
  2.5 本章小结  43-46
第三章含泥钾矿浮选药剂研究  46-54
  3.1 实验原料与试剂  46
  3.2 实验仪器  46
  3.3 实验内容及方法  46-48
    3.3.1 配制浮选饱和液  46-47
    3.3.2 配制盐酸十八胺  47
    3.3.3 微浮选实验  47
    3.3.4 钾盐矿泥浮选药剂开发  47
    3.3.5 煤油乳化  47-48
  3.4 结果与讨论  48-51
    3.4.1 盐酸十八胺浓度及药剂添加方式对氯化钾浮选的影响  48
    3.4.2 辛醇最佳用量选择  48-49
    3.4.3 煤油乳化方法研究  49-51
  3.5 本章小结  51-54
第四章浮选脱泥技术研究  54-64
  4.1 捕收剂浓度及矿泥对氯化钾浮选的影响  54-55
    4.1.1 实验原料与仪器  54
    4.1.2 实验方法  54
    4.1.3 结果与讨论  54-55
  4.2 浮选物料含泥量对氯化钾浮选的影响  55-57
    4.2.1 实验原料与仪器  55
    4.2.2 实验方法  55
    4.2.3 结果与讨论  55-57
  4.3 饱和盐水体系中煤油对矿泥的浮选结果  57-59
    4.3.1 实验原料与仪器  57
    4.3.2 实验方法  57
    4.3.3 结果与讨论  57-59
  4.4 pH值及粒度对矿泥及氯化钾浮选影响研究  59-63
    4.4.1 实验原料与仪器  59-60
    4.4.2 实验方法  60
    4.4.3 结果与讨论  60-63
  4.5 本章小结  63-64
第五章矿泥浮选机理验证研究  64-70
  5.1 气泡捕获法测固体表面接触角  64-66
    5.1.1 实验原料与仪器  64
    5.1.2 实验方法  64
    5.1.3 结果与讨论  64-66
  5.2 液滴捕获法测固体表面接触角  66-68
    5.2.1 实验原料与仪器  66
    5.2.2 实验方法  66
    5.2.3 结果与讨论  66-68
  5.3 本章小结  68-70
结论与建议  70-72
  结论  70-71
  建议  71-72
参考文献  72-76
攻读学位期间取得的研究成果  76-77
致谢  77-78
个人简况及联系方式  78-80

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