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提高高硫铝土矿脱硫效率的基础研究

作　者: 李长凯
导　师: 胡岳华；孙伟
学　校: 中南大学
专　业: 矿物加工工程
关键词: 高硫铝土矿脱硫活化夹带 FLUENT
分类号: X701.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

实现高硫铝土矿工业应用需要重点解决两个难点：如何实现高效脱硫和高效脱硅。其中,高效脱硫主要包括两个方面：一是高效活化脱硫保证低硫精矿S的品位达到0.3%以下,二是脱硫过程中如何减少一水硬铝石的夹带。本文通过单矿物浮选试验、循环伏安法以及吸附量测试等方法,探讨了高效活化脱硫的机理；通过单矿物浮选试验、动电位、扫描电镜和FLUENT模拟等方法,研究了脱硫体系下减少一水硬铝石夹带的相关机理；使用实际矿石进行了实验室小型脱硫开路试验,取得了较好的指标。高效活化脱硫的机理研究表明：(1)对黄铁矿活化效果较好的金属离子是Cu2+, Cu2+存在时黄铁矿表面生成了CuS和单质S0,增强了丁基黄药对黄铁矿的捕收效果,从而提高了脱硫效率；(2)吸附量测试结果表明Cu2+存在时丁基黄药在黄铁矿表面的吸附量远大于没有Cu2+存在时的吸附量,增强了丁基黄药对黄铁矿的捕收效果。脱硫体系下减少一水硬铝石夹带的机理研究表明：(1)浮选机转速越大,脉石矿物粒度越细,一水硬铝石越容易夹带；矿浆pH、捕收剂丁基黄药和起泡剂松醇油的用量都会影响气泡质量,从而对夹带也会造成影响。(2)单矿物浮选试验表明,随着变性淀粉用量的增加,水硬铝石夹带率逐渐降低到一固定值；动电位、红外光谱和吸附量测试证明变性淀粉与一水硬铝石之间存在静电力吸附、氢键作用；SEM扫描图片证明变性淀粉的加入使一水硬铝石絮凝颗粒不断增大,从而显著降低一水硬铝石的夹带率。FLUENT模拟结果表明：随着颗粒粒度、进口流速和转速的增大,斜槽及刮泡处的体积分数逐渐降低,同时进口流速和转速还会影响浮选槽流体湍动强度和混合相速度,造成夹带率不同；矿浆浓度在小于30%(solids)范围内不影响Al相的体积分数分布,超过30%以后,Al相在斜槽及刮泡处的体积分布呈现减少的趋势。实验室小型脱硫开路试验结果表明：使用草酸和硫酸铜做活化剂,淀粉做抑制剂,在最佳药剂条件下,可以获得S品位为10.5%,S回收率72.40%的高硫尾矿和S品位为0.28%,Al203回收率为93.47%的低硫精矿。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章文献综述  9-19
  1.1 铝土矿资源使用状况  9-12
  1.2 高硫铝土矿脱硫的必要性和研究现状  12-14
    1.2.1 高硫铝土矿脱硫的必要性  12
    1.2.2 高硫铝土矿脱硫的方法  12-14
  1.3 高硫铝土矿脱硅的必要性和研究现状  14-16
    1.3.1 高硫铝土矿脱硅的必要性  14
    1.3.2 正浮选脱硅工艺与药剂  14-16
    1.3.3 反浮选脱硅工艺与药剂  16
  1.4 夹带对脱硫的影响及其机理相关研究  16-18
  1.5 本课题的研究内容和目的  18-19
第二章矿样、药剂、仪器设备及研究方法  19-25
  2.1 矿样制备  19-21
    2.1.1 纯矿物矿样制备  19-20
    2.1.2 实际矿石  20-21
  2.2 试验药剂和所用仪器设备  21-22
  2.3 研究方法  22-25
    2.3.1 单矿物浮选试验  22-23
    2.3.2 实际矿石浮选试验  23
    2.3.3 红外光谱测定  23-24
    2.3.4 吸附量测试  24
    2.3.5 循环伏安法测试  24
    2.3.6 一水硬铝石夹带FLUENT模拟  24-25
第三章高硫铝土矿浮选脱硫行为及机理分析  25-36
  3.1 高硫铝土矿矿石组成与矿石性质  25
  3.2 不同活化剂对黄铁矿浮选行为的影响  25-30
    3.2.1 捕收剂丁基黄药(KBX)对黄铁矿浮选行为的影响  26-27
    3.2.2 活化剂草酸对黄铁矿浮选行为的影响  27-28
    3.2.3 Pb~(2+)、Cu~(2+)对黄铁矿可浮行为的影响  28-30
  3.3 Cu~(2+)与黄铁矿的作用机理研究  30-35
    3.3.1 Cu~(2+)作用下黄铁矿表面电化学反应机理  30-34
    3.3.2 Cu~(2+)作用下黄铁矿表面药剂吸附特性  34-35
  3.4 本章结论  35-36
第四章脱硫体系下降低一水硬铝石夹带行为的机理分析  36-58
  4.1 影响一水硬铝石夹带行为的因素分析  36-40
    4.1.1 不同转速对一水硬铝石夹带行为的影响  36-37
    4.1.2 pH值对一水硬铝石夹带行为的影响  37-38
    4.1.3 Cu~(2+)对一水硬铝石夹带作用的影响  38-39
    4.1.4 变性淀粉对一水硬铝石夹带行为的研究  39-40
  4.2 一水硬铝石与淀粉反应影响夹带的机理研究  40-45
    4.2.1 变性淀粉对一水硬铝石ζ-电位的影响  41
    4.2.2 变性淀粉在一水硬铝石表面的吸附量和红外光谱分析  41-44
    4.2.3 变性淀粉与一水硬铝石作用的SEM分析  44-45
  4.3 浮选槽内一水硬铝石夹带流场分析  45-57
    4.3.1 不同粒度对一水硬铝石夹带的影响  47-49
    4.3.2 不同进口流速对一水硬铝石夹带的影响  49-52
    4.3.3 不同转速对一水硬铝石夹带的影响  52-54
    4.3.4 不同矿浆浓度对一水硬铝石夹带的影响  54-57
  4.4 本章结论  57-58
第五章高硫铝土矿脱硫的浮选实践  58-66
  5.1 流程结构对高硫铝土矿脱硫浮选行为的影响  58-61
  5.2 捕收剂用量对浮选脱硫行为的影响  61
  5.3 不同活化剂对浮选脱硫行为的影响  61-64
    5.3.1 活化剂草酸用量对浮选脱硫行为的影响  61-62
    5.3.2 活化剂硫酸铜用量对浮选脱硫行为的影响  62-63
    5.3.3 活化剂硫酸亚铁用量对浮选脱硫行为的影响  63-64
  5.4 抑制剂淀粉对浮选脱硫行为的影响  64
  5.5 本章结论  64-66
第六章结论  66-67
参考文献  67-72
致谢  72-73
攻读学位期间的主要研究成果  73

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