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新型含钛矿物捕收剂TBC及其作用机理

作　者: 李文军
导　师: 孙伟
学　校: 中南大学
专　业: 矿物加工工程
关键词: 含钛矿物浮选捕收剂 TBC 作用机理
分类号: TD952
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

我国金红石资源储量不足、砂矿少、原生矿多,特别是金红石粒度嵌布细、分选难度大,尤其是重选抛尾难度大。浮选和浮选捕收剂的研究是解决我国金红石资源利用的关键。本论文研究寻找到一种有效的含钛矿物浮选捕收剂--TBC。从分子动力学模拟、配位化学、浮选溶液化学、光谱检测等各个角度探讨了捕收剂对矿物,特别是新型药剂TBC与金红石矿物的作用机理。主要内容和结果如下：试验表明：TBC具有更强的捕收性能和极高的选择性。在最佳的浮选条件下,金红石单矿物的浮选回收率可以达到97.5%；金红石与石英混合矿浮选精矿中金红石的品位>80%,回收率>97%；金红石与方解石混合矿浮选精矿中金红石的品位和回收率均达到80%。对钛铁矿和钛辉石单矿物的浮选,TBC同样具有较强的捕收能力和选择性。pH=7、TBC的用量为8×10-5mol/L时两种矿物的回收率分别为91%和47%,两种矿物的可浮性在pH=5-9时有明显的差异。以TBC为捕收剂浮选富集德兴铜尾中的金红石并取得了一定的效果。给矿二氧化钛品位11.18%时,TBC与油酸混合使用浮选的攀枝花钛铁矿一次精选的品位和回收率可以达到42.78%和56.95%。TBC作为一种新型的金红石捕收剂,可以为含钛矿物的浮选提供技术参考。量子化学计算的结果从TBC作为一种硬碱的角度说明了它对钛矿物的捕收能力,而Ti(Ⅳ)和Ca(Ⅱ)离子的性质可以影响TBC对金红石和方解石浮选的选择性。分子动力学模拟和吸附作用能的计算表明：TBC与金红石的作用要强于与石英的作用,从而实现了对金红石浮选的选择性。结合分子模拟、溶液化学分析及光谱检测可以推断TBC与金红石表面的作用机理：在浮选矿浆中,TBC可能首先以未解离的形式向金红石表面靠近和发生物理吸附,而后继续靠近并与金红石表面的Ti质点发生化学键合,形成五元环稳定螯合物,从而具有了较强的选择性捕收能力。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章文献综述  10-22
  1.1 钛元素的性质  10-11
  1.2 钛及金红石资源概况  11-13
  1.3 金红石矿物的性质与应用  13-14
  1.4 我国金红石资源的特点和分布  14-15
    1.4.1 我国原生金红石矿的分布  14-15
    1.4.2 我国金红石砂矿的分布  15
  1.5 我国金红石的选矿技术现状  15-18
    1.5.1 金红石重选研究进展  16
    1.5.2 金红石磁选设备研究进展  16-17
    1.5.3 金红石电选设备研究进展  17
    1.5.4 金红石选矿中酸洗的作用  17
    1.5.5 我国金红石矿的浮选工艺  17-18
  1.6 金红石浮选捕收剂的研究现状  18-21
  1.7 本论文研究的目的和意义  21-22
第二章试剂、仪器和实验方法  22-26
  2.1 试验物料  22-23
    2.1.1 纯矿物试样  22
    2.1.2 实际矿石试样  22-23
  2.2 试验试剂  23-24
  2.3 试验方法  24-26
    2.3.1 纯矿物浮选试验  24
    2.3.2 实际矿石的浮选试验  24-25
    2.3.3 吸附量的测定  25
    2.3.4 红外光谱的测定  25-26
第三章不同捕收剂作用下含钛矿物的浮选行为  26-38
  3.1 钛矿物捕收剂的筛选  26-27
  3.2 三种捕收剂作用下金红石的浮选行为  27-30
    3.2.1 以TBC为捕收剂时金红石的可浮性  27-28
    3.2.2 SHA对金红石的捕收能力  28-29
    3.2.3 以BHA为捕收剂时金红石的可浮性  29-30
  3.3 三种捕收剂对金红石和石英人工混合矿浮选分离的影响  30-32
    3.3.1 TBC对金红石和石英人工混合矿浮选分离的影响  30-31
    3.3.2 SHA对金红石和石英人工混合矿浮选分离的影响  31
    3.3.3 BHA对金红石和石英人工混合矿浮选分离的影响  31-32
  3.4 TBC和SHA对金红石和方解石人工混合矿浮选分离的影响  32-34
    3.4.1 TBC对金红石和方解石人工混合矿浮选分离的影响  32-33
    3.4.2 SHA对金红石和方解石人工混合矿浮选分离的影响  33-34
  3.5 新型捕收剂作用下钛铁矿和钛辉石的浮选行为  34-36
    3.5.1 以TBC为捕收剂时钛铁矿和钛辉石的可浮性  34-35
    3.5.2 以SHA为捕收剂时钛铁矿和钛辉石的可浮性  35
    3.5.3 以BHA为捕收剂时钛铁矿和钛辉石的可浮性  35-36
  3.6 TBC和SHA对金红石捕收性能的比较  36-37
  3.7 小结  37-38
第四章新型捕收剂对含钛矿石的浮选效果  38-47
  4.1 新型捕收剂浮选回收选铜尾矿中的金红石的效果  38-42
    4.1.1 以BHA为捕收剂进行的条件试验  38-41
    4.1.2 SHA和TBC浮选回收德兴铜尾中金红石的效果  41-42
  4.2 铅离子活化对羟肟酸浮选金红石的影响  42-44
    4.2.1 铅离子活化对SHA浮选德兴铜尾金红石的影响  43
    4.2.2 铅离子活化对BHA浮选德兴铜尾金红石的影响  43-44
  4.3 应用新型捕收剂浮选攀枝花钛铁矿  44-46
  4.4 小结  46-47
第五章捕收剂与金红石矿物的作用机理  47-68
  5.1 TBC在金红石(110)面的吸附形式和最低能态——分子模拟  47-56
    5.1.1 分子模拟及其在浮选研究中的应用  47-48
    5.1.2 模拟及计算方法  48-49
    5.1.3 模拟及计算步骤  49-55
    5.1.4 吸附作用能的计算结果  55-56
  5.2 捕收剂分子与金属离子的配位能力与捕收性能的关系  56-61
    5.2.1 稳定常数与螯合捕收剂的选择性  56-57
    5.2.2 几种捕收剂的酸碱硬度与其捕收性能的关系(HSAB)  57-60
    5.2.3 Ti(Ⅳ)和Ca(Ⅱ)离子的性质与其络合产物稳定性的关系  60-61
  5.3 TBC对金红石产生捕收能力的主要溶液组分  61-63
  5.4 TBC在金红石矿物表面的吸附量与矿浆pH和浮选的关系  63
  5.5 TBC与金红石矿物表面的反应产物结构探讨  63-67
  5.6 小结  67-68
第六章结论  68-69
参考文献  69-74
致谢  74-75
攻读学位期间主要的科研成果  75

新型含钛矿物捕收剂TBC及其作用机理

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