基于晶體化學的含鎂礦物浮選研究.pdf

1、礦產(chǎn)資源是國民經(jīng)濟建設和社會發(fā)展的重要物質基礎，礦業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎產(chǎn)業(yè)。鎂礦資源是我國重要的礦產(chǎn)資源，隨著我國鎂工業(yè)的迅速發(fā)展，中國已發(fā)展成為鎂資源大國、生產(chǎn)大國、出口大國，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象，從礦物的晶體結構、化學組成出發(fā)，研究了含鎂礦物的表面特性以及溶液中的表面性質，含鎂礦物的可

2、浮性及不同調整劑對礦物可浮性的影響，找出礦物晶體化學特征、表面特性及可浮性之間關系的相關規(guī)律。
　　根據(jù)礦物的溶解水解平衡，計算了菱鎂礦、白云石、蛇紋石在水中各溶解組分，可以確定不同pH值時，溶液中組分的構成以及礦物的表面電性，并預測了菱鎂礦、白云石、蛇紋石的零電點分別為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;蛇紋石零電點高，親水性強，在油

3、酸鈉和十二胺浮選體系中的自然可浮性較差;滑石零電點低，且具有一定的天然疏水性，在適當pH值時油酸鈉和十二胺對其均有較好捕收性能。
　　對含鎂礦物的可浮性進行了研究。在油酸鈉體系中，六偏磷酸鈉和水玻璃對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)對菱鎂礦和白云石都有活化作用;碳酸鈉在較高pH值時對蛇紋石有一定抑制作用，而對滑石則有活化作用;氟化鈉在弱堿性pH范圍內(nèi)對含鎂礦物均有一定活化作用，而

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

5、石有活化作用;淀粉在強堿性pH條件下對含鎂礦物抑制作用較強;金屬離子在較寬pH范圍內(nèi)對含鎂礦物有一定抑制作用。在一定條件下可實現(xiàn)菱鎂礦與白云石、菱鎂礦與蛇紋石的浮選分離。
　　晶胞內(nèi)原子構成以及晶體內(nèi)配位多面體構成結構示意圖直觀的揭示了礦物的晶體結構與化學組成的關系。含鎂礦物晶體結構中化學鍵的理論計算表明: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S0'分別為-1.128、-1.23

6、;蛇紋石晶體結構中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。對四種含鎂礦物的單礦物的表面進行了XPS分析，菱鎂礦、白云石、蛇紋石、滑石的表面氧的相對含量分別是50.19％、48.63％、64.34％、58.94％;多價金屬陽離子對于陰離子的相對密度（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浮選過程會產(chǎn)生

7、影響。本文利用PHREEQC軟件對菱鎂礦和白云石在純水中的溶解度進行了模擬計算。結果表明:溫度對菱鎂礦和白云石溶解度的影響規(guī)律不同;當溶液pH為11時，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，大部分金屬陽離子和無機陰離子會增加含鎂碳酸鹽的溶解度;當菱鎂礦、白云石在同一溶液中溶解平衡時，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系，降低礦物的溶

8、解度有利于該浮選過程。
　　本文最后對高硅高鈣低品級菱鎂礦進行了浮選試驗研究，在工藝礦物學研究的基礎上，結合含鎂純礦物浮選的試驗結果，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。通過條件試驗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捕收劑。當原礦MgO42.81％，SiO22.33％，CaO4.88％時，經(jīng)過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可以獲得MgO47.48％，S