组合捕收剂DYN-3在铁矿石浮选脱硅中的性能研究

以组合药剂DYN-3为研究对象,将醚胺(DYN-1)与十二烷基磺酸钠(SDS)进行组合(简称DYN-3),针对石英、赤铁矿、磁铁矿开展单矿物和人工混合矿浮选试验,考察DYN-3用量、矿浆pH值、温度、淀粉用量对矿物浮选行为的影响。结果表明:DYN-3对石英捕收能力很强,在矿浆pH值为8.0时,石英回收率为99.57%,且该药剂对温度适应能力强,经人工混合矿试验可得到精矿铁品位为68.29%、回收率为95.62%的选别指标。通过红外光谱、Zeta电位等表征药剂在矿物表面的吸附机理。结果表明:DYN-3在石英表面为化学吸附,DYN-3内部的十二烷基磺酸钠(SDS)与DYN-1在吸附过程中存在正协同作用,因此增强了DYN-3在石英表面的吸附强度,从而改善石英表面可浮性。综上所述,DYN-3是一种可应用于铁矿石反浮选的新型高效低温捕收剂。     

含硅酸盐脉石的铁矿石浮选：机理和淀粉的作用

在相同的物理－化学条件下，赤铁矿的可浮性总是低于石英，确定，在ＰＨ〉９以前溶液中的克分子胺的存在对赤铁矿浮选是有害的。淀粉吸附在二种矿物上。然而，在碱性介质中存在烷基铵盐时吸附在石英上的淀粉将解吸，春解吸情况随捕收剂浓度和ＰＨ而变化。赤铁矿的情况则不同，淀粉－赤铁矿的亲和力大于淀粉－石英。     

四种阳离子捕收剂对赤铁矿和石英浮选行为的影响

以赤铁矿和石英为试验原料，探究了十二胺、十二烷基三甲基氯化铵、GE-609与N-十二烷基乙二胺四种阳离子捕收剂对两种矿物浮选行为的影响。结果表明，四种阳离子捕收剂对石英和赤铁矿均有一定的捕收作用，且对石英的捕收能力均强于赤铁矿；在四种捕收剂体系中，淀粉对赤铁矿均有明显的抑制作用，对于石英，淀粉除在N-十二烷基乙二胺体系中对石英一定抑制作用外，在其他三种捕收剂体系中淀粉对石英浮选影响较小。混合矿浮选试验表明，与十二胺和N-十二烷基乙二胺相比，十二烷基三甲基氯化铵和GE-609作为捕收剂时，精矿Fe品位和Fe回收率指标相对较优，与单矿物浮选结果一致。      

磷酸酯淀粉在赤铁矿阳离子反浮选脱硅中的抑制作用及QCM-D吸附研究

以十二胺为捕收剂浮选赤铁矿和石英单矿物时,木薯原淀粉作为抑制剂选择性较差,而磷酸酯淀粉表现出较好的选择性。采用石英晶体微天平(QCM-D)测定了两种抑制剂溶液分别在Fe2O3镀层和SiO2镀层的石英晶体谐振器表面的吸附全过程,两种抑制剂在Fe2O3表面的吸附作用快、吸附紧密、吸附层质量较高、且吸附不可逆;两种抑制剂在SiO2表面的吸附层质量较低、且吸附可逆,同时吸附速度有显著差别,木薯淀粉的吸附速度快、而磷酸酯淀粉的吸附速度较慢。     

十二胺捕收剂在三种不同矿物表面吸附的分子动力学模拟

采用Materials Studio中的Forcite模块,对水分子和十二胺捕收剂分子在锂云母、长石和石英三种不同矿物表面的吸附过程进行了分子动力学模拟研究,分析了吸附前后水分子在三种矿物表面的浓度分布。结果表明,三种矿物均具有类似的亲水特性,水分子在三种不同矿物表面吸附没有选择性。相反,比较了十二胺捕收剂在锂云母、长石和石英三种不同矿物表面的吸附情况,结果表明十二胺捕收剂能够选择性吸附在锂云母表面,从而改变其表面亲水性,达到与长石、石英分离的目的,阐明了十二胺捕收剂的吸附对于锂云母表面的亲水性改变极为有效。从理论上通过模拟接触角的变化,验证了烷基胺捕收剂浮选锂云母的这一过程。     

改性淀粉抑制赤铁矿反浮选石英的作用机理研究

通过矿物浮选试验、动电位测定以及吸附量测试,考察了4种淀粉抑制剂对赤铁矿和石英浮选性能的影响,并探讨了其作用机理。在碱性条件下,改性淀粉抑制剂对赤铁矿抑制效果明显,且以改性玉米淀粉效果最佳,改性磷酸酯淀粉、改性羧甲基淀粉的抑制效果次之,而普通淀粉抑制作用一般。同时4种淀粉抑制剂对主要脉石矿物石英的抑制效果均不明显。pH=10~12.5条件下,改性玉米淀粉因其羟基氧和裸露在赤铁矿表面的铁元素发生了化学键合,因而选择性抑制能力最佳。分子动力学模拟表明,改性玉米淀粉片段与赤铁矿作用更为紧密,验证了改性淀粉能更好地抑制赤铁矿。     

用分子轨道法对十二烷基胺同石英相互作用的解析—捕收剂和抑制剂在金属及矿物上的吸附作用

应用CNDO/2方法从理论上研究了石英上十二烷基胺的电子状态及键合状态。在PZC附近带有硅醇的石英表面转入碱性区域时其质子从表面上脱离并且表面上氧的负电荷增大。十二烷基胺离子上氮的电荷分布呈现出中性状态,而十二烷基胺分子上的却带有负电荷。与胺离子上氮键合的氢的正电荷要比胺分子上的大得多。十二烷基胺同石英问的相互作用主要归因于H(十二烷基胺离子)-O(石英)、N(十二烷基胺分子)-Si(石英)及N(十二烷基胺分子)-H(硅醇)等的库仑键,其强度几乎是水的二聚物氢键的一半。进而,同石英形成强键的胺离子上的原子与胺分子上的不同。基于吸附系的胺离子与石英间的成键强度和吸附稳定能判断,十二烷基胺离子在碱性区域要比在PZC附近更易于吸附在石英上。十二烷基胺离子和胺分子在与石英表面上或双电层中水分子或钠离子交换后都能有力地吸附在石英上。     

赤铁矿反浮选体系中 CaCl2 与石英吸附作用机理研究

为进一步完善石英和赤铁矿浮选作用机理,探讨了活化剂 CaCl₂ 在石英和赤铁矿表面吸附特性的差异。 通过研究纯矿物吸附特性试验,采用原子力显微镜( AFM)、傅里叶红外光谱( FTIR)和 Zeta 电位检测进行分析和表 征,阐释了 CaCl₂ 在石英和赤铁矿表面的吸附作用机理。 试验结果表明:CaCl₂ 与石英和赤铁矿均在 pH 值为 11 ~ 12 时吸附作用较强;当 CaCl₂ 浓度超过 3. 0 g / L 时,石英和赤铁矿表面的吸附量差异逐渐增大;CaCl₂ 与淀粉抑制剂在矿 物表面发生了竞争吸附,在赤铁矿表面的活化吸附作用弱于抑制吸附作用;CaCl₂ 在石英表面的吸附作用符合单分子 层的物理吸附模型,且主要表现为静电吸附,CaCl₂ 可提高石英在矿浆中的分散度,有利于石英在活化过程中暴露出 更多的吸附活性位点,易于被捕收富集。     

十二胺聚氧乙烯醚对石英的捕收性能

通过石英单矿物浮选试验和实际磁铁矿石磁选精矿反浮选试验,比较了十二胺聚氧乙烯醚与十二胺和十二烷基丙基醚胺对石英的捕收性能,并通过吸附热、吸附量和吸附过程焓变的测定比较了3种捕收剂与石英表面作用的强弱。单矿物浮选试验结果表明,3种捕收剂最适宜的矿浆pH条件均为6~8,但无论矿浆pH如何变化,十二胺聚氧乙烯醚对石英的捕收能力都强于另两种捕收剂。实际矿样反浮选试验结果显示,十二胺聚氧乙烯醚可在比另两种捕收剂更低的用量下获得比另两种捕收剂更好的分选指标,说明十二胺聚氧乙烯醚不仅捕收能力强,而且选择性好。吸附热、吸附量和吸附焓变测定结果显示,不同pH下3种捕收剂在石英表面的吸附都是自发进行的,且均为物理吸附,但十二胺聚氧乙烯醚在各pH下与石英表面的吸附作用都比另两种捕收剂强,从而有力地支持了浮选试验所得结果。     

调整剂添加顺序对石英、长石浮选的影响

调整剂在捕收剂之前或之后添加,对石英及硅酸盐类矿物浮选产生的影响引起关注。在十二胺盐酸盐用量为70 mg/L的前提下,通过改变无机、有机调整剂与捕收剂的添加顺序,分别对石英与长石纯矿物进行了浮选试验。试验结果表明:六偏磷酸钠、淀粉先添加较后添加,对石英浮选抑制效果更好;对于长石,六偏磷酸钠先添加抑制效果更好,淀粉后添加比先添加抑制作用更强。红外光谱显示:十二胺盐酸盐与两种矿物均存在静电吸附、氢键作用,六偏磷酸钠只与长石存在吸附,淀粉对石英、长石无吸附作用。      

不同类型表面活性剂在石英表面和油/水界面吸附行为的分子动力学模拟

低渗透油藏开采中表面活性剂在岩石和油/水界面的吸附对岩石表面和油/水界面性质的影响,是低渗透油藏渗吸增强驱油技术的关键问题。本文运用分子动力学模拟方法研究了十八烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱（OHSB）、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10（OP-10）、阳离子双子表面活性剂（12-4-12）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和鼠李糖脂（RH-2DA）5种表面活性剂在石英（101）面和油/水界面的吸附行为。研究结果表明:12-4-12双子阳离子表面活性剂与带负电荷的石英表面之间的静电吸引作用最强,SDBS与石英表面之间的静电排斥作用最强,12-4-12和RH-2DA能够自发吸附在石英表面并降低石英表面的润湿性;5种表面活性剂在石英表面吸附能数值由小至大的顺序为12-4-12 < RH-2DA < OHSB < OP-10 < SDBS;5种表面活性剂均能自发吸附到油相表面,在油相表面吸附强弱的大小顺序为OP-10 > RH-2DA > OHSB > 12-4-12 > SDBS;5种表面活性剂在油/水界面的吸附均能增强油水界面的稳定性。      

有机螯合剂对活化石英的抑制及其作用机理

通过单矿物试验和吸附量测定,研究了以油酸钠为捕收剂时,Fe3 离子及有机螯合剂柠檬酸、酒石酸、草酸、EDTA和茜素红S对石英浮选行为的影响,结果表明:Fe3 离子能够在中性和弱碱性范围内很好地活化石英的浮选,而5种有机螯合剂能够很好地抑制Fe3 离子活化后石英的浮选.经X射线光电子能谱分析,查明Fe3 离子对石英的活化机理是Fe3 离子能够在石英表面产生特性吸附,增加石英表面吸附油酸钠的活性点;5种有机螯合剂对活化石英的抑制机理是这些有机螯合剂都能够与石英表面特性吸附的Fe3 离子螯合生成水溶性的螯合物,使石英表面失去吸附油酸钠的活性点.     

组合捕收剂浮选菱锌矿的分子头基尺寸响应

通过单矿物浮选、动电位测试以及荧光探针检测对比研究了不同头基尺寸捕收剂组合油酸钠/十二胺和油酸钠/溴代十六烷基吡啶在菱锌矿表面的吸附特性及其对矿物浮选行为的影响。单一捕收剂体系浮选试验结果表明,3种捕收剂体系下,随着捕收剂浓度增加,矿物浮选回收率均呈现先增加后下降的趋势,油酸钠、溴代十六烷基吡啶、十二胺分别在pH值为5.8、8.4和10.1处达到最大回收率,3种捕收剂对菱锌矿的捕收能力顺序为油酸钠>溴代十六烷基吡啶>十二胺。混合捕收剂体系中,固定油酸钠浓度为2×10^-4 mol/L,加入适量的十二胺可以大幅促进矿物浮选,而加入溴代十六烷基吡啶几乎没有影响。动电位测试结果表明,在pH=6时经2×10^-4 mol/L 油酸钠溶液处理的菱锌矿表面电位为-30.5 mV,随着十二胺用量增加,已吸附油酸钠的菱锌矿表面电位逐渐上升,在十二胺浓度2×10^-4 mol/L时其表面动电位升高到接近菱锌矿在纯水中的动电位值22.3 mV,这是由于十二胺阳离子在已吸附了油酸钠阴离子的菱锌矿表面发生吸附; 而溴代十六烷基吡啶的加入对菱锌矿表面电位几乎没有影响,说明溴代十六烷基吡啶阳离子基本没有在矿物表面吸附,这与浮选试验结果一致。矿物表面微极性测试结果验证了上述推论,在此基础上给出了两种组合捕收剂在菱锌矿表面的吸附模型。     

铁离子淀粉配合物在某铁矿石反浮选中的抑制行为及机理

将苛性淀粉溶液和三价铁离子溶液调配成铁离子淀粉配合物溶液,以其和苛性淀粉为抑制剂,考察他们在铁矿石反浮选中对铁矿物的抑制性能,并从动电位和红外光谱角度分析了抑制剂与赤铁矿和石英的作用情况。试验表明:(1)铁离子淀粉的抑制能力和选择性皆优于苛性淀粉。(2)在矿浆p H为中性、铁离子淀粉用量为1 000 g/t、十二胺用量为400 g/t情况下,采用1次粗选流程处理铁品位为20.50%的巴西某矿石,可得到铁品位为46.79%、铁回收率为79.36%的铁精矿,该指标明显优于苛性淀粉用量为1 000 g/t时的指标。(3)动电位测试表明,铁离子淀粉和苛性淀粉对赤铁矿都有较强的吸附作用,使赤铁矿动电位负值增大,但铁离子淀粉对石英表面动电位的影响明显小于苛性淀粉,因而铁离子淀粉在浮选中表现出更好的选择性抑制效果。(4)红外测试表明,铁离子淀粉中淀粉分子主要通过C=O与铁离子发生配位作用,同时也存在一定的氢键作用,β-Fe OOH特征吸收峰的出现,说明铁离子淀粉可能是以β-Fe OOH为胶核,淀粉分子通过配位和氢键作用吸附在胶核表面形成配合物,对十二胺在赤铁矿表面吸附具有更强的空间阻碍作用,抑制性能更好。     

羧甲基淀粉取代度对抑制赤铁矿影响

以木薯淀粉和四种不同取代度羧甲基淀粉(CMS)为抑制剂,研究了油酸钠体系中赤铁矿和石英的可浮性以及原淀粉和CMS对赤铁矿和石英的选择性抑制作用。通过纯矿物的单矿物和人工混合矿试验研究得出:原淀粉、CMS对赤铁矿都有很好的抑制作用,取代度0.0497CMS对赤铁矿的抑制效果最好;在pH值为11.80、氯化钙浓度40 mg/L、CMS浓度2 mg/L、油酸钠浓度为150 mg/L的条件下,获得的铁精矿品位为66.35%、回收率为95.86%。并且通过红外光谱、Zeta电位测试以及XPS光谱分析表明,抑制剂CMS在赤铁矿表面产生了吸附,从而使赤铁矿受到抑制。     

胺的烃链长度对石英、假象赤铁矿吸附与浮选的影响

本文应用Hallimond管研究了胺对石英、假象赤铁矿的浮选特性;应用以甲基橙为染色剂的比色法测定了胺在上述矿物表面的吸附量;应用小型浮选机研究了胺对混合矿样浮选分离的影响,以及介质pH值对单矿物浮选的影响。根据测试结果,应用双电层理论和半胶束理论等,建立了胺在上述矿物表面的吸附模     

基于水化膜弱化促进煤泥脱水机理及试验研究

煤泥颗粒表面水化是煤泥脱水困难的重要因素之一,通过弱化煤泥颗粒表面水化膜促进煤泥高效脱水是一种新的技术方法。为掌握基于弱化水化膜促进煤泥脱水机理,采用密度泛函理论方法模拟了不同长链烷基季铵阳离子(表面活性剂)在煤泥水主要矿物颗粒表面的吸附,通过对吸附构型、Mulliken键布局及电荷的分析,研究了水及药剂在高岭石(001)面、α-石英(001)面和蒙脱石(001)面的吸附机理;通过开展煤泥脱水试验和接触角测试,探讨长链烷基季铵盐药剂对煤泥水分和表面润湿性的影响规律。结果表明,水分子在不同种类矿物(001)面的吸附稳定性顺序为石英>高岭石>蒙脱石,石英对煤泥脱水影响大于高岭石和蒙脱石;长链烷基季铵盐药剂在矿物表面的吸附稳定性明显高于水分子,说明药剂与水分子的竞争吸附作用顺序是蒙脱石>石英>高岭石;长链烷基季铵盐与几种矿物(001)表面吸附均是以静电引力为主,弱氢键为辅。随着长链烷基季铵盐药剂用量的增加,煤泥滤饼水分先减少后增加,当药剂用量为500 g/t效果最好,水分降低2.25%以上;随着药剂用量和链长的增加煤泥表面疏水性显著增加。控制药剂用量是实现高效煤泥脱水的技术关键,添加适量的表面活性剂有利于弱化矿物表面的水化膜,过量长链烷基季铵盐阻碍煤泥脱水。     

用阳离子型捕收剂DYP反浮选铁矿物

采用脂肪酸类阴离子捕收剂反浮选铁矿物,需要通过加温矿浆来保证其捕收性,不仅造成了能源的大量消耗,而且会对环境造成危害,为此东北大学研发了新型常温阳离子捕收剂DYP。为了研究其对铁矿物反浮选的分选效果,进行了石英、赤铁矿、磁铁矿单矿物及人工混合矿的浮选试验。结果显示：在捕收剂DYP体系中,3种单矿物的可浮性由强到弱依次为石英>赤铁矿>磁铁矿;DYP的用量为50 mg/L时,石英的回收率达到了97.33%,而赤铁矿和磁铁矿的回收率分别为6.50%、4.33%,说明捕收剂DYP具有很好的选择性,适合铁矿物反浮选。对捕收剂DYP在溶液中化学平衡、DYP对石英表面动电位及可浮性影响的分析表明,DYP对石英的捕收作用是静电吸附和氢键吸附协同作用的结果,且氢键作用强于静电吸附。     

不同絮凝剂对微细粒赤铁矿、石英的絮凝行为研究

通过单矿物沉降实验,考查了不同絮凝剂的种类、搅拌强度对赤铁矿、石英的絮凝行为影响规律。结果表明,4种絮凝剂剂对赤铁矿絮凝效果由强至弱的顺序为:苛化玉米淀粉羧甲基纤维素钠十二烷基磺酸钠聚丙烯酰胺。在一定范围内增强搅拌强度有利于微细粒颗粒的絮凝,但超过某一临界值后絮凝效果变差。Zeta电位测定表明,随着淀粉用量的增加,赤铁矿的电位逐渐增大,降低了颗粒间的静电斥力,促进淀粉在赤铁矿表面的吸附。     

捕收剂 DXY-1在石英表面的捕收性能及机理研究

为研究醚胺类捕收剂 DXY-1 对石英的捕收性能和机理，首先进行了单矿 物浮选试验，之后对药剂与矿物吸附前后的 Zeta 电位进行检测并用 MS 软件模拟计算。结果表明，捕收 剂 DXY-1 在常温下对石英有良好的捕收能力，pH=10 时浮选回收率最佳，可达 98.0%。基于 MS 软件的 CASTEP 模 块计算了捕收剂 DXY-1 与石英矿物表面的吸附作用能，其值为负值且低于 OH^-在石英表面的吸附能，说明 DXY-1 在 石英表面可以发生吸附且与 OH-相比，捕收剂 DXY-1 对石英的吸附作用更强。结合药剂与矿物吸附前后的 Zeta 电位检测和 MS 模拟布居数的计算结果表明，捕收剂 DXY-1 与石英（101）表面的吸附方式为静电吸附和氢键吸附 。