低品位硅质含钒石煤的高效富集及机理研究.pdf

中图分类号 U D C T D 9 6 2 2 ．7 硕士学位论文 学校代码 Q 5 3 3 低品位硅质含钒石煤的高效富集及机理研究 S t u d yo ne f f i c i e n te n r i c h m e n ta n d m e c h a n i s mr e s e a r c ho f l o w g r a d es i l i c ab a s e ds t o n ec o a lv a n a d i u m o r e 作者姓名 学科专业 研究方向 学院 系、所 指导教师 辜小川 矿业工程 矿物加工工程 资源加工与生物学院 孙伟教授 中南大学 2 0 1 4 年5 月 万方数据 学位论文原创性声明 本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的 同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 作者签名婢日期1 雌舅幽 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论 文的规定即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印 件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它 手段保存和汇编本学位论文。 保密论文待解密后适应本声明。 作者签名毫1 坐I 导师签名 万方数据 低品位硅质含钒石煤的高效富集及机理研究 摘要钒具有金属“维生素”之称，有众多优异的物理化学性能，是重要 的战略物资。石煤是经过长期的地质变化，埋在古老地层中的一种有机 页岩。我国石煤储量极其丰富，虽然石煤中V 2 0 5 的平均品位较低，但 却是获取钒金属的一种独特资源。大力发展石煤提钒技术，将对我国钒 工业发展有着十分重大的意义。 目前，石煤提钒的技术水平不够先进，存在回收率低、药剂消耗大、 生产成本高、环境污染严重等问题。本文作者在前人研究的基础上，以陕 西某低品位硅质含钒石煤钒矿为研究对象，首先进行了工艺矿物学分析， 结合大量的理论分析和实验研究，在此基础上提出了“擦洗一浮选一浸出” 的高效富集工艺，为该矿以及其他此类矿石的开发利用提供了借鉴，具有 明显的经济效益和理论指导意义。对主要含钒矿物进行了单矿物实验；通 过Z e t a 电位测试、吸附量测试进一步研究了捕收剂与含钒单矿物的吸附 机理；最后对微细粒伊利石进行了擦洗沉降研究。主要研究内容及创新成 果如下 1 工艺矿物学研究表明该石煤矿含碳量很低，原矿中石英含量很 高，达到7 5 ．3 4 ％；V 2 0 5 的品位为0 ．6 8 ％，主要是以类质同象形式赋存于 云母类矿物和吸附子氧化铁与伊利石等粘土矿物中，钒在石煤中分布不均 匀，主要赋存在一0 ．0 3 8 m m 的粒度级中。 2 单矿研究表明对于含钒矿物云母和伊利石，阳离子捕收剂Y L l 的捕收性能都要好于Y L 2 。阴离子捕收剂对含钒矿物云母、伊利石和石英 浮选行为的研究表明，以S D B S 作为捕收剂效果最佳。采用阴阳离子混合 捕收剂，总药剂用量为1 ．2X1 0 ‘4 m o l ／L 时，云母回收率达到9 0 ％以上，伊 利石的回收率在4 0 ％左右，石英回收率均小于2 0 ％，可实现云母、伊利 石和石英的分离。最后研究了难免离子C a 2 对含钒矿物浮选行为的影响。 3 捕收剂与含钒矿物作用表明在蒸馏水中，云母、伊利石、石英 的‘一电位都随着p H 值的增加负值升高，表明矿物表面的羟基化程度随着 p H 值的增加而增加。在Y L ，溶液中，云母、伊利石、石英的‘一电位整体 都向正方向增加，而在S D B S 溶液中，三者的‘一电位整体向负值方向移动， 这表明捕收剂在矿物表面发生了吸附行为。 4 1 细粒伊利石擦洗沉降表明对。0 ．0 1 m m 粒级的微细粒伊利石进行 分散沉降实验，采用擦洗一沉降的方法，能对微细粒级伊利石高效回收。 5 实际矿石研究表明按照“擦洗脱泥一浮选”联合选矿工艺流程 万方数据 进行实验，将原矿中V 2 0 5 品位由0 ．6 7 ％富集到1 ．8 7 ％，浮选抛出了 7 2 ．9 1 ％的脉石矿物，包括绝大多数的耗酸矿物，使得后续浸出所需热能减 少，同时降低了浸出药剂的用量，整体降低了后续冶金提钒生产成本。 关键词钒，石煤，擦洗，浮选，混合捕收剂，吸附 分类号T D 9 万方数据 S t u d yo ne f f i c i e n te n r i c h m e n ta n dm e c h a n i s mr e s e a r c ho f l o w g r a d es i l i c ab a s e ds t o n ec o a lv a n a d i u mo r e A b s t r a c t B e i n gr e g a r d e da s ”m e t a lv i t a m i n ”，v a n a d i u md i s p l a y sm a n y e x c e l l e n tp h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e s ，a n di th a sb e e nr a n k e da ss t r a t e g i c m a t e r i a l s ．S t o n ec o a li sat y p i c a lk i n do fo r g a n i cs h a l eb u r i e di nt h ea n c i e n t s t r a t aa f t e ral o n gp e r i o do fg e o l o g i c a lc h a n g e s ．W i t ht h ea v e r a g ec o n t e n to f V 2 0 51 ．O ％．s t o n ec o a li sau n i q u er e s o u r c eo f v a n a d i u m ．S i n c eo u rc o u n t r yi S r i c hi ns t o n ec o a l ，t h et e c h n o l o g yo fe x t r a c t i o nv a n a d i u mf r o ms t o n ec o a lh a s a ni m p o r t a n ti n f l u e n c eo no u rv a n a d i u mi n d u s t r y ． P r e s e n tt e c h n o l o g yo fe x t r a c t i o nv a n a d i u mf r o ms t o n ec o a li sa s s o c i a t e d w i t hm a n yn e g a t i v e p r o b l e m s ，s u c h a sl o wr e c o v e r yr a t e ，l a r g e r e a g e n t c o n s u m p t i o n ，h i g hp r o d u c t i o nc o s ta n de n v i r o n m e n tp o l l u t i o n ．I nt h i sp a p e r , c o n c e r n i n gal o w g r a d es i l i c e o u sv a n a d i u m c o n t a i n i n gs t o n ec o a l ，t h ea u t h o r c o n d u c t e dal o to fw o r kb a s e do nt h ep r e v i o u sr e s e a r c h ．F i r s t l y , t h ea u t h o r a n a l y z e dt h em i n e r a l o g yo fv a n a d i u mi ns t o n ec o a la n dp u tf o r w a r d ”s c r u b f l o t a t i o na n dl e a c h i n g ”e m c i e n te n r i c h m e n tp r o c e s sb a s e do nal o to f t h e o r e t i c a la n a l y s i sa n de x p e r i m e n t a lr e s e a r c h ．T h i sp r o c e s sp r o v i d e st h e r e f e r e n c ef o rt h i ss t o n ec o a lm i n ea n do t h e rm i n e sw i t hs i m i l a ro r e c h a r a c t e r i s t i c sh a so b v i o u se c o n o m i cb e n e f i t sa n dt h e o r e t i c a lg u i d i n g s i g n i f i c a n c e ．1 1 1 em a i ne x p e r i m e n tf o rv a n a d i u m - c o n t a i n i n gs i n g l em i n e r a l i n c l u d e s t h eZ e t ap o t e n t i a la n da d s o r p t i o nt e s tf o rs t u d y i n gt h ea d s o r p t i o n m e c h a n i s mb e t w e e nc o l l e c t o ra n dv a n a d i u m - c o n t a i n i n gs i n g l em i n e r a l ； s c r u b b i n ga n ds e d i m e n t a t i o nr e s e a r c hf o rf i n eg r a i n i l l i t e ．M a i nr e s e a r c h c o n t e n t sa n di n n o v a t i o n sa r ea sf o l l o w s 1 M i n e r a l o g yr e s e a r c hs h o w st h a t t h ev a n a d i u mg r a d eo ft h i ss t o n e c o a li Sv e r yl o w , b e l o n g st ot h el O Wc a r b o ns t o n ec o a l ；t h ec o n c e n t r a t i o no f q u a r t zr e a c h e s7 5 ．3 4 ％t h eg r a d eo fV 2 0 5i s0 ．6 8 ％．V a n a d i u mi sm a i n l y d i s t r i b u t e da si s o m o r p h i s mi nm i c am i n e r a la n da d s o r b e dc o n d i t i o ni nf e r r i c o x i d ea n dc l a ym i n e r a l ss u c ha si l l i t e ．V a n a d i u mi ns t o n ec o a li su n e v e n l y d i s t r i b u t e d ，m a i n l yO c c u r si nt h eg r a i ns i z eo f0 ．0 3 8m m ． 2 S i n g l em i n e r a lr e s e a r c hs h o wt h a t f o rv a n a d i u m - c o n t a i n i n gm i c a a n di l l i t e ，t h es e p a r a t i o ne f f e c to f Ⅵ。1i sn o ta sg o o dY L 2 。B yt h ea n i o n i c c o l l e c t o r , f l o t a t i o nb e h a v i o rr e s e a r c ho ft h ev a n a d i u m - c o n t a i n i n gm i c a ，i l l i t e I V 万方数据 a n dq u a r t zs h o wt h a tS D B Sw o r k sb e s t ．U s i n gt h ec o m b i n e dc o l l e c t o ro f c a t i o n i ca n da n i o n i c ，w i t ht o t a ld o s a g eo f1 ．2xlO ～m o l ／L ，t h er e c o v e r yo fm i c a i sm o r et h a n9 0 ％，r e c o v e r yo fi l l i t e i sa r o u n d4 0 ％a n dt h a to fq u a r t zi sl e s s t h a n2 0 ％，w h i c hc a l la c c o m p l i s ht h es e p a r a t i o no fm i c a ，i l l i t ea n dq u a r t z ． F i n a l l y , t h ea u t h o rs t u d i e dt h ei n f l u e n c eo fu n a v o i d a b l eC a 2 o nt h ef l o t a t i o n b e h a v i o ro fv a n a d i u mm i n e r a l ． 3 C o l l e c t o r - m i n e r a li n t e r a c t i o ns t u d y i n gi n d i c a t e st h a t i nd i s t i l l e dw a t e r , t h en e g a t i v ez e t ap o t e n t i a lo fm i c a ，i l l i t ea n dq u a r t zi n c r e a s ew i t ht h ei n c r e a s e o fp H , s h o w i n gt h a tt h em i n e r a ls u r f a c eh y d r o x y ld e g r e ei n c r e a s e sw i t ht h e i n c r e a s eo fp Hv a l u e ．I nt h eY L l ，z e t ap o t e n t i a lo fm i c a ，i l l i t ea n dq u a r t z i n c r e a s et o w a r dt h ep o s i t i v ed i r e c t i o n ，w h i l ei nS D B S ，t h ez e t ap o t e n t i a lt ot h e n e g a t i v ed i r e c t i o n ，t h i ss h o w st h a tt h ec o l l e c t o rh a sa d s o r p t i o nb e h a v i o ri nt h e m i n e r a ls u r f a c e ．A d s o r p t i o nb e h a v i o ri nY L ls y s t e ma n dS D B Ss y s t e mo f S D B Sm i c a ，i l l i t ea n dq u a r t zs u r f a c ei sc o n s i s t e n tw i t hs i n g l em i n e r a lf l o t a t i o n r e s u l t s ． 4 S c r u b b i n g - s e t t l e m e n t o ft h e g r a i n e d i l l i t es h o w st h a t f o rt h e d i s p e r s i o n s e t t l e m e n te x p e r i m e n to fi l l i t ew i t h 一0 ．0l m i l lu l t r af i n ef r a c t i o n ． a d o p t t i n gt h em e t h o do fw a s h s e t t l e m e n t ，w ec a ne f f i c i e n tr e c y c l et h eg r a i n e d i l l i t e ． 5 A c t u a lO r es t u d ys h o w st h a t i na c c o r d a n c ew i t ht h e ”s c r u bd e s l i m i n g - f l o t a t i o n ”j o i n te n r i c h m e n tp r o c e s st e s t ，t h eg r a d eo fV 2 0 5i no r ec a nb e e n r i c h e df r o m0 ．6 7 ％t o1 ．8 7 ％，e x p e l i n gt h ea sm u c ha s7 2 ．91 ％o ft h eg a n g u e m i n e r a l ，i n c l u d i n gm o s to ft h ea c i dc o n s u m p t i o nm i n e r a l ，r e d u c i n gt h eh e a t e n e r g yr e q u i r e db ys u b s e q u e n tl e a c h i n ga n dt h ed o s a g eo fl e a c h i n ga g e n t ； o v e r a l ls u b s e q u e n tm e t a l l u r g i c a le x t r a c t i o nc o s tw a sr e d u c e d ． K e y w o r d s v a n a d i u m ，s t o n ec o a l ，s c r u b b i n g ，f l o t a t i o n ，m i x e dc o l l e c t o r , a d s o r p t i o n C l a s s i f i c a t i o n T D 9 V 万方数据 目录 学位论文原创性声明⋯⋯。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．I 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．I I 目勇毛⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯V I 1 文献综述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1 钒的性质及应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．2 钒资源的分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 1 ．2 ．1 世界钒资源的分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一3 1 ．2 ．2 我国钒资源的分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 1 ．3 石煤钒矿资源⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一4 1 ．3 ．1 石煤的概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 1 ．3 ．2 石煤在我国的分布状况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 1 ．3 ．2 石煤中的矿物组成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 1 ．3 ．3 石煤提钒的意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 1 ．3 ．4 石煤提钒的工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。6 1 ．4 含钒矿物的富集研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 1 ．4 ．1 云母的浮选研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 1 ．4 ．2 微细粒伊利石类粘土矿物的富集研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 1 ．5 课题研究目的、意义和研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 1 ．5 ．1 课题的来源⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 1 ．5 ．2 课题研究的目的及意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 1 ．5 ．3 主要研究思路和研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 l 2 矿样、设备、药剂及实验方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 3 2 ．1 实验矿样⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 3 2 ．1 ．1 纯矿物的制备与性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 3 2 ．1 ．2 矿样的性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 3 2 ．1 ．3 实际矿石矿样制备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 5 2 ．2 实验设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15 2 ．3 实验药剂⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 6 2 ．4 实验与分析方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 7 2 ．4 ．1 单矿物实验流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 7 2 ．4 ．2 实际矿石实验流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 7 V I 万方数据 2 ．4 ．3 动电位测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 8 2 ．4 ．4 吸附量测定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．18 2 ．4 ．5 擦洗沉降实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．18 3 工艺矿物学研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 9 3 ．1 主要化学成分分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 9 3 ．2 主要矿物组成及相对含量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．19 3 ．3 矿石中钒的粒级分布特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 0 3 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 l 4 捕收剂对含钒矿物与石英浮选行为的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 2 4 ．1 捕收剂Y L J 、Y L 2 对含钒矿物与石英的浮选行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 2 4 ．1 ．1p H 对云母和伊利石浮选行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。2 2 4 ．1 ．2 捕收剂浓度对云母和伊利石浮选行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 3 4 ．1 ．3 捕收剂Y L l 和Y L 2 对石英浮选行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 4 4 ．2 阴离子捕收剂对含钒矿物与石英的浮选行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 6 4 ．2 ．1 油酸钠对云母、伊利石、石英的浮选行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 6 4 ．2 ．27 3 l 对云母、伊利石、石英的浮选行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 7 4 ．2 ．3S D B S 对云母、伊利石、石英的浮选行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 9 4 ．2 ．4 阴离子对含钒矿物与石英矿物浮选行为的比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 0 4 ．3 阴阳离子混合捕收剂对含钒矿物与石英浮选行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一3 l 4 ．3 ．1 p H 对含钒矿物与石英浮选行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3l 4 ．3 ．2 混合捕收剂的配比对浮选行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 2 4 ．3 ．3 混合捕收剂的用量对浮选行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。⋯⋯⋯⋯一3 3 4 ．4 金属阳离子C a 2 浓度对浮选行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 3 4 ．4 ．1 S D B S 体系下c a 2 浓度对浮选行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 4 4 ．4 ．2 Y L l 体系下C a 2 浓度对浮选行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一3 4 4 ．4 ．3 混合捕收剂体系下C a 2 浓度对浮选行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 5 4 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 6 5 捕收剂与矿物表面的作用机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 7 5 ．1 含钒矿物与石英的晶体结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一3 7 5 ．1 ．1 云母的晶体结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 7 5 ．1 ．2 伊利石的晶体结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 8 5 ．1 ．3 石英的晶体结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 8 5 ．2 药剂对云母、伊利石和石英 - 电位影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 9 5 ．2 ．1p H 与云母的 ．电位的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 9 V I I 万方数据 5 ．2 ．2p H 与伊利石的‘一电位的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 0 5 ．2 ．3p H 与石英的 - 电位的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 1 5 - 3 药剂在云母、伊利石和石英表面吸附的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 2 5 ．3 ．1Y L l 体系下在云母、伊利石和石英表面吸附行为⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 2 5 ．3 ．2S D B S 体系下云母、伊利石和石英表面吸附行为⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯4 3 5 ．4 混合捕收剂的作用机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 3 5 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 5 6 强化微细粒含钒伊利石的回收⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 6 6 ．1 擦洗浓度与沉降时间的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 6 6 ．1 ．1 擦洗浓度对伊利石疏水分散行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 6 6 ．1 ．2 沉降时间对伊利石疏水分散行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 7 6 ．2 物理因素对伊利石擦洗～沉降的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 8 6 ．2 ．1 强搅拌对伊利石疏水分散行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 8 6 ．2 ．2 擦洗时间对伊利石疏水分散行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 8 6 ．3 化学因素对伊利石擦洗一沉降的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 9 6 ．3 ．1p H 值对伊利石疏水分散行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一4 9 6 ．3 ．2 添加分散剂对伊利石疏水分散行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 0 6 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 1 7 实际矿石研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 2 7 。1 擦洗一浮选研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 2 7 ．1 ．1 脱泥浮选研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 2 7 ．1 ．2 擦洗脱泥实验研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 4 7 ．1 ．3 浮选实验研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 5 7 ．2 擦洗一浮选联合闭路流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 7 7 ．3 产品浸出性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 8 7 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 9 8 结j 念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 0 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 1 攻读硕士学位期间主要研究成果及奖励⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 6 致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 7 V I i i 万方数据 硕士学位论文 1 文献综述 1 文献综述 钒元素的发现充满着艰辛与曲折 第一次是在1 8 0 1 年，由西班牙的矿物 学教授安德烈斯德里奥A n d r e sM a n u e ld e lR i o 1 7 7 6 ～1 8 4 9 发现的。他是在 研究墨西哥市的一个铅矿试样时，发现了一种新元素，存在于亚钒酸盐 P b s V 0 4 3 C 1 样本中。不幸的是，他把这个样本送到巴黎后，法国化学家科利 特德斯科蒂尔分析上述样品后，认为是碱性铬酸铅。实际上，这使得钒的 发现推迟了约3 0 年。第二次发现是在1 8 3 1 年，由斯德哥尔摩的瑞典化学家尼 尔斯切口布里尔西弗斯特N i lG a b r i e lS e l 谯V o mf 1 7 8 7 4 1 8 4 5 发现，并且证明了 它是一种新的元素。由于钒的衍生物色泽绚丽多彩，他以美丽的瑞典女神 维拉斯 V a n a d i s 的名字将此元素命名为钒 V a n a d i u m ，至此才正式宣布 钒的发现【l 一1 。 纯净的钒是到1 8 6 9 年才由英国人亨利英弗丽斯罗斯科H e n r yR o s c o e 在 曼彻斯特制取，他采用氢气还原亚氯化钒 I I I ，而且他证明了之前的金属 样本其实是氮化钒 V N 。1 9 2 5 年，美国的两位化学家用钙在钢制容器内还 原五氧化二钒的方法制得高纯度的钒 9 9 ．7 ％ ，将得到的金属钒微粒沈涤后 在真空中熔成块，如此获得了金属含量为9 9 ．9 9 ％的钒【4 弓】。 1 ．1 钒的性质及应用 钒是一种重要的有色金属，元素符号V ，在元素周期表中属V B 族，原子 序数为2 3 ，原子量5 0 ．9 4 ，密度为6 1 1 0 k g ／m 3 。钒的熔点很高，为1 9 1 0 ℃，常与 铌、钽、钨、钼并称为难熔金属，钒的沸点为3 4 0 9 ℃。钒常见化合价为 2 、 3 、“、 5 。不同氧化态的钒离子在水溶液中呈现不同的颜色，P H V 0 2 呈 浅黄色或深黄色，V 0 2 呈蓝色，v 3 为浅绿色，V 2 为紫色‘6 。钾。 钒具有众多优异的物理化学性能，获得金属“维生素”的美称。最初 的钒主要应用于钢铁工业，我国有8 5 ％左右的钒用于钢铁领域【s ．9 1 。如今钒在 非钢铁领域的应用也越来越广泛【1 0 1 。 1 钢铁工业中的应用 在金属中加入一定量的钒，可以形成稳定的碳化物或氮化物，可大大改善金 属的性能。钒可以大幅度提高钢铁的强度、弹性、抗磨性以及抗爆性，并且这样 的钢材具有耐高温和耐高寒的性制u 。2 1 。 在钢铁工业中，钒还有许多其他的特殊作用。例如在热强钢中，钒可以改 万方数据 硕士学位论文 1 文献综述 善其抗蠕变的性能；在高速钢中加入钒，可以使其红硬性提高；在耐腐蚀钢中， 钒具有抑制应变时效的作用，从而改善其抗腐蚀性能[ 1 3 - 1 4 l 。 2 合金行业中的应用 在有色金属加工制造领域，钒的应用也极为广泛，其消费量占世界总供应量 的7 ～1 0 ％，尤其是在航空航天领域。如钒钛合金T i ．6 A I ．4 V ，其中含有6 0 ／o 的钛 和4 ％的钒，多应用于飞机发动机、宇航舱船骨架、导弹、军舰的水翼和引进器、 火箭发动机壳等。钒在钛合金中的强化作用是非常明显的，能显著提高强度，降 低其热膨胀系数【1 5 - 17 1 。 3 在化工行业中的应用 钒的氧化物是重要的化工原料，N a V 0 3 是一种显影剂，K V 0 3 常应用于干 燥剂以及高纯氧化钒的原料。三氧化二钒可以作为催化剂。二氧化钒可作为太 阳能的控制材料、热敏电阻、抗静电涂层材料等的生产上。 在化工行业，钒主要应用在催化剂领域，钒的深加工产品V 2 0 5 9 8 ％一9 9 ．9 9 ％ 已经取代了铂，成为接触法生产硫酸的唯一催化剂石油工 业中，重油裂解提取轻质油、原油加工都需要钒做催化剂。作为催化剂，V 2 0 5 不仅比铂催化剂的寿命长，而且催化效率高，价格更加便宜，对毒物 如氟、 氯等 也不是那么敏感。到了6 0 年代以后，铂催化剂就逐渐被淘汰，现在已 基本不用了【1 8 - 1 9 1 。 4 在电池行业中的应用 钒电池是是一种新型电池。钒在电池工业中的应用，主要是在电厂 电站 调峰以平衡负荷、风能发电的储能电源、边缘地区的储能系统。钒电池比传统 的固相蓄电池浓差极化小，寿命更长；钒电池容量大且方便调整，可循环利用 其活性溶液，不产生污染环境的废弃物，对环境友好【2 0 。2 2 】。 5 其他行业中的应用 除了以上行业，钒还广泛应用与其他行业。N H 4 V 0 3 是陶瓷的着色剂，称 作陶瓷颜料【2 3 1 。在电子工业中，钒是电子元件的材料，硅化钒 v 3 S i 和镓化钒 V 3 G a 在超导电机中使用，是会属间化合物的超导材料。在医学上，钒的化 合物可作为兴奋剂，钒的化合物可用于制药。 另外，钒是一种人和动物必需的微量元素。成人体内含钒约2 5 m g ，每天需 要摄取6 0 u g 。钒对人体的生长发育有重要影响，如果人体缺钒，会造成生长发 育受阻1 2 4 锄J 。 钒虽然有多种作用，但钒也是有毒性的【2 6 | 。钒的毒性与其价态有关，金属 钒的毒性最小，V 2 0 ，及其盐类的毒性最大。钒毒性的危害主要体现在对呼吸道、 眼睛和皮肤的刺激作用上，中毒者会出现腹脏血管痉挛，胃肠蠕动亢奋等症状。 万方数据 硕 学位论文1 文献综述 根据国家卫生标准，空气中V 2 0 5 烟尘 1 2 溶 液，碱的消耗