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中图分类号 U D C T D 9 7 6 2 2 ．7 硕士学位论文 学校代码 Q 5 3 3 季铵盐和十二胺对云母浮选行为 和泡沫稳定性的研究 S t u d yo fQ u a t e m a r yA m m o n i u m S a l ta n d D o d e c y l a m i n e o nt h eF l o t a t i o nB e h a v i o ra n dF r o t hS t a b i l i t yo fM i c a 作者姓名 学科专业 研究方向 学院 系、所 指导教师 张刚 矿业工程 矿物加工工程 资源加工与生物工程学院 邓海波副教授 答辩委员会主席 中南大学 2 0 13 年5 月 原创性声明 本人声明，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单位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。 作者签名；哔 日期巡年』月上日 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校 有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文， 允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 鸠年』月上日 季铵盐和十二胺对云母浮选行为和泡沫稳定性的研究 摘要本论文主要研究了三种季铵盐捕收1 1 1 2 3 1 、1 4 3 1 和1 6 3 1 和 十二胺阳离子捕收剂对锂云母、白云母和金云母浮选行为的影响，并 进一步考察了十二胺和三种季铵盐捕收剂产生的二相泡沫和三相泡 沫的稳定性差异。通过亲水一疏水平衡值 H L B 计算及分析、动电 位测试和吸附量测试，研究了胺类捕收剂在云母矿物表面的作用机 理。最后，进行了实际矿石的浮选实践。主要得出如下结论单矿物 浮选结果表明 四种胺类捕收剂中，十二胺和1 4 31 在最佳p H 条件下都能使锂 云母的浮选回收率接近1 0 0 ％；在整个p H 范围内，对白云母的浮选 效果最好的是十二胺，能使浮选回收率最大达到8 0 ％；当p H 6 时 1 4 3 1 能使金云母的浮选回收率达到9 0 ％以上，浮选效果最好。 泡沫稳定性试验表明1 2 3 1 、1 4 3 1 和1 6 3 1 三种季铵盐捕收剂的 起泡性和产生泡沫的稳定性都随着碳链的增长而加强。十二胺与1 4 3 1 产生泡沫的稳定性相差不大，但是1 4 31 的起泡性好于十二胺。在获 得同样起泡性 泡沫高度 的前提下，1 4 3 1 的药剂用量低于十二胺， 其消泡时间也相应下降，从而能降低云母类矿物浮选的泡沫粘度。 通过胺类捕收剂的亲水一疏水平衡值 H L B 计算得出，1 2 3 1 、 1 4 3 1 、1 6 3 1 和十二胺四种胺类捕收剂的捕收能力强弱顺序是十二 胺 16 31 1 4 31 1 2 31 ； 通过测定动电位得出，三种季铵盐捕收剂中使得云母类矿物表砸 动电位正移幅度大小顺序也是1 6 3 1 1 4 3 1 1 2 3 1 。十二胺的加入使 得云母类矿物表面动电位发生正移的幅度基本介入1 2 3 1 和1 4 3 1 2 ．间； 通过测定吸附量得出，在整个p H 值范围内，三种季铵盐捕收剂在云 母类矿物表面的吸附量呈现出16 31 1 4 31 1 2 31 ，十二胺在云母类 矿物表面的吸附量也基本介于1 2 3 1 7 1 1 1 4 3 1 2 ．间。 实际矿石浮选实践表明十二胺的捕收能力比1 4 31 较强，选择 性相应较弱，导致绢云母粗精矿产品的产率大，但是品位不高。1 4 3 l 对绢云母的选矿效率基本都要高于十二胺对绢云母的选矿效率。最 终，通过选矿指标的综合对比可知，实际矿石中1 4 3 1 对绢云母的浮 选效果要好于十二胺。图3 0 幅，表15 个，参考文献8 0 篇。 关键词季铵盐；十二胺；云母；浮选；泡沫稳定性 分类号T D 9 7 S t u d yo fQ u a t e m a r yA m m o n i u m S a l ta n dD o d e c y l a m i n e o nt h e F l o t a t i o nB e h a v i o ra n dF r o t hS t a b i l i t yo fM i c a A b s t r a c t T h i s P a p e r s t u d i e dt h ei n f l u e n c eo ft h r e e q u a t e m a r y a m m o n i u ms a l t s 1 2 3 1 ，1 4 3 1 ，1 6 3 1 a n dl a u r y la m i n ec a t i o nc o l l e c t o r so n t h ef l o t a t i o nb e h a v i o ro fl e p i d o l i t e ，m u s c o v i t ea n dp h l o g o p i t e ，a n dt h e s t a b i l i t yd i f f e r e n c eo ft w o ．p h a s ef r o t ha n dt h r e e p h a s ef o r t h ．B ym e a n so f h y d r o p h i l e - h y d r o p h o b i c b a l a n c en u m b e r 肌B ，Z e t a p o t e n t i a l m e a s u r e m e n ta n dt h ea d s o r p t i o nq u a n t i t yt e s t ，f u r t h e rs t u d i e so ft h e r e a g e n t sm e c h a n i s mb e t w e e na m i n ec o l l e c t o r sa n dt h es u p e r f i c i e so fm i c a m i n e r a l sw e r ec a r r i e do n ．A tl a s t ．t h ef l o t a t i o ne x p e r i m e n t so fa c t u a lo r e w e r ec a m e do n ．T h em a i nc o n c l u s i o n sw e r es u m m a r i z e da sf o l l o w s T h em i c r o ．f l o t a t i o nt e s t so fp u r em i n e r a lp a r t i c l e sr e s u l t ss h o w e d t h a ti n o p t i m a lp Hs o l u t i o n ，t h el e p i d o l i t e ’Sf l o t a t i o nr e c o v e r yr a t eo f l a u r y la m i n ea n d14 31 w e r ec l o s et olO O ％a m o n gf o u ra m i n ec o l l e c t o r s ． T h eb e s tf l o t a t i o ne f f e c to fm u s c o v i t ew a sl a u r y la m i n ei nt h ew h o l ep H r a n g e ．c o u l dm a k et h ef l o t a t i o nr e c o v e r yr a t er e a c ham a x i m u mo f8 0 ％． W h e np H 6 ，t h eb e s tf l o t a t i o ne f f e c to fp h l o g o p i t ew a s14 31 ，c o u l dm a k e t h ef l o t a t i o nr e c o v e r yr a t ee x c e e d9 0 ％． T h ef r o t hs t a b i l i t yt e s t ss h o w e dt h a tt h ef o a m i n ga b i l i t ya n df r o t h s t a b i l i t yo f1 2 3 1 ，1 4 3 1a n d1 6 3 1i n c r e a s e dw i t ha ni n c r e a s ei nt h ec a r b o n c h a i no fq u a t e m a r ya m m o n i u ms a l t s ．L a u r y la m i n ea n d14 31h a dt h e s a m ef r o t hs t a b i l i t y , b u tt h ef o a m i n ga b i l i t yo f14 31w a sb e t t e rt h a nl a u r y l a m i n e ’S ．T oo b t a i nt h es a m ef o a m i n ga b i l i t y f o a m i n gh e i g h t ，t h e c o l l e c t o rd o s a g ea n dd e f o a m i n gt i m eo fl4 31w a sl e s st h a nl a u r y la m i n e ’S ． T h e r e f o r e ．14 31c o u l dr e d u c et h ef l o t a t i o nv i s c o s i t yo fm i c am i n e r a l s ． H y d r o p h i l e h y d r o p h o b i cb a l a n c en u m b e rH L Bc a l c u l a t i o no fa m i n e c o l l e c t o r ss h o w e dt h a tt h ec o l l e c t i n ga b i l i t yo ff o u ra m i n ec o l l e c t o r sw a s i nt h eo r d e ro fl a u r y la m i n e 1 6 3 1 1 4 3 1 1 2 3 1 ．Z e t ap o t e n t i a l m e a s u r e m e n to fa m i n ec o l l e c t o r ss h o w e dt h a tt h es e q u e n c eo ft h r e e q u a t e m a r ya m m o n i u ms a l t sw a s1 6 3 l 1 4 3 1 1 2 3 1 ．w h i c hm a d em i c a m i n e r a l ss u p e r f i c i e sZ e t ap o t e n t i a ls h i f tt op o s i t i v ed i r e c t i o n ，a n dZ e t a p o t e n t i a lo fl a u r y la m i n es h i f tt op o s i t i v ed i r e c t i o nw a sb e t w e e n12 3 1a n d 14 31 ．T h ea d s o r p t i o nq u a n t i t yt e s ts h o w e dt h a tm i c am i n e r a l ss u p e r f i c i e s a d s o r p t i o nq u a n t i t yo ft h r e eq u a t e m a r ya m m o n i u m s a l t sw a si nt h eo r d e r o f1 6 31 1 4 31 1 2 31i nt h ew h o l ep Hr a n g e ，a n da d s o r p t i o nq u a n t i t yo f l a u r y la m i n ew a sa l s ob e t w e e nl2 31a n d1 4 31 ． T h ef l o t a t i o ne x p e r i m e n t so fa c t u a lo r es h o w e dt h a tl a u r y la m i n e ’S c o l l e c t i n ga b i l i t yw a sb e t t e rt h a n14 31 ’s , b u ts e l e c t i n ga b i l i t yw a s l e s st h a n 14 31 ’S ．S Oi tm a d eb e R e rp r o d u c t i v i t yo fm u s c o v i t er o u g hc o n c e n t r a t e ，b u t l e s sg r a d e ．T h em i n e r a lp r o c e s s i n ge f f i c i e n c yo f14 31 w a sh i g h e rt h a n l a u r y la m i n e ’S ．F i n a l l y ．t h em u s c o v i t ea c t u a lo r ef l o t a t i o ne f f e c to f14 3 1 w a sb e t t e rt h a nl a u r y la m i n e ’Sb yt h ec o m p a r i s o no ft o t a li n d e x ．T h e r e w e r e3 0p i c t u r e s ．15t a b l e sa n d8 0r e v i e w s ． K e y w o r d s q u a t e m a r ya m m o n i u ms a l t ，l a u r y la m i n e ，m i c am i n e r a l s ， f l o t a t i o n ，f r o t hs t a b i l i t y C l a s s i f i e a t i o n T D 9 7 I V 目录 原创性声明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I I 目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯V 1 文献综述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l 1 ．1 云母的结构、性能及用途⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1 ．1 云母的结晶构造及分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．1 ．2 云母的工艺技术性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 1 ．1 ．3 云母的用途⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 1 ．2 云母选矿的研究进展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 ．2 ．1 云母的重选法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 1 ．2 ．2 云母的摩擦选矿⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 1 ．2 ．3 云母的风选法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 1 ．2 ．4 云母的浮选法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 1 ．3 胺类捕收剂在云母表面的作用机理研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 1 ．3 ．1 胺类捕收剂结构特性的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 1 ．3 ．2 云母晶体结构、表面电性等对吸附的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 1 ．4 泡沫性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 1 ．4 ．1 溶液的起泡能力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．8 1 ．4 ．2 泡沫的稳定性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．8 1 ．5 本论文研究目的和内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 1 ．5 ．1 本论文研究目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 1 ．5 ．2 本论文研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l0 2 矿样、试剂、仪器设备及研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11 2 ．1 试验矿样的制各及矿石性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 l 2 ．1 ．1 单矿物矿样制备及其成分分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 2 ．1 ．2 实际矿石样品制备及成分分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 2 ．2 试验药剂与仪器设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 2 2 ．2 ．1 试验药剂⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 2 ．2 ．2 试验仪器设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13 2 ．3 试验研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．13 2 ．3 ．1 单矿物浮选试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13 2 ．3 ．2 实际矿石浮选试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 V 2 ．3 ．3 泡沫稳定性试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15 2 ．3 ．4 动电位测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15 2 ．3 ．5 吸附量测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15 3 胺类捕收剂对云母类矿物浮选行为的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．17 3 ．1 胺类捕收剂对云母类矿物浮选行为⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．17 3 ．1 ．1 十二胺对云母类矿物浮选行为⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯17 3 ．1 ．21 2 3 1 对云母类矿物浮选行为⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 8 3 ．1 ．31 4 31 对云母类矿物浮选行为⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 0 3 ．1 ．41 6 3 1 对云母类矿物浮选行为⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 3 ．2 十二胺和季铵盐对云母类矿物浮选行为比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 3 3 ．2 ．1 不同p H 值条件下的比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 3 3 ．2 ．2 不同药剂用量条件下的比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 5 3 ．3 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 6 4 胺类捕收剂泡沫稳定性的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 7 4 ．1 二相泡沫稳定性试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 7 4 ．1 ．1 胺类捕收剂二相泡沫稳定性试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 7 4 ．1 ．2 十二胺和14 31 二相泡沫稳定性对比试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 8 4 ．2 三相泡沫稳定性试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 9 4 ．2 ．1 白云母表面疏水性对三相泡沫稳定性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 9 4 ．2 ．2 白云母固体浓度对三相泡沫稳定性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 0 4 ．2 ．3 白云母颗粒大小对三相泡沫稳定性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 1 4 ．3 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3l 5 胺类捕收剂在云母表面的作用机理研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 3 5 ．1 胺类捕收剂的亲水．疏水平衡值 H L B 计算和性能分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 3 5 ．2 胺类捕收剂的动电位测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 4 5 ．2 ．1 胺类捕收剂对锂云母动电位的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 4 5 ．2 ．2 胺类捕收剂对白云母动电位的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 5 5 ．2 ．3 胺类捕收剂对金云母动电位的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 6 5 ．3 胺类捕收剂的吸附量测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 7 5 ．3 ．1p H 对胺类捕收剂在锂云母表面吸附的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 7 5 ．3 ．2p H 对胺类捕收剂在白云母表面吸附的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 8 5 ．3 ．3p H 对胺类捕收剂在金云母表面吸附的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 9 5 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 0 6 实际矿石的浮选实践⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 2 V I 6 ．1 浮选试样的制备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 2 6 ．2 实际矿石开路浮选效果的对比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 3 6 ．2 ．1 三相泡沫稳定性的对比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 3 6 ．2 ．2 选矿指标的对比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 5 6 ．3 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 6 7 结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 7 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 8 攻读硕士期间主要的研究成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 3 致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 4 V I l 硕士学位论文1 文献综述 1 文献综述 1 ．1 云母的结构、性能及用途 1 ．1 ．1 云母的结晶构造及分类 云母是具有层状结构的含水铝硅酸盐族矿物的总称。云母的成分用通式可表 示为X Y 2 ．3 Z 4 0 l o O H 2 ，含有不同的金属离子，主要是不同的碱土金属 离子，类质同象置换相当普遍。结构中阳离子可以分为三组 第一组 Z ，主要是位于S i O 四面体层的A l 和S i ，A 1 S i l 3 。在少 数情况下有F e 3 和C r 3 的存在； 第二组 Y ，主要是M 9 2 、F e 2 和A 1 3 ，另外还有L i 、Z n 2 、M n 2 、v 3 、 C r 3 、T i 4 等； 第三组 X ，主要是K 、C a 2 ，有时也会有B a 2 、N a 等。其基本位于云母 的结构层之间，配位数一般是1 2 。 阴离子O 和O H 的理想比值是l O 2 。O H 可以被F 、C I 取代。 o 氯 ●羟藉●、铝 ◇竹 ．o ●娃 图I ．1 云母的结构示意图 云母族具有与叶蜡石、滑石几乎相同的晶体结构，其结构单元层一般为 硕士学位论文 1 文献综述 T O T 型。结构单元层中具有四面体六方网的上下两层层间可以发生上下相向， 相对位移一般为1 1 0 ／3 。一般来说，A l 一0 八面体与S i O 四面体之间的结合是非 常紧密的，但是作为补充电价的正离子层在彼此层间的结合却有些脆弱，这也就 使得云母矿物的晶体结构容易沿着这些正离子层发生分裂。因此，云母沿着 0 0 1 面，也就是正离子层具有极完全的解理性。图1 ．1 为云母矿物的常见结晶构造图 【1 1 0 云母包括三个亚族白云母、黑云母和锂云母。白云母亚族主要是白云母， 其中绢云母是白云母呈致密块状微晶集合体的亚种【2 ，3 】；黑云母亚族包括黑云母 和金云母；锂云母亚族包括铁锂云母和锂云母。其具体化学组成如下所示1 4 ] 黑云母K M g ，F e 3 A I S i 3 0 1 0 O H 2 化学组成含K 2 0 6 ．1 5 ～1 1 ．4 3 ％，M 9 0 0 ．2 8 “ - 2 8 ．3 5 ％，F e 0 2 ．7 4 ～2 7 ．6 2 ％， F e 2 0 3 0 ．1 3 ～2 0 ．6 5 ％，A 1 2 0 3 9 ．4 2 ～3 1 ．7 0 ％，S 1 0 2 3 2 ．8 3 “ - - 。4 4 ．9 5 ％，H 2 0 ，F 0 - - 。4 ％。 其中常混有T i 0 2 、N a 2 0 、M n 0 2 等物质，有时H 2 0 含量较高。 金云母K M 9 3 A 1 S i 3 0 t o O H ，F h 化学组成是富含镁的云母，主要化学成分为K 2 0 7 ～1 0 ．4 3 ％，M 9 0 2 1 ．5 ～ 2 9 ．5 ％，A 1 2 0 3 1 0 ．8 ～1 7 ％，S i 0 2 3 8 ～4 5 ％，H 2 0 0 ．3 ～5 ．4 ％，F 0 ～6 ％，常混有F e O ， B a O ，N a 2 0 等。 白云母K A l E A I S i 3 0 I o O H ，F h 化学组成K 2 0 1 1 ．5 ％，A 1 2 0 3 3 8 ．5 ％，S i 0 2 4 5 ％，H 2 0 4 ．5 ％，有时含有少量 的N a 、F e 、C r 、V 等。 锂云母K L i l ．5 A 1 1 ．5 A l S i 3 0 1 0 O H ，F 2 化学组成化学组成成分不定。K 2 0 4 ．8 3 ～1 3 ．8 3 ％，L i 0 2 1 ．2 8 ～5 ．9 5 ％， A 1 2 0 3 1 1 ．3 “ - 2 8 ．8 ％，S i 0 2 4 6 ．9 , - - 6 0 ．0 5 ％，H 2 0 0 ．6 5 ～3 ．1 5 ％，F 1 ．3 5 , - - , 8 ．7 2 ％。常含 有C s 2 0 、R b 2 0 等混入物。 铁锂云母K L i ，F e 2 ，A 1 3 A l S i 3 0 1 0 O H 2 化学组成化学组成成分变化很大，K 能被N a 、B a 、C s 、R b 等取代。F e O 含量有时可达1 2 ．5 ％，L i 0 2 含量一般在5 ％以下。铁锂云母是黑云母和锂云母之 间的过渡产物。 1 ．1 ．2 云母的工艺技术性能 1 物理性能 云母的物理性能取决于云母晶体的大小，云母的光泽度和弹性以及云母的解 理和硬度等。云母是一种透明薄片状的铝硅酸盐矿物，云母片一般具有很好的弹 性，弹性模量为1 5 0 5 ～2 1 3 5 M p a ，硬度为2 ～2 ．3 ，剪切强度为2 0 5 “ - - 3 1 0M p a 。 硕士学位论文 1 文献综述 2 化学性能 云母的化学稳定性很好。云母耐碱，几乎碱对它不起作用；也耐酸，在各种 浓度的冷盐酸中几乎不起任何化学作用，直到温度达到3 0 0 。C 时才开始失去其稳 定性，另外，长时间浸泡在硫酸中会发生反应。云母的吸水性和吸湿性都很小。 3 电气性能 云母的电气性能决定了云母的绝缘性能。由于云母具有十分稳定的层状晶体 结构，云母的绝缘强度较高，同时也具有很高的电阻性能，电介质损耗较低，此 外，还能抗电弧、耐电晕等。 4 热学性能 云母几乎为热的不良导体，某些白云母加热到1 0 0 ～6 0 0 ℃时，其表面性质 和弹性都不发生改变。云母的熔点为1 2 0 0 “ - - - 1 3 0 0 。C ，在高温下性质基本不变， 最高使用温度为6 0 0 , - - , 8 0 0 。C ，而电器一般工作温度在5 5 0 ℃以下，因此云母可以 用作电器绝缘材料。 5 机械加工性能 云母的抗拉、抗压等机械加工性能较好，容易加工成云母薄片；云母片可以 进行冲、切、碾等机械加工，无论破碎到何种程度，均呈片状，保持良好的弹性； 云母粉具有良好的滑动性和覆盖性。 1 ．1 ．3 云母的用途 云母的工艺技术性能，也就直接决定了其在工业上十分广泛的用途【5 ‘2 3 | 。 1 电焊条辅料【2 4 1 。在钛型电焊条的工业生产过程中，通过添加一定量的 云母粉改善焊条的焊接性能，同时也可以提高焊条药皮在金属焊条上的附着，但 是，由于目前焊接设备及技术的大力提高，云母应用于电焊条方面的需求量有下 降趋势。 2 云母防腐涂料及增强塑料。云母防腐涂料具有良好的防腐蚀、耐老化、 消除 吸收 噪音等性能，可广泛应用于钢结构工程、船舶等的防腐。该涂料添 加的云母粉粒度一般为．0 ．0 7 4 m m 或．0 ．0 3 8 r a m 目，且要求云母微细薄片无较大损 伤，表面光洁，径厚比大。另外，工程塑料中有一种常用的云母增强颜料，通过 添加云母粉达到提高塑料某方面性能的要求。 3 橡胶制品工业。在橡胶制品加工中，利用云母粉天然的润滑性能，可 以通过添加一定量的云母粉代替传统使用的炭粉，以提高最终橡胶产品的质量， 同时能节约经济成本，创造经济效益。 4 新型建材制品。云母粉是新型建材的重要原料，尤其是以云母粉替代 石棉生产“云母硅酸钙板⋯‘云母型纤维水泥中波瓦“‘云母轻质砖”等新型建材，具 硕士学位论文1 文献综述 有隔热、隔音、质轻耐风化等优良性能【2 5 1 。 5 陶瓷工业。云母熔融温度较低，可以降低陶瓷坯体素烧温度，云母硬 度也低于石英和长石，原料破碎和磨矿时耗能较低，另外还与釉料相容，增强坯 、釉之间联结，提高产品质量【26 | 。 6 化妆品。云母的弹性好，光泽度合适，添加适量的白度较高的云母粉 可以明显改善化妆品的美白性能，同时提高其防晒指标。另外，国外用含T i 0 2 的云母组份用来生成日用牙膏，其对牙齿有很好的保护作用，增强牙齿的美观效 果。 1 ．2 云母选矿的研究进展 中国的云母矿产储量大，但是分布不均匀，全国2 0 个省、市、自治区虽 然都有分布，但是新疆、四川和内蒙古地区的储量较大，其余分布于河南、山西、 河北、辽宁、山东、云南、西藏、黑龙江等地。由于云母被广泛地应用于建材、 化工、电器、冶金、航空、电子及仪表等工业领域，所以加大对云母选矿的研究， 提高云母资源的综合利用率具有十分重要的现实意义。 工业上云母自然晶体的利用价值最大。云母晶体的结晶越好，杂质越少， 结晶体越大，其经济价值就越高，因此在云母选别过程中，要尽可能早的回 收那些自然晶体较好的云母，以免受到破坏或污染。目前，根据云母晶体与 脉石在形状、摩擦系数和表面物理化学性质方面的差异，云母选矿工艺有重选 法、摩擦选矿、风选法与浮选法。 1 ．2 ．1 云母的重选法 云母的重选是根据云母矿中，主要的脉石矿物 石英、长石等硅酸盐矿物 与云母矿在形状、密度方面的差异而实现彼此分离。目前国内应用于云母矿 的主要重选设备是摇床，矿石在经摇床重选过程中，密度较轻的云母较早从 床面近端分离出，密度较重的脉石矿物则从床面远端分离出，从而实现云母 和其他脉石矿物的彼此分离。这种方法分选云母的成本较低，易于操作，但 是只适用于粒度较粗的云母矿物，因此有一定的局限性口。另外，由于云母 晶体多呈片状，脉石矿物多呈颗粒状，根据彼此形状的差异，也就是它们透 过筛子筛孔的程度会有差异，从而通过筛分可实现云母与脉石矿物的分离。 这种方法设备少、处理量大、生产效率高、回收率可达9 0 ％以上【2 2 1 。 4 硕士学位论文1 文献综述 1 ．2 ．2 云母的摩擦选矿 云母的摩擦选矿是根据片状云母的滑动摩擦系数与颗粒状脉石的滚动系数 的差异实现彼此的分离。主要设备有螺旋分级机、斜板分选机和金属料板分选机。 这种分选方法效率较高，但是当片状云母的厚度与脉石矿物的厚度相似时，云母 容易进入脉石产品区，片状脉石矿物也容易混入云母精矿中。云母回收率 8 5 ％．9 5 ％，可处理粒度范围有限。目前，国内对此类摩擦选矿设备的研究还不够 完善，真正投入实际生产应用的很少，因此，此种方法对于云母的回收也有一定 的局限性。 1 ．2 ．3 云母的风选法 通过风选法从矿石与尾矿中精选粗云母，以得到高品位的云母精矿，在实际 生产中得到了广泛的应用。常用风选设备有室内分选机、振动空气分选机、 k i p p ．k e l l y 空气分选机等【2 引，不同设备有不同的选别粒度 0 ．1 6 r a m 到0 ．0 3 8 r a m 。 风选过程为矿石经破碎后，形成薄片状云母和长石、石英等颗粒状脉石矿物， 再经筛分分级，后续产品进入风选设备进行风选。根据云母与脉石在气流作用下 沉降速度的差异实现彼此的分离。这种方法效率一般不会太高，因此要求多段分 选或与其他分选方法联合使用。 1 ．2 ．4 云母的浮选法 云母浮选法有酸性阳离子浮选法和碱性阴离子．阳离子浮选法。国内外对云 母矿的浮选都有一定的研究和应用【2 9 - ”J 。 米丽平【4 0 】研究了从碎云母干选尾矿中回收云母的试验，以云母为回收对 象，在不同的粒度条件下，分别采用棒磨．筛分、重选和浮选的方法进行阶段选 别，通过筛分分出大片云母，通过重选分出中等粒度云母，最后通过浮选分出细 粒云母。为了达到较好的选别效果，浮选法分别进行了酸性矿浆阳离子捕收剂浮 选和碱性矿浆阴离子．阳离子捕收剂浮选两种试验方案的对比。在阳离子捕收剂 浮选体系中，最终云母精矿品位为9 9 ．1 ％，作业回收率为7 7 ．1 ％；在阴离子．阳离 子捕收剂浮选体系中，最终云母精矿品位为9 8 ．4 ％，作业回收率为8 5 ．3 ％。 李萌【4 1 】等针对河北某地低品位云母矿的矿石性质，进行了系统的工艺研究， 对云母实行筛分、重选和浮选分步回收。在筛分和重选过程中尽早回收大片云母 以及使云母更纯，考虑到充分回收云母，对摇床中矿进行球磨脱泥后，再采用酸 性矿浆阳离子浮选法和碱性矿浆阴一阳离子混合浮选法。试验结果表明，两种浮 选方法对产品质量并无显著差异，只是碱性矿浆复合捕收剂流程浮选出来的云母 硕士学位论文 1 文献综述 精矿较难精选，也难脱水，最终选择使用酸性矿浆阳离子浮选法。该矿经过综合 利用可得到产率2 6 ．2 ％，品位9 9 ％以上的云母精矿。 雷东升1 4 2 】等对江西某嵌布粒度细，与脉石矿物密度差异小，且无磁性的碎 云母矿进行了浮选试验研究，
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