磁场条件下硫化铜矿浮选电化学过程及机理研究

论文摘要

难选铜硫矿石在江西省铜矿山中占有较大比重,目前该类矿山铜回收率低,铜硫精矿互含高。磁处理技术集物理作用和化学作用于一身,应用于浮选可提高有用矿物的品位和回收率。为此,将磁化浮选引入到该类矿石的铜硫分离过程中。本研究主要采用热力学、电化学(循环伏安、Tafel曲线)以及光谱(紫外光谱、红外光谱)等多种研究手段,集中研究了磁场强度、磁化时间等磁处理工艺条件对磁化浮选的影响,分析磁处理对黄铜矿浮选的影响规律,确定磁化浮选的最优工艺条件;从物理作用和化学作用角度探索了磁处理影响矿物浮选的内在机制和规律:考察磁处理对矿物的溶解度、药剂和水溶液的导电率、吸光度及pH值、矿浆pH值及矿浆溶氧量等矿浆物理性质的影响,并考察上述因素的变化对矿物浮选的影响;研究了有无磁场作用下黄铜矿自氧化及其与浮选药剂(主要是捕收剂)作用的电化学反应机制,分析磁场强化黄铜矿浮选的反应历程,揭示出磁处理强化铜硫浮选分离的化学反应机理。实际矿石的磁处理浮选新工艺研究表明:磁处理有利于铜矿物的上浮,与常规浮选工艺相比回收率提高约1~3%,而且降低了尾矿中铜的含量。纯矿物研究结果表明:与常规浮选相比,磁化处理能提高黄铜矿的上浮率(约提高2~3%),促进黄药在黄铜矿表面的吸附,减少浮选药剂用量。水系磁化处理能够引起水及药剂溶液体系的吸光度、pH值、溶氧量、电导率等性质的变化。水和药剂溶液经磁处理后,黄药的吸光度增加,说明磁处理技术有利于黄药的水解、电离等化学反应的发生;同时磁化处理增加了水和药剂溶液体系中的溶解氧量,促进黄药氧化分解,电解质增多,自由移动的离子数目增多,迁移率加大,使溶液的pH值和电导率升高等。电化学测试研究表明,磁处理能够增加水系中的氧的含量,促进了矿物自氧化,并在表面形成疏水产物,从而促进了电极表面疏水物质氧化峰值增强。在捕收剂体系中,磁处理增加了矿浆中的氧的含量,使氧的还原电流升高,捕收剂氧化电流增大,则氧化反应受活化,捕收剂在矿物表面形成疏水产物。通过本论文的研究,可以使我们更加全面和深刻的了解磁处理技术在浮选中的运用,以及磁处理技术对复杂难选铜硫矿石的电化学浮选行为和与药剂的作用机制。这将有利于推动磁处理在浮选技术中的应用,形成新的复杂难选金属矿浮选分离理论体系和先进技术,为磁处理技术在矿山实际生产提供理论知识和可行性依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 国内外硫化矿浮选的研究概况
• 1.2 硫化矿浮选电化学研究概况
• 1.2.1 硫化矿浮选电化学理论基础
• 1.2.2 硫化矿物可浮性与电位的关系
• 1.2.3 硫化矿浮选电化学技术工程化存在的问题及发展前景
• 1.3 磁处理技术的发展历史及现状
• 1.4 磁处理技术在选冶中的应用
• 1.4.1 磁处理技术在浮选中的应用
• 1.4.2 磁处理技术在化学浸出中的应用
• 1.4.3 磁处理技术工程化存在的问题及发展前景
• 1.5 课题背景与创新点
• 1.5.1 课题来源
• 1.5.2 课题意义与创新点
• 1.6 课题研究内容与技术路线
• 1.6.1 课题主要研究内容
• 1.6.2 研究方法和技术路线
• 第二章 实验材料及研究方法
• 2.1 试样
• 2.1.1 实际矿石
• 2.1.2 黄铜矿纯矿物
• 2.2 药剂
• 2.3 仪器设备
• 2.4 实验方法
• 2.4.1 浮选实验
• 2.4.2 可溶性实验
• 2.4.3 电导率及pH 值测试
• 2.4.4 工作电极与盐桥
• 2.4.5 电化学测试
• 2.4.6 光谱分析
• 第三章 铜硫实际矿石磁场强化浮选试验
• 3.1 选矿方案及磁处理方案的选择
• 3.1.1 选矿方案的选择
• 3.1.2 磁处理方案的选择
• 3.2 常规浮选工艺条件试验
• 3.2.1 粗磨细度试验
• 3.2.2 混合浮选捕收剂用量试验
• 3.2.3 混合浮选起泡剂用量试验
• 3.2.4 粗精矿再磨细度试验
• 3.2.5 铜硫分离抑制剂用量试验
• 3.2.6 铜硫分离捕收剂用量试验
• 3.3 磁处理铜硫实际矿石试验
• 3.3.1 磁场强度及磁化方式试验
• 3.3.2 磁化时间试验
• 3.4 磁处理新工艺闭路试验
• 3.5 本章小结
• 第四章 磁处理浮选及丁基黄药在黄铜矿表面吸附量测试
• 4.1 磁处理浮选试验研究
• 4.1.1 磁场条件下捕收剂用量与pH 值对黄铜矿可浮性的影响
• 4.1.2 磁场强度及磁化时间对浮选试验的影响
• 4.2 磁处理对丁基黄药在黄铜矿表面吸附量影响
• 4.2.1 pH 对黄铜矿表面黄药吸附量的影响
• 4.2.2 捕收剂用量与黄铜矿表面黄药吸附量的关系
• 4.2.3 磁处理对丁基黄药在黄铜矿表面吸附量的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 磁场条件下黄铜矿电化学测试
• 5.1 黄铜矿的Eh- pH 图及可浮性的关系
• 5.2 黄药溶液的Eh- pH 图
• 5.3 磁处理条件下黄铜矿表面腐蚀电化学测试
• 5.3.1 无捕收剂体系中磁处理条件下黄铜矿表面腐蚀电化学测试
• 5.3.2 捕收剂体系中磁处理条件下黄铜矿表面腐蚀电化学测试
• 5.4 磁处理条件下黄铜矿表面氧化伏安行为测试
• 5.4.1 无捕收剂体系中磁处理条件下黄铜矿表面氧化伏安行为测试
• 5.4.2 捕收剂体系中磁处理条件下黄铜矿表面氧化伏安行为测试
• 5.5 黄铜矿浮选行为及与药剂作用的红外光谱测试
• 5.6 本章小结
• 第六章 磁场条件下水系及浮选药剂性质测试
• 6.1 磁场条件下水及矿浆体系中溶解氧的测定
• 6.1.1 磁场强度对水和矿浆中溶解氧的影响
• 6.1.2 磁化时间对水和矿浆中溶解氧的影响
• 6.2 磁场条件下浮选药剂吸光度的测定
• 6.2.1 磁化处理对不同浓度的药剂吸光度的影响
• 6.2.2 磁场强度对浮选药剂吸光度的影响
• 6.2.3 磁化时间对浮选药剂吸光度的影响
• 6.3 磁场条件下水及药剂溶液电导率及PH 值的测定
• 6.3.1 磁场强度对水及药剂溶液电导率及pH 值的影响
• 6.3.2 磁化时间对水及药剂溶液电导率及pH 值的影响
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论及建议
• 7.1 结论
• 7.2 本文的不足及建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 个人简历及攻读硕士学位期间发表的论文
• 附录B 在校期间参与的科研项目