铝土矿洗矿尾矿中铝、铁矿物综合利用研究

论文摘要

在开发利用我国广西岩溶堆积型铝土矿过程中,铝土矿洗矿尾矿（以下简称“尾矿”）是主要废弃物之一。由于具有含水量大、颗粒细小、比表面积大等特点,该类型尾矿的自然沉降过程极其缓慢。该类型尾矿的大量堆存不仅占用土地,还危及矿区及周边生态环境,已成为制约企业可持续发展的因素之一。研究科学合理且经济的新技术、新方法来处理该类型尾矿是十分必要的。该尾矿含有大量的铝矿物和铁矿物,其中Al2O3和Fe2O3之和达52.53%。为了实现该尾矿中铝、铁矿物的综合利用,本论文从两个方面进行了研究：一、对尾矿中铝矿物和铁矿物进行了分选富集探讨性研究；二、开展了利用铝土矿洗矿尾矿制备聚合硫酸铝铁的研究。在铝矿物和铁矿物的分选富集研究中,进行了脱泥、捕收剂、抑制剂、分散剂、低浓度浮选、铝土矿反浮选以及磁选等试验,利用XRD和电镜扫描对矿物组成和矿物微观结构进行了分析。在利用尾矿制备聚合硫酸铝铁（PAFS）的研究中,进行了酸浸条件试验、聚合多因素条件试验、聚合条件优化试验,采用除浊、COD去除对PAFS絮凝性能进行了检测,研究了PAFS用量、pH值以及Al3+:Fe3+物质的量比对PAFS絮凝性能的影响,对PAFS的絮凝机理、结构和有效成分分布特征进行了分析。对洗矿尾矿中铝矿物和铁矿物的分选富集试验,没有获得合格精矿,导致该结果的主要原因有尾矿粒度细（d80≤10μm）、矿物组成复杂、有用矿物含量低等。通过利用铝土矿洗矿尾矿制备聚合硫酸铝铁的试验,确定了最佳的工艺条件参数：酸浸时,硫酸一次性加入,硫酸的浓度为35%～41%,加热时间30min,水浴矿浆浓度7.7%～9.1%,水浴温度50℃,水浴时间3h；聚合时,以1mol/L碳酸氢钠为碱化剂,聚合温度80℃,聚合液pH值控制在2.8～3.1的范围。该工艺易于实现,产品性能优良,与市售PAS相比,在相同条件下,自制PAFS除浊率达90%、COD去除率达80%,该结果优于市售聚合硫酸铝（PAS）。该工艺实现了尾矿中铝矿物和铁矿物的综合利用,为科学合理地处理该类型尾矿提供了一种新的方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 平果铝洗矿尾矿基本概况
• 1.2 国内外关于铝土矿尾矿研究利用现状
• 1.2.1 关于平果铝洗矿尾矿研究概况
• 1.2.2 关于其它类型铝土矿尾矿研究概况
• 1.3 絮凝剂种类及研究进展
• 1.3.1 絮凝剂分类
• 1.3.2 常规絮凝剂的发展
• 1.3.3 无机高分子絮凝剂的发展
• 1.3.4 有机高分子絮凝剂的发展
• 1.3.5 微生物絮凝剂的发展
• 1.4 聚铝、铁高分子絮凝剂合成原理与方法
• 1.4.1 聚合铝高分子絮凝剂合成原理与方法
• 1.4.2 聚合铁高分子絮凝剂合成原理与方法
• 1.5 聚合铝铁复合型高分子絮凝剂研究现状
• 1.6 本论文研究内容及意义
• 1.6.1 研究意义
• 1.6.2 研究内容
• 第二章 研究物料性质和研究方法
• 2.1 研究物料性质
• 2.1.1 尾矿氧化物分析
• 2.1.2 尾矿矿物组成分析
• 2.1.3 尾矿的粒级分布
• 2.1.4 其他性质
• 2.2 试验药剂与仪器设备
• 2.2.1 试验药剂
• 2.2.2 仪器设备
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 试验流程
• 2.3.2 X射线衍射分析（XRD）
• 2.3.3 电镜扫描（SEM）
• 2.3.4 浊度检测
• 2.3.5 COD检测
• 2.3.6 红外光谱分析
• 第三章 洗矿尾矿中铝、铁矿物的分选富集探讨性研究
• 3.1 铝土矿浮选概述
• 3.2 尾矿直接浮选试验
• 3.2.1 尾矿常规正浮选试验
• 3.2.2 低浓度浮选试验
• 3.2.3 射流浮选机浮选试验
• 3.2.4 反浮选+正浮选试验
• 3.3 尾矿脱泥分级-沉砂浮选试验
• 3.3.1 脱泥分级试验
• 3.3.2 沉砂浮选条件试验
• 3.3.3 沉砂反浮选
• 3.4 强磁选铁试验
• 3.5 试验物料中铝、铁矿物难富集分选的原因探讨
• 3.5.1 微细粒矿物对浮选过程的影响
• 3.5.2 试验产物的矿物组成和微观结构分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 利用洗矿尾矿制备PAFS絮凝剂的工艺研究
• 4.1 酸浸条件试验
• 4.1.1 酸的选择
• 4.1.2 硫酸用量的影响
• 4.1.3 加热时间的影响
• 4.1.4 加酸方式的影响
• 4.1.5 水浴的影响
• 4.1.6 酸浸渣中铝物相分析
• 4.2 碱化剂的选择试验
• 4.2.1 聚合原理
• 4.2.2 聚合试验因素水平的选择
• 4.2.3 氢氧化钠作碱化剂正交试验
• 4.2.4 碳酸钠作碱化剂正交试验
• 4.2.5 碳酸氢钠作碱化剂正交试验
• 4.2.6 聚合正交试验小结
• 4.3 聚合条件优化
• 4.3.1 聚合液pH值的优化
• 3+:Fe³⁺物质的量比的优化'>4.3.2 Al³⁺:Fe³⁺物质的量比的优化
• 4.3.3 聚合温度的优化
• 4.4 自制PAFS絮凝性能检测
• 4.4.1 加药量对自制PAFS絮凝性能的影响
• 4.4.2 作用时间自制PAFS絮凝性能的影响
• 4.4.3 废水pH值对自制PAFS絮凝性能的影响
• 4.5 本章小结及后续研究展望
• 第五章 酸浸过程热力学及PAFS的絮凝机理与结构分析
• 5.1 酸浸过程热力学分析
• 5.2 PAFS絮凝机理分析
• 5.2.1 絮凝体形成的作用机理
• 5.2.2 絮凝过程中的动力学
• 3+、Fe³⁺的溶液化学特性分析'>5.3 Al³⁺、Fe³⁺的溶液化学特性分析
• 5.4 自制PAFS的结构表征
• 5.4.1 自制PAFS红外光谱（IR）分析
• 5.4.2 自制PAFSX射线衍射（XRD）分析
• 5.5 自制PAFS有效成分形态特征分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况