聚硅氧烷抑制金属硫化物矿氧化的研究

论文摘要

本文以磁黄铁矿尾矿和黄铁矿为研究对象,通过简单对比试验筛选出一种适合于研究对象的聚硅氧烷钝化剂为含氢硅油,并用该钝化剂对研究对象进行钝化处理。采用加速浸泡试验法,研究了钝化处理前后磁黄铁矿尾矿和黄铁矿在质量浓度为3%的双氧水溶液中的氧化情况,探讨了钝化剂浓度、浸泡时间、溶液pH等因素对钝化效果的影响。结果表明:钝化剂浓度为5.00%-15.00%就能对两种金属硫化物矿形成有效的保护;钝化剂在一周内对磁黄铁矿尾矿具有较好的钝化效果,但仅在3小时内对新鲜的黄铁矿的钝化效果较明显;空气预氧化8天后钝化剂对黄铁矿的钝化效果提高了40.0%以上;在pH为3-7的范围内钝化剂对两种金属硫化物矿具有较好的钝化效果,且钝化效果总体随pH升高而降低。采用电位时间、线性电位扫描及交流阻抗等电化学方法,研究了钝化处理前后黄铁矿在pH=4的0.2 mol/L Na2SO4溶液中的电化学氧化行为。结果表明:钝化处理使黄铁矿的稳定电位提高了0.05V,阳极氧化电流减小,阳极反应电量减小了一个数量级,低频端的总阻抗值增大了14191.02Ω。说明钝化处理使黄铁矿的耐氧化能力增强了。采用接触角法、透过高度法及吸水性测试对钝化处理前后两种金属硫化物矿表面性质的显著变化-润湿性进行了研究,结果表明:钝化处理使水对两种矿物的粉体接触角增大了约90o,表面由亲水变为疏水;钝化处理后黄铁矿的表面能由44.37±2.21mN/m下降到12.22±0.61mN/m,表面能色散分量与极性分量的比例由0.9529上升到41.14,黄铁矿表面的非极性增强,疏水性随之增强;钝化处理后的黄铁矿其毛细管力可以抵抗至少43.2m的水柱压力,可以在至少三个月的时间内具有比未处理黄铁矿更好的疏水性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及背景
• 1.2 AMD 产生机理
• 1.3 AMD 治理方法
• 1.3.1 中和法
• 1.3.2 人工湿地法
• 1.3.3 微生物法
• 1.3.4 覆盖隔离法
• 1.3.5 钝化法
• 1.4 金属硫化物矿钝化剂的研究及应用现状
• 1.4.1 无机盐钝化剂
• 1.4.2 有机钝化剂
• 1.5 聚硅氧烷的性质及其应用现状
• 1.5.1 在非金属表面处理方面的应用
• 1.5.2 在金属表面处理方面的应用
• 1.6 钝化膜层性能评价方法
• 1.6.1 化学浸泡法
• 1.6.2 电化学法
• 1.6.2.1 电位时间法
• 1.6.2.2 线性电位扫描法
• 1.6.2.3 交流阻抗法
• 1.6.3 润湿性评价
• 1.7 本论文的研究内容
• 第二章 聚硅氧烷抑制金属硫化物矿氧化的化学法研究
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 试验药品与仪器
• 2.1.2 试验原材料
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 钝化剂的筛选及制备方法
• 2.2.2 包膜样品的制备方法
• 2.2.3 磁黄铁矿尾矿氧化试验方法
• 2.2.4 黄铁矿氧化试验方法
• 2.3 试验结果与讨论
• 2.3.1 钝化剂的确定及其结构表征
• 2.3.1.1 钝化剂的确定
• 2.3.1.2 钝化剂红外光谱表征
• 2.3.2 包膜样品红外光谱表征
• 2.3.3 聚硅氧烷钝化剂对磁黄铁矿尾矿的钝化效果研究
• 2.3.3.1 钝化剂浓度对钝化效果的影响
• 2.3.3.2 浸泡时间对钝化效果的影响
• 2.3.3.3 浸泡介质pH 对钝化效果的影响
• 2.3.4 聚硅氧烷钝化剂对黄铁矿钝化效果的研究
• 2.3.4.1 浸泡时间对钝化效果的影响
• 2.3.4.2 预氧化对钝化效果的影响
• 2.3.4.3 浸泡介质pH 对钝化效果的影响
• 2.3.4.4 钝化剂浓度对钝化效果的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 聚硅氧烷抑制硫化物矿氧化的电化学法研究
• 3.1 试验材料
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 包膜样品制备方法
• 3.2.2 电化学测试方法
• 3.2.2.1 电解质溶液的制备
• 3.2.2.2 电化学测试仪器
• 3.2.2.3 电解池
• 3.2.2.4 测试步骤
• 3.3 试验结果与讨论
• 3.3.1 包膜样品XPS 表征
• 3.3.2 电位时间曲线测试
• 3.3.3 线性电位扫描
• 3.3.3.1 单程电位扫描
• 3.3.3.2 循环伏安曲线测试
• 3.3.4 电化学阻抗谱分析
• 3.3.4.1 电化学阻抗谱测试
• 3.3.4.2 等效电路模拟
• 3.4 本章小结
• 第四章 聚硅氧烷处理硫化物矿表面润湿性的研究
• 4.1 试验材料
• 4.2 试验方法
• 4.2.1 粉末样品润湿性试验方法
• 4.2.2 块状样品润湿性试验方法
• 4.2.2.1 接触角测量
• 4.2.2.2 表面能估算
• 4.2.3 吸水性测试方法
• 4.2.4 孔隙半径测试方法
• 4.3 试验结果与讨论
• 4.3.1 粉末样品的润湿性评价
• 4.3.2 块状样品的润湿性评价
• 4.3.3 聚硅氧烷对黄铁矿吸水性的影响
• 4.3.4 聚硅氧烷处理对黄铁矿的耐水性影响
• 4.4 本章小结
• 结论、创新点与展望
• 一、结论
• 二、创新点
• 三、展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件