英语原文共 12 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
聚氯化铝降低细片状石墨浮选中绢云母的夹带
邱杨率、张凌燕、孙康康、李晔、钱玉鹏
1武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北武汉430070
2湖北省矿产资源加工与环境重点实验室，湖北武汉430070
3澳大利亚布里斯班昆士兰大学化学工程学院，QLD 4072
通讯作者:zhly@whut.edu.cn（张凌燕教授)
摘 要：介绍了聚氯化铝(PACl)作为絮凝剂，以减少细片状石墨浮选中绢云母脉石的夹带。通过沉降实验研究了绢云母和细片状石墨在聚碳酸酯存在和不存在的情况下的分散和聚集行为，并通过光学显微镜图像进行了验证。人工混合料的分批浮选试验结果表明，PACl的加入降低了绢云母脉石的回收率和水的回收率。zeta;电位测量、FTIR和XPS分析表明，PACl在电荷中和和沉淀包裹方面选择性地聚集了绢云母颗粒。
关键词:细片状石墨;绢云母; 聚氯化铝(PACl);分散;聚合
Abstract
Polyaluminum chloride (PACl) was introduced as a flocculant to reduce the entrainment of sericite gangue in fine flaky graphite flotation. The dispersion and aggregation behaviours of sericite and fine flaky graphite in the absence and presence of PACl were studied by settling experiments and verified by optical microscope images. Results of batch flotation tests for artificial mixtures indicated that the addition of PACl decreased the recovery of sericite gangue and the water recovery. Zeta potential measurements, FTIR and XPS analyses revealed that PACl sele-ctively aggregated sericite particles in terms of charge neutralization and precipitate enmeshment.
Keywords: fine flaky graphite; sericite; polyaluminum chloride (PACl); dispersion; aggregation
介绍
石墨是一种非金属材料，广泛应用于电池、耐火材料、电子产品、铅笔等行业(Li等,2003)。天然石墨有三种商业品种，分别是晶片、微晶或无定形、晶脉或块状(Crossley, 2000)。开展了几个石墨选矿的研究项目;由于石墨的天然可浮性，迄今为止，浮选是最常见和最经济的方法之一(Dong, 1997;Chehreh 等,2016)。然而，在传统的浮选过程中，片状石墨占世界石墨产品总量的49% (Chehreh 等)，几乎不可能避免亲水脉石的机械夹带进入石墨精矿(Li 等，2016)。
绢云母是一种细粒云母，属于层状硅酸盐矿物，是石墨矿石中的主要脉石矿物之一，也是石墨浮选精矿中的主要杂质(Li等,2015)。它同时具有云母和粘土矿物的特性，并与石墨天然连锁(Li 等,2015 b)。石墨与完全解理和分散的绢云母的分离效率取决于夹带的程度(Ross, 1990)。与真正的选择性浮选不同，脉石和有价矿物都可以通过夹带回收(Wang等,2015)。因此，当石墨和绢云母颗粒经过多级研磨和浮选后均被磨细或超细时，最终的石墨精矿质量往往会显著下降，这种现象尤为严重。因此，减少绢云母的夹带可以有效提高石墨矿石的浮选选择性。
对夹带行为的研究已经进行了30多年。在石墨浮选中，亲水脉石的夹带表现出有害影响，就像它在许多其它矿石中所表现的那样，如煤、金/铜硫化物矿石(Gong等人)、超细闪锌矿(Duarte and Grano, 2007)、贱金属矿(Silvester等,2011)。许多因素导致了脉石的夹带，例如脉石的性质(Li 等人)、浆液粘度、泡沫结构(Neethling and Cilliers, 2009)、颗粒质量(Ata, 2012)、形状(Wang 等人,2015;Kirjavainen, 1996)。
DOI:
到目前为止，减少泡沫浮选中夹带的方法主要有两种(Shi, 2001)。第一种方法是改进浮选机，如优化浮选池或浮选柱的结构(Valderrama等,2011;卢比奥,1996;李,2013)。例如，Mulleneers对机械浮选池进行了改进，添加了逆流沉积区以防止夹带(Mulleneers等人,2002)。此外，为了鼓励矸石通过泡沫区进行排放，已经测试了一些技术解决方案，如向泡沫层喷水(Kirjavainen, 1996)、泡沫区振动和离心力场浮选池(Gong等人,2010)。第二种方法是优化浮选技术和试剂系统。一些研究人员试图通过提高疏水性颗粒的浮选率来减少水的回收（因此减少了夹带）（Akdemir等，2005）。Weng等人发现三级研磨浮选回路减少了微晶石墨浮选中脉石矿物的机械夹带，与一级回路相比，最终石墨产品的回收率和品位分别提高了11.38％和1.93％（Weng等，2017）。此外，邱等人（2016）最初引入MF（甲基萘磺酸钠的甲醛缩合物）作为抑制剂和表面活性剂用于绢云母和片状石墨的分离，获得了89.7％的高绢云母回收率，表明绢云母可以通过反浮选分离而从石墨中分离出来。
除了上述方法外，还可以通过使用无机抑制剂或高分子量聚合物(Gong等)来增大细粒和超细粒亲水粒子的粒径，从而减少它们的夹带(Gong 等人, 2010; Cao and Liu, 2006);包括铝基、铁基、无机-无机复合、无机-有机、多功能复合絮凝剂等(Wang 等人,2004)。其中，聚氯化铝(PACl)是水处理领域最常用的无机高分子絮凝剂，具有净化效率高、沉降性能好、pH适应性广等优点(Wang 等人,2004)。从理论上讲，在浮选中引入PACl可以增大颗粒尺寸，改变绢云母颗粒的形状和表面电荷。最近的几项研究证实了将PACl作为絮凝剂用于煤、无定形石墨等碳质矿物浮选分离的可能性(Liang等,2016;Li等人,2015 b)。然而，在细片状石墨浮选中PACl的研究却很少。
为了研究PACl对绢云母和细片状石墨分散聚集行为的影响，首先进行了单矿物的分批沉降实验。为此，进行了人工混合料的分批浮选试验，研究了PACl对细片状石墨浮选中绢云母的减卷作用。此外，利用zeta;电位测定了颗粒表面电荷随PACl的变化。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和x射线光电子光谱(XPS)进一步研究了PACl的吸附。
材料和方法
2.1 材料
在这项研究中，分别从上饶（中国江西）和咸宁（中国湖北）获得石墨和绢云母单矿物样品。使用以下方法处理单个矿物样品。首先，挑出高纯度的大块矿物质，并使用辊式破碎机破碎至-2.0 mm，然后在圆锥形球磨机中以氧化锆球作为研磨介质进行湿式研磨。最后，将地面样品用0.037 mm美国标准筛进行湿筛，并通过沉降分类进行分类。收集-38 30mu;m大小的馏分并用于测试。根据中国标准方法（GB / T 3521-2008）对石墨单一矿物的固定碳（FC）和灰分进行了分析。石墨单一矿物的FC为95.75％，灰分为4.25％。图1a显示了石墨单一矿物的X射线衍射图，并结合XRF分析结果，表明样品中的石墨含量高于95 wt％。对绢云母的x射线荧光(XRF)分析表明，绢云母中含有9.17 wt % K2O, 1.09 wt % Na2O, 37.04 wt % Al2O3和 48.51 wt % SiO2。图1b为绢云母的x射线衍射图，结合XRF分析结果，表明绢云母样品中含有92 wt %以上的绢云母。
絮凝剂PACl和其他实验中常用的化学试剂，如氢氧化钠，盐酸和铁试剂，购自中国上海的国药化工厂试剂有限公司。分别用作捕收剂和起泡剂的煤油和辛醇购自中国的Kermel化学试剂有限公司。所有试剂均为分析纯，无需进一步纯化即可直接使用。
图1 单矿物x射线衍射(XRD)图谱:(a)石墨单矿物;(b)绢云母单一矿物
2.2 沉降实验
将2.5 g单一矿物质添加到0.25dm3的一定浓度的PACl溶液中。在将矿浆以1800r/min搅拌5分钟之前，使用HCl或NaOH溶液将纸浆的pH调节至所需的pH值。 再沉降5分钟后，将沉淀的颗粒过滤，干燥并称重，称重为Ms。最后，通过方程式（1）获得沉淀速率。
（1）
其中S是沉淀率（％）
为了确定在PAC1存在下单一矿物的分散和聚集行为，进行了批量沉降实验。 此外，还测试了片状石墨上清液与PACl相互作用后绢云母的分散和聚集行为，以模拟PACl浓度对实际石墨矿浮选的影响。通过将细鳞片状石墨引入一定浓度的PAC1溶液中制备上清液。在2800 r/min的搅拌速度下完全相互作用15分钟后，通过离心获得上清液。
2.3 铁试剂法
采用改进的铁素体法确定PAC1的形态分布（Wang等，2004）。 首先，通过混合质量比为2.5：2：1的0.2％铁，20％NaAc溶液和10％HCl溶液来制备混合的铁溶液。之后，将0.0055 dm3的混合试剂转移到带刻度的玻璃管中，并稀释至一定体积。然后，将一定量的PACl加入玻璃管中并迅速稀释至0.025dm3。将稀释的PACI转移到1cm的玻璃容器中，并与稀释的混合铁溶液混合。进行DU650 Beckman紫外可见分光光度计以测量366 nm处定时吸光度2小时。它在操作上分为三个阶段：最初的1分钟吸光度Ala；开始的1分钟。1分钟至2小时，Alb；通过从Alt中减去Ala和Alb来获得Alc。
根据与铁的反应动力学差异，将PACl水解得到的铝组分分为三类:单体铝、快反应聚合物铝和慢反应胶体铝(Wang 等,2004)。表1显示了Ala，Alb和Alc的成分（Richens，1997；Akitt等，1972；Wang和Tang，2001）。人们广泛认识到，Alb（主要包括Al13（Al13O4（OH）247 ）被认为是PACl混凝的活性物种（Casey，2006; Qu 等，2004; Hu 等，2012）。另外，Alc是溶液中的另一种高活性物种，其电荷中和能力为 在pH值低于6.5时更高，由于具有强大的絮凝物形成能力，因此可获得最高的浊度去除效果（Chen等，2006）。
表1 Ala，Alb和Alc的成分
2.4 批处理浮选试验
XFD浮选池（体积= 0.14 dm3）用于批量浮选测试。绢云母是石墨矿石中的主要石矿物（Li等，2015a）。为了研究浮选过程中PACl对绢云母夹带的影响，对由绢云母和片状细石墨颗粒组成的人工混合物（石墨与绢云母的质量比为4：1）进行了批量浮选试验。通过HCl和NaOH溶液调节所需的pH值。首先，通过将2
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[240013]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
