摘 要

利用选矿回水和海水进行矿物浮选可以显著降低选矿成本和用水量，并减少环境污染，是未来选矿的重要发展方向。但海水成分与淡水相差较大，其中的溶解性离子在不同选矿pH条件下对浮选的影响不得而知。辉钼矿的传统选矿方法研究主要集中在不同药剂制度，很少有关于矿浆中金属离子对辉钼矿浮选影响的报道，其机理也不明确。

本文针对两种典型杂质离子Ca² 、Mg² 对辉钼矿浮选的影响，通过改变 pH、离子浓度、乳化煤油用量等，研究了辉钼矿的浮选效果差异，并通过AFM、接触角、Zeta电位等测试，探究了二价离子对辉钼矿的影响机理。

实验结果表明，当pH大于9时，Ca² ，Mg² 都会降低辉钼矿的可浮性，Mg² 对浮选抑制作用更强，主要是由于产生了亲水性物质覆盖在辉钼矿表面。

关键词：辉钼矿；浮选；金属离子

Abstract

Metal ions of molybdenite floatation has always been an important issue, the influence of traditional flotation technology is mainly to study the effect of different reagents on molybdenite floatation, but seldom study the effect of metal ions of molybdenite floatation, the use of mineral processing recycled water and seawater for mineral flotation can greatly reduce the cost of flotation and water consumption and the environmental impact of the concentrator, is an important development direction of the future. Sea water flotation is very different from that in pure water. At the same time, secondary ions in sea water will cause colloidal precipitation and strong buffer effect, making it difficult to operate under high alkaline conditions. Therefore, we studied the mechanism of calcium and magnesium ions on the flotation of molybdenum ore.

This paper studies the mineral processing wastewater and two typical impurity ions Ca² in seawater, the influence of Mg² of molybdenite floatation, by changing the pH, ion concentration in the same under different pH conditions, under the condition of the same pH in different concentration of emulsified kerosene for molybdenite floatation respectively, and tested by AFM, contact Angle test, Zeta potential test probe into its mechanism.

Experimental results show that when pH gt; 9, Ca² , Mg² will reduce the flotability of molybdenite, bivalent ions mainly affected by the surface wettability and electrostatic repulsion, Mg² relatively stronger inhibitory effect on flotation. It is proved that it is feasible to improve the recovery of molybdenum concentrate by changing the dosage of flotation agents, ion concentration and pH.

Key words: Molybdenite; Flotation; Metal ion

目录

摘要 I

Abstract II

目录 1

第1章 绪论 1

1.1资源概述 1

1.2钼浮选现状 1

1.2.1辉钼矿的可浮性研究 1

1.2.2钼精矿浮选 2

1.3杂质离子对钼浮选的影响 2

1.3.1杂质离子的产生 3

1.3.2浮选在海水中的应用 3

1.3.3国内外研究现状 3

1.4辉钼矿浮选捕收剂 4

1.4.1传统辉钼矿捕收剂应用现状 4

1.4.2乳化煤油研究进展 4

1.5研究意义与研究内容 4

1.5.1研究意义 4

1.5.2研究内容 5

第2章 试验材料和研究方法 6

2.1试验材料 6

2.2试验药剂 6

2.3试验仪器 7

2.4研究方法 7

2.4.1浮选试验 7

2.4.2 接触角测试 7

2.4.3 Zeta电位测试 8

2.4.4 AFM测试 8

第 3 章 辉钼矿浮选试验 9

3.1 辉钼矿浮选 9

3.1.1 钙镁离子对辉钼矿浮选的影响 9

3.1.2 矿浆浓度对辉钼矿浮选的影响 9

3.1.3 捕收剂浓度对辉钼矿浮选的影响 10

3.2本章小结 11

第4章 机理分析 12

4.1 接触角结果分析 12

4.2 Zeta 电位结果分析 13

4.3 AFM结果分析 15

4.4 本章小结 16

第 5 章 结论 17

参考文献 18

致谢 20

第1章 绪论

1.1资源概述

全球钼矿主要分布在环太平洋地区，环太平洋地区分布着大型全球著名钼矿床，分别有中国栾川钼矿床和沙坪沟钼矿床，美国 climax和 Henderson 钼矿床，加拿大 Endako 和 Boos Mt 钼矿床，智利 chuquicamata 和 Pelambre 钼矿床^[1]。全球钼矿床主要有斑岩型，矽卡岩型，热液脉型及沉积型，并且斑岩型型钼矿床是全球最重要的钼矿类型^[2]。

USGS 统计，全世界钼矿储量主要分布在中国，美国，智利，加拿大，秘鲁，俄罗斯，亚美尼亚等国家，约占总量的95.26％。其中中国，美国，智利三国占 85.26%^[1]。从1995至2014年，全球钼矿总的基础储量从1100万吨增加到1900万吨，增长率约63.64%，年增长率约3.35%；总目矿储量从550万吨增加到1100万吨，总储量翻了一倍。2014年全世界钼储量为1100万吨， 其中中国占430万吨，占全世界钼矿总储量约40%^[3]。

辉钼矿(MoS₂)，是常见的钼的硫化矿物，在全世界都属于很重要的矿物资源。钼可以用来制作灯丝托架、电池阳极以及栅极等加热元件。辉钼矿呈铅灰色，不透明以及具有金属光泽。辉钼矿为六方晶系。复六方双锥晶类，晶体成平行 c(0001) 的六方板状或片状，主要单形为平行双面 c(0001)，六方柱 m(10-10)，六方双锥 s(10-15)等；辉钼矿能用于提炼钼，制造钼钢、钼酸、钼酸盐和其他钼的化合物。 结构层间主要以板状或片状构成，因为辉钼矿中含有稀有的金属铼，并且辉钼矿是含铼金属最高的脉石矿物，在钼矿中可提取钼和铼。辉钼矿较软，易粉碎，表面光滑，常用来作为固体润滑剂。辉钼矿以颜色铅灰色，金属光泽，硬度低，底面解理极完全，比重大，光泽强，颜色及条痕较淡与相似的石墨区别；比石墨重，同时略带蓝色，条痕呈绿色，但石墨呈黑色。在空气中灼烧或将其在硝酸中加热，可以得到三氧化钼。辉钼矿具有天然水可浮性，并且天然可浮性良好。

我国大型钼矿床主要分布在陕西，河南，江西等部分地区，矿床类型主要为斑岩矿和夕卡岩矿床。如金堆城、德兴，如南泥湖钼矿，矽卡岩型、碳酸盐脉、石英脉次之，沉积型钼，铀，钒，钼矿矿床潜在的价值很大^[4]。

1.2钼浮选现状

1.2.1辉钼矿的可浮性研究

辉钼矿表面一般呈很弱的分子键，导致矿物呈强疏水性，呈天然的良好的可浮性。在辉钼矿表面吸附氢氧化镁或羟基络合物时，辉钼矿表面为较强的离子健或共价键，矿物表面呈亲水表面，容易浮选。在辉钼矿浮选实验时，由于辉钼矿表面与水，离子，捕收剂接触，通过测试辉钼矿表面疏水引力，物理范德华力，以及矿物表面正电位的高低，得出以上因素对辉钼矿浮选机理的影响。经过浮选结果表明：辉钼矿表面与水之间的相互斥力比较强，辉钼矿天然可浮性良好的根本原因是，在辉钼矿内部，曾与层之间的力很弱，而层间的共价键结合力较强，导致辉钼矿在浮选时常以板状或片状产出。再由于片状的辉钼矿较薄，与水的接触面积变大，导致辉钼矿天然可浮性良好。在辉钼矿浮选时，辉钼矿表面与捕收剂之间（乳化煤油）存在物理范德华力，煤油与矿物表面相互吸附，油类捕收剂本身不溶于水，并且油的密度小于水的密度，油附着在矿物表面使其表面疏水，并且存在的密度差使辉钼矿从水中浮起，所以在辉钼矿浮选时加入捕收剂（乳化煤油）能提高辉钼矿的回收率。起捕收作用的主要因素是由Lewisacid—base相互作用造成的疏水引力辉钼矿的结晶表面和结晶边缘性质是浮选的理论基础层面为极性，棱面为极性，暴露出钼原子^[6]。辉钼矿呈它形晶的叶片状、条带状及小柱状晶体产生于脉石中^[5]。辉钼矿嵌布在脉石矿物中，常与其他类型的脉石矿物呈共生关系，极少量辉钼矿与黄铁相互共生，平均粒径在0.05至0.1 mm，钼含量大约为l％。

1.2.2钼精矿浮选

钼浮选是指在浮选含硫钼矿时，将要回收的钼精矿从矿石中浮出。钼矿浮选时多采用捕收剂，调整剂结合来浮选辉钼矿。在本次实验中辉钼矿浮选采用捕收剂乳化煤油，调整剂采用钙镁离子，盐酸，氢氧化钠。钼矿浮选流程成本低，药剂用量少，设备比较简单。但是，在矿物浮选时人为造成损失较多，误差比较大，从而造成每个操作者实验数据都不一样。辉钼矿浮选时，采用调整金属离子浓度，矿浆浓度，捕收剂浓度来做辉钼矿浮选实验。在调整pH时，尽量调到偏碱性状态下，达到抑制辉钼矿天然可浮性，为辉钼矿浮选提供条件。钙镁离子浓度主要是使其在碱性状态下生成沉淀或胶体物质来抑制辉钼矿可浮性。在pH，钙镁离子浓度相同条件下，进行矿浆浓度的改变，达到对比不同矿浆浓度钙镁离子对辉钼矿的抑制作用。在前面两种条件相同的情况下，改变捕收剂的浓度，与前者做对比得到捕收剂对辉钼矿浮选效果影响。其他的方法有哈里蒙德浮选管试验等等^[7]。

1.3杂质离子对钼浮选的影响

浮选是通过物理化学方法使矿物与其他介质或其他矿物相互分离的过程，利用有价值的精矿与无价值的尾矿之间的各项特性差异。在浮选过程中要加入浮选药剂，如本文（乳化煤油）对辉钼矿选择性好，能提高其浮选回收率，其作为高效新型的药剂在辉钼矿浮选中起到关键作用。在充气浮选中，气泡利用气体与水之间的密度差把疏水性矿物颗粒浮出水面，使用刮板将气泡刮出，并且过滤得到相应的矿物的精矿。

1.3.1杂质离子的产生

一方面，在工业生产中，选矿厂由于经济，环境等各项因素，常利用选矿废水或循环水进行矿物浮选，在保护环境的同时，也节约了相应选矿成本费用。然而回收利用选矿废水虽然可以减少对环境的压力，但是却对选矿厂的选矿正常回收率带来了不好的影响^[8]。这些重复利用的水的水质对矿物浮选的主要影响因素包括：水中存在的阴阳离子，选矿过程中残留的选矿药剂，悬浮颗粒的影响等。矿物在碎矿，磨矿，分选等过程与空气接触，造成了大量辉钼矿受到了空气的氧化，产生了一些杂质离子如Ca^{2 ，}Mg² 等都会对浮选产生不同程度的影响。另一方面，在一些偏远且缺少淡水的区域或当地经济条件较低时，选择海水浮选是一个不二选择，海水常呈碱性，并且海水富含钠离子，氯离子，金属离子，酸根离子等离子^[9]。，为了提高辉钼矿的回收率或提高某一部分地区的经济条件，在辉钼矿浮选中研究杂质离子对辉钼矿机理的影响是非常有必要的。

1.3.2浮选在海水中的应用

海水浮选已应用于远离淡水资源的地区的矿物加工^[10]。浮选是一个耗水量大的过程，然而，由于淡水资源的稀缺性，对淡水的社会需求日益增加，政府对工业用水的严格监管，浮选单元需要使用地下水，再生水或海水，这些水具有较高的电解质浓度。此外，使用海水进行浮选更适合位于靠近海边的采矿作业或缺乏地面和淡水的地区。然而，从经济角度来看，如果生产量（即精矿品位和矿物回收率）与常规淡水浮选设备相当，海水浮选就是可行的^[11]。辉钼矿表面可以通过接触角，Zeta 电位以及 AFM 测试等方法。^[12]。

1.3.3国内外研究现状

Qiu ^[13]等人在模拟海水浮选辉钼矿实验研究中发现，pH高于9.5时，与去离子水相比辉钼矿在海水中的回收率明显降低。通过检测发现矿物表面产生了胶体 Mg(OH)₂沉淀，降低其可浮性主要是因为胶体沉淀 Mg(OH)₂ 吸附在矿物表面降低其疏水性，而 Ca² 对其影响不太明显。

Hirajima ^[11] 等人在海水中 Mg² 、 Ca² 离子对铜钼浮选影响的研究表明海水在碱性条件下对辉钼矿浮选不利。浮选实验结果显示 CaCl₂ 和 MgCl₂ 在pH大于9时明显抑制辉钼矿的浮选，在浮选中 Mg² 抑制效果比Ca² 要强。在 pH 为9.5时 Mg² 产生 Mg(OH)₂ 胶体沉淀吸附在矿物表面降低辉钼矿疏水性，由于辉钼矿存在可以吸附 Ca² 或 Ca(OH) 离子的裂缝和凹坑，基面是非常均匀且不完全疏水的。由于Zeta电位测试，Mg(OH)₂ 吸附在辉钼矿表面时比Ca(OH) 吸附在辉钼矿表面时，辉钼矿表面正电位相对较高，由于辉钼矿表面正电位越高辉钼矿表面亲水性越好，所以钙离子对辉钼矿浮选影响相对较小。在浮选中加入乳化煤油在pH 10的条件下，在10^-2 M Ca² 、Mg² 溶液中可以提高辉钼矿精矿回收率。

1.4辉钼矿浮选捕收剂

1.4.1传统辉钼矿捕收剂应用现状

尽管辉钼矿的天然可浮性良好，但是经过一系列的选矿流程处理，被空气所氧化，使其可浮性降低。在辉钼矿浮选中，要提高其回收率必须优化浮选的流程，药剂种类和性质，优化设备等有关系。在辉钼矿浮选中，通过加入捕收剂（乳化煤油）明显提高了辉钼矿浮选回收率，所以选择高效的新型捕收剂是辉钼矿浮选流程中的必要环节，加大对捕收剂以及其他药剂的研究可做到物尽其用。

以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。

相关图片展示：