摘 要

通过单矿物实验，混合矿物实验等研究了油酸钠、苯乙烯膦酸对钛铁矿、辉石的捕收性和选择性，以及通过混合捕收剂对钛铁矿、辉石浮选性能的研究，确定了该混合捕收剂浮选钛铁矿时各组分之间的最佳配比，考察了药剂制度、矿浆浓度、pH等对钛铁矿浮选指标的影响,确定了最佳的浮选环境，初步探讨了混合捕收剂在浮选过程中的作用和机理。

通过实验得出结论，浮选钛铁矿过程中，油酸钠具有更强的捕收性能，而苯乙烯膦酸具有更好的选择性，两者最佳配比为3：1，两者配合使用时，优势互补，浮选效果比两种捕收剂单独使用时都更要好。

关键词：钛铁矿；浮选；混合捕收剂

Abstract

Through single mineral experiment and mixed mineral experiment, the collection and selectivity of sodium oleate and styrene phosphonic acid on ilmenite and pyroxene were studied, and the flotation performance of ilmenite and pyroxene with mixed collector was studied. The optimum ratio of each component in the flotation of ilmenite with mixed collector was determined.

It is concluded that sodium oleate has stronger collection performance and styrene phosphic acid has better selectivity in the process of ilmenite flotation. The optimal ratio of the two is three to one. When used together, the advantages of the two are complementary and the flotation effect is better than that of the two collectors used alone.

Key words: ilmenite, flotation, combination collector

目录

第一章 绪论 1

1.1 钛的概况 1

1.1.1 钛的性质及应用 1

1.1.2 钛资源及其分布 1

1.2 钛铁矿选矿方法 4

1.3 钛铁矿浮选药剂研究状况 4

1.3.1 抑制剂 4

1.3.2 活化剂 5

1.3.3 捕收剂 5

1.4 论文研究的目的、意义及其研究内容 6

1.4.1 目的及意义 6

1.4.2 研究内容 6

第二章 试验材料准备和研究方法 8

2.1 试样 8

2.2 实验试剂及仪器 10

2.3 试验研究方法 10

2.3.1单矿物的浮选试验 11

2.3.2混合矿物的浮选 11

第三章 试验结果及数据分析 12

3.1 单矿物试验 12

3.1.1 钛铁矿浮选试验 12

3.1.2 辉石浮选实验 14

3.1.3 混合捕收剂浮选实验 17

3.2 混合矿物试验 18

3.3 油酸钠与苯乙烯膦酸浮选钛铁矿的作用机理 21

第四章 结论 22

致谢 23

参考文献 24

第一章 绪论

1.1 钛的概况

1.1.1 钛的性质及应用

钛是一种新型的金属元素，在元素周期表中的位置是第4周期、第ⅣB族，钛的密度是4.51 g/㎝³，熔点为1668℃，纯净的钛是银白色的，纯度较高的钛具有很好的可塑性，掺入杂质的钛就会变得脆而硬。钛的氧化物为二氧化钛，也称为钛白，黏附力很强且化学性能稳定，尤其是无毒，熔点也很高，是非常好的白色颜料，所以被称为“颜料之王”^[1]。钛的化合物除了TiO₂之外，还有四氯化钛（TiCl₄）和偏钛酸钡（BaTiO₃），不过四氯化钛通常是钛和钛白的中间产物，单独的用途几乎没有。而偏钛酸钡是陶瓷制品的重要原料。所以，在钛的应用中，主要是钛白，几乎占到了所有钛矿资源的90%，而我国钛白的应用领域主要是涂料占58%，塑料占25%，造纸占4%，化纤占3%，其他领域占10%。这与全球钛白的应用领域大致一致，全球钛白应用领域为涂料占60%，塑料占16%,造纸占14%，化纤占3%，其他领域占7%。钛的合金也具有优异性能，比如强度很高，但密度却小，机械性能也高等。基于钛及其合金优异的各类性能，钛被广泛应用于各种高技术领域^[3]，在航空航天领域，钛和钛合金可以用来参与制作助推器、燃料箱、喷气发动机部件、机身部件、火箭、人造卫星、导弹等的部件，压气机和风扇叶片、盘、机匣、导向叶片、轴、起落架、襟翼、阻流板、发动机舱、隔板、翼梁等。在舰船上，钛和钛合金也可以用来制作潜艇耐压壳体、螺旋桨、喷水推进器、海水换热系统、舰船泵等。在海洋工程领域，钛和钛合金可以用来制作海水淡化用管道、海洋石油钻探用泵、阀、管件等。在化学、石油化工和工业上，可以用于氯碱、冶金、塑料、石油化工、纯碱、制盐等工业的电解槽、反应器、蒸馏塔、浓缩器、分离器、热交换器、管道、电极等。除了高科技领域，钛及其合金在我们的生活中也极为常见，比如在我们的生活用品中，就有眼镜架、手表、拐杖、厨具、钓鱼竿、数码产品壳体、工艺品、装饰品等。在生物医疗领域，可以用来制作人工关节、人工植牙和正牙、制作心脏起搏器、心血管支架、手术器械等。在体育方面，可以用来制作体育器械，比如，高尔夫球杆、网球拍、羽毛球拍、台球杆、登山杆，滑雪杖、冰刀等。在建筑上，可以造建筑物的屋顶、外壁、做装饰物、标牌、栏杆、管道等，在汽车制造上，可以制作汽车的排气和消音系统、做承重弹簧、连杆和螺栓等，由此可见钛及其合金在国民经济各领域都具有非常重要的意义^[2]。

1.1.2 钛资源及其分布

钛矿物的种类十分繁多，但是具有利用价值的矿物很少，主要是钛铁矿，金红石、白钛矿、锐钛矿、板钛矿和钙钛矿等，这些钛的主要矿物及其性质见表1.1。钛并不是一种稀有的金属，它在地球上的储量十分丰富，在全球，有30多个国家都有着丰富的储量，当然，其中也包括中国，并且，中国是钛资源储量大国，在全球各个国家的钛储量排名中位于前列。尤其是钛铁矿的储量，中国大约拥有已探明钛铁矿储量的28%，在全球所有国家中排第一名，之后才是澳大利亚，钛铁矿储量约占全球总储量的24%，其次是印度，储量约为11%，所有剩余国家总储量约为37%，拥有钛储量排前几名的国家具体的钛铁矿储量数据为：中国钛铁矿储量为200000千吨，澳大利亚170000千吨，印度85000吨，南非63000千吨，巴西43000千吨。至于金红石储量，全球排名第一的国家是澳大利亚，大约占到了全球金红石资源储备的60%，所有其他国家占到总储量的40%。我国金红石储量并不高，金红石占我国钛资源总储量的2%。在我国的两广地区以及海南、云南等省有着大量分散的钛铁矿砂矿，与国外相比，我国的砂矿钛铁矿的品位相对较低。我国的原生金红石矿区则分布在陕西、湖北、河南等省区，金红石砂矿则分布在山东、河南、湖北等省区。关于全球钛产品产量，就产品海绵钛而言，在2013年，中国的海绵钛产量为105000吨，俄罗斯的海绵钛产量为44000吨，日本的海绵钛产量为42000吨，哈萨别克斯坦的海绵钛产量为12000吨，乌克兰的海绵钛产量为6300吨，全球海绵钛总产量约为209000吨。而到了2014年，中国的海绵钛产量就增长到了110000吨，俄罗斯海绵钛产量有所下降，到了42000吨，日本的海绵钛产量下降到25000吨，哈萨别克斯坦的海绵钛产量下降到了9000吨，乌克兰的海绵钛产量下降到了6000吨，全球总产量为192000吨。中国每年的海绵钛产量不断增长，已经成为全球闻名的海绵钛大国。对于全球海绵钛产能，在2014年，中国的海绵钛产能为114000吨，日本的海绵钛产能为57000吨，俄罗斯的海绵钛产能为46500吨，哈萨别克斯坦的海绵钛产能为27000吨，美国的海绵钛产能为24000吨，乌克兰的海绵钛产能为10300吨，全球海绵钛产能总量为279000吨，可见中国在全球海绵钛产能中的庞大占比。钛资源从含钛矿物到钛产品大约要经过下列过程，首先是含钛量较高的金红石和钛铁矿，然后经过选矿方法获得钛精矿，将钛精矿加工提纯之后获得二氧化钛，二氧化钛再经过氧化还原等方法得到四氯化钛，制造海绵钛，最后再将海绵钛熔铸加工制成各种钛产品。虽然钛在地球上的储量十分丰富，钛矿物的种类也十分繁多，但是只有钛铁矿和金红石才具有较大的工业利用价值。世界上的钛矿很多，但是如果寻找具有开采价值的钛矿并不容易，只有原生矿和砂矿才能满足开采要求。而原生矿几乎都是共生矿，其中有钛铁矿，钛磁铁矿和赤铁矿各种不同的类型。世界上钛铁矿原生矿的产地主要有加拿大的阿莱德湖矿山，该矿山原矿中TiO₂品位为34.3%，精矿中TiO₂品位为70%至72%。美国桑福德山矿山原矿中TiO₂品位为19%，其精矿中TiO₂品位为44%至48%。挪威特尔尼斯矿山原矿中TiO₂品位为18%，其精矿中TiO₂品位为45%，挪威勒得撒德矿山原矿中TiO₂品位为4%,其精矿中TiO₂品位为30%。芬兰奥坦梅基矿山原矿中TiO₂品位为13%，其精矿中TiO₂品位为45%等。而我国主要钛矿床资源情况为：四川红格特大型钛铁原生矿，TiO₂品位为9.06%，四川攀枝花特大型钛铁原生矿，TiO₂品位为11.68%，四川白马特大型钛铁原生矿，TiO₂品位为5.46%至6.51%，四川太和特大型钛铁原生矿，TiO₂品位为11.76%，黑龙江呼玛县兴隆沟中型钛铁原生矿，TiO₂品位为8.63%，河南方城五间房大型金红石原生矿，TiO₂品位为2.23%等。尽管我国具有丰富的钛矿产资源储量，但是可选性较差，品位高的砂矿也并不多，所以寻找新型高效的选矿方法迫在眉睫。

表1.1 钛的主要矿物及性质

1.2 钛铁矿选矿方法

钛矿物的物料性质决定了具体要采取哪种选矿工艺，目前常见的钛铁矿选矿方法主要是：磁选、重选、电选和浮选等。磁选：根据钛铁矿和脉石矿物物理性质的差异，用强磁选的方法使钛铁矿与脉石矿物分离，从而达到富集钛铁矿的目的。重选：根据钛铁矿的比重相对于脉石矿物来说更大，从而通过重选方法使得两者能够分开。电选：在钛矿物精选过程中，根据钛铁矿、金红石具有导电性，而石英等脉石矿物不具有导电性，从而通过电选的方法使其分离。浮选：根据矿物可浮性的差异，使目的矿物与脉石矿物分离。对于细粒级钛铁矿，浮选法则是不二之选，而在无数的钛铁矿浮选研究中，寻找新型高效的浮选药剂，确定准确最佳的药剂制度，是研究中的重点方向。而钛铁矿浮选研究的重中之重则是浮选药剂与药剂制度的研究。

1.3 钛铁矿浮选药剂研究状况

钛铁矿浮选药剂的种类有很多，抑制剂有羧甲基纤维素、水玻璃等，活化剂有Pb² 、Cu² 等，捕收剂有苯乙烯膦酸、水杨羟肟酸等，起泡剂有MOS、MOH等，常见的药剂如表1.2^[4]。

表1.2 钛铁矿浮选药剂

1.3.1 抑制剂

浮选钛铁矿的抑制剂主要分为两大类，有机类的抑制剂有：羧甲基纤维素、羧甲基淀粉和草酸等，无机类的抑制剂有：水玻璃和酸化水玻璃等。比如，水玻璃就是钛辉石很好的抑制剂，抑制效果比使用六偏磷酸钠^[9]时更好，张国范等^[10]通过研究发现水玻璃之所以能够起到如此好的抑制剂效果是因为水玻璃与钛辉石表面上的离子能够发生键合从而吸附在钛辉石表面。无独有偶，周军等^[11]的研究进一步发现了如果先将水玻璃酸化处理，那么水玻璃可以发挥出更好的抑制作用。同样，杨耀辉等^[12]也用实验证实了这一结论，他们的研究方法是用草酸来酸化处理水玻璃，然后再做抑制剂进行实验，结果非常成功，经草酸酸化处理后的水玻璃比未处理过的水玻璃优秀很多，无论是精矿的回收率，还是其品位都有大幅度提高，不仅如此，抑制剂的用量也大大减少。

1.3.2 活化剂

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：