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《中南大学》 2002年
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改性高分子药剂对铝硅矿物浮选作用机理及其结构—性能研究

李海普  
【摘要】:论文通过浮选实验、电位测量、红外光谱测定、吸附量测定、矿物晶体量子化学计算、药剂与矿物作用量化计算,研究了一水硬铝石、高岭石、叶蜡石和伊利石的表面性质和可浮性以及它们之间的差异;合成了几组新型高分子浮选调整剂,考察了药剂对四种矿物可浮性的影响,研究了药剂的作用机理,探讨了药剂的结构一性能关系。研究表明: (1)一水硬铝石粉碎破裂时,表面断裂的是铝—氧键,亲水性较好,解理面对溶液中H~+和OH~-离子的选择性吸附,使矿物表面的电位随介质pH的升高而负移,零电点在pH6.0左右;三种脉石矿物为层状铝硅酸盐,粉碎时出现两种性质不同的解理面,{010}端面断裂铝一氧键和硅一氧键,荷电机理同一水硬铝石,亲水性较好。而层面断裂键则与矿物的晶体结构有关。高岭石层面断裂的是氢键,因晶格阳离子的类质同象替换,该面带有永久的负电荷,叶蜡石断裂的是分子键,疏水性较好,伊利石既有离子键也有分子键断裂,亲水性较好;而且高岭石有不同的两个层面,{001}和{00-1}面,其化学组成不同,荷电性质不同,对十二胺的吸附能力不同,是影响其浮选的一个重要因素。 (2)通过对工业淀粉进行氧化和醚化改性,制得了羧甲基淀粉、氧肟酸淀粉、阳离子淀粉和双醛淀粉。对铝土矿四种主要矿物,一水硬铝石、高岭石、叶蜡石和伊利石的浮选结果表明,变性淀粉均对一水硬铝石有抑制作用,在酸性条件下,几种药剂对一水硬铝石抑制作用大小的顺序为氧肟酸淀粉>双醛淀粉>羧甲基淀粉>阳离子淀粉>原淀粉,而且氧肟酸淀粉和羧甲基淀粉对高岭石有活化作用,同时不影响叶蜡石和伊利石的回收率,是一种具有潜力和应用前景的铝土矿反浮选一水硬铝石抑制剂及高岭石活化剂。 (3)对丙烯酰胺和丙烯酸甲酯的共聚物肟化制得氧肟酸聚丙烯酰胺,将它同非离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺和两性聚丙烯酰胺分别应用于四种矿物的单矿物浮选试验,结果显示,改性聚丙烯酰胺对一水硬铝石、高岭石和伊利石均具有活化作用,其中,药剂对高岭石的活化最强,使它的回收率在整个pH值范围达到80%左右,在一定pH条件下超过一水硬铝石的回收率,解决了高岭石难浮选的问题。在pH=4左右,阴离子聚丙烯酰胺对一水硬铝石表现出优异的抑制性,使一水硬铝石与高岭石的回收率相差近60%。聚丙烯酰胺的应用强化了高岭石的浮选,对铝土矿反浮选具有积极作用。 (4)借助矿物表面动电位测量、红外光谱测定、药剂与矿物表面作用的计算机模拟和量化计算以及药剂在矿物表面吸附量的测量,研究了两个系列高分子药剂与 矿物表面的作用机理。 不同淀粉药剂在矿物表面表现不同作用,原淀粉主要是氢键的作用,阳离子淀 粉是氢键和静电力(与荷负电矿物表面)的共同作用,梭甲基淀粉、轻肪酸淀粉和 双醛淀粉离子性药剂与矿物间的作用除了氢键、静电力外,更重要的是与矿物表面 金属离子间产生的化学作用,使药剂能牢固地吸附在一水硬铝石矿物表面,增加矿 物表面的亲水性,同时,淀粉支链结构的存在,使它能够掩盖吸附的捕收剂,达到 抑制一水硬铝石的目的。几种药剂中,能够与矿物表面金属离子发生化学键合的变 性淀粉,特别是对铝离子具有鳌合作用的轻肪酸淀粉吸附能力和抑制作用更强。 聚丙烯酞胺类化合物在矿物表面的吸附能以及吸附量均显示出药剂与矿物间 存在的强作用,作用方式与淀粉类药剂相似:阴离子聚丙烯酚胺、轻肠酸聚丙烯酞 胺主要靠化学作用,阳离子聚丙烯酞胺借助静电力和氢键,非离子型的聚丙烯酸胺 则主要是氢键作用,两性聚丙烯酞胺同时具有阴离子和阳离子聚丙烯酞胺药剂的作 用特点。由于分子的直链结构,聚丙烯酸胺药剂易与捕收剂十二胺形成表面活性更 高的高分子捕收剂,同时由于聚丙烯酞胺(除轻肪酸聚丙烯酞胺)具有较高的分子 量,对高岭石显示很好的絮凝作用,增加了捕收剂的吸附密度,活化了高岭石的浮 选。 (5)通过对高分子药剂基团电负性、亲水一疏水平衡常数和结构参数量化计算 以及高分子链结构和分子量对药剂浮选性能的探讨,研究了有机高分子药剂的结构 一性能关系。结果表明: 变性淀粉分子的基团电负性介大小顺序为:醛基氧肪酸基团梭酸基团季 胺基轻基;药剂的亲水性依氧肪酸淀粉、阴离子淀顺序降低;淀粉的化学改性增 加了键合原子的净电荷,提高了药剂给予电子的能力,提高了药剂的活性。轻肪酸 淀粉的浮选活性指数i,较大,基团电负性介较负,最高占据轨道与最低空轨道能量 差△E最小,具有较高的亲水性、较强的与矿物表面金属离子作用的能力,其抑制 一水硬铝石的能力较强,双醛淀粉和梭甲基淀粉次之,而原淀粉的i,最小,介负值 较小,水溶性和与矿物作用能力均较弱,抑制一水硬铝石浮选的性能较差。 聚丙烯酞胺药剂中,轻肪酸聚丙烯酞胺离子的△E最小,基团电负性最大;其 次是阴离子聚丙烯酞胺、两性离子聚丙烯酞胺和阳离子聚丙烯酞胺,非离子聚丙烯 酞胺的△E最大,给出电子能力最低。对于阴离子聚丙烯酞胺、两性离子聚丙烯酞 胺、阳离子聚丙烯酞胺和非离子聚丙烯酞胺,虽然它们药剂基团电负性、基团大小 不同,但它们的
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TD923

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
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2 黄茂;丁克坚;陈莉;叶正和;苏贤岩;;水稻稻曲病防治时期的优化筛选[A];粮食安全与植保科技创新[C];2009年
3 熊鑫;邱智东;;纳米技术在药剂中的应用[A];中华中医药学会第九届制剂学术研讨会论文汇编[C];2008年
4 孙祥良;赵建平;沈火明;朱金良;熊彩珍;;水蜜桃褐腐病防治技术研究[A];2005年华东植物病理学术研讨会论文集[C];2005年
5 周瑞岭;张绪科;;几种药剂对玉米纹枯病的防效试验[A];江苏省植物病理学会第九届会员代表大会暨学术研讨会论文集[C];1999年
6 王林平;叶瑞洪;;混凝技术在处理焦化废水中的应用[A];苏、鲁、皖、赣、冀五省金属学会第十四届焦化学术年会论文集[C];2008年
7 鞠国钢;秦玉金;张友明;郭亚军;;9种药剂对水稻螟虫的防治效果研究[A];第十九届全国植保信息交流暨农药械交易会论文集[C];2003年
8 杨建林;陈文祥;高黎明;李英;孙召宝;;几种药剂在棉花害虫无害化统防田的应用[A];棉花重大病虫统一防治的理论与实践[C];2004年
9 许小龙;顾中言;韩丽娟;;几种药剂对小菜蛾的毒力及田间防治效果[A];走向21世纪的中国昆虫学——中国昆虫学会2000年学术年会论文集[C];2000年
10 吴洪丽;孙波;周洪英;叶建美;李勇;许淑琼;胡兴明;;家蚕细菌病防治新药的研制(初报)[A];中南五省区蚕桑育种协作研讨会论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王伟;南山铝业谋求原料保障[N];经理日报;2007年
2 记者 王正端;云南有色局向“空白区”要矿[N];地质勘查导报;2008年
3 竹木;铝土矿磨制工艺及装备技术应用通过鉴定[N];中国有色金属报;2005年
4 本报记者  姚峰;中国铝业推迟递交标书[N];21世纪经济报道;2006年
5 首席记者 员娟绸通讯员 薄云山;我省在保德县又发现一特大型铝土矿[N];山西经济日报;2007年
6 黄强;广西局首批22个勘查项目铝土矿占17个[N];中国矿业报;2010年
7 记者 于德福;广西五年探获铝土矿4.28亿吨[N];地质勘查导报;2006年
8 梁春来;务川紫金探明一大型优质铝土矿[N];中国矿业报;2007年
9 记者 张莹 刘流 通讯员 王正端;我省“空白区”“盲区”找矿实现新突破[N];云南日报;2008年
10 王映;我省获几内亚大型铝土矿勘探权[N];河南日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李海普;改性高分子药剂对铝硅矿物浮选作用机理及其结构—性能研究[D];中南大学;2002年
2 曹学锋;铝硅酸盐矿物捕收剂的合成及结构—性能研究[D];中南大学;2003年
3 蒋昊;铝土矿浮选过程中阳离子捕收剂与铝矿物和含铝硅酸盐矿物作用的溶液化学研究[D];中南大学;2004年
4 陈湘清;硅酸盐矿物强化捕收与一水硬铝石选择性抑制的研究[D];中南大学;2004年
5 王春秋;河南省铝土矿资源潜力与发展战略研究[D];中国地质大学(北京);2007年
6 周吉奎;三类生物冶金微生物菌种的选育及其与矿物作用研究[D];中南大学;2004年
7 李光辉;铝硅矿物的热行为及铝土矿石的热化学活化脱硅[D];中南大学;2002年
8 王平艳;真空碳热还原氯化法炼铝的研究[D];昆明理工大学;2006年
9 罗建川;基于铝土矿资源全球化的我国铝工业发展战略研究[D];中南大学;2006年
10 张国范;铝土矿浮选脱硅基础理论及工艺研究[D];中南大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 武洁花;真空还原铝土矿制备金属铝的工艺研究(备料部分)[D];昆明理工大学;2003年
2 赵国魂;复杂铝硅酸盐矿物的提纯及应用[D];中南大学;2004年
3 罗春华;助磨剂对河南低品位铝土矿助磨效果的研究[D];中南大学;2008年
4 凌石生;贵州铝土矿反浮选脱硅试验研究[D];昆明理工大学;2006年
5 曹阳;液体表面调整剂的研究[D];机械科学研究院;2004年
6 张翼;孝义铝土矿煅烧以及碎料均化合成的研究[D];西安建筑科技大学;2005年
7 刘三军;一水硬铝石浮选体系中表面活性剂的作用[D];中南大学;2005年
8 朱肖锋;铝土矿制备液体无铁硫酸铝的研究[D];天津大学;2006年
9 程平平;复合阳离子捕收剂的合成及其对铝硅酸盐矿物的浮选性能研究[D];中南大学;2009年
10 刘中杰;提高河南省铝土矿保障年限研究[D];郑州大学;2005年
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