收藏本站
收藏 | 论文排版

新型有机硅阳离子捕收剂的合成及其对铝硅矿物的浮选特性与机理研究

余新阳  
【摘要】:针对我国铝土矿反浮选脱硅技术的重大需求,将有机硅基团引入铝硅矿物阳离子捕收剂分子结构中,系统地进行了有机硅阳离子捕收剂的制备及其对铝硅矿物的浮选特性和机理研究。 首先,系统地研究了有机硅捕收剂的合成与表征。以卤代有机硅氧烷与脂肪叔胺为原料、碘化钾为催化剂、无水乙醇为溶剂,一步直接合成了有机硅季铵盐QAS系列捕收剂。在卤代有机硅氧烷、叔胺、碘化钾投料的摩尔配比为1.1:1.0:0.01、反应温度80℃、合成时间37h、通N2保护的条件下,合成产品转化率均达90%以上。采用六甲基二硅氧烷(MM)为封端剂,对氨乙基氨丙基二甲氧基甲基硅烷(TAS100)进行封端处理,制备了有机硅伯胺捕收剂氨乙基氨丙基三硅氧烷(TAS101)。在投料摩尔配比TAS100:MM=1:5、以10%四甲基氢氧化铵溶液为催化剂、通N:保护、恒温90℃搅拌反应8h的条件下,TAS100转化率约达90%。分别以TAS100、TAS101为原料与苄氯反应,当投料的摩尔比TAS100或TAS101:苄氯=1:1.5时,以无水乙醇为溶剂、通N2保护、恒温80℃反应8h,合成了有机硅仲胺苄基氨乙基氨丙基二甲氧基甲基硅烷(TAS550)和苄基氨乙基氨丙基三硅氧烷(QAS550)。采用化学滴定、界面张力测定、红外谱图分析、1HNMR和13CNMR核磁共振测定等分析测试技术对最终产品的结构与性能进行表征,研究表明各目的产品纯度均超过90%。 研究并揭示了有机硅捕收剂的结构与浮选性能的相互关系。研究结果表明,有机硅季铵盐QAS系列捕收剂在广泛pH范围内均是高岭石、叶蜡石、伊利石三种铝硅酸盐矿物的有效捕收剂,QAS系列捕收剂对一水硬铝石的捕收能力随着矿浆pH升高先增加而后急速减小;当pH≥11时,铝硅矿物之间表现出了良好的反浮选分离趋势;该类捕收剂对铝硅矿物的浮选性能随着主碳链的延长而降低;在捕收剂γ-(三乙氧基硅基)丙基十二烷基二甲基氯化铵(QAS222)用量4×10-4 M、NaOH调矿浆pH至11、未添加任何抑制剂的条件下,实现了一水硬铝石和高岭石人工混合矿的反浮选分离。在pH4~10广泛范围内,有机硅伯胺和仲胺捕收剂可显著增强铝硅矿物的可浮性,是铝硅矿物的有效捕收剂;有机硅伯胺TAS101对铝硅矿物的捕收力强于有机硅仲胺TAS550和QAS550;在捕收剂TAS101用量1.0×10-3 M、抑制剂可溶性淀粉500mg/L、Na2CO3调pH=8条件下,成功地进行了一水硬铝石与高岭石矿物的反浮选分离。 针对河南某Al2O3品位63.92%、铝硅比为6.07的一水硬铝石型铝土矿,以γ-(三乙氧基硅基)丙基十二/十四烷基二甲基氯化铵(QAS224)和TAS101为捕收剂,进行反浮选脱硅试验研究。小型闭路试验研究结果表明,当捕收剂γ-(三乙氧基硅基)丙基十二/十四烷基二甲基氯化铵(QAS224)用量700g/t、NaOH调矿浆pH至11,原矿经一次粗选两次精选两次扫选,获得了Al2O3品位67.79%、Al2O3回收率81.72%、A/S为9.67的浮选精矿;当捕收剂TAS101用量720g/t、Na2CO3调矿浆pH至11、可溶性淀粉用量1320g/t时,原矿同样经一次粗选两次精选两次扫选,浮选精矿A/S为9.58,其A1203品位和回收率分别为68.52%、83.34%;当QAS224用量540g/t,TAS101用量180g/t,Na2CO3调矿浆pH至11,可溶性淀粉用量1320g/t时,浮选流程不变,获得了浮选精矿A/S为10.34、Al2O3,品位68.98%、Al2O3回收率85.42%的选别指标,组合捕收剂脱硅效果优于单一用药。各浮选精矿质量均满足拜耳法氧化铝生产工艺给料要求。 研究并揭示了有机硅季铵盐捕收剂QAS222与矿物作用机理。研究结果表明,在矿浆pH=11的碱性条件下,QAS222通过静电物理作用、氢键作用、化学吸附与矿物表面的Si、0、Al等原子作用,使矿物表面产生了更多Si-O-Si、Si-O、Si-O-Al键,从而牢固地吸附于高岭石、叶蜡石和伊利石三种铝硅酸盐矿物表面,使其矿物表面ζ-电位正移、接触角增大、疏水性和可浮性增强,而此时QAS222很难在一水硬铝石矿物表面发生吸附,因此,铝硅矿物表面之间出现了明显的疏水性和可浮性差异,从而实现了铝硅矿物的反浮选分离。 在矿浆广泛pH范围内,TAS101可较好地改善铝硅矿物表面的疏水性和可浮性,淀粉是一水硬铝石矿物的选择性抑制剂;受淀粉抑制后,一水硬铝石矿物很难再吸附捕收剂TAS101,因此可浮性较差;而淀粉基本不影响高岭石、叶蜡石、伊利石的浮选;以TAS101为捕收剂、淀粉为抑制剂,可有效地实现铝硅矿物的浮选分离。机理研究表明,捕收剂TAS101的硅基团起疏水作用,其在一水硬铝石矿物表面主要发生静电物理吸附,而在高岭石、叶蜡石和伊利石矿物表面则发生静电吸附和氢键作用。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王洪岭;钟宏;;阳离子捕收剂对菱锌矿的浮选研究[J];铜业工程;2010年01期
2 ;非硫化矿选矿研究的最近进展[J];国外金属矿选矿;1972年01期
3 H.Baldauf;H.Schubert;王淀佐;;浮选有机抑制剂结构与吸附间的关系[J];国外金属矿选矿;1982年07期
4 ;阳离子捕收剂的结构对石英与磁铁矿浮选分离选择性的影响[J];国外金属矿选矿;1991年11期
5 马玉聪;;美国采矿工程师学会(SME)1994年年会有关选矿的论文摘要(续)[J];国外选矿快报;1994年13期
6 S.I.Polkin;T.V.Najfonow;陈祥涌;;关于硅酸盐和氧化矿物浮选中捕收剂与调整剂相互作用的机理[J];国外金属矿选矿;1966年06期
7 ;文摘[J];国外金属矿选矿;1990年02期
8 张兴仁;;应用阳离子捕收剂的铁矿石反浮选法[J];国外金属矿选矿;1976年Z3期
9 P.R.A.安德鲁斯;张光烈;;低品位铬铁矿浮选中的阴离子活化作用[J];矿业工程;1990年12期
10 刘广义,卢毅屏,冯其明;阳离子捕收剂反浮选一水硬铝石型铝土矿研究[J];矿产保护与利用;2001年02期
11 М.Б.Барбин;陶忠琦;;疏水性添加物的浓度对湿式磁选铁精矿过滤的影响[J];国外金属矿选矿;1966年03期
12 刘恒发;葛英勇;朱鹏程;;阳离子捕收剂烷基多胺醚在尖山铁矿的试验研究[J];现代矿业;2011年01期
13 孙伟;陈臣;刘令;;某硅钙质胶磷矿双反浮选试验研究[J];化工矿物与加工;2011年09期
14 ;文摘与简讯[J];国外金属矿选矿;1974年Z1期
15 姜广大;龚焕高;;用阳离子捕收剂的反浮选法处理鞍山式弱磁性铁矿石的探讨[J];金属矿山;1980年03期
16 任建伟,王毓华;铁矿反浮选脱硅的试验研究[J];矿产保护与利用;2004年01期
17 任建伟,王毓华;铁矿反浮选脱硅的试验分析[J];中国矿业;2004年04期
18 K.C.Dean ,J.L.Nichols ,邹宁一;铯榴石矿石的选别[J];国外金属矿选矿;1964年02期
19 Ф.Шер;张文钲;;不预先脱泥在碱性介质中用阴离子捕收剂浮选铬铁矿[J];国外金属矿选矿;1973年09期
20 RalphW.M.Lai;D.W.Fuerstenau;陈万雄;;氧化矿表面电荷模型与浮选效应[J];国外金属矿选矿;1979年06期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 陈兴华;王毓华;黄传兵;于福顺;;某褐铁矿浮选工艺流程试验研究[A];2005年全国选矿高效节能技术及设备学术研讨与成果推广交流会论文集[C];2005年
2 魏德洲;高淑玲;;一水硬铝石型低品位铝土矿旋流分选的主要影响因素研究[A];复杂难处理矿石选矿技术——全国选矿学术会议论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 余新阳;新型有机硅阳离子捕收剂的合成及其对铝硅矿物的浮选特性与机理研究[D];中南大学;2011年
2 刘长淼;铝硅矿物的叔胺类捕收剂的合成、性能及作用机理研究[D];中南大学;2009年
3 周瑜林;金属离子对铝硅矿物选择性分散影响的理论研究与实践[D];中南大学;2012年
4 夏柳荫;双季铵盐型Gemini捕收剂对铝硅酸盐矿物的浮选特性与机理研究[D];天津大学;2009年
5 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
6 葛英勇;新型捕收剂烷基多胺醚(GE-609)的合成及浮选性能研究[D];武汉理工大学;2010年
7 邓传宏;堆积型铝土矿选择性解离—浮选脱硅理论与工艺研究[D];中南大学;2010年
8 周灵初;红柱石的浮选分离技术及机理研究[D];武汉科技大学;2010年
9 刘文刚;新型赤铁矿反浮选脱硅捕收剂的合成及浮选性能研究[D];东北大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐龙华;季铵盐捕收剂对不同粒级铝硅矿物浮选行为及吸附机理研究[D];中南大学;2012年
2 孙大翔;钙镁离子对铝硅矿物分散絮凝的影响及其消除方法的研究[D];中南大学;2010年
3 曹玉川;新型铁矿阳离子捕收剂的浮选及泡沫性能研究[D];中南大学;2011年
4 邹文博;几种阳离子捕收剂对氧化铁矿的反浮选性能研究[D];中南大学;2011年
5 周苏阳;季铵盐与铝硅矿物的界面作用基础[D];中南大学;2011年
6 李梅;新型羟肟酸螯合捕收剂的合成及其对铝硅矿物的浮选性能研究[D];中南大学;2010年
7 朴正杰;CPC和油酸钠对不同粒度铝硅矿物浮选行为影响及机理研究[D];中南大学;2010年
8 张永;新型有机硅捕收剂对铝硅矿物浮选性能研究[D];中南大学;2011年
9 赵斌南;新型羧基羟肟酸类捕收剂的合成及其浮选分离铝硅矿物的行为[D];中南大学;2010年
10 颜玲玲;单羧基双羟肟酸的设计合成及其对一水硬铝石和铝硅矿物的捕收性能[D];中南大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978