石英晶体结构与浮选表面特性研究
本文关键词：石英晶体结构与浮选表面特性研究
【摘要】：对贵州某地硅钙质磷矿中的主要脉石矿物石英进行晶体结构分析。X射线衍射分析表明:两种石英属于低温石英(α-石英),结晶粒度较大,晶体结构稳定;晶胞参数精修结果略高于理论值,是由于地质作用中Al类质同象替代Si,并引入填隙杂质K和Na等造成。分子模拟结果表明:石英晶体结构中存在c轴空洞,使得半径较大的原子易掺杂晶体结构;各晶面表面能相差不大,若晶面(111)暴露后会形成非桥氧,成为表面活性点;Al掺杂石英晶体后导电性增强,使得其周围的O活性增强。单矿物浮选试验结果表明:阳离子捕收剂对石英的捕获作用优于阴离子捕收剂,2#石英可浮性优于1#石英;ZB和磷酸混合能有效抑制胶磷矿,且对2#石英出现微弱抑制;WEH可以有效活化石英,使得胶磷矿和石英上浮率差异可达65%。浮选表面特性进行分析结果表明:捕收剂在表面粗糙度高的2#石英上作用效果更佳;石英表面存在微量的Al、Mg和K杂质,掺杂Al使石英可浮性增强。捕收剂AY使得石英表面疏水,在石英矿浆中活性明显高于胶磷矿矿浆。石英表面电负性强,在弱酸条件下使用捕收剂AY对其浮选效果较好;掺杂的Al使得石英表面电性负移。2#石英表面Al处于活性更高的Al2p到Al3p的过渡形式。捕收剂AY使得石英表面C、Si、O和Al存在形式发生变化。红外光谱分析确定了捕收剂AY主要以物理吸附和化学吸附形式作用于石英表面,在胶磷矿表面主要是以物理吸附形式存在,且捕收剂AY在2#石英表面的吸附量要高于1#石英。通过晶体结构分析、单矿物浮选试验及浮选表面特性分析,研究了晶体结构导致石英表面特性和可浮性差异,为硅钙质磷矿脱硅提供一定的指导和借鉴意义。
【关键词】：石英 晶体结构 分子模拟 浮选 表面特性
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD923
【目录】：
- 摘要4-5
- Abstract5-7
- 第一章 绪论7-16
- 1.1 研究背景、目的及意义7-8
- 1.1.1 研究背景7-8
- 1.1.2 研究目的及意义8
- 1.2 石英晶体结构研究现状8-10
- 1.3 磷矿石中石英浮选分离研究现状10-13
- 1.3.1 磷矿石中石英浮选工艺研究现状10-11
- 1.3.2 石英浮选表面特性研究现状11-13
- 1.4 分子模拟晶体结构研究现状13-15
- 1.5 研究内容及技术路线15-16
- 1.5.1 技术路线15
- 1.5.2 研究内容15-16
- 第二章 试样、药剂、仪器设备及研究方法16-20
- 2.1 单矿物试样制备16
- 2.1.1 石英单矿物16
- 2.1.2 胶磷矿单矿样16
- 2.2 试验药剂16-17
- 2.3 试验仪器及设备17-18
- 2.4 试验研究方法18-20
- 2.4.1 单矿物纯度分析18
- 2.4.2 单矿物浮选试验18
- 2.4.3 X射线衍射分析18-19
- 2.4.4 表面形貌分析19
- 2.4.5 表面润湿性分析19
- 2.4.6 表面张力分析19
- 2.4.7 表面电性分析19
- 2.4.8 吸附特性及吸附量分析19
- 2.4.9 分子模拟计算19-20
- 第三章 石英晶体结构20-29
- 3.1 石英晶体性质及分析20-22
- 3.1.1 X射线衍射分析20
- 3.1.2 结晶度及晶粒平均大小20-21
- 3.1.3 晶胞参数21-22
- 3.2 分子模拟计算分析22-28
- 3.2.1 石英晶体收敛测试22
- 3.2.2 石英晶体结构建立22
- 3.2.3 石英晶体性质计算22-25
- 3.2.4 石英掺杂特性分析25-28
- 3.3 本章小结28-29
- 第四章 单矿物浮选试验29-40
- 4.1 捕收剂对石英可浮性影响29-33
- 4.1.1 阳离子捕收剂对石英可浮性影响29-32
- 4.1.2 阴离子捕收剂对石英可浮性影响32-33
- 4.2 调整剂对石英可浮性影响33-36
- 4.2.1 硫酸和磷酸对石英可浮性影响33-34
- 4.2.2 ZB对石英可浮性影响34-35
- 4.2.3 六偏磷酸钠对石英可浮性影响35
- 4.2.4 WEH对石英可浮性影响35-36
- 4.3 金属阳离子对石英可浮性影响36-39
- 4.3.1 Ca~(2+)对石英可浮性影响36-37
- 4.3.2 Mg~(2+)对石英可浮性影响37-38
- 4.3.3 Al~(3+)对石英可浮性影响38-39
- 4.4 本章小结39-40
- 第五章 石英浮选表面特性研究40-55
- 5.1 表面形貌及元素分析40-42
- 5.2 表面润湿性42-44
- 5.3 表面张力44-46
- 5.4 表面电性46-48
- 5.5 表面元素分析48-50
- 5.6 表面吸附特性50-54
- 5.7 本章小结54-55
- 第六章 主要结论与展望55-57
- 6.1 结论55-56
- 6.1.1 石英晶体结构差异55
- 6.1.2 石英可浮性差异55-56
- 6.1.3 石英表面特性差异56
- 6.2 展望56-57
- 参考文献57-60
- 致谢60-61
- 附录61-62
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