高离子强度下钾盐浮选捕收剂吸附性能研究摘要
氯化钾是农业生产中的一种重要的钾肥来源,以泡沫正浮选法生产为主,盐酸十八胺是常用的浮选捕收剂。但是,在低温下浮选效率低,药剂消耗量大,大量氯化钾损失在浮选尾矿中,严重影响了钾肥的年产量和供给。同时,氯化钾作为一种可溶性盐,其浮选是在饱和溶液中进行的,溶液体系的离子种类和高离子强度都使得氯化钾浮选具有一定的特殊性。为了揭示低温下氯化钾正浮选回收率低的问题,本论文结合我国钾盐浮选体系中存在大量复杂盐离子的情况,在优化捕收剂浓度测定方法的基础上,研究胺类捕收剂在氯化钾晶体表面吸附行为、吸附机理以及无机盐对氯化钾浮选行为的影响。主要研究内容和结果如下:(1)利用气相色谱法和金橙-2分光光度法研究了盐酸十八胺在高离子强度饱和盐溶液体系中的浓度测定方法,结果表明当盐酸十八胺的浓度范围分别为2×10-5~1×10-4mol/L和1×10-6~2×10-5mol/L时,两种方法所测盐酸十八胺的浓度与吸光度线性关系良好。综合比较,金橙-2分光光度法测定盐酸十八胺的浓度更低,操作方便,仪器简单,适合用来测定KCl饱和溶液中盐酸十八胺的浓度。(2)通过恒温静态吸附实验研究了胺类捕收剂在氯化钾晶体颗粒表面的吸附。实验结果表明,胺类捕收剂在氯化钾晶体颗粒表面吸附的平衡时间为4 h,吸附实验实验选择5h,饱和吸附量都随着温度的升高而增大。而且饱和溶液体系也对吸附有较大的影响,与KCl饱和体系相比,KCl-MgCl饱和体系中的平衡吸附量明显减少,并且低温时减少较多。(3)采用动力学方程和吸附等温方程对盐酸十八胺捕收剂在氯化钾晶体颗粒表面的吸附数据进行了拟合,表明盐酸十八胺在氯化钾晶体颗粒表面的吸附行为符合一级动力学模型,吸附等温线拟合符合Langmuir吸附等温线模型,分子之间作用力比较弱,属于单层吸附,吸附量很少。通过被俘气泡法对各种饱和盐溶液中KCl晶体颗粒表面接触角进行测定,KCl晶体颗粒的接触角随着盐酸十八胺浓度升高先增大后平稳,随着温度升高增大;KCl饱和体系中比KCl-MgCl饱和体系中的接触角大。FT-IR红外光谱的分析结果表明,盐酸十八胺在氯化钾晶体颗粒表面有选择性的吸附,而在同样条件下氯化钠晶体颗粒表面并没有出现盐酸十八胺的特征吸收峰。(4)通过微浮选实验考察了温度和饱和盐溶液体系对盐酸十八胺浮选回收率的影响。实验结果表明,温度的降低显著降低了盐酸十八胺在氯化钾晶体颗粒表面的吸附,浮选回收率明显降低,尤其是在0℃下捕收剂浓度较高的时候浮选回收率急剧降低,降低了40%多。与KCl饱和体系相比,在KCl-MgCl饱和体系中盐酸十八胺在氯化钾晶体颗粒表面的吸附量减少,浮选回收率降低。本研究工作拓展了氯化钾浮选研究的手段,丰富了氯化钾浮选机理,为提高低温高离子强度氯化钾浮选回收率以及制定合理的盐湖化工生产工艺提供科学依据和理论支撑,对解决我国钾肥资源缺乏的困境具有科学意义。
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