研究生_机理检测与分析剖析

1、检测与机理分析检测与机理分析 骆斌斌骆斌斌 指导：朱一民指导：朱一民 教授教授资源与土木工程学院资源与土木工程学院6/26/20226/26/20222 2主要内容主要内容1 XRD 矿物组成分析矿物组成分析2 FT-IR 红外光谱分析红外光谱分析3 Zeta potentials 颗粒动电位测定颗粒动电位测定4 Contact Angle 颗粒表面润湿性检测颗粒表面润湿性检测5 SEM-EDS 扫描电镜及能谱分析扫描电镜及能谱分析6 Material Studio 分子模拟技术分子模拟技术7 AFM 原子力显微镜原子力显微镜3 3引言引言 以浮选来说，机理研究分析目的在于深入的了解不同条件不

2、同条件下（e.g. pHs，concentrations，ions等）药剂药剂以何种形式以何种形式（离子，分子，离子-分子化合物）在不同荷电状态不同荷电状态（正点，负电及电位大小）的矿物矿物表面以哪样的方式哪样的方式 （静电吸附，化学吸附，氢键吸附等）发生吸附作用。 Keywords：矿物；药剂；：矿物；药剂；不同条件；吸附不同条件；吸附 为什么要进行上述的这些仪器检测？ 仪器检测是对浮选药剂在矿物表面作用过程在微观上的观察，而检测数据为我们提供了具有比较性分析的依据。所以说，检测建立在试验的基础之上，分析要时刻紧密联系试验数据。4 4引言引言 矿物特性分析，包括XRD矿物组成分析、XRF化学

3、多元素分析、化学多元素分析、粒度分布分析、各粒级元素含量分析等。 浮选药剂表征，包括红外光谱（FT-IR）分析、核磁氢谱等。 浮选矿浆体系基本3个组成部分：矿物、药剂及溶液环境。浮选过程中最重要的是在不同溶液环境不同溶液环境（因）（因）下，药剂在矿物表面的吸附作用吸附作用（果）（果）过程。矿物矿物药剂药剂作用作用 浮选试验（直接表征）：回收率与pH, concentration, ions的关系。 仪器检测（间接表征）：接触角、动电位与pH, FT-IR, SEM-EDS等。5 5矿物矿物 充分了解实际矿石中矿物组成，明确其中的有用矿物和脉石矿物；定性判断单矿物样品的纯度高低。uXRD矿物组成

4、分析 图图 1 混合磁选精矿混合磁选精矿 图图 2 石英纯矿物石英纯矿物6 6矿物矿物uXRF多元素分析（定性）（定性）、化学多元素分析（定量）（定量） 实际矿样的元素分析，目的在于了解矿样中有用元素、杂质元素及有害元素。单矿物的元素分析，用以定量判断其纯度，是否可符合实验要求。表表 1 实际混磁精矿样多元素分析实际混磁精矿样多元素分析UsefulImpurity ElementsHarmful ElementsSiO2Al2O3Na2OK2OP2O5Fe2O3CaOLoss99.900.020.020.010.0050.020.010.015Table 2. Chemical composi

5、tion of the single quartz (wt.%).7 7矿物矿物u粒度分布及各粒级铁含量测定（筛析）（筛析）、激光粒度分析粒级粒级m产率产率%品位品位%铁铁含量含量%- 150 + 742.268.790.51- 74 + 4412.3410.633.39- 44 + 3825.9628.2618.98- 3859.4450.1677.12合计100.0038.66100.00表表 3 粒度分布粒度分布及各粒级铁分布率及各粒级铁分布率Fig.3. Particle size distribution of flotation test samples100% passing 0

6、.104mm D50 0.056mm8 8 分析矿样特性，需要对矿样的矿物组成、元素种类及含分析矿样特性，需要对矿样的矿物组成、元素种类及含量、粒度分布及各量、粒度分布及各粒级元素粒级元素含量进行详细分析含量进行详细分析等等。充分了解。充分了解待浮选矿样的特性待浮选矿样的特性，才能开展药剂分子结构的设计与合成，才能开展药剂分子结构的设计与合成，在将在将药剂引入溶液药剂引入溶液体系时，才会使得体系时，才会使得目的矿物和脉石矿物达目的矿物和脉石矿物达到一定的浮游到一定的浮游差而彼此分离。差而彼此分离。9 9药剂药剂红外光谱：红外光谱：药剂表征的常用手段，基团（-CH3, -CH2-, -COOH,

7、-NH2 等）。图图4药药剂剂的的红红外外光光谱谱1010药剂药剂*-矿物矿物*作用作用u 浮选试验（直接表征）（直接表征） 浮选试验，即药剂与矿物之间互相作用的过程，是有关于颗粒表面疏水-亲水平衡的过程。这种作用和溶液体系有关，包括矿浆pH，药剂浓度，溶液离子等。建立起以建立起以Recovery和这几者的关系曲线。和这几者的关系曲线。Fig.5 Recovery-pH Fig.6 Recovery-ion Fig.7 Recovery-collector1111药剂药剂*-矿物矿物*作用作用u仪器检测（间接表征）（间接表征） 仪器检测是对药剂在矿物表面作用从微观角度上的考察，和浮选试验不同，

8、后者更重要的是宏观上的体现。l 物理吸附，即静电吸附，矿物表面和药剂之间是否满足电荷相反的条件；l 分子间作用力（氢键吸附），形成的可能性；l 化学吸附。 捕收剂在矿物表面的作用形式，主要有以下几种（分析在固定条件下，吸附的主要类型主要类型）：1212药剂药剂*-矿物矿物*作用作用 矿物表面动电位与pH1313药剂药剂*-矿物矿物*作用作用1414 红外光谱分析利用药剂分子中各基团的吸收峰的不同来分析的。可以研究药剂与矿物的作用类型，查明药剂在矿物表面的吸附作用形式及矿物表面生成产物。药剂药剂*-矿物矿物*作用作用 值得注意的是，红外光谱分析的样品必须在一定的条件下建立，直接说药剂在矿物表面以

9、什么方式吸附，这是不对的！应该有准确的限定条件，在确定pH，药剂用量，离子类型下，讨论药剂将可能以什么方式在矿物表面发生吸附。 红外分析谱图3部分：矿物矿物、药剂药剂及药剂作用后的谱图药剂作用后的谱图。1515药剂药剂*-矿物矿物*作用作用Fig.9. FT-IR spectra of (a-quartz; b-BDA; c-quartz treated by CaCl2 and -BDA at pH 11.50).161697.66%97.66%，精矿品位为，精矿品位为66.54%66.54%A 尾矿XRD扫描B 精矿XRD扫描u浮选产品分析1717u扫描电镜SEM66.21%66.21%、

10、97.33%97.33%97.66%97.66%，精矿品位为，精矿品位为66.54%66.54%A 精矿SEM扫描B 尾矿SEM扫描1818uEDSA 精矿EDS分析1919+2020药剂药剂*-矿物矿物*作用作用药剂*-矿物*作用机理分析u XRD矿物组成分析 （1 Fig.）u XRF多元素分析（定性）（定性）、化学多元素分析（定量）（定量）（1 Tab.）u 粒度分布及各粒级铁含量测定（筛析）（筛析）、激光粒度分析(2 Tab.)u 浮选试验（直接表征（直接表征）(3 curves)u 仪器检测（间接表征）（间接表征）l Recovery-pH, Recovery-ions dosage, Recovery-collector dosagel 接触角 CT-pH, CT-collector dosage (2 cur