基于雙電層理論對(duì)平果鋁礦泥沉降固化機(jī)制的探析.pdf

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1、礦業(yè)工程第8卷第5期34MiningEngineering2010年1O月·礦物加工·基于雙電層理論對(duì)平果鋁礦泥沉降固化機(jī)制的探析劉婷王鵬輝周治釗張雪變(桂林理工大學(xué)土木與建筑工程學(xué)院，廣西桂林541004)摘要：針對(duì)廣西平果鋁礦泥的特性，結(jié)合雙電層的成因和結(jié)構(gòu)，提出通過(guò)改變雙電層的相互作用和離子交換來(lái)改變粘土顆粒之間的作用力和排列情況，直接或間接地達(dá)到沉降固化礦泥的目的。本文基于雙電層理論對(duì)沉降固化礦泥的方法進(jìn)行分析，其研究結(jié)果對(duì)今后優(yōu)化處理礦泥的方法具有一定的借鑒作用。關(guān)鍵詞：平果鋁礦泥；雙電層理論；沉降固化機(jī)理中圖分類(lèi)號(hào)：TQ028．5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671—

2、8550(2010)05—0034—03特別指出，含水量的變化會(huì)直接影響礦泥的穩(wěn)定性。0引言隨著礦泥堆積區(qū)域的不同以及堆存時(shí)間的長(zhǎng)短，礦泥含水中國(guó)鋁業(yè)廣西分公司平果鋁土礦礦山生產(chǎn)工藝為采用量有較大的波動(dòng)，泥漿濃度范圍為7～6O。水洗方式將礦石與粘土進(jìn)行分離，分離出來(lái)的鋁礦石經(jīng)破表1礦泥的主要化學(xué)成分。(％)碎合格后進(jìn)入氧化鋁生產(chǎn)流程，而分離后的礦泥經(jīng)濃縮靜置沉降后送往尾礦庫(kù)儲(chǔ)存。通過(guò)靜置沉降試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)礦泥在自然條件下沉降速度很慢，礦泥的含水量依然較大，而且在沉降達(dá)到一定程度時(shí)，礦泥產(chǎn)生沉降平衡而不能繼續(xù)沉降。平果鋁土礦屬于巖溶風(fēng)化堆積型鋁土礦，其資源具有中鋁低硅高鐵、原礦含泥量

3、高、泥的可塑性大、礦石粒度組成不均勻等特點(diǎn)。試驗(yàn)表明，平果鋁礦泥呈紅色粘土狀泥漿，顆粒細(xì)小、比表面積大、顆粒表面帶負(fù)電、含水量高、濃度低且變化范圍較大，可近似地看作一種膠體。膠體內(nèi)部存在雙電層結(jié)構(gòu)，從微觀角度分析，可通過(guò)改變存性質(zhì)憎液膠體親液膠體在于雙電層的相互作用和離子交換來(lái)改變粘土顆粒之間的力和排列，直接或間接地達(dá)到沉降固化礦泥的目的。1平果鋁土礦泥的特性[卜]通過(guò)試驗(yàn)分析可知，平果鋁礦泥具有含水量大、顆粒細(xì)小、比表面積大、pH值呈中性等特點(diǎn)，它的礦物成分組成主要有一水硬化鋁、三水鋁石、高嶺土和赤鐵礦等。由2雙電層成因與結(jié)構(gòu)Ostwald提出的膠體定義可知，膠體是一種尺寸

4、在l～2．1膠體表面帶電成因100nm的分散體；它既不是大塊固體，也不是分子分散的液體，而是具有兩相的微不均勻分散體系】。根據(jù)表1礦——晶格取代作用。主要是黏土礦物在成礦時(shí)有些泥的粒度組成及表3憎液與親液膠體的性質(zhì)對(duì)比可見(jiàn)，Al。的位置被ca，Mg所取代，因而電荷變化，使晶51的粒徑

5、科自001102208036)。AI(OH)3+3HCl—A1CI。+3HO(在酸性介質(zhì)中吸收稿日期：2010～02—23附H帶正電)作者簡(jiǎn)介：劉婷(1985一)，女(漢族)，山東煙臺(tái)人，桂林理工大學(xué)土木與建筑工程學(xué)院o8級(jí)研究生，專(zhuān)業(yè)：防災(zāi)減災(zāi)及防護(hù)工程?！x擇性吸附作用，分化學(xué)和物理吸附兩類(lèi)?；瘜W(xué)2010年第5期劉婷等基于雙電層理論對(duì)平果鋁礦泥沉降固化機(jī)制的探析35吸附可吸附不同質(zhì)的異號(hào)離子。分子表面活性劑，依靠其高濃度的反離子與土顆粒表面負(fù)例AgNO3+KBr~AgBr+KNO3電荷問(wèn)的電性作用力來(lái)克服能壘，最大限度增加膠粒間吸如AgNO。過(guò)量，Ag吸附在膠粒表面形成

6、的膠體粒子引力，降低吸附層與擴(kuò)散層之間的電勢(shì)差，擴(kuò)散層中反離帶正電；如KBr過(guò)量，Br一吸附在膠粒表面形成的膠體粒子濃度越小，則擴(kuò)散層越薄，電勢(shì)越小，那么雙電層厚度子帶負(fù)電。越薄，土顆粒間吸引能越高]。物理吸附，如吸附表面活性劑，極性基團(tuán)吸附到極性3平果鋁土礦泥沉降固化的研究探析(親水)表面，非極性基團(tuán)吸附到非極性(疏水)表面。當(dāng)非極性基團(tuán)吸附到疏水表面時(shí)，疏水表面變?yōu)橛H水且?guī)щ姟?1化學(xué)絮凝處理22雙電層結(jié)構(gòu)化學(xué)絮凝處理法(絮凝沉淀法)，包括泥漿中黏土顆粒土中存在著相當(dāng)數(shù)量的粘土膠體顆粒，大部分顆粒帶的聚結(jié)和絮凝過(guò)程，其中聚結(jié)是去掉顆粒上引起相互排斥負(fù)電荷。表面電荷能影響表

7、面附近極性介質(zhì)中的離子分布。的電荷，使之易于凝結(jié)成團(tuán)以加快其沉淀速度；絮凝是用由于靜電引力的作用，膠體顆粒在水溶液中將吸引水中的高分子化合物將泥漿顆粒橋連在一起成為絮團(tuán)來(lái)加速泥漿陽(yáng)離子到土粒表面來(lái)。這些陽(yáng)離子實(shí)際是水化陽(yáng)離子，體沉淀。積較大，阻礙著陽(yáng)離子的密集；另一方面，陽(yáng)離子又受到以目前生產(chǎn)上廣泛使用的聚丙烯酰胺(PAM)為例說(shuō)熱運(yùn)動(dòng)的擴(kuò)散作用，要離開(kāi)土粒表面。由于陽(yáng)離子的分布明絮凝劑處理礦泥的作用機(jī)理。PAM是一種有機(jī)高分子絮是不均勻的，愈靠近表面靜電作用愈大、吸引力愈強(qiáng)，陽(yáng)凝劑，不易受pH值與金屬