基于双电层理论对平果铝矿泥沉降固化机制的探析.pdf

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1、矿业工程第8卷第5期34MiningEngineering2010年1O月·矿物加工·基于双电层理论对平果铝矿泥沉降固化机制的探析刘婷王鹏辉周治钊张雪变(桂林理工大学土木与建筑工程学院，广西桂林541004)摘要：针对广西平果铝矿泥的特性，结合双电层的成因和结构，提出通过改变双电层的相互作用和离子交换来改变粘土颗粒之间的作用力和排列情况，直接或间接地达到沉降固化矿泥的目的。本文基于双电层理论对沉降固化矿泥的方法进行分析，其研究结果对今后优化处理矿泥的方法具有一定的借鉴作用。关键词：平果铝矿泥；双电层理论；沉降固化机理中图分类号：TQ028．5文献标识码：A文章编号：1671—

2、8550(2010)05—0034—03特别指出，含水量的变化会直接影响矿泥的稳定性。0引言随着矿泥堆积区域的不同以及堆存时间的长短，矿泥含水中国铝业广西分公司平果铝土矿矿山生产工艺为采用量有较大的波动，泥浆浓度范围为7～6O。水洗方式将矿石与粘土进行分离，分离出来的铝矿石经破表1矿泥的主要化学成分。(％)碎合格后进入氧化铝生产流程，而分离后的矿泥经浓缩静置沉降后送往尾矿库储存。通过静置沉降试验发现矿泥在自然条件下沉降速度很慢，矿泥的含水量依然较大，而且在沉降达到一定程度时，矿泥产生沉降平衡而不能继续沉降。平果铝土矿属于岩溶风化堆积型铝土矿，其资源具有中铝低硅高铁、原矿含泥量

3、高、泥的可塑性大、矿石粒度组成不均匀等特点。试验表明，平果铝矿泥呈红色粘土状泥浆，颗粒细小、比表面积大、颗粒表面带负电、含水量高、浓度低且变化范围较大，可近似地看作一种胶体。胶体内部存在双电层结构，从微观角度分析，可通过改变存性质憎液胶体亲液胶体在于双电层的相互作用和离子交换来改变粘土颗粒之间的力和排列，直接或间接地达到沉降固化矿泥的目的。1平果铝土矿泥的特性[卜]通过试验分析可知，平果铝矿泥具有含水量大、颗粒细小、比表面积大、pH值呈中性等特点，它的矿物成分组成主要有一水硬化铝、三水铝石、高岭土和赤铁矿等。由2双电层成因与结构Ostwald提出的胶体定义可知，胶体是一种尺寸

4、在l～2．1胶体表面带电成因100nm的分散体；它既不是大块固体，也不是分子分散的液体，而是具有两相的微不均匀分散体系】。根据表1矿——晶格取代作用。主要是黏土矿物在成矿时有些泥的粒度组成及表3憎液与亲液胶体的性质对比可见，Al。的位置被ca，Mg所取代，因而电荷变化，使晶51的粒径

5、科自001102208036)。AI(OH)3+3HCl—A1CI。+3HO(在酸性介质中吸收稿日期：2010～02—23附H带正电)作者简介：刘婷(1985一)，女(汉族)，山东烟台人，桂林理工大学土木与建筑工程学院o8级研究生，专业：防灾减灾及防护工程。——选择性吸附作用，分化学和物理吸附两类。化学2010年第5期刘婷等基于双电层理论对平果铝矿泥沉降固化机制的探析35吸附可吸附不同质的异号离子。分子表面活性剂，依靠其高浓度的反离子与土颗粒表面负例AgNO3+KBr~AgBr+KNO3电荷问的电性作用力来克服能垒，最大限度增加胶粒间吸如AgNO。过量，Ag吸附在胶粒表面形成

6、的胶体粒子引力，降低吸附层与扩散层之间的电势差，扩散层中反离带正电；如KBr过量，Br一吸附在胶粒表面形成的胶体粒子浓度越小，则扩散层越薄，电势越小，那么双电层厚度子带负电。越薄，土颗粒间吸引能越高]。物理吸附，如吸附表面活性剂，极性基团吸附到极性3平果铝土矿泥沉降固化的研究探析(亲水)表面，非极性基团吸附到非极性(疏水)表面。当非极性基团吸附到疏水表面时，疏水表面变为亲水且带电。31化学絮凝处理22双电层结构化学絮凝处理法(絮凝沉淀法)，包括泥浆中黏土颗粒土中存在着相当数量的粘土胶体颗粒，大部分颗粒带的聚结和絮凝过程，其中聚结是去掉颗粒上引起相互排斥负电荷。表面电荷能影响表

7、面附近极性介质中的离子分布。的电荷，使之易于凝结成团以加快其沉淀速度；絮凝是用由于静电引力的作用，胶体颗粒在水溶液中将吸引水中的高分子化合物将泥浆颗粒桥连在一起成为絮团来加速泥浆阳离子到土粒表面来。这些阳离子实际是水化阳离子，体沉淀。积较大，阻碍着阳离子的密集；另一方面，阳离子又受到以目前生产上广泛使用的聚丙烯酰胺(PAM)为例说热运动的扩散作用，要离开土粒表面。由于阳离子的分布明絮凝剂处理矿泥的作用机理。PAM是一种有机高分子絮是不均匀的，愈靠近表面静电作用愈大、吸引力愈强，阳凝剂，不易受pH值与金属