鋁土礦浮選尾礦的改性及對(duì)溶液中離子吸附性能的研究.pdf

1、鋁土礦浮選脫硅產(chǎn)生的鋁硅酸鹽尾礦是鋁土礦選礦-拜耳法生產(chǎn)氧化鋁新工藝的主要廢棄物之一。目前，鋁土礦浮選尾礦以自然堆積法儲(chǔ)存于尾礦壩，不僅占用了大量土地，而且會(huì)對(duì)地下水源造成污染，因此，開展鋁土礦浮選尾礦再利用研究具有重要的意義。 本文在總結(jié)和分析大量國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，圍繞鋁土礦浮選尾礦改性及處理廢水的課題進(jìn)行了較系統(tǒng)的試驗(yàn)研究。通過改性試驗(yàn)和吸附試驗(yàn)，研究了鋁土礦正浮選尾礦對(duì)不同離子吸附性能的影響規(guī)律。借助光電子能譜分析、

2、電位測(cè)試、紅外光譜分析、溶液化學(xué)計(jì)算、熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算，對(duì)尾礦改性及吸附離子組分的作用機(jī)理進(jìn)行了探討。 改性試驗(yàn)結(jié)果表明：浸出法優(yōu)于焙燒法；鹽酸和氯化鐵改性效果優(yōu)于其他改性劑。對(duì)FeCl<,3>改性劑，在30℃下以170 r/min的轉(zhuǎn)速振蕩，用0.1mol/L FeCl<,3>改性12h，礦漿濃度為250g/L的條件下，得到的改性尾礦投加量20g/L情況下可使30mg/L含Cr(Ⅵ)離子溶液中的Cr(Ⅵ)離子去除率達(dá)到68.

3、81％。 吸附試驗(yàn)結(jié)果表明：FeCl<,3>改性尾礦有利于吸附陰離子，原尾礦有利于吸附陽(yáng)離子，F(xiàn)eCl<,3>改性尾礦和原尾礦對(duì)染料有機(jī)物(亞甲基藍(lán))都有很好的去除效果。FeCl<,3>改性尾礦用于吸附陰離子溶液，對(duì)30mg/LCr(Ⅵ)離子溶液最大去除率達(dá)到97％；1mg/LAs(Ⅴ)離子去除率接近于100％；40mg/L F(Ⅰ)去除率可以達(dá)到90％以上。原尾礦用于吸附陽(yáng)離子溶液，40mg/L 的Pb(Ⅱ)離子去除率接近10

4、0％，40mg/L的Cd(Ⅱ)離子去除率接近100％.。以上離子溶液吸附后均能符合第二類污染物最多排放標(biāo)準(zhǔn)。通過條件實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附主要影響因素是吸附劑用量，與吸附劑種類和pH值無(wú)關(guān)，當(dāng)尾礦投加量為20g/L時(shí)，去除率都接近于100％，所以認(rèn)為該吸附過程應(yīng)該是一種物理吸附過程。 晶體結(jié)構(gòu)分析表明：鋁土礦尾礦中主要礦物在浮選后，表面暴露有大量的Al-O鍵和Si-O鍵，易與陽(yáng)離子發(fā)生靜電及吸附作用。 電位分析測(cè)試表

5、明：與FeCl<,3>改性作用后，尾礦zeta電位的正值增大，等電點(diǎn)由3.63偏移至5.08，表明氯化鐵在尾礦表面吸附較多。由于氯化鐵改性后，尾礦表面zeta電位正值增大，有利于吸附陰離子物質(zhì)Cr(Ⅵ)離子，吸附后的等電點(diǎn)由5.08偏移至3.26。原尾礦吸附Pb(Ⅱ)離子后，其表面zeta電位正值增大，等電點(diǎn)從3.63升至5.86，增加了2.23。溶液化學(xué)計(jì)算分析表明：尾礦改性后，其表面可能吸附了Fe(OH)<'2+>、Fe(OH)<,

6、2><'+>及Fe(OH)<,3>等羥基鐵物質(zhì)。鉻離子的最佳吸附pH值為3.52，對(duì)應(yīng)主要組分為HCrO<,4><'->，鉛離子的最佳吸附pH值為6.2，對(duì)應(yīng)主要組分為Pb<'2+>、PbOH<'+>。 紅外光譜分析表明，尾礦經(jīng)氯化鐵改性后，3453cm<'-1>自由的OH伸縮振動(dòng)吸收峰增強(qiáng)，-C-CH<,3>特征峰消失，Si-O和Al-O峰的吸收減弱，證明了鐵離子以羥基鐵的形式在尾礦表面存在。Cr(Ⅵ)離子溶液與改性尾礦作用后