表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉在紅土鎳礦浸出過程中的研究

表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉在紅土鎳礦浸出過程中的研究

防垢劑的分類歷史記錄是始于1959年的項(xiàng)目。該工藝的鉻含量為93%96%，鉻含量為90%95%。特別適用于處理低鎂含量的褐鐵礦紅土礦。一種好的防垢劑應(yīng)該滿足高效、無毒、與其他化學(xué)劑配伍、使用方便、成本低、來源廣等要求。防垢劑可分為縮聚磷酸鹽、膦酸鹽、氨基多羧酸鹽、表面活性劑和聚合物五大類。羧酸鹽型、磺酸鹽型等表面活性劑耐鹽、耐二價(jià)陽離子,在日用化工和石油工業(yè)等領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用及開發(fā)前景十二烷基苯磺酸鈉(SDBS,sodiumdodecylbenzenesulfonate)是一種典型的陰離子型表面活性劑,本文主要研究了紅土礦的浸出過程中表面活性劑SDBS的抑制結(jié)垢作用,研究了其對(duì)礦漿的表面張力、黏度的影響。1實(shí)驗(yàn)1.1頭礦的預(yù)處理實(shí)驗(yàn)所用的紅土礦為褐鐵礦型,主要元素含量如表1所示。紅土礦是由含鎳的巖石風(fēng)化浸淋蝕變富集而成,對(duì)于褐鐵礦型紅土礦,其主要物相為針鐵礦FeOOH·礦石浸出條件:在加有鈦材內(nèi)膽的高壓釜中采用硫酸浸出,酸礦比0.3,礦漿固體含量30%,攪拌速度600r·min1.2物相結(jié)構(gòu)的測(cè)定采用日本理學(xué)D/max-RBXRDX射線衍射儀分析紅土礦和結(jié)垢的物相結(jié)構(gòu);采用日立180-80型原子吸收光譜儀測(cè)定浸出液的鎳元素的含量;采用日本電子JSM-6360型掃描電鏡觀察結(jié)垢的形貌;采用電化學(xué)綜合測(cè)試儀研究溶液的表面張力和黏度。2結(jié)果與討論2.1表面活性劑sdbs對(duì)鎳水浸率的影響向礦漿中加入一定量的SDBS,浸出結(jié)束后,收集結(jié)垢并干燥稱重,測(cè)平均厚度。通過表2中結(jié)垢的厚度和質(zhì)量,可看出添加表面活性劑SDBS后,對(duì)結(jié)垢有明顯的抑制作用。表面活性劑SDBS加入量在30～70mg·L實(shí)驗(yàn)同時(shí)考察了表面活性劑SDBS加入量對(duì)鎳浸出率的影響,如表2所示,表面活性劑的加入對(duì)鎳浸出效果影響不大。綜上所述,表面活性劑SDBS對(duì)鎳浸出率影響較小,抑垢作用明顯,可以改善紅土鎳礦高壓酸浸反應(yīng)器的結(jié)垢問題。圖2為加入表面活性劑SDBS后高壓釜壁結(jié)垢的XRD分析,結(jié)垢中的物相較復(fù)雜,主要有赤鐵礦、石英和鋁明礬石。以往的研究證明,紅土礦中的結(jié)垢組成主要受浸出溫度和酸度影響圖3為SEM分析垢的形貌結(jié)果,加入表面活性劑SDBS后,生成的結(jié)垢較為平整。這是由于加入表面活性劑后,由于表面吸附而使得分散相粒子之間、分散相粒子與設(shè)備壁之間和分散相粒子與介質(zhì)之間界面性質(zhì)發(fā)生了改變,抑制晶粒的長大,從而減少結(jié)垢。2.22.2.1礦漿表面張力在礦漿中分別添加0、30、50、70mg·L未加入表面活性劑時(shí),礦漿的表面張力隨溫度變化改變不大。加入表面活性劑SDBS后,礦漿表面張力隨溫度升高而明顯減小,在接近100℃時(shí)礦漿表面張力下降為未添加SDBS時(shí)的70%左右。2.2.2礦漿粘度實(shí)驗(yàn)采用黏度計(jì)測(cè)定了添加表面活性劑SDBS前后黏度2.3表面活性劑吸附法表面活性劑的防垢作用源于它們的吸附作用。一方面,由于表面活性劑的吸附,使垢表面的正常聚結(jié)狀態(tài)受到干擾(晶格畸變),抑制或部分抑制了垢晶體的繼續(xù)長大,使成垢離子處于飽和狀態(tài)或形成松散的垢被水流帶走;另一方面,由于表面活性劑在垢表面吸附,形成擴(kuò)散雙電層,使垢表面帶電,抑制了垢晶體間聚結(jié),導(dǎo)致垢晶體以分散狀態(tài)存在于溶液中。由于導(dǎo)致晶格畸變和形成擴(kuò)散雙電層所需表面活性劑的量很小,因此少量的表面活性劑能防止遠(yuǎn)大于化學(xué)計(jì)量的垢離子的析出。另外,在實(shí)驗(yàn)所處的酸性條件下,高壓釜的鈦材內(nèi)膽表面由于氫離子的配合作用,帶有正電荷,所以能夠吸附陰離子表面活性劑,從而減少沉淀物在容器內(nèi)壁的沉積,即減少結(jié)垢。3礦漿表面張力和黏度隨溫度的變化本文研究了高壓酸浸紅土礦過程中陰離子表面活性劑SDBS的抑制結(jié)垢作用,加入SDBS為70mg·L未加入表面活性劑SDBS時(shí),礦漿的表面張力