低温高离子强度条件下捕收剂与氯化钾相互作用机理研究

In winter, because the flotation efficiency of potassium chloride using ODA is too low to process, the Qaidam Basin of Saline Lake group has to carry out a 4 months cycled-interrupt annually. In order to settle above issues, understanding the mechanism of reaction between potassium chloride and collector in flotation at low-temperature and high ionic strength is very important. In this proposal, the low temperature flotation of potassium chloride will be investigated using octadecylamine collector based on the characterization of potash ore in Qaidam Basin. The interfacial water structure and solution chemical properties will be considered. The adsorption of collectors on the collector and potassium chloride crystal surface will be examined. The effect on the flotation of collector arrangement and aggregation properties in solution will be investigated. The effect of pH on the flotation recovery will be discussed. The flotation mechanism of potassium chloride will be study at low-temperature combined with spectrum detection and molecular simulation technology. The effect of collector molecular arrangement on the flotation of KCl will be investigated at low-temperature. The effect on adsorption of collector molecular and structure will be investigated combined with molecular simulation. The effect of synergistic will be discussed, so as to provide a theoretical and experimental support to improve the KCl flotation at low temperature and high ionic strength.

依据现有理论，不能解决低温下用十八胺捕收剂浮选氯化钾收率极低的问题，致使柴达木盆地盐湖群冬季钾肥企业都会停产4个月。因此，本项目拟针对柴达木盆地钾矿特点，通过考察低温高离子强度下氯化钾浮选过程中的界面水结构及溶液化学性质，研究捕收剂分子与氯化钾晶体表面的相互作用及其在气液和液固（氯化钾晶体）表面的吸附机理，研究捕收剂分子在界面的排列及其在溶液中聚集、分散性能对浮选收率的影响，研究溶液pH值等因素对界面吸附和捕收剂分子聚集、分散性能对浮选收率的影响，结合光谱检测手段及分子模拟技术对氯化钾低温浮选机理开展深入研究。同时研究胺类捕收剂复配机理，进一步研究低温下复配捕收剂聚集行为和分散性能及其在气泡表面和KCl晶体表面的吸附量与分子排列对氯化钾浮选收率的影响，结合分子动力学模拟计算考察捕收剂分子碳链长度、结构组成等对吸附作用的影响，探讨协同增效机理，低温下氯化钾浮选收率的提高提供理论支撑。

低温高离子强度下十八胺浮选氯化钾收率较低，往往导致柴达木盆地钾盐企业冬季停产数月。为了揭示低温高离子强度下十八胺与氯化钾相互作用机理，本项目主要研究了低温离子强度下捕收剂十八胺的溶液化学性质，胶体与界面化学性质，十八胺分子在氯化钾晶体表面的吸附行为，氯化钾晶体界面水结构，以及不同链长胺类捕收剂复配协同增效机制。研究结果表明，杂盐离子的存在能够影响十八胺的表面活性、聚集行为以及在气/液界面的有序排列，尤其是离子半径大、极化程度高的SO42-和Mg2+。当温度降低时，氯化钾晶体界面水结构从疏散向致密发生转变，阻碍了十八胺在氯化钾晶体表面的吸附。十八胺是以胶体聚集体形式在氯化钾晶体表面发生吸附，且吸附动力学符合拟二级动力学，气泡的通入能够显著促进吸附量。不同链长胺类捕收剂的复配能够在一定程度上提高低温氯化钾的浮选收率，当以60% ODA+20% C12+20% C20复配时，效果最佳，收率超过50%。长链醇和十八胺的复配同样也能提高低温氯化钾的浮选收率。综合以上结果，该研究能够有效补充氯化钾浮选理论，增强对浮选机理的认识，支撑正浮选工艺的改进，进一步提高低温氯化钾浮选收率，实现资源节约。. 在项目资助下，已在国内外期刊发表学术论文22篇，其中SCI收录15篇；申报发明专利5项，授权2项；培养博士生3名，硕士生11名。