矿石可选性研究专题实验(铝土矿).ppt

矿石可选性研究专题实验 一水硬铝石型铝土矿浮选脱硅试验研究 指导老师：蒋 昊 一、矿石性质 1. 矿石类型：一水硬铝石型铝土矿 2. 原矿分析 ⑴ 化学多元素分析 化学 成分 Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 K2O Na2O CaO MgO Ig 含 量 64.86 11.03 5.27 3.32 0.76 0.08 0.52 0.37 13.31 累积 含量 64.86 75.89 81.16 84.48 85.24 85.32 85.84 86.21 99.52 （2）铝土矿样品的主要矿物组成及含量 /% 物相 一水硬 铝石 伊利石 叶蜡石 高岭石 针铁矿 锐钛矿 含量 67.8 12.5 6.0 3.2 5.1 2.9 3.主要组成矿物的晶体结构和性质 一水硬铝石 化学式为AlOOH，或表示为Al2O3·H2O。理论含量Al2O3为84.98%，H2O15.02%。 晶体结构属硬水铝石型，斜方晶系，晶胞参数为a0=0.441nm，b0=0.940nm，c0=0.284nm。氧原子作六方最紧密堆积，最密堆积层垂直a轴，斜方晶胞的a0等于氧原子层间距的二倍，Al3+与氧的配位数分别为6和3。 由[Al3+(O，OH)6]八面体组成的双链沿c轴延伸，链内八面体共棱联结(与金红石型结构相似)，双链间以角顶相联，如图1。此外，在垂直c轴的平面上氧原子间具有氢键，O-O键长为0.265 nm，质子H分布不对称，O-H-O为折线状。 图1 一水硬铝石晶体结构图 高岭石 化学式 Al4[Si4O10](OH)8或Al2O3·2SiO2·2H2O，理论组成为Al2O3 39.5%，SiO2 46.54%，H2O 13.96%。 晶体结构 三斜晶系，为1:1型层状结构硅酸盐矿物，高岭石的晶体结构特点为：每个(Si-O)四面体[SiO4]中有三个O与其它相邻的(Si-O)四面体共有，剩余的O朝向同一个方向，形成一平面层。结构中O与Al相连，而每个Al同时和两个O和四个OH相连，即Al充填在两个O和四个OH形成的八面体空隙之中，但Al只充填所有空隙数的2/3，Al的配位数为6。同一个Al与两个O和四个OH相连构成一个氢氧铝八面体平面层。 一个氢氧铝层与一个(Si-O)四面体层相结合，便形成一个单分子层。无数单一分子层叠合形成高岭石的晶体结构。晶胞参数为a0=0.514nm，b0=0.893nm，c0=0.737nm。层间为分子键和氢键结合，解离时通常沿层间断裂。 图2 高岭石晶体结构 图3 高岭石扫描电镜图 化学式Al2[Si4O10](OH)2，Al2O3·4SiO2·H2O。理论化学成分为Al2O3 28.3%，SiO2 66.7%，H2O 5.0%。 晶体结构为单斜晶系，二八面体2:1型层状结构硅酸盐矿物。其晶体结构中，每一结构单元由上下两层(Si-O)四面体[Si2O5]2-组成的六方网层，中间夹一层[Al-O(OH)]八面体“氢氧铝层”组成。每个硅氧四面体顶端的氧都指向结构单元层的中央并与八面体共有，这种结构单元层沿a轴和b轴方向无限地铺开，同时沿C轴又以0.96nm~2.14nm的间距重迭起来，构成叶蜡石晶体。 叶蜡石 图4 叶蜡石矿物晶体结构 图5 叶蜡石扫描电镜 在叶蜡石的八面体中，铝充填于八面体空隙中，配位数为6，即被四个氧离子和两个氢氧根离子包围，八面体层中有六个位置可以安置Al，但实际上在叶蜡石的晶体结构中只有四个Al，即只占三分之二的位置，因此叶蜡石属二八面体型结构。其结构单元层中，单位晶胞内正负电荷各为44，恰巧达到平衡，一般不发生阳离子交换。根据叶蜡石晶体结构的特点，但由于在叶蜡石的晶体结构中，四面体层中的Si可以被极少量的Al置换，八面体层的Al可以被极少量Mg2+、Fe2+、Fe3+置换，引起正电荷不足，因此结构单元层之间还可能含有数量较少的K、Na、Ca阳离子以补偿正电荷的不足。结构单元层由微弱的分子力结合在一起，解离时主要沿层面断裂。 化学式可表示为K1-X(H2O)X {Al2[AlSi3O10] (OH)2-X(H2O)X} 晶体结构如同叶蜡石一样，伊利石也为2:1型层状结构硅酸盐矿物，伊利石的单元结构层是由两个相同的[(Si, Al)O4]四面体网层，中间夹一个由八面体配位的阳离子层构成。其中，Si占据3/4四面体位置，[(Si,Al)O4]四面体间共三个角顶而连成六方网层，剩下的一个四面体氧原子朝向同一个方向形成一个平面。附加阴离子OH-位于六方网层的中央，并与四面体剩余的那个氧原子处于同一个平面上，它们所形成的八面体空隙由阳离子填充。但在伊利石的(Si-O)四面体结构层中，约有1/4的Al3+取代S