機(jī)械活化黃鐵礦粉體在不同介質(zhì)中的界面行為研究.pdf

1、為了系統(tǒng)研究機(jī)械球磨黃鐵礦粉體在液相介質(zhì)中的界面行為，本文采用多種表征方法從體系的分散性、潤濕性、表面張力、運(yùn)動(dòng)粘度等方面研究黃鐵礦超細(xì)粉體在不同有機(jī)酸、有機(jī)醇介質(zhì)中的界面行為;研究了多種鈉鹽添加劑對(duì)黃鐵礦粉體界面行為的影響并進(jìn)行了理論計(jì)算，利用量子化學(xué)中密度泛函理論平面波贗法對(duì)FeS2晶體機(jī)械活化前后的結(jié)構(gòu)模型的態(tài)密度、費(fèi)米能級(jí)等微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，并推導(dǎo)出態(tài)密度、費(fèi)米能級(jí)和機(jī)械化學(xué)晶格畸變之間的本質(zhì)聯(lián)系。得到了如下主要結(jié)論:
　

2、　(1)制備黃鐵礦粉體時(shí)，加入助磨劑六偏磷酸鈉濕磨得到尺寸均勻，粒徑較小的超細(xì)粉體。XRD結(jié)果顯示:添加助磨劑六偏磷酸鈉使晶粒尺寸減少和晶格畸變程度增大。對(duì)所制備的黃鐵礦粉體在無水乙醇中的Zeta電位進(jìn)行測量，結(jié)果表明粉體的Zeta電位為負(fù)值，說明所制備粉體帶負(fù)電。相同條件下，黃鐵礦粉體在一定濃度的有機(jī)酸-乙醇溶液中的潤濕性能由強(qiáng)至弱的順序依次為油酸、己酸、乙酸、丙酸、乳酸、甲酸，且在油酸．乙醇溶液中具有最佳分散性能。通過分光光度法得到

3、了黃鐵礦粉體在油酸．無水乙醇體系中的最佳分散工藝條件，即:pH≤2，油酸添加量為體積百分比為2％，超聲時(shí)間為30min。
　　(2)四種有機(jī)醇對(duì)黃鐵礦粉體的潤濕效果為:甲醇＞乙醇＞正丁醇＞環(huán)己醇，而四種有機(jī)醇表面張力的大小順序?yàn)?乙醇＜甲醇＜正丁醇＜環(huán)己醇，分散性能順序?yàn)?乙醇＜甲醇＜正丁醇＜環(huán)己醇，可見，黃鐵礦粉體在有機(jī)醇類中的分散性能與有機(jī)醇的表面張力大小順序具有一致性。加入不同分子量的聚乙二醇分散劑后可顯著提高其黃鐵礦粉體的

4、分散穩(wěn)定性，其中在添加8％的PEG-20000中的黃鐵礦粉體溶液的分散穩(wěn)定性最好。潤濕性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PEG-20000溶液對(duì)黃鐵礦粉體的潤濕性能最好，其中適宜的pH值為5～6之間，超聲分散功率為100W。紅外光譜分析表明，黃鐵礦礦石粉體顆粒與聚乙二醇之間是靠氫鍵吸附結(jié)合在一起，兩者并沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成新的化合物;黃鐵礦礦石粉體表面吸附聚乙二醇后，增加了顆粒間的空間位阻作用，有效地阻止了黃鐵礦礦石粉體在水溶液中的凝聚，提高了其分散穩(wěn)

5、定性。
　　(3)根據(jù)黃鐵礦粉體在六偏磷酸鈉、油酸鈉、硅酸鈉、多聚磷酸鈉、十二烷基硫酸鈉5種鈉鹽添加劑中的分散效果，油酸鈉與十二烷基硫酸鈉的分散效果明顯好于其他三種添加劑。不同添加劑，對(duì)于濃度為2g/L的粉體懸浮液，其最佳懸浮條件各異，其中油酸鈉作為添加劑時(shí)控制濃度為0.008mol/L，pH在1～3，超聲時(shí)間45min左右對(duì)黃鐵礦粉體有最佳的分散效果;十二烷基硫酸鈉為添加劑時(shí)最佳濃度為0.008mol/L，pH值在10～11，超

6、聲45min左右可得最佳分散效果。油酸鈉和十二烷基硫酸鈉對(duì)黃鐵礦粉體的潤濕性能較蒸餾水好，且油酸鈉優(yōu)于十二烷基硫酸鈉。計(jì)算結(jié)果表明:在不同pH值的十二烷基硫酸鈉水溶液中，溶劑化作用能占主導(dǎo)地位，即黃鐵礦顆粒間良好的分散穩(wěn)定性主要依靠溶劑化作用。隨著pH值的降低，黃鐵礦顆粒間的總作用能升高，在pH值較低的十二烷基硫酸鈉水溶液中的黃鐵礦粉體的分散穩(wěn)定性最好。在不同pH值的油酸鈉水溶液中，黃鐵礦顆粒間的總作用能均為正值，黃鐵礦粉體均具有良好的

7、分散穩(wěn)定性。但在pH=1或10的油酸鈉水溶液中，主要依靠靜電作用能實(shí)現(xiàn)黃鐵礦顆粒間的分散;而在pH=6的油酸鈉水溶液中，主要依靠溶劑化作用能實(shí)現(xiàn)黃鐵礦顆粒間的分散;在堿性條件下的油酸鈉水溶液中總作用能較高，黃鐵礦粉體的分散穩(wěn)定性最好。
　　(4)隨著機(jī)械活化過程的進(jìn)行，晶格畸變程度的增大，F(xiàn)eS2的能隙降低，費(fèi)米能級(jí)升高;體系的態(tài)密度峰降低，且有向低能量移動(dòng)的趨勢(shì)，能量的分布范圍增大;晶格畸變作用下的FeS2出現(xiàn)了更多的價(jià)鍵重疊和