【正文】 照片） (a the appearance photograph of EMR。b the SEM photograph of fresh residue 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 表面活性劑強化錳礦浸出及含水率控制研究 17 十六烷基三甲基溴化銨對錳礦浸出影響 十六烷基三甲基溴化銨屬于陽離子型表面活性劑，呈白色微晶粉末，是一種季銨鹽，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐熱、耐光、耐壓、耐強酸強堿，可溶于水，震蕩時會產(chǎn)生大量泡沫，能與陰離子、非離子、 兩性表面活性 劑 有良好的配位性。在錳礦浸出的過程中添加十六烷基三甲基溴化銨，錳礦浸出中錳的浸出率、錳渣含水率以及錳礦浸出液的表面張力變化如圖 所示。 圖 不同濃度的十六烷基三甲基溴化銨作用下錳礦浸出的各參數(shù)變化曲線 Fig. the change curve of manganese leaching under the effect of different concentration of hexadecyl trimethyl ammonium bromide 十六烷基三甲基溴化銨對錳礦浸出率影響 由圖 可以看出， 使用 ~，錳礦中錳的浸出率平均值為 %，上下波動的范圍不大，并且與不加任何表面活性劑的錳浸出率 %相差很小。這是因為十六烷基三甲基溴化銨是陽離子表面活性劑，它的極性端攜帶正電荷，會吸附在表面呈負電荷的錳礦表面，而非極性端則伸向溶液中。但是十六烷基三甲基溴化銨的非極性端對水的親和性能差，對于溶液浸濕錳礦表面沒有促進作用，因此對錳礦浸出沒有任何影響，不會導(dǎo)致錳礦中錳的浸出率發(fā)生變化。 十六烷基三甲基溴化銨對錳渣含水率影響 使用 ~，錳渣的含水率基本在 %0 .05 0 .10 0 .15 0 .2020406080100含水率浸出率%濃度 /g/L 含水率 /% 表面張力 /103 N m1 浸出率 /%0 .0 5 0 .1 0 0 .1 5 0 .2 0 20406080100表面張力/103Nm1重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 表面活性劑強化錳礦浸出及含水率控制研究 18 （本文所說的錳渣含水率均為重量百分數(shù)）上下波動。實驗數(shù)據(jù)表明，不加任何表面活性劑時的錳渣含水率為 %，而加了十六烷基三甲基溴化銨的錳渣含水率反而更高，由此說明十六烷基三甲基溴化銨不能降低錳渣的含水率。主要是因為十六烷基三甲基溴化銨是陽離子表面活性劑，它的極性端會吸附在錳礦表面的毛細管壁，非極性段伸向溶液中，升高了錳礦與溶液間的表面張力。又由于錳礦與空氣間的表面張力不變 ，使得錳礦表面的附加壓力小于不加任何表面活性劑時的附加壓力，這不利于滲透過程，所以錳渣含水率比不加任何表面活性劑時的錳礦含水率高。 十六烷基三甲基溴化銨對錳礦浸出液表面張力影響 使用質(zhì)量為 ~力并沒有影響，其表面張力為 m1,與不加任何表面活性劑的表面張力 Nm1基本相同。這是因為十六烷基三甲基氯化銨具有很好的疏水性，它不會與水分子聚合成團，只會相互之間通過憎水劑聚集，所以不會導(dǎo)致溶液的表面張力發(fā)生變化。 實驗小結(jié) 通過實驗表明，陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨不能提高錳礦中錳的浸出率，也不能降低錳渣含水率和錳礦浸出液的表面張力，故論文將不再進一步研究十六烷基三甲基溴化銨對錳礦浸出的影響 。 十二烷基苯磺酸鈉對錳礦浸出影響 十二烷基苯磺酸鈉是 常見的 陰離子型表面活性劑 ， 白色或淡黃色粉狀或片狀固體 ， 難揮發(fā)，易溶于水，對堿，稀酸，硬水化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，微毒。 由于其具有良好的氣泡性能，常被用于洗滌劑、乳化劑、抗靜電劑等的配制。在錳礦浸出中添加十二烷基苯磺酸鈉，其錳的浸出率、錳渣的含水率 以及錳礦浸出液的表面張力的變化如圖 所示。 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 表面活性劑強化錳礦浸出及含水率控制研究 19 0 .00 0 .05 0 .10 0 .15 0 .20 0 .25 0 .30 0 .3504080120含水率浸出率/%濃度 /g/L 含水率 /% 表面張力 /103 N m1 浸出率 /%0 2 4 6 8 10 20406080100表面張力/103Nm1 圖 不同濃度的十二烷基苯磺酸鈉作用下錳礦浸出的各參數(shù)變化曲線 Fig. the change curve of manganese leaching under the effect of different concentration of sodium dodecyl benzene sulfonate 十二烷基苯磺酸鈉對錳礦浸出率影響 錳礦中錳的浸出率隨著十二烷基苯 磺酸鈉的用量的增加，先增加后降低。當十二烷基苯磺酸鈉用量為 ，即錳礦中錳的浸出率最大，且為 %，相比較不加表面活性劑時錳的浸出率提高了 %。 之所以產(chǎn)生這樣的效果，是由于十二烷基苯磺酸鈉是陰離子表面活性劑，它的非極性端會吸附在錳礦表面，極性一端伸向溶液中，促進溶液浸濕錳礦表面。隨著它的用量的增加，吸附在錳礦表面的十二烷基苯磺酸鈉就越多，增加了錳礦表面與溶液接觸的面積，讓溶液與錳礦充分接觸反應(yīng)，所以浸出率會隨著用量增加而增加；當十二烷基苯磺酸鈉的用量達到 ，再增 加十二烷基苯磺酸鈉的量，將會使更多的十二烷基苯磺酸鈉與原本吸附在錳礦表面的十二烷基苯磺酸鈉進行作用，阻礙了溶液與錳礦表面的接觸，導(dǎo)致錳礦浸出率會隨著用量的增多而降低。 十二烷基苯磺酸鈉對錳渣含水率影響 錳渣含水率隨著十二烷基苯磺酸鈉用量的增加，逐漸降低，并呈現(xiàn)逐漸平緩的趨勢，在十二烷基苯磺酸鈉用量為 ，錳渣含水率為 %，相比較不加表面活性劑時的錳渣含水率，下降了 %。 形成這樣現(xiàn)象是因為十二烷基苯磺酸鈉的疏水基吸附于錳礦表面的毛細管壁上，親水基伸入溶液中，使得 錳礦與溶液間的表面張力降低，但錳礦與空氣間的表面張力不發(fā)生變化，根據(jù)公式（ ），可知錳礦表面的附加壓力增大了，促重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 表面活性劑強化錳礦浸出及含水率控制研究 20 進了滲透過程的進行。因此隨著十二烷基苯磺酸鈉用量的增加，錳渣含水率會降低，但是當吸附在錳礦表面的十二烷基苯磺酸鈉用量達到最大值時，再增加十二烷基苯磺酸鈉的用量將不會進一步降低含水率。 十二烷基苯磺酸鈉對錳礦浸出液的表面張力影響 加入十二烷基苯磺酸鈉后，隨著十二烷基苯磺酸鈉的用量的增加，錳礦浸出液的表面張力逐漸增大趨于平穩(wěn)，平穩(wěn)時錳礦浸出液的表面張力為 Nm1，明顯低于不加表面活性劑時的錳礦浸出液的表面張力 Nm1。 由于十二烷基苯磺酸鈉含有疏水基和親水基，加入到溶液中后，親水基吸附在水分子表面并包裹水分子，疏水基朝外，從而大大地降低了溶液的表面張力；但是當十二烷基苯磺酸鈉的用量達到一定值后，形成了膠團，達到了水溶液的臨界膠團濃度，即水分子與十二烷基苯磺酸鈉的親水基結(jié)合已經(jīng)達到飽和，再繼續(xù)加入十二烷基苯磺酸鈉，將不會進一步降低溶液的表面張力，錳礦浸出液的表面張力將趨于平穩(wěn)。 實驗小結(jié) 向錳礦浸出中添加適當濃度的十二烷基苯磺酸 鈉，有利于提高錳礦中錳的浸出率，降低錳渣含水率以及降低錳礦浸出液的表面張力。但是通過比較十二烷基苯磺酸鈉對錳礦浸出率、錳渣含水率以及錳礦浸出液的表面張力的作用效果，發(fā)現(xiàn)十二烷基苯磺酸鈉對錳渣含水率作用的效果更為明顯，當十二烷基苯磺酸鈉的濃度為 ，錳渣的含水率最低，為 %。 聚二甲基硅氧烷對錳礦浸出影響 聚二甲基硅氧烷 是一種無色或淺黃色液體，無味，透明度高，具有耐熱性、耐寒性、黏度隨溫度變化小、防水性、 表面張力 小、具有導(dǎo)熱性等性能，是一種疏水類的有機硅物料。因為其良好的 物理性，廣泛被用作絕緣潤滑、防震、防油塵、介電液和熱載體，以及用作 消泡 、 脫模劑 、油漆及日化品添加劑。 在錳礦浸出的過程中添加十二烷基苯磺酸鈉，錳礦浸出中錳的浸出率、錳渣含水率以及錳礦浸出液的表面張力隨十二烷基苯磺酸鈉用量的變化如圖 所示。 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 表面活性劑強化錳礦浸出及含水率控制研究 21 0 .00 0 .05 0 .10 0 .15 0 .20 0 .25 0 .30 0 .3520406080100含水率浸出率/%濃度 /g/L 含水率 /% 表面張力 /103 N m1 浸出率 /%0 2 4 6 8 10 20406080100表面張力/103Nm1 圖 不同濃度的聚二甲基硅氧烷作用下錳礦浸出的各參數(shù)變化曲線 the change curve of manganese leaching under the effect of different concentration of polydimethylsiloxane 聚二甲基硅氧烷對錳礦浸出率影響 錳礦中錳的浸出率隨著聚二甲基硅氧烷用量的增加，先增大后減少，當聚二甲基硅氧烷用量為 ，達到 %，與不加表面活性劑的錳礦浸出率相比，提高了 %。 由于聚二甲基硅氧烷是陰離子表面活性劑，隨著其用量的增加，吸附在錳礦表面的聚二甲基硅氧烷就越多，又由于聚二甲基硅氧烷的表面張力很低，只有m1，溶液會快速浸濕錳礦表面，溶液與錳礦得到 充分接觸和反應(yīng)，因而錳的浸出率會隨著聚二甲基硅氧烷用量增加而增加；當聚二甲基硅氧烷的用量超過 時，越來越多的聚二甲基硅氧烷會與原本吸附在錳礦表面的表面活性劑進行作用，減少了溶液與錳礦表面的接觸機會，因此錳礦中錳的浸出率會隨著聚二甲基硅氧烷用量的增多而降低。 聚二甲基硅氧烷對錳渣含水率影響 錳渣含水率隨著聚二甲基硅氧烷用量的增加，先逐漸降低，降至 %后，又呈現(xiàn)平穩(wěn)的趨勢。錳渣含水率最低時，聚二甲基硅氧烷用量為 ，此時錳渣含水率相比較不加表面活性劑時的錳渣含水率降低了 %。 造成這樣現(xiàn)象是由于聚二甲基硅氧烷的疏水基吸附于錳礦表面上，而親水基伸入溶液中，降低了錳礦與溶液間的表面張力，而錳礦與空氣間的表面張力不變，根據(jù)理論，附加壓力便增大了，這有利于錳渣滲透。故隨著聚二甲基硅氧烷用量重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 表面活性劑強化錳礦浸出及含水率控制研究 22 的增加，錳渣含水率會降低，但是當吸附在錳礦表面的聚二甲基硅氧烷用量達到最大值時，再增加聚二甲基硅氧烷的用量對錳渣的含水率將沒有影響。 聚二甲基硅氧烷對錳礦浸出液的表面張力影響 錳礦浸出液的表面張力隨著聚二甲基硅氧烷用量的增加，變化不大，平均值為 Nm1，與不加任何 表面活性劑時的表面張力 m1相同。這是因為聚二甲基硅氧烷的親水性能差，不易與水分子結(jié)合，對錳礦浸出液的表面張力作用不大，所以錳礦浸出液的表面張力與不加任何表面活性劑的錳礦浸出液的表面張力基本一樣。 實驗小結(jié) 聚二甲基硅氧烷能提高錳礦浸出 中錳的浸出率 ，但是對錳渣含水率 和錳礦浸出液的表面張力的作用效果不明顯。當 聚二甲基硅氧烷 的濃度為 ，錳礦浸出中錳的浸出率達到最大值，為 %。 不同表面活性劑對錳礦浸出影響 不同表面活性劑對錳礦浸出率影響 針對作用 錳礦浸出 效果明顯的十二烷基苯磺酸鈉 和 聚二甲基硅氧烷 ，對比它們使用相同濃度 時錳礦浸出中錳的浸出率 的 實驗值 ， 如圖 所示。 0 .00 0 .05 0 .10 0 .15 0 .20 0 .25 0 .30 0 .357580859095錳浸出率/%濃度 /g/L 十二烷基苯磺酸鈉 聚二甲基硅氧烷 圖 相同濃度下十二烷基苯磺酸鈉與聚二甲基硅氧烷作用時錳礦浸出率比對圖 Comparison of leaching rate of manganese ore under the effect of same concentration of sodium dodecyl benzene sulfonate and polydimethylsiloxan 由圖 可知，相同 濃度時， 聚二甲基硅氧烷 作用時 的錳礦浸出率均高于十二烷基苯磺酸鈉 作用時 的錳礦浸出率。這是因為十二烷基苯磺酸鈉是發(fā)泡劑，加重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 表面活性劑強化錳礦浸出及含水率控制研究 23 入后會產(chǎn)生氣泡，所加的量越多，產(chǎn)生的 氣 泡也就越多 ， 使得固 液傳質(zhì)變成氣 固 液傳質(zhì)，傳質(zhì)速率降低 。然而 聚二甲基硅氧烷具有消泡的作用，加入聚二甲基硅氧烷會讓反應(yīng)時產(chǎn)生的氣泡迅速破裂， 讓物質(zhì)在固 液界面直接傳遞 ，傳質(zhì)