铁矿石浮选过程中矿物的交互影响及机理研究.pdf

2 0 1 5 年第6 期有色金属 选矿部分 6 3 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／．[ ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 5 ．呱0 1 5 铁矿石浮选过程中矿物的交互影响及机理研究 王东辉1 ，印万忠1 ，马英强1 ，罗溪梅z 1 ．福州大学紫金矿业学院，福建3 5 0 1 0 8 ； 2 ．昆明理工大学国土资源工程学院，昆明6 5 0 0 9 3 摘要复杂矿石浮选体系中矿物问会产生交互影响，研究了在油酸钠浮选体系中，不同粒级的磁铁矿、赤铁矿和石英的 交互影响，并讨论了其机理。结果表明一4 5 1 8 岬粒级磁铁矿会显著降低赤铁矿的回收率，主要是因为徽细粒级矿物消耗 了大量捕收剂；一1 8 斗m 粒级磁铁矿能够大幅度降低石英的回收率，其原因是一1 8g r a 粒级磁铁矿在石英粗颗粒表面发生了 罩盖；不同粒级磁铁矿，对赤铁矿和石英混合矿浮选会有不同的影响，由于一1 0 6 1 8 皿粒级磁铁矿被抑制进入浮选精矿，使 浮选精矿铁品位略有提高，一1 8I z m 粒级磁铁矿降低浮选精矿铁品位与矿物罩盖有关。 关键词赤铁矿；磁铁矿；石英；油酸钠；交互影响 中图分类号T D g l ；T D 9 2 3 I文献标志码A 文章编号1 6 7 1 - - 9 4 9 2 2 0 1 5 0 6 - 0 0 6 3 - 0 5 S t u d yo nI n t e r a c t i v eE 廿h to fM i n e r a l sa n di t sM e c h a n i s m i nF l o t a t i o no fI r o nO r e W A N GD o n g h u i 。。Y I NW a n z h o n g 。，M AY i n g q i a n g 。，L U OX i m e i 2 J 『．C o l l e g eo f Z i j i nM i n i n g ，F u r ．h o u 沈撅骼如，F u z h o u3 5 0 1 0 8 ，C h i n a ； 2 ．F a c u l t yo f 肠以R e s o u r c eE n g i n e e r i n g ．K u n m i n gU n i v e r s i t yo f S c i e n c ea n d T e c h n o l o g y ，K u n m i n g6 5 0 0 9 3 ，C h i n a A b s t r a c t C o m p l e xo r e sh a v em i n e r a l si n t e r a c t i v ee f f e c t i n f l o t a t i o ns y s t e m ，i nt h ef l o a t a f o ns y s t e mw i t h s o d i u mo l e a t ea sc o l l e c t o r ，t h ei n t e r a c t i v ee f f e c t o fd i f f e r e n ts i z em a g n e t i t e ，h e m a t i t ea n dq u a r t zw e r es t u d i e d ，a n d t h e i rm e c h a n i s m sw e r ee x p l o r e d ．T h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h eh e m a t i t er e c o v e r yW a ss i g n i f i c a n t l yr e d u c e db ym a g n e t i t e w i t hp a r t i c l es i z eo f 一4 5 1 8 斗m ，w h i c hw a sm a i n l yb e c a u s em i n e r a lo ff i n ep a r t i c l e sc o n s l h n e dal o to fc o l l e c t o r s ； a d d i n gm a g n e t i t ew i t hp a r t i c l es i z eo f l8 斗mc a nd r a m a t i c a l l yd e c l i n gt h eq u a r t zr e c o v e r y ，t h el e 籼ni st h a tt h e s u r f a c eo fc o m ep a r t i c l e q u a r t zw a sc o v e r e db ym a g n e t i t e ；t h em a g n e t i t ew i t hd i f f e r e n tp a r t i c l es i z er a n g eh a d i n d i v i d u a le f f e c t so nt h ef l o t a t i o no fm i x t u r eo fh e m a t i t ea n dq u a r t z ，d u et om a g n e t i t ew i t hp a r t i c l eo f 一1 0 64 - 1 8 弘m w a si n h i b i t e dt of l o t a t i o nc o n c e n t r a t i o n ，w h i c hc a ns l i i g h f l yi n c r e a s et h eg r a d eo ff l o t a t i o nc o n c e n t r a t i o n ．A d d i n g m a g n e t i t ew i t hp a r t i c l es i z eo f - 18p z nc o u l dd e c h n et h eg r a d eo fc o n c e n t r a t i o nc a u s e db yt h ec o v e r a g eo fm i n e r a l s o ne a c ho t h e r s ． K e yw o r d s h e m a t i t e ；m a g n e t i t e ；q u a r t z ；s o d i u mo l e a t e ；i n t e r a c t i v ee f f e c t 浮选体系中矿物的交互影响是指复杂矿石浮选 体系中矿物间会产生互相吸附、活化、抑制等作用从 而对浮选分离产生影响⋯。矿物的溶解、相互黏附 罩盖和异相凝聚[ 2 - 4 ] 等是矿物产生交互影响主要原 因。我国铁矿资源具有贫细杂的特点，多组分共 伴 生铁矿石占总储量的三分之一【5 】，在实现矿物 的单体解离过程中，会有大量的微细粒矿泥产 生【6 。7J ，导致矿物问相互罩盖，进而对矿物的可浮性 产生交互影响。 目前国内外，有许多选矿工作者研究了浮选体 基金项目国家自然科学基金资助项目 5 1 3 7 4 0 7 9 投稿日期2 0 1 4 ．1 1 1 3修回日期2 0 1 5 - 0 9 - 2 0 作者简介王东辉 1 9 8 9 一 ，男，河北邯郸人，硕士研究生。 系中矿物问的交互影响。如利用赤铁矿自载体作 用旧1 和钛铁矿自载体作用pJ ，回收微细粒的赤铁矿 和钛铁矿，U c b a s 等叫利用磁载体法从细粒蛇纹石 中分选铬铁矿，张国范等[ 1 研究了钛辉石和钛铁矿 颗粒间相互作用的主要影响因素。以上研究表明， 加强不同矿物间交互影响的研究，探讨矿物间浮选 的交互影响机理，有利于找出消除矿物之间交互影 响和促进适于不同类型难选矿石浮选分离的方 法‘1 2 ‘1 3 ] 。 因此，本文系统地研究了在油酸钠浮选体系中 万方数据 6 4 有色金晨 选矿郜分2 0 1 5 年第6 期 磁铁矿、赤铁矿和石英的交互影响并探讨了其机理， 以期找到磁铁矿、赤铁矿和石英三者之间交互影响 的关系及其产生原因，为我国复杂难选铁矿石的高 效利用提供理论依据。 1试验 1 ．1 原料 表1 删el 试验所用单矿物有赤铁矿、磁铁矿和石英。选 取较纯的块矿，经破碎、拣选、球磨、摇床和强磁选分 选后，筛分制得一1 0 6 4 5 、一4 5 1 8 、一1 8I z m 粒级 产品作为试验用矿样，论文中未标明粒级的矿物，粒 级均指一1 0 6 4 5I z m 。三种纯矿物化学多元素分析 结果见表l ，可知所制得的赤铁矿、磁铁矿纯度均高 于9 5 ％，石英纯度高于9 9 ％。 纯矿物多元素分析结果 M u l t i e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so fp u r em i n e r a l／％ 1 ．2 试剂 试验所用药剂油酸钠为化学纯，盐酸、氢氧化 钠、氯化钙均为分析纯。试验所用试剂均用去离子 水配制，试验用去离子水p H 为6 左右。 1 ．3 试验方法 纯矿物浮选试验在3 0m L 的X F G 型挂槽式浮 选机 转速为1 5 0 0r ／m i n 中进行，试验流程如图l 所示。采用日本岛津公司S - 3 5 0 0 n 扫描电镜观察矿 物形貌及团聚情况。 矿样搅拌、浮选时间单位m i n 2 H C 域N a o l 2 抑制剂 2 活化剂 2 捕收剂 浮 选 精矿尾矿 图1 浮选试验流程 F i g ．1 F l o w s h e e to ff l o t a t i o nt e s t 2 结果与讨论 2 ．1不同粒级磁铁矿对赤铁矿浮选的交互影响及 其机理 为了考察磁铁矿对赤铁矿浮选的影响，当p H 在 9 ．1 左右，添加油酸钠1 2 0m g ／L ，进行了不同粒级磁 铁矿及其不同添加量对一1 0 6 4 5p ．m 赤铁矿可浮 性的影响试验，如图2 所示。 由图2 可知，添加磁铁矿会降低赤铁矿回收率， 其中一4 5 1 8p ．m 粒级磁铁矿对赤铁矿浮选影响尤 为突出，其次为一1 8p ．m 粒级磁铁矿，一1 0 6 4 5I J ．m 粒级磁铁矿对赤铁矿浮选影响不大。 图2 不同粒级磁铁矿对赤铁矿浮选的影响 F i g ．2 I n f l u e n c eo fd i f f e r e n tp a r t i c l es i z e m a g n e t i t eo nf l o t a t i o no fh e m a t i t e 一4 5 1 8p , m 粒级和一1 8p e a 粒级磁铁矿添加 量均为5 ％时，油酸钠用量对磁铁矿赤铁矿二元体 系中赤铁矿浮选的影响如表2 所示。结果可知，当 添加一4 5p , m 粒级磁铁矿后，增大油酸钠用量时赤 铁矿回收率大幅度提高，说明一4 5p ．m 粒级磁铁矿 能够降低赤铁矿回收率的主要原因是由消耗大量油 酸钠引起。 一1 0 6 4 5 斗m 粒级赤铁矿、一4 5 1 8I J ．m 粒级 磁铁矿、一1 8p , m 粒级磁铁矿各2 ．Og ，在p H 9 ，加 入油酸钠1 2 0m e , ／L 搅拌5m i n 后，利用紫外分光光 度计分别测试矿物对油酸钠的吸附量结果表明，一 4 5 1 8p , m 粒级磁铁矿、一1 8I z m 粒级磁铁矿对油酸 钠的吸附量分别为1 ．6 0 、1 ．8 0m g ／g ，其吸附量均高 于一1 0 6 4 5I z m 粒级赤铁矿对油酸钠的吸附量 0 ．5 6m g ／g ，说明添加一4 5p , m 粒级磁铁矿能够降低 赤铁矿回收率的原因是由于微细粒级矿物颗粒表面 积大，对油酸钠吸附量较大，消耗了大量捕收剂[ 1 4 1 ， 万方数据 2 0 1 5 年第6 期王东辉等铁矿石浮选过程中壁塑笪塞亘墅堕垦塑堡婴窒箜 因而减少了油酸钠在赤铁矿表面的吸附，从而降低 了赤铁矿的回收率。 表2 油酸钠用■对二元体系中一1 0 6 4 5 岬粒级 赤铁矿浮选的影响 T a b l e2I n f l u e n c eo f8 0 d i u n lo l e a t ed o s a g eo nf l o t a t i o n o f 一1 0 6 4 5 斗mh e m a t i t ei nb i n a r ym i n e r a l s s y s t e m 矿物素。％鬻 矿物矿物粒级 含量，⋯一’．、。I ’ 名称／岬／％、。‘一。 2 ．2 不同粒级磁铁矿对石英浮选的交互影响及其 机理 当p H 为1 1 ．3 左右，添加油酸钠1 6 0m g ／L 、淀粉 6 0m g ／L 和氯化钙1 0 0m g ／L 浮选回收一1 0 6 4 5 p a n 粒级石英时，不同粒级磁铁矿对石英浮选的影响 结果如图3 所示。 图3 不同粒级磁铁矿对石英浮选的影响 F i g ．3 I n f l u e n c eo fd i f f e r e n tp a r t i c l es i z e m a g n e t i t eo nf l o t a t i o no fq u a r t z 结果可知，随着一1 0 64 - 1 8p , r n 粒级磁铁矿含量 的增加，浮选精矿石英回收率稍有降低，但幅度不 大；随着一1 8p ．m 粒级磁铁矿含量的增加，浮选精矿 石英回收率下降幅度较为明显，当一1 8p ．m 粒级磁 铁矿含量由0 ％增加至5 0 ％时，浮选精矿石英回收 率由9 0 ％降低至4 9 ％。说明一1 0 6 1 8p a n 粒级磁 铁矿对石英的浮选影响较小，而一1 8p a n 粒级磁铁 矿对石英的浮选影响较大，能够大幅度降低石英的 浮选回收率。 在p H 1 1 ．3 ，取一1 8 岬粒级磁铁矿添加量为 2 0 ％时，考察了油酸钠和氯化钙用量对二元体系中 石英浮选的影响，结果见表3 。可知，当添加矿物为 一1 8p L m 粒级磁铁矿时，增大油酸钠或氯化钙用量 后，石英回收率仍维持在6 4 ％左右，油酸钠和氯化钙 用量对石英回收率影响不大，说明磁铁矿对石英浮 选的影响与药剂消耗关系不大。 表3 油酸钠用量和氯化钙用量对石英磁铁矿二 元体系中石英浮选的影响 T a b l e3I n f l u e n c eo fs o d i u mo l e a t ea n dC a C l 2d o s a g e o nq u a r t zf l o t a t i o ni nb i n a r ym i n e r a l sw i t h q u a r t za n dm a g n e t i t es y s t e m 矿物 磁铁矿 添加量 ／％ N lJ 髓／ m g ．L ．1 1 石英 回收率 淀粉氯化钙油酸钠 ／％ 一1 0 6 4 5 岬 竺竺 竺 竺 皇塑 粒级石英 6 01 0 01 6 06 4 ．7 8 1 8 皿粒级磁铁矿 2 06 01 0 02 4 06 3 ．8 2 p H 1 1 ．3 左右 6 02 0 02 4 06 5 ．4 0 当一1 8 斗m 粒级磁铁矿添加量为5 0 ％时，将浮 选尾矿进行了扫描电镜分析，结果如图4 所示。 图4 1 0 6 4 5p L m 粒级石英与一1 8 岬 粒级磁铁矿混合矿浮选 尾矿扫描电镜图 F i g ．4 S E Ma n a l y s i sr e s u l t so ff l o t a t i o nr a i l i n g s o fm i x e dm i n e r a l sw i t h - - 1 0 6 4 5p z n q u a r t za n d 一18 斗mm a g n e t i t e 由图4 可知，当添加矿物为一1 8p ．m 粒级磁铁 矿时，浮选尾矿中有大量一1 8p a n 粒级磁铁矿罩盖 在石英粗颗粒表面，同时也有少量团聚存在。因此 可以推测加入一1 8 斗m 粒级磁铁矿能够降低泡沫产 品中石英的浮选回收率，是由于罩盖一方面减少了 C a 2 和油酸钠在石英表面作用的活性位点引，更重 要的是由于石英表面部分被磁铁矿罩盖而部分地具 有磁铁矿的性质，因而加入淀粉后被抑制进入槽内。 万方数据 6 6 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第6 期 由于微细粒级磁铁矿的罩盖，阻断了石英表面吸附 药剂的作用位点，因此，单纯增大油酸钠或氯化钙用 量并不能消除微细粒级磁铁矿对石英浮选产生的不 利影响。这与药剂用量试验结果一致。 为了进一步验证细粒级磁铁矿在石英表面发生 了罩盖，在p H 9 左右，油酸钠1 6 0m g ／L ，一1 8t z m 粒级磁铁矿的添加量为2 0 ％的条件下，探讨了一1 8 耻l 粒级磁铁矿对一1 0 6 4 5p 肌粒级石英浮选的影 响，结果油酸钠对石英几乎没有捕收能力，石英基本 不上浮，浮选回收率仅为2 ．5 ％；当加入2 0 ％的一1 8 岬粒级磁铁矿后，浮选精矿石英的回收率达到了 1 9 ．8 0 ％。因此可以认为微细粒级磁铁矿确实罩盖 在石英表面，石英表面部分地具有磁铁矿的性质而 被油酸钠捕收进入泡沫产品中。 2 ．3 不同粒级石英对赤铁矿浮选的交互影响及其 机理 当p H 9 左右，添加油酸钠1 2 0m g ／L ，浮选回 收一1 0 6 4 5p ．m 粒级赤铁矿时，不同粒级石英对 一1 0 6 4 5 岬粒级赤铁矿浮选的影响结果如图5 所示。 石英含量，％ 图5不同粒级石英对赤铁矿浮选的影响 F i g ．5 I n f l u e n c eo fd i f f e r e n tp a r t i c l es i z eq u a r t z o nf l o t a t i o no fh e m a t i t e 可知，当仅添加油酸钠浮选一1 0 6 4 5 斗m 粒级 赤铁矿时，添加一定量不同粒级石英，浮选精矿赤铁 矿的回收率变化幅度不大；随着一1 0 6 4 5 岬粒级 石英含量的增加，浮选精矿铁品位略有降低，但幅度 ；『l O J , ；随着一4 5p t , m 粒级石英含量的增加，浮选精矿 铁品位有小幅度降低，这主要是因为细粒级石英更 容易进入精矿。总的来说，石英对赤铁矿的浮选影 响较小，与赤铁矿分离较为容易。 2 ．4 不同粒级磁铁矿对赤铁矿和石英混合矿浮选 的交互影响及其机理 当p H 1 1 ．3 左右，添加油酸钠1 6 0m g ／L 、淀粉 6 0m g ／L 和氯化钙1 0 0m g ／L 反浮选回收赤铁矿时， 不同粒级磁铁矿对赤铁矿和石英混合矿浮选的影响 结果如图6 所示。 零 趔 疃 举 话 壤 磁铁矿含量，％ 图6 不同粒级磁铁矿对赤铁矿和 石英混合矿浮选的影响 F i g ．6 I n f l u e n c eo fd i f f e r e n tp a r t i c l es i z e m a g n e t i t eo nf l o t a t i o no fh e m a t i t e a n dq u a r t zm i x e dm i n e r a l s 零 瓣 擎 叵 } 日 № b 婆 结果可知，随着一1 0 6 1 8p ．m 粒级磁铁矿含量 的增加，浮选精矿铁品位略有提高；随着一1 8p j n 粒 级磁铁矿含量的增加，浮选精矿铁品位逐渐降低，精 矿石英回收率逐渐升高。 当p H 1 1 ．2 左右，油酸钠1 6 0m g ／L 、淀粉6 0 m g ／L 和氯化钙1 0 0m g ／L 时，探讨了淀粉和氯化钙 组合药剂对赤铁矿、磁铁矿和石英纯矿物可浮性的 影响，结果如图7 所示。结果可知，添加淀粉和氯化 钙对赤铁矿、磁铁矿均有抑制作用，对石英有活化作 用，不同粒级的纯矿物浮选效果不同。淀粉对一1 0 6 1 8l a i n 粒级磁铁矿有很强的抑制作用，所以在油 酸钠、淀粉和氯化钙共同作用下，理论铁品位较高的 磁铁矿被抑制进入浮选精矿，从而使精矿铁品位 升高。 3结论 1 添加磁铁矿能够降低赤铁矿回收率，一4 5 1 8 岬粒级磁铁矿对赤铁矿浮选影响尤为突出，其 次为一1 8 斗m 粒级磁铁矿。这主要是因为微细粒级 矿物颗粒表面积大，对油酸钠吸附量较大，消耗了大 万方数据 2 0 1 5 年第6 期王东辉等铁矿石浮选过程中矿物的交互影响及机理研究 6 7 量捕收剂，因而减少了油酸钠在赤铁矿表面的吸附， 从而降低了赤铁矿的回收率。 图7 淀粉和氯化钙对纯矿物可浮性的影响 F i g ．7 I n f l u e n c eo fs t a r c ha n dC a C l 2 o nf l o t a t i o no fp u r em i n e r a l s 2 一1 8p , m 粒级磁铁矿能够大幅度降低石英的 浮选回收率。磁铁矿对石英浮选的影响与药剂消耗 关系不大，其原因是一1 8p ．m 细粒级磁铁矿在石英 粗颗粒表面发生了罩盖，一方面减少了C a 2 和油酸 钠在石英表面作用的活性位点，另一方面更重要的 是由于石英表面部分被磁铁矿罩盖，因此具有了磁 铁矿的性质，因而加入淀粉后被抑制进入槽内。 3 加入不同粒级磁铁矿，对赤铁矿和石英混合 矿浮选有不同的影响。一1 0 6 1 8 岬粒级磁铁矿 可使浮选精矿铁品位略有提高，是因为理论铁品位 较高的磁铁矿被抑制进入浮选精矿，从而使精矿铁 品位升高；由于一1 8p , m 粒级磁铁矿在石英粗颗粒 表面发生了罩盖，使石英具有了磁铁矿的性质，而进 入精矿中，导致浮选精矿铁品位降低。 参考文献 [ 1 ] 印万忠，罗溪梅，姚金，等．浮选体系中矿物交互影响的 研究现状[ C ] ．中国采选技术十年回顾与展望．北京冶 金工业出版社，2 0 1 2 7 7 - 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