赤铁矿常温浮选的阴离子捕收剂研制与试验.pdf

赤铁矿常温浮选的阴离子捕收剂研制与试验 ① 马艺闻１， 徐冬林２ （１．辽宁科技大学 矿业工程学院， 辽宁 鞍山 １１４０５１； ２．鞍钢集团 鞍千矿业有限责任公司，辽宁 鞍山 １１４０４３） 摘 要 以地沟油酸、Ｈ 酸和促进剂 ＫＤＴ⁃１ 为原料制成了赤铁矿常温浮选阴离子捕收剂 ＫＡ⁃１。 应用捕收剂 ＫＡ⁃１ 处理贫赤铁矿混 磁精矿，在 ２１～２４ ℃，可以获得精矿品位 ６８．６３％、精矿回收率 ９０．２０％的良好结果。 利用废弃资源合成的 ＫＡ⁃１ 捕收剂适于常温浮 选，有利于提高贫赤铁矿资源利用率，有较好的应用前景。 关键词 赤铁矿； 常温浮选； 阴离子捕收剂； 地沟油 中图分类号 ＴＤ９２３文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１４．０６．０１４ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１４）０６－００５３－０３ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｎｉｏｎｉｃ Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ ＫＡ⁃１ ｆｏｒ Ｈｅｍａｔｉｔｅ Ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ａｔ Ｒｏｏｍ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ＭＡ Ｙｉ⁃ｗｅｎ１， ＸＵ Ｄｏｎｇ⁃ｌｉｎ２ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｉａｏｎｉｎｇ， Ａｎｓｈａｎ １１４０５１， Ｌｉａｏｎｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ； ２．Ａｎｑｉａｎ Ｍｉｎｉｎｇ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ａｎｓｈａｎ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ａｎｓｈａｎ １１４０４３， Ｌｉａｏｎｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ ＫＡ⁃１， ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ａｎｉｏｎｉｃ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ ｆｏｒ ｈｅｍａｔｉｔｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ａｔ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｗａｓ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｗｉｔｈ ｏｌｅｉｃ ａｃｉｄ ｉｎ ｓｗｉｌｌ⁃ｃｏｏｋｅｄ ｄｉｒｔｙ ｏｉｌｓ ａｎｄ Ｈ⁃ａｃｉｄ ａｓ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ＫＤＴ⁃１ ａｓ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ． Ｗｉｔｈ ＫＡ⁃１ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｏ ｔｒｅａｔ ａ ｍｉｘｅｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｏｆ ｌｅａｎ ｈｅｍａｔｉｔｅ ａｔ ２１～２４ ℃， ａ ｇｏｏｄ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ ＴＦｅ ｇｒａｄｅ ａｎｄ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ａｔ ６８􀆱 ６３％ ａｎｄ ９０． ２０％， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ， ｗａｓ ａｔｔａｉｎｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ， ＫＡ⁃１， ａ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｗａｓｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｈｅｍａｔｉｔｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ａｔ ｎｏｒｍａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｆａｖｏｒａｂｌｅ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｅａｎ ｈｅｍａｔｉｔｅ ｒｅｓｏｕｒｃｅ， ｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇ ａ ｇｏｏｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｉｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｈｅｍａｔｉｔｅ； ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ａｔ ｎｏｒｍａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ； ａｎｉｏｎｉｃ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ； ｓｗｉｌｌ⁃ｃｏｏｋｅｄ ｄｉｒｔｙ ｏｉｌ 在钢铁原料铁精矿生产过程中，贫赤铁矿浮选过 程的加温是能耗的一个重要方面。 因此，研制新型浮 选药剂，实现贫赤铁矿常温浮选，进一步改善浮选指 标，不仅能降低钢铁生产成本，还可促进节能减排，创 造巨大的经济效益和社会效益，具有重要的理论和现 实意义。 目前贫赤铁矿常温浮选已是我国选矿节能减 排研究的热点。 近年来我国加大了对贫赤铁矿阴离子捕收剂的研 究，获得了许多成果，如 ＲＡ 系列捕收剂、ＭＺ、ＭＨ 药剂、 ＭＧ 药剂等捕收剂的研发与运用。 贫赤铁矿常温浮选 研究也取得了一定进展，但是精矿品位、药剂成本等指 标不太理想，因此在实际选矿生产过程中应用很少。 以地沟油为原料研制新型浮选药剂的研究也有报 道。 北京科技大学王化军等人研发以“地沟油”制备 选矿捕收剂，取得精矿品位为 ６７．２％的试验指标［１］。 但使用该药剂浮选必须在高温下进行，未能实现常温 浮选，限制了该捕收剂的推广与应用。 地沟油对人类的饮食健康造成巨大的危害［２］。 如能以地沟油为原料，研制新型浮选药剂，实现贫赤铁 矿常温浮选，改善浮选指标，把严重危害人类身体健康 的地沟油变废为宝，减少食品安全威胁，意义重大。 １ 贫赤铁矿常温阴离子捕收剂 ＫＡ⁃１ 的 研制 １．１ 捕收剂 ＫＡ⁃１ 药剂的原料及配比 捕收剂 ＫＡ⁃１ 的原料为地沟油酸、Ｈ 酸及促进剂 ＫＤＴ⁃１，其配比为 ５０．０ ∶３３．３ ∶１６．７，使用时皂化成浓度 为 ２．４％的溶液。 １．２ 捕收剂 ＫＡ⁃１ 药剂的制备方法 捕收剂制备方法如图 １ 表示。 ①收稿日期 ２０１４－０６－１６ 作者简介 马艺闻（１９８５－），女，辽宁鞍山人，博士研究生，从事矿物加工及应用化学技术研究工作。 第 ３４ 卷第 ６ 期 ２０１４ 年 １２ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３４ №６ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１４ 六元醇＋不饱和酸合成→ 酯 ＫＤ 酯 ＫＤ＋环氧乙烷合成→ 促进剂 促进剂＋脂肪酸＋中性油（饱和） 合成 → 捕收剂 ＫＡ⁃１ 图 １ 捕收剂 ＫＡ⁃１ 药剂的主要技术参数 １．３ 捕收剂 ＫＡ⁃１ 药剂的主要技术参数 酸值 １４０～１６０，碘值 ４０～５０，皂化值 １５０～１７０，凝 固点 ５～１５ ℃，有效成分不低于 ９５％。 外观形态为浅 棕褐色有一定粘度的液体。 １．４ 捕收剂 ＫＡ⁃１ 药剂的特点 １） 原料来源广泛。 促进剂的合成可在常规精细 化工厂内完成，工业酸 Ｈ 为炼油副产品，国内有多家 具有国家资质的正规地沟油酸厂家。 ２） 生产简单方便。 无论是实验室配制还是工业 加工均很简单方便。 ３） 成本较低。 捕收剂主要原料地沟油价格低廉， 生产工艺简单，保证了捕收剂具有较低的成本。 ４） 无毒、无味、无污染。 促进剂类似于洗洁精和 洗发水的主要成分，对人体和环境无害。 ５） 可常温使用。 ＫＡ⁃１ 捕收剂可在室温下保存， １０～４０ ℃都可使用。 ２ 浮选试验过程与指标 ２．１ 开路浮选试验 对铁品位 ４８．２４ ％、－０．０７４ ｍｍ 粒级含量 ８２％的 贫赤铁矿混磁精（浮选给矿），在 ２１～２４ ℃条件下，经 试验确定，浮选药剂量为氢氧化钠 １ ２２０ ｇ／ ｔ，玉米淀 粉 ８７５ ｇ／ ｔ，石灰 ６２５ ｇ／ ｔ，ＫＡ⁃１ 捕收剂粗选 ３６０ ｇ／ ｔ，精 选 １２０ ｇ／ ｔ，试验指标为精矿品位为 ６８．８６％，回收率 为 ８４．４５％。 对于生产中应用的 ＲＡ⁃７１５ 捕收剂来说，最佳温 度为 ３９～４２ ℃。 在此温度条件下，浮选药剂量为氢 氧化钠 １ ４２０ ｇ／ ｔ，玉米淀粉８７５ ｇ／ ｔ，石灰 ６２５ ｇ／ ｔ，粗选 捕收剂 ３９６ ｇ／ ｔ，精选捕收剂为 １４４ ｇ／ ｔ，试验指标为精 矿品位为 ６８．２６％，回收率为 ８３．５０％。 温度降至 ２１～ ２４ ℃，泡沫基本不带矿，无法使用。 ２．２ ＫＡ⁃１ 药剂在 ２１～２４ ℃条件下闭路浮选指标 在 ２１～２４ ℃条件下，按照上述最佳药剂制度进行 了闭路试验，结果如图 ２ 所示。 闭路试验可获得精矿 品位 ６８．６３％、精矿回收率 ９０．２０％的良好指标。 ＲＡ⁃７１５ 捕收剂在３９～４２ ℃温度条件下的闭路试验 结果如图 ３ 所示。 闭路试验可获得精矿品位 ６８􀆱 １０％、 精矿回收率 ８８．８９％的指标。 图 ２ ＫＡ⁃１ 闭路试验数据质量流程 图 ３ ＲＡ⁃７１５ 闭路试验数质量流程 ＫＡ⁃１ 与 ＲＡ⁃７１５ 药剂用量及闭路浮选试验指标对 比见表 １。 由表 １ 可知，捕收剂 ＫＡ⁃１ 与 ＲＡ－７１５ 相 比，温度降低 １８ ℃，精矿产率提高 ０．４３ 个百分点，精 矿品位提高 ０．５３ 个百分点，回收率提高 １．３１ 个百分点， 氢氧化钠单耗降低 １４．０８％，捕收剂单耗降低 １１．１％。 表 １ ＫＡ⁃１ 与 ＲＡ⁃７１５ 闭路浮选指标对比 药剂 种类 温度 ／ ℃ 药剂用量／ （ｇｔ －１ ）精矿指标／ ％ 氢氧化钠 石灰 玉米淀粉 捕收剂 产率品位 回收率 ＫＡ⁃１２１～２４１２２０６２５８７５４８０６３．４０ ６８．６３９０．２０ ＲＡ⁃７１５ ３９～４２１４２０６２５８７５５４０６２．９７ ６８．１０８８．８９ ２．３ ＫＡ⁃１ 药剂不同温度浮选效果的比较 试验过程中 ＫＡ⁃１ 药剂的浮选温度一直采用 ２１～ ４５矿 冶 工 程第 ３４ 卷 ２４ ℃。 考虑到夏天气温会明显高于此温度，故进行了 ３１～３４ ℃的闭路浮选试验，加药量不变，指标对比如 表 ２ 所示。 表 ２ ＫＡ⁃１ 药剂在不同温度下的浮选指标对比 温度／ ℃产品名称产率／ ％品位／ ％回收率／ ％ 精矿６３．４０６８．６３９０．２０ ２１～２４尾矿３６．６０１２．９２９．８０ 原矿１００．００４８．２４１００．００ 精矿６３．３３６８．７５９０．２６ ３１～３４尾矿３６．６７１２．８１９．７４ 原矿１００．００４８．２４１００．００ 由表 ２ 可知，ＫＡ⁃１ 药剂在 ２１～２４ ℃和 ３１～３４ ℃ 的闭路试验指标基本相当，指标均比较理想，说明该药 剂也完全能够满足夏季生产要求。 ２１～３４ ℃为 ＫＡ⁃１ 药剂较适宜的温度。 从浮选理论上解释，捕收剂一般在高温时的临界 角束浓度要大于在低温时的临界角束浓度，高温浮选 比低温浮选节省药剂。 通过合理药剂制度的调整， ＫＡ⁃１ 应该能在较高温度条件下取得比较理想的分选 指标。 试验中还考察了更低温度下的浮选状况，当温度 降低到 １６～１８ ℃时，泡沫带矿能力较差，精矿品位仅 有 ６１％～６２％，分选效果很差，无法应用。 ３ 技术经济分析 ３．１ 技术分析 首次采用地沟油酸、Ｈ 酸和促进剂 ＫＤＴ⁃１ 配制阴 离子捕收剂 ＫＡ⁃１，实现了贫赤铁矿常温浮选，并取得 了比较理想的技术指标，补充了贫赤铁矿常温浮选技 术方面的研究不足，为本领域的研究提供了有用的理 论方向和实践支持。 ３．２ 经济效益分析 贫赤铁矿实现常温浮选，冬季为主要加温季节，春 秋两季稍加温，夏季则完全不需加温，矿浆温度保持在 ２１～２４ ℃即可，用于矿浆加温用煤可节约 ６０％，捕收 剂保温用煤可全部节省。 ＫＡ⁃１ 捕收剂主要原料地沟油价格低廉，生产工艺 简单，保证了捕收剂具有较低的成本 ３．３ 环境效益和社会效益 使用以地沟油为主要原料的 ＫＡ⁃１ 捕收剂可提高 贫赤铁矿资源利用率、促进节能减排，另一方面还可以 把严重危害人民身体健康的地沟油变废为宝，减少食 品安全威胁和环境污染，环境效益和社会效益显著。 ４ 结 论 １） 以地沟油酸、Ｈ 酸和促进剂 ＫＤＴ⁃１ 为原料制成 的阴离子捕收剂 ＫＡ⁃１，具有原料来源广泛、生产简单 方便、成本较低、无毒无味无污染、可常温使用等特点， 是常温浮选贫赤铁矿的比较理想捕收剂。 ２） 应用捕收剂 ＫＡ⁃１ 处理贫赤铁矿混磁精，取得 了如下试验指标浮选温度 ２１ ～ ２４ ℃，精矿品位 ６８􀆱 ６３％，精矿回收率 ９０．２０％；药剂单耗为氢氧化钠 １ ２２０ ｇ／ ｔ，玉米淀粉 ８７５ ｇ／ ｔ，石灰 ６２５ ｇ／ ｔ，捕收剂为 ４８０ ｇ／ ｔ。 与捕收剂 ＲＡ⁃７１５ 相比，温度降低 １８ ℃，精 矿产率提高 ０􀆱 ４３ 个百分点，精矿品位提高 ０．５３ 个百 分点，回收率提高 １．３１ 个百分点，氢氧化钠单耗降低 １４􀆱 ０８％，捕收剂单耗降低 １１．１％。 ３） 使用以地沟油酸为主要原料的 ＫＡ⁃１ 捕收剂可 提高贫赤铁矿资源利用率、促进节能减排，另一方面还 可把严重危害着人民身体健康的地沟油变废为宝，减少 食品安全威胁和环境污染，环境效益和社会效益显著。 ４） 补充了贫赤铁矿常温浮选技术方面的研究不 足，为本领域的研究提供有用的理论方向和实践支持。 参考文献 ［１］ 王化军． 北京科技大学用地沟油生产选矿剂［Ｊ］． 化学与生物工 程，２０１０（５） １７－２３． ［２］ 万建辉． 华中农大专家称不达标的都是地沟油［Ｎ］． 长江日报， ２０１１－０９－２０． ５５第 ６ 期马艺闻等 赤铁矿常温浮选的阴离子捕收剂研制与试验