新型铁矿阴离子捕收剂的溶解特性研究及应用.pdf

第3 5 卷第6 期 2 0 1 5 年1 2 月 矿冶工程 M 叩啪N GA N DM 咂T A L L U R G I C A LE N G D 咂I E R D i G V 0 1 ．3 5 №6 D e c e m b e r2 0 1 5 新型铁矿阴离子捕收剂的溶解特性研究及应用① 陈雯，周瑜林，李文风 长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南长沙4 1 0 0 1 2 摘要对油酸钠 A 0 和新型改性脂肪酸类捕收剂A 6 的粒度和溶解特性进行了研究，结果表明，在常温、低温 1 5 。3 0 ℃ 条件 下，相对于A 0 ，A 6 具有更好的分散性和溶解性，所以更易于与矿物作用。浮选试验结果表明，A 6 对含铁硅酸盐矿物绿泥石的浮选 捕收作用明显优于油酸钠，具有显著的选择性和较好的浮选温度适应性。 关键词捕收剂；含铁硅酸盐；反浮选；低温浮选 中图分类号T D 9 2 3文献标识码Ad o i 1 0 ．3 9 6 9 ／i ．i s s n ．0 2 5 3 6 0 9 9 ．2 0 1 5 ．0 6 ．0 1 0 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 5 0 6 ～0 0 4 2 一0 4 R e s e a r c ho nS o l u b i l i t yP r o p e r t i e so fN e wA I l i o I l i cI r o nO r eC o l l e c t o r a n dC o r r e s p o n d i n gA p p l i c a t i o n C H E NW e n ，Z H O UY u l i n ，UW e n f e n g C 口咿hR e s e n r c 加舭把矿胁几垤n 蒯胁础u 研c o 厶d ，吼口瞪地4 1 0 0 1 2 ，肌加n ，m i 胍 A b s t r a c t I k s e a r c hr e s u l t s0 fp a r t i c l es i z ea n ds o l u b i l i t yp m p e r t i e s0 fs o d i u mo l e a t e A 0 a n dan e w l y ．m o d i f i e df a t t ya c i d c o l l e c t o rA 6s h o wt h a tA 6p o s s e s s e sb e t t e rd i s p e r s i b i l i t ya n ds o l u b i l i t yt h a nA 0a tn o H n a lo rl o wt e m p e r a t u r e s 1 5 ～3 0 ℃ ， a n di ti sm o r e1 i a b l et or e a c t 衍t ht h eI I l i n e r a l s ．T h en o t a t i o nt e s ts h o w st I l a t ，c o m p a r e dw i t hA 0 ，A 6i sm o r ef a v o r a b l ei n t e 珊so fc o l l e c t i n gc h l o r i t e ，a ni r o n - b e 积n gs i l i c a t e o r e ， a I l de x h i b i t sp r o n o u n c e ds e l e c t i v i t y ，b e t t e ra d 印t a b i l i t yt o n o t a t i o nt e m p e r a t u r e ． K e yw o r d s c o l l e c t o r ；i r o n ．b e 耐n gs i l i c a t e ；r e v e l l s en o t a t i o n ；l o w t e m p e r a t u r en o a t a t i o n 脂肪酸类捕收剂是氧化矿物、盐类矿物浮选工业 中重要的阴离子捕收剂o 。但目前工业应用的脂肪 酸类捕收剂大多存在选择性差、常温下分散性和溶解 性不好、需要在高温下进行浮选等缺陷旧J 。国内外很 多研究者致力于对脂肪酸类捕收剂进行修饰，或改变 脂肪酸类捕收剂烃基碳链长度，或改变脂肪酸不饱和 度，来调整脂肪酸类捕收剂的捕收能力和水溶性，或通 过化学改性手段在不饱和脂肪酸分子中引入羟基等极 性基团，提高捕收剂常温下的弥散及选择性旧。J 。本 文结合浮选技术和药剂分子化学的基本原理，在脂肪 酸中引入合适的疏水基团，并对其活性官能团进行强 化和嫁接形成多个亲固基团活性点以增强其捕收能 力，使捕收剂与矿物充分作用“ 。7J ，合成了带有多元双 键及多环的醚酸化合物新型捕收剂A 6 。该药剂结构 特点是合理疏水基团和多个活性基团的优化组合，比 一般药剂具有更强的溶解分散性和更多的活性点。 1 试验 1 ．1 矿样 矿样镜铁矿、绿泥石单矿物及实际铁矿石取自山 西袁家村铁矿山。试验纯矿物制备方法首先选取富 含镜铁矿、绿泥石的矿块，经破碎、筛分，再通过磁选、 重选等方法获得镜铁矿、绿泥石单矿物，最后用蒸馏水 反复清洗矿物表面，并置于干燥箱中6 0 ℃烘干。镜铁 矿铁物相分析结果和绿泥石化学成分分析结果分别列 于表1 和表2 。镜铁矿中酸不溶物含量为1 ．6 3 ％。 实际矿石化学多元素分析结果、铁化学物相分析 结果和主要矿物组成分别见表3 ～5 ，嵌布粒度组成见 表6 。 由表3 ～5 可以看出，实际矿样吼品位为4 5 ．2 l ％， 其中铁矿物主要是赤铁矿和磁铁矿；脉石矿物主要是 石英和绿泥石，二者合计含量为3 7 ．9 ％。 ①收稿日期2 0 1 5 0 6 一1 2 作者简介陈雯 1 9 6 5 一 ，女，四川人，博士，教授级高级工程师，长期从事选矿技术研发工作。 万方数据 第6 期陈雯等新型铁矿阴离子捕收剂的溶解特性研究及应用 表l镜铁矿单矿物铁矿物相分析结果 表2 绿泥石化学成分分析结果 质量分数 ／％ 及电热恒温鼓风干燥箱等。试验所用药剂包括分析纯 N a O H 、盐酸、氯化钙，工业纯玉米淀粉、c a O ，分析纯捕 收剂油酸钠 A O 和本课题组自制的新型捕收剂A 6 。 2 试验结果与讨论 2 ．1 捕收剂在水介质中的粒径测试 捕收剂在水介质中高度分散和完全溶解有利于增 加捕收剂与目的矿物间的作用，使捕收剂分子更易于 与矿物表面作用，从而提高其浮选捕收能力。为考察 A 0 和A 6 在不同浮选温度下的溶解、分散性能，采用 激光粒度分析仪对两种捕收剂在不同温度下的粒径分 布情况进行了测试，结果见表7 。 表3 实际矿物化学多元素分析结果 质量分数 ／％表7 捕收剂在不同温度下的粒径分布结果 表4 实际矿样浮选给矿中铁物相分析结果 表5 实际矿样主要矿物组成 质量分数 ／％ 表6 实际矿样嵌布粒度及铁含量统计结果 1 ．2 试验设备与药剂 所用设备包括x F D 型单槽浮选机、实验室挂槽浮 选机、紫外可见分光光度计、p H 计、旋片式真空过滤机 注D 3 ，2 为表面积平均粒径；D [ 4 ，3 ] 为体积平均粒径。 由表7 可以看出，在试验温度下，不同表示方法均 显示A 6 的粒径小于A 0 的粒径，这说明在各温度下 A 6 比A 0 均具有更好的分散性能。温度从3 0 ℃降到 2 2 ℃时，A 0 的d 0 ．5 增加了7 2 ．8 ％，温度3 0 ℃降到 1 5 ℃时，A 0 的d 0 ．5 增加了1 1 3 ．1 ％；相应的，A 6 的 d 0 ．5 分别增加了1 5 ．4 ％和1 0 1 ．7 ％。由此可以看出， 在2 2 3 0 ℃，随温度降低，A 0 粒径迅速增加，这将会 导致其药剂的有效作用浓度迅速下降；而在此温度区 间，A 6 的粒径仅略有增加，说明在此温度区间内A 6 有效作用浓度会略有降低，但降低程度远远低于A 0 。 2 ．2 捕收剂在水介质中的溶解度测试 浮选过程中一般捕收剂用量增加，即矿浆中捕收 剂浓度增加，会促进浮选泡沫产品产率增加，因此捕收 剂在矿浆中的溶解度是衡量其浮选捕收能力的重要指 标。本文对不同温度下A 0 和A 6 在水介质中的溶解 度进行了测定，结果见表8 。 表8 捕收剂在不同温度下的溶解度 溶解温度 整堡鏖[ g 竺生12 ／℃ A OA 6 万方数据 矿冶工程第3 5 卷 由表8 可以看出，3 0 ℃时，A 6 的溶解度比A 0 的 溶解度大1 7 ．8 4g ／m L ；1 5 ℃时，A 6 的溶解度比A 0 的 溶解度大1 5 ．0 6g ／m L 。A 6 在不同温度下的溶解性能 均优于A 0 。 2 ．3 浮选性能试验 矿浆p H 值及调整剂条件可以改变矿物颗粒表面 所带电荷的大小，调节矿浆分散性，实现矿物颗粒与浮 选药剂的相互作用。捕收剂用量1 0 0m g ／L 时，绿泥石 和镜铁矿浮选性能随p H 值变化曲线见图l 。p H 1 1 ， 抑制剂淀粉 S D 用量1 0 0m g ／L ，捕收剂用量1 0 0m g ／L 时，活化剂C a C l 用量对绿泥石和镜铁矿浮选性能的 影响见图2 。由图l 可以看出，随着p H 值升高，绿泥 石浮选回收率逐渐提高，且在p H 7 ～1 2 的广泛范围 内，A 6 对绿泥石的捕收能力显著强于A 0 ；p H 3 ．5 ～1 0 时，A 0 和A 6 对镜铁矿的浮选性能都很好。由图2 可 以看出，以淀粉为抑制剂，随着活化剂c a C l 用量增 大，绿泥石及镜铁矿浮选回收率都不同程度地提高，当 C a C l 用量达到1 2 0m g ／L 时，A 6 作用下绿泥石回收率 达到6 5 ％，相同条件A 0 作用下绿泥石回收率仅为 4 3 ％。浮选试验结果表明，A 6 对铁矿阴离子反浮选中 的目的矿物绿泥石的浮选性能优于A 0 。 图1p H 值对矿物浮选性能的影响 图2C a C I 用量对矿物浮选性能的影响 2 ．4 浮选应用试验 袁家村铁矿石属细粒．微细粒嵌布铁矿，嵌布粒 度微细的特征决定了该矿石欲获得较高品位精矿必 须细磨，细磨过程中不可避免产生大量细泥；且袁家 村铁矿中含有一定量的绿泥石等含铁硅酸盐矿物，原 矿经弱磁富集一强磁抛尾后，绿泥石等含铁硅酸盐矿物 在粗精矿中进一步富集。含铁硅酸盐矿物因其表面带 有铁矿物一样的铁离子，易先与抑制剂淀粉作用而不 与捕收剂作用，造成选矿难度更大，因此袁家村铁矿是 典型的难选混合型铁矿石。以A 0 和A 6 对其进行浮 选试验，浮选温度3 0 ℃，浮选机转速18 0 0r ／m i m ，结 果见表9 。 表9 袁家村铁矿阴离子反浮选的对比试验结果 由表9 可知，以A 6 对袁家村铁矿进行反浮选时， 铁精矿T F e 品位为6 5 ．4 8 ％，铁回收率为7 1 ．2 3 ％，药剂 用量8 0 0g ／t ；以A 0 为捕收剂时，仅能得到r I F e 品位 6 3 ．7 9 ％和铁回收率6 8 ．9 2 ％的铁精矿，且药剂用量达到 18 0 0g ／t 。在铁精矿产率相近的情况下，以A 6 为捕收 剂时铁精矿品位和铁回收率比A 0 为捕收剂时分别高 出1 ．6 9 和2 ．3 1 个百分点。由此可以看出，对于袁家村 铁矿反浮选，A 6 不仅浮选指标比A 0 有明显优势，且 药剂用量少。 常规铁矿反浮选阴离子捕收剂有一个普遍的缺 陷，即对浮选温度有较高要求，而A 6 对温度有较好的 适应性。为验证A 6 在浮选中对温度的适应性，以袁 家村铁矿矿石为试验对象，以A 6 为捕收剂 浮选机转 速18 0 0r ／m i m 、N a O H 用量9 0 0g ／t 、S D 用量1 1 0 0g ／t 、 C a O 用量2 0 0g ／t 和A 0 为参比药剂 浮选机转速 l8 0 0r ／m i m 、N a 0 H 用量9 0 0g ／t 、S D 用量8 0 0g ／t 、C a O 用量3 0 0g ／t 进行了温度试验，结果见表1 0 。 由表1 0 可以看出，以A 6 作捕收剂时，浮选温度由 3 0 ℃降到1 5 ℃，所得精矿T F e 品位都达到了6 5 ％，铁 回收率变化不大，都达到了7 0 ％以上，A 6 用量仅由8 0 0 g ／t 增加到23 0 0g ／t ；以A O 作捕收剂时，浮选温度由 3 0 ℃降到2 0 ℃时，精矿吼品位由6 3 ．2 1 ％快速下降 到5 4 ．0 0 ％，回收率也由7 0 ．0 l ％快速下降到5 8 ．6 2 ％，而 A 0 用量却由18 0 0g ／t 大幅度增加到68 0 0g ／t 。由此 可以看出，A 6 更适于铁矿阴离子低温反浮选。 万方数据 第6 期 陈雯等新型铁矿阴离子捕收剂的溶解特性研究及应用 4 5 表1 0 捕收剂浮选温度适应性试验结果 3 结语 新型捕收剂A 6 在不同温度条件下都具有良好 的分散性和溶解性，温度由3 0 ℃降低2 2 ℃时，A 6 的 d 0 ．5 仅增加了1 5 ．4 ％，而A 0 的d 0 ．5 增加了7 2 ．8 ％， 3 0 ℃时A 6 的溶解度为2 7 ．8 4g ／m L ，比A 0 的溶解度大 1 7 ．8 4g ／m L ；1 5 ℃时A 6 的溶解度为1 8 ．5 8g ／m L ，比 A O 的溶解度大1 5 ．0 6g ／m L 。浮选试验中A 6 对含铁硅 酸盐矿物绿泥石的浮选回收率达到6 5 ％，而A 0 对绿 泥石的浮选回收率仅为4 3 ％，A 6 的浮选捕收作用显著 强于A 0 。2 0 ℃时对微细粒袁家村铁矿进行反浮选试 验，以A 6 为捕收剂时，铁精矿’肌品位达到了6 5 ．1 1 ％， 铁回收率为7 0 ．4 6 ％，而以A 0 为捕收剂时，铁精矿r I ’F e 品位仅为5 4 ．0 0 ％，铁回收率仅为5 8 ．6 2 ％，相对于A 0 ， A 6 表现出更强的捕收性和选择性，同时具有很好的浮 选温度适应性。 参考文献 张泾生，阙煊兰．矿用药剂[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 8 ． 黄齐茂，潘行，张明，等．高效反浮选捕收剂的合成与应用 [ J ] ．武汉工程大学学报，2 0 1 3 ，3 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种深部主要岩性进行评价，最后基于模 糊数学模型多因素评价，综合评判3 种岩性岩爆倾向 性。针对阿舍勒铜矿岩爆倾向性分析应用，对其他深 井矿山岩爆倾向性分析具有一定的应用性和较强的科 学指导作用。 参考文献 [ 1 ] 李庶林，冯夏庭，王泳嘉，等．深井硬岩岩爆倾向性评价[ J ] ．东北 大学学报 自然科学版 ，2 0 0 1 ，2 2 1 6 0 6 3 ． [ 2 ] 郭然，潘长良，于润沧．有岩爆倾向硬岩矿床采矿理论与技术 [ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 3 ． [ 3 ] H o e kE ，B r o 帅ET ．u n d e r 粤D u n dE x a v a d o ni nR o c k [ M ] ．I ∞n d o n I n s t i t u t eo fM i r I j n g 蚰dM e t a l l u r 盱，1 9 8 0 ． [ 4 ] 张镜剑，傅冰骏．岩爆及其判据和防治[ J ] ．岩石力学与工程学 报，2 0 0 8 ，2 7 1 0 2 0 3 4 2 0 4 2 ． [ 5 ] 彭祝，王元汉，李廷芥．G r i 币t h 理论与岩爆的判别准则[ J ] ．岩 石力学与工程学报，1 9 9 6 ，1 5 增 4 9 卜4 9 5 ． [ 6 ]谭以安．模糊数学综合评判在地下洞室岩爆预测中的应用[ c ] ∥第二 次全国岩石力学与工程学术会议论文集．北京知识出版社，1 9 8 9 ． [ 7 ] 王元汉，李卧东，李启光，等．岩爆预测的模糊数学综合评判方法 [ J ] ．岩石力学与工程学报，1 9 9 8 ，1 7 5 4 9 3 4 9 9 ． [ 8 ] 杨健，武雄．岩爆综合预测评价方法[ J ] ．岩石力学与工程学 报，2 0 0 5 ，2 4 3 4 l l 一4 1 6 ． 1j 1 J 1 J 1 J 1 J 1 2 3 4 5 6 7 r}rl r L r L r l 万方数据