不同淀粉对赤铁矿抑制机理及工艺研究.pdf

分类号 U DC 密级 编号 十I 初大挚 C E N T R A LS o U T HU N I V E R S I T Y 硕士学位论文 论文题目丕凰淀粉对赤钵矿抑僦机墨碾王芏．研庭⋯． 学科、专业⋯⋯⋯⋯⋯⋯矿拢加王王程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 研究生姓名⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯刘羞华⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 导师姓名及 专些搀本职象⋯⋯⋯胡垂釜一熬攮⋯⋯别∑一伟一耋攮⋯⋯⋯⋯ 分类号U D C硕士学位论文㈣Y 2 ㈣19 洲6 ㈣83 ㈣7 I密级二不同淀粉对赤铁矿抑制机理及工艺研究R e s e a r c ho nm e c h a n i s ma n dt e c h n o l o g yo fd i f f e r e n ts t a r c h e sa sh e m a t i t ed e p r e s s a n t作者姓名学科专业学院 系、所 指导教师刘若华矿物加工工程资源加工与生物工程学院胡岳华教授孙伟教授论文答辩日期兰型 型答辩委员会主中南大学2 0 1 2 年5 月 原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名堇 篷堡日期兰 年期兰日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。 硕士学位论文摘要摘要难选赤铁矿的浮选工艺主要有正浮选和反浮选。阴离子反浮选的捕收剂主要是脂肪酸类，抑制剂大多是含羟基的有机化合物，淀粉是当中典型代表，寻求一种高效、经济、环保的铁矿抑制剂一直是当今反浮选研究的重要课题。本文以赤铁矿、石英的纯矿物为研究对象，主要考查了几种药剂尤其抑制剂对单矿物反浮选试验的影响，采用Z e t a 电位测试、吸附量测定等方法分析反浮选的作用机理，用M S 软件对晶体表面性质进行计算与优化，对抑制剂与矿物晶体表面作用进行动力学模拟，并对结果进行简单计算分析。并将研究结果应用到难选鲕状赤铁矿的实际矿石分选当中。主要得出如下结论 1 单矿物试验中在赤铁矿溶液p H l l 左右时，H Y 对赤铁矿的捕收性能比油酸钠强，可达8 0 ％以上；随着活化剂用量增加，石英回收率随之明显增加，但对赤铁矿的回收率影响较小；四种抑制剂对铁的抑制能力大小是苛化玉米淀粉 苛化磷酸酯淀粉 苛化羧甲基淀粉 普通淀粉，但都对脉石矿物石英抑制效果不明显，石英基本处于悬浮状态，这将对铁矿石反浮选脱硅试验非常有利。 2 Z e t a 电位研究表明在p H 1 0 ～1 2 ．5 之间，普通淀粉和苛化玉米淀粉具有最佳的选择性抑制能力，且苛化玉米淀粉比普通淀粉对赤铁矿的抑制效果要好，但对石英的抑制效果都不明显，正因为淀粉对两种矿物抑制效果的差异将有利于反浮选实验。 3 吸附量研究表明当p H 1 0 ．0 时，苛化玉米淀粉在赤铁矿和石英表面均发生吸附，更容易在赤铁矿表面进行吸附，而对石英的吸附效果相对要差。 4 抑制剂在矿物表面动力学模拟表明改性玉米淀粉在赤铁矿表面模拟吸附更容易，在赤铁矿和石英的初态与终态的氢键吸附作用差异比较明显，这也是改性玉米淀粉能在反浮选试验中对铁产生抑制作用的主要原因，此结果与反浮选试验相吻合。 5 实际矿石试验研究所用的矿石属于含磷较高的酸性难选鲕状赤铁矿，主要呈赤铁矿形式产出，脉石矿物主要为石英。试验采用阶段磨矿，先磨矿3 m i n ，然后自由沉降3 0 m i n ，抽出悬浮液直接作为精矿使用，剩余的矿浆继续磨矿5 m i n进行反浮选试验。最佳条件为苛化玉米淀粉用量6 0 0 9 ／t ，活化剂C a O 用量] o o o e d t ，H Y 阴离子捕收剂6 0 0 9 ／t 时浮选效果较好，且苛化玉米淀粉对铁的抑制效果都比其他几种淀粉效果好，闭路浮选试验流程可获得铁精矿5 6 ％以上品位，精矿中磷品位0 ．2 7 ％，尾矿品位3 6 ．5 2 ％，结果虽离工业技术指标还有一定差距，有待进一步完善、优化和提高，但对以后此类难选赤铁矿的反浮选试验具有一定 硕士学位论文摘要的指导意义。本论文得到“中南大学前沿研究计划项目”资助 2 0 1 0 Q Z Z D 0 0 2 。关键词难选赤铁矿，石英，反浮选，抑制剂，改性淀粉I I 硕士学位论文A B S T R A C TA BS T R A C TT h ef l o t a t i o no fr e f r a c t o r yh e m a t i t eh a st w om e t h o d s ，f l o t a t i o na n dr e v e r s e ．f l o t a t i o nw h i c hu s e ss o a p s o d i u mo l e a t e a sa n i o n i cc o l l e c t o r ．D e p r e s s o r sm o s t l ya r eo r g a n i cc o m p o u n dw h i c hh a sh y d r o x yg r o p e ，S t a r c hi sat y p i c a lr e p r e s e n t a t i v e ．F i n d i n ga ne f f e c t i v e ，e c o n o m ya n de n v i r o n m e n t a ld e p r e s s o ro ff e r r i co x i d ei nr e v e r s ef l o t a t i o ni Sa ni m p o r t a n tt a s k ．H e m a t i t ea n dp u r eq u a r t zm i n e r a la r et h er e s e a r c ho b je c t si nt h i sd i s s e r t a t i o n ，i n f l u e n c e so fs e v e r a lr e a g e n t s ，e s p e c i a l l yd e p r e s s a n t so nr e v e r s e ．f l o t a t i o no fs i n g l em i n e r a lh a v eb e e ni n v e s t i g a t e d ．T h em e c h a n i s mo fr e v e r s e ．f l o t a t i o nw a sa n a l y z e dt h r o u g hZ e t a - - p o t e n t i a le x p e r i m e n t ．a d s o r b a l i c ed e t e c t i o na n do t h e rm e t h o d s ．C r y s t a ls u r f a c ep r o p e r t i e sw e r ec a l c u l a t e da n do p t i m i z e dt h r o u g hM Ss o f t w a r e ，a n dw ec o n d u c td y n a m i c ss i m u l a t i o nb e t w e e nd e p r e s s a n ta n dm i n e r a lc r y s t a ls u r f a c et ok n o wt h ea c t i o ne f f e c t ．a n da l lt h er e s u l t ss i m p l yc a l c u l a t e d ．T h er e s u l t sw e r ea p p l i e dt oa c t u a lm i n e r a ls e p a r a t i o no fr e f r a c t o r yo o l i t i ch e m a t i t e ．M a i nc o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w s 1 S i n g l em i n e r a lt e s t s t h ec o l l e c t i n ga b i l i t yo fH Yi sb e t t e rt h a ns o d i u mo l e a t e ，t h er e c o v e r yr e a c h e sm o r et h a n8 0 ％w h e np H l1 t h er e c o v e r yr a t eo fq u a r t zi n c r e a s e ss i g n i f i c a n t l yw i t ht h ei n c r e a s i n gd o s a g eo fa c t i v a t o r , b u ti n f l u e n c e1 i t t l eo nh e m a t i t e ；t h eo r d e ro fd e p r e s s i o nt oi r o ns h o w s c a u s t i c i z i n gc o r ns t a r c h c a u s t i c i z i n gp h o s p h a t es t a r c h c a u s t i c i z i n gc a r b o x y m e t h y ls t a r c h o r d i n a r ys t a r c h ，b u td e p r e s s i o ne f f e c tt og a n g u em i n e r a li sn o to b v i o u s ，q u a r t zi si nt h es t a t eo fs u s p e n s i o nw h i c hw i l lb eg o o df o rr e v e r s e ．f l o t a t i o na n dd e s i l i c o n i z a t i o no fi r o no r e ． 2 Z e t a - p o t e n t i a le x p e r i m e n ti n d i c a t e st h a to r d i n a r ys t a r c ha n dc a u s t i c i z i n gc o r ns t a r c hh a v et h eb e s ts e l e c t i v ed e p r e s s i o na b i l i t yw h e np H lO ～12 ．5 ．T h ee f f e c to fc a u s t i c i z i n gc o r ns t a r c ht oh e m a t i t ei sb e t t e rt h a no r d i n a r ys t a r c h ．b u ti td o n ’tw o r ko nq u a r t zw h i c hi n d i c a t e st h ed i f f e r e n c es t a r c ho nt w ok i n d so fm i n e r a lw i l lb eb e n e f i tt ot h er e v e r s e ．f l o t a t i o nt e s t s ． 3 T h ea d s o r b a n t er e s u l t si n d i c a t et h a tc a u s t i c i z i n gc o r ns t a r c ha d s o r bo nt h es u r f a c e so fh e m a t i t ea n dq u a r t zw h e np H l0 ．0 ，b u tt h eI I I 硕士学位论文A B S T R A C Ta d s o r p t i o no nh e m a t i t ei sm o r ee a s i l y , t h ea d s o r p t i o ne f f e c to fq u a r t zi sr e l a t i v e l yp o o r ．f 4 、 D y n a m i c ss i m u l a t i o no fd e p r e s s a n to nt h em i n e r a ls u r f a c es h o w st h a ta d s o r p t i o no fm o d i f i e dc o r ns t a r c ho nh e m a t i t ei Sm o r ee a s i l y , t h eo r i g i n a la n df i n a lh y d r o g e nb o n da d s o r p t i o n sa r eo b v i o u s l yd i f f e r e n tb e t w e e nh e m a t i t ea n dq u a r t zw h i c hm a i n l yr e s u l t st h ei n h i b i t i o ne f f e c to fm o d i f i e dc o r ns t a r c ht oi r o ni nt h er e v e r s e - f l o t a t i o nt e s t s ．T h i sr e s u l ti si d e n t i c a lw i t ht h er e v e r s e ．f l o t a t i o nt e s t s ． 5 ’ A c t u a lo r et e s t si n d i c a t et h a ta l lt h eo r eu s e db e l o n gt oa c i dr e f r a c t o r yo o l i t i ch e m a t i t ew h i c hc o n s i s th i g hq u a l i t yo fp h o s p h o r u s ，t h em a i no r eo u t p u t sh e m a t i t ea n dt h eg a n g u em i n e r a lI Sm a i n l yq u a r t z ．1n e一一●■●r 1 1t e s t s ’a d o p ts t a g eg r i n d i n g ，3m i no fg r i n d i n gf o l l o w e db y30m i nf r e es e t t l i n g ，t h es u s p e n s i o ni Su s e da sc o n c e n t r a t ea n dt h es p a r ep u l pc o n t i n u e st og r i n d i n g5m i nf o rr e v e r s e ．f l o t a t i o n ．T h eo p t i m u mc o n d i t i o ni sa sf o l l o w s 6 0 0 9 ／td o s a g eo fc a u s t i c i z i n gc o ms t a r c h ，a c t i v a t o rC a Od o s a g ei s10 0 0 叭，H Yd o s a g ei s6 0 0 叭．啪a t ’Sm o r e ，c a u s t i c i z i n gc o r ns t a r c hh a st h eb e s ti n h i b i t i o ne f f e c tt oi r o na m o n gt h e s ek i n d so fs t a r c h ．T h ei r o nc o n c e n t r a t em o r et h a n5 6p e r c e n t ，t h ec o n c e n t r a t ew i t hO ．2 7p e r c e n tp h o s p h o r u sa n d3 6 ．5 3p e r c e n to ft a i l i n gg r a d eC a no b t a i nf r o mc l o s e d ．c i r c u i tt e s tp r o c e s sw h o s er e s u l t sh a v ec e r t a i nd i s p a r i t i e sf r o m‘l d u s t r i a ‘t e c h n o l o g yi n d e x ．F u r t h e rp e r l e c t i o n ．a t i m i z a t “a n d i n d u s t r i a lt e c h n o l o g yl n d e xp e r t e c t l o no p t l m l z a u o n‘，i m p r o v e m e n ta r en e e d e d ．B u tt h e s er e s u l t sh a v eac e r t a i ni n s t r u c t i o nt or e v e r s e ．f l o t a t i o no ft h i sk i n do fr e f r a c t o r yh e m a t i t e ．T h ed i s s e r t a t i o nw a ss u p p o r t e db y ‘‘F r o n t i e rR e s e a r c hP r o je c to fC e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y ” 2 010 Q Z Z D 0 0 2 ．K E YW O R D Sr e f r a c t o r yh e m a t i t e ，q u a r t z ，r e v e r s e - f l o t a t i o n ，d e p r e s s a n t ，m o d i f i e ds t a r c hI V 硕士学位论文目录目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．IA B S T R A C T ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．I I I第一章文献综述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11 ．1 世界铁矿资源概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11 ．2 我国赤铁矿资源概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．31 ．3 难选赤铁矿反浮选的技术难点及现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．51 ．3 ．1 难选赤铁矿反浮选的技术难点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．51 ．3 ．2 难选赤铁矿反浮选的研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．51 ．4 有机抑制剂的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．71 ．4 ．1 有机抑制剂的作用机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．71 ．4 ．2 有机抑制剂的发展趋势⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．71 ．5 淀粉及改性淀粉⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．81 ．5 ．1 淀粉⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．81 ．5 ．2 改性淀粉⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．91 ．5 ．3 淀粉在选矿中的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 11 ．6 本论文的工作思路和内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2第二章矿样、试剂、仪器及研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。1 32 ．1 矿样的采集⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯132 ．1 ．1 实际矿石的制备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 32 ．1 ．2 纯矿物的制备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 42 ．2 苛化淀粉的制备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 42 ．3 试验药剂及设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 42 ．3 ．1 试验药剂⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 42 ．3 ．2 试验所用仪器设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 52 ．4 试验方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯162 ．4 ．1 纯矿物浮选试验研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 62 ．4 ．2 动电位测定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 62 ．4 ．3 吸附量测定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 6第三章抑制剂对赤铁矿和石英浮选行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．193 ．1 赤铁矿的可浮性试验研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 93 ．1 ．1p H 调整剂对赤铁矿浮选行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 9 硕士学位论文目录3 ．1 ．2 捕收剂对赤铁矿浮选行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 03 ．1 ．3 抑制剂对赤铁矿浮选行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 13 ．2 石英的可浮性试验研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 23 ．2 ．1 抑制剂对石英浮选行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 23 ．2 ．2 活化剂对石英浮选行为的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 33 ．3 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 5第四章抑制剂对难选赤铁矿浮选实践的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 64 ．1 工艺矿物学的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 64 ．1 ．1 矿石化学成分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 64 ．1 ．2 矿石组成及相对含量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 74 ．1 ．3 矿石主要产出形式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 84 ．2 矿石原则流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 94 ．3 磨矿细度对赤铁矿浮选性能的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 04 ．4 沉降时间对赤铁矿浮选性能的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 24 ．5 不同抑制剂对赤铁矿浮选性能的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 34 ．5 ．1 三种普通淀粉对赤铁矿浮选性能影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 34 ．5 ．2 三种苛化淀粉对赤铁矿浮选性能影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 44 ．5 ．3 三种苛化淀粉对精矿中磷指标的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 64 ．6 活化剂对赤铁矿浮选性能的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 74 ．7 不同捕收剂对赤铁矿浮选性能的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 74 ．8 赤铁矿实验室小型闭路试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 94 ．9 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1第五章赤铁矿物与抑制剂界面作用机理研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 25 ．1 抑制剂对矿物表面Z E T A 电位的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 25 ．1 ．1 普通淀粉和苛化玉米淀粉对赤铁矿表面Z e t a 的影响⋯⋯⋯⋯．．4 25 ．1 ．2 普通淀粉和苛化玉米淀粉对石英表面Z e t a 的影响⋯⋯⋯⋯⋯．．4 45 ．2 抑制剂在矿物表面吸附行为分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 45 ．3 矿物和抑制剂的晶体建模与优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 55 ．3 ．1 赤铁矿的晶体建模与优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 55 ．3 ．2 石英的晶体建模与优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 75 ．3 ．3 改性玉米淀粉的晶体建模与优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 95 ．4 抑制剂在赤铁矿物表面的分子动力学模拟⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 05 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 3第六章结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 4 硕士学位论文目录参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 5致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 1攻读硕士期间主要的研究成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 2 硕士学位论文第一章文献综述第一章文献综述随着世界钢铁工业的迅速发展，各行各业对其需求的日益增大，致使地球上富铁矿逐渐枯竭，贫矿入选的比例逐年增加【l 】，且铁是世界上发现最早、用量最多、利用最广的一种金属，其消耗量约占金属总消耗量的9 5 ％左右。而铁在地球上分布非常广泛，平均含量约5 ．1 ％，仅次于氧、硅、铝三种元素。目前已经发现的铁矿物和含铁矿物大约有3 0 0 余种，其中我们常见的有1 7 0 多种，但在当前技术和条件下具有工业利用价值的主要是赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、磁赤铁矿、磁铁矿和钦铁矿等【2 】。反浮选是提高贫细赤铁矿选矿指标的有效方法之一，具有分选效率高、易于获得高质量的铁精矿等特点，但矿泥对反浮选的影响较大而导致反浮选试验难以进行【3 】。因此对该类贫细赤铁矿的开发利用研究，对我国钢铁工业的发展具有重要的意义，本文主要针对不同淀粉对赤铁矿反浮选的抑制机理及工艺进行研究与探索。1 ．1 世界铁矿资源概况铁矿资源是通过成百上千年，甚至成千上万年的沉积、火山、变质等成矿作用而形成。世界上的铁矿资源十分丰富，分布也极为广泛，在1 0 0 多个国家地区中矿石工业总储量过3 4 0 0 亿t ，资源总储量超过8 0 0 0 亿t ，含铁量超过2 3 0 0 1 0 8 t 【4 J ，按照目前世界铁矿石产量计算，即使对铁矿石的需求日益增加，但目前已探明的铁矿资源储量足以保证1 0 0 年以上我们的使用。世界上的铁矿资源虽然很丰富，但因世界各地地理条件等因素的差异使其铁矿资源呈现分布极不均匀、质量差别极为明显等特征。当前已经发现的矿床主要分布在南美东岸、非洲西岸、北美、澳大利亚、俄罗斯中部、印度及中南部地区、中国的长江流域、东北与西北地区等地。另外，中欧地区的法国和德国、北欧地区的瑞典等有相当规模的储量。且世界铁矿资源已经探明的9 0 ％以上储量主要分布在世界1 1 个国家和地区，它们主要是俄罗斯、乌克兰、哈萨克斯坦、巴西、中国、加拿大、澳大利亚、美国、法国、印度和瑞典等，2 0 0 8 年世界主要国家铁矿储量和基础储量分布情况如表1 ．1 所示。从矿石的质量上可看出，南半球的富铁矿较多，而北半球的富铁矿较少。而巴西、南非与澳大利亚都在南半球，其铁矿石的品位高，质量较好。据世界探测的铁矿平均品位在4 4 ％左右，而巴西矿的含铁品位为5 3 ％- - - 5 7 ％，成品矿粉矿的含铁6 5 ％- 6 6 ％，块矿含铁6 4 ％～6 7 ％；澳大利亚的富赤铁矿全铁为5 6 ％ 6 3 ％，成品粉矿的含铁品位一般为6 2 ％，块矿的含铁 硕士学位论文第一章文献综述一般能达至r J 6 4 ％左右【5 1 。表卜12 0 0 8 年主要国家铁矿的储量与基础的储量 亿t T a b l e1 ．1I r o no r er e s e r v e sa n df o u n d a t i o nr e s e r v e so fm a j o rc o u n t r i e sa r o u n dt h ew o r l di n2 0 0 8 h u n d r e dm i l l i o nt 注基础储量主要指能满足现行采矿与生产实践对品位、质量、深度、厚度等物理和化学指标要求，并从中估算出储量的原地探明资源等。从矿床成因角度来划分，铁矿床的主要类型可分为B I F 铁矿、风华壳型矿床、矽卡岩型、岩浆型、火山岩型、沉积型等。B I F 铁矿储量很大，但品位相对较低，经过二次富集 风化淋滤 后能形成富的铁矿床，是世界上最重要的铁矿类型，很多巨型矿床都属于此类型，包括澳大利亚的哈默斯利、加拿大的魁北克．拉布拉多地区、巴西的铁四角和卡拉斯加、委内瑞拉的A r i n o c o 河南面富集矿区、中国辽宁鞍山．本溪等地，单个矿集区矿石储量常达数百亿t ，多半有二次富集的巨型富铁矿。同时根据B I F 铁矿床的形成条件与成因可将其细分为阿尔戈马型和苏必利尔湖型两个亚类。风化壳型矿床，国外也称二次富集矿床，常与世界大型2 硕士学位论文第一章文献综述B I F 铁矿带密切伴生，产于大型铁矿盆地中，以苏必利尔湖型的二次富化矿床品位最高，规模最大，其次为阿尔戈马型，其他类型相对不重要，所以与B I F 并作一起讨论。岩浆型矿床根据其伴生岩浆岩的不同可分为钒钛磁铁矿床 中国攀枝花、俄罗斯南乌拉尔 和磷灰石磁铁矿床 瑞典基鲁纳、俄罗斯阿弗里坎达、中国甘肃黑鹰山 等亚类。矽卡岩型和火山岩型规模相对较小，但是富矿较多，代表矿床为中国大冶和邯郸邢台等地区，俄罗斯乌拉尔和哈萨克斯坦图尔盖矿集区内部分铁矿成因为矽卡岩型。沉积型铁矿品位较低，多为难冶选矿石，以法国洛铁矿为代表，国内对应类型为宁乡式铁矿【6 。10 1 。查阅相关文献可知国外铁矿资源呈现的主要特点是稳定矿床、富矿多，生产规模大，持续生产能力强，且绝大多数铁矿资源被几家大型矿业集团集中操控便于管理和经营【1 1 ．1 2 】。1 ．2 我国赤铁矿资源概况我国铁矿资源相对比较丰富，总量居世界第三位，已查明的资源储量仅次于巴西、澳大利亚、乌克兰、俄罗斯，位于世界第五位。截止2 0 0 8 年底，我国已查明的铁矿石资源储量为6 2 3 ．7 8 亿t ，已探明的铁矿储量主要集中在鞍山一本溪、西昌一滇中、五台一吕梁、冀东一密云、长江中下游、鄂西一湘西北、包头白云鄂博、霍邱和邯郸一邢台等1 0 个地区【l3 ’1 4 】，我国各种类型矿石的累计探明、保有的储量、采出量和资源的利用率情况如表1 ．2 ，从表可以看出我国铁矿石中赤铁矿所占的比例最大，资源利用率却不是很高。铁矿资源的主要特点是分布广泛，相对集中；类型齐全，特色突出；品位偏低，多数矿石易选；组分复杂，综合利用价值大；矿区数量多，大型矿区资源储量居主导地位等【l5 。。表1 - 2 我国各类铁矿储量情况n l b l e1 ．2R e s e r v e ss i t u a t i o no fa l lk i n d so fi r o no r ei nC h i n a我国己探明的矿床1 3 1 8 个 不包括台湾省 ，当中矽卡岩型4 1 4 个、沉积型3 4 2 硕士学位论文第一章文献综述个、沉积变质型2 9 7 个、风化型1 4 8 个、火山岩型6 8 个、岩浆型4 9 个。铁矿累积己查明的资源量达6 5 3 ．6 亿t ，其中沉积变质型31 2 ．8 亿t ，岩浆岩型9 9 ．7 8 亿t ，矽卡岩型8 1 ．1 1 亿t ，沉积型5 3 ．2 9 亿t ，火山岩型5 2 ．5 l 亿t ，风化型4 ．6 5 亿t ，其他类型 包括成因不明 4 9 ．5 亿t 【1 6 。18 1 。沉积变质铁矿保有储量占我国保有储量的5 8 ．1 ％，1 1个特大型铁矿床中有6 个属于变质型铁矿，且我国已开采的大、中型铁矿山中5 0 ％以上是此类矿床【l 州。难选鲕状赤铁矿是以鲕状集合体的形式存在于矿物当中，鲕状集合体是某种矿物的胶体以其他颗粒的形式为核心凝结而成，具有同心层状的构造，鲕状体颗粒一般较小，鲕状体通常相互彼此间凝结在一起。我国鲕状赤铁矿石储量丰富，约占我国铁矿资源的1 ／9 ，占我国红铁矿储量的3 0 ％，主要分布在辽宁、河北、安徽、甘肃、内蒙、河南、湖北、山西、贵州等地1 2 ⋯。我国鲕状赤铁矿铁品位相对较低，一般为3 0 ％左右，属于贫矿，难选鲕状赤铁矿易形成大型的铁矿，如我国南方的“宁乡式铁矿”和北方的“宣龙式铁矿”等，目前在已经探明的1 0 0 亿吨 以金属铁计 以上的难选铁矿资源当中，难选鲕状赤铁矿所占有的比例属最大，主要分布在江西、湖南、湖北、四川、贵州、云南、广西及甘肃南部等地区，我国已探明的难选鲕状赤铁矿储量在3 7 亿吨 含表外矿 左右，占我国沉积型的铁矿储量的7 0 ％以上，而湖北鄂西鲕状赤铁矿的储量约2 2 亿吨，占我国己探明的该类铁矿石储量的6 0 ％左右。宁乡式铁矿是我国储量最多、分布最广和鲕状构造最为典型的沉积型铁矿床，当中主要含有赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿等，脉石矿物主要是石英、绿泥石和胶磷矿等，其铁品位一般在3 0 ％, - - 4 8 ％之间，且含磷较高，品位大多数在0 ．4 ％～1 ．1 ％之间，磷的含量与产地密切相关。鲕状赤铁矿有嵌布粒度极细、矿物组成与结构复杂等特征，一般鲕状赤铁矿鲕粒以赤铁矿为核心，也有以石英、绿泥石为核心，由赤铁矿、石英、绿泥石互相包裹组成同心圆状构造，由于赤铁矿地理位置的不同，矿石结构差异也较大，有块状、鲕状、条纹状、条带状、角砾状、片状、浸染状、结核状以及海绵陨铁状等结构，这些都给选矿试验当中造成了很大难度【2 1 。2 2 1 ，因此鲕状赤铁矿是国内外公认的最难选的铁矿石类型之一，研究如何有效或进一步利用该类矿石在我国乃至世界都有着非常重要的意义。采用常规的选矿方法很难达到冶炼和生产时的选别指标，至今我国鄂西高磷鲕状赤铁矿石尚未有大规模的工业开发与利用，本文主要针对湖北鄂西某地的难选鲕状赤铁矿进行浮选实践研究与探索。4 硕士学位论文第一章文献综述1 ．3 难选赤铁矿反浮选的技术难点及现状1 ．3 ．1 难选赤铁矿反浮选的技术难点我国难选鲕状赤铁矿具有含磷高、嵌布粒度细、难选难冶等特点，其难选的主要原因有【2 3 ‘2 7 】 1 鲕状赤铁矿的嵌布粒度极细，铁矿物与脉石矿物具有相互层层包裹的环带状结构，很不利于矿石的单体解离，要使其环带解离或鲕核单体解离，则必须将其磨至1 0 “m 以下或者几个微米，而这个粒度级别颗粒的分选，对目前选矿技术来说，是一个非常大的挑战和难题； 2 此类矿石很大部分都属于沉积型的铁矿床，一般都伴有大量的粘土，硬度较低，在破碎过程当中容易形成含铁比较高的矿泥，严重影响了随后的选别作业 3 鲕状赤铁矿的本身构造比较复杂，主要有以赤铁矿、褐铁矿、石英、绿泥石等为鲕核的几种类型； 4 矿石一般伴生有较高的有害杂质磷矿物等，而且有些以胶状物与鲕铁粒致密连生，很难分离； 5 原赤铁矿品位普遍