褐铁矿与脉石矿物浮选分离试验及机理研究.pdf

分类号⋯⋯⋯⋯⋯ UDC ⋯⋯⋯⋯⋯ ’匆一 謦 密级⋯⋯⋯⋯⋯ 编号⋯⋯⋯⋯⋯ 十- 初大警 C E N T R A LS o U T HU N I V E R S l T Y 硕士学位论文 论文题目．⋯．褐钛Z 量照墨堑物．澄选金重达坠⋯ ⋯⋯⋯及机理研究 ‘‘- - ●●●●●‘- - - ⋯- - - ●‘‘- ．．．■- ．一- ．．．．- - ．．．．- ．‘- ．⋯一一一一一一一⋯一一 学科、专业矿物加工工程 研究生姓名谢兴中 导师姓名及 专业技．术职务．⋯⋯⋯⋯⋯王毓华⋯．熬撬⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 二。一一年五月 分类号V D C 硕士学位论文 密级 褐铁矿与脉石矿物浮选分离试验及机理研究 S t u d y o nt h eS e p a r a t i o no fL i m o n i t ef r o m G a n g u e s b yF l o t a t i o na n dI t sM e c h a n i s m s 作者姓名谢兴中 学科专业矿物加工工程 二级学院资源加工与生物工程学院 指导教师王毓华教授 论文答辩曰期拗．岁、易 中南大学 二。一一年五月 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。 作者签名日期垃年上月量日 关于学位论文使用授权说明 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。 ⋯名僻新虢蜱期趔年』月』 摘要 本论文以褐铁矿与方解石、石英及高岭石的浮选分离方案的选定 为主线，通过单矿物及人工混合矿物浮选分离试验，系统考察了捕收 剂、起泡剂、抑制剂、难免离子等对矿物浮选行为的影响，确定了不 同类型人工混合矿的浮选分离方案。最后借助矿物晶体结构分析、浮 选溶液化学分析、动电位测定、红外光谱分析等手段，分析了有关药 剂与矿物的作用机理。 单矿物浮选试验结果表明油酸钠、十二烷基磺酸钠、苯甲羟肟 酸及水杨羟肟酸可能成为褐铁矿与其它三种脉石矿物分离的有效捕 收剂。油酸钠浮选体系中，在适当的矿浆p H 范围内，六偏磷酸钠和 红根栲胶对方解石具有很好的抑制作用，而对褐铁矿、石英和高岭石 的可浮性影响较小；焦磷酸钠对褐铁矿具有较好的抑制作用，而对方 解石、石英和高岭石的可浮性影响较小。钙离子强烈抑制褐铁矿，在 强碱条件下 p 降1 2 左右 强烈活化石英；铁离子强烈活化石英，对于 被F e 3 活化的石英，六偏磷酸钠具有去活化作用。 在单矿物浮选试验的基础上，选定油酸钠和苯甲羟肟酸为捕收剂， 六偏磷酸钠和焦磷酸钠为抑制剂，根据不同混合矿类型最终确定了相 应的浮选分离方案 正、反浮选 。试验结果表明，油酸钠浮选体系中， 褐铁矿．方解石型采用反浮选，精矿盯e 含量由原矿的2 8 ．4 5 ％提高到 4 9 ．5 ％，T F e 回收率达到9 1 ％以上；褐铁矿．石英型采用正浮选，精矿 T F e 含量由原矿的2 8 ．6 4 ％提高到5 2 ％以上，T F e 回收率达到9 0 ％以 上；褐铁矿．高岭石型采用正浮选，精矿T F e 含量由原矿的2 9 ．6 5 ％提 高到4 5 ％左右，T F e 回收率达到9 0 ％以上；褐铁矿．石英．高岭石型采 用正浮选，精矿T F e 含量由原矿的2 3 ．0 5 ％提高到4 3 ％左右时，矸 e 回收率达到8 6 ．5 ％左右。苯甲羟肟酸浮选体系中，虽然精矿产品T F e 含量能达到4 7 ％q 9 ％，但T F e 回收率普遍较低 7 0 ％ ，分离效果不 尽如人意。 溶液化学分析显示，当油酸钠总浓度为3 1 0 4 m 0 1 ／L 9 0 m g ／L 时， 形成离子．分子缔合物浓度的最大值在p H 8 ．5 5 附近；动电位测定表 明F e ”和六偏磷酸钠 S 肿 对褐铁矿、石英及高岭石表面电位影响均 非常大，但对矿物表面电位的变化只对石英可浮性造成影响。红外光 谱检测显示油酸钠在褐铁矿表面的吸附主要为化学吸附，在石英表 面存在氢键作用，在高岭石表面主要有氢键作用及化学作用； 钙离子强烈抑制褐铁矿的原因可能是加入的C a 2 消耗了部分0 1 。， 使得吸附在褐铁矿表面的油酸根减少，褐铁矿回收率下降。铁离子对 石英的影响可能是生成的F e O H 3 在其表面的吸附使其表面电位变 号，促进了油酸根在石英表面的吸附。 关键词褐铁矿，方解石，石英，高岭石，阴离子捕收剂，浮选分离 I l A BS T R A C T T h es e p a r a t i o no fl i m o n i t ef 而mc a l c i t e ，q u a r t za n dk a o l i n i t eb V f l o t a t i o nw e r ei n v e s t i g a t e di nt h en o t a t i o nt e s t so fs i n g l em i n e r a la I l d a r t i f i c i a lm i x e dm i n e r a l s ．T h ef l o t a t i o nb e h a v i o r so fd i 髓r e n tc 0 1 l e c t o r s ． f } o t h e r s ，d e p r e s s a n t sa n dm u l t i v a l e n tc a t i o n i c sf o rf o u rm i n e r a l sw e r e 咖d i e d ，a I l dt h eb e s tn o t a t i o ns e p a r a t i o ns c h e m ef o rd i f r e r e n ta r t i f i c i a l m i x e dm i n e r a l sw a sa l s oo b t a i n e d ．T h em e c h a n i s m sb e t w e e nr e a g e n t sa n d m i n e r a l sw e r es t u d i e db ym i n e r a lc W s t a ls t l l J c t u r ea n a l y s i s ，n o t a t i o n s o l u t i o nc h e m i s t 巧a n a l y s i s ，Z e t ap o t e n t i a l st e s t sa n dF T I Ra n a l y s i s ． T h er e s u l t so fs i n g l em i n e r a ln o t a t i o nt e s t ss h o wt h a ts o d i u mo l e a t e ． s o d i u md o d e c y ls u l f o n a t e ，b e n 巧lh y d r o x 锄i ca c i d ，s a l i c y l i ch y d r o x a m i c a C i da r et h ee f ．f e c t i v ec o l l e c t o r sf o rs e p a r a t i o no fl i m o n i t ef 而mo t h e rt h r e e g a n g u e sb yn o t a t i o n ．I ns o d i u mo l e a t es y s t e ma n da na p p r o p r i a t ep H r a n g e ，b o t l l s o d i u mh e x 锄e t 印h o s p h a t e S H P a n dR o s as p pt a I u l i n e x t r a c td 印r e s sc a l c i t e s t r o n g l y ，b u tt h e yh a V el i t t l e e 行．e c t so nm e n o a t a _ b i l i 够 o fl i m o n i t e ， q u a n za n dk a o l i n i t e ； s o d i u mp y r o p h o s p h a t e d 印r e s sl i m o n i t es t r o n g l y ’b u ts h o w sl i t t l e e f ．f e c t so nt h ef l o a t a b i l i 哆o f c a l c i t e ，q u a n za n dk a 0 1 i n i t e ．C 一十d e p r e s sl i m o n i t es h a 叩l y ，a c t i V eq u a r t z s t r o n g e l ya tp H l2 ，b u ti th a Sn oe f r e c t so nt h ef l o a t a b i l i t yo fc a l c i t ea n d k a o l i n i t e ．F e ”a c t i v e s q u a r t zs h a r p l yb u th a sal i t t l e e f 诧c to nt h e n o a t a b i l i t yo fl i m o n i t ea n dk a o l i n i t e ．S H Pd e a c t i V a t e st h ee f ．f e c t so fF e 计 O nq u a I r c z ． B a s e do nt h er e s u l t so fs i n g l em i n e r a lf l o t a t i o nt e s t s ，s o d i u mo l e a t e a n db e n 2 y 1h y d r o x a m i ca c i dw e r eu s e da Sc o l l e c t o ra n ds o d i u m h e x a m e t 印h o s p h a t ea n ds o d i u mp y r o p h o s p h a t ew e r eu s e da sd e p r e s s a n t s ， d ia ’e r e n tf l o t a t i o ns e p a r a t i o ns c h e m e sf o rd i 骶r e n t Ⅳp eo fm i x e dm i n e r a l s w e r ef i n a l l yd e t e n n i n e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tg o o df l o t a t i o ni n d e x e s w e r eo b t a i n e di ns o d i u mo l e a t en o t a t i o ns y s t e m u s i n gr e v e r s ef l o t a t i o n f o rt h es e p a r a t i o no fl i m o n i t e ．c a l c i t em i x e dm i n e r a l s ，a n dt h eT F eg r a d e o fc o n c e n t r a t ei n c r e a s e s 仔o m2 8 ．4 5 ％t o4 9 ．5 ％，t h eT F er e c o v e r yi s a b o V e91 ％；u s i n gd i r e c tn o t a t i o nf o rt 1 1 e s e p a r a t i o no fl i m o n i t e q u a n z m i x e dm i n e r a l s ，a 1 1 dt h eT F eg r a d eo fc o n c e n t r a t ei n c r e a s e sf - r o m2 8 ．6 4 ％ ⅡI t 0 5 2 ．O ％，t 1 1 eT F er e c o V e 拶i sa b o V e9 0 ％；u s i n gd i r e c t f l o t a t i o nf o rt h e s e p a r a t i o no fl i m o n i t e - k a o l i n i t em i x e dm i n e r a l s ，a n dm eT F e 甜a d eo f c o n c e n t r a t ei n c 陀a S e s 舶m2 9 ．6 5 ％t o4 5 ．O ％，t h eT F er e c o v e r yi sa b o v e 9 0 ％；u s i n gd i r e c tf l o t a t i o nf o r t h es e p a r a t i o no fl i m o n i t e - q u 抓z - k a o l i n i t e m i x e dm i n e r a l s ，a n dt h eT F eg r a d eo fc o n c e n 仃a t ei n c r e a s e s 仔o m2 3 ．0 5 ％ t o4 3 ．O ％，t h eT F er e c o v e 科i sa b o v e8 6 ．5 ％．I nb e l l 2 y 1h y d r o x 锄i ca c i d n o 协t i o ns y s t e m ，t h eT F e g r a d eo f c o n c e n t r a t ec a I la l s or e a c h4 7 ％ 4 9 ％， b u ti t sT F er e c o V e 拶i sl o w 7 0 ％ ，t h es e p a r a t i o ni sn o ts a t i s f i e d ． T h em e c h a n i s mr e s e a r c h e ss h o wm a tt h e p Ho fm a x i m u m c o n c e n t r a t i o no fH O l 0 1 ．a s s o c i a t i o nc o m p l e xi s8 ．5 5w h e nm es o d i u m o l e a t ec o n c e n t r a t i o ni s3 10 ．耳m o l ／L ，t h i sa s s o c i a t i o nc o m p l e xa d s o r b e d o nt h es u r f ．a c eo fl i m o n i t ei nt h ef o r mo fc h e m i c a la d s o r p t i o n ’a n dmt h e f 0 珊o fh y d r o g e nb o n d i n g a d s o 印t i o na n dc h e m i c a la d s o 叩t i o no n k a o l i n i t es u r f a c e ，b u ti nt h ef o mo f p h y s i c a la d s o r p t i o no nq u a r t z ． T h ek e yc a u s eo fC ∥十h a ss t r o n g l yd e p r e s se f j [ I e c t so nl i m o n i t e n o t a t i o nb u ts h o wl i t t l ee f r e c t so nc a l c i t ei sC 一十c o n s u m e dO l ．1 e a dt o t h eO l - w h i c ha b s o r b e do nl i m o n i t es u r f a c er e d u c e d ，t h e nt h er e c o v e r yo f 1 i m o n i t ed e c r e a s e d ．F e O H 3a d s o r b e do nq u a ] 【．t za n dc h a n g e dt h ez e t a U e c t o r s ， 目录 摘；要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．I A B S T R A C T ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．I I I 第一章文献综述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 ．1 国内外铁矿资源分布及特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。l 1 ．2 我国褐铁矿资源情况及特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 1 ．3 褐铁矿产出类型及地质成因⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 1 ．3 ．1 风化淋滤型铁矿床⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 1 ．3 ．2 接触交代．热液铁矿床⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 1 ．3 ．3 沉积型铁矿床⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 1 ．3 ．4 受变质沉积铁矿床⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 1 ．4 褐铁矿选矿工艺研究现状与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 1 ．4 ．1 单一选别流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 1 ．4 ．1 ．1 重选⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 1 ．4 ．1 ．2 磁选⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 1 ．4 ．1 ．3 浮选 正、反浮选 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 1 ．4 ．2 联合选别流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 0 1 ．4 ．2 ．1 选择性絮凝浮选⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10 1 ．4 ．2 ．2 絮凝．强磁选⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 l 1 ．4 ．2 ．3 强磁．浮选⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 1 ．4 ．2 ．4 还原焙烧．磁选⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 3 1 ．4 ．2 ．5 还原焙烧．磁选．浸出⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 4 1 ．4 ．2 ．6 还原焙烧．弱磁选。反浮选⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 4 1 ．4 ．2 ．7 钠化焙烧．浸出．浮选⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 5 1 ．5 褐铁矿浮选药剂研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15 1 ．5 ．1 捕收剂研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 5 1 ．5 ．2 调整剂研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．16 1 ．6 本论文研究思路、内容、目标及意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 7 1 ．6 ．1 本论文研究意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 7 1 ．6 ．2 本论文研究思路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯18 1 ．6 ．3 本论文研究内容及目标⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．18 第二章试样、药剂、仪器及试验方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 9 2 ．1 纯矿物制备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 9 2 ．1 ．1 褐铁矿纯矿物制备方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 9 V 2 ．1 ．2 其它三种脉石制备方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。l9 2 ．2 试验药剂与仪器设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 2 2 ．2 ．1 药剂种类及来源⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 2 2 ．2 ．2 试验设备及仪器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。2 2 2 ．3 试验研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 3 2 ．3 ．1 单矿物浮选试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 3 2 ．3 ．2 人工混合矿浮选试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 3 2 ．3 ．3 矿物表面钙离子吸附量测定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 4 2 ．3 ．4 矿物表面动电位测定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 4 2 ．3 ．5 红外光谱分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 4 第三章褐铁矿与方解石、石英及高岭石的浮选行为研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 6 3 ．1 阴离子捕收剂对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 6 3 ．1 ．1 不同捕收剂作用下p H 值对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 6 3 ．1 ．2 捕收剂用量对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 9 3 ．1 ．3 组合用药对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 1 3 ．1 ．3 ．1 煤油与油酸钠的组合对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 l 3 ．1 ．3 ．2 苯甲羟肟酸与油酸钠的组合对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯3 3 3 ．2 苯甲羟肟酸体系中起泡剂种类及其用量试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 4 3 ．2 ．1 以松醇油为起泡剂试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 4 3 ．2 ．2 以M I B C 和丁基醚醇为起泡剂试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 5 3 ．3 油酸钠体系中抑制剂对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 5 3 ．3 ．1 不同抑制剂作用下p H 值对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 5 3 ．3 ．1 ．1 无机抑制剂作用下p H 值对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯．3 6 3 ．3 ．1 ．2 有机抑制剂作用下p H 值对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯．3 7 。3 ．3 ．2 抑制剂用量对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 8 3 ．4 浮选体系中难免离子的影响试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 9 3 ．4 ．1C a 2 对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 9 3 ．4 ．2F e 3 十对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 3 ．5 浮选体系中难免离子存在情况下抑制剂对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯4 2 3 ．6 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 4 第四章褐铁矿与三种脉石矿物浮选分离试验研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 5 4 ．1 油酸钠浮选体系中二元混合矿的浮选分离试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 5 4 ．1 ．1 不加调整剂时二元混合矿浮选分离试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～4 5 4 ．1 ．1 ．1 褐铁矿．方解石型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 5 V l 4 ．1 ．1 ．2 褐铁矿．石英型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 5 4 ．1 ．1 ．3 褐铁矿．高岭石型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 6 4 ．1 ．2 加调整剂后二元混合矿浮选分离试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 7 4 ．1 ．2 ．1 褐铁矿．方解石型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。4 7 4 ．1 ．2 ．2 褐铁矿．石英型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 7 4 ．1 ．2 ．3 褐铁矿．高岭石型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 8 4 ．2 油酸钠浮选体系中三元混合矿的浮选分离试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 9 4 ．2 ．1 不加调整剂时三元混合矿浮选分离试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。4 9 4 ．2 ．2 加调整剂后三元混合矿浮选分离试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。5 0 ．4 ．3 苯甲羟肟酸浮选体系中二元混合矿的浮选分离试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 0 4 ．3 ．1 褐铁矿．石英型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 0 4 ．3 ．2 褐铁矿．高岭石型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 l 4 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 2 第五章药剂与矿物表面作用及离子影响机理研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 3 5 ．1 褐铁矿及三种脉石矿物的晶体结构及表面性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 3 5 ．1 ．1 矿物的晶体结构与表面性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 3 5 ．1 ．2 矿物表面荷电机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 5 5 ．2 药剂溶液化学分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 6 5 ．2 ．1 油酸钠的溶液化学分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 6 5 ．2 ．2 铁离子和钙离子的溶液化学分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一5 7 5 ．3 矿物与药剂作用后的表面动电位测定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 0 5 ．3 ．1 蒸馏水体系中矿物表面电位⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 0 5 ．3 ．2 加入离子及调整剂后矿物表面电位⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 0 5 ．3 ．2 ．1 褐铁矿与药剂作用后的表面电位分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 1 5 ．3 ．2 ．2 石英与药剂作用后的表面电位分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 l 5 ．3 ．2 ．3 高岭石与药剂作用后的表面电位分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 2 5 ．4 矿物与药剂作用后的红外光谱分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 3 5 ．4 ．1 褐铁矿与药剂作用后的红外光谱分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 3 5 ．4 ．2 石英与药剂作用后的红外光谱分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 5 5 ．4 ．3 高岭石与药剂作用后的红外光谱分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。6 6 5 ．5 钙离子的影响机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 7 5 ．5 ．1 钙离子对褐铁矿和方解石的影响机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 8 5 ．6 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 8 第六章结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 0 V I I 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 l 致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 6 攻读学位期间主要的研究成果及奖励⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7 7 硕士学位论文第一章文献综述 第一章文献综述 1 ．1 国内外铁矿资源分布及特点 全球铁矿资源非常丰富，根据美国地质调查局 U S G S 2 0 0 9 年的M i n e r a l C o l n I n o d i t rS u m m a r i e s 报道 如表l 一1 2 0 0 8 年世界铁矿储量约为1 5 0 0 亿t ，铁 金属量为7 3 0 亿t 。基础储量为3 5 0 0 亿t ，铁金属量为1 6 0 0 亿t 。全球铁矿石资 源总量 矿石量 估计超过8 0 0 0 亿t ，铁金属量超过2 3 0 0 亿t 。铁矿资源分布在少 数国家和地区，集中度较高。绝大部分分布在俄罗斯、澳大利亚、乌克兰、巴西、 哈萨克斯坦、中国、印度、美国、委内瑞拉、瑞典等，其中澳大利亚、印度、巴 西、俄罗斯等不乏高品位铁矿‘1 捌。 表1 ．1 世界主要铁矿石生产国储量 单位亿t 【1 1 T a b l e1 1I r o no r er e s e r v e so f t h em a j o r p r o d u c e r Si nt h ew o r l d 一， 平均铁品位 铁金属储量原矿矿石储量 国家 ⋯ 一⋯。。一 C ％ 基础储量储量基础储量储量 巴西 5 3 ．51 7 08 9 3 3 01 6 0 俄罗斯5 63 1 01 4 05 6 02 5 0 澳大利亚 6 12 8 01 0 04 5 0 1 6 0 乌克兰 3 0 2 0 09 06 8 03 0 0 中国3 31 5 07 04 6 02 l O 哈萨克斯坦 4 07 43 3 1 9 08 3 印度6 3 ．56 24 29 86 6 瑞典6 05 02 27 83 5 美国 3 04 62 1 1 5 06 9 委内瑞拉6 03 62 46 04 0 加拿大 6 52 51 l3 9 1 7 南非 6 51 5 72 31 0 全球合计 5 01 6 0 07 3 03 5 0 01 5 0 0 我国铁矿资源也非常丰富，截至2 0 0 8 年初，我国已查明的铁矿资源储量达 6 8 0 亿t ，保有资源储量为6 0 7 亿t ，其中，基础储量为2 8 2 亿t ，铁矿区有2 8 6 7 处，虽然我国铁矿资源总量非常丰富，但主要为中低品位铁矿，我国铁矿查明资 源储量平均品位仅为3 3 ％，远低于澳大利和印度6 0 ％以上的平均品位水平【2 1 。 硕士学位论文 第一章文献综述 我国绝大部分铁矿品位在3 0 ％4 0 ％，约占我国铁矿查明资源储量的8 1 ．2 ％， 而品位大于4 8 ％的富铁矿查明资源储量仅占我国铁矿查明资源储量的1 ．9 ％。 全国已探明的铁矿储量中，各种类型铁矿床所占的比例分别为沉积．变质 型铁矿床约占5 7 ．1 0 ％，其特点是“储量大、铁含量低、矿产分布浅、易选”； 接触交代．热液型铁矿床约占1 2 ．7 0 ％，绝大多数为磁铁矿岩浆晚期铁矿床约占 1 1 ．6 0 ％，其特点是“储量大、品位低”；与火山侵入活动有关类型的铁矿床约占 8 ．6 6 ％，铁的含量高，但磷、硫含量也较高；沉积型铁矿床约占4 ．7 4 ％；风化淋 滤型铁矿床约占1 ．0 9 ％；其它类型铁矿床约占3 ．4 0 ％【l 】。 我国铁矿石的主要类型有以下几种磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿、钒钛磁铁矿、 镜铁矿、褐铁矿和混合矿石等，其资源储量分别占全国铁矿石总资源储量的 5 5 ．4 0 ％、l8 ．1O ％、1 4 ．4 0 ％、5 ．3 0 ％、3 ．4 0 ％、2 ．3 0 ％和1 ．1O ％【1 1 。 1 ．2 我国褐铁矿资源情况及特点 我国褐铁矿储量也很大，已探明储量约为1 2 ．3 亿t ，占全国探明铁储量的 2 ．3 ％，主要分布省份有北京、山西、内蒙、陕西、甘肃、新疆、河南、湖北、 湖南、广东、海南、广西、安徽、山东、福建、江西、云南、贵州、四川。主要 脉石矿物有石英、方解石、透辉石、普通角闪石、透闪石、阳起石、鲕绿泥石、 粘土矿物 高岭石、绿泥石、云母 【3 ，4 】。 表1 ．2 国内褐铁矿产出类型、分布情况、主要组成矿物及共伴生组分f 4 】 T a b l e1 - 2T y p eo fo u t p u t ，d i s t r i b u t i o n ，c o m p o n e tm i n e r a la n d 弱s o c i a t e ds p e c i e so fl i m o n i t ei n c h i n a 2 硕士学位论文第一章文献综述 自然界中，褐铁矿为无定形的铁的氧化物及氢氧化物，褐铁矿主要以针铁矿 O 【．F e O O H 和水针铁矿 a ．F e O O H n H 2 0 为主要组成，并包含数量不等的纤铁矿 0 一F e O O H 和水纤铁矿0 一F e O O H n H 2 0 【5 】，多呈土状、胶状 肾状、钟乳状等 、 非晶质或隐晶质，常发育于赤铁矿．针铁矿裂隙和晶洞中，充填交代和胶结，外 表颜色呈黄褐色、暗褐至褐黑色，弱至中磁性【6 】，莫氏硬度变化范围为1 4 ，密 度3 ．3 4 ．3 9 ／c m 3 。 1 ．3 褐铁矿产出类型及地质成因【j ，珥J 1 ．3 ．1 风化淋滤型铁矿床‘ 风化淋滤型铁矿床是褐铁矿的主要矿床类型。它是在外生作用条件下，各种 原生铁矿床、含铁质岩石或硫化物矿床，经风化、淋滤作用而形成的铁矿床。如 含铁石英岩矿的去硅作用、菱铁矿矿床的去碳酸作用、多金属硫化矿床裸露地表 被大气降水淋滤而残留或再沉淀的铁质堆积体等。 矿床多产于铁矿露头附近的低凹处或山坡上，由风化作用形成的铁矿碎块、 颗粒在原地或短距离搬运、堆积或淋积而形成，矿体形态大部分不规则，矿石质 量多取决于原生矿石的贫富和所含杂质的多少，组成矿石的矿物有褐铁矿、假像 赤铁矿等，矿床规模主要为中小型，但宜于露采，广泛分布于全国各地。 多金属硫化物及菱铁矿床风化淋滤后形成所谓铁帽型铁矿床。多金属硫化矿 床或黄铁矿矿床，经过风化淋滤作用，将原矿石中的硫、铜、铅、锌等淋失而在 原地或附近形成以褐铁矿为主的铁矿床，矿体常呈层状或被状覆盖在地表浅部或 原生矿体的顶部。矿体大小因原生矿体规模、地形及气候等条件而异，矿石铁品 位为3 5 ～6 0 ％，常可达到富矿标准，但残留的多金属元素常超过规定指标。矿石 中的铁矿物以疏松多孔状褐铁矿为主，脉石矿物有石英、碳酸盐类矿物和粘土矿 物等，一般为中、小型矿床。在我国两广、福建、贵州等省都有分布，如广东大 宝山铁矿、大降坪铁矿及江西分宜含铁硫化物矽卡岩风化淋滤褐铁矿等。 本类型矿床由各类原生铁矿、硫化物矿床以及其他含铁岩石经风化淋滤富集 而成，称之为风化壳矿床。在我国此类具有工业意义的矿床甚少，目前已发现的 仅有 1 多金属硫化矿床或黄铁矿矿床风化淋滤形成的褐铁矿床，如广东省韶关 大宝山铁矿； 2 菱铁矿矿床风化淋滤形成的褐铁矿，如贵州的观音山铁矿和湖北的黄梅 铁矿； 3 含磁铁矿 或硫化物 钙铁榴石和钙铁辉石矽卡岩风化形成的褐铁矿，如 江西分宜和福建中南部某些铁矿床。 硕士学位论文第一章文 该类矿床以“铁帽“ 分布广泛为特征，矿体呈不规则的透镜状及扁豆状，也 有似层状者，规模以中小型为主，也有大型的。矿石有致密块状、蜂窝状、葡萄 状和土状等构造。 一 矿石中矿物主要为褐铁矿，次为针赤铁矿、赤铁矿、假像赤铁矿、软锰矿、 硬锰矿，在多金属硫化矿床“铁帽“ 中，还有白铅矿、菱锌矿等。脉石矿物有石 英、蛋白石、方解石、白云石和黏土矿物等。目前国内仅生产少量褐铁矿精矿， 由于杂质多，工业利用上有一定的局限性，多作为配矿之用，处理这类矿石的选 厂有大宝山、铁坑铁矿等。 1 ．3 ．2 接触交代一热液铁矿床 接触交代．热液铁矿床，常称矽卡岩型矿床，主要是中酸性