铁矿石反浮选捕收剂现状及未来发展趋势_张朝宏

捕收剂。但是，近些年来，我国一些科技工作者致力 于此方向的研究并取得了长足的进展。 2． 2 反浮选阴离子捕收剂
当捕收剂在水中发生解离后，疏水基为阴离子 的捕收剂称为阴离子捕收剂。铁矿阴离子捕收剂的 种类非常多，按亲固基的组成和结构可分为以下几 种: 羧酸及其皂 － RCOOH ( Na、K) ，又称脂肪酸， 最常用的阴离子捕收剂有油酸及其皂油酸钠; 烃基 磺酸盐 － RSO3 H( Na、K) ，如石油磺酸钠和硫酸化 皂。以阴离子捕收剂进行浮选时，绝大多数硅酸盐 矿物的可浮性不是太好，都需要有高价金属阳离子 进行活化，常用的金属阳离子有 Ca2 + 、Mg2 + 、Fe2 + 等，而铁矿多用氧化钙作活化剂。
阴离子捕收剂反浮选的技术优势: ( 1) 对矿石性质变化有较强的适应性。反浮选 捕收剂捕收的对象是原矿中的脉石矿物，受氧化铁 的变化的影响较小，有比较强的的适应能力。 ( 2) 阴离子捕收剂反浮选中，多种药剂的协同 作用，能够取得更好的选别效果。而在阴离子反浮 选中，可以同时存在 4 种药剂的共同作用，捕收剂、 抑制剂、调整剂、起泡剂的共同作用。由于使用阴离 子捕收剂反浮选的过程中使用的药剂种类多，因而 作用的协同性强、针对性强，这就使得阴离子反浮选 技术不仅具有较高的选矿效率还有较高的选择性。 一般阴离子捕收剂的主要成分是脂肪酸或脂肪 酸盐，从 20 世纪 50 年代我国的科技工作者就开始 了关于阴离子捕收剂的研究，先后通过以各种植物 油或者动物油为原料，通过皂化作用以获得脂肪酸， 将脂肪酸加工作为铁矿捕收剂。脂肪酸的碳链的不 饱和度对浮选的影响是非常关键的，一般情况下脂 肪酸的结构中碳链越长其捕收能力越强，因为碳链 越长其疏水性就越好，因此与其结合的矿物的疏水 性也会越好，然而对于碳链在 18 以上的脂肪酸，由 于碳链中的不饱和度高，故其存在大量的双键，而碳 链中双键的是具有亲水作用的，可以增加水溶性，从 而改善脂肪酸的捕收性能。近年来随着我国对阴离 子捕收剂的研究的投入加大，阴离子反浮选捕收剂 的研究取 得 了 巨 大 的 进 展，获 得 了 许 多 重 大 成 果。 最典型的如 RA － 系列捕收剂、MZ、MH 药剂、MG 捕收剂等捕收剂的研发与运用。 2． 2． 1 RA － 系列捕收剂 长沙矿冶研究院从 1984 年开始采用 RA － 315
摘要: 通过概述近年来铁矿石反浮选捕收剂的研究进展，指出反浮选技术是铁矿提质降杂的有效方法之一，并 探讨了今后铁矿反浮选捕收剂进一步研究和发展的方向。
关键词: 反浮选; 铁矿; 阳离子捕收剂; 阴离子捕收剂 中图分类号: TD951 文献标识码: A 文章编号: 1000-6532( 2012) 02-03-04
阳离子捕收剂反浮选的技术劣势: 采用胺类常规阳离子反浮选工艺，存在阳离子 浮选药剂种类较少，药剂配制不便、选择性较差、需 要加温、浮选泡沫粘度大后期处理工作困难等实际 生产问题［6］。因此阳离子反浮选在我国很少采用， 仅东鞍山铁矿曾经开展了采用胺类反浮选石英的实 验研究，取得了良好的浮选指标［7］。 国内目前可以生产的阳离子捕收剂品种很多， 如 C12 、C14 、C16 、C18 等胺类捕收剂，还有大豆油胺、 椰油伯 胺、牛 油 胺、棕 榈 油 伯 胺 等。C12 、C14 、C16 、 C18 叔胺，氧化胺、脂肪二胺、季铵盐和多胺等。国内 目前用于铁矿反浮选的阳离子捕收剂，最常见的主 要是十二胺等伯胺类药剂。近年来阳离子反浮选捕 收剂的研究也取得了长足的发展: 伍喜庆等［7］人研究运用新型浮选捕收剂 N － 十 二烷基 － β 氨 基 丙 酰 胺 ( 结 构 分 子 式 为: ( CH3 ( CH2 ) 11 NHCH2 CH2 C( O) NH2 HCl) 浮选分离石英 和铁矿物，并对其浮选性能和作用机理进行了研究。 通过小型浮选试验表明，这种捕收剂在 pH 为 6． 8 ～ 8． 5 的中性或偏中性范围内，DAPA 用量 12． 5mg / L 时，石英浮选回收率可达到 90%以上。与十二胺相 比，DAPA 为捕收剂对石英有较强的选择性。 武汉理工大学针对传统上使用的伯胺类捕收剂 的缺点和不足，通过大量试验，研制并开发了 GE 系 列阳离子捕收剂，一定程度上完全满足了不同性质 的矿石的浮选要求。目前研制成功的产品主要有 GE － 601、GE － 609、GE － 619、GE － 651C。如武汉 理工大学 葛 英 勇 等［8］ 人 研 究 了 耐 低 温 捕 收 剂 在 低 温条件下 GE － 609 的浮选性能，低温试验表明: GE － 609 不仅具有良好的捕收能力，而且具有较强的 选择性和耐低温性能，即使在低温 8℃ 用它浮选铁 矿中的 SiO2 ，仍可获得良好的指标。 目前，我国阳离子反浮选工艺的研究和应用比 较落后，主要原因是阳离子反浮选捕收剂的研制远 远滞后于发达国家。在美国、巴西可供选择的阳离 子捕收剂有几十种，我国却只有几种伯胺型阳离子
铁矿选矿药剂的研究一直是我国选矿药剂的重 点和热点，这主要是由我国铁资源的贫、细、杂等特 点决定的，几十年来我国铁矿选矿药剂的研究已取 得举世公认的成绩，达到了很高的水平。
3 铁矿反浮药剂未来的研发方向
由于我国铁矿资源的贫、细、杂的特性，对选矿 工艺和选矿药剂的要求很高。特别是国家对节能减 排等环保政策的重视和实施，开发和使用新的浮选 药剂是未来的发展趋势。
2000 年以来我国粗钢产量稳步快速发展，在金 融风暴肆虐全球之时，粗钢产量仍然逆全球之势增 长［1］。随着钢 铁 产 量 的 增 加 我 国 对 铁 矿 石 的 需 求 量也大幅增加。我国铁矿资源组成复杂、品位低，嵌 布粒度细，选矿难度较大
高质量的铁精矿是可以通过多种选矿技术分选 提高而得到的，其中反浮选技术就是有效的选矿分 选方法之一，特别是降低铁精矿中微细粒嵌布的有 害杂质如: 磷、硫的含量，反浮选具有其他的物理选 矿方法所无法比拟的技术优势。经过半个多世纪的 对铁矿石选别的研究及实践，铁矿石的反浮选技术 已取得长足的发展，现如今铁矿反浮选技术是铁精 矿提质降 杂 最 为 重 要 的 研 究 方 向 之 一［2］。 而 反 浮 选技术最关键、最核心的就是浮选药剂的研究与运 用，本研究将对反浮选捕收药剂的现状及发展趋势 进行介绍和探讨。
长沙矿冶研究院从氯化脂肪酸 RA － 315 出发， 研 制 并 生 产 使 用 RA － 515，RA － 715，RA － 915［9-10］。目前 RA － 715，RA － 915 在铁矿反浮选 中得到广泛的应用。取得了良好的分选指标，其结 构分别如下:
RA － 715 中 Cl 是具有吸电子能力的基团，它的引 入可适当增加捕收剂的在溶液中的酸性，这种酸性环 境有利于碱金属离子与捕收剂发生化学吸附，在 RA － 915 中引入 OH － 基，可以使其与 COO － 基团形成螯 合，这种螯合物可以以物吸附的方式，吸附在碱金属离 子的表面，从而增强捕收剂的捕收能力。 2． 2． 2 MZ、MH 药剂
由中钢集团马鞍山矿山研究院结合鞍山地区的 铁矿石选矿实践，研究开发的 MZ、MH 药剂，是以 脂肪酸类为原料，进行改性加工得到的一种新型的 改性药剂。这种新型的脂肪酸改性类药剂，MZ 药 剂在鞍山地区得到了成功应用，MH 药剂在尖山铁 矿的选矿工业应用的实践中取得了良好的指标。据 报道，太钢尖山铁矿选厂将新型阴离子反浮选捕收 剂 MH 运用于生产，对其工业流程进行了改造，采 用磁选 － 阴离子反浮选的新工艺。在粗精矿入选品 位为 65． 75% 的情况下，取得了铁精矿品位为 69． 08%，铁精矿作业回收率为 98． 24%的试验指标。
第2 期
张朝宏等: 铁矿石反浮选捕收剂现状及未来发展趋势
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阴离子反浮选捕收剂进行阴离子反浮选工艺技术研 究，并于 1988 年在鞍钢矿业公司研究所试验厂成功 进行了工业试验。RA － 315［9］是一种新型高效的铁 矿浮选捕收剂，它是以塔尔油为主要原料，经过氯化 反应和氧化反应后进一步加工处理而制得的一种阴 离子型捕收剂。它的主要成分是氯化和未氯化的脂 肪酸、松脂酸及其他成分的混合物。该药剂具有性 能良好、原料来源广泛、生产工艺简单、价廉和无毒 等特点。用 RA － 315 作捕收剂，采用弱磁选 － 强磁 选 － 反浮选流程选别我国鞍钢齐太山铁矿的工业试 验，获得铁品位 65． 33%，回收率 80． 72% 的指标。 此外，用它选别鞍钢东鞍山难选矿、弓长岭铁矿及美 国蒂尔登铁矿均获得了比其他药剂更为优越的经济 技术指标。它还可以用于选别其他金属矿和非金属 矿，如锰矿和萤石矿等。
反浮选技术未来的的研究方向是能够研制出低 耗、高效、低毒的新型反浮选药剂，不仅能提高选矿 的效率，而且要能够大大的降低选矿成本，并且减少 对环境的污染。反浮选药剂的开发的研究的主要方向 为新型捕收剂的开发和各种捕收剂之间的协同效应。 反浮选药剂的主要发展方向为: 由单一官能团向多官 能团方向发展; 有单一的阴阳离子捕收剂，向异性极性 的两性捕收剂方向发展; 由强极性型捕收剂向弱极性 或非极性化方向发展; 由单一捕收剂向混合协同化方 向发展; 由粗放型向经济化发展。其重点是要开发出 选择性高、捕收能力强、耐低温的优良捕收剂。今后， 反浮选药剂的研究主要在以下几个方面。
第2 期 2012 年 4 月
檰檰檰ห้องสมุดไป่ตู้檰檰殕 综合评述
矿产综合利用
Multipurpose Utilization of Mineral Resources
No． 2 Apr． 2012
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铁矿石反浮选捕收剂现状及未来发展趋势
张朝宏，戴惠新
( 昆明理工大学，云南 昆明 650093)
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矿产综合利用
2012 年
( 2) 工业生产操作简单可靠。阳离子反浮选工 艺，工艺药 剂 种 类 少，浮 选 流 程 作 业 易 于 操 作 和 调 整，对工艺流程和矿石性质的变化的适应性较强。
( 3) 采用阳离子反浮选工艺与磁选、重选等工 艺相结合，可以实现各种工艺技术的优势互补，使产 业流程结构更加合理。
2． 2． 3 MG 捕收剂 武汉理工大学［11-12］研究的耐低温阴离 子 捕 收
剂 MG，其最大特点是，常温甚至在低温条件下使用 效果依然良好。阴离子捕收剂 MG 药剂可以在常 温反浮选分离出铁精矿中的含硅脉石矿物。浮选矿 浆温度即使从 35℃降到 20 ～ 25℃，MG 捕收剂依然 有良好的捕收性和选择性。繁峙腾飞矿业公司运用 MG 捕收剂浮选获得铁精矿品位 65． 18%，铁回收 率为 92． 71%，铁尾矿品位为 25． 52%的指标，与使 用原捕收剂相比，不仅回收率提高 7． 62%，而且铁 尾矿品位降低了 9． 96%，通过一系列试验和众多生 产均可证明 MG 药剂是一种性能优良的常温甚至 低温浮选阴离子捕收剂。
2 铁矿石反浮选捕收剂
由于铁矿石脉石主要为硅酸盐类，所以铁矿反 浮选所用捕收剂最终归结为硅酸盐类矿物的捕收 剂。目前硅酸盐类矿物所用捕收剂大体上可分为两 大类: 阴离子捕收剂和阳离子捕收剂［4］。 2． 1 反浮选阳离子捕收剂
当捕收剂在水中解离后，疏水基为阳离子的称 为阳离子捕收剂。目前应用的阳离子捕收剂主要是 脂肪胺，其疏水离子是 RNH3 + ，阳离子反浮选流程 在国外应用较为普通［5］。
1 铁矿石反浮选的优势
生产实践表明，反浮选比正浮选有优势。首先 采用反浮选工艺流程捕收的对象是脉石( 铁矿物的 脉石矿物最常见的是石英) ，正浮选工艺捕收的对 象是铁矿物。从矿物的密度对比可以发现，铁矿物 的密度远大于脉石的密度。因此在正浮选的过程 中，密度较大的铁矿物更难以上浮，造成浮选过程效
率低。其次反浮选的药剂用量较少。例如以胺为捕 收剂对石英进行反浮选，胺的覆盖率 7% ～ 8%即可 实现上浮; 而用羧酸浮选铁矿物，羧酸的覆盖率必须 达到 15%以上，方可实现铁矿物上浮［3］。再次，受 到正浮选捕收剂选择性的局限，正浮选的铁精矿品 位难以提高到大于 65%，致使品位难以提高，因此 该法只适用于易选矿石。正是由于铁矿本身性质的 限制，使得正浮选应用较少，长期以来反浮选流程成 为应用最广泛的方法。
阳离子捕收剂反浮选的技术优势: ( 1) 药剂制度比较单一简单。阳离子反浮选技 术一般采用单一的浮选药剂，而且浮选温度较低，适 宜选厂生产应用。
收稿日期: 2011-10-18 基金项目: 国家自然科技基金联合资助，从锡矿山尾矿中综合回收有价金属的理论研究与运用研究( U0937602) 作者简介: 张朝宏( 1987 － ) ，男，硕士研究生。