铁矿浮选

1.2浮选技术的基本原理 1.2浮选技术的基本原理
浮选的基本原理是利用矿物界面性质的差异来 分离、富集、精制的一种分选工艺，矿物的表面 特性很复杂，包括表面键的断裂、表面电性、表 面离子状态、表面元素的电负性、表面极性、表 面自由能、表面剩余能、表面不均匀性、表面积、 表面溶解性以及表面结构和化学组成等。这些表 面特性与矿物可浮性具有直接的关系，也为通过 利用浮选药剂的作用来改变矿物表面的某些特性 达到分离矿物及改善浮选效果提供了机会。 铁矿 石中的主要脉石矿物是石英。浮选是集细粒嵌布 (<149)矿石的常用方法。
收剂、絮凝剂和分散剂；用天然脂肪酸 嫁接或改性制取的高效反浮选药剂；具有 更好的选择性和强捕收性能的起泡剂。反 浮选药剂发展的另一方向是混合或组合用 药。混合使用浮选药剂能达到高效、低耗 的目的，特别是组合使用捕收剂，能达到 高选择和高捕收性能的目的。今后，反浮 选技术研究应加强的具体工作如下：
(1)加强反浮选低温捕收剂的研究。目前，许 多反浮选药剂配制、使用过程均需要在较高的温 度下进行。这不仅浪费能源，也给生产管理增加 了环节，带来更多可变的因素。因药剂配制温度、 时间不够或矿浆温度波动影响指标波动的问题时 常在生产实践中发生。因此，研究反浮选低温捕 收剂是十分重要的。 (2)加强反浮选选矿药剂复合化研究工作。反 浮选药剂种类多，给配制、添加工作带来了不便。 特别是不同多种类药剂的添加，量间的控制时常 会影响指标。研究可以一次性添加的复合化能解 决这个问题。
3.浮选技术研究方向 3.浮选技术研究方向
• 反浮选技术的研究方向是研制高效、低耗、低 毒新型反浮选药剂、工艺和设备，以提高选矿效 率、低选矿成本和对环境的污染。反浮选药剂的 应用究包括新型捕收剂的开发及捕收剂之间协同 效应应用研究。主要发展方向：向多官能团方向 发展；异性极性即两性方向发展；向弱极性或非 极性化向发展；向混合协同化方向发展；向使用 经济方向展。重点是开发捕收能力强、选择性高、 耐低温的良捕收剂。具体可以表现为具有强捕收 能力和高选择性及易于使用的新型药剂的开发和 研究及应用，包括鳌合浮选药剂；细粒浮选新药 剂及工艺和设备的研究，包括特殊作用的捕
2.3抑制剂 2.3抑制剂
在铁矿浮选中，淀粉是氧化铁矿物的常用抑制 剂，淀粉可以从几种植物(如玉米、木薯、马铃薯、 小麦、大米和竹芋等)中提取。在矿物工业中，玉 米淀粉至今是应用最广泛的一种。从其它原料提 供的抑制剂中，羧甲基纤维素(CMC)是目前潜力 最大的一种。从技术上已证明种药剂可以替代淀 粉。但是这只是在氧化矿中成功得到应用，在针 对磁化铁燧岩精矿试验这些演粉抑制剂时，它们 实际上不影响分离的选择性。螯合物证明有痕好 的效果。
2.5铁矿石反浮选技术应用及特点 2.5铁矿石反浮选技术应用及特点
目前，我国主要应用反浮选技术的工艺 流程有连续磨矿、弱磁选一强磁选一阴离 子反浮选工艺，阶段磨矿、粗细分选、重 选一磁选一阴离子反浮工艺，阶段磨矿、 粗细分选、磁选一重选一阴离子反选工艺， 弱磁选一阴、阳离子反浮选工艺。除弱磁 选一阴、阳离子反浮选工艺为选别磁铁矿 工艺外，余下工艺流程为选别红铁矿工艺。
Fe203+3H20=2Fe(OH)3； Fe(OH)3=Fe(OH)2++OH-： Fe(OH)2+=Fe3++20H-。 在石英上主要发生以下反应： Si02+H20=H2Si03； H2Si03=HSiO++H+； HSiO+=Si032-+H+。 可见，NaOH加入量的多少对矿浆表面电位起 决定性作用。影响其它药剂的存在状态中，对于阴 离子反浮选捕收剂(以脂肪酸类捕收剂为例)存在 以下反应：
2.2阴离子捕收剂正浮选铁矿物 2.2阴离子捕收剂正浮选铁矿物
• 当捕收剂在水中解离后，疏水基为阴离子的称为阴离 子捕收剂。铁矿阴离子捕收剂的种类很多，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（皂） ，最常用的有油酸及其皂油酸钠；烃 基磺酸盐 –RSO3H，如石油磺酸钠，是以石油副产品为原 料经过磺化、皂化后得到的。烃基硫酸盐 SO4H(Na, K)， 不饱和脂肪酸和浓硫酸作用，然后用NaOH皂化后所得产 物称硫酸化皂，硫酸化皂的特点是有两个极性基: -COO-和-OSO3-，它既有脂肪酸的捕收能力又有耐硬水和 选择性好的特点 。当采用阴离子捕收剂时，对于大多数 硅酸盐矿物而言，需要高价金属阳离子活化，未被活化的 硅酸盐不能被有机酸及其皂浮选，经活化后表面吸附Na, K, Ca等金属离子才能被有机酸浮选，铁矿多用氧化钙作 活化剂。
R—COOM=R—COO-+M+(M为一价金属或 集团)； R—COO-+H20=R—COOH+OH-。 显然，NaOH的多少影响捕收剂以离子 或分子状态存在及二者含量的多少的象， 必然会对捕收剂作用产生影响。正是因为 NaOH对矿物表面、矿浆和药剂状态的有效 控制，为阴离子反浮选高效选别奠定了基 础。
1.6阴离子反浮选的作用机理 1.6阴离子反浮选的作用机理
阴离子反浮选的作用是通过NaOH、捕收剂、 淀粉、CaO的综合作用实现的，其作用机理： NaOH的作用主要是对矿物表面、矿浆和药剂状 态实现有效控制。其主要作用：调整矿浆pH值、 改变矿物表面电位、影响其它药剂的存在状态。 调整矿浆pH值过程中，发生以下反应： NaOH=Na++ OH一；H20=OH一+H+。 可见，NaOH加入量的多少将直接影响矿浆中OH和H+的数量，即影响矿浆pH值的高低。改变矿物 表面电位，在铁矿物上主要发生以下反应：
2.4起泡剂 2.4起泡剂
尽管胺类有起泡剂的作用，但是用专用 的起泡剂部分替代胺的实验室研究正在进 行中(单矿物浮选和矿石浮选)。目前获得的 结果是具有吸引力的。用商业化生产的起 泡剂进行的微浮选试验结果见图:
• 在一系列的试验中，用合成的聚乙二醇类 起泡剂替代10%胺总用量可提高浮选铁回 收率和选择。松醇没起泡剂替代胺时也取 得较好的效果。另一方面，直链醇试验结 果表明，与单用胺时没有改善。
铁矿浮选研究现状及发展趋势
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1.1研究背景 1.2浮选技术的基本原理 1.3阳离子反浮选技术的特点 1.4阴离子反浮选技术的特点 1.5阳离子反浮选的作用机理 1.6阴离子反浮选的作用机理
1.1研究背景 1.1研究背景
• 随着我国经济持续高速的发展，钢铁工业迅速发 随着我国经济持续高速的发展， 充分利用国内的资源， 展。充分利用国内的资源，提高钢铁企业矿石的 自给率，缓解进口铁矿石的压力。 自给率，缓解进口铁矿石的压力。维持优质的铁 矿原料供给， 矿原料供给，必须以科技的进步来推动贫铁矿资 源的高效开发与利用。 源的高效开发与利用。广大选矿工作针对我国铁 矿资源“ 矿资源“贫、细、杂”的特点开展了大量的研究 工作。尤其是近年来， 工作。尤其是近年来，研制并成功应用了新的高 效分选设备、 效分选设备、新的高效浮选药剂以及新的分选工 从而使选矿工艺指标取得了突破性进展。 艺。从而使选矿工艺指标取得了突破性进展。
郭兵分别以油酸钠和醚胺等捕收剂对赤 铁矿和钠辉石纯矿物进行浮选，使用阳离 子捕收剂醚胺反浮选钠辉石时，采用氯化 木质素作为抑制剂，可两者的可浮性之差 达到80％。而采用油酸钠正浮选赤铁矿， 难以达到有效分离的目的。李永聪等曾以 石人沟铁矿精矿为原料生产超纯铁精矿， 用十二胺作为捕收剂进行了磨矿一反浮选、 分级一反浮选和分级—低磁场磁选等试验， 并按磨矿一反浮选方案建成了生产超纯铁 精矿的选矿厂，得到了优良的浮 选指标。
十二胺是无机胺的有机衍生物。即NH3，分子中的一个 氢原子被烷基所取代。因为十二胺在水溶液中的溶解度很 小，实践中常将其溶于盐酸或醋酸水溶液中，生成盐酸盐 或醋酸盐后使用。由于十二胺与矿物表面的相互作用，在 大多数情况下，主要是由胺的阳离子RNH3+， RNH3+在 矿物表面双电层依靠静电引力吸附在荷负电的矿物表面。 因此这种吸附形式不是很牢固，药剂易从矿物表面脱落， 故应用时十二胺应具有足够高的浓度。在适宜浓度下十二 胺能在矿物表面形成半胶束吸附，此时除了静电力吸附 外，烃链间的范德华力亦起重要作用。十二胺的临界胶束 浓度CMC为1．3×10-2mol／L，据此可以求出十二胺的 用量范围应为1．3×10-4一5．2×10-2mol／L。红外光谱 分析结果表明，十二胺在石英表面的吸附形式有胺离子静 电吸附、靠分子间缔合力作用的胺分子吸附和靠氢键作用 的胺分子吸附，且在两矿物表面的存在形式和吸附性质均 为一致。
浮选理论研究和生产实践证明，浮选药剂对调 节矿物的可浮性，提高气泡矿化过程的选择性和浮 选速度等方面都起着决定性的作用。加强浮选药剂 的研究，研制开发性能优良的浮选药剂，是获得好 浮选分离效果，提高经济和社会效益的重要前提。
1.3阳离子反浮选技术的特点 1.3阳离子反浮选技术的特点
铁矿反浮选技术主要分为阳离子反浮选技术和阴离子 反浮选技术，其各自的特点如下。 阳离子反浮选技术的特点 (1)药剂制度单一简单。阳离子反浮选技术采用单一药 剂——胺类捕收剂，药剂制度简单，浮选温度较低，适宜 现场应用。 (2)操作简单可靠。阳离子反浮选工艺药剂种类少，浮选 过程更易于操作，调整变化快，对工艺流程变化适应性较 强。 (3)与磁选、重选等工艺联合后效果更好。阳离子反浮选 与磁选、重选等工艺联合应用后，实现了工艺技术的优势 互补，流程结构合理。
1.5阳离子反浮选的作用机理 1.5阳离子反浮选的作用机理
阳离子捕收剂大多数指胺类捕收剂，分为脂肪胺 和芳香胺两大类。在硅酸盐矿物的浮选中主要用脂 肪胺类的捕收剂，而且用伯胺较多。实际上伯胺常 混有仲胺。因此，工业上常用的脂肪胺实际上是混 合胺，例如十八胺。离子时，就属于醚胺类捕收剂。 大多数硅酸盐矿物在水中带负电，零电点较低。并 且晶体结构的不同，零电点也有一定的差异。例如 岛状结构的硅酸盐矿物石榴子石零电点较高，而层 状硅酸盐矿物云母的零电点就很低，但总体上讲， 用脂肪胺类阳离子捕收剂可将各类硅酸盐矿物均有 效地浮起。因此，在脂肪胺类阳离子捕收剂应用中， 提高其分离的选择性是关键技术。在所有的胺类中， 十二胺的研究技术最成熟和完善。
1.4阴离子反浮选技术的特点 1.4阴离子反浮选技术的特点
(1)对FeO变化有较强的适应性。与其它浮选技术相 比，阴离子反浮选技术选别的对象是脉石矿物， 对FeO变化直接影响小，有较强的适应性。 (2)有效地利用了矿物的物理特性。阴离子反浮选技 术捕收的对象是石英，其密度小于铁矿物。因此， 石英在浮选作业矿浆中有效重力远远低于铁矿物 在浮选作业矿浆中有效重力，这使得阴离子反浮 选技术因为选择对象为石英而效率较高。 (3)多种药剂的综合使用选别效果更佳。在阴离子反 浮选中，存在4种药剂共同作用。由于阴离子反浮 选过程中药剂种类多，作用的针对性强，协同性 强，使得阴离子反浮选技术具有较高的选矿效率。
铁矿的浮选
• • • • • 2.1阳离子捕收剂反浮选石英 2.2阴离子捕收剂正浮选铁矿物 2.3抑制剂 2.4起泡剂 2.5铁矿石反浮选技术应用及特点
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.1阳离子捕收剂反浮选石英 2.1阳离子捕收剂反浮选石英
• 长期来阳离子捕收剂反浮选流程成为最广 泛应的方法。用乙酸部分中和的醚胺。浮 选石英。中和度是一个很重要的参数。高 的中和度可增加捕收剂的溶解度，但会削 弱浮行为。目前供应的大多数醚胺中和度 为25％～30％。醚二胺和单醚胺混合应用 可改善某些类型的矿的浮选行为。
阳离子捕收剂铁矿反浮选一般是在pH为 7—10条件下，用胺类阳离子捕收剂将含硅 脉石(主要是石英)回收到泡沫相中。国外的 阳离子反浮选发展较快，应用比较广。例 如：美国共和选矿厂阳离子反浮选法用于 选别用脂肪酸正浮选后得到的含61．70％ 的铁精矿。 我国阳离子反浮选工艺的研究和应用比 较落主要原因是阳离子反浮选捕收剂的研 制远远滞发达国家。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。