胺取代脂肪酸捕收劑對齊大山鐵礦石浮選試驗研究

駱斌斌，朱一民，仝麗娟，李艷軍，孫傳堯

(1.東北大學，遼寧 沈陽110819；2.北京礦冶研究總院，北京100044)

目前，鐵礦石選礦廠反浮選流程作業廣泛采用脂肪酸類捕收劑，其極性基團羧基在捕收過程中借助靜電吸附、鍵合作用及生成的羧酸鹽沉淀，固著在礦物顆粒表面上，而非極性烴基則朝外使其疏水起到捕收作用[1-2]。脂肪酸類捕收劑不僅能夠捕收赤鐵礦，而且在有Ca2+或Ba2+等離子活化作用下，也能夠捕收石英及硅酸鹽礦物。然而脂肪酸類捕收劑在低溫條件下存在明顯的不足：水溶性差、分散性差[3-4]。故在應用脂肪酸類捕收劑時，礦漿溫度一般要求較高，這不僅增加了選礦成本，而且還浪費了大量的能源，與國家提倡的可持續性發展與能源政策背道而馳[5]。

為了克服脂肪酸類捕收劑的弱點，本文對其進行了探索性地改性試驗研究。在脂肪酸α位碳原子位置上引入極性胺基基團，開發出一種新型鐵礦浮選藥劑DMP-3，并以此為捕收劑對鞍鋼齊大山選礦廠混合磁選精礦進行了浮選試驗研究，探討其在鐵礦石反浮選作業中應用的可能性，并為開發新型鐵礦反浮選捕收劑、創新鐵礦反浮選工藝流程奠定基礎[6]。

1 試驗

1.1 試樣

試驗礦樣為鞍鋼集團齊大山選礦廠混合磁選精礦，TFe品位為43.29%，粒度組成-0.074mm粒級含量為78.26%，-0.037mm粒級含量占20.35%。為進一步了解礦樣性質，對其進行了XRD分析及XRF多元素分析。

由圖1XRD圖譜可知，試驗礦樣中含鐵礦物主要為赤鐵礦和磁鐵礦，脈石礦物主要為石英。表2 XRF多元素分析結果顯示，礦樣中主要元素為Fe、Si，少量的Mg、Ca、Al、Mn以及微量的Na、S和K。

1.2 試驗方法

試驗采用XFGⅡ-50實驗室用充氣掛槽浮選機。稱取100 g礦樣于400 mL浮選槽中，加入240mL自來水，浮選機的攪拌速度2200r/min，礦漿先攪拌3min，以5% HCl或5% NaOH溶液調節礦漿的pH值，攪拌3min，再加入抑制劑淀粉，攪拌3min，最后加入捕收劑DMP-3，再攪拌3min，最后浮選刮泡4min，精選前調節礦漿至適宜pH，并加入捕收劑DMP-3，將所得產品經過濾、烘干、稱重、取樣，產品試樣送化驗，并計算產率和回收率。浮選試驗流程如圖2所示。

圖1 礦樣XRD分析結果

表1 礦樣XRF多元素分析結果

組分Fe2O3SiO2MgOCaOAl2O3MnONa2OSO3K2O含量wt%56.9737.891.990.980.910.710.270.120.16

圖2 浮選試驗流程

2 試驗結果與討論

針對鞍鋼齊大山選礦廠混合磁選精礦的浮選試驗，本文采用反浮選試驗流程，考察新型胺代改性捕收劑DMP-3對實際礦物的浮選特性。

2.1 礦漿pH值對浮選指標的影響

試驗條件：浮選溫度30℃，固定淀粉用量800g/t，活化劑CaO用量0g/t，捕收劑DMP-3用量400g/t，以礦漿pH值為條件變量，考察其對浮選指標的影響，試驗結果如圖3所示。

圖3 礦漿pH值對浮選指標的影響

由圖3可知，隨著礦漿pH值的升高，精礦鐵品位及回收率都相應上升，表明礦漿pH值對浮選精礦指標起到決定性的作用。當礦漿pH值為11.50時，二者均達到最好的效果，此時精礦鐵品位為61.04%，回收率90.74%，尾礦品位10.94%。綜合考慮，確定礦漿pH值為11.50。

2.2 抑制劑用量對浮選指標的影響

試驗條件：浮選溫度30℃，礦漿pH值11.50，固定活化劑CaO用量0g/t，捕收劑DMP-3用量400g/t，以抑制劑淀粉用量為條件變量，考察其對浮選指標的影響，試驗結果如圖4所示。

圖4 抑制劑用量對浮選指標的影響

由圖4中曲線可知，抑制劑淀粉用量過低，對含鐵礦物的抑制效果不佳，會造成精礦產品鐵回收率過低且品位提高不明顯的結果；不斷增加淀粉用量，金屬回收率有所提高，伴隨精礦鐵品位不斷下降。綜合考慮精礦鐵品位及回收率指標，淀粉用量以600g/t為宜，此時精礦鐵品位為63.04%，回收率為88.04%，尾礦品位為12.04%。

2.3 DMP-3用量對浮選指標的影響

試驗條件：浮選溫度30℃，礦漿pH值11.5，固定淀粉用量600g/t，活化劑CaO用量0g/t，以捕收劑DMP-3用量為條件變量，考察其對浮選指標的影響，試驗結果如圖5所示。

圖5 DMP-3用量對浮選指標的影響

由圖5可知，捕收劑DMP-3用量從0g/t增加到600g/t的過程中，精礦鐵品位明顯由60.01%提升至63.40%，回收率伴隨則有一定趨勢的下降。綜合考慮，確定DMP-3用量為600g/t，此時精礦鐵品位為63.40%，回收率為90.27%，尾礦品位為10.92%。

2.4 活化劑用量對浮選指標的影響

試驗條件：浮選溫度30℃，礦漿pH值11.50，固定淀粉用量600g/t，捕收劑DMP-3用量600g/t，以活化劑CaO用量為條件變量，考察其對浮選指標的影響，試驗結果如圖6所示。

圖6 活化劑(CaO)用量對浮選指標的影響

由圖6數據可知，隨著活化劑CaO用量由0g/t增加到200g/t的過程中，浮選精礦鐵品位從63.40%下降至59.00%，說明活化劑CaO的加入造成浮選分選效果的顯著變差，同時也表明捕收劑DMP-3在捕收石英及硅酸鹽礦物時，具有無需活化的優點，在實際浮選生產中可降低選廠活化劑費用。

2.5 浮選溫度對浮選效果的影響

試驗條件：礦漿pH值為11.50，固定淀粉用量600g/t，捕收劑DMP-3用量600g/t，以浮選礦漿溫度為條件變量，考察其對浮選指標的影響，試驗結果如圖7所示。

圖7 浮選溫度對浮選效果的影響

圖7中數據顯示，礦漿溫度對該新型捕收劑DMP-3浮選性能還是有一定影響的。當溫度為15℃時，精礦鐵品位60.80%；溫度上升至35℃時，精礦鐵品位為64.10%，說明溫度的增加在一定程度上提高了浮選精礦的產品質量。同時，圖中結果也證明在低溫條件下，該新型捕收劑DMP-3就已具有較好的分選能力，這在一定程度上驗證了該藥劑DMP-3的捕收與分選性能。綜合考慮浮選精礦鐵品位、回收率的基礎上，確定浮選礦漿溫度為30℃，此時精礦鐵品位為63.81%，回收率為89.71%，尾礦品位為10.02%。

2.6 開路、閉路試驗

在條件試驗的基礎上，進行實驗室浮選開路試驗。試驗條件為：浮選溫度30℃，粗選礦漿pH值為11.5，淀粉用量600g/t，CaO用量0g/t，捕收劑DMP-3用量600g/t，精選礦漿pH值為11.5，捕收劑DMP-3用量300g/t，浮選開路、閉路試驗結果見表2、圖8所示。

表2 開路浮選試驗結果

圖8 浮選閉路試驗數質量流程

由浮選閉路數質量流程圖可以看出，浮選鐵精礦產率57.39%、鐵品位65.84%、回收率為89.58%，尾礦產率為42.61%、鐵品位為10.32%、回收率10.42%，試驗結果良好。

3 結論

1)新型捕收劑DMP-3可成功應用于鞍鋼齊大山選礦廠混磁精礦反浮選過程中，在浮選溫度30℃，-0.037mm粒級含量達到20.35%，礦漿pH

值11.50，淀粉用量600 g/t，捕收劑DMP-3用量為600 g/t時取得較好的分選效果，經一次粗選可獲得精礦鐵品位為63.81%、鐵回收率為89.71%的優良指標。

2)開、閉路試驗結果表明，DMP-3是鐵礦石反浮選的有效捕收劑，對齊大山混合磁選精礦經一次粗選、一次精選可獲得精礦鐵品位為65.4%、回收率為89.58%，尾礦鐵品位為10.32%的分選指標。

3)試驗證明新型捕收劑DMP-3具有無需活化，藥劑用量少，低溫活性好的特點。

[1] 劉靜，張建強，劉炯天. 鐵礦浮選藥劑現狀綜述[J].中國礦業，2007，16(2)：106-108.

[2] 孫炳泉. 鐵礦石浮選技術綜述[J].中國礦業，2009，18(zk)：30-35.

[3] 劉動. 反浮選應用于鐵精礦提鐵降硅的現狀及展望[J].金屬礦山，2003(2)：38-42.

[4] 駱華寶，王永基，胡達驤，等. 我國鐵礦資源狀況[J].地質論評，2009(6)：885-891.

[5] Richard R. Kl impel，劉和慶.選礦藥劑[J].國外金屬礦選礦，1991(2)：31-35.

[6] 王淀佐. 浮選藥劑作用原理及應用[M].北京：冶金工業出版社，1982.