金屬離子對(duì)赤鐵礦、石英、綠泥石可浮性的影響

劉　星，張晉霞，徐　亮，翟高松，劉忠義

（1.華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北唐山063009；2.河北省礦業(yè)開(kāi)發(fā)與安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北唐山063009）

金屬離子對(duì)赤鐵礦、石英、綠泥石可浮性的影響

劉星*1，張晉霞1，2，徐亮1，翟高松1，劉忠義1

（1.華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北唐山063009；2.河北省礦業(yè)開(kāi)發(fā)與安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北唐山063009）

主要針對(duì)浮選過(guò)程中難免離子對(duì)赤鐵礦、石英和綠泥石的可浮性的影響進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明：Ca2+對(duì)赤鐵礦、石英和綠泥石均起到活化作用，作用強(qiáng)弱依次為赤鐵礦＜石英＜綠泥石；Mg2+對(duì)赤鐵礦起到抑制作用，且抑制作用較為明顯，對(duì)石英和綠泥石其起活化作用；A13+對(duì)赤鐵礦、石英和綠泥石均起到抑制作用，對(duì)赤鐵礦抑制明顯，對(duì)石英和綠泥石抑制作用較弱；Fe3+對(duì)赤鐵礦都有著明顯的抑制作用，對(duì)石英抑制作用較小，對(duì)綠泥石起到先活化后抑制的作用。

金屬離子；可浮性；回收率

微細(xì)粒赤鐵礦的回收是鐵礦資源利用的難題之一，浮選法是回收赤鐵礦的比較常用的方法［1-2］。礦石在破碎和磨礦以及浮選的過(guò)程中，金屬離子均會(huì)有不同程度地析出［3］，此外，礦石中的可溶性鹽及粘土礦泥也將金屬離子引入到礦漿中去。雖然，在礦漿中金屬離子含量很低，但是，一些金屬離子與礦物會(huì)形成競(jìng)爭(zhēng)吸附，從而影響礦物的可浮性［4］。孫傳堯［5］系統(tǒng)研究了在油酸鈉體系下Ca2+、Fe3+、Zn2+、Cu2+和A13+對(duì)石英浮選的影響，得出試驗(yàn)所用金屬離子對(duì)硅酸鹽礦物均起到了不同程度地活化。張晉霞［6］研究了在十二胺浮選體系中不同金屬離子對(duì)藍(lán)晶石、石英和黑云母浮選行為影響規(guī)律，得出Ca2+和Mg2+對(duì)黑云母及石英的影響較小，卻顯著活化了藍(lán)晶石的浮選，Al3+及Fe3+對(duì)黑云母的可浮性影響不大，但是對(duì)藍(lán)晶石及石英的抑制作用相當(dāng)明顯。主要研究了在油酸鈉體系下難免金屬離子對(duì)赤鐵礦、石英和綠泥石可浮性的影響。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1純礦物制備

試驗(yàn)所采用的赤鐵礦取自河北唐山司家營(yíng)鐵礦螺旋溜槽精礦，經(jīng)“弱磁選—磨礦—搖床”工藝制得赤鐵礦純礦物，石英礦樣取自江蘇東海某石英砂精礦，綠泥石礦樣取自遼寧海城。對(duì)純礦物進(jìn)行化學(xué)多元素分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　純礦物多元素分析結(jié)果

由表1原礦多元素分析結(jié)果可知，赤鐵礦中Fe2O3含量為96.04%，可以認(rèn)為礦物純度較高，石英中SiO2含量為99.40%，可以認(rèn)為礦物純度較高，綠泥石中鎂、硅、鋁氧化物含量為98.45%，純度比較高。

1.2主要試劑

本實(shí)驗(yàn)采用油酸鈉作為浮選時(shí)的捕收劑，F(xiàn)eCl3、CaCl2、MgCl2、AlCl3作為浮選時(shí)的調(diào)整劑。以上試劑均為化學(xué)純，配置藥劑及調(diào)節(jié)礦漿均用蒸餾水。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用浮選機(jī)型號(hào)為XFG型掛槽浮選機(jī)，浮選槽型號(hào)為40mL，主軸的轉(zhuǎn)速為1989r/min。每次稱(chēng)取純礦物礦樣質(zhì)量為2.0g，加入蒸餾水25mL，待浮選機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)后開(kāi)始調(diào)漿，礦漿穩(wěn)定2min后加入調(diào)整劑，通過(guò)攪拌使調(diào)整劑作用均勻，然后加入捕收劑，繼續(xù)攪拌，3min后開(kāi)始浮選，浮選刮泡時(shí)間為2min，泡沫和槽內(nèi)產(chǎn)品分別進(jìn)行烘干、稱(chēng)重，算出回收率。

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料，考察了pH值和油酸用量對(duì)赤鐵礦、石英和綠泥石回收率的影響，以及Ca2+、Fe3+、Mg2+和A13+四種離子對(duì)赤鐵礦、石英和綠泥石可浮性的影響。

2.1pH值試驗(yàn)

礦漿pH值對(duì)浮選會(huì)產(chǎn)生一定的影響，分別選用硫酸和氫氧化鈉作為pH值調(diào)整劑，油酸鈉作為捕收劑，pH值試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1　pH試驗(yàn)結(jié)果

由圖1可知，當(dāng)pH值由2升高到7時(shí)，赤鐵礦的回收率逐漸升高且升高速度明顯，在pH=7達(dá)到最高點(diǎn)，而石英和綠泥石升高速度緩慢，當(dāng)?shù)V漿pH值超過(guò)7后，赤鐵礦回收率明顯下降，而石英和綠泥石的回收率則呈升高的趨勢(shì)，綜合考慮認(rèn)為礦漿pH值在自然條件下（pH=6-7）最合適。

2.2油酸鈉用量試驗(yàn)

在礦漿pH值為自然條件時(shí)，對(duì)油酸鈉用量進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2　油酸鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

由圖2可知，隨著油酸鈉用量的增加，3種礦物的回收率均呈上升趨勢(shì)，赤鐵礦上升趨勢(shì)比較明顯，石英和綠泥石相對(duì)緩慢，綜合考慮認(rèn)為油酸鈉用量為27mg/L最為合適。

2.3Ca2+對(duì)赤鐵礦和石英、綠泥石的可浮性影響

在礦漿pH值為自然條件，油酸鈉用量為27mg/L的條件下，進(jìn)行鈣離子用量試驗(yàn)，結(jié)果如圖3。

圖3　Ca2+對(duì)赤鐵礦和石英、綠泥石的可浮性影響結(jié)果

由圖3可知，Ca2+對(duì)赤鐵礦有較弱的活化作用。當(dāng)Ca2+為800mg/L時(shí)，赤鐵礦的回收率只上升了2%，而Ca2+對(duì)石英產(chǎn)生了較為明顯的活化作用，當(dāng)用量達(dá)到800mg/L時(shí)，石英回收率5%上升至20%，活化效果較為明顯。同樣，Ca2+對(duì)綠泥石也有較明顯的活化效果，用量達(dá)到800mg/L時(shí)，綠泥石回收率上升到40%，總的來(lái)說(shuō)，Ca2+對(duì)赤鐵礦的活化作用較弱，而對(duì)綠泥石和石英的活化作用均較明顯。

2.4Mg2+對(duì)赤鐵礦和石英、綠泥石的可浮性影響

在礦漿pH值為自然條件，油酸鈉用量為27mg/L的條件下，考察Mg2+對(duì)赤鐵礦、石英和綠泥石的可浮性影響，結(jié)果如圖4。

由圖4可知，在Mg2+用量由0mg/L增加到150mg/L時(shí)，對(duì)赤鐵礦的抑制作用較小，而當(dāng)Mg2+用量由150mg/L增加到280mg/L時(shí)，Mg2+對(duì)赤鐵礦的抑制作用非常明顯，Mg2+用量大于280mg/L后，Mg2+對(duì)赤鐵礦的抑制作用變化并不大。隨著Mg2+用量的逐漸增加，石英的回收率逐漸上升，說(shuō)明Mg2+對(duì)世英并沒(méi)有抑制作用，反而有活化作用。而Mg2+用量的增加對(duì)綠泥石同樣起到活化的作用，但作用微弱。

圖4　Mg2+對(duì)赤鐵礦和石英、綠泥石的可浮性影響結(jié)果

2.5Al3+對(duì)赤鐵礦和石英、綠泥石的可浮性影響

在礦漿pH值為自然條件，油酸鈉用量為27mg/L的條件下，考察Al3+對(duì)赤鐵礦、石英及綠泥石的可浮性影響，結(jié)果如圖5。

圖5　Al3+對(duì)赤鐵礦和石英、綠泥石的可浮性影響結(jié)果

由圖5可知，Al3+對(duì)赤鐵礦有著非常明顯的抑制作用，Al3+用量由0mg/L增加至25mg/L時(shí)，赤鐵礦回收率曲線下降極其明顯，說(shuō)明Al3+對(duì)赤鐵礦的抑制作用相當(dāng)強(qiáng)烈，而當(dāng)Al3+用量超過(guò)25mg/L時(shí)，赤鐵礦的回收率持續(xù)保持較低水平。綜合來(lái)說(shuō)，Al3+對(duì)石英和綠泥石的抑制作用并不明顯。

2.6Fe3+對(duì)赤鐵礦和石英、綠泥石的可浮性影響

在礦漿pH值為自然條件，油酸鈉用量為27mg/L的條件下，考察Fe3+對(duì)赤鐵礦和石英、綠泥石的可浮性影響，結(jié)果如圖6。

圖6　Fe3+對(duì)赤鐵礦和石英、綠泥石的可浮性影響結(jié)果

由圖6可知，當(dāng)Fe3+用量在0 mg/L上升到80mg/L時(shí)，鐵回收率曲線急劇下降，說(shuō)明Fe3+對(duì)赤鐵礦起到強(qiáng)烈的抑制作用，當(dāng)Fe3+濃度超過(guò)80mg/L時(shí)，此后回收率曲線沒(méi)有較大變化，回收率趨于平穩(wěn)。Fe3+對(duì)石英起到活化作用，但作用并不明顯。Fe3+對(duì)綠泥石起到先活化，再抑制的作用。Fe3+用量由0mg/L升高至85mg/L時(shí)，起到活化作用，當(dāng)Fe3+用量大于85mg/L時(shí)，起抑制作用。

3　結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)原礦進(jìn)行化學(xué)多元素分析以及XRD分析可知，赤鐵礦、石英和綠泥石的純度均較高，能夠作為純礦物進(jìn)行試驗(yàn)研究。

（2）對(duì)赤鐵礦來(lái)說(shuō)，Mg2+、A13+和Fe3+對(duì)赤鐵礦都有著明顯的抑制作用，A13+和Fe3+對(duì)赤鐵礦的抑制作用要強(qiáng)于Mg2+，Ca2+對(duì)赤鐵礦起到微弱的活化作用。

（3）對(duì)石英來(lái)說(shuō)Mg2+、Ca2+和A13+對(duì)其起到活化作用，Mg2+、Ca2+對(duì)石英的活化作用要強(qiáng)于A13+。

（4）對(duì)綠泥石來(lái)說(shuō)Mg2+、Ca2+起到活化作用，Ca2+的活化作用較Mg2+更為顯著，A13+對(duì)綠泥石的可浮性起到微弱的抑制作用，在Fe3+濃度小于200mg/L時(shí)，F(xiàn)e3+對(duì)綠泥石起到一定的活化作用，當(dāng)濃度大于200mg/L時(shí)，F(xiàn)e3+對(duì)綠泥石起到微弱的抑制作用。

［1］牛福生，周閃閃，李淮湘，等.某鮞狀赤鐵礦絮凝—強(qiáng)磁選試驗(yàn)研究［J］.金屬礦山，2010（4）：68-71.

［2］崔振民，吳偉宏，姜琳，等.淺析我國(guó)礦產(chǎn)資源綜合利用［J］.中國(guó)礦業(yè)，2013，22（2）：40-43.

［3］魏明安，孫傳堯.礦漿中的難免離子對(duì)黃銅礦和方鉛礦浮選的影響［J］.有色金屬，2008，60（2）：92-95.

［4］王毓華，陳興華，周瑜林.金屬離子對(duì)細(xì)粒鋁硅酸鹽礦物分散行為的影響［J］.金屬礦山，2007（5）：39-43.

［5］孫傳堯.硅酸鹽礦物浮選原理［M］.北京：科學(xué)出版社，2001.

［6］張晉霞，馮雅麗，牛福生.礦漿中金屬離子對(duì)藍(lán)晶石礦物浮選行為的影響［J］.東北大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2014，35（12）：1787-1791.

Effect of Metal Ions on the Flotability of Hematite，Quartz and Chlorite

LIU Xing1，ZHANG Jin-xia1，2，XU Liang1，ZHAI Gao-song1，LIU Zhong-yi1
（1.College of Mining Engineering，North China University of Science and Technology，Tangshan Hebei 063009，China；2.Hebei Province Mining Industry Develops and Safe Technology Key Lab-oratory，Tangshan Hebei 063009，China）

This paper aim at to research effect of the unavoidable ion on the floatability of hematite，quartz and chlorite in flotation process.The resuit shows that Ca2+could activate the hematite，quartz and chlorite，action follows the order hematite＜quartz＜chlorite；Mg2+could activate the hematite but for quartz and chlorite Mg2+will curb them.Al3+have obviously suppression effect on hematite，and have a small suppression effect on quartz and chlorite；Fe3+have obviously suppression effect on hematite，and have a small suppression effect on quartz and for chlorite within a certain amount of the range，for the chlorite Fe3+play the role of activation before inhibition.

metal ion；floatability；recovery rate

TD85

A

1004-5716（2016）07-0093-04

2015-07-23

2015-07-30

國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：201410081022。

劉星（1993-），男（漢族），山西潞城人，河北唐山華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院在讀本科生，研究方向：礦產(chǎn)資源綜合利用。