（矿物加工工程专业论文）阳离子捕收剂分离磁铁矿和石英的研究.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 本文针对磁铁矿中夹杂的细粒石英难去除的技术难题进行了研究，在大量的 试验研究和分选工艺现状分析的基础上，成功的研制了一种高效的新型捕收剂 及合理的浮选工艺，实现了磁铁矿降硅的目的。 主要内容如下： ( 1 ) 合成阳离子捕收剂g e 一6 0 1 及制各试验所需的r a n e y - n i 催化剂 通过研究合成捕收剂g e - 6 0 1 的工艺参数及制备r a n e y n i 催化剂的参数，结 果发现：在试验确定的工艺参数镰件下，合成的陬离子捕收裁g e 一6 q l 捕牧能力 强，选择性好；制备的r a n e y n i 催化剂活性高，加氢效果好。 ( 2 ) 系统的地研究了石英、纯磁铁矿及尖山铁矿的可浮性。 通过研究捕收剂g e 一6 0 1 用量、溶液p h 值、淀粉用量对各类矿可浮性的影响， 结果表明：该捕收剂g e 一6 0 1 对石英的捕收能力强，分选石英和磁铁矿较理想， 可获得f e 品位6 9 、3 7 ，回收率9 0 6 7 。其中s i o ：含量为3 7 8 的优良指标。 这说观会成的捕牧荆g e 一6 0 1 是成功的， 同时，系统研究了该捕收剂g e 一6 0 1 与十二胺浮选尖山铁矿的优劣，结果表 明：新型捕收剂g e 一6 0 1 的选择性优于十二胺，g e 一6 0 1 产生的泡沫比十二胺的 泡沫脆，后续工序处理方便，且工艺简单，操作方便，选矿成本低。试验发现： 新捕收剂g e - 6 0 1 耐低温性能好，它在8 c 时浮选指标与2 5 的指标相当。 ( 3 ) 测定了石英表面的z e t a 电位和用红外光谱探讨了浮选药剂与矿物的作 用轨理 通过石英在蒸馏水和g e 一6 0 l 盐酸溶液中表面z e t a 电位的变化发现：在蒸馏 水中石英的e 一电位负值均随p h 的增大而升高，石英的p z c 约为2 5 。在捕收 剂g e 一6 0 1 盐酸溶液，石英负值显著下降；在弱酸性区，尤其在p z c 附近，石英 表面的l 一电位变化较小；当p h 值超过5 以后，石英表面的l 一电位变化增大。 说明石英吸附了大量的g e 一6 0 1 阳离子，此时石英显示了优良的可浮性。 通过捕收剂g e 一6 0 1 与石英、淀粉与石英及淀粉与磁铁矿作用后的i r 分析， 结果表明：阳离子捕收剂g e 一6 0 1 在石英表面上吸附强；淀粉在石英表面的吸附 弱，很容易使淀粉在石英表面上脱附，说明不能抑制石英；淀粉在磁铁矿表面 的吸附强，可以较好的抑制磁铁矿。 本研究表明：用台成的高效捕收剂能生产出品位达6 9 以上的优质铁精矿， 这样能大幅度降低炼铁成本。提高高炉利用系数从而提高经济效益。同时表明 该捕收剂是一种选择性高，捕收力强的优质药剂。 关键词：阳离子捕收剂，反浮选，磁铁矿。合成，机理 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t i no r d e rt or e s o l v et h et e c h n i c a ld i f f i c u l t yt h a ti sc o m p l i c a t e dt od i s p o s eo ft h e s i l i c a - f i n ep a r t i c l ei nm a g n e t i t e ，w eh a v et a k e no ns o m er e s e a r c ha b o u ti t 。b a s e do na l o to fa n a l y s i so fe x p e r i m e n t a li n v e s t i g a t i o na n dc u r r e n td e v e l o p m e n ts t a t e sa b o u t s e p a r a t i n gt e c h n o l o g y , av e r y e f f e c t i v ec o l l e c t o ra n das i m p l ef l o t a t i o nf l o w s h e e tt h a t c a nd e s i l i c a t es i l i c ah a v eb e e nd e v e l o p e d s u c c e s s f u l l y 1 1 1 em a i nc o n t e n t so f t h i sp a p e ra r ef o l l o w i n g ： ( 1 ) s y n t h e s i z i n gt h ec a t i o n i cc o l l e c t o rg e 一6 0 1a n dp r e p a r i n gr a n e y - n i c a t m y s t t h a ti sn e e d e di ne x p e r i m e n t t h ef i n d i n g sa r et h a tt h es y n t h e s i z e dc a t i o n i cc o l l e c t o rh a sg o o ds e l e c t i v i t ya n d h i g hc o l l e c t i o na b i l i t ya n d t h a tt h ep r e p a r e dr a n e y n i c a t a l y s ta l s oh a sg o o de f f e c to n h y d r o g e n a t i o na n dh i g ha c t i v i t y a tt h ee x p e r i m e n t a lo p t i m u mt h r o u g hs t u d y i n gt h e t e c h n i c a lp a r a m e t e r so fs y n t h e s i z i n gt h ec a t i o n i cc o l l e c t o rg e 一6 0 1a n dp r e p a r i n g r a n e y - n i - c a t a l y s t ( 2 ) r e s e a r c h i n gs y s t e m a t i c a l l y t h e f l o a t a b i l i t y o f s i l i c a p u r e m a g n e t i t e a n d j a n s h a nm a g n e t i t e a n 鄹r e s e a r c h i n gt h ed o s a g eo f c a t i o n i cc o l l e c t o rg e 6 0 1 t h ep ho fs o l u t i o na n d d o s a g eo fa m y l u ma f f e c t e do nt h ef l o a t a b i l i t y o fa l lk i n d so fo r e s ，t h e f i n d i n g s i n d i c a t et h a tt h ec o l l e c t o rh a sas t r o n ga f f e c t i o no ns i l i c aa n di t s s e l e c t i v i t y i n s e p a r a t i n gs i l i c af r o mm a g n e t i t ei sg o o d ，a n dt h a tt h e c o n c e n t r a t eg r a d eo ff ei s 6 9 3 7 。w h i c hc o n t a i n ss i 0 2a b o u t3 7 8 a n di t sr e c o v e r yi sa b o u t9 0 6 7 a i l t h o s ep r e s e n tt h es y n t h e s i so f t h ec a t i o n i cc o l l e c t o rg e 一6 0 1i ss u c c e s s f u l a tt h es a m et i m e ，t h r o u g h c o m p a r i n gs y s t e m a t i c a l l y t h e a d v a n t a g e s a n dt h e d i s a d v a n t a g e sb e t w e e nt h ec o l l e c t o rg e 一6 0 1a n dd o d e c y l a m i n ef l o a t i n gj i a n s h a n m a g n e t i t e ，i t h a sb e e nf o u n dt h a tt h en e wc o l l e c t o r s s e l e c t i v i t y i sb e t t e rt h a n d o d e c y l a m i n e sa n dt h a ti tc a np r o d u c e 】e s sb r i t t l ef o a m w h i c hc a n b et h r e a t e dm u c h m o r es i m p l et h a n d o d e c y l a m i n e si nt h el a t e ro p e r a t i o np r o c e d u r e s a n d t h ef o r m e r s t e c h n o l o g y i s s i m p l e i na d d i t i o n ，i th a s a l s ob e e nf o u n dt h a tt h en e wc o l l e c t o r g e 。6 0 ih a sag o o dl o w - t e m p e r a t u r er e s i s t a n tp r o p e r t ya n di t sr e s u l ta t8 x 2i sa b o u t t h es a m eo n ea t 2 5 ( 3 ) d e t e r m i n i n gt h ez e t a - e l e c t r i cp o t e n t i a lo i lt h es u r f a c eo f s i l i c aa n dd i s c u s s i n g t h em e c h a n i s mo fi n t e r a c t i o nb e t w e e nf l o t a t i o n r e a g e n t sa n do r e sw i t h i n f r a r e d s p e c t r a t h ec h a n g eo ft h ez e t a - e l e c t r i cp o t e n t i a lo nt h es u r f a c eo fs i l i c ai nt h ed i s t i l l e d i i 武汉理工大学硕士学位论文 w a t e ra n dt h eg e 一6 0 1 - h y d r o c h l o r i d es o l u t i o ni n d i c a t et h a tt h e r ei s - n e g a t i v ec h a r g e o nt h es u r f a c eo fs i l i c aw h i c hi n c r e a s e sw i t hi n c r e a s i n go fp hi nt h ed i s t i l l e dw a t e r , a n dp z co fs i l i c a i sa b o u t2 5 i nt h eh y d r o c h l o r i d es o l u t i o no f g e 一6 0 1 ，t h en e g a t i v e c h a r g ed e c r e a s e sa p p a r e n t l y i nt h ea r e ao f f e e b l ea c i d i t y , e s p e c i a l l ya ta b o u t p z c ，t h e z e t a - e l e c t r i c p o t e n t i a lc h a n g e sv e r yl i t t l e o nt h es u r f a c eo fs i l i c a w h e nt h ep h e x c e e d s5 ，t h ec h a r g ew i l la u g m e n t t h o s es h o wt h a ta g r e a td e a lg e 一6 0 1i sa d s o r b e d o nt h es u r f a c eo f s i l i c aa n dt h a tf l o a t a b i l i t yo f s i l i c a i sg o o d a f t e ra n a l y z i n gi ro ft h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nt h ec o l l e c t o ra n ds i l i c a ，b e t w e e n a m y l u ma n ds i l i c a ，b e t w e e na m y l u ma n dm a g n e t i t e ，i th a sf o u n dt h a tt h ec a t i o n i c c o l l e c t o rh a ss t r o n ga b s o r b a b i l i t yo nt h es u r f a c eo fs i l i c aa n dt h a tt h ea m y l u mh a s w e a ka b s o r b a b i l i t yo ni ta n di ti se a s yt od i s a b s o r bf r o mt h es u r f a c eo fs i l i c a w h i c h p r e s e n t i tc a nn o tr e s t r a i ns i l i c aa n dt h a ta m y l u mh a ss t r o n ga b s o r b a b i l i t yo nt h e s u r f a c eo f m a g n e t i t e ，w h i c hs h o w st h a ta m y l u mc a nr e s t r a i nm a g n e t i t e t h i sr e s e a r c h i n gi n d i c a t e st h a tu s i n gt h es y n t h e s i z e dh i g he f f e c t i v ec o l l e c t o rc a n p r o d u c et o pq u a l i t yi r o n o r ew h o s ec o n c e n t r a t eg r a d ef ei so v e r6 9 t h u si tc a n r e d u c et h ec o s to fi r o n m a k i n gl a r g e l ya n di n c r e a s eu t i l i z a t i o nc o e f f i c i e n to fb l a s t f u r n a c es oa st og e tm o r ee c o n o m i c a lb e n e f i t s a n di th a sa l s op r e s e n t e dt h a tt h en e w c o l l e c t o ri sak i n do ft o pq u a l i t yr e a g e n tw h i c hh a sag o o ds e l e c t i v i t ya n ds t r o n g c a p t u r e e f f e c t k e y w o r d s ：c a t i o n i cc o l l e c t o r ，r e v e r s ef l o t a t i o n ，m a g n e t i t e ，s y n t h e s i s ，m e c h a n i s m i l l 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 引言 钢铁工业的主要原料铁矿石是一个国家的重要战略资源。世界铁矿资源 极为丰富在1 0 0 多个国家中矿石工业总储量超过3 4 0 0 亿t ，资源总储量( 工业 + 推定储量) 超过7 8 0 0 亿t 。目前已发现的矿床主要在北美、南美东岸及非洲 西岸、澳大利亚、印度、俄罗斯中部及中南地区、中国东北和西北及长江流域， 此外北欧( 瑞典) 、中欧( 法、德) 也有相当规模的储量。储量较大的国家有俄 罗斯、玻利维亚、巴西、加拿大、澳大利亚、印度、美国等。资源分布虽然较为 广泛，但绝大部分储量却集中在几个国家的1 5 个大型矿区。 我国累计探明的储量达5 3 1 亿t ，保有地质储量5 0 1 亿t ( 其中工业储量2 4 5 亿t ) ，贫矿占9 7 ，弱磁性铁矿石约1 3 0 亿t 。 近年来，我国的钢铁工业发展迅速，近年的钢产量见表1 - 1 。 表卜1 我国近年来钢铁产量一览表 年份1 9 9 01 9 9 81 9 9 92 0 0 02 0 0 12 0 0 2 国产铁矿石 1 8 0 0 02 5 2 0 02 5 2 0 02 4 0 0 02 6 5 0 03 2 0 0 0 进口铁矿石1 4 3 4 25 1 7 75 5 2 7 46 9 9 79 0 8 61 1 0 0 0 生铁6 2 3 71 1 8 6 31 2 4 0 01 3 0 3 71 5 3 0 0t 9 8 5 0 粗钢6 6 3 51 1 4 5 91 2 2 0 01 2 5 7 91 4 0 8 01 8 0 0 0 注：表中单位为万t 从表卜1 的数据可知：随着经济的发展，对钢的需求不断增大，使国内矿石 供应的缺口越来越大。因此，在充分利用国外资源的同时也必须加强对国内资源 的合理利用和对国内矿石浮选工艺及浮选药剂的研究。 1 2 我国铁矿资源概况 我国是世界上铁矿资源总量相对丰富的国家，但人均资源量偏低，可供开发 利用的资源短缺，资源品质较差，贫矿多富矿少，中小型矿多，但大型矿、特大 型矿少，矿石类型复杂。我国铁矿资源的特点是含铁品位低，绝大多数铁矿资源 武汉理工大学硕士学位论文 铁品位低于3 5 ，且开采难度大。铁矿资源分布也比较分散，主要分布在鞍山、 本溪地区( 储量为1 1 4 3 亿t ) ，冀东地区( 储量有4 9 亿t ) ，山西的太古岚地区( 储 量为3 2 8 亿t ) ，以及四川的西昌、湖北的大冶和内蒙古的白云鄂博等地区。 由于钢铁工业的快速增长对铁矿资源消耗的大幅度增加，地质勘察新增储量 低于消耗储量，采矿和地质条件的恶化引起原矿质量不断下降，而冶炼对精矿的 品位要求日益提高，以及一大批国有大中型矿山进入晚期开采阶段，使我国铁矿 资源供给形势日趋严峻，供给缺口日益增大，进口数量快速增长。因此，我国后 备铁矿资源潜力不大，储量增长速度已经滞后于消耗速度，保有储量总体呈下降 趋势。虽然在铁水产量逐年增加，对铁矿石需求不断增加的有利形势下，近几年 我国铁矿石产量却维持在2 4 亿t 左右，而铁矿石的进口量却逐年增加。 目前我国电炉钢产量仅占钢总产量的1 8 左右，钢铁生产主要靠铁矿石，因此 我国铁精矿生产处于非常重要的地位。我国正处在迅速推进工业化阶段，随着国 民经济的持续增长，今后若干年内，我国钢材消费仍处于增长阶段，对铁矿石原 料的需求总量将持续增加，国产铁矿石对钢铁工业发展的支持程度日益下降，预 计n 2 0 0 5 年，国内铁矿石自给率将由现在的近6 0 下降到5 3 左右，到2 0 1 0 年将下 降到4 5 左右，铁矿石进口量将达到1 5 1 lt 左右，超过日本和欧洲各国的年进口 量，成为世界上进口铁矿石最多的国家。 经过5 0 多年来的建设与开发，我国现已形成以国有大型矿山为主，地方集体 和个体矿山并存的铁矿资源开发体系，拥有5 5 座大型矿山、3 5 0 多座集体矿山和 2 3 0 0 多处个体矿山，铁矿石原矿生产规模2 5 亿t ，按天然质量计算，居世界首位， 从业人员达5 0 万人。国内钢铁矿业的发展，不仅为钢铁工业的发展提供了大量优 质原料，也为促进区域经济的发展，解决劳动就业和维护社会稳定做出了贡献。 我国是世界上铁矿资源消费第一大国，从稳定供给、经济安全出发，要解决 铁矿资源短缺，首先应考虑立足于国内资源。我国是一个发展中国家，开发国内 铁矿资源对促进区域经济发展和缓解就业压力，维护社会稳定有着积极作用。我 国有比较丰富的铁矿资源，随着采选技术的进步，可开采利用的储量比例将不断 增加，尽管资源储量对钢铁工业发展的保证程度较低，但只要坚持适度开发、合 理利用和有效保护，就能够较长时期为我国钢铁工业的发展提供相当数量的资源 保证。我国铁矿资源分布虽然比较分散，但储量的6 5 集中在1 0 大成矿区，产量 占全国产量的8 0 p a 上，有实行集中选矿和深加工的条件：国内铁矿资源虽然原 生品位低，但随着选矿工艺技术改造，不少铁矿经选矿后，铁品位高，而且有害 武汉理工大学硕士学位论文 元素和杂质含量较少，是优质的冶金原料。如鞍钢弓长岭选矿工艺改造后，精矿 粉含铁品位达到6 8 ，8 ，硅含量由8 下降到躺。成本下降9 8 4 ；齐大山赤铁矿选 矿工艺改造后，犍矿粉含铁晶也达到了6 6 鳓，这些指标已经达到了世界先进水 平，具备了较强的竞争能力。1 。然而，随着矿山的延伸开采，矿石的性质逐渐发 生变化，许多现场使用药剂的指标下降，因此研制新型高效的浮选药剂，特别是 研制高选择性的高效捕收剂是至关重要的。 1 ，3 分选铁矿的技术现状 近年柬。国内外针对不同的铁矿，进行了较深入地研究，提出了能选出高品 位铁精矿的工艺流程和研制了些新型高效浮选药剂。现用浮选工艺主要有：正 浮选工艺、反浮选工艺、磁浮选、浮选柱等。由于本论文所用的是阳离子反浮选 工艺来提铁降硅，因此主要介绍反浮选工艺。 1 ，3 1 正浮选工艺 正浮选有抛尾品位低的特点，但它上浮的精矿量大，故耗药量大，并且现有 捕收剂选择性差，因此所得精矿品位一直难以提高，对于难选铁矿更是如此。弱 酸性正浮选是国内在降低弱磁性铁精矿中含铁硅酸盐杂质方面研究得较多的浮 选方法。 图卜l 东鞍l “铁矿新工艺流程图 武汉理工大学硕士学位论文 - _ _ _ j _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ - _ _ _ - 一 。 一 一 葛英勇等人在东鞍山现用正浮选流程：矿石先经两段磨矿后进入浮选工段， 浮选流程为一次粗选、一次扫选、三次精选( 如图卜1 ) 。在这工艺流程的基础 上增加中矿i 再磨工序，使铁矿连生体得以荦体解离。再选用臻收性和选择性良 好的螫台捕收剂rn 一6 6 5 ，可获得铁精矿品位为6 4 0 2 、回收率达7 6 2 3 的优质 铁精矿。 1 3 2 反浮选工艺 1 、3 2 ，1 阴离子反浮选工艺 阴离子反浮选工艺比酸性正浮选有了较大的改进：因为它的浮出量少，可以 减少药剂的消耗量，精矿品位和回收率都有较大提高，同时降低了选矿成本。其 流程经过粗选、精选、扫选，一般就能满足生产的要求。 梁振绪“1 根据尖山铁矿的特点，采用一粗、一精、三扫的阴离子反浮选工艺 流程( 如图i - 2 ) ，最终得到铁品位6 8 8 、s i 0 ，4 的优良指标( 工艺指标见表卜2 ) ， 比原工艺的精矿品位提高了3 3 。 原矿 图卜2 尖山阴离子反浮选工艺流程图 表卜2 主要工艺指标( 设计) 产品产率产量万品位回收率 名称 ( ) 吨每年 t f e s i 0 。 ( ) 铁糟矿 9 3 3 02 1 4 。5 96 8 8 049 8 o o 尾矿 6 7 01 5 4 11 9 5 52 0 0 原矿1 0 0 ，02 3 0 0 06 5 5 081 0 0 o o 武汉理工大学硕士学位论文 孙德娣。1 用阴离子反浮选工艺过程：弱、中、强磁机选出的精矿自流到浮选 前的浓缩机进行浓缩，浓缩机底流用泵输送到反浮选前的搅拌槽，再经一次粗选、 一次精选、三次扫选选出浮选精矿和尾矿。取得精矿品位6 5 1 5 、尾矿品位 1 2 3 5 、金属回收率7 0 0 9 的工艺指标，与同期生产指标相比精矿品位提高1 9 9 个百分点，工艺采用n a o h 作调整剂、玉米淀粉作铁矿物抑制剂、c a o 作脉石矿物 的活化剂、r a - 3 1 5 ( 酸性塔尔油) 作捕收剂。 吕建华”1 采用淀粉抑制剂混磁精阴离子反浮选流程。以混磁精为浮给进行一 粗一精选别，粗尾和精尾合并，并进行三次扫选，扫选中矿按顺序返回前一作业； 精选槽底尾浮精，三扫泡沫位浮尾。在混磁精品位为4 4 7 7 的情况下，得到精矿 品位6 5 9 5 ，尾矿品位1 4 0 7 ，回收率8 7 1 8 的指标。 刘动。1 曾报道：鞍钢矿业公司矿山研究所于2 0 0 1 年2 月至4 月间，进行了两 段连续磨矿、中矿再磨、重选一强磁一阴离子反浮选和两段连续磨矿、中矿再磨、 强磁一重选一阴离子反浮选2 种流程的连选试验，分别取得了精矿品位6 4 3 0 、金 属回收率7 4 7 0 和精矿品位6 3 9 7 、金属回收率7 5 6 2 的浮选指标。尽管阴离 子反浮选技术指标好于阳离子反浮选，但考虑到运行成本等相关阔题，最终选用 了阳离子反浮选方案。并于6 月至1 0 月间，在东鞍山烧结厂一选车间1 2 系统进 行了两段连续磨矿、中矿返回二次分级、重选一强磁一阴离子反浮选和两段连续磨 矿、中矿返回二次分级、强磁一重选一阴离子反浮选2 种流程的工业试验，试验结 果见表卜3 。太钢尖山铁矿也于2 0 0 2 年8 9 月间由马鞍山矿山研究院完成了磁 精用阴离子反浮选提铁降硅的试验研究工作，在样品铁精矿品位为6 5 7 5 ，s i 0 2 含量8 5 的情况下，通过一粗、一精、三扫的阴离子反浮选过程，获得了铁精矿 品位6 9 0 8 ，s i 0 2 含量3 1 7 ，铁矿物作业回收率9 8 2 4 的指标。 同时莱钢韩旺铁矿完成了用阴离子反浮选提高磁精矿品位的工业改造工作。 其工艺指标：铁精矿品位可由6 3 提高到6 7 ，s i o 。含量可由1 1 降至6 以下，铁 矿物作业回收率为9 7 0 1 。 表卜3 东鞍山烧结厂2 种工艺流程工业试验指标 i ：【艺流程原矿品位精矿品位尾矿品位回收率 13 1 3 86 4 0 81 3 7 77 1 4 7 | 23 2 9 46 4 7 41 4 6 87 l - 6 9 u w a d i a l e 。1 等发现：用阴离子反浮选工艺反浮石英来回收低品位的m u r o 铁 武汉理工大学硕士学位论文 矿( f e3 1 6 ) 。试验表明：淀粉的旋光性对铁矿分选有很大的影响，在p h = 1 1 时左旋淀粉的指标明显优于右旋的淀粉指标。前者的指标精矿品位f e 6 9 4 ，回 收率8 4 4 ；后者的指标为精矿品位f e 6 5 9 ，回收率7 8 6 。结果表明：前者的 指标明显优于后者。 尽管如此，阴离子反浮选工艺仍存在药剂制度复杂的缺点。目前用的抑制剂 大多是淀粉，这将导致产品过滤难，给后续操作带来很大的难度，特别是阴离子 捕收剂，需要在3 0 。c 左右才能很好的浮选，加热成本高，导致了选矿成本高。 1 3 2 2 阳离子反浮选 ( 1 ) 国内概况 铁矿反浮选一般是在p h 7 9 的条件下，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。在这种情况下，铁精矿不浮，而泡沫作为尾矿产品 排出。 国内反浮选工艺是从2 0 世纪7 0 年代才开始做研究工作，8 0 年代初，这一工 艺在鞍钢烧结总厂经工业改造成功投产，使该厂铁精矿品位由6 1 5 提高到 6 5 5 。2 0 0 1 年鞍钢弓长岭矿业公司进行了磁精采用反浮选提铁降硅的试验研究 工作，选用了阳离子反浮选的方案，改造后铁精矿品位达到6 8 8 ，s i o 。含量降 至4 以下。 给矿( 4 0 0 s ) 图卜3 闭路试验流程图 6 武汉理工大学硕士学位论文 在国内，葛英勇”1 研制的瓶型捕收剂g e 一6 0 1 ( 多胺类化合物) 反浮选某磁铁 矿药剂用量为1 6 2 5 9 , 屯，经过两次粗选、两次扫选( 流程图见卜3 ) ，可获得铁 精矿品位f e 6 9 。3 7 ，回收率9 8 6 5 ，精矿s i 3 5 1 ，尾矿品位f e l 4 3 9 ，回 收率1 3 5 的良好指标。分别在1 6 、1 2 、8 进行了浮选试验。从试验的结 果知道：在8 2 5 。c 的区间内，g e 一6 0 1 的捕收剂性能和分离选择性几乎不受温度 的影响，各种温度试验点的指标相当。特别是在8 时，精矿品位仍为f e 6 9 1 0 ， 回收率为9 0 1 8 ，该指标与2 5 的指标相当。 郭兵o ”分别以油酸钠和多胺等捕收剂对赤铁矿和钠辉石纯矿物的捕收剂作 用，使用阳离子捕收剂多胺反浮钠辉石时，采用氯化木素作为抑制剂，可使两者的 可浮性之差达到8 0 ，而采用油酸钠正浮赤铁矿，难以达到有效分离的目的。 孙平“在弓长岭选矿厂二选车间采用十二胺阳离子反浮选进行“提铁降硅” 工艺流程改造。弓矿公司采用十二胺阳离子反浮选在弓选厂二选车间的阶段磨矿 一单一磁选一细筛再磨工艺的基础上进行“提铁降硅”工艺流程改造成功。 李永聪等人“”以石人沟铁矿精矿粉为原料生产超级铁精矿，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一低磁场磁选等试验，并按磨矿一反 浮选方案建成了生产超级铁精矿的选矿厂，得到了优良的生产指标。 ( 2 ) 国外概况 美国共和选厂阳离子反浮选用于选别脂肪酸正浮选后的精矿，得到的含铁 6 1 7 的铁精矿。其工艺是：将丁f 浮选精矿浓缩过滤后，再磨至一0 0 4 4 m m 占8 0 9 6 8 2 ，喷蒸汽加热调浆至矿浆温度9 8 3 ，然后再加水释稀至6 0 进行一次精 选5 0 c 进行二次精选，4 6 7 进行三次精选。反浮选的铁精矿含铁6 6 9 ，含硅 4 o ，铁矿物作业回收率9 7 8 。美国恩派尔选矿厂阳离子反浮选工艺主要选别 两段弱磁选后含铁6 3 的铁精矿。加拿大塞普特伊利斯选厂处理的非磁铁矿原矿 品位较高，为5 3 6 。，原矿磨矿后直接采用阳离子反浮选，最终精矿s i o ：含量 降至5 5 ，铁矿物回收率在9 0 以上。巴西萨马尔科选厂虽然处理的非磁铁矿原 矿品位与加拿大塞普特伊利斯选厂相近但浮选工艺较加拿大塞普特伊利斯选厂 复杂。原矿磨矿后，要预先经过两段旋流器脱泥后再阳离子反浮选，最终精矿含 硅较低( 2 左右) ，铁矿物回收率在9 0 以上“”。 日本的向井滋“”报道了对含铁矿物和碱性含铁硅酸盐矿物的矿石( t f e 2 6 1 ) 进行磨矿，在一定条件下进行反浮选，获得铁精矿指标：品位为5 9 2 4 ，回收率为 8 8 7 7 。 武汉理工大学硕士学位论文 反浮选工艺从根本上解决了药剂耗量大的问题。阳离子反浮选工艺比阴离子 反浮选工艺有明显的优势：工艺流程、药剂制度都简单。尽管现有阳离子捕收剂 比阴离子捕收荆合成成本高，但药剂耗量少。可在较低温度下浮选。最终的选矿 成本比阴离子反浮选工艺成本低。反浮选工艺的关键是合成高效低毒或无毒的选 择性好的新型捕收剂。 1 3 3 磁浮选 磁浮选是最近发展起来的一种选矿方法，目的是分选过程中同时利用矿物的 磁性和可浮性，采用磁浮选设备取代泡沫产品的多次精选，从而简化选别流程。 该技术由y a l c i n 在8 0 年代后期提出，其实质是集浮选和磁选于一体，浮非磁性 矿物而磁选矿物强迫留在浮选槽中。采用这种方法，磁性矿物不会进入泡沫产品， 而非磁性矿物则被浮起。磁浮选最显著的特点是它能大大减少必须的分选次数。 对于铁矿石，可提供直接用于还原铁的优质精矿或制取烧结氧化物磁铁的优质精 矿。弱磁场磁浮选的应用有一定的局限，主要是用于磁铁矿矿石，也可以考虑用 于镍矿中镍黄铁矿与磁铁矿的分离，以及重介质分选中硅铁的回收。如果提高磁 场强度，其应用范围会扩大到其他些矿物，如赤铁矿、钛铁矿、铬铁矿及锰矿 等，但这将加大选矿成本。综上所述，强磁浮选工艺的应用主要由其经济利益和 对环境的污染程度来决定“”。 t y a l c i n “”用磁浮选新技术浮选加拿大铁矿石，原矿t f e 为3 2 8 9 ，磁铁 矿占8 7 6 0 ，经一段磁浮选，可得到含铁6 9 1 0 的铁精矿总回收率为8 4 8 4 ， 磁性铁的回收率为9 6 3 9 ：而用常规的磁选和反浮选联合流程，至少需要4 段选 别才能得到近似指标。 1 3 4 浮选柱 浮选柱提供了种提高泡沫浮选精矿品位和回收率的途径，用一或两段浮 选柱选矿工艺取代原来多段传统的浮选回路。其应用于古铂雷穆克山铁矿有限公 司( k i o c l ) 取得了一定的功效。按照规划，在设备安装时该选厂包括磨碎、弱磁 选及利用h m m p h r y 型螺旋选矿机对磁性尾矿进行重选后用浮选柱进行浮选( 图卜4 ) “。采取这些措施之后，最终精矿二氧化硅含量降n 2 5 左右，同时铁回收率提 高t 5 。虽然精矿质量提高了，但泡沫产品中( 即尾矿) 铁含量也趋于上升。 武汉理工大学硕士学位论文 图l 一4k i o c l 选厂流程示意图 在反浮选中，提高可浮产品的回收率比提高泡沫精矿的品位更重要“”。r j 斯特罗坎尔等。8 1 用代替d e r r i c k 细筛( 回收一5 0 0 目的细铁矿) 来浮选明塔克铁矿。 在给矿f e 5 5 2 0 ，s i0 21 4 8 的情况下，用浮选柱分选后得到精矿品位f e 6 2 2 ， s i o z l 0 7 1 ，产率4 6 8 ，比用细筛在相同条件下获得更好的生产指标。 苏成德等“”曾报道：采用填料式浮选柱选别司家营铁矿，在原矿f e 2 8 6 7 的 条件下浮选，得到精矿品位达f e 6 5 3 3 ，回收率达8 5 5 1 的指标，而原来的浮 选工艺在原矿f e 2 9 2 0 的条件下浮选，得到精矿品位达f e 6 5 5 1 ，回收率为 8 1 2 6 的指标。同时，也对齐大山铁矿进行了实验，其指标：在原矿f e 3 8 5 的 条件下浮选，得到精矿品位达f e 6 3 o ，回收率达8 3 。4 5 ，而用原来的浮选工艺 在原矿f e 3 8 5 的条件下浮选，得到精矿品位达f e6 0 2 ，回收率为7 7 8 2 的浮 选指标。从这些数据可以看到填料式浮选柱对铁矿品位及回收率都有较大影响， 更重要的是简化了浮选工艺，节省了选矿费用。 1 4 铁矿浮选工艺研究方向 经过国内外学者的共同努力，高硅磁铁矿的提铁降硅取得了一定的成就。特 别是葛英勇教授的g e 一6 0 1 药剂的研制成功。并已成功应用于鞍钢的铁矿生产， 将给这一领域带来了巨大的成功，同时也将为钢铁行业创造巨大的利润。但这系 列阳离子型浮选药剂还有待更进一步的应用于铁矿的生产，并且要得到矿山的认 可，才能广泛的应用在钢铁行业中。随着科学技术的进步和同仁的深入研究，有 武汉理工大学硕士学位论文 许多新理论新方法不断的出现。从兼顾技术的经济性、实用性、先进性等方面的 考虑，今后一段时间，浮选技术将在这几方面重点发展。 1 4 1 新型浮选药剂的研究及应用 浮选药剂的研究方向是研制高效、低耗、低毒的新型浮选药剂，以降低选矿 成本和对环境的污染。具体可以表现为：具有强捕收能力和高选择性的新型药剂 的开发和研究及应用，包括螯合浮选药剂；细粒浮选新药剂，包括特殊作用的捕 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浮选药剂；具有更 好的选择性和强捕收性能的起泡剂。浮选药剂发展的另一特点是混合或组合用 药，并广泛的应用于工业生产。混合使用浮选剂能达到高效、低耗的目的，特别 是组合使用捕收剂，能达到商选择和高捕收性能的目的。 新型捕收剂的应用研究包括新型捕收剂的开发及捕收剂之间协同效应的应 用研究。主要发展方向：向多官能团方向发展：向异性极性即两性方向发展；向 弱极性或非极性化方向发展；向混合协同化方向发展。重点是开发捕收能力强、 选择性高、耐低温的优良捕收荆。 1 4 2 浮选柱的研究及应用 浮选柱提供了一种提高泡沫浮选精矿品位和回收率的途径。目前典型浮选柱 有以下几类：弗洛太尔( f l o t a i r e ) 浮选柱、充填式浮选柱、詹姆森型浮选柱及 旋流充气浮选柱“”。因为铁矿泡沫浮选使用选择性差的脂肪酸及其衍生物作捕收 剂，常常需要进行多段选别，使用浮选柱可以减少选别段数，简化流程。同时高品 位铁矿藏的枯竭以及对高品质的精矿的需求，特别是为了满足降低二氧化硅含量 的市场需求，迫使铁矿石生产企业重新研究它们的选别流程。 有许多企业已选择浮选柱作为最佳技术来调整浮选回路，并满足较严格的产 品质量的要求。巴西铁矿工业在全世界浮选柱应用方面领先，在萨马尔库 ( s a m a r c o ) 矿业股份公司的热尔马努( g e r m a n o ) 铁矿以及国家黑色冶金公司( c s n ) 的卡萨德佩德拉( c a s ad ep e d r a ) 铁矿都安装了浮选柱。巴西选别铁矿石的浮选 柱浮选回路流程图见图卜5 和图卜6 。在加拿大、美国、墨西哥、印度和委内瑞 拉，也应用了浮选柱来提高精矿品位及回收率。由于泡沫冲洗可除去夹杂铁( 反 浮选) ，并改善了选择性，因此采用浮选柱可获得较高的铁回收率。提高对二氧 化硅的排除能力。 武汉理工大学硕士学位论文 图1 5 ；浮选柱选别铁矿石的再精选扫选回路 图1 - - 6 ；铁矿石粗选精选浮选柱浮选回路 随着浮选柱技术的成熟和发展，其应用领域不断扩大，它已经广泛应用于铁 矿浮选、有机物的回收及废水处理等领域。 1 4 3 磁浮选的研究及应用 磁浮选设备图“”( 图i 一7 ) 磁浮选是最近发展起来的一种选矿方法，目的是分选过程中同时利用矿物的 磁性和可浮性，且能取代泡沫产品的多次精选，从而简化选别流程。是一种恨具 潜力的专门的浮选设备。在特定的条件下使用能大大提高浮选效率和品位。 武汉理工大学硕士学位论文 图1 - - 7 ：磁浮选装鼍 1 一浮选室，2 一泡沫产品室，3 圆形管，4 一有机玻璃底管，5 一叶轮。 6 压气管，7 一磁体装置，8 溢气管，9 一水喷头，1 0 - - 挡板，1 1 一往复式刮铲， 1 2 、1 3 一产品御出口，1 4 、1 5 一水喷头，1 6 一压气进口，1 7 一进水口 1 5 课题的目标和研究内容 本研究的目标是：研制新型高选择性的耐低温阳离子捕收剂，实现提铁降硅， 降低炼铁前选矿成本。 研究内容包括： ( 1 ) 合成能克服现有胺类捕收荆在阳离子反浮选过程中的缺点的新型阳离子 捕收荆； ( 2 ) 用新合成的阳离子捕收剂进行矿物可浮性试验并评价其性能； ( 3 ) 探讨新型阳离子捕收荆与矿物的作用机理。 拟解决的关键问题：新型阳离子捕收剂合成的最佳工艺条件及技术参数的确 定，筛选一种适合提铁降硅的优良药剂，并通过浮选试验评价其性能。 拟采取的研究方法、技术路线： ( 1 ) 确定合成参数：原料的最佳投料比、反应温度、反应压力和反应时间： ( 2 ) 确定浮选参数：最佳药剂制度、最佳搅拌刮泡时间、最佳浮选工艺流程： ( 3 ) 现代测试与现代仪器分析楣结合来研究药刘与矿物的作用枧理。 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章试验样品、药剂、仪器及研究方法 2 1 试验样品 2 1 1 石英样品的制备“” 将高纯的石英破碎，筛出一0 8 5 + 0 6 4 m m 粒级，用强磁选机去铁，再用二倍于 试样的热而浓的盐酸浸洗，反复用蒸馏水清洗，洗净后的石英砂在瓷砾磨机中湿 磨，用淘析脱出一0 0 1 9 m m 的粒级矿物，再用盐酸和蒸馏水清洗，最终产品纯度可 达到9 9 9 6 以上，储存于蒸馏水中待用。 2 1 2 纯磁铁矿的制备 先将原矿细磨到试验需要的粒级，再用永久性磁铁来分离原磁铁矿与石英， 然后从分离得到的样品中再分离，这样重复多次，得到磁铁矿样品。再用自来水 多次稀释、搅拌、沉淀，除去悬浮物，最后烘干。测得其含f e 。0 。9 5 左右，这就 是试验所用的样品。 2 1 3 实际矿物的来源 所用矿样来源于山西太钢尖山铁矿选厂，该矿山的矿物为磁铁矿、石英、铁 闪石、透闪石、赤铁矿等，地质储量( b + c ) 1 3 8 亿t ，平均地质品位t f e3 4 4 5 ， s f e 3 2 1 4 。矿山生产规模5 0 0 万吨