（矿物加工工程专业论文）新型阳离子捕收剂ge601的合成及提铁降硅研究.pdf

创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时 授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论 文，并向社会公众提供信息服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：二卑址导师签名： 摘要 自从上个世纪7 0 年代起，我国就提出了铁矿“精料方针 ，但重点强调的 是精矿的品位与回收率；而实际上其它组分的含量对精矿质量的影响也十分大， 如s i 0 2 的含量影响炼铁造渣剂的配比，从而影响入炉品位，对焦比和生铁产量 也有影响。因此我国选矿工作者提出了提质降杂的思想，即通过降低s i 0 2 、a 1 2 0 3 、 s 、p 的含量来提高精矿质量的新“精料方针”。 在提质降杂学术思想的指导下，我国许多大型钢铁企业以降低选烧冶的总 成本为目标，对选矿流程进行了改造，进一步提高铁精矿的品位( 6 8 以上) ，降 低s i 0 2 a 1 2 0 3 的含量。一般磁选只能达到6 5 左右的品位，精矿中还有1 0 的 贫连生体和细粒脉石的存在，这是磁选无法去除的，而浮选是一种有效的途径。 本课题主要研究新型阳离子捕收剂g e 6 0 1 的合成工艺及其在峨口磁选铁精 矿反浮选中的应用。 醚多胺的合成采用两步法，即醚( 胺) 腈的合成和中问体加氢还原反应。 醚( 胺) 腈的合成的主要影响因素是温度，一般要控制在4 0 5 0 ，此时转化率 可达9 8 以上。合成的关键是催化加氢反应，该反应副反应较多，影响因素包 括加氢温度、雷尼镍的用量、加氢压力和反应时间等。最终通过正交试验，确 定了最佳的合成条件：反应温度：1 2 0 ；雷尼镍用量：0 5 ( 相对醚腈的重量) ； 加氢压力：3 5 m p a ；反应时自j1 2 0 m i n 。产品有效成分含量为9 2 8 。 阳离子反浮选工艺的关键问题就是泡沫，特别是峨口铁矿具有粒度细的特 点( 0 0 4 5 m m 占7 0 4 ) ，因此重点比较了几种阳离子捕收剂g e 6 0 1 、g e 6 1 0 、 g e - 6 5 1 c 以及g e 6 0 9 的泡沫状况，从而筛选出指标好且泡沫量最少的捕收剂 g e 6 0 1 。在峨口铁矿工艺矿物学研究的基础上，对三种选矿流程进行比较，即 磨矿一浮选流程；加淀粉浮选流程；磨矿力口淀粉浮选流程。加淀粉浮选流程精 矿品位达到6 8 5 5 ，回收率9 7 6 8 ，尾矿再磨再选后综合尾矿品位为1 6 8 7 ， 是成本最低的一种流程。磨矿- 力口淀粉浮选流程也得到了精矿品位6 8 9 0 ，回 收率9 8 5 6 ，尾矿品位1 7 6 4 的良好指标。 机理分析表明4 p h 9 时g e 6 0 1 主要以二价阳离：j ： r n h 4 2 + 】的形式存在， 与石英吸附主要是以静电吸附为主；z e t a 电位研究表明在6 p h 8 的范围内吸附 最明显；红外研究表明药剂与石英作用主要是物理吸附同时伴随氢键作用。 关键词：烷基多胺醚，g e 6 0 1 、峨口铁矿，溶液化学，z e t a 电位，红外光谱 a b s t r a c t s i n c et h e7 0 so fl a s tc e n t u r y ，o u rc o u n t r yp r o p o s e dh i g hq u a l i t yr a wm a t e r i a l p o l i c y , b u tw h a tt h e ye m p h a s i si sc o n c e n t r a t eg r a d ea n dc o n c e n t r a t er e c o v e r y ；i nf a c t t h ec o n t e n to fo t h e rc o m p o n e n t sh a sv e r yl a r g ei m p a c to nc o n c e n t r a t eq u a l i t y ，s u c ha s t h ec o n t e n to fs i 0 2i n f l u e n c et h er a t i oo fi r o ns l a g f o r m i n ga g e n t ，f u t h e rm o r e i n f l u e n c et h eg r a d ei n t ot h ef u r n a c e ，a l s oi n f l u e n c et h ec o k ea n do u t p u to f p i gi r o n s o t h em i n e r a lp r o c e s s i n gw o r k e r s p r o p o s e dd o w nc o m p l e xi d e a si m p r o v i n gq u a l i t y ，t h a t i st h r o u g hr e d u c et h ec o n t e n to fs i o z ，a 1 2 0 3 ，sa n dpt oi n c r e a s ec o n c e n t r a t eq u a l i t y w h i c hi sc a l l e dn e w h i g hq u a l i t yr a wm a t e r i a lp o l i c y ” u n d e rt h eg u i d a n c eo fa c a d e m i ct h o u g h ti m p u r i t yr e d u c t i o ni ni m p r o v i n g q u a l i t y ， m a n yl a r g e s t e e l c o m p a n y a i mt h e g o a lo fr e d u c i n gt h et o t a lc o s to f d r e s s i n s i n t e r i n g s m e l t ，t r a n s f o r m a t i o nt h eb e n e f i c i a t i o np r o c e s s ，f u r t h e ri m p r o v e t h eg r a d eo fi r o nc o n c e n t r a t e ( a b o v e6 8 ) ，a n dr e d u c et h ec o n t e n to f s i 0 2 a 1 2 0 3 u n d e rn o r m a lc i r c u m s t a n c e sm a g n e t i cs e p a r a t i o nc a ng e tt h ec o n c e n t r a d eg r a d eo f 6 5 w i t h10 p o o rc o m b i n a t i o na n dg a n g u ef i n e ，t h i sp a r t c a n tb er e m o v e db y m a g n e t i cs e p a r a t i o n ，b u tf l o t a t i o ni sa ne f f e c t i v ew a y a s u d yi sm a d eo nt h es y n t h e s i so fn e wd e v e l o p e dc a t i o nc o l l e c t o rg e 6 01a n d i t sa p p l i c a t i o ni nt h er e v e r s ef l o t a t i o no fi r o nc o n c e n t r a t ef r o mm a g n e t i cs e p a r a t i o n w h i c hc o m e sf r o me k o um i n i n g e t h e rp o l y a m i n e si ss y n t h e s i z e da t w o s t e pm e t h o d ，t h a ti st h es y n t h e s i so fe t h e r n i t r i l e ( n i t r i l ea m i n e ) a n dh y d r o g e n a t i o nr e a c t i o no fi n t e r m e d i a t e s m a j o ri m p a c t f a c t o ra tt h et i m eo fs y n t h e s i so fn i t r i l ee t h e r ( n i t r i l ea m i n e ) i s t e m p e r a t u r e ，n e e dt ob e c o n t r o l e db e t w e e n4 0 - 5 0 c ，a n dc a ng e tt h ec o n v e r s i o nr a t eo v e r9 8 k e yo ft h e w h o l er e a c t i o ni sc a t a l y t i ch y d r o g e n a t i o nw i t hm a n ys i d er e a c t i o n s ，i m p a c tf a c t o r s i n c l u d eh y d r o g e n a t i o nt e m p e r a t u r e ，t h ea m o u n to fr a n e yn i c k e l ，h y d r o g e np r e s s u r e a n dr e a c t i o nt i m e t h e o p t i m u ms y n t h e t i c c o n d i t i o n sw e r ed e t e r m i n e d t h r o u g h o r t h o g o n a le x p e r i m e n tf i n a l l y ；w i t hr e a c t i o nt e m p e r a t u r eo f12 0 ( 2 ，t h ea m o u n to f r a n e yn i c k e li so 5 ，h y d r o g e np r e s s u r eo f3 5 m p a ，r e a c t i o nt i m eo f12 0 r a i n a c t i v e i n g r e d i e n tc o n t e n to fp r o d u c ti s9 2 8 t h ek e yi s s u e so fc a t i o n i ca n t i f l o t a t i o np r o c e s si sf o a mp r o b l e m ，e s p e c i a l l yi r o n o r ef r o me k o um i n i n gh a st h ef e a t u r eo ff i n e g r a i n e d ( 7 0 4 s m a l lt h a n 一0 0 4 5 m m ) ， s ot h ec o m p a r i s o na n a l y s i so fs e v e r a lc a t i o nc o l l e c t o r sg e 一6 01 ，g e - 610 ，g e 一6 5lca n d g e 一6 0 9i sm a d eb yb u b b l es t a t u s ，i no r d e rt os e l e c tc o l l e c t o rg e - 6 01w h i c hh a sg o o d i n d e xa n dt h el e a s tb u b b l e o nt h eb a s i so fp r o c e s sm i n e r a l o g ys t u d yo nt h ei r o no r e f r o me k o um i n i n g ，c o m p a r e dt h r e em i n e r a lp r o c e s s i n g s ，t h a ti sg r i n d i n g - f l o t a t i o n p r o c e s s ，a d d i n gs t a r c h - f l o t a i o np r o c e s sa n dg r i n d i n g a d d i n gs t a r c h f l o t a i o np r o c e s s a d d i n gs t a r c h - f l o t a i o np r o c e s sc a ng e tt h ef i n a l c o n c e n t r a t eg r a d eo f6 8 5 5 ， r e c o v e r yo f9 7 6 8 ，t a i l i n g sr e g r i n d i n ga n dr e c o n c e n t r a t i o nc a ng e tc o m p l e xt a i l i n g s g r a d eo f16 8 7 ，a n di st h ep r o c e s sw h i c hh a st h el o w e s tc o s t g r i n d i n g - a d d i n g s t a r c h - f l o t a t i o np r o c e s sg e tt h ec o n c e n t r a t eg r a d eo f6 8 9 0 ，r e c o v e r yo f9 8 5 6 ， t a i l i n gg r a d eo f17 6 4 m e c h a n i s ma n a l y s i ss h o w st h a tt h ec o l l e c t o rm a i n l ye x i s ti nt h ef o r mo f i h 4 2 + 】a tr a n g eo f4 p h 9 ，t h ea d s o r p t i o nw i t hq u a r t zm a i n l ya st h ef o r mo f e l e c t r o s t a t i ca d s o r p t i o n ；z e t ap o t e n t i a lr e s e a r c hs h o wt h a tt h ec o l l e c t o rh a st h e s t r o n g e s ta d s o r pa c t i o na tr a n g eo f6 p h 8 ，i rr e s e a r c hs h o w st h a tt h er e a c t i o n b e t w e e nc o l l e c t o ra n dq u a r t zi sp h y s i c a la d s o r p t i o na sw e l la sh y d r o g e nb o n d s k e yw o r d s ：a l k y le t h e rp o l y a m i n e s ，g e - 6 01 ，i r o no r ef r o me k o um i n i n g ，s o l u t i o n c h e m i s t r y , z e t ap o t e n t i a l ，i r 目录 摘要i a b s t r a c t i 第1 章绪论1 1 1 铁矿石类型l 1 2 铁矿资源概况3 1 2 1 世界铁矿资源概况3 1 2 2 我国铁矿资源概况4 1 3 铁矿选矿技术国内外研究进展。5 1 3 1 选矿工艺研究进展5 1 3 2 选矿设备研究迸展j 7 1 3 3 浮选药剂研究进展一l o 1 3 3 1 捕收剂【2 3 j l o 1 3 3 2 抑制剂1 2 1 4 铁矿精选的意义。l3 1 4 1 铁精矿中t f c 与s i 0 2 的关系1 3 1 4 2 烧结指标与铁品位的关系13 1 4 3 高炉冶炼指标与品位的关系1 4 1 5 研究目的、意义及内容1 5 1 5 1 研究目的及意义1 5 1 5 2 研究内容l6 1 5 3 拟解决的关键问题17 第2 章试样、药剂、仪器及研究方法1 8 2 1 矿样18 2 1 1 纯矿物l8 2 1 2 实际矿物。l8 2 2 药剂与设备2 0 2 2 1 试验药剂及其配置方法。2 0 2 2 2 试验设备2 1 2 3 研究方法。2 2 2 3 1 药剂合成试验流程2 2 2 3 2 提铁降硅工艺流程2 3 2 4 测试方法2 4 2 4 1 z e t a 电位2 2 4 2 4 2 红外光谱2 5 第3 章g e 6 0 1 药剂合成试验2 6 3 1 药剂合成原理2 6 3 1 1 醚腈的合成机理【4 3 4 6 1 2 6 3 1 2 胺腈的合成机理2 7 3 1 3 醚胺的合成机理2 7 3 2 药剂合成试验2 8 3 2 1 条件试验2 8 3 2 2 正交试验3 2 3 3 小结3 4 第4 章捕收剂筛选试验 3 5 4 1g e 一系列捕收剂性能比较3 5 4 2 g e - 6 0 1 、m h 、g e - 6 1 0 和十二胺泡沫试验3 6 4 3 开路试验结果与讨论3 7 4 4 g e 一6 0 1 的浮选温度试验3 9 4 5 小结3 9 第5 章g e 6 0 1 浮选试验结果4 1 5 1 直接浮选试验4 l 5 1 1 捕收剂用量试验4 l 5 1 2 开路试验。4 2 5 1 3 消磁试验4 3 5 2 磨矿浮选试验4 4 5 2 1 磨矿试验4 4 5 2 1 1 磨矿时间试验4 4 5 2 1 2 磨矿浓度试验4 5 5 2 2 磨矿时间的确定4 6 5 2 3 开路试验4 7 5 2 4 闭路试验4 8 5 3 淀粉浮选试验5 0 5 3 1 淀粉用量试验5 0 5 3 2 开路试验5l 5 3 3 闭路试验5 2 5 4 磨矿- 力口淀粉浮选试验5 4 5 4 1 开路试验5 4 5 4 2 闭路试验_ 5 5 5 5 流程对比5 7 5 6 尾矿再选试验5 7 5 7 推荐原则流程5 8 5 8 小结6 0 第6 章机理分析 6 1 6 1 溶液化学研究6 1 6 2 z e t a 电位分析6 2 6 - 3 红外光谱分析6 5 6 4 小结6 7 第7 章结论 参考文献 致谢 附录 6 9 7 3 7 4 武汉理下人学硕+ 学位论文 第1 章绪论 高炉必须采用精料，这是国内外钢铁冶炼企业经过反复实践所得出的一致 结论。我国自1 9 7 7 年就提出了“精料方针”，但是重点放在如何提高精矿品位 与回收率方面i l j 。但是我国铁矿资源的特点是贫矿多，富矿少，矿石杂质成分复 杂，而一些脉石矿物如石英对后续的炼铁的影响较大，因此仅以品位作为评价 指标显然是不够的。随着钢铁行业的发展，特别是我国加入w t o 以来，国外低 硅高铁优质铁精矿对国内矿山自产铁精矿形成了强烈的冲击。在2 0 0 0 年左右， 有的钢铁企业发现采用国外进口铁精矿更有利于提高生铁质量和炼铁效益，而 自身的矿山由于生产的铁精矿品质较差，反而成为一种包袱，这显然不利于我 国钢铁行业的可持续发展。 针对国内外铁矿资源品质存在的客观差距，以及选矿存在的问题，我国选 矿工作者经过研究确定了新的“精料方针”，即从选冶效益一体化的高度提出高 品位、低s i 0 2 和a 1 2 0 3 含量、低s 、p 含量的方针。武汉理工大学余永富院士提 出了提质降硅思想，提议以铁、硅、铝三元素综合评价铁精矿质量，除了要研 究如何提高铁品位以外，还需重点研究如何有效降低s i 0 2 和a 1 2 0 3 的含量【2 1 。 1 1 铁矿石类型 目前铁矿石的分类方法主要有两种，即自然类型和工业类型。其中自然类 型依据的是矿石中铁矿物、主要脉石矿物的种类以及有害成分的种类和含量等。 而铁矿石的工业类型划分依据则是铁矿石的品级和性质，比如矿石的品位、矿 石类型和化学组成掣弘7 1 。 自然类型 铁矿石根据其中所包含的铁矿物的种类可分为：赤铁矿石( 半假象或假象 赤铁矿石) 、菱铁矿石、褐铁矿石、钒钛磁铁矿石、磁铁矿石以及混合型矿石( 包 含其中两种或两种以上铁矿物的矿石) 赤铁矿主要存在于火山侵入活动所形成的铁矿床中，比如风化淋滤型、沉 积型以及部分变质沉积型。广泛分布于我国的湖北、四川、内蒙古、湖南、河 北、辽宁等省。在全国已探明的储量约占总储量的1 8 1 。 武汉理下大学硕十学位论文 菱铁矿主要存在于沉积型铁矿床以及部分接触交代热液型铁矿床中。其中 铁主要以f e c 0 3 的形式存在，铁品位大约在3 3 到3 5 之间。采、选、冶都比 较困难，而且该矿石储量并不高，约占总储量的3 4 左右，开采利用价值不高。 主要分布于我国的陕西、贵州、四川和云南等省份。 褐铁矿，实际上并不是一个矿物种，而是针铁矿、纤铁矿、水针铁矿、水 纤铁矿、含水氧化硅以及泥质等的混合物。化学成分变化大，含水量变化也大。 其中铁主要以0 c f e o ( o h ) 和t - f e o ( o h ) 得形式存在，其铁品位大约为3 5 4 0 ， 有的可以达到5 0 ，这种矿石的特点是硫和磷的含量较高，主要存在于接触交 代热液型矿床氧化带和风化淋滤型矿床中，储量约为2 3 ，主要分布于云南、 广西、贵州、山东、广东和福建等地。 钒钛磁铁矿石，其中铁主要以f e 2 + ( 2 + x ) f e 3 + ( 2 2 x ) t i x 0 4 ( o x 1 ) 和f e v 2 0 4 或f e 2 + ( f e 3 + v ) 0 4 ，含v 2 0 5 有时高达6 8 4 1 - - 7 2 0 4 。该矿的特点是矿床规模 较大，易采易选，且钒和钛的含量较高，适于综合选矿利用。这种铁矿约占我 国铁矿总储量的1 4 4 ，主要存在于我国的四川和河北两省。 磁铁矿赋存的矿床类型有火山侵入活动有关的铁矿床、接触交代热液型和 受变质沉积型矿床。这种铁矿是我国铁矿资源的主要类型，其储量约占总储量 的5 5 4 ，属于易选矿石。在我国分布广泛，较大的矿床主要分布在我国的辽宁、 山西、安徽、河北、山东、内蒙等省份。 镜铁矿实际上是具有金属光泽的玫瑰花状或片状赤铁矿的集合体，含铁量 为3 0 3 5 ，属于难选难利用矿石，储量也只有1 1 ，主要分布于山西袁家村、 安徽霍丘和甘肃镜铁山等矿区。 混合型铁矿石约占总储量的5 3 ，主要分布于我国的甘肃、辽宁、河北、 云南和湖南等地。 工业类型 根据铁矿石可利用的边界品位，在工业上将铁矿石划分为表内和表外矿石 两大类，即可工业利用矿石和处于边界品位与可工业利用矿石之间的铁矿石， 这类矿石往往是铁品位含量很低，现有选矿工艺暂时无法实现或经济上不合算 的矿石类型。 表内铁矿石又可以根据其含铁品位、粒度、有害成分含量和本身性能等因 素分为炼钢用铁矿石( 品位一般要高于6 0 ，粒度在1 0 2 5 0 m m 之间) ，炼铁用 铁矿石( 铁品位一般要高于5 0 ，粒度一般要求在8 - 4 0 m m 之间) ；烧结用铁矿 粉( 品位一般要求高于4 5 ，粒度在0 - 8 m m 之间) 以及需选铁矿石( 这类矿石 2 武汉理工大学硕十学位论文 一般铁品位较低或者其中的有害杂质含量较高，需要进一步进行选矿富集或者 进行选矿除杂) 。其中需选铁矿石中，根据矿石种类不同，对其要求也不相同， 比如赤铁矿要求t f e 高于2 8 ；菱铁矿一般要求t f e 高于2 5 ，磁铁矿要求t f e 高于2 5 且m f e 大于2 0 ，但这并不是一成不变的。 1 2 铁矿资源概况 1 2 1 世界铁矿资源概况 根据u s g s ( 美国地质调查局) 于2 0 0 8 年公布的调查数据显示，全球可开 采的铁矿石储量大约为1 5 0 0 亿吨左右，主要分布于全球1 5 个国家和地区。详 细情况见表1 1 。 表1 1 世界可开采铁矿石储量 注：资料来源于u s g sm i n e r a lc o m m o d i t ys u m m a r i e s2 0 0 8 据2 0 0 7 年的统计数据，世界上铁矿石产量最大的5 个国家分别是中国、巴 西、澳大利亚、印度、俄罗斯，其产量分别约占全世界铁矿石总产量的3 3 、 1 8 、1 5 、8 和6 。详细情况见表1 2 。 3 武汉理工大学硕十学位论文 从1 9 5 0 年至今，世界铁矿石产量稳步增长。且由于新兴的发展中国家如中 国、巴西、乌克兰、俄罗斯和印度等对铁矿石需求量的增大，在未来几年内铁 矿石产量还会呈指数形式增长，预测到2 0 3 0 年世界对铁矿石总的需求量将达到 2 8 8 3 亿吨【8 捌。 1 2 2 我国铁矿资源概况 我国铁矿资源丰富，截止2 0 0 7 年年底我国已查明的铁矿储量约有6 8 0 亿吨， 其中可开采的约有2 1 0 亿吨。我国铁矿资源特点是分布广泛但又相对集中。分 布广泛是指我国铁矿资源在我国2 9 个省、市、自治区都有分布，已发现的铁矿 矿点约有1 9 7 1 处。相对集中是指可以根据其储量和分布划分出十大矿区( 表l - 3 ) ， 且十大矿区的铁矿储量约占全国总储量的6 4 8 。 表1 3 我国十人铁矿成矿区 4 武汉理工大学硕十学位论文 我国铁矿平均品位仅3 3 ，远低于世界品均品位11 个百分点，尤其是与澳 大利亚、巴西、印度的6 0 以上的大而富的铁矿相比，差距更加明显。且我国 铁矿大部分需要磨到2 0 0 目占7 0 _ - 9 0 才能达到单体解离，有的甚至要磨到4 0 0 目，对一些鲕状赤铁矿，堪布粒度甚至达到了十几微米，有的仅几微米，在现 有条件下很难进行选矿利用。同时我国铁矿伴生组分较多，这种铁矿约占我国 铁矿总储量得1 3 ，具有代表性的为攀枝花铁矿、白云鄂博铁矿和大冶铁矿。虽 然伴生的多是一些有益组分，例如攀枝花钒钛磁铁矿中富含的钒和钛；而白云 鄂博铁矿中富含铌和稀土；大冶铁矿中富含硫、铜、钴等，但是要对矿石中所 包含的多种有益组分进行最大程度的综合回收利用，减少资源浪费，这就对我 国选矿行业提出了一大难题【1 0 d 。 1 3 铁矿选矿技术国内外研究进展 1 3 1 选矿工艺研究进展 细筛再磨精选 美国的伊利铁选厂于1 9 6 4 年研制出了一种新型的击振细筛，对年产1 0 3 0 万吨的精矿进行筛分，进一步提高精矿品位。经过3 年的试验研究之后，研究 人员确认该细筛能从精矿中有效地筛分出粗粒的石英颗粒，其效果与反浮选相 似，而费用只有反浮选的4 0 左右，并且该流程与反浮选相比还有精矿颗粒较 粗的优点，便于过滤和后续的烧结作业。经试验证实，该方法能使铁精矿品位 提高2 个百分点，s i 0 2 的含量由6 降低到4 。德国、加拿大、巴西、南非、 澳大利亚、前苏联等国也相继进行了相关的研究。 我国磁铁矿大多属于鞍山式磁铁矿，品位和粒度有直接的关系。以鞍钢大 孤山选厂的磁选精矿为例，筛分化验结果表明，该矿+ 2 0 0 目部分t f e 为3 5 9 3 ， 而2 0 0 目为6 7 0 8 ，且这部分产量占总产量的8 0 5 0 ，即2 0 0 目筛上和筛下存 在明显的品位差，适于用细筛再磨工艺进一步提高精矿品位。 我国北京矿冶研究总院于1 9 7 0 1 9 7 2 年由在鞍钢进行了相关的试验研究，但 是由于筛条材质不理想( 不锈钢材质) ，磨损较严重，最终试验结果也不尽人意。 后改用尼龙筛条，取得了良好的效果，铁精矿品位由6 2 5 提高到了6 5 4 ，回 收率为9 9 3 ，该项技术逐渐在我国大型选厂中得到应用，大幅提高了我国铁精 矿的品位【1 2 。1 引。 武汉理下大学硕士学位论文 磁浮选 磁浮选顾名思义是磁选法和浮选法的结合体，利用了矿物的磁性和可浮性 的差异，从而提高选别效率。这种方法国内外的研究应用已有几十年了，但在 工业上应用的并不多，大多数还是处于试验室阶段，并取得了不错的效果【1 4 。1 5 】。 t 耶尔辛【1 6 j 通过试验对比了普通泡沫浮选、磁选、磁浮选的选矿效果。试验 室浮选在d a n v e r 浮选机中进行，磁选采用s a l a 式磁选机。三种方法的试验结果 对比如表1 - 4 ( 原矿铁品位为3 6 1 8 ) ： 表1 4 三种工艺选矿指标 工艺 磁浮选单一反浮选单一磁选 注：其中浮选采j j 的捕收剂为胺类研i 离子捕收剂。 从上表的试验数据可以看出，磁浮选与传统的浮选和磁选相比有明显的优 势：一是在选矿流程更简单，只需要一步粗选即可达到品位7 1 3 1 的超纯铁精 矿，大大简化了选矿流程，如应用到工业生产中将大大降低工厂的基建费用； 二是选矿效率高，据证实，用传统的浮选方法要使品位达到7 1 的品位至少需 要经过7 次精选，而且其回收率远不及磁浮选。除了以纯矿物作为试验对象， 作者还以加拿大s h e r m a n 矿山的实际磁铁矿作为选矿对象，考察磁浮选工艺的 选矿效果。经分析，该矿有用矿物以磁铁矿为主，脉石矿物以碧玉和燧石为主， 当采用胺类捕收剂进行浮选时，磁铁矿会随着脉石矿物一起上浮。试验表明一 段磁浮选即可使精矿品位达到6 9 1 0 ，回收率9 4 8 4 。目前，磁浮选技术很少 应用于工业生产，限制其推广应用的瓶颈主要是设备的开发研制，例如磁浮选 槽材料问题以及浮选中矿返回的问题等。 反浮选 影响磁选精矿品位的因素主要是磁性铁矿物和石英脉石的连生体，单靠多 次磁选是无法把连生体分选除去的，只有采用反浮选法，利用连生体中石英和 浮选药剂作用后，石英表面疏水粘附在气泡上易于上浮的特性，实现连生体与 铁矿物的分选，达到提铁降硅的目的。在2 0 0 0 年以前，国内选矿界对磁选精矿 6 6 5 9 9 5 4 l m m 9 9 9 8 8 0 5 3 5 7 9 4 5 5 3 o 7 5 五 一 2 9 5 3 7 4 8 0 3 8 7 7 2 4 5 6 6 1 - i6 一 一 “ 一 一 93 一 一 一 一 7 扫 扫 选 一 两 粗 精 精 次 一 两 一 粗粗 一 一 武汉理! 】：人学硕士学位论文 进一步提高品位的方法认识不是很清楚，例如齐大山选厂采用磁选精矿正浮选 的方法生产了近l o 年时间，精矿品位为6 3 ，在2 0 0 0 - 2 0 0 2 年通过对选矿工艺 的改造，采用反浮选工艺代替正浮选，使精矿品位达到了6 7 5 9 。 祁东铁矿属于鞍山式赤( 磁) 铁矿石英岩矿石，只是铁矿物粒度很细，要达到 单体解离需磨至0 0 3 7 m m 占9 8 以上。一般的选矿方法无法进行有效分选，长 沙矿冶研究院通过试验研究，在原矿品位3 0 的条件下，将原矿细磨至0 0 7 4 m m 占9 8 ，再进行絮凝脱泥，沉砂再磨至0 0 3 7 m m 至9 8 ，再经4 次絮凝脱泥， 阴离子反浮选沉砂的工艺，最终技术指标为，精矿品位6 4 7 1 ，s i 0 25 7 5 ， 回收率6 5 3 4 。并于2 0 0 7 年建成投产【1 7 l 。 闪速磁化焙烧 我国目前有上百亿吨的褐铁矿、菱铁矿、鲕状赤铁矿等难选红矿尚未被有 效开发利用。而磁化焙烧磁选工艺能有效地回收利用该类铁矿资源。焙烧指是 在适宜的气氛和低于矿物原料熔点的温度下，使矿物原料中的目的矿物发生物 理和化学变化的工艺过程i l 引，其目的是通过改变矿石的化学组成和结构，从而 改变矿石的工艺学特性。焙烧可分为氧化焙烧、中性焙烧、还原焙烧等类型。 表1 5 闪速焙烧处理菱铁矿、褐铁矿试验结果 闪速磁化焙烧是指通过研究新型流化床技术及装置，进行流态磁化焙烧， 从而大幅缩短焙烧时间。由表1 5 可知，不同类型难选铁矿石经闪速磁化焙烧弱 磁选，所得铁精矿品位为5 7 6 1 ，回收率均较高，特别是尾矿铁品位低，如黄 7 武汉理t 人学硕+ 学位论文 梅和铁坑褐铁矿分别为3 6 7 和5 9 l ，说明该工艺能够高效回收利用铁矿资源。 1 3 2 选矿设备研究进展 磁选柱 磁选柱是上个世纪9 0 年代由鞍山科技大学研制的一种高效磁选设备，其原 理是通过控制电流的变化，在柱形空间中产生变化的磁场，并配合上升水流， 使磁性矿物在磁选柱中产生团聚分散再团聚的循环作用。磁性矿物和连生体受 向下的磁力作用会向磁选柱底部沉降，而脉石矿物不受磁力影响，在体积相同 的情况下，磁性颗粒沉降速度最快，连生体速度次之，而脉石矿物最慢，因此 通过控制上升水流的速度以及磁场大小就可以实现磁铁矿与连生体以及脉石矿 物的分离，进一步提高铁精矿的品位【1 9 l 。 表i - 6 我国应用磁选柱的选矿厂 目前磁选柱在我国多个选厂得到应用，效果比较显著。据陈广振【2 0 l 等介绍， 磁选柱可以使铁精矿品位由5 0 6 3 提高到6 5 6 8 。在我国弓长岭铁矿的应用实 例也表明，磁选柱技术还可以缓解细筛筛分过程中效率不高的问题，减少磨矿 量。 细筛分级设备 ( 1 ) 高频振动细筛 美国d e r r i c k 公司研制的聚胺酯高频振动细筛( 筛孔0 1 5 r a m 、0 1 m m 、 0 0 7 4 m m ) ，筛网开孔率高且耐磨。2 0 0 1 年美国d e r r i c k 公司推出了重叠式高频振 8 武汉理t 人学硕十学位论文 动细筛，其聚胺酯筛网开孔率3 5 , - , 一4 5 ，使用寿命1 0 - - 一1 2 个月，美国明尼苏达 地区大部分铁矿选矿厂应用该细筛来降低最终铁精矿中的硅含量。通过细筛筛 分出含硅高的粗粒连生体，并返回再磨。最终铁精矿可降低s i 0 20 5 2 或更 多，磨机能力提高8 9 ，磨矿能耗降低9 1 0 。 我国本钢歪头山铁矿属于鞍山式磁铁石英岩，该矿现生产的弱磁铁精矿 ( t f e 6 7 1 2 ，s i 0 2 6 5 ) ，不同粒级中t f e 和s i 0 2 含量差异很大，若采用德瑞克 ( 筛孔尺寸为0 0 7 4m m ) 高频振动细筛，筛上粗粒连生体产品入球磨再磨，最终铁 品位可由6 7 提高到7 0 ，s i 0 2 由6 5 降低到2 7 1 。此外，该设备也可用于 磨矿分级回路以提高分级效率。目前德瑞克高频振动细筛在巴西阿莱里铁矿、 加拿大铁矿石公司、美国球团钢铁公司以及印度古德雷穆克等公司都得到了广 泛应用。 ( 2 ) m v s 电磁高频振网筛 m v s 电磁高频振网筛是由我国唐山陆凯等公司研制生产的，由于价格比德 瑞克高频细筛价格低，所以很受国内选矿厂的欢迎，目前国内已有3 0 多个选厂 在使用。解决了在国内大量推广细筛再磨新技术的问题，但缺点是筛网寿命短， 仅l 各月左右【2 i l 。 浮选柱 浮选柱与传统机械浮选机相比，具有处理量大，占地面积小，能耗少，泡 沫尾矿中细粒铁损失少，尾矿品位低，回收率高的优点。目前，浮选柱已在国 外铁矿反浮选中得到普遍应用，而在国内还没有选厂在工业生产中使用该设备。 中国矿大研制了旋流微泡浮选柱，2 0 0 4 2 0 0 8 年长沙矿冶研究院、中国矿大 和弓长岭选矿厂一起对这一设备进行了工业试验，分别对弱磁铁精矿( 磁铁矿) 和强磁铁精矿( 红铁矿) 进行了试验，取得了良好的技术指标，如表l - 7 所示。 表1 7 弓长岭磁铁矿、红铁矿浮选柱与浮选机试验结果 9 武汉理t 大学硕十学位论文 从表1 7 的结果可知，磁铁矿反浮选用浮选柱较用浮选机不仅铁精矿品位 0 6 4 ，尾矿品位低0 7 1 ，而且省去了中矿再磨，简化了分选流程，明显减少 了消耗；而红铁矿用浮选柱效果也比浮选机好，铁精矿品位高了o 5 1 ，尾矿品 位低6 0 7 ，回收率高5 8 6 。 s l o n 立环脉动高梯度强磁选机 该强磁机的原理是采用激磁线圈通直流电，在分选区产生感应磁场，位于 分选区的磁介质表面产生非均匀磁场，即高梯度磁场。矿浆通过分选区，非磁 性脉石矿物通过磁介质排入尾矿箱，磁性矿物吸附在磁介质棒上被转环带至顶 部无磁区被冲洗水冲入精矿斗，粗颗粒和木屑不必穿过磁介质堆即可冲洗出来， 避免介质区堵塞。脉动机构驱动矿浆产生脉动，使分选区内磁介质堆中颗粒保 持松散状态，使磁性颗粒更容易被磁介质捕获，非磁性颗粒能通畅穿过磁介质 到尾矿中去。导磁不锈钢圆棒做磁介质在磁场中产生高梯度强磁力，对细粒弱 磁性铁矿物有很强的捕收能力。上述反冲精矿和矿浆脉动，可防磁介质堵塞， 脉动分选可提高