新疆某褐铁矿石反浮选抑制剂选择与抑制机理探讨

刘 豹 刘 淼 孙乾予 毕 迪

(1.辽宁工程技术大学矿业学院;2.辽宁工程技术大学研究生院)

褐铁矿主要由针铁矿(α－FeOOH)和水针铁矿(α－FeOOH·nH2O)组成，并包含少量纤铁矿(γ－FeOOH)和水纤铁矿(γ － FeOOH·nH2O)［1］，呈非晶质、隐晶质或胶状体形式存在，与脉石矿物紧密共生，外表呈黄褐、暗褐至黑褐色，具弱磁至中磁性。褐铁矿一般疏松多孔、还原性好，但融化温度低［2］，属极难选矿石。

目前国内外褐铁矿的选矿工艺主要有重选、强磁选、强磁选—反(正)浮选、还原焙烧—弱磁选、还原焙烧—弱磁选—反(正)浮选、选择性絮凝浮选、选择性絮凝—强磁选等［3-4］。淀粉及其衍生物是褐铁矿选矿工艺中常用的反浮选抑制剂，但各抑制剂的抑制效果和抑制机理却不尽相同［5-7］。本研究以羧甲基淀粉钠(阴离子淀粉)、普通可溶性中性淀粉以及叔胺盐型阳离子淀粉为抑制剂，对新疆某褐铁矿石进行了反浮选试验研究，为改善该矿石的分选效果提供依据。

1 矿石性质

新疆某褐铁矿石主要金属矿物为褐铁矿，主要脉石矿物为高岭石、石英。矿石主要化学成分分析结果见表1，铁物相分析结果见表2。

表1 矿石主要化学成分分析结果 %

表2 矿石铁物相分析结果 %

从表1可知，该矿石为高 Al、Si，低 S、P贫铁矿石，铁是唯一有回收价值的元素。

从表2可知，该矿石中的铁主要以褐铁矿的形式存在，其分布率占93.75%，磁性铁、硅酸铁等含量很低。

2 试验设备、药剂及褐铁矿纯矿物加工

2.1 试验设备

试验主要设备为XMQ－240×90型球磨机，XFD－1.0型单槽浮选机，BJ－260型便携式pH计，CQF－50型超声波分散器，JS94J2增强型微电泳仪。

2.2 试验药剂

试验所用羧甲基淀粉钠(阴离子淀粉)、普通可溶性淀粉(中性淀粉)、叔胺盐型阳离子淀粉为工业品，H2SO4、NaOH、水玻璃均为分析纯［8-10］。十二胺盐酸盐为实验室配制药剂(将十二胺与盐酸等摩尔混合制得)［11-12］。

2.3 褐铁矿纯矿物加工

将手选褐铁矿石碎磨至－200目占85%，经2次弱磁选、1次强磁选得高纯褐铁矿石(褐铁矿纯度＞95%)。

3 试验结果与讨论

3.1 抑制剂选择试验

抑制剂选择试验流程见图1，试验结果见图2、图3。

图1 反浮选试验流程

图2 反浮选精矿回收率与矿浆pH值的关系

图3 反浮选精矿品位与矿浆pH值的关系

从图2、图3可以看出:①无论矿浆酸碱度如何变化，普通可溶性淀粉(中性淀粉)和叔胺盐型阳离子淀粉对褐铁矿的抑制效果均非常相近。矿浆pH值从1升至5，精矿铁品位均上升，铁回收率均大幅度下降;矿浆pH值从5升至9，精矿铁品位均小幅下降，铁回收率均小幅上升。②以羧甲基淀粉钠(阴离子淀粉)为褐铁矿的抑制剂，矿浆pH值从1升至5，精矿铁品位显著上升，pH值从5升至9，精矿铁品位显著下降;矿浆pH值从1升至7，精矿铁回收率显著下降，pH值从7升至9，精矿铁回收率小幅上升。③在pH=1～5环境下，以羧甲基淀粉钠为抑制剂，无论精矿铁品位还是铁回收率均较高;在pH=7～9环境下，以羧甲基淀粉钠为抑制剂，无论精矿铁品位还是铁回收率均略低。

综合考虑，认为羧甲基淀粉钠在pH=5时有较好的抑铁效果，精矿铁品位可达46.32%，铁回收率为78.66%。

3.2 羧甲基淀粉钠用量试验

羧甲基淀粉钠用量试验流程见图1，矿浆pH=5，其他条件不变，试验结果见图4。

图4 羧甲基淀粉钠用量对铁精矿指标的影响

从图4可以看出，随着羧甲基淀粉钠用量的增加，精矿铁品位先上升后下降，铁回收率呈先快后慢的上升趋势。当羧甲基淀粉钠用量增加到900 g/t时，精矿铁品位最高，达46.32%。因此，羧甲基淀粉钠的适宜用量为900 g/t。

3.3 闭路试验

在条件试验和开路试验基础上进行了闭路试验，流程见图5，试验在pH=5的矿浆环境下进行，试验结果见表3。

图5 闭路试验流程

表3 闭路试验结果

从表3可以看出，以羧甲基淀粉钠为铁矿物抑制剂，采用图5所示的流程处理该矿石，可获得铁品位为60.79%、铁回收率为79.96%的铁精矿。

4 抑制机理

试验对褐铁矿纯矿物在不同抑制剂和pH条件下的表面ζ电位进行了测定，结果见图6。

图6 抑制剂种类与矿浆酸碱度对褐铁矿ζ电位的影响

从图6可以看出:①与褐铁矿石在无淀粉的酸碱性水溶液中的ζ电位比较，矿浆pH值的变化对褐铁矿在羧甲基淀粉钠溶液中的电位差的影响较大:羧甲基淀粉钠溶液中褐铁矿的电位明显低于酸碱性水溶液中褐铁矿的电位，电位差随pH值增大而减小。②无论矿浆溶液pH值如何变化，褐铁矿在普通可溶性淀粉溶液中与在无淀粉酸碱性水溶液中的电位差绝对值均没有明显变化，只是矿浆由酸性转为碱性后，褐铁矿在普通可溶性淀粉溶液中的电位由低于无淀粉水溶液转为高于无淀粉水溶液中。③pH值从1升至6，褐铁矿在叔胺盐型阳离子淀粉溶液中与在无淀粉酸性水溶液中的电位差均没有明显变化;矿浆pH值从7.5上升至10，褐铁矿在叔胺盐型阳离子淀粉溶液中与在无淀粉碱性水溶液中的电位差越来越大。

电位差越大，说明抑制剂在褐铁矿表面的吸附量越大，对目的矿物的抑制效果越强;反之，电位差越小，抑制剂在褐铁矿表面的吸附量越小，对目的矿物的抑制效果也越弱。

在酸性矿浆中，不同种类的淀粉在褐铁矿物表面吸附量不同的根本原因是:表面带正电的褐铁矿颗粒对带负电的阴离子淀粉有静电引力，对带正电的阳离子淀粉有静电斥力，对不带电的中性淀粉则表现为氢键作用，因而褐铁矿物吸附羧甲基淀粉钠的量＞吸附普通可溶性淀粉的量＞吸附叔胺盐型阳离子淀粉的量。由于淀粉中的羧基具有较强的亲水性［13］，因此，在浮选褐铁矿时，对褐铁矿的抑制效果也就表现为羧甲基淀粉钠＞普通可溶性淀粉＞叔胺盐型阳离子淀粉。

而在碱性矿浆中，褐铁矿物表面带的是负电，因此，褐铁矿物对这3种淀粉的吸附量发生逆转，吸附量从大到小的顺序为叔胺盐型阳离子淀粉＞普通可溶性淀粉＞羧甲基淀粉钠。所以，在碱性矿浆中浮选褐铁矿时，对褐铁矿的抑制规律也就表现为叔胺盐型阳离子淀粉＞普通可溶性淀粉＞羧甲基淀粉钠。

5 结论

(1)羧甲基淀粉钠(阴离子淀粉)对新疆某褐铁矿石的抑制适宜在pH=5的环境下进行。

(2)以抑制褐铁矿效果最好的羧甲基淀粉钠为抑制剂，采用1粗2精1扫、中矿顺序返回流程处理该矿石，可获得铁品位为 60.79%、铁回收率为79.96%的铁精矿。

(3)褐铁矿物在酸性环境下表面带正电，并大量吸附阴离子淀粉是造成酸性环境下羧甲基淀粉钠抑铁效果好、浮选指标优越的根本原因;褐铁矿物在碱性环境下表面带负电，并大量吸附阳离子淀粉是造成碱性环境下叔胺盐型阳离子淀粉抑铁效果好、浮选指标优越的根本原因。

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