某反浮選捕收劑性能優(yōu)化試驗(yàn)

白曉鳴 劉雁翎 徐 晉 姜效軍 崔 玲

(1.鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)設(shè)計(jì)研究院；2.遼寧科技大學(xué)礦業(yè)學(xué)院)

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某反浮選捕收劑性能優(yōu)化試驗(yàn)

白曉鳴1劉雁翎1徐 晉1姜效軍2崔 玲2

(1.鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)設(shè)計(jì)研究院；2.遼寧科技大學(xué)礦業(yè)學(xué)院)

采用脂肪酸類捕收劑浮選貧鐵礦石效果較好，但需加溫浮選，成本較高。利用特殊結(jié)構(gòu)的嵌段聚氧乙烯聚氧丙烯醚制成捕收劑KK-2，對某鐵品位47.91%的混磁精礦進(jìn)行反浮選試驗(yàn)。結(jié)果表明，捕收劑KK-2可提高脂肪酸的低溫分散性，提高石英表面接觸角，改善其可浮性，能將浮選礦漿溫度由39～42 ℃降至25 ℃，閉路浮選流程從1粗1精3掃簡化為1粗1精1掃，精礦鐵品位在68.30%左右基本不變，回收率由88.68%提高到91.15%，分選效果理想，同時縮短了工藝流程，降低了選礦成本，改善了選別指標(biāo)，可供選廠技術(shù)改造參考。

反浮選 表面活性劑 短流程 浮選溫度

我國鐵礦資源豐而不富，具有原礦品位低、組成復(fù)雜、嵌布粒度細(xì)等特點(diǎn)，大量難處理鐵礦石資源不能得到開發(fā)利用[1]。脂肪酸捕收劑反浮選處理細(xì)粒難選貧鐵礦石較其它選礦方法效率高，但貧赤鐵礦原礦浮選生產(chǎn)過程的加溫能耗較高[2]。礦業(yè)形勢下行，節(jié)能降耗已成為選礦領(lǐng)域面臨的一個重大課題。

脂肪酸類捕收劑具有價格較低、來源廣泛等優(yōu)點(diǎn)，被普遍用作金屬氧化礦的反浮選捕收劑。但脂肪酸鹽在常溫下容易生成膠束，不易分散，具有選擇性差、不耐低溫等缺點(diǎn)，往往需要將礦漿加溫至40 ℃ 左右才能使用此類捕收劑，大大提高了選礦成本[3]。通過在脂肪酸類捕收劑中加入少量其它種類的表面活性劑，使脂肪酸陰離子減少膠束、加強(qiáng)分散、提高捕收性能，是實(shí)現(xiàn)其常溫浮選的有效方法。

在脂肪酸鈉中加入嵌段非離子表面活性劑，利用其中的中性酸化油代替工業(yè)油酸，可提高臨界膠束濃度和吸附膜疏水性。研究表明，特殊結(jié)構(gòu)的嵌段聚氧乙烯聚氧丙烯醚能提高脂肪酸鈉的低溫分散性，加入部分中性油也能在一定程度上提高低、常溫分選能力，最終分選效果較理想[4-5]。

以某鐵品位47.91%的混磁精礦為對象，采用加入特殊結(jié)構(gòu)的嵌段聚氧乙烯聚氧丙烯醚制成的脂肪酸捕收劑KK-2進(jìn)行反浮選試驗(yàn)，考察其捕收性能。

1 試樣與藥劑

1.1 試樣性質(zhì)

試驗(yàn)礦樣取自鞍千選廠正常生產(chǎn)使用的混磁精礦，TFe品位47.91%，主要脈石礦物為石英，粒度篩析結(jié)果見表1。

表1 試樣粒度篩析結(jié)果

1.2 試驗(yàn)藥劑

捕收劑KK-2：以質(zhì)量配比70.0%、15.0%、15%的脂肪酸、中性油和聚氧乙烯聚氧丙烯共聚醚混合，加入20%的氫氧化鈉在90～100 ℃皂化制得，使用時配成濃度2.4%使用。

pH調(diào)整劑氫氧化鈉、抑制劑玉米淀粉和活化劑氧化鈣，均為工業(yè)純。

2 試驗(yàn)方法

2.1 反浮選試驗(yàn)

反浮選試驗(yàn)使用XFD-III型單槽浮選機(jī)，容積0.5 L，可控溫，無極調(diào)速。取200.0 g試樣加入浮選槽，控制浮選機(jī)轉(zhuǎn)速1 800 r/min，粗選時分別加入濃度為2.0%的氫氧化鈉溶液、2.5%玉米淀粉溶液、2.5%氧化鈣溶液和捕收劑，每次加藥間隔3 min。

2.2 接觸角測定

從選廠臨近的硅石礦選取石英塊樣，磨制成40 mm×20 mm×15 mm樣片，用金相砂紙拋光、洗凈，經(jīng)10%鹽酸酸浸24 h，用去離子水洗滌3次后浸泡24 h晾干，再將其置于浮選藥劑中浸泡30 min后，沖凈，晾干備用。

在室溫下采用蠕動泵進(jìn)樣器將不同pH的捕收劑溶液滴垂直滴加在石英樣塊表面，待液滴穩(wěn)定，用量高法測定該液滴的接觸角，平行測量5次，取平均值。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 反浮選溫度試驗(yàn)

現(xiàn)場使用的原捕收劑最佳浮選溫度為39～42 ℃，藥劑制度：粗選加入氫氧化鈉溶液8.0 mL、淀粉7.0 mL、氧化鈣溶液5.0mL、捕收劑3.5 mL；精選時加入1.0 mL氫氧化鈉溶液、1.3 mL 捕收劑。最終獲得鐵精礦品位68.36%，回收率83.82%。溫度降低至25 ℃時，泡沫基本不帶礦，分選效果差。在不同溫度下使用KK-2捕收劑進(jìn)行1粗1精開路反浮選試驗(yàn)。藥劑制度：粗選加入7.5 mL氫氧化鈉溶液，6.5 mL 玉米淀粉溶液，4.5 mL氧化鈣溶液，3.4 mL捕收劑；精選加入1.0 mL氫氧化鈉溶液，1.3 mL捕收劑。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 KK-2藥劑反浮選溫度試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，KK-2捕收劑在22～34 ℃較寬溫度范圍內(nèi)都能得到理想的浮選指標(biāo)，說明該藥劑完全能滿足一年四季不同溫度下的生產(chǎn)要求，其中25 ℃是KK-2捕收劑最適宜的浮選溫度。

3.2 閉路試驗(yàn)

在礦漿溫度25 ℃對KK-2藥劑進(jìn)行1粗1精1掃反浮選閉路試驗(yàn)，數(shù)質(zhì)量流程見圖1。在礦漿溫度39～42 ℃對鞍鋼現(xiàn)場使用的捕收劑進(jìn)行1粗1精3掃反浮選閉路試驗(yàn)，數(shù)質(zhì)量流程見圖2。

圖1 KK-2閉路浮選試驗(yàn)指標(biāo)

圖1和圖2表明，新捕收劑1粗1精1掃閉路反浮選試驗(yàn)可獲得精礦鐵品位68.34%、回收率91.15%的良好指標(biāo)；原捕收劑1粗1精3掃反浮選閉路試驗(yàn)可獲得鐵品位68.36%、回收率88.68%的精礦。

捕收劑KK-2常溫短流程與現(xiàn)場藥劑的加溫長流程閉路浮選精礦鐵品位都在68%以上，能滿足煉鐵和球團(tuán)廠的要求。捕收劑KK-2 與原捕收劑相比，簡化了流程，適宜礦漿溫度降低15 ℃，精礦鐵回收率提高了2.47個百分點(diǎn)，減少了浮選藥劑用量，明顯降低選礦成本。

圖2 反浮選閉路試驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程

3.3 硅石三相接觸角的測定與分析

通過測定KK-2捕收劑作用前后礦物表面接觸角的變化，能直觀反其潤濕性。KK-2捕收劑作用前后石英表面接觸角與pH的關(guān)系見圖3。

圖3 pH值對石英表面接觸角的影響

由圖3可以看出，KK-2捕收劑處理前，不同pH值下，石英表面接觸角都在25°左右，變化不大，表明石英的天然可浮性比較差。KK-2捕收劑作用后，在pH=2～4時，石英表面接觸角比未經(jīng)KK-2捕收劑作用的稍大；在pH=4～12時，由于KK-2中嵌段聚醚破壞脂肪酸鈉和磺酸鈉形成的膠束在水中完全分散，石英表面接觸角明顯逐漸增大；在pH=11.5時，藥劑作用前接觸角為23.5°，作用后為73.0°，達(dá)到最大，表明石英親水性降低、疏水性增強(qiáng)。

石英為典型的共價晶格礦物，磨礦粉碎后，表面殘留的共價鍵和水偶極的作用力較強(qiáng)，親水性較大；與KK-2捕收劑作用后，捕收劑中的中性油分子吸附在石英表面形成疏水膜，從而降低了礦物表面的親水性，增大石英表面的接觸角，可浮性提高[6-7]。

4 結(jié) 論

(1)添加表面活性劑制備的KK-2捕收劑可有效提高石英表面的接觸角，但受pH值影響較大，因此控制適宜的pH可最大限度地改善其可浮性。

(2)采用KK-2捕收劑反浮選某混磁精礦，可將浮選溫度由39～42 ℃降至25 ℃，反浮選閉路流程從1粗1精3掃簡化為1粗1精1掃，最終精礦鐵品位68.30%，變化不大，鐵回收率由88.68%提高到91.15%，同時減小了浮選藥劑消耗量，降低了成本，優(yōu)化了選別指標(biāo)。

[1] 張宗旺，李 健.國內(nèi)難選鐵礦的開發(fā)利用現(xiàn)狀及發(fā)展[J].有色金屬科學(xué)與工程，2012,3(1)：73-15.

[2] 韓躍新，袁致濤，李艷軍，等.我國金屬礦山選礦技術(shù)進(jìn)展及發(fā)展方向[J].金屬礦山，2006(1):34-43.

[3] 宋仁峰，郭 客，張長奎.新型LKD陰離子反浮選捕收劑的研究[J].金屬礦山，2010(3):57-61.

[4] Jiang Xiaojun,Wang Xiaoyu，Xu Hongbo.Using polyoxyethylene reduction the flotation temperature of fatty acid[J].Advanced Materials Research,2011,149(2):1375-1453

[5] Jiang Xiaojun,Su Xiaoyuan,Xu Hongbo,et all.Effects of noni-onic surfactant adding to Sodium aliphatate on the three phase contact angle[J].Physical Chemistry,2012,7(3):107-110.

[6] 方啟學(xué).親水性礦粒親水程度的測定[J].礦冶工程,2000,9(2):27-31.

[7] F.Osasere Orumwense.Estimation of the wettability of coal from contact angles using coagulants and flocculants[J].Fuel,1998,77(9/10):1107-1111.

Optimization of Reverse Flotation Collector Property

Bai Xiaoming1Liu Yanling1Xu Jin1Jiang Xiaojun2Cui Ling2

(1.Mining Design & Research Institute, Anshan Iron & Steel Group; 2.Mining Institute, Liaoning University of Technology)

Poor iron ore treated by fatty acid will have good index, while has problems of high cost from heated flotation. Collector KK-2 was prepared using special structure of block polyoxyethylene-polyoxypropylene, and reverse flotation test was conducted on the mix magnetic concentrate with 47.91% Fe. Results indicated that, collector KK-2 can improve dispersity of fatty acid at low temperature, increase quartz surface contact angle, improve floatability, decrease the pulp temperature from 39～42 ℃ to 25 ℃, closed-circuit flotation flowsheet was simplified as one roughing-one cleaning-one scavenging from one roughing-one cleaning-three scavenging, iron grade of concentrate was also 68.30% around as the original, iron recovery increased from 88.68% to 91.15%, the separation index is well, the process was shorted, cost reduced, separation index improved. The results can provide reference for the plant.

Reverse flotation， Surfactant， Shortened procedure， Flotation temperature

2016-05-27)

白曉鳴(1965—)，女，教授級高級工程師，114002 遼寧省鞍山市鐵東區(qū)解放東路132號。