駱斌斌，朱一民，仝麗娟，李艷軍，孫傳堯

(1.東北大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng)110819；2.北京礦冶研究總院，北京100044)

目前，鐵礦石選礦廠反浮選流程作業(yè)廣泛采用脂肪酸類捕收劑，其極性基團(tuán)羧基在捕收過(guò)程中借助靜電吸附、鍵合作用及生成的羧酸鹽沉淀，固著在礦物顆粒表面上，而非極性烴基則朝外使其疏水起到捕收作用[1-2]。脂肪酸類捕收劑不僅能夠捕收赤鐵礦，而且在有Ca2+或Ba2+等離子活化作用下，也能夠捕收石英及硅酸鹽礦物。然而脂肪酸類捕收劑在低溫條件下存在明顯的不足：水溶性差、分散性差[3-4]。故在應(yīng)用脂肪酸類捕收劑時(shí)，礦漿溫度一般要求較高，這不僅增加了選礦成本，而且還浪費(fèi)了大量的能源，與國(guó)家提倡的可持續(xù)性發(fā)展與能源政策背道而馳[5]。

為了克服脂肪酸類捕收劑的弱點(diǎn)，本文對(duì)其進(jìn)行了探索性地改性試驗(yàn)研究。在脂肪酸α位碳原子位置上引入極性胺基基團(tuán)，開(kāi)發(fā)出一種新型鐵礦浮選藥劑DMP-3，并以此為捕收劑對(duì)鞍鋼齊大山選礦廠混合磁選精礦進(jìn)行了浮選試驗(yàn)研究，探討其在鐵礦石反浮選作業(yè)中應(yīng)用的可能性，并為開(kāi)發(fā)新型鐵礦反浮選捕收劑、創(chuàng)新鐵礦反浮選工藝流程奠定基礎(chǔ)[6]。

1 試驗(yàn)

1.1 試樣

試驗(yàn)礦樣為鞍鋼集團(tuán)齊大山選礦廠混合磁選精礦，TFe品位為43.29%，粒度組成-0.074mm粒級(jí)含量為78.26%，-0.037mm粒級(jí)含量占20.35%。為進(jìn)一步了解礦樣性質(zhì)，對(duì)其進(jìn)行了XRD分析及XRF多元素分析。

由圖1XRD圖譜可知，試驗(yàn)礦樣中含鐵礦物主要為赤鐵礦和磁鐵礦，脈石礦物主要為石英。表2 XRF多元素分析結(jié)果顯示，礦樣中主要元素為Fe、Si，少量的Mg、Ca、Al、Mn以及微量的Na、S和K。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用XFGⅡ-50實(shí)驗(yàn)室用充氣掛槽浮選機(jī)。稱取100 g礦樣于400 mL浮選槽中，加入240mL自來(lái)水，浮選機(jī)的攪拌速度2200r/min，礦漿先攪拌3min，以5% HCl或5% NaOH溶液調(diào)節(jié)礦漿的pH值，攪拌3min，再加入抑制劑淀粉，攪拌3min，最后加入捕收劑DMP-3，再攪拌3min，最后浮選刮泡4min，精選前調(diào)節(jié)礦漿至適宜pH，并加入捕收劑DMP-3，將所得產(chǎn)品經(jīng)過(guò)濾、烘干、稱重、取樣，產(chǎn)品試樣送化驗(yàn)，并計(jì)算產(chǎn)率和回收率。浮選試驗(yàn)流程如圖2所示。

圖1 礦樣X(jué)RD分析結(jié)果

表1 礦樣X(jué)RF多元素分析結(jié)果

組分Fe2O3SiO2MgOCaOAl2O3MnONa2OSO3K2O含量wt%56.9737.891.990.980.910.710.270.120.16

圖2 浮選試驗(yàn)流程

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

針對(duì)鞍鋼齊大山選礦廠混合磁選精礦的浮選試驗(yàn)，本文采用反浮選試驗(yàn)流程，考察新型胺代改性捕收劑DMP-3對(duì)實(shí)際礦物的浮選特性。

2.1 礦漿pH值對(duì)浮選指標(biāo)的影響

試驗(yàn)條件：浮選溫度30℃，固定淀粉用量800g/t，活化劑CaO用量0g/t，捕收劑DMP-3用量400g/t，以礦漿pH值為條件變量，考察其對(duì)浮選指標(biāo)的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 礦漿pH值對(duì)浮選指標(biāo)的影響

由圖3可知，隨著礦漿pH值的升高，精礦鐵品位及回收率都相應(yīng)上升，表明礦漿pH值對(duì)浮選精礦指標(biāo)起到?jīng)Q定性的作用。當(dāng)?shù)V漿pH值為11.50時(shí)，二者均達(dá)到最好的效果，此時(shí)精礦鐵品位為61.04%，回收率90.74%，尾礦品位10.94%。綜合考慮，確定礦漿pH值為11.50。

2.2 抑制劑用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響

試驗(yàn)條件：浮選溫度30℃，礦漿pH值11.50，固定活化劑CaO用量0g/t，捕收劑DMP-3用量400g/t，以抑制劑淀粉用量為條件變量，考察其對(duì)浮選指標(biāo)的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 抑制劑用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響

由圖4中曲線可知，抑制劑淀粉用量過(guò)低，對(duì)含鐵礦物的抑制效果不佳，會(huì)造成精礦產(chǎn)品鐵回收率過(guò)低且品位提高不明顯的結(jié)果；不斷增加淀粉用量，金屬回收率有所提高，伴隨精礦鐵品位不斷下降。綜合考慮精礦鐵品位及回收率指標(biāo)，淀粉用量以600g/t為宜，此時(shí)精礦鐵品位為63.04%，回收率為88.04%，尾礦品位為12.04%。

2.3 DMP-3用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響

試驗(yàn)條件：浮選溫度30℃，礦漿pH值11.5，固定淀粉用量600g/t，活化劑CaO用量0g/t，以捕收劑DMP-3用量為條件變量，考察其對(duì)浮選指標(biāo)的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5 DMP-3用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響

由圖5可知，捕收劑DMP-3用量從0g/t增加到600g/t的過(guò)程中，精礦鐵品位明顯由60.01%提升至63.40%，回收率伴隨則有一定趨勢(shì)的下降。綜合考慮，確定DMP-3用量為600g/t，此時(shí)精礦鐵品位為63.40%，回收率為90.27%，尾礦品位為10.92%。

2.4 活化劑用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響

試驗(yàn)條件：浮選溫度30℃，礦漿pH值11.50，固定淀粉用量600g/t，捕收劑DMP-3用量600g/t，以活化劑CaO用量為條件變量，考察其對(duì)浮選指標(biāo)的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

圖6 活化劑(CaO)用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響

由圖6數(shù)據(jù)可知，隨著活化劑CaO用量由0g/t增加到200g/t的過(guò)程中，浮選精礦鐵品位從63.40%下降至59.00%，說(shuō)明活化劑CaO的加入造成浮選分選效果的顯著變差，同時(shí)也表明捕收劑DMP-3在捕收石英及硅酸鹽礦物時(shí)，具有無(wú)需活化的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際浮選生產(chǎn)中可降低選廠活化劑費(fèi)用。

2.5 浮選溫度對(duì)浮選效果的影響

試驗(yàn)條件：礦漿pH值為11.50，固定淀粉用量600g/t，捕收劑DMP-3用量600g/t，以浮選礦漿溫度為條件變量，考察其對(duì)浮選指標(biāo)的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。

圖7 浮選溫度對(duì)浮選效果的影響

圖7中數(shù)據(jù)顯示，礦漿溫度對(duì)該新型捕收劑DMP-3浮選性能還是有一定影響的。當(dāng)溫度為15℃時(shí)，精礦鐵品位60.80%；溫度上升至35℃時(shí)，精礦鐵品位為64.10%，說(shuō)明溫度的增加在一定程度上提高了浮選精礦的產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，圖中結(jié)果也證明在低溫條件下，該新型捕收劑DMP-3就已具有較好的分選能力，這在一定程度上驗(yàn)證了該藥劑DMP-3的捕收與分選性能。綜合考慮浮選精礦鐵品位、回收率的基礎(chǔ)上，確定浮選礦漿溫度為30℃，此時(shí)精礦鐵品位為63.81%，回收率為89.71%，尾礦品位為10.02%。

2.6 開(kāi)路、閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室浮選開(kāi)路試驗(yàn)。試驗(yàn)條件為：浮選溫度30℃，粗選礦漿pH值為11.5，淀粉用量600g/t，CaO用量0g/t，捕收劑DMP-3用量600g/t，精選礦漿pH值為11.5，捕收劑DMP-3用量300g/t，浮選開(kāi)路、閉路試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2、圖8所示。

表2 開(kāi)路浮選試驗(yàn)結(jié)果

圖8 浮選閉路試驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程

由浮選閉路數(shù)質(zhì)量流程圖可以看出，浮選鐵精礦產(chǎn)率57.39%、鐵品位65.84%、回收率為89.58%，尾礦產(chǎn)率為42.61%、鐵品位為10.32%、回收率10.42%，試驗(yàn)結(jié)果良好。

3 結(jié)論

1)新型捕收劑DMP-3可成功應(yīng)用于鞍鋼齊大山選礦廠混磁精礦反浮選過(guò)程中，在浮選溫度30℃，-0.037mm粒級(jí)含量達(dá)到20.35%，礦漿pH

值11.50，淀粉用量600 g/t，捕收劑DMP-3用量為600 g/t時(shí)取得較好的分選效果，經(jīng)一次粗選可獲得精礦鐵品位為63.81%、鐵回收率為89.71%的優(yōu)良指標(biāo)。

2)開(kāi)、閉路試驗(yàn)結(jié)果表明，DMP-3是鐵礦石反浮選的有效捕收劑，對(duì)齊大山混合磁選精礦經(jīng)一次粗選、一次精選可獲得精礦鐵品位為65.4%、回收率為89.58%，尾礦鐵品位為10.32%的分選指標(biāo)。

3)試驗(yàn)證明新型捕收劑DMP-3具有無(wú)需活化，藥劑用量少，低溫活性好的特點(diǎn)。

[1] 劉靜，張建強(qiáng)，劉炯天. 鐵礦浮選藥劑現(xiàn)狀綜述[J].中國(guó)礦業(yè)，2007，16(2)：106-108.

[2] 孫炳泉. 鐵礦石浮選技術(shù)綜述[J].中國(guó)礦業(yè)，2009，18(zk)：30-35.

[3] 劉動(dòng). 反浮選應(yīng)用于鐵精礦提鐵降硅的現(xiàn)狀及展望[J].金屬礦山，2003(2)：38-42.

[4] 駱華寶，王永基，胡達(dá)驤，等. 我國(guó)鐵礦資源狀況[J].地質(zhì)論評(píng)，2009(6)：885-891.

[5] Richard R. Kl impel，劉和慶.選礦藥劑[J].國(guó)外金屬礦選礦，1991(2)：31-35.

[6] 王淀佐. 浮選藥劑作用原理及應(yīng)用[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1982.