駱斌斌 朱一民 李艷軍 孫傳堯

(1.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110819；2.礦物加工科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100070)

新型常溫捕收劑DMP-1反浮選研山混磁精

駱斌斌1朱一民1李艷軍1孫傳堯2

(1.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110819；2.礦物加工科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100070)

為提高司家營(yíng)研山鐵礦陰離子反浮選精礦指標(biāo)，并解決原捕收劑需加溫浮選的問題，用東北大學(xué)新研制的常溫捕收劑DMP-1對(duì)現(xiàn)場(chǎng)混合磁選精礦進(jìn)行了選礦試驗(yàn)。結(jié)果表明：在試驗(yàn)確定的工藝條件下，采用1粗1精3掃、中礦順序返回流程處理鐵品位為39.05%的現(xiàn)場(chǎng)混合磁選精礦，最終獲得了鐵品位為64.65%、鐵回收率為78.64%的鐵精礦；新型捕收劑DMP-1對(duì)浮選溫度變化有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，即使在14 ℃下經(jīng)1粗1精開路反浮選，仍可獲得鐵品位62.13%、鐵回收率為60.60%的鐵精礦。試驗(yàn)產(chǎn)品的XRD、SEM分析表明：新型捕收劑DMP-1對(duì)石英、白云石等脈石礦物有較強(qiáng)的選擇性捕收效果；吸附在較粗大鐵礦物顆粒表面的細(xì)小石英因沒有得到有效分散，最終隨鐵礦物一起被抑制是造成精礦鐵品位有待進(jìn)一步提高的主要原因；細(xì)小鐵礦物顆粒因吸附在較粗大脈石礦物表面而上浮，或以鐵礦物貧連生體形式而上浮是造成金屬流失的主要原因。

常溫捕收劑DMP-1 混磁精 微細(xì)粒鐵礦物 石英

2000年以后，我國(guó)鐵礦石需求量超常規(guī)增長(zhǎng)了約10 a，鐵礦石產(chǎn)量從2000年的約2億t快速增至2010年的約10億t，年復(fù)合增長(zhǎng)率近20%，近年則維持在10億t上下水平。我國(guó)作為一個(gè)優(yōu)質(zhì)鐵礦石資源嚴(yán)重缺乏的國(guó)家，經(jīng)過數(shù)10年的大規(guī)模開采，優(yōu)質(zhì)鐵礦石資源呈加速減少趨勢(shì)，開發(fā)利用貧赤鐵礦等難選鐵礦石成為不可回避的現(xiàn)實(shí)。

從分選工藝看，磁選(或重選)—反浮選是處理貧赤鐵礦的經(jīng)典工藝；但從分選技術(shù)狀況看，磁選(或重選)精礦反浮選脫硅技術(shù)尚待完善，主要體現(xiàn)在反浮選脫硅捕收劑工作溫度往往較高[1-5]。近年，通過國(guó)內(nèi)科研院所與礦山企業(yè)科研人員的不懈努力，陸續(xù)有鐵礦石常溫反浮選捕收劑面世的報(bào)道[6-10]，但這些捕收劑對(duì)氧化程度較高、含泥量較大的貧赤鐵礦石的反浮選脫硅效果并不理想。

司家營(yíng)研山鐵礦石屬貧氧化鐵礦石，選礦廠二期選別系統(tǒng)采用脂肪酸類陰離子捕收劑對(duì)磁選鐵精礦進(jìn)行反浮選脫硅。生產(chǎn)實(shí)踐表明，該捕收劑不僅需要加溫浮選，而且分選指標(biāo)不理想，因此，開發(fā)適合該礦石分選的新型常溫、高效捕收劑就顯得特別有意義。

本試驗(yàn)用東北大學(xué)新研發(fā)的常溫捕收劑DMP-1對(duì)司家營(yíng)研山鐵礦混合磁選精礦進(jìn)行了反浮選脫硅研究，考察了浮選工藝條件對(duì)浮選指標(biāo)的影響。

1 試 樣

1.1 試樣的成分分析

試樣為司家營(yíng)研山鐵礦混合磁選精礦(0.15～0 mm)，主要金屬礦物為赤褐鐵礦、磁鐵礦等，主要脈石礦物為石英，白云石、鮞綠泥石少量。主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，XRD分析結(jié)果見圖1，鐵物相分析結(jié)果見表2。

表1 礦樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果Table 1 The main chemical component analysis of the ore %

圖1 礦樣XRD圖譜Fig.1 XRD analysis of the ore samples◆—石英；▲—赤(褐)鐵礦；●—磁鐵礦；■—白云石

從表1可以看出，礦樣中主要成分為鐵和二氧化硅，雜質(zhì)硫、磷含量較低。

表2 礦樣鐵物相分析結(jié)果Table 2 Iron phase analysis of the ore %

從圖1可以看出，礦樣中主要含鐵礦物為赤(褐)鐵礦，磁鐵礦少量；脈石礦物主要為石英，白云石少量。

從表2可以看出，礦樣中的鐵主要以赤(褐)鐵、磁性鐵形式存在，假、半假象赤鐵較少，碳酸鐵和硅酸鐵含量很低，其中主要待回收鐵礦物為赤(褐)鐵礦、磁鐵礦，兩者含鐵占總鐵的90.38%。

1.2 試樣的篩分分析

試樣篩分分析結(jié)果見表3。

表3 試樣篩分分析結(jié)果Table 3 The result of sizing analysis on the sample %

從表3可以看出，試樣粒度較細(xì)，-0.074、-0.038 mm粒級(jí)產(chǎn)率分別占97.74%和59.44%；鐵在-0.038 mm粒級(jí)富集明顯，粗粒級(jí)中鐵品位很低。

進(jìn)一步的分析表明，試樣中有用礦物單體解離較充分，粗細(xì)不等粒脈石的夾雜是造成現(xiàn)場(chǎng)精礦鐵品位難以提高的根本原因。

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 反浮粗選條件試驗(yàn)

反浮粗選條件試驗(yàn)采用1粗1精流程。

2.1.1 礦漿pH值對(duì)浮選指標(biāo)的影響

礦漿pH值對(duì)浮選指標(biāo)影響試驗(yàn)選用NaOH為pH調(diào)整劑，試驗(yàn)固定浮選溫度為25 ℃，攪拌轉(zhuǎn)速為2 200 r/min，礦漿濃度為35%，鐵礦物抑制劑淀粉用量為800 g/t，脈石礦物活化劑CaO用量為750 g/t，新型捕收劑DMP-1粗選用量為700 g/t、精選用量減半，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2顯示，隨著礦漿pH值的提高，浮選精礦鐵品位先上升后下降，鐵回收率大幅度下降。綜合考慮，確定礦漿pH=11.5，對(duì)應(yīng)的NaOH用量為625 g/t。

圖2 礦漿pH值對(duì)浮選指標(biāo)的影響Fig.2 The flotation indexes on various pH of pulp▲—品位；■—回收率

2.1.2 淀粉用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響

淀粉用量對(duì)浮選指標(biāo)影響試驗(yàn)固定浮選溫度為25 ℃，攪拌轉(zhuǎn)速為2 200 r/min，礦漿濃度為35%，NaOH用量為625 g/t，CaO為750 g/t，DMP-1粗選用量為700 g/t、精選用量減半，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 淀粉用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響Fig.3 The flotation indexes on dosage of starch▲—品位；■—回收率

圖3顯示，隨著淀粉用量的增加，精礦鐵品位先小幅上升后顯著下降，鐵回收率呈先快后慢的上升趨勢(shì)。綜合考慮，確定淀粉用量為800 g/t。

2.1.3 CaO用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響

CaO用量對(duì)浮選指標(biāo)影響試驗(yàn)固定浮選溫度為25 ℃，攪拌轉(zhuǎn)速為2 200 r/min，礦漿濃度為35%，NaOH用量為625 g/t，淀粉為800 g/t，DMP-1粗選用量為700 g/t、精選用量減半，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 CaO用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響Fig.4 The flotation indexes on dosage of CaO▲—品位；■—回收率

圖4顯示，隨著CaO用量的增加，精礦鐵品位小幅上升，鐵回收率先小幅下降后下降加速。綜合考慮，確定CaO用量為750 g/t。

2.1.4 DMP-1用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響

DMP-1用量對(duì)浮選指標(biāo)影響試驗(yàn)固定浮選溫度為25 ℃，攪拌轉(zhuǎn)速為2 200 r/min，礦漿濃度為35%，NaOH用量為625 g/t，淀粉為800 g/t，CaO為750 g/t，DMP-1精選用量為粗選之半，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 DMP-1粗選用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響Fig.5 The flotation indexes on dosage of DMP-1 for rougher▲—品位；■—回收率

圖5顯示，隨著DMP-1用量的增加，精礦鐵品位上升，鐵回收率下降。綜合考慮，確定DMP-1的粗選用量為700 g/t。

2.1.5 礦漿溫度對(duì)浮選指標(biāo)的影響

礦漿溫度對(duì)浮選指標(biāo)影響試驗(yàn)固定攪拌轉(zhuǎn)速為2 200 r/min，礦漿濃度為35%，NaOH用量為625 g/t，淀粉為800 g/t，CaO為750 g/t，DMP-1粗選用量為700 g/t、精選用量減半，試驗(yàn)結(jié)果見圖6。

圖6 礦漿溫度對(duì)浮選指標(biāo)的影響Fig.6 The flotation indexes on various pulp temperatures▲—品位；■—回收率

圖6顯示，隨著礦漿溫度的升高，精礦鐵品位明顯上升、鐵回收率下降，即使在浮選溫度為14 ℃，試樣經(jīng)1粗1精選別，仍能獲得鐵品位62.13%、鐵回收率為60.60%的鐵精礦。這一結(jié)果表明，浮選溫度變化對(duì)浮選指標(biāo)有影響，但新型捕收劑DMP-1在較低溫度下仍具有較好的分選效果。綜合考慮，認(rèn)為浮選溫度宜定為25 ℃，對(duì)應(yīng)精礦鐵品位為64.45%、鐵回收率為58.49%。

2.2 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)和開路試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖7，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖7 閉路試驗(yàn)流程Fig.7 Flowsheet of the closed circuit operation

表4 閉路試驗(yàn)結(jié)果Table 4 The result of closed circuit operation %

從表4可以看出，以DMP-1為試樣反浮選脫硅捕收劑，采用1粗1精3掃、中礦順序返回流程處理，最終獲得了鐵品位為64.65%、鐵回收率為78.64%的鐵精礦。

3 產(chǎn)品分析

3.1 XRD分析

閉路試驗(yàn)精、尾礦的XRD圖譜見圖8、圖9。

圖8 反浮選精礦XRD圖譜Fig.8 XRD analysis on reverse flotation concentrate◆—石英；▲—赤(褐)鐵礦；●—磁鐵礦

與圖1比較，圖8中白云石的衍射峰消失，石英的衍射峰不僅強(qiáng)度顯著下降、而且數(shù)量有所減少，與之對(duì)應(yīng)的是赤(褐)鐵礦和磁鐵礦的衍射峰數(shù)量顯著增加、強(qiáng)度顯著增強(qiáng)；與圖1比較，圖9中石英和白云石的衍射峰強(qiáng)度顯著增強(qiáng)、數(shù)量顯著增加，與之對(duì)應(yīng)的是赤(褐)鐵礦和磁鐵礦的衍射峰數(shù)量顯著減少、強(qiáng)度顯著下降。表明新型捕收劑DMP-1對(duì)石英、白云石等脈石礦物有較強(qiáng)的選擇性捕收效果，使赤(褐)鐵礦和磁鐵礦大量富集在浮選槽中成為鐵精礦，石英和白云石大量上浮成為反浮選尾礦。

圖9 反浮選尾礦XRD圖譜Fig.9 XRD analysis on reverse flotation tailings◆—石英；▲—赤(褐)鐵礦；●—磁鐵礦；■—白云石

3.2 SEM分析

閉路試驗(yàn)精、尾礦的SEM照片見圖10、圖11。

圖10 精礦SEM照片(放大1 000倍)Fig.10 SEM photo of concentrate(×1 000)

圖11 尾礦SEM照片(放大1 000倍)Fig.11 SEM photo of tailings(×1 000)

圖10、圖11顯示，精、尾礦產(chǎn)品粒度都不均勻，相對(duì)來說，尾礦中兩極分化現(xiàn)象更突出：粗粒更粗、更多，且微細(xì)粒更加普遍。

對(duì)圖10中a、b顆粒的EDS分析表明，a顆粒主要成分為Fe、O，b顆粒主要成分為Si、O，可以確認(rèn)a顆粒為鐵礦物顆粒，b顆粒為石英顆粒，表明精礦中夾雜有少量微細(xì)粒石英。這些細(xì)小的石英顆粒大都是因?yàn)槲皆谳^粗大鐵礦物顆粒表面，最終隨鐵礦物一起被抑制而保留在鐵精礦中。因此，要進(jìn)一步減少微細(xì)粒石英在鐵精礦中的夾雜，提高精礦鐵品位，就必須進(jìn)一步改善試樣中鐵礦物和脈石礦物的分散效果。

對(duì)圖11中a、b、c處的EDS分析表明，a、c處的主要成分為Fe、O，b處的主要成分為Si、O，可以確認(rèn)a、c處所對(duì)應(yīng)的為鐵礦物，b處所對(duì)應(yīng)的為石英，表明尾礦中夾雜有少量微細(xì)粒鐵礦物，以及程度不等的鐵礦物貧連生體。這些細(xì)小的鐵礦物大都是因?yàn)槲皆谳^粗大脈石表面，或與脈石組成貧連生體而進(jìn)入尾礦中。因此，要進(jìn)一步提高精礦鐵回收率，除須改善試樣中鐵礦物和脈石礦物的分散效果，以減少微細(xì)粒鐵礦物在尾礦中的夾雜，還需盡可能減少試樣中鐵礦物連生體的存在。

4 結(jié) 論

(1)司家營(yíng)研山鐵礦混磁精粒度較細(xì)，-0.074、-0.038 mm粒級(jí)分別占97.74%和59.44%；鐵品位為39.05%，主要鐵相態(tài)有赤(褐)鐵和磁性鐵，分別占全鐵量的68.66%和21.72%，假象和半假象赤褐鐵、碳酸鐵、硅酸鐵少量；主要雜質(zhì)成分為SiO2，含量為35.43%，其次為Al2O3、MgO、K2O等，含量分別為2.56%、1.21%、0.92%，主要以石英、白云石和鮞綠泥石形式存在；鐵礦物主要富集在-0.038 mm粒級(jí)，且解離較充分，+0.044 mm粒級(jí)雖然產(chǎn)率僅為14.60%，但鐵品位僅有10.33%，主要為脈石礦物和鐵礦物貧連生體。因此，脈石夾雜和鐵礦物貧連生體的存在是造成混磁精鐵品位較低的主要原因。

(2)在礦漿溫度為25 ℃、濃度為35%、攪拌轉(zhuǎn)速為2 200 r/min、NaOH用量為625 g/t(pH=11.5)、淀粉為800 g/t、CaO為750 g/t、DMP-1粗選用量為700 g/t(精選用量為400 g/t)情況下，采用1粗1精3掃、中礦順序返回流程處理該試樣，最終獲得了鐵品位為64.65%、鐵回收率為78.64%的鐵精礦。

(3)新型捕收劑DMP-1在反浮選司家營(yíng)難選氧化礦的混磁精時(shí)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的適應(yīng)礦漿溫度變化的特點(diǎn)，即使在較低的溫度下(14 ℃)仍可取得不錯(cuò)的分選指標(biāo)。

(4)吸附在較粗大鐵礦物顆粒表面的細(xì)小石英顆粒因沒有得到有效分散，最終隨鐵礦物一起被抑制而未浮出，是造成精礦鐵品位有待進(jìn)一步提高的主要原因；細(xì)小鐵礦物顆粒因吸附在較粗大脈石礦物顆粒表面，或與較粗大的脈石礦物組成鐵礦物貧連生體而上浮，是造成金屬流失的主要原因。

[1] Richard R.Klimpel.選礦藥劑[J].國(guó)外金屬礦選礦，1991(2)：32-34. Richard R.Klimpel.Mineral processing agents[J].Metallic Ore Dressing Abroad，1991(2)：32-34.

[2] 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(2)：106-108. Liu Jing，Zhang Jianqiang，Liu Jiongtian.Status of iron ores flotation reagent[J].China Mining Magazine，2007(2)：106-108.

[3] 王小飛，米金月，陳先龍，等.組合捕收劑WM-1對(duì)東鞍山赤鐵礦的捕收性能[J].金屬礦山，2010(8)：51-54. Wang Xiaofei，Mi Jinyue，Chen Xianlong，et al.Study on the collecting performance of Dong′anshan hematite with the new combined chelation collector WM-1[J].Metal Mine，2010(8)：51-54.

[4] 鄒春林，張范春，朱一民，等.用新型捕收劑DA-1反浮選齊大山選廠混磁精[J].金屬礦山，2012(3)：63-65. Zou Chunlin，Zhang Fanchun，Zhu Yimin，et al.Application of a new collector DA-1 on reverse flotation of the mixed magnetic concentrate in Qidashan dressing plant[J].Metal Mine，2012(3)：63-65.

[5] 朱一民，賈靜文，任 佳，等.高取代度羧甲基淀粉作齊大山鐵礦反浮選抑制劑[J].金屬礦山，2013(7)：67-70. Zhu Yimin，Jia Jingwen，Ren Jia，et al.Depression of carboxymethyl starch with high degree substitution in the reverse flotation of iron concentrate from Qidashan iron ore[J].Metal Mine ，2013(7)：67-70.

[6] Leal Filho L S，Seidl P R，Correia J C G，et al.Molecular modeling of reagents for flotation processes[J].Minerals Engineering，2000,13:1495-1503.

[7] 張久甲，侯吉林.唐鋼司家營(yíng)氧化鐵礦石選礦試驗(yàn)研究[J].金屬礦山，2004(4)：28-31. Zhang Jiujia，Hou Jilin.Experiment research on beneficiation of oxidized iron ore of Sijaying mine，Tang Steel[J].Metal Mine，2004(4)：28-31.

[8] 朱建光.2007年浮選藥劑的進(jìn)展[J].國(guó)外金屬礦選礦，2008(4)：3-11. Zhu Jianguang.Advance of flotation collector in 2007[J].Metallic Ore Dressing Abroad，2008(4)：3-11.

[9] 邱廷省，張衛(wèi)星，方夕輝，等.鐵礦石陽離子反浮選技術(shù)研究進(jìn)展及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].金屬礦山，2012(2)：89-93. Qiu Tingsheng，Zhang Weixing，F(xiàn)ang Xihui，et al.Research progress and application status on cationic reverse flotation technology for iron ore[J].Metal Mine，2012(2)：89-93.

[10] 熊學(xué)恒，葛英勇，張國(guó)松，等.用GE-609捕收劑反浮選博倫鐵礦磁選精礦[J].金屬礦山，2012(6)：54-56. Xiong Xueheng，Ge Yingyong，Zhang Guosong，et al.Experimental research on the reverse flotation of magnetic separation concentrate from Bolun iron mine by cationic collector GE-609[J].Metal Mine，2012(6)：54-56.

(責(zé)任編輯 羅主平)

Application of a New Collector DMP-1 to Reverse Flotation of the Mixed Magnetic Concentrate from Yanshan

Luo Binbin1Zhu Yimin1Li Yanjun1Sun Chuanyao2

(1.ResourceandCivilEngineeringInstitute，NortheasternUniversity，Shenyang110004，China；2.StateKeyLaboratoryofMineralProcessingScienceandTechnology，Beijing100070，China)

Beneficiation experiments of on-site mixed magnetic concentrate by using a new type of collector DMP-1 at normal temperature was conducted，in order to improve the concentrate of reverse flotation indices from Sijiaying-Yanshan plant，and solve the problems of original collector requires warming in flotation. The results showed that，iron concentrate with iron grade of 64.65% and iron recovery of 78.64% was finally achieved by dealing with the on-site mixed magnetic concentrate with iron grade of 39.05%，through the process，derived from experiments，of single-stage roughing，single-stage cleaning and three-stage scavenging，and middles back to the flow-sheet in turn. The new type of collector DMP-1 well adapted to temperature variations，and iron concentrate with iron grade of 62.13%，iron recovery of 60.60% was also achieved even at temperature 14 ℃ by single-stage roughing and single-stage cleaning open circuit reverse flotation process. X-ray diffraction(XRD) and scanning electron microscope(SEM) analysis showed that DMP-1 had good selective floating performance to quartz,dolomite and the like gangue minerals. That fine quartz particles，adsorbed and covered on relatively big iron particles，could not effectively dispersed and was depressed accompanying with iron minerals，is the main reason for relatively low grade of iron concentrate. Fine iron particles float by adsorbed and covered on relatively bigger gangue particles or in form of barren associated particles is the main reason for loss of iron.

DMP-1 collector for room temperature，Mixed concentrate of magnetic separation，Micro-fine disseminated iron ore，Quartz

2013-11-17

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)：51274056)，“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：2012BAB14B05)，中國(guó)地質(zhì)大調(diào)查計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：12120113086600)。

駱斌斌(1989—)，男，博士研究生。

TD923+.13，TD923+.7

A

1001-1250(2014)-03-066-05