郭石磊，孫 威，龍小柱，于欣平，靳璐璐，馬 超

(沈陽(yáng)化工大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，沈陽(yáng) 遼寧 110142)

難免離子對(duì)低品位菱鎂礦浮選除硅的試驗(yàn)研究

郭石磊，孫 威，龍小柱，于欣平，靳璐璐，馬 超

(沈陽(yáng)化工大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，沈陽(yáng) 遼寧 110142)

我國(guó)菱鎂礦資源豐富，針對(duì)海城某低品位菱鎂礦，采用反浮選工藝進(jìn)行難免離子(Fe3+，Mg2+和Ca2+)對(duì)硅雜質(zhì)脫除影響的試驗(yàn)研究。本試驗(yàn)以海城某工廠的菱鎂礦為原料，通過單因素浮選試驗(yàn)，在磨礦細(xì)度-0.074mm占85%，保持礦漿原pH值，MgCl2用量為80mg/L，抑制劑硅酸鈉用量為200g/t，捕收劑十二胺為200g/t，起泡劑50%松油4.7L/t的條件下，最終可以得到精礦MgO品位為45.31%，回收率為80.7%的良好指標(biāo)。

菱鎂礦；反浮選；除硅；難免離子

我國(guó)菱鎂礦的總儲(chǔ)量約占世界總量的1/4，現(xiàn)已探明的27個(gè)菱鎂礦產(chǎn)地主要集中分布于遼寧、山東兩省，其中遼寧12處產(chǎn)地?fù)碛袃?chǔ)量25.7億噸，約占全國(guó)總量的86%[1]。目前，遼寧礦山和生產(chǎn)企業(yè)700余家，從業(yè)人員達(dá)11萬人，全年開采菱鎂礦石約1200萬噸，生產(chǎn)各種鎂制品600萬噸，年出口量達(dá)180萬噸，覆蓋了90%的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)和45%的國(guó)際市場(chǎng)[2]。

如今國(guó)際市場(chǎng)對(duì)高檔鎂質(zhì)材料的需求量逐年增多，所以應(yīng)把深度加工鎂質(zhì)耐火材料，開發(fā)生產(chǎn)不定型耐火材料、高檔鎂磚、鎂砂，成為鎂質(zhì)材料的重要發(fā)展方向之一。[3]但是近些年來，遼寧地區(qū)可直接使用的高品位菱鎂礦礦石逐漸減少，并由于經(jīng)濟(jì)原因以及缺乏合適的選礦技術(shù)，很多礦山在開采過程中將低品級(jí)菱鎂礦直接拋棄，造成了礦石資源的大量浪費(fèi)[4]。菱鎂礦礦石中的有害雜質(zhì)主要為SiO2和CaO，SiO2在鍛燒過程中會(huì)形成易熔性的硅酸鹽，極大地減弱耐火材料的強(qiáng)度。CaO在緞燒過程中會(huì)形成CaSiO3，冷卻時(shí)易松離而使耐火材料崩潰[5]?？梢姡档秃桠}雜質(zhì)的含量，提升菱鎂礦礦石的品位，對(duì)于我國(guó)菱鎂礦資源的高效開發(fā)和利用以及所帶來的經(jīng)濟(jì)效益具有重大意義。

現(xiàn)今，常采用十二胺作捕收劑進(jìn)行菱鎂礦的浮選。實(shí)際的生產(chǎn)作業(yè)中，金屬陽(yáng)離子會(huì)不可避免的參與到生產(chǎn)反應(yīng)當(dāng)中，其在礦物表面的吸附導(dǎo)致礦物表面特性發(fā)生變化，能夠改變礦物在捕收劑體系中的可浮性，從而影響了浮選效果。

本文取自遼寧海城某工廠的低品位菱鎂礦做為原礦樣，對(duì)其進(jìn)行浮選提純?cè)囼?yàn)，研究難免離子對(duì)浮選結(jié)果的影響，豐富菱鎂礦浮選領(lǐng)域的研究，對(duì)促進(jìn)遼寧菱鎂礦資源的高效利用具有重要意義。

1 試驗(yàn)所用礦樣及性質(zhì)

本文所用礦石取自遼寧海城某工廠菱鎂礦，整體呈白色晶體，并還有黑色及褐色雜質(zhì)，礦樣經(jīng)高速萬能破碎機(jī)破碎后，再經(jīng)過200目標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩篩分混勻裝入瓶中備用，對(duì)原礦進(jìn)行X射線熒光光譜分析、化學(xué)多元素分析，結(jié)果見表1，由結(jié)果可知，MgO占43.91%，主要雜質(zhì)為CaO和SiO2。

表1 礦樣分析結(jié)果

2 試驗(yàn)方法

采用單一反浮選法，礦物浮選在主軸轉(zhuǎn)速為2590r/min，充氣量為3L/min的750mLXFG單槽式浮選機(jī)中進(jìn)行，試驗(yàn)溫度為室溫(約27℃)。每次稱取75g礦樣(-0.074mm占85%)放入1000mL燒杯中，加600mL蒸餾水?dāng)嚢杈鶆?，用pH調(diào)整劑調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)膒H值并攪拌1 min，依次加抑制劑，調(diào)整劑，捕收劑，50%松油攪拌2min，然后倒入浮選槽中浮選6min。泡沫產(chǎn)品和槽內(nèi)產(chǎn)品分別過濾、烘干、稱重并計(jì)算回收率。浮選分離流程示意圖如圖1所示。

圖1 一次反浮選流程

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

適宜的磨礦細(xì)度能使目的礦物與脈石礦物有效解離，有利于浮選。試驗(yàn)捕收劑十二胺用量200 g/t，硅酸鈉用量200 g/t，50%松油0.35mL，保持原礦礦漿pH值為10.24，磨礦細(xì)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

由圖2所示，磨礦后礦石粒徑減小，利于捕收劑十二胺吸附在二氧化硅表面形成疏水層，提高其可浮性，-0.074mm粒級(jí)含量從60%增至80%時(shí)，精礦品位顯著增加，當(dāng)含量為80%時(shí)，精礦品位和回收率都達(dá)到最大，當(dāng)-0.074mm粒級(jí)含量大于80%時(shí)，品位幾乎不變，但磨礦細(xì)度過高會(huì)導(dǎo)致礦石泥化，使得回收率下降。綜合考慮，以-0. 074mm含量85%的磨礦細(xì)度考察其他因素的影響。

3.2 pH值試驗(yàn)

試驗(yàn)所用的捕收劑為陽(yáng)離子捕收劑，其在溶液中的解離取決于介質(zhì)的pH值[6]，主要依靠靜電吸附于含硅礦物表面，在pH值較高時(shí)對(duì)石英等含硅礦物有較強(qiáng)吸附能力。試驗(yàn)用鹽酸和氫氧化鈉做pH值調(diào)整劑，捕收劑十二胺用量200 g/t，硅酸鈉用量200 g/t，50%松油0.35mL，保持原礦礦漿pH值為10.24，pH值試驗(yàn)結(jié)果如圖3。

圖3 pH值試驗(yàn)結(jié)果

由圖3所示，隨著pH的值逐漸增大，精礦品位不斷增加，表明十二胺體系適宜堿性環(huán)境下使用，當(dāng)pH值大于11時(shí)，導(dǎo)致陽(yáng)離子捕收劑自身解離受到限制，品位開始下降，浮選效果變差。在pH值為11時(shí)，精礦中菱鎂礦品位最高，達(dá)到44.5%，回收率為73.5%。表明此時(shí)反浮選脫硅效果最佳。測(cè)定原礦礦漿pH值為10.24，綜合考慮各個(gè)指標(biāo)及生產(chǎn)成本，確定試驗(yàn)中保持原礦漿pH值不變考察其他因素的影響。

3.3 捕收劑用量試驗(yàn)

試驗(yàn)所用捕收劑為十二胺，是一種常見的胺類陽(yáng)離子捕收劑，對(duì)含硅礦物有很好的浮選效果。試驗(yàn)硅酸鈉用量200 g/t，50%松油0.35mL，保持原礦礦漿pH值為10.24，捕收劑用量試驗(yàn)結(jié)果如圖4。

圖4 十二胺用量試驗(yàn)結(jié)果

由圖4所示，十二胺體系能有效浮選含硅礦物，提高精礦品位。隨著十二胺用量的增加，精礦品位先增加后減少，當(dāng)十二胺用量為200g/t時(shí)，獲得最佳的浮選效果，精礦品位44.3%，回收率為71.6%，對(duì)含硅雜質(zhì)有較好的捕收效果，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，確定捕收劑用量為200g/t。

3.4 抑制劑用量試驗(yàn)

試驗(yàn)所用抑制劑為硅酸鈉，別名水玻璃，應(yīng)用非常廣泛。水玻璃可作為浮選的分散劑，以改善泡沫發(fā)黏現(xiàn)象，提高精礦品位，特別對(duì)于含泥量較多的物料浮選十分有用[7]。水玻璃對(duì)菱鎂礦有較好的抑制效果，因其對(duì)二氧化硅也具有一定的抑制效果，所以合適的抑制劑用量對(duì)浮選結(jié)果有很大影響。試驗(yàn)捕收劑十二胺用量200 g/t，50%松油0.35mL，保持原礦礦漿pH值為10.24，抑制劑用量試驗(yàn)結(jié)果如圖5。

圖5 硅酸鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

由圖5所示，當(dāng)硅酸鈉用量?jī)H為100g/t，精礦品位和回收率都相對(duì)較低，當(dāng)硅酸鈉用量增加至200g/t，精礦品位開始增加，同時(shí)回收率顯著增加。而硅酸鈉用量過大，對(duì)二氧化硅抑制效果明顯，導(dǎo)致精礦品位下降。當(dāng)硅酸鈉用量為200g/t時(shí)，獲得最佳的浮選效果，精礦品位44.3%，回收率為69.5%，最終確定抑制劑用量為200g/t。

3.5 十二胺作捕收劑時(shí)難免離子對(duì)菱鎂礦浮選效果的影響

金屬陽(yáng)離子在礦物表面的吸附導(dǎo)致礦物表面特性發(fā)生改變，能夠影響礦物在捕收劑體系中的可浮性。試驗(yàn)分別對(duì)Fe3+、Mg2+和Ca2+三種金屬陽(yáng)離子對(duì)十二胺體系浮選效果影響的試驗(yàn)，試驗(yàn)捕收劑十二胺用量200 g/t，硅酸鈉用量200 g/t，50%松油0.35mL，保持原礦礦漿pH值為10.24，結(jié)果見下圖6，7，8。

圖6 Fe2(SO4)3用量對(duì)十二胺體系浮選效果的影響

圖7 MgCl2用量對(duì)十二胺體系浮選效果的影響

圖8 CaCl2用量對(duì)十二胺體系浮選效果的影響

由圖所示三種陽(yáng)離子在堿性條件下對(duì)都能對(duì)十二胺體系的浮選效果產(chǎn)生一定影響，由圖6所示，隨著FeSO4用量的增加，精礦品位先增加后減少。當(dāng)FeSO4用量為160mg/L時(shí)，獲得最佳的浮選效果。精礦品位達(dá)到45.13%，回收率為71.6%。由圖7所示，當(dāng)MgCl2用量為80mg/L時(shí)。獲得最佳的浮選效果，精礦品位達(dá)到45.31%，回收率為80.7%。由圖8所示，隨著CaCl2用量的增加，精礦品位僅有微小變化，總體呈下降趨勢(shì)，當(dāng)CaCl2用量為120mg/L時(shí)。獲得最佳的浮選效果，精礦品位達(dá)到45.23%，回收率為71.5%。其中Ca2+較Fe3+有更好的浮選效果，Mg2+能顯著提升浮選效果，明顯提升菱鎂礦品位。

4 結(jié)論

(1)生產(chǎn)作業(yè)中，金屬陽(yáng)離子會(huì)不可避免的參加實(shí)驗(yàn)反應(yīng)當(dāng)中，金屬陽(yáng)離子在礦物表面的吸附導(dǎo)致礦物表面特性發(fā)生改變，能夠影響礦物在捕收劑體系中的可浮性。

(2)在十二胺體系中，F(xiàn)e3+、Mg2+和Ca2+三種金屬陽(yáng)離子都能影響菱鎂礦的浮選效果，其中Mg2+能顯著提升浮選效果，明顯提升菱鎂礦品位。

(3)試驗(yàn)缺陷在于萬能破碎機(jī)破碎礦石時(shí)，刀片磨損產(chǎn)生鐵屑混入試驗(yàn)礦樣中，是導(dǎo)致MgO品位無法達(dá)到較高水平的重要原因。

(4)本試驗(yàn)采用單一反浮選法，捕收劑選用十二胺，能顯著減少含硅雜質(zhì)的含量。后續(xù)可采用油酸鈉做捕收劑進(jìn)行正浮選作業(yè)，對(duì)含鈣雜質(zhì)進(jìn)行專一去除[8]可進(jìn)一步提高菱鎂礦品位。

[1] 邸素梅.我國(guó)菱鎂礦資源及市場(chǎng)[J] .非金屬礦， 2001 , 24 (1) :5-6.

[2] 于傳敏.低品位菱鎂礦選礦脫硅技術(shù)研究[J].輕金屬，2007 (1) :4-8.

[3] 呂 品，程恩慶.遼寧鎂質(zhì)材料行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)[J] .遼寧化工，2004，33(10)：591-604.

[4] 于德全.關(guān)于鎂行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的構(gòu)思[J]，遼寧城鄉(xiāng)環(huán)境科技，2004 (4) :3-4.

[5] 趙本甫， 馮本智 .非金屬礦床[M].北京：地質(zhì)出版社，1986.

[6] 代淑娟，于連濤，張 孟.遼寧吉美地區(qū)某低品位菱鎂礦浮選提純實(shí)驗(yàn)研究[J].礦冶工程. 2014 , 34 (4) :52-54.

[7] 潭 欣， 鄭桂兵 ， 尹 琨 ，等.遼寧某低品味菱鎂礦除雜可選性研究[J].有色金屬(選礦部分)，2015(02):54-57.

[8] 張永正.低品級(jí)菱鎂礦的浮選試驗(yàn)及工業(yè)實(shí)踐[J].有色金屬(選礦部分)，1993(03):21-23.

(本文文獻(xiàn)格式：郭石磊，孫 威，龍小柱，等.難免離子對(duì)低品位菱鎂礦浮選除硅的試驗(yàn)研究[J].山東化工，2017，46(12)：35-38.)

Research on Unavoidable Ions Effect Flotation of the Low-grade Magnesite

GuoShilei,SunWei,LongXiaozhu,YuXinping,JinLulu,MaChao

(College of Chemical Engineering,Shenyang University of Chemical Technology,Shengyang 110142,China)

Magnesite resource is abundant in China.In this paper,the research of the influence of unavoidable ions(Fe3+,Mg2+and Ca2+) on the removing impurities by reverse flotation for the low-grade magnesite with high contents of silicate in Liaoning province is introduced.In the experiment,flotation condition test was conducted under then optimal conditions as follows:grinding fineness -0.074mm of 85%，keep the slurry original pH，magnesium chloride dosage of 80mg/t,mineral adhesive dosage of 200g/t，laurylamine dosage of 200g/t，50%pine oil dosage of 4.7L/t. The great performance of concentrate grade with MgO was 45.31% and recovery was 80.7%.

magnesite；reverse flotation；silicon removal；unavoidable ion

2017-04-05

郭石磊(1994—)，河北人，大學(xué)本科在讀。

P619.23+7

A

1008-021X(2017)12-0035-04