矿产资源是国民经济建设和社会发展的重要物质基础,铁矿对国民经济影响巨大,但铁矿石对外依存度却高达80%以上。随着我国铁矿石资源的减少和矿石质量的下降,磨矿细度逐渐升高,浮选难度不断增大,因此研发高效的铁矿浮选方法对充分利用国内的铁矿资源、缓解我国现状进口铁矿石的压力、维持优质的铁矿原料供给有着重要意义。我国铁矿矿床类型以鞍山式(沉积变质型)铁矿最多,约占全国铁矿资源储量的50%。这类矿石由于嵌布粒度太细(小于0.038 mm者占90%),故单体解离困难,必须细磨才能达到适当解离度。因此,浮选入料中经常含有大量只有几微米、甚至小于一微米的微细颗粒,常规浮选方法分选困难,效率低。近年开发的纳米气泡浮选技术可显著强化细颗粒矿物浮选,适用于提高鞍山式赤铁矿的浮选效率。但是以往纳米气泡浮选研究大多只是在浮选中应用纳米气泡,对纳米气泡本身的特性,尤其是不同方式、不同条件下产生的纳米气泡的尺寸、表面电位以及浓度等性质的基础研究由于缺乏适当的技术手段而显得较为落后。本文采用先进的纳米气泡表征技术,深入研究了纳米气泡的基本特性,同时考察了纳米气泡在鞍山式贫细赤铁矿浮选中的效果。具体研究内容如下:(1)以基于水力空化原理产生的体相纳米气泡作为研究对象,分别在不同的表面活性剂用量、空气流量、空气压力、液体流量、溶液p H等参数条件下,通过使用动态光散射Malvern Nano ZS 90纳米粒径电位分析仪研究了纳米气泡尺寸分布以及Zeta电位的变化规律。为了直观地验证动态光散射仪的测定结果,以及分析不同条件对纳米气泡浓度的影响,使用奥林巴斯(Olympus BX53M)光学显微镜对产生的纳米气泡进行了显微拍摄,通过Image J图像处理软件对得到的纳米气泡图片进行颗粒计数,研究了纳米气泡浓度的变化规律。试验结果表明:纳米气泡尺寸随着溶液p H、表面活性剂浓度、空化管液体流量的增加而减小,而随空气压力及空气流量的增加而增大。气泡表面的电负性与p H值呈现正相关,纳米气泡的Zeta电位值与尺寸之间存在着一定的相关性。纳米气泡浓度随着起泡剂用量、溶液p H、空化管液体流量增加而增大,而随空气压力及空气流量的增加而减小。本研究还发现纳米气泡可以稳定存在十天之久。(2)以鞍钢集团鞍千选矿厂混磁精赤铁矿为浮选入料矿样,通过浮选机分别研究了纳米气泡在不同药剂(活化剂Ca O、捕收剂TD-Ⅱ、抑制剂淀粉)用量条件下对细粒赤铁矿反浮选效果的影响。试验结果表明,纳米气泡的使用对浮选性能影响明显,而影响程度与药剂条件有关。不同抑制剂用量(0.25-2.0 kg/t)条件下,添加纳米气泡可使精矿Fe品位提高1-10%,回收率提高15-24%。不同活化剂Ca O用量(0.25-2.0 kg/t)时,纳米气泡的存在可以使精矿回收率提高5-10%左右,而品位略有增加。当捕收剂用量在0.1-1.0 kg/t范围变化时,纳米气泡的使用对精矿品位基本无影响,但可使精矿回收率提高7-21%。纳米气泡浮选也可大幅改善浮选动力学,将浮选时间从3 min降低至0.5 min。