菱铁矿絮凝浮选选择性的强化及调控机制

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针对含碳酸盐铁矿石“分步浮选”中微细粒菱铁矿与赤铁矿和石英颗粒之间的异相团聚问题,提出微细粒菱铁矿的选择性絮凝浮选,研究分散剂和絮凝剂对絮凝浮选选择性的调控和强化,以期在正浮选阶段最大限度回收菱铁矿,提高“分步浮选”中铁回收率,并降低或消除微细粒菱铁矿对后续反浮选的不利影响。分散是提高絮凝选择性、实现良好选择性絮凝的前提。通过单矿物和人工混合矿的分散试验,研究了矿浆条件对矿浆中矿物颗粒分散和团聚行为的影响。中性矿浆条件有利于实现矿浆中微细粒菱铁矿的同相团聚和微细粒菱铁矿从赤铁矿和石英颗粒表面的脱附。分散剂在不同矿物表面的吸附存在差异,故其可以实现对矿浆中矿物颗粒分散状态的调控。硅酸钠、柠檬酸通过选择性吸附在赤铁矿和石英表面,增大微细粒菱铁矿与赤铁矿和石英颗粒之间的斥力,降低微细粒菱铁矿在赤铁矿和石英颗粒表面的粘附,有效分散矿浆中的微细粒菱铁矿。通过单矿物的絮团浮选试验和人工混合矿的选择性絮凝浮选试验,筛选出阳离子淀粉和预糊化淀粉分别对浮选中微细粒菱铁矿絮凝的选择性进行调控。通过X射线光电子能谱(XPS)等检测,研究絮凝剂在矿物表面的吸附差异;并结合分子模拟和EDLVO理论计算,研究絮凝剂对矿物颗粒间相互作用和矿物颗粒团聚状态的调控,探究絮凝剂絮凝作用的选择性。阳离子淀粉可以降低微细粒菱铁矿颗粒之间的斥力,并降低微细粒菱铁矿与赤铁矿和石英颗粒之间的引力,促进微细粒菱铁矿颗粒之间的同相团聚。但由于阳离子淀粉和石英之间存在较强的静电作用,阳离子淀粉作用下形成的菱铁矿絮团会粘附在石英表面,絮凝的选择性较低。预糊化淀粉通过络合作用呈“尾状”吸附于菱铁矿表面,在菱铁矿颗粒之间起吸附架桥作用,减小矿浆中菱铁矿颗粒之间的斥力,促进微细粒菱铁矿的絮凝;并通过络合键和氢键的共同作用呈“链状”吸附并覆盖在赤铁矿表面,阻碍其他药剂分子的吸附。基于吸附差异性和矿物粒度尺寸的影响,预糊化淀粉可以较好地选择性絮凝矿浆中的微细粒菱铁矿,并通过调控矿物颗粒间相互作用和矿物表面性质,实现对菱铁矿絮凝浮选选择性的调控。通过选择性絮凝浮选试验和分子动力学模拟,研究分散剂、絮凝剂对选择性絮凝浮选选择性的协同强化作用,并通过研究分散剂和絮凝剂在矿物表面的吸附组装,揭示絮凝浮选过程中分散剂和絮凝剂对颗粒之间团聚行为以及对浮选界面的调控机制;通过调控矿浆中微细粒菱铁矿的分散和絮凝的选择性,强化微细粒菱铁矿絮凝浮选的选择性。柠檬酸和预糊化淀粉可以改善选择性絮凝浮选效果,强化微细粒菱铁矿絮凝浮选的选择性。添加柠檬酸后,矿浆中微细粒菱铁矿的分散得到强化;添加预糊化淀粉后,微细粒菱铁矿在预糊化淀粉的吸附架桥作用下形成菱铁矿絮团;添加油酸钠后,油酸钠分子可以穿过柠檬酸和预糊化淀粉的吸附层,吸附在菱铁矿表面,对矿浆中的菱铁矿进行捕收,正浮选阶段对微细粒菱铁矿的回收得到强化。与此同时,预糊化淀粉在赤铁矿表面形成致密的吸附层,抑制赤铁矿的上浮。正浮选阶段微细粒菱铁矿的选择性絮凝浮选得以实现。此外,预糊化淀粉在石英表面的吸附作用较弱,对后续反浮选中石英的活化影响较小。分散剂和絮凝剂在矿物表面吸附组装的差异使得二者协同作用并实现对矿物颗粒间相互作用和絮凝浮选界面的调控,最终实现对絮凝浮选选择性的调控。在柠檬酸和预糊化淀粉的作用下,对人工混合矿(石英、赤铁矿和微细粒菱铁矿的质量比为5:4:1)进行选择性絮凝正浮选,正浮选精矿中FeO的含量为20.15%、回收率为55.85%;对正浮选尾矿进行反浮选粗选,粗选精矿中TFe的品位为61.74%、回收率为73.21%。论文研究结果对改善鞍山式含碳酸盐铁矿石的“分步浮选”效果具有一定的参考意义。
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