赤铁矿与高岭石的浮选行为研究

我国广西、安徽等地以及毗邻的东南亚国家储量丰富的含铝高的铁矿石未得到有效利用。随着现有可利用的优质铁矿资源逐渐减少，充分开发利用这类资源，实现铁与铝、硅的高效分离，对缓解我国铁矿资源严重短缺的压力具有重要的现实意义。欲实现铁、铝、硅的有效分离，浮选药剂的选择至关重要。

研究的鲕状赤铁矿中的脉石矿物主要是高岭石，因此，本文主要研究赤铁矿和高岭石的浮选行为，通过纯矿物浮选试验探索能有效分离赤铁矿与高岭石合适的药剂，为实际矿石的分选提供参考依据。

1、纯矿物制备

试验所用的赤铁矿纯矿物是经浮选后的赤铁矿精矿，因此在赤铁矿的表面附着一层浮选药剂。脱出药剂的主要方法主要分为3类：机械脱药法、化学及物理化学法、特殊法。鉴于实验室可操作性，采用活性炭吸附法脱出赤铁矿浮选精矿的浮选药剂。用温水反复冲洗赤铁矿精矿4~5次，使浮选药剂在赤铁矿表面脱离；在矿浆中加入浮性炭，搅拌，放置5h后过滤、烘干，筛除赤铁矿中的活性炭。使用SLon-100周期脉动式高梯度磁选机对高岭土进行强磁选，采用一粗一精强磁选，在磁场强度为1.5T的条件下除去高岭土中的磁性杂质，过滤、烘干得到高岭石纯矿物。纯矿物的分析结果见表1。

2、试验结果与讨论

2.1、试验方法

纯矿物浮选试验在40ml挂槽浮选机内进行，每次试验矿量为5g，蒸馏水为25ml，抑制剂和捕收剂的作用时间为1min，浮选时间为5min。将上浮物收集过滤、烘干、称重，计算浮选回收率，并比较不同浮选药剂体系中赤铁矿和高岭石的浮选行为。

2.2、捕收剂对赤铁矿与高岭石浮选行为的影响

捕收剂是在矿浆中能够吸附在矿物表面，形成疏水薄膜，使矿物的疏水性增大，使矿粒牢固地附着于气泡而上浮，从而增加矿物可浮性的药剂。捕收剂能力的强弱、选择性好坏都决定着分离效果，通过纯矿物试验，分别考虑脂肪酸类、羟肟酸和胺类捕收剂对赤铁矿、高岭石浮选行为的影响。

2.2.1、脂肪酸类捕收剂用量对浮选效果的影响

在自然条件下，通过考虑捕收剂TS、MG的不同用量对浮选效果的影响，以确定合适的药剂种类及用量。试验结果如图1所示。

从图1（a）中看出，使用TS作为捕收剂时，高岭石和赤铁矿的浮选回收率均先上升后下降，在TS捕收剂用量为2.4kg/t时，两者浮选回收率差值达到相对较大，为1.74%。从图1（b）可看出，用MG作为捕收剂时，随着MG捕收剂用量的增多，赤铁矿和高岭石的浮选回收率均呈现先降低后上升的趋势。赤铁矿的浮选回收率在MG用量约为2.2kg/t时达到最大，为18.37%，而高岭石的浮选回收率在MG用量为1.0kg/t时达到最大，为10.51%。综合图1（b）中可以看出，当MG的用量为2.4kg/t时，赤铁矿和高岭石浮选回收率差值相对较大，为10.47%。因此选定MG作为捕收剂，且用量为2.4kg/t。

确定MG作为捕收剂且用量为2.4kg/t的条件下，通过调节矿浆的pH值，考察MG捕收剂在不同pH值条件下对赤铁矿和高岭石浮选回收率的影响，实验结果如图2所示。

从图2中可看出，在pH=7时，高岭石和赤铁矿两种矿物的浮选回收率差值达到最大，最大值为10.47%。

2.2.2、羟肟酸类捕收剂用量对浮选效果的影响

在自然条件下，通过考察捕收剂苯甲羟肟酸、水杨羟肟酸、烷基羟肟酸钠的不同用量对浮选效果的影响，以确定合适的药剂种类及用量。试验结果显示，苯甲羟肟酸和水杨羟肟酸用量的多少，几乎对浮选效果没有影响，赤铁矿和高岭石的浮选回收率极低，两者的浮选回收率差值更是几乎为0，所以只考察烷基羟肟酸钠对赤铁矿与高岭石浮选效果的影响。烷基羟肟酸钠对赤铁矿与高岭石浮选效果的影响。烷基羟肟酸钠用量试验结果如图3所示。

从图3可看出，使用烷基羟肟酸钠作为捕收剂且用量为2.4kg/t时，赤铁矿和高岭石浮选回收率差值相对较大，为16.32%。因此选定烷基羟肟酸钠作为合适的捕收剂，且用量为2.4kg/t。

在上述试验中所确定烷基羟肟酸钠捕收剂用量的条件下，通过调节矿浆的pH值，考察烷基羟肟酸钠捕收剂在不同pH值条件下对赤欠缺矿和高岭石浮选回收率的影响，试验结果如图4所示。

从图4中可看出，烷基羟肟酸钠在pH=7时，高岭石和赤铁矿两种矿物的浮选回收率差值相对较大，为16.32%。

2.2.3、胺类捕收剂用量对浮选效果的影响

针对矿石性质、种类，在自然条件下，通过考察TY6、LF-4、醚胺3种捕收剂用量对浮选效果的影响，确定合适的药剂用量及种类。

其中，TY6为混合胺类氧化锌捕收剂、铁脱硅剂；LF-4为混合链的混合第一胺经多种表面活性剂和用机剂反应配制而成，呈黄色膏状，易熔于水，无毒、无害、无腐蚀性，属于环保产品，有效活性达到75%~85%，对矿石具有较好的选择性。试验结果如图5所示。

从图5可看出，使用TY6、LF-4以及醚胺作为捕收剂浮选高岭石和赤铁矿时，使用TY6、LF-4、醚胺捕收剂对赤铁矿和高岭石浮选回收率差值相对较大。

在上述试验中所确定TY6、LF-4、醚胺3种捕收剂用量的条件下，通过调节矿浆的pH值，考察3种捕收剂在不同pH值条件下对赤铁矿和高岭石浮选回收率的影响，试验结果如图6所示。

从图6中可看出，TY6、LF-4在pH=9、醚胺在pH=7时，高岭石和赤铁矿两种矿物的浮选回收率差值达到最大。

高岭石的零电点为pH=3.4，赤铁矿零电点为ph=5.0~6.7，从理论讲，pH值应在3.0~6.0之间，高岭石表面带负点，赤铁矿表面带正电，用阳离子胺类捕收剂同矿物发生静电作用，达到分离。

在碱性条件下，分离效果好，分析其原因主要有：

（1）碱性条件下，在赤铁矿表面，玉米淀粉与捕收剂发生竞争吸附，其吸附能力强于捕收剂；

（2）捕收剂在矿物表面的吸附方式主要为化学键合吸附，而非单纯的静电吸附；

（3）随着pH的增加，赤铁矿表面与氢氧根作用形成亲水性的Fe(OH)3，而高岭石表面电负性增强，以至于在和捕收剂作用时，高岭石竞争能力大于赤铁矿，从而达到分离。

对比3种体系的试验可知，由于TY6、LF-4、醚胺3种捕收剂对赤铁矿和高岭石浮选回收率差值均较大，因此，在相应的pH条件下对TY6、LF-4、醚胺3种捕收剂分加盟进行协同用药试验。

2.2.4、捕收剂协同用药试验

协同用药剂一般选择一种捕收能力强的和一种选择性好的，有利于提高分选效果。按照上述分析确定的浮选药剂种类、药剂用量以及浮选矿浆pH值条件，即捕收剂TY6的用量为1.0kg/t，LF-4、醚胺用量均为1.4kg/t，TY6、LF-4在pH为9、醚胺在pH为7的条件下，进行协同用药试验研究，考察柴油和十二烷基硫酸钠两种药剂人乍为辅助捕收剂时，对浮选效果的影响，试验结果如图7所示。

由图7（a）可看出，柴油用量的变化对高岭石浮选回收率的影响不大，而对赤铁矿的浮选回收率影响较大。在使用LF-4+柴油作为捕收剂时，赤铁矿的浮选回收率随着柴油用量的增多而上升，且赤铁矿和高岭石的浮选回收率差值最大发生在LF-4+柴油且柴油用量为0.12kg/t，为83.23%。

由图7（b）可知，十二烷基硫酸钠对高岭石浮选回收率的影响不大，但是对赤铁矿的浮选回收率的影响圈套。在使用TY6+十二烷基硫酸钠作为捕收剂时，赤铁矿的浮选回收率随着十二烷基硫酸钠用量的增加而减少，这是因为十二烷基硫酸钠作为辅助捕收剂时，产生了负协同效应，抑制了赤铁矿的上浮。因此在不添加十二烷基硫酸钠时，赤铁矿和高岭石的浮选回收率差值相对较大，为26.08%。

比较图7的试验结果可知，在矿浆pH为9，捕收剂1.0kg/t（LF-4）与辅助捕收剂0.12kg/t（柴油）相结合的条件下，赤铁矿浮选回收率为85.48%，高岭石的浮选回收率为2.25%，差值达到最大，为83.23%，是在所使用的捕收剂中使赤铁矿和高岭石浮选回收率有效期值最大的捕收剂。因此，使用LF-4+柴油作为捕收剂，对抑制剂进行筛选。

3、结论

（1）试验表明，捕收剂LF-4具有良好的捕收性和选择性，适用于浮选赤铁矿。通过试验确定较佳浮选条件为：当LF-4的用量为1.4kg/t、柴油用量为0.12kg/t时，赤铁矿的浮选回收率为85.48%、高岭石的浮选回收率为2.25%，其浮选回收率差值最大，达到了较好分选效果。

（2）在脂肪酸和羟肟酸类浮选体系中，虽然均是在pH=7的自然条件下，使赤铁矿和高岭石产生浮选回收率差值，但是效果均不佳，脂肪酸类捕收剂最佳浮选回收率为10.47%，羟肟酸类捕收剂的浮选回收率也仅为16.32%，其浮选回收率差值远远不及胺类浮选体系中的浮选回收率差值。

（3）试验结果表明，药剂协同效果一般要优于单一用药效果。如本次试验，单一使用胺类捕收剂LF-4时，其浮选回收率差值为26.08%，而使用LF-4与柴油药剂协同作用，使得赤铁矿与高岭石的浮选回收率差值有所提高，浮选回收率差值最大为83.23%。但是由于使用十二烷基硫酸钠作为捕收剂协同用药时，产生了负协同作用，使赤铁矿浮选回收率下降，所以不采用其作为捕助捕收剂。

（4）胺类捕收剂的一般特点是与矿物作用快、分选效果好，具有一定的起泡能力，所以浮选时，不用另外加入起泡剂，但胺类捕收剂用量不宜过多，否则会推动选择性；胺类捕收剂在浮选分离赤欠缺矿和高岭石时，应在碱性条件下进行，能达到有效地分离效果。

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